Najpredávanejšie
produkty

Výskum vitamínu C

Podávanie vitamínu C a jeho vplyv na vybrané charakteristiky ľudských erytrocytov

Autori: Juraj Krajčír1 , Katarína Kučerová1 , Jana Laceková1 , RNDr. Terézia Kalnovičová, CSc.2 , MUDr. RNDr. Angelika Púzserová, PhD.3 , RNDr. Ľubomíra Tóthová, PhD.4 , MUDr. Mgr. Rudolf Drábek5 , MUDr. Jana Radošinská, PhD.5,6 

1 Lekárska fakulta Univerzity Komenského v Bratislave
2 I. neurologická klinika LF Univerzity Komenského a UN v Bratislave
3 Ústav normálnej a patologickej fyziológie SAV v Bratislave
4 Ústav molekulárnej biomedicíny LF Univerzity Komenského v Bratislave
5 Fyziologický ústav LF Univerzity Komenského v Bratislave
6 Ústav pre výskum srdca SAV v Bratislave

Úvod 

Pre kvalitu mikrocirkulácie a dostatočnú dodávku kyslíka do tkanív je dôležitá schopnosť erytrocytov (červených krviniek) meniť svoj tvar - deformabilita, nakoľko erytrocyty s priemerom 7,2 μm musia prejsť vlásočnicami (kapilárami) s vnútorným priemerom okolo 3 – 4 μm. Táto vlastnosť významným dielom ovplyvňuje životnosť červených krviniek, krvný prietok a hemodynamiku ako takú. Je všeobecne akceptované, že od deformability erytrocytov závisí aj viskozita plnej krvi. Znížená deformabilita erytrocytov môže vyústiť do problémov s krvným zásobením tkanív, ich okysličením a následne do poškodenia orgánov (1). 

Významným faktorom ovplyvňujúcim deformabilitu erytrocytov je produkcia oxidu dusnatého (NO). Tento dôležitý vazodilatant, rozširujúci krvné cievy, je tvorený nielen bunkami ciev, ale aj samotnými červenými krvinkami. Inhibícia tvorby NO vedie k poškodeniu deformability erytrocytov, pričom donory NO ju normalizujú (2).

Vitamín C je esenciálna, vo vode rozpustná látka, ktorá sa v organizme podieľa na hydroxylácii prolínu a lyzínu v kolagéne, syntéze karnitínu, metabolizme tyrozínu, ale predovšetkým je veľmi významným antioxidantom. Sú známe práce, ktoré sledovali vplyv vitamínu C na deformabilitu erytrocytov v zvieracích modeloch, resp. za in vitro (mimo živého tela) podmienok (3, 4). Nie je známy jeho vplyv na deformabilitu erytrocytov a hemoreológiu krvi u ľudí (in vivo podmienky). Vzhľadom na túto skutočnosť sme sa v našom experimente zamerali na vplyv 3-týždňového podávania vitamínu C na deformabilitu erytrocytov a produkciu NO v erytrocytoch za súčasného monitorovania vybraných parametrov antioxidačného stavu a oxidačného stresu u zdravých mladých ľudí. 

Materiál a metódy 

Účastníkmi štúdie boli študenti medicíny obidvoch pohlaví vo veku 20 -33 rokov (n=20), ktorým sa odoberala žilová krv do skúmaviek obsahujúcich protizrážavú látku EDTA (Sarstedt) na začiatku experimentu a po 3 týždňoch trvajúcom podávaní L-formy vitamínu C (1000 mg/deň, NATURAL, s.r.o., Slovenská republika). Plná krv sa použila na stanovenie produkcie NO v erytrocytoch. Po centrifugácii zvyšnej krvi (850 g, 10 min, 4°C) sa odoberala plazma na biochemickú analýzu vybraných parametrov antioxidačného stavu a oxidačného stresu. Pelet tvorený erytrocytmi sa 3x premýval fyziologickým roztokom za účelom získania frakcie čistých erytrocytov, ktoré sa použili na meranie ich deformability. 

Mieru oxidačného poškodenia sme stanovovali meraním markerov oxidačného poškodenia (TBARS, AGEs, fruktózamín, AOPP). Tieto markery sú zvýšené pri oxidačnom strese, pričom oxidačný stres je stav, pri ktorom dochádza k narušeniu rovnováhy v systéme prooxidant-antioxidant, nakláňajúc rovnováhu v prospech prooxidantov (relatívna prevaha voľných radikálov nad antioxidačnou kapacitou). Je známe, že oxidačný stres môže viesť k poškodeniu biologických štruktúr, pričom dochádza k poškodeniu lipidov, bielkovín, sacharidov a nukleových kyselín (aj DNA). Markery peroxidácie lipidov (thiobarbituric acid reactive substances – TBARS) boli merané spektrofotometricky. Z markerov karbonylového stresu boli stanovené produkty pokročilej glykácie (advanced glycation end-products – AGEs) a fruktozamín. Pokročilé produkty poškodenia proteínov (advanced oxidation protein products – AOPP) sa merali ako marker oxidačného poškodenia proteínov. Za účelom informácie o antioxidačnom stave sa stanovila celková antioxidačná kapacita plazmy (total antioxidant capacity – TAC) a schopnosť plazmy redukovať železité anióny (ferric reducing antioxidant power – FRAP). Pri všetkých meraniach sa postupovalo rovnako ako už bolo publikované (5).

Deformabilita erytrocytov bola stanovená filtračnou metódou a prezentovaná je ako pomer počtu erytrocytov, ktoré prešli cez filter s pórmi o veľkosti 5 µm z celkového počtu erytrocytov pred filtráciou (6). Produkcia NO v erytrocytoch bola vizualizovaná pomocou fluorescenčnej sondy DAF-2 DA (diaminofluoresceín diacetát) a kvantifikácia fluorescenčného signálu bola vyhodnotená v programe ImageJ (6).

Všetky výsledky sú prezentované ako priemer ± smerodajná odchýlka. Normalitu dát sme otestovali Shapiro-Wilkovým testom. Rozdiely v dátach pred a po podávaní vitamínu C sme analyzovali párovým t-testom. Za štatisticky významné sme považovali tie s p hodnotou menšou ako 0,05. 

Štúdia bola posúdená a schválená Etickou komisiou LF UK a Univerzitnej nemocnice Bratislava dňa 15.2.2016. 

Výsledky

Deformabilita erytrocytov bola po 3-týždňovom podávaní vitamínu C štatisticky významne zvýšená (graf č.1). Pri meraní produkcie NO v erytrocytoch sa po podávaní vitamínu C taktiež zaznamenal jej nárast (graf č. 2). Spomedzi šiestich markerov antioxidačného stavu a oxidačného stresu sme pozorovali signifikantné zmeny len pri fruktozamíne, ktorého koncentrácia v plazme sa po podávaní vitamínu C zvyšovala.


Graf 1: Deformabilita erytrocytov. Štatistická významnosť: *p<0,05 - porovnanie oproti deformabilite erytrocytov pred vitamínom C. 


Graf 2: Kvantitatívne vyhodnotenie produkcie NO v erytrocytoch. Štatistická významnosť: *p<0,05 - porovnanie oproti produkcii NO v erytrocytoch pred vitamínom C.

Diskusia 

V našej práci sme sa venovali účinkom vitamínu C na vybrané vlastnosti ľudských erytrocytov. Od ostatných, v databázach dostupných publikácií, sme sa odlíšili tým, že sme účinok vitamínu C pozorovali za in vivo podmienok (v živom tele) u ľudí. Staršie štúdie preukázali, že vitamín C znižuje mechanickú fragilitu (krehkosť) a rozpad erytrocytov počas skladovania krvných konzerv (4). Zlepšenie deformability erytrocytov po podávaní vitamínu C bolo pozorované aj v živočíšnom modeli diabetes mellitus 1. typu (3). Považovali sme však za zarážajúce, že v bežnom živote tak často podávaný vitamín C ešte nikto neskúmal v súvislosti s deformabilitou erytrocytov u ľudí. Na možnú súvislosť medzi vitamínom C a deformabilitou erytrocytov u ľudí nepriamo poukázala len práca Tu a spol. (7), kde autori pozorovali nepriamo úmernú závislosť medzi koncentráciou vitamínu C v plazme a osmotickou fragilitou erytrocytov. 

Podarilo sa nám dokázať, že deformabilita erytrocytov sa u mladých a zdravých ľudí po podávaní vitamínu C zlepšuje a táto zmena by mohla mať za následok aj zmeny vo viskozite plnej krvi. Viskozita krvi je totiž deformabilitou erytrocytov veľmi ovplyvnená (8). 

Zlepšenie deformability erytrocytov po podávaní vitamínu C v našom experimente môže byť prinajmenšom čiastočne vysvetlené zvýšenou produkciou NO v erytrocytoch. Podobný priaznivý efekt na deformabilitu erytrocytov sprostredkovaný zvýšenou produkciou NO v erytrocytoch sa pozoroval u ľudí po fyzickej aktivite (9).

Parametre funkčnosti erytrocytov sme sledovali za súčasného monitorovania šiestich vybraných markerov antioxidačného stavu a oxidačného stresu, nakoľko nami podávanú dávku (1000 mg vitamínu C/deň) považujeme za vyššiu a vitamín C okrem svojho antioxidačného účinku môže za takýchto okolností pôsobiť aj prooxidačne. Za zaujímavé považujeme, že aj keď vitamín C v našom pokuse zvyšoval koncentráciu fruktozamínu v plazme, ostatné efekty vitamínu C môžeme označiť za „erytroprotektívne“. Pravdepodobne tu však došlo k falošnému zvýšeniu hladiny tohto markera karbonylového stresu pri stanovovaní fruktózamínu kolorimetrickou metódou v dôsledku vysokej plazmatickej koncentrácie vitamínu C (10). 

Záverom by sme si dovolili zhrnúť, že 3-týždňové podávanie vitamínu C zdravým mladým ľuďom vylepšilo deformabilitu erytrocytov a produkciu NO v erytrocytoch. Tieto výsledky poukazujú na možné zlepšenie kvality vlastností krvného toku (hemoreológie) vitamínom C u ľudí.

Hlavným sponzorom a donorom vitamínu C bola spoločnosť NATURAL s.r.o., veľkoobchod s výživovými doplnkami. Materiálne zabezpečenie výskumu bolo možné aj vďaka grantu VEGA SR 1/0032/14. Naše poďakovanie taktiež patrí laborantkám Fyziologického ústavu LF UK Dagmar Cigánekovej, Helene Bacigálovej a Jane Méryovej za vynikajúcu technickú podporu. 

Zoznam použitej literatúry​

  1. Radosinska J, Vrbjar N: The role of red blood cell deformability and Na,K-ATPase function in selected risk factors of cardiovascular diseases in humans: focus on hypertension, diabetes mellitus and hypercholesterolemia. Physiol Res 2016;65:S43-54.​
  2. Bor-Kucukatay M, Wenby RB, Meiselman HJ, Baskurt OK:Effects of nitric oxide on red blood cell deformability. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2003;284:H1577-1584. 
  3. Comu FM, Ozturk L, Alkan N a spol.: Investigation of the effects of propofol and vitamin C administration on erythrocyte deformability in rats with streptozocin-induced diabetes mellitus. Bratisl Lek Listy 2014; 115(7): 400-404. 
  4. Raval JS, Fontes J, Banerjee U, Yazer MH, Mank E, Palmer AF: Ascorbic acid improves membrane fragility and decreases hemolysis during red blood cells storage. Transfus Med 2013; 23(2): 87-93.
  5. Janšakova K, Babíčkova J, Havrlentova M, Hodosy J, Kraic J, Celec P, Tothova L:The effects of anthocyanin-rich wheat diet on the oxidative status and behavior of rats. Croat Med J 2016;57(2):119-129. 
  6. Radosinska J, Mezesova L, Okruhlicova L, Frimmel K, Breierova E, Bartekova M, Vrbjar N: Effect of yeast biomass with high content of carotenoids on erythrocyte deformability, NO production and Na,K-ATPase activity in healthy and LPS treated rats. Clin Hemorheol Microcirc 2016;64(2):125-134.
  7. Tu H, Li H, Wang Y, Niyyati M, Wang Y, Leshin J, Levine M: Low Red Blood Cell Vitamin C Concentrations Induce Red Blood Cell Fragility: A Link to Diabetes Via Glucose, Glucose Transporters, and Dehydroascorbic Acid. EBioMedicine 2015;2(11):1735-1750.
  8. Chien S:Determinants of blood viscosity and red cell deformability. Scand J Clin Lab Investig 1981;41(S156):7–12.
  9. Suhr F, Brenig J, Müller R, Behrens H, Bloch W, Grau M: Moderate exercise promotes human RBC-NOS activity, NO production and deformability through Akt kinase pathway. PLoS One 2012; 7(9): e45982. 
  10. Danese E, Montagnana M, Nouvenne A, Lippi G: Advantages and pitfalls of fructosamine and glycated albumin in the diagnosis and treatment of diabetes. J Diabetes Sci Technol 2015; 9(2): 169-176.