Wykład ROS i antyoksydanty AWFiS [Tylko do odczytu] [tryb

Wolne rodniki :WR
ROS = RFT
RNS= RFA
1O
NO - tlenek azotu
2-
tlen singletowy
O3- ozon
NO2 - dwutlenek azotu
OH- rodnik hydroksylowy
O=NOOH- kwas nadtlenoazotawy
HO2 - rodnik wodoronadtlenkowy
O=NOO- - nadtlenoazotyn
H2O2 - nadtlenek wodoru
O2 anionorodnik ponadtlenkowy
H2O2- nadtlenek wodoru
reakcje Habera-Weisa
O2•- + H2O2 ⇒ OH• + OH - + O2
reakcja Fentona
Fe 2+ + H2O2 ⇒ OH• + OH- + Fe3+
Kiedy powstają WR
- promieniowanie jądrowe
- “smog” i zanieczyszczenie środowiska (powietrze i woda)
- palenie papierosów
- nadmierne spożywanie alkoholu
- nadmiernny wysiłek fizyczny, unieruchomienie
- ischemia i reperfuzja
- spożywanie bogatych w WR
- starzenie, w przebiegu wielu chorób
- stres psychiczny
- i inne
Systemy generujące WR w komórkach
1. Oksydaza ksantynowa
5. Wyciek elektronów z łańcucha oddechowego
O2
2H2
O2
O2
2H20 + Energia
H 2O 2
ADP + P > ATP
*OH
•
-
6. Syntaza NO
Nitric Oxide is a Free Radical
•N=O
Nitric oxide synthase (NOS) catalyzes the conversion of L-arginine to •NO and citrulline.
The critical biological role of •NO is now well-established, both in signal transduction
and in the host response to infection (1, 2). In signal transduction it serves as
a cell-to-cell signaling agent involving stimulation of the synthesis of the second
messenger guanosine 3':5'-cyclic monophosphate (cGMP) in the target cell, as illustrated
below.
H4B(BH4) - tetrahydrobiopteryna
NOS
L-arginina + O2 + NADPH
→
cytrulina + NADP+ + NO
Destrukcyjne działanie WR
Wolnorodnikowe uszkodzenie lipidów
=
peroksydacja lipidów
3 fazy peroksydacji lipidów:
- inicjacja
-propagacja
-terminacja
Inicjacja
L - rodnik alkilowy
propagacja
LOO - rodnik nadtlenkowy; LOOH- nadtlenek kwasu tłuszczowego
Terminacja
Lipid Peroxidation
LOO• + LH + O2 → LOO• + LOOH
LOO• is the central and rate-limiting species
of lipid peroxidation
Niektóre końcowe produkty peroksydacji lipidów
Perodukty
Proces kulinarny
Straty witaminy E
Oleje roślinne
Smażenie przez 30 min
30-40%
Oleje roślinne
Przechowywanie w temperaturze
pokojowej przez 90 dni
55%
Migdały
Pieczenie
80%
Zboże
Przechowywaniw przez 180 dni w
4C
10%
Kiełki
pszenicy
Przechowywane przez 180 dni w
4C
10%
Pszenica
Przetworzona na makę
92%
Chleb
Pieczenie
5-50%
Lipid peroxidation products in an atherosclerotic lesion
are both enzymatically and non-enzymatically produced.
Foam cell
15-LOX ↑
Necrotic core
lipid hydroxides, hydroperoxides, aldehydes,
epoxides, ketones, ceroid, isoprostanes
Fibrous cap
Wolnorodnikowe uszkodzenie biełek
=
peroksydacja białek
Inicjacja
B-H + •OH ⇒ B• + H2O
B• + O2 ⇒ B-OO •
β-eliminacja
modyfikacja reszt aminokwasowych i rozpad
uszkodzonych białek - fragmentacja
Wolnorodnikowe uszkodzenie kwasów
nukleinowych
Stres oksydacyjny
ENZYMATYCZNY SYSTEM OBRONY
ANTYOKSYDACYJNEJ
1. DYSMUTAZA PONADTLENKOWA
2. PEROKSYDAZA GLUTATIONOWA
3. KATALAZA
SOD= dysmutaza ponadtlenkowa
izoformy: CuZn SOD = SOD mitochondrialna
Mn SOD = SOD cytoplazmatyczna
EC- SOD= SOD zewnątrzkomórkowa
O2 • - + O2 • - + 2H+ ⇒ H2O2 + O2
CAT = katalaza
2H2O2 ⇒ 2H2O + O2
GPx = peroksydaza glutationu
2H2O2 + 2GSH⇒
⇒ 2H2O + GSSG
GSH- glutation zredukowany
GSSG- glutation utleniony
GR- reduktaza glutationu
GSSG
2GSH
NADPH + H+
NADP+
Aktywacja enzymów antyoksydacyjnych w
warunkach stresu oksydacyjnego
Zmiany aktywności katalazy
w wyniku treningu
10
Aktywność
ść katalazy (umol/min./mg białka)
8
6
4
2
0
Nietrenujący
Trening 8 tyg.
Trening 12 tyg.
Jenkins RR, (1982)
NIEENZYMATYCZNA LINIA OBRONY ANTYOKSYDACYJNEJ
Antyoksydanty
• niektóre aminokwasy
• witamina E
• witamina C
• kwas liponowy
• koenzym Q
• beta karoten
• kwas pantotenowy
• ryboflawina
• flawonoidy
• TEMPO , TEMPOL
• alkohol
• SQ1
Nieenzymatyczna linia obrony przed RFT
.
WR
wit. E
R
wit. E
.
wit. C
.
wit. C
Związki zmiatające
Kwas askorbinowy
(witamina C)
O
C
O
H
H
HO
Gow i wsp. (1996) Carbon
dioxide enhancement of
peroxynitrite-mediated
protein tyrosine nitration.
Arch. Biochem. Biophys.
333, 42-48.
CH2OH
HO
O-
autor
Valdez i wsp. (2000)
Reactions of peroxynitrite in
the mitochondrial matrix.
Free Radic. Biol. Med. 29,
349-356.
Związki zmiatające
autor
CoQ
(forma zredukowana)
OH
CH3
H3CO
H3CO
R
OH
Valdez i wsp. (2000) Reactions
of peroxynitrite in the
mitochondrial matrix. Free
Radic. Biol. Med. 29, 349-356.
Schöpfer i wsp. (2000)
Oxidation of ubiquinol by
peroxynitrite: implications for
protection of mitochondria
against nitrosative damage.
Biochem. J. 349, 35-42.
Związki zmiatające
autor
Melatonina
H3CO
CH2
N
H
CH2 NH CO
CH3
El-Sokkary i wsp. (1999)
Role of melatonin in
reduction of lipid
peroxidation and
peroxynitrite formation in
non-septic shock induced
by zymosan.
Shock 12, 402-408.
Związki zmiatające
GSH
(gama-glutamylo-cysteinylo-glicyna)
autor
O
H2C
C
CH2
H
C NH2
COOH
O
NH
CH
CH2
SH
C NH
CH2
COOH
Valdez i wsp. (2000)
Reactions of
peroxynitrite in the
mitochondrial matrix.
Free Radic. Biol. Med.
29, 349-356.
Związki zmiatające
Ebselen
O
N
Se
oraz związki zawierające
selen
(np. selenometionina,
selenocystyna).
autor
Arteel i wsp. (1999)
Protection against
peroxynitrite.
FEBS Lett. 445, 226230.
Czy one działają?
Druga twarz WR
- udział w sygnałowaniu komórkowym
- udział w procesach adaptacyjnych
- udział w eliminacji komórek nowotworowych