Klinická screeningová studie Použití biofotonického skeneru

Klinická screeningová studie
Použití biofotonického skeneru Pharmanex®
pro posouzení kožních karotenoidů jako ukazatele antioxidačního statusu
Carsten R. Smidt, Ph.D., FACN
Pro stanovení hladiny kožních (dlaň) karotenoidů jako bioukazatele zdravotního stavu antioxidantů a
parametrů demografického, dietního a životního stylu byla použita nová neinvazivní metoda
Ramanova spektrofometrie. Této populační studie se zúčastnilo celkem 1 375 osob. Výsledky byly
potvrzeny a pomohly tak ověřit všechna očekávání tohoto nástroje kontroly zdravotního stavu.
Konkrétní výsledky dokazují, že měření nejsou zkreslena obecnými demografickými proměnnými jako
je věk, pohlaví, rasa/etnický původ a ukázaly se očekávané vazby mezi tělesnou stavbou, oxidačním
stresem (malondialdehyd v moči, kouření) a dietními návyky (konzumace ovoce a zeleniny a užívání
prostředku LifePak®). Osoby konzumující obvykle prostředek LifePak® měly o 61 % vyšší kožní reakce
než neuživatelé a podobné nebo vyšší reakce nežli osoby, které uvedly denní konzumaci vyšší než pět
porcí ovoce a zeleniny.
Úvod
Pokrok v spektrofotometrii nabízí nové příležitosti pro toto odvětví zdravotní péče. Poměrně
nedávno byla laserová technologie používána pro neinvazivní nutriční hodnocení stravovacích návyků
a antioxidačního statusu měřením kožních karotenoidů.
Ramanova spektroskopie je silná laserová spektroskopie, která detektuje charakteristické
vibrační/rotační energetické hladiny molekuly. Neelasticky rozptýlené světlo vzniká, když dochází k
výměně energie mezi fotony dopadajícího světla a rozptylu molekul, což vede k charakteristickým
červeným posunům při porovnávání nového s rozptýleným fotonem. Ramanova spektroskopie
vytváří spektrální otisk prstu, který závisí na jedinečném molekulárním vibračním energetickém
systému. Protože rozptyl je lineární, intenzita spektroskopie je přímo úměrná množství molekul.
Karotenoidy jsou rodina antioxidačních živin odpovědná za většinu z červené, oranžové a žluté barvy
nalezené v přírodě. Karoteniody hrají důležitou roli v lidském zdraví (Gerster, Int J Vitam Nutr Res
63:93, 1993). Ochranné účiny karotenoidů proti poškození volnými radikály nedávno podnítily
intenzivní výzkum několika konkrétních karotenoidů. Beta-karoten, alfa-karoten, lykopen, lutein a
zeaxantin mají zvláštní význam v lidské výživě. Alfa- a beta-karoten jsou provitamíny vitamínu A a
působí jako antioxidanty (Mortensen et al., Arch Biochem Biophys 385 : 13, 2001; Paiva and Russell, J
Am Coll Nutr 118 : 426, 1999). Lutein a zeaxantin jsou důležité pro zdraví očí, (Mares-Perlman et al., J
Nutr 132 : 518 S, 2002), zatímco lykopen, nejsilnější antioxidační karotenoid může mít dalekosáhlé
výhody pro ochranu buněk (Rao and Agarwal, J Am Coll Nutr 19 : 563, 2000; Heber et al., Adv Exp
Med Biol 492 : 29, 2001).
2003 Pharmanex®, LCC, 75 West Center Street, Provo, UT 84601
Karotenoidy jsou obsaženy v epidermis a stratum corneum – vrstvách lidské pokožky – a jsou
považovány za pověřené vybavovat kůži antioxidačními a foto-ochrannými výhodami (Alaluf et al., J
Nutr 132 : 399, 2002; Stahl et al., J Nutr 131 : 1449, 2001).
Karotenoidové molekuly mají charakeristické dlouhé řetězce konjungovaných dvojitých vazeb, které
vytvářejí silné a jedinečné Ramanovy signály. Dietní karotenoidy alpha-karoten, beta-karoten,
lykopen, lutein a zeaxanthin mohou všechny produkovat silné spektroskopické signály o síle 511 nm
při aktivování s laserovým světlem o síle 473 nm. Vlastnosti karotenoidů jsou vysoce specifické a mají
malou nebo žádnou interferenci z jiných biomolekul přítomných v lidské kůži – jako jsou melanin,
vitamín E nebo kožní lipidy. Ramanova spektroskopie umožňuje jako výsledek neinvazivní, rychlé,
přesné a bezpečné zhodnocení hladiny karotenoidů v kůži. Výzkum naznačuje, že hladiny kožních
karotenoidů korelují s množstvím karotenoidů v potravě a v krvi (Hata et. Al., J Invest Dermatology
115 : 441, 2000). Recenze na použití Ramanovy spektroskopie pro měření kožních karotenoidů byly
publikovány firmou Hata et al. (J Invest Dermatology 115 : 441, 2000) a firmou Ermakov et al. (Optics
Letters 26 : 1179, 2001).
Tato studie použila dotazníky ke zkoumání velkého počtu subjektů v otázce zda existuje vztah či ne
mezi měřením kožních karotenoidů a věkem, pohlavím, rasou/etnickým původem, indexem tělesné
hmotnosti (BMI), kouřením, užíváním doplňků stravy (např. produkt LifePakR) a spotřebou ovoce a
zeleniny. Tyto informace pomohou tvrzení, že Pharmanex biofotonický skener patří k novým
optickým neinvazivním přístrojům za účelem dietního hodnocení in vivo.
Materiály a metody
Bylo přijato celkem 1 375 zaměstnanců firmy Nu Skin EnterprisesR s jejich rodinnými příslušníky a
přáteli. Ze studie nebyly vyloučeny žádné studie. Osoby účastnící se této studie byly instruovány k
vyplnění počítačem zpracovatelných dotazníků k posouzení demografických rysů, dietního a životního
stylu. Dotazník obsahoval dotazy k frekvenci konzumace potravin a požadoval od jednotlivců
zaznamenání jejich konzumace potravin obsahujících více než 1 mg karotenoidů na porci udávaných
podle databáze spotřeby karotenoidů USDA. Osoby poté podstoupily měření hladiny karotenoidů na
kůži dlaně za pomoci Pharmanex biofotonického skeneru v Pharmanex výzkumného institutu ve
městě Provo ve státě Utah.
Obrázek č. 1 ukazuje schematický nákres skeneru s popisem jednotlivých složek a naznačením jeho
provozu.
Obrázek č. 1: Schématický nákres skeneru
Podíl tělesného tuku byl měřen prostřednictvím infračerveného záření (Futrex-5000/XL, Futrex Inc.,
Gathersburg, MD). Osoby byly požádány o dobrovolnou účast v testu (Free Radical Test, Vespro Life
Sciences, Lenexa, KS) obsahu malondialdehydu (MDA) v moči, s tím, že první ranný byl neplatný a u
dalších oznamovaly výsledky (jeden ze čtyř barevně sladěných výsledků) testů studijnímu
koordinátorovi. Všechna měření Biofotonickým skenerem, byla zpracována s informacemi
shromážděnými v dotaznících a s testy moči na MDA, aby tak byly naplněny cíle studie. Informace
shromážděné z dotazníků a měření hladiny karotenoidů byly zpracovány v tabulkách. Korelace
(pozitivní nebo negativní) mezi jednotlivými položkami dotazníků a hladiny karotenoidů byly
zkoumány a graficky zpracovány. Statistická četnost byla zkoumána za pomoci vhodných testů (t-test,
korelační analýza).
Výsledky a diskuze
Všech 1 375 zařazených osob se zúčastnilo studie, která byla dokončena do osmi týdnů. Biofotonický
skener Pharmanex byl schopen zpracovat více než 300 osob za den a to z důvodu krátké doby k
získání měření (v délce kratší než 1 minuta). Celkový histogram všech studovaných osob je na obrázku
č. 2.
Obrázek č. 2: Celkový histogram všech studovaných osob
Celkový průměr naměřených odpovědí byl 19 072 se standardní odchylkou 8 828 jednotek. Nejnižší
měření bylo ve výši 1 556 jednotek a nejvyšší naměřená hodnota představovala 73 416 jednotek,
zatímco většina osob (68 %) byla v naměřených hodnotách mezi 10 244 a 27 900 jednotek.
Obecná demografie
Ve studii se projevily malé, nevýznamné rozdíly mezi ženami (19 244, n=666) a muži (18 937 n=704),
které lze vysvětlit tím, že byla zaznamenána o něco vyšší spotřeba ovoce a zeleniny u žen (2,34
porce/den) oproti u mužů (2,03 porce/den).
Pomocí spektofotometrie se neprojevily žádné významné rozdíly mezi věkovými skupinami. Mezi
rasami a etnickými skupinami byly u asiatů naměřeny významně vyšší hodnoty nežli u bílých
kavkazských jednotlivců, hispánských nebo afroamerických jednotlivců. Opět lze toto pravděpodobně
vysvětlit zvýšeným přísunem spotřeby ovoce a zeleniny u asiatů (2,59 porce/denně) v porovnání s
bílými kavkazskými jednotlivci (2,15 porce/den). Celkově tato studie ukázala, že demografické
proměnné neovlivňují spektrofotonické měření a že všechny pozorované rozdíly lze vysvětlit
rozdílnými stravovacími návyky.
Spotřeba ovoce a zeleniny
Podle očekávání zde byl výraznější pozitivní vztah mezi příjmem ovoce a zeleniny (potravinový zdroj
antioxidantů a karotenoidů) a spektrofotometrickým měřením viz. Následující (obrázek č. 3): jedna
nebo méně porcí/den: 16±6,725; dvě až tři porce/den: 19,669±8,557; čtyři až pět porcí/den
23,997±12,648; a šest a více porcí/den: 25,377±12,953 jednotek. Tyto údaje budou napomáhat k
hodnocení měření na Biofotonickém skeneru kožních karotenoidů jako vhodného ukazatele přísunu
ovoce a zeleniny.
Obrázek č. 3: Skenerové hodnoty v porovnání s jednotkovým přísunem ovoce a zeleniny
V analýze spotřeby potravin bohatých na karotenoidy byl podobný vztah jako výsledný vztah u
pozorování spotřeby ovoce a zeleniny, i když celková spotřeba karotenoidů byla pravděpodobně
nadhodnocena. Jednotlivci spotřebovávající 15 nebo méně mg karotenoidů denně zaznamenali nižší
hodnoty (16,440±6,876 jednotek, n=541) nežli ti, kteří spotřebovávali 15-30 mg/den (20,097±8,879
jednotek, n=516, p<0,05), kteří zaznamenaly nižší výsledné hodnoty než jednotlivci s příjmem 30
mg/den (21,889±10,376 jednotek, n=318, p<0,05).
Činnost močových volných radikálů
Z celkového počtu 1375 jednotlivců byl dokončen a nahlášen výsledný stav močového testu MDA u
562 jednotlivců, a většina (490 jednotlivců) nahlásilo vysoké hodnoty hladiny MDA (výsledky testu
byly: optimální, nízký, střední a vysoká aktivita volných radikálů). Přesto se zdá, že existuje
odpovídající (v souladu) a inverzní (převrácený, nepřímý) vztah mezi aktivitou volných radikálů (MDA
– malondialdehyd - v moči) a měřením hodnot kožních karotenoidů, jak je znázorněno na obrázku
č. 4.
Obrázek č. 4: Hodnoty skeneru oproti hodnotám MDA v moči
Tento výsledek byl očekáván, protože karotenoidy jsou zhášeče singletového kyslíku
(http://www.wikiskripta.eu/index.php/Karotenov%C3%A1_barviva), a proto jsou důležitou součástí
antioxidační sítě těla. V současné době probíhají studie pro další ověření tohoto vztahu a s využitím
sofistikovanějších testů volných radikálů a antioxidačního statusu.
Kouření
Tabákový kouř je hlavní příčinou poškození volných radikálů a kouření je samozřejmě spojené se
zvýšeným oxidačním stresem a známkou snížené antioxidační obrany (Lesgards JF et al., Environ
Health Perspect 110:479-86, 2002).
Obrázek č. 5 ukazuje spektrofotonické reakce týkající se kouření. Kuřáci zaznamenali hodnoty o 34 %
nižší, nežli nekuřáci, a spektrofotonické kožní reakce byly nižší u těch, kteří kouřili nejvíce, tj. více než
pět cigaret denně. Spotřeba ovoce a zeleniny byla podobná napříč kategoriemi kuřáků, kromě toho,
že u těch, kteří kouřili více než pět cigaret denně, byla hlášena výrazně nižší spotřeba ovoce a
zeleniny, než u těch, kteří kouřili maximálně jednu cigaretu denně. Tyto výsledky pomohou ověřit
měření hodnot kožních karotenoidů jako ukazatele stavu antioxidačního zdraví (Walmsley CM et al.,
Public Health Nutr 2:199-208, 1999).
Obrázek č. 5: Kouření
Skladba těla
Předchozí studie ukázaly inverzní vztah mezi indexem tělesné hmotnosti (BMI), nebo obsahem tuku v
těle a koncentracemi séra nebo plazmy karotenoidů (Reitman A et al., Isr Med Assoc J 4:590-3, 2002;
Neuhouser ML et al., J Nutr 131:2184-91, 2001). Pravděpodobně to je v důsledku ředícího efektu
tukové tkáně, která slouží jako úložiště karotenoidů. Stejná souvislost byla pozorována v této studii.
Hodnoty naměřených kožních karotenoidů v dlani klesaly s rostoucím indexem tělesné hmotnosti
(BMI) takto: BMI <25 = 21,347 ± 9,661 (n=564); BMI 25-29,9 =18,549 ±7,319 (n=184, p<0,05), a BMI ˃
30 = 15,432 ± 6,621 (n=184, p<0,05). Stejný vztah byl pozorován, když tělesný tuk byl odhadnut za
použití zařízení s infračerveným světlem na blízkost: tělesný tuk < 15 % = 21,320 ± 9,394 (n=165);
tělesný tuk 15-24,9 % = 19,985 ± 8,665 (n=422, p=0,08); tělesný tuk 25-34,9 % = 18,998 ± 8,762
(n=460, p=0,09); a tělesný tuk ˃35 % = 15,925 ±7,496 (n=90, p<0,01). Spotřeba denních dávek ovoce
a zeleniny byla podobná u všech hodnot BMI a u jednotlivých skupin podle podílu procent tělesného
tuku v těle. Tato zjištění se porovnávají dobře se zavedenými metodami analýzy a pomáhají
odůvodnit použití biofotonického měření hodnot kožních karotenoidů jako hodnotícího nástroje
stavu karotenoidů.
Expozice na slunečním záření
Nahlášené expozice na slunečním záření byly nepřímo úměrně vztaženy k biofotonickým kožních
měřením, a to následovně: nízké hodnoty expozice = 20,085 ± 9,776 (n=550); střední hodnoty
expozice = 18,660 ± 8,069 (n=716, p<0,01); a vysoké hodnoty expozice = 16,446 ± 7,508 (n=96,
p<0,05). Toto bylo pozorováno i přes výrazně vyšší spotřebu ovoce a zeleniny osobami s vysokými
hodnotami expozice na slunečním záření (2,46 ± 1,33 porce/den, p<0,05), ve srovnání s těmi, kteří
byly vystaveni krátkým a středním hodnotám slunečního záření (2,14 ± 1,22 a 2,17 ± 1,18
porce/denně). Toto naznačuje, že antioxidanty karotenoidů chrání pokožku před UV zářením
vyvolávajícím poškození volnými radikály, a jsou v tomto procesu spotřebovány.
LifePak® doplněk výživy
Antioxidační doplňky mohou zlepšit antioxidační stav, což se ukázalo i u produktu LifePak® během
prvních studií, které vykazovaly nárůst hustoty antioxidantů v séru a zvýšení odolnosti ex vivo
oxidované LDL (Smidt et al., FASEB J 13:A546, 1999). Tato studie ukazuje pevné a pozitivní vazby mezi
doplňkem výživy LifePak® a měřením pomocí Biofotonického skeneru znázorněnými na obrázku č. 6.
Obrázek č. 6: Vliv užívání produktu LifePak® na hodnoty měření pomocí Biofotonického skeneru
Osoby užívající obvykle LifePak® podle doporučeného dávkování (dvě balení denně) měly o 61 % vyšší
hodnoty než osoby, které tento produkt neužívaly (p<0,001). Uživatelé produktu LifePak® měli
přibližně stejné naměřené kožní hodnoty jako osoby, které uvedly konzumaci více než pěti porcí
ovoce a zeleniny denně. Spotřeba ovoce a zeleniny byla podobná ve všech kategoriích spotřebitelů
produktu LifePak®, s výjimkou nepravidelných spotřebitelů, kteří uvedli nižší konzumaci (2,04 ± 1,09
porce/denně), než ti kteří spotřebovávali jedno balení produktu LifePak® denně (2,39 ± 1,24
porce/denně, p<0,05). Nicméně tento rozdíl je malý a není považován za proměnnou založenou na
velikosti účinku vlivu spotřeby ovoce a zeleniny hodnoceném v této studii. Tyto výsledky naznačují, že
antioxidanty a karotenoidy jsou biologicky dostupné a podporují antioxidační síť v těle.
LifePak® obsahuje více než 40 antioxidačních živin, včetně dávky 15 mg/den smíšených karotenoidů
(6 mg betakarotenu, 5 mg lykopenu, 2 mg alfa karotenu a 2 mg luteinu). Složení se liší podle místa
prodeje.*
Závěr
Toto je první velká testovací studie za účelem ověření a získání zkušeností s Biofotonickým skenerem
firmy Pharmanex® v praktickém životě. Studie potvrdila a pomohla ověřit všechna očekávání spojená
s tímto přístrojem na posouzení zdravotního stavu. Konkrétně na základě naměřených hodnot tyto
nejsou zkresleny všeobecnými demografickými proměnnými, jako jsou věk, pohlaví, rasa/etnický
původ a ukazují předpokládané vazby se skladbou těla, oxidačním stresem (MDA v moči, kouření) a
stravovacími návyky (spotřeba ovoce a zeleniny a užívání produktu LifePak®). Následující studie jsou
prováděny společností Pharmanex® a akademickými institucemi za účelem potvrzení těchto a dalších
závěrů.
*Tato prohlášení nebyla hodnocena americkým federálním Úřadem pro léky, potraviny a drogy
(FDA).
Tento produkt není určen k diagnóze, léčení nebo předcházení jakékoliv nemoci.
www.pharmanex.com
1-800-487-1000
75 West Center Street
Provo, UT 84601