1 / 43

Volné radikály a antioxidanty

Volné radikály a antioxidanty. Jak poznáme volný radikál? Reaktivní formy kyslíku a dusíku Jsou volné radikály vždy pohromou? Co je to oxidační stres? Co je to antioxidant? Které známe? Jak umíme oxidační stres kvantifikovat? Onemocnění spojená s oxidačním stresem. Volný radikál.

liko
Download Presentation

Volné radikály a antioxidanty

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Volné radikály a antioxidanty • Jak poznáme volný radikál? • Reaktivní formy kyslíku a dusíku • Jsou volné radikály vždy pohromou? • Co je to oxidační stres? • Co je to antioxidant? Které známe? • Jak umíme oxidační stres kvantifikovat? • Onemocnění spojená s oxidačním stresem

  2. Volný radikál Atom: proton, neutron, elektronový obal (orbital) Radikál: obsahuje volný nepárový elektron v zevním orbitalu (může to být atom i molekula, neutrál či ion) homolytické štěpení kovalentní vazby • většina biomolekul nejsou radikály

  3. Jak se vyvíjel zájem o radikály ? • chemik30. léta - předpověď existence superoxidu • biochemik60. léta - superoxiddismutasa (SOD) • lékařradikálové metabolity poškozují biomolekuly

  4. Radikálová reakce Radikál: snaha o spárování elektronů, většinou značná reaktivita Obecně tři stadia • iniciace • propagace • terminace

  5. volné radikály superoxid, O2 · - hydroxylový radikál, OH · peroxyl, ROO · alkoxyl, RO · hydroperoxyl, HO2 · nejsou volnými radikály peroxid vodíku, H2O2 (Fentonova reakce) kyselina chlorná, HClO ozon, O3 singletový kyslík, 1O2 ROS (reactive oxygen species)

  6. volné radikály oxid dusnatý, NO . oxid dusičitý, NO2. nejsou volnými radikály nitrosyl, NO+ kyselina dusitá, HONO oxid dusitý, N2O3 oxid dusičitý, N2O4 peroxynitrit, ONOO - alkylperoxinitrit, ROONO RNS (reactive nitrogen species)

  7. Odkud se volné radikály berou? hlavní producenti ROS : membránově vázané enzymy popř. koenzymy flavinové struktury, hemové koenzymy, enzymy s Cu v aktivním centru 1. respirační řetězec mitochondrií : především superoxid a následně H2O2 • cca 1- 4% O2 vstupujícího do resp. řetězce (hlavně komplexy I a III)

  8. Odkud se volné radikály berou? II 2. endoplazmatické retikulum vznik superoxidu (cytochrom P- 450) 3. specializované buňky (leukocyty, makrofágy) produkce superoxidu NADP-oxidasou 4. oxidace hemoglobinu na methemoglobin (erytrocyt je „nabit“ antioxidanty)

  9. Funkce volných radikálů ve zdravém organismu Nástroj oxidas a oxygenas • cytochromoxidasa (toxické meziprodukty, H2O2 a superoxid, vázány na enzymu) • monoxygenasy (oxygenasy se smíšenou funkcí) - aktivují O2 v ER jater nebo v mitochondriích nadlevin; hydroxylace

  10. Funkce volných radikálů ve zdravém organismu II ROS a RNS proti bakteriím • enzymový komplex NADPH-oxidasa leukocytů a makrofágů • myeloperoxidasa - katalýza reakce H2O2 + Cl- + H+ = HClO + H2O

  11. Funkce volných radikálů ve zdravém organismu III • signální molekulyprimární posel  sekundární posel  info síť • redoxní stav buňky ovlivňuje funkci této sítě • redoxní stav: kapacita antioxidačního systému, dostupnost redukčních ekvivalentů, intenzita oxidační zátěže (RONS)  ROS: sekundární poslové

  12. Imunitní ochrana vs.regulace masivní produkce ROS jako nástroj imunitní ochrany x indukce změn nízkých koncentrací ROS, jež jsou pravděpodobně regulačním mechanismem

  13. Antioxidační ochranný systém Tři typy ochrany zábrana tvorby nadměrného množství RONS • záchyt a odstranění radikálů (lapače, vychytávače, zhášeče) • reparační mechanismy poškozených biomolekul

  14. Přehled antioxidantů a vychytávačů VR 1. Endogenní antioxidancia • enzymová (cytochrom c, SOD, GSHPx, katalasa) • neenzymová - membránová ( -tokoferol, -karoten, koenzym Q 10) - nemembránová (askorbát, uráty, transferin, bilirubin)

  15. Přehled antioxidantů a vychytávačů VR II 2. Exogenní antioxidancia • inhibitory vzniku VR (regulace aktivit enzymů) • scavengery vzniklých VR (enzymy, neenzymy) • stopové prvky (Se, Zn)

  16. Enzymové antioxidační systémy

  17. Superoxiddismutasa (EC 1.15.1.1, SOD) 2O2. - + 2H+ H2O2 + O2 SOD - téměř ve všech aerobních organismech tři druhy - různé kofaktory (vždy metal atom) indukce při vyšší tvorbě superoxidu

  18. Superoxiddismutasa Mn 2+ SOD (SOD1) tetramer matrix mitochondrie menší stabilita než Cu, Zn - SOD fylogeneticky mladší

  19. Superoxiddismutasa Cu 2+/Zn 2+ SOD (SOD 2) dimer, Cu = redoxní centrum cytosol, intermitochondriální prostor hepatocyt, mozek, erytrocyt vysoká stabilita, katalýza při pH 4,5-9,5

  20. Glutathionperoxidasy odstraňují intracelulární hydroperoxidy a H2O2 2 GSH + ROOH  GSSH + H2O + ROH • cytosolová GSH - glutathionperoxidasa(EC 1.11.1.9, cGPx) • extracelulární GSH- glutathionperoxidasa (eGSHPx) • fosfolipidhydroperoxid GSH - peroxidasa (EC 1.11.1.12, PHGPx)

  21. Katalasa (EC 1.11.1.6, KAT) 2 H2O2 2 H2O + O2 inaktivace H2O2 : peroxisomy a mitochondrie hepatocytu, cytoplasma erytrocytu tetramer obsahující Fe, přítomnost NADPH

  22. Vysokomolekulární endogenní antioxidanty transferin feritin haptoglobin hemopexin albumin

  23. Askorbát (vitamin C) syntéza kolagenu přeměna dopaminu na noradrenalin redukční činidlo vstřebávání železa antioxidační účinek = redukce O2 · - , OH ·, ROO·, HO2 · regenerace tokoferylového radikálu prooxidant Alfa-tokoferol a vitamin E antioxidant membrán produkuje hydroperoxidy, které zneškodňuje GSHPx Nízkomolekulůrní endogenní antioxidanty I

  24. Ascorbic acid a její metabolity

  25. Nízkomolekulární endogenní antioxidanty II • ubichinon (koenzym Q) přenašeč elektronů v dýchacím řetězci tlumí radikálové rekce ve spolupráci s tokoferolem • karotenoidy, -karoten, vitamin A odstranění radikálů v lipidech

  26. Nízkomolekulůrní endogenní antioxidanty III • glutathion (GSH, GSSG) ve všech savčích buňkách (1-10 mmol/l) významný redox pufr 2 GSH  GSSG + 2e- + 2H+ likviduje ROS, stabilizuje v redukované SH- sk., regeneruje tokoferyl a askorbát substrát glutathionperoxidas

  27. Nízkomolekulůrní endogenní antioxidanty IV • kyselina lipoová (lipoát) kofaktor PDH regenerace tokoferylu, askorbátu • melatonin hormon hypofýzy (regulace spánkového cyklu) lipofilní; vychytávač hydroxylových radikálů

  28. Nízkomolekulůrní endogenní antioxidanty V • kyselina močová (urát) -odpadní látka? nejhojnější antioxidant plasmy, významná reabsorpce, vychytávání RO. , HClO, vazba Fe, Cu • bilirubin - inhibice lipoperoxidace • flavonoidy - chelatace Fe, antikarcinogenní a protizánětlivé účinky

  29. Stopové prvky ovlivňující VR Selen ovlivňuje resorpci vit. E, součást selenoproteinů Se = nedostat. imunitní odp.., hemolýza erytrocytů, syntéza methemoglobinu Zinek stabilizace buněčných membránzvýšení imunitní odpovědi, antagonista Fe

  30. Oxidační stres Při porušení rovnováhy mezi vznikem a odstraňováním RONS nastává tzv. oxidační stres Rovnováha může být porušena na obou stranách!!

  31. Poškození ztráta násobných vazeb vznik reaktivních metabolitů (aldehydy) Důsledek změna fluidity propustnosti membrán vliv na membránově vázané enzymy Poškození lipidů - atak na nenasycené MK

  32. Peroxidace kyseliny linolenové

  33. Poškození agregace a síťování, fragmentace a štěpení reakce s hemovým železem modifikace funkčních skupin Důsledek změny transportu iontů změny aktivity enzymů proteolýza Poškození proteinů

  34. Poškození štěpení cukerného kruhu modifikace bází zlomy řetězce Důsledek mutace translační chyby inhibice proteosyntézy Poškození DNA

  35. Jak umíme oxidační stres kvantifikovat ? Detekce volných radikálů • poměrně náročné vzhledem vzhledem k fyz. chem. vlastnostem Měření produktů oxidačního stresu • jednodušší, široká paleta markerů oxidačního stresu

  36. Markery oxidačního stresu Posouzení lipoperoxidace: malondialdehyd (MDA), konjugované dieny, izoprostany Posouzení poškození proteinů : proteinové hydroperoxidy Posouzení poškození DNA : stanovení modifikovaných nukleosidů

  37. Stanovení antioxidantů askorbát tokoferol SOD GSHPx glutathion

  38. Onemocnění spojená s oxidačním stresem Neurologická Alzheimerova choroba Parkinsonova choroba Endokrinní Diabetes Gastrointestinální Akutní pankreatitida

  39. Onemocnění spojená s oxidačním stresem Vaskulární Ateroskleroza Ostatní Obezita Transplantace orgánů

  40. Literatura Štípek Stanislav a kol.: Antioxidanty a volné radikály ve zdraví a nemoci, Grada, 2000 Free radicals and antioxidant protocols edited by Armstrong D., Methods in Molecular biology, volume 108, HUMANA PRESS, Toronto, New Yersey, 1998

More Related