Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Dwa oblicza alkoholu
Spożywanie alkoholu etylowego powszechnie dostępnego na rynku pod postacią napoi alkoholowych m.in. piwa, wina czy alkoholu wysokoprocentowego (wódka, whisky) jest najczęściej kojarzone z uzależnieniem, wzrostem ryzyka zachorowania na nowotwory, marskością wątroby, chorobami układu sercowo-naczyniowego czy cukrzycą i chorobami trzustki. Tymczasem okazuje się, że spożywany w określonym, niskim przedziale ma działanie dobroczynne na organizm ludzki poprzez obniżenie ryzyka zachorowania na wiele chorób, a także wpływa na obniżenie ryzyka zgonu. Ze względu na pozytywne skutki alkohol jest ciekawym celem badań, które mogą się przyczynić do powstania nowych leków posiadających wartościowe cechy, jednocześnie niwelując negatywne skutki, takie jak wysokie ryzyko uzależnienia czy negatywny wpływ na niektóre narządy.

 

Badania epidemiologiczne

W badaniach wykazano [1,2], że spożywanie niskich lub umiarkowanych ilości alkoholu wiąże się z obniżeniem ryzyka chorób sercowo-naczyniowych oraz śmierci o 17%. Maksymalna ilość alkoholu przynosząca korzyści wynosi dla kobiet 1 drink dziennie, a dla mężczyzn do 2 drinków dziennie. Granica jest dość wąska, ponieważ spożywanie już 2,5 drinka i 4 drinków odpowiednio dla kobiet i mężczyzn jest już związane z wyższym ryzykiem rozwoju chorób oraz śmierci. W związku z tym krzywa zależności pomiędzy korzyścią a ryzykiem przyjmuje obraz tzw. krzywej J lub U, w której pozytywne skutki są związane tylko z wąskim przedziałem i już niewielki wzrost ilości powoduje nagły wzrost negatywnych oddziaływań. W innych badaniach miarą jest spożycie tygodniowe alkoholu, które wynosi maksymalnie 4-7 drinków dla kobiet i 4-14 dla mężczyzn. Przy czym jednemu drinkowi we wspomnianych badaniach odpowiada 14 gram czystego alkoholu etylowego. Natomiast zgodnie z definicją WHO standardowy drink zawiera 10 g czystego alkoholu etylowego.

Trzeba także jasno podkreślić, że ze względu na wysokie ryzyko uzależnienia u młodych osób oraz niskie ryzyko chorób sercowo-naczyniowych w tym wieku, nie jest zalecane regularne spożywanie alkoholu. Natomiast jest dopuszczalne u osób starszych, ponieważ stosunek korzyści do ryzyka (pomiędzy ryzykiem uzależnienia a korzystnym wpływem na układ sercowo-naczyniowy) przeważa szalę w tę drugą stronę.

Poza wpływem na układ sercowo-naczyniowy, zaobserwowano podobny wpływ m.in. na ryzyko rozwoju cukrzycy typu 2 – spożywanie umiarkowanych ilości alkoholu wiąże się z niższym ryzykiem rozwoju choroby.

Przykładem negatywnych skutków nadmiernego spożywania alkoholu jest znacznie wyższe ryzyko wywołania zaburzeń rytmu serca i związane z tym wyższe ryzyko zgonu. Ma to związek z zaburzeniami kurczliwości mięśnia sercowego na skutek rozwoju hipomagnezemii oraz hipokaliemii, a także zwiększeniem aktywności układu współczulnego.

Spożywany w nadmiarze alkohol znacznie zwiększa również ryzyko rozwoju niewydolności mięśnia sercowego, w przeciwieństwie do dawek umiarkowanych, które zmniejszają ryzyko niewydolności serca.

Podobne obserwacje dotyczą ryzyka udaru niedokrwiennego oraz rozwoju nadciśnienia tętniczego – wykazano wzrost ryzyka rozwoju wymienionych chorób oraz korelację wysokości nadciśnienia z ilością spożywanego alkoholu powyżej korzystnej ilości w postaci 2 drinków dziennie.

Alkohol spożywany w nadmiarze ma swój udział w rozwoju chorób trzustki [9] m.in. ostrego zapalenia trzustki czy przewlekłego zapalenia trzustki (jest przyczyną ponad połowy zachorowań), którego dalszą konsekwencją może być również rozwój cukrzycy.

Prawdopodobnie alkohol bierze także udział w powstawaniu otyłości [3] poprzez m.in. wpływ na wydzielanie wielu hormonów, które mogą zaburzać równowagę w odczuwaniu głodu i sytości.

 

Dowody naukowe

W związku z pozyskiwanymi wynikami badań epidemiologicznych postulowanych jest kilka mechanizmów, dzięki którym alkohol odgrywa pozytywną rolę obniżającą ryzyko wielu chorób [2].

Jednym z nich jest wpływ alkoholu na zwiększenie stężenia lipoprotein o wysokiej gęstości (HDL), a także apolipoproteiny A1c oraz wpływ na redukcję lipoprotein o małej gęstości (LDL). Alkohol wpływa także na nasilenie fibrynolizy, co chroni przed zakrzepami. Poza tym spożywanie alkoholu wiązało się z obniżenie stężenie białka C-reaktywnego oraz IL-6.

Ponadto zaobserwowano wpływ na insulinowrażliwość [2,8] – u osób spożywających umiarkowaną ilość alkoholu zaobserwowano niższe stężenie insuliny na czczo oraz niższy odsetek hemoglobiny glikowanej HbA1c. Obserwacje wykazały ponadto mniejsze ryzyko powikłań cukrzycy m.in. retinopatii, mikroangiopatii u osób spożywających umiarkowane ilości alkoholu. Badania na modelu zwierzęcym wykazały ponadto znacznie obniżoną glikację białek u zwierząt, którym podawano roztwór alkoholu.

Wyniki badań [3] wskazują, że alkohol hamuje działanie leptyny oraz peptydu glukagono-podobnego 1 (GLP-1). Wpływać może również na odczuwanie głodu poprzez wpływ na szlaki opioidowe, serotoninergiczne oraz GABAergiczne w mózgu. Z drugiej jednak strony przewlekłe spożywanie alkoholu prowadzi do aktywacji systemu mikrosomalnego wątroby utleniającego etanol (MEOS), który jest znacznie mniej efektywny i wytwarza mniej ATP niż utlenianie poprzez dehydrogenazę alkoholową.

Jednak powyższe mechanizmy nie odpowiadają na pytanie, dlaczego mięsień sercowy u osób spożywających umiarkowane dawki alkoholu jest bardziej odporny na niedotlenienie? Z pomocą przyszły badania przy użyciu modelów zwierzęcych, w których zaobserwowano wzrost aktywności mitochondrialnych kanałów potasowych - KATP, a także kinazy białkowej Cepsilon (PKC)[2].

Kanały KATP nie zostały do końca poznane, jednak zgodnie z obserwacjami [5] odpowiadają prawdopodobnie za zwiększoną produkcję ATP w mitochondrium – pozwalając komórce przetrwać dłuższy okres niedokrwienia, a także powodują mniejszy napływ jonów Ca, które w niedokrwionym mięśniu mogą odpowiadać za uwolnienie cytochromu c z mitochondrium i skierowanie komórki na szlak apoptozy. Kanały te są ponadto punktem uchwytu dla projektowanych nowych leków.

Aktywność kinazy białkowej Cepsilon również dodatnio koreluje z odpornością mięśnia sercowego na niedokrwienie – zaobserwowano związek pomiędzy aktywnością kinazy w mitochondrium kardiomiocytów a większą przeżywalnością komórek podczas niedokrwienia. Substratem dla PKC są prawdopodobnie niektóre białka łańcucha oddechowego, a także powiązania z kanałem KATP, dzięki czemu powstaje większa ilość ATP w mitochondrium [6].

W innych badaniach [2] na modelu zwierzęcym zaobserwowano (w grupie której podawano alkohol przez 8 tygodni) większą aktywność śródbłonkowej syntazy tlenku azotu (eNOS). Tlenek azotu wykazuje prawdopodobnie działanie ochronne na mięsień sercowy poprzez rozkurcz mięśniówki naczyń, działanie anty-agregacyjne oraz hamowanie proliferacji komórek mięśni gładkich naczyń oraz adhezji monocytów, w rezultacie poprawiając m.in. przepływ wieńcowy oraz obniżając ciśnienie tętnicze krwi.

Prawdopodobnie ma to związek ze stymulacją w odpowiedzi na alkohol receptorów dla adenozyny A2, który następnie poprzez zwiększenie aktywności kinazy zależnej od cAMP (PKA) aktywuje eNOS.

Wyniki badań wskazują także, iż umiarkowane spożywanie alkoholu nie zwiększa prawdopodobieństwa rozwoju demencji – przeciwnie, istnieje związek pomiędzy spożywaniem alkoholu a obniżeniem ryzyka otępienia, prawdopodobnie poprzez podobne mechanizmy do działających w sercu oraz oddziaływanie przeciwzapalne przy udziale białek szoku cieplnego (HSP) [2,10].

Poza alkoholem etylowym, prawdopodobnie także zawarte w napojach alkoholowych bioflawonoidy m.in. resveratrol wykazują protekcyjne działanie na układ sercowo-naczyniowy. Bioflawonoidy są zawarte głównie w czerwonym winie, jednak mogą także występować w mniejszej ilości w innych napojach zawierających alkohol [1,2].

 

Druga strona medalu...

Z drugiej jednak strony należy pamiętać o tym, że alkohol na niektóre tkanki i narządy oddziałuje w sposób negatywny m.in. na wątrobę, która jest odpowiedzialna za metabolizm spożytego alkoholu. Przewlekłe spożywanie alkoholu wiąże się z ryzykiem chorób związanych ze wspomnianym narządem, takich jak: alkoholowe stłuszczenie wątroby, zapalenie wątroby, zwłóknienie wątroby, marskość wątroby oraz rak wątrobowokomórkowy [4].

Alkohol może być metabolizowany w wątrobie poprzez różne enzymy [4]. Pierwszym z nich jest występująca w cytozolu dehydrogenaza alkoholowa (ADH), katalizująca przemianę etanolu do aldehydu octowego z jednoczesną redukcją NAD+, powodując wzrost stosunku NADH/NAD i sprzyjając w ten sposób akumulacji triglicerydów oraz syntezie kwasów tłuszczowych.

Enzymem biorącym udział w metabolizmie podczas dużego stężenia etanolu jest cytochrom P450 (CYP2E1, 1A2 oraz 3A4), który jest obecny w mikrosomach oraz retikulum endoplazmatycznym i, podobnie jak w poprzednim przypadku, produktem reakcji jest aldehyd octowy.

Ostatnim enzymem jest katalaza, która przy użyciu nadtlenku wodoru (H2O2) utlenia etanol do aldehydu octowego i wody.

Powstały aldehyd octowy jest toksyczny i może powodować uszkodzenia tkanek poprzez wyczerpanie glutationu, peroksydację lipidów oraz uszkodzenie mitochondrium. Jednakże dzięki występowaniu kolejnego enzymu – dehydrogenazy aldehydu octowego (ALDH), jest metabolizowany do NADH i octanu. Powstały w tej reakcji octan jest następnie usuwany z wątroby i metabolizowany w sercu, mięśniach szkieletowych i mózgu.

Istnieje również ścieżka nieutleniająca, związana z powstaniem estrów kwasów tłuszczowych i etanolu (FAEE) oraz etanolu fosfatydylocholiny (Peth), które gromadzą się w wątrobie i mogą ingerować w sygnalizację komórkową, a także, ze względu na gromadzenie się w wątrobie, mogą służyć jako marker spożywania alkoholu.

Na drodze opisanych mechanizmów, przewlekłe spożywanie alkoholu prowadzi do zaburzenia równowagi pomiędzy spalaniem a syntezą kwasów tłuszczowych na korzyść tego drugiego. Poza tym następuje zwiększona indukcja apoptozy hepatocytów poprzez przewlekły stres oksydacyjny i produkcję wolnych rodników tlenowych.

Funkcja mitochondriów jest także regulowana poprzez acetylację białek. Jak wykazano, znaczącą rolę odgrywa tutaj rodzina białek sirtuin – NAD-zależnych deacetylaz. Przewlekłe spożywanie alkoholu wpływa m.in. na obniżenie aktywności SIRT1, co skutkuje obniżeniem deacetylacji PPARγ kcoaktywatora 1α (PGC-1α) i w rezultacie zwiększenie syntezy kwasów tłuszczowych kosztem ich degradacji.

Ostatnio zaobserwowano także wzrost ekspresji miRNA-217 w odpowiedzi na spożywanie alkoholu, co również obniża ekspresję SIRT1.

Nadmierne spożywanie alkoholu wpływa negatywnie na inne narządy i układy, na które umiarkowane dawki oddziaływały pozytywnie m.in. przyczynia się do rozwoju nadciśnienia tętniczego, wzrostu ryzyka zawału serca, otępienia, cukrzycy i zapaleń trzustki.

W przypadku nadciśnienia [7], wywiera złożone działania poprzez modulację działania baroreceptorów, stymulację układu współczulnego, zwiększoną aktywację układu RAA, zaburzenia gospodarki mineralnej i wzrost stężenia jonów Ca w komórce, a także obniżenie syntezy NO w śródbłonku naczyń krwionośnych.

W przypadku trzustki [9] w szkodliwych skutkach pośredniczy kilka mechanizmów, wśród których możemy wymienić: uwrażliwienie komórek na cholecystokininę (CCK) i jej przedwczesną aktywację, wzmocnienie działania CCK na aktywację czynników transkrypcyjnych, NF-κB czy aktywatora białka-1 (AP-1), wytwarzanie toksycznych metabolitów metabolizmu etanolu – kwasu octowego i estrów etylowych kwasów tłuszczowych, które powstają w większym odsetku niż w wątrobie i wpływają na uszkodzenie mitochondriów, utratę ATP oraz wzrost cytozolowego stężenia jonów Ca, zwiększenie produkcji kolagenu i białek macierzy zewnątrzkomórkowej.

Etanol wpływa także na produkcję białek wydzielniczych i zaczopowanie przewodu trzustkowego, dodatkowo narażając na przedwczesną aktywację i działanie enzymów trawiennych.

 

Jak wynika z powyższego opisu, alkohol może być naszym sprzymierzeńcem w walce o jak najlepszą jakość życia oraz obniżenie prawdopodobieństwa wystąpienia m.in. przewlekłych chorób cywilizacyjnych do minimum. Z drugiej jednak strony granica pomiędzy dobrem i złem jest bardzo wąska – wystarczy niewiele większa ilość spożywanego alkoholu, by wszystkie korzyści odwróciły się przeciw nam i stały się codzienną walką organizmu o przetrwanie, jednocześnie powodując niebezpieczne dla zdrowia i życia uzależnienie od alkoholu oraz znaczny wzrost prawdopodobieństwa rozwoju wielu groźnych chorób. Mechanizmy, poprzez które oddziałuje alkohol nie zostały jeszcze dokładnie wyjaśnione, ale już dziś wiadomo, że ich odkrycie może stanowić klucz do walki z chorobami cywilizacyjnymi i umożliwi zaprojektowanie leków, które będą oddziaływać dobroczynnie na organizm i pozwolą wyeliminować negatywne skutki charakteryzujące alkohol.

Reasumując, nie należy bezwzględnie zalecać regularnego spożywania alkoholu i namawiać do zmiany nawyków. Z drugiej jednak strony nie powinniśmy mieć wyrzutów sumienia i poczucia, że szkodzimy swojemu zdrowiu, jeżeli ilość spożywanego alkoholu obejmuje kilka drinków tygodniowo. 

Źródła

Literatura:

 

1. O'Keefe JH, Bhatti SK, Bajwa A, et al. Alcohol and cardiovascular health: the dose makes the poison…or the remedy. Mayo Clin Proc. 2014 Mar;89(3):382-93. doi: 10.1016/j.mayocp.2013.11.005.

 

2. Collins MA, Neafsey EJ, Mukamal KJ, et al. Alcohol in moderation, cardioprotection, and neuroprotection: epidemiological considerations and mechanistic studies. Alcohol Clin Exp Res. 2009 Feb;33(2):206-19. doi: 10.1111/j.1530-0277.2008.00828.x.

 

3. Traversy G, Chaput JP. Alcohol Consumption and Obesity: An Update. Curr Obes Rep. 2015 Mar;4(1):122-30. doi: 10.1007/s13679-014-0129-4.

 

4. Nassir F, Ibdah JA. Role of mitochondria in alcoholic liver disease. World J Gastroenterol. 2014 Mar 7;20(9):2136-42. doi: 10.3748/wjg.v20.i9.2136.

 

5. Laskowski M, Augustynek B, Kulawiak B. What do we not know about mitochondrial potassium channels? Biochim Biophys Acta. 2016 Aug;1857(8):1247-57. doi: 10.1016/j.bbabio.2016.03.007.

 

6. Kowalczyk JE, Zabłocka B. Protein kinases in mitochondria. Postepy Biochem. 2008;54(2):209-16.

 

7. Husain K, Ansari RA, Ferder L. Alcohol-induced hypertension: Mechanism and prevention. World Journal of Cardiology. 2014;6(5):245-252. doi:10.4330/wjc.v6.i5.245.

 

8. Blomster JI, Zoungas S, Chalmers J, et al. The relationship between alcohol consumption and vascular complications and mortality in individuals with type 2 diabetes. Diabetes Care. 2014;37(5):1353-9. doi: 10.2337/dc13-2727.

 

9. Herreros-Villanueva M, Hijona E, Bañales JM, et al. Alcohol consumption on pancreatic diseases. World Journal of Gastroenterology : WJG. 2013;19(5):638-647. doi:10.3748/wjg.v19.i5.638.

 

10. Reas ET, Laughlin GA, Kritz-Silverstein D, et al. Moderate, Regular Alcohol Consumption is Associated with Higher Cognitive Function in Older Community-Dwelling Adults. The journal of prevention of Alzheimer’s disease. 2016;3(2):105-113. doi:10.14283/jpad.2016.89.

 

 

Grafika:

 

https://blog.partnersforyourhealth.com/Blog/bid/94527/Alcohol-and-Heart-Health-Q-A-Part-2

 

https://pixabay.com/pl/alkoholu-butelek-licznik-bar-1198642/

 

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Possible_long-term_effects_of_ethanol.png

 

https://en.wikipedia.org/wiki/Alcoholic_liver_disease

 

http://zeenews.india.com/news/health/health-news/heart-attack-stroke-risk-doubles-after-drinking-alcohol_1862889.html

 

http://maxpixel.freegreatpicture.com/Wine-Glass-Grapes-Bordeaux-Alcohol-Wine-Red-Wine-870733

 

KOMENTARZE
news

<Kwiecień 2017>

pnwtśrczptsbnd
28
29
Targi EuroLab
2017-03-29 do 2017-03-31
Dobra Praktyka Pipetowania
2017-03-29 do 2017-03-29
2
5
6
VI Konferencja Biologii Molekularnej
2017-04-06 do 2017-04-08
8
Wprowadzenie do analizy danych RNA-Seq
2017-04-08 do 2017-04-09
9
10
12
V DISTRIBUTION & LOGISTICS FOR PHARMA
2017-04-12 do 2017-04-13
13
14
15
16
17
18
19
20
21
23
VI EDUKACYJNY KONGRES KOSMETYCZNY
2017-04-23 do 2017-04-23
24
28
29
30
Newsletter