Biochemia stresu oksydacyjnego -...

Dr hab. Agnieszka Łoboda

MCB, pokój 2/24, tel .12 664 64 12, [email protected]

Literatura:

Grzegorz Bartosz „Druga twarz tlenu”

Barry Halliwell & John Gutteridge „Free radicals in biology and medicine”

Biochemia stresu oksydacyjnego

- niekontrolowany wzrost stężeń reaktywnych metabolitów tlenu

- stan braku równowagi pomiędzy działaniem reaktywnych form tlenu a biologiczną zdolnością do

szybkiej detoksykacji reaktywnych produktów pośrednich lub naprawy wyrządzonych szkód

Stres oksydacyjny

http://activeh2.co.uk/oxidative-stress

Stres oksydacyjny

- zaburzenia w prawidłowym stanie redukcji mogą wywołać toksyczne działanie

poprzez produkcję nadtlenków, wolnych rodników, ROS powodujących oksydacyjne

uszkodzenia wszystkich składników komórki, a szczególnie dotkliwe dla komórki są

uszkodzenia białek, lipidów i DNA.

Stres oksydacyjny ma u ludzi znaczenie w wielu chorobach:

• miażdżyca,

• choroba Parkinsona

• choroba Alzheimera

• cukrzyca

• nowotwory

• łuszczyca

• nadciśnienie

• ……

• ……

• ……

Stres oksydacyjny i choroby


Stres oksydacyjny - plusy

• Reaktywne formy tlenu mogą przynosić korzyści, ponieważ są m.in.

używane przez układ immunologiczny do atakowania i zabijania

patogenów

• Reaktywne formy tlenu mają także znaczenie w sygnalizacji komórkowej

(sygnalizacja redoks)

• Wolne rodniki tlenowe i reaktywne formy tlenu.

• Enzymy generujące reaktywne formy tlenu i enzymy antyoksydacyjne.

• Metabolizm hemu. Oksygenazy hemowe. Biochemiczne podstawy protekcyjnej roli produktów

aktywności oksygenazy hemowej.

• Drobnocząsteczkowe układy antyoksydacyjne: glutation, biliwerdyna i bilirubina.

• Żelazo, ferrytyna i stres oksydacyjny.

• Tlenek węgla – nie tylko zabójca.

• Syntazy tlenku azotu i tlenek azotu – mechanizm działania.

• cGMP i cyklazy guanylowe.

• Siarkowodór – synteza i funkcje fizjologiczne.

• Hipoksja – fizjologiczne i biochemiczne mechanizmy reakcji na niedobór tlenu.

• Biochemiczne mechanizmy regulacji aktywności czynnika transkrypcyjnego HIF-1: rola

hydroksylacji i hydroksylaz prolinowych.

• Inne mechanizmy regulacji ekspresji genów przez stres oksydacyjny.

• Chemoprewencja – biochemiczne aspekty aktywacji ekspresji genów antyoksydacyjnych.

• Rola stresu oksydacyjnego w inicjacji i rozwoju chorób: miażdżyca, cukrzyca, nowotwory.

• Rola stresu oksydacyjnego w terapii: mechanizmy działania wybranych leków

Najważniejsze tematy…

Biochemia stresu oksydacyjnego

Dr hab. Agnieszka Łoboda

Literatura:

Grzegorz Bartosz „Druga twarz tlenu”

Barry Halliwell & John Gutteridge „Free radicals in biology and medicine”

Tlen: toksyczny pierwiastek życia

Wykład 1

7.10.2016

Paradoks tlenowy

Z wyjątkiem organizmów anaerobowych i aerotolerancyjnych, wszystkie zwierzęta,

rośliny i bakterie potrzebują O2 do produkcji energii. Z drugiej strony, tlen ze względu na

swoją konfigurację elektronową, jest potencjalnie toksyczny.

wytworzyć mechanizmy antyoksydacyjne = przetrwać w nieprzyjaznym środowisku tlenu

pomimo istnienia mechanizmów antyoksydacyjnych i naprawczych, uszkodzenia

oksydacyjne pozostają nieuniknioną konsekwencją życia w warunkach tlenowych

Dawno, dawno temu…..

- Wczesna atmosfera była bogata w metan i wodór, czyli miała nadmiar czynników

redukujących.

- Pierwsze organizmy były heterotrofami zależnymi od abiotycznych źródeł związków

organicznych lub chemotrofami uzyskującymi energię z wodoru, siarkowodoru i metanu,

wykorzystującymi jako akceptory elektronów dwutlenek węgla lub siarczany.


- Beztlenowe bakterie fotosyntetyzujące (bakterie purpurowe i zielone bakterie siarkowe)

wykorzystywały związki siarki (siarkowodór, siarkę, tiosiarczan), wodór lub kwasy organiczne do

pozyskiwania energii. Prawdopodobnie były pierwszymi organizmami fotosyntezującymi.

- Około 3.2-2.4 miliarda lat temu pojawiły się sinice, które mogły wykorzystywać energię

słoneczną do utleniania wody. Uwolniony wodór potrzebny był do przeprowadzenia

metabolicznych reakcji redukcji. Reakcja utleniania wody prowadziła do powstania jednej

cząsteczki tlenu z dwóch cząsteczek wody w procesie czteroelektronowego utlenienia.


Miliony lat temu

3500 Promieniowanie słoneczne bombarduje powierzchnię Ziemi

Początki życia anaerobowego

>2500 Cyjanobakterie uwalniają O2: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e-

1300 Poziom tlenu atmosferycznego osiąga 1%

Początek ewolucji eukariontów


Warstwa ozonowa pochłania wystarczająco dużo UV, aby umożliwić

wyjście organizmów na ląd

65 Pojawienie się naczelnych


Pojawienie się człowieka

Zysk przejścia do życia tlenowego: efektywna produkcja energii

Właściwości chemiczne tlenu

- Tlen stanowi ok. 1/4 masy Ziemi (53,8% atomów skorupy Ziemi to atomy tlenu) i

ok. 3/4 masy ciała ssaków.

- W dolnych warstwach atmosfery tlen stanowi 21% objętości (w 1 L powietrza jest

210 mL tlenu).

- Jest 5-8 razy lepiej rozpuszczalny w rozpuszczalnikach organicznych niż w wodzie

(uszkodzenia oksydacyjne membran biologicznych)

- Po raz pierwszy został otrzymany w stanie czystym w 1774 roku przez Josepha

Priestleya z tlenku rtęci.

- W atmosferze tlenu:

* świeca płonęła bardziej jaskrawo,

* mysz zamknięta pod szczelnym kloszem żyła dłużej

* Josephowi Priestley'owi oddychało się przyjemniej

Joseph Priestley


prof. Zygmunt Wróblewski

prof. Karol Olszewski

Uzyskanie ciekłego tlenu:

29 marca 1883, Uniwersytet Jagielloński

Element patriotyczny


skroplili również azot oraz tlenek węgla.

Tlen: pierwiastek życia

Pojemność oddechowa:

- W spokojnym oddechu człowiek wdycha ok. 500 mL powietrza.

- Maksymalny wdech to ok. 3,5 L powietrza, pojemność życiowa to ok. 4,8 L.

- W spoczynku człowiek przepuszcza przez płuca ok. 6-8 L powietrza na minutę

(wentylacja minutowa). Podczas intensywnego wysiłku - do 120 L powietrza.

W.Z. Traczyk (red): Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej

78 78

21 17

0,03 4 0,97 1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

%

azot tlen dwutlenek

węgla

pozostałe

gazy

wdech

wydech


Zawartość tlenu w tkankach i płynach ustrojowych:

- Ciśnienie parcjalne tlenu w krwi żylnej to 40 mmHg (53,3 hPa, 53 mmol/L, 15,3%).

- Wewnątrz komórek istnieje gradient tlenu: najwyższe stężenie jest pod błoną

komórkową, najniższe w mitochondriach (-> mit. główny konsument tlenu)

- Tlen jest ok. 5-8 razy lepiej rozpuszczalny w rozpuszczalnikach organicznych (także

w lipidach błon komórkowych) niż w wodzie.

Zawartość tlenu w narządach:

- Krew tętnicza: 20%

- Krew żylna: 15,3%

- Wątroba, serce, nerki: 4-14%

- Mózg: 0,5-7%

- Oko (siatkówka, ciało szkliste): 1-5%

- Szpik kostny: 0-4%


Tlenowce

- Organizmy wymagające do przeżycia tlenu

Beztlenowce względne

- Organizmy mogące żyć w atmosferze tlenowej i beztlenowej,

w tym mikroaerofile lepiej rosnące przy zmniejszonej

zawartości tlenu:

* Campylobacter jejuni (wywołuje biegunki)

* Treponema pallidum (krętek blady - wywołuje kiłę)

Beztlenowce bezwzględne

- Organizmy mogące żyć wyłącznie w atmosferze beztlenowej

* Clostridium tetani (pałeczka tężca)

Terapia hiperbaryczna

komory

hiperbaryczna

Tlen hiperbaryczny jest lekiem i jak każdy lek ma określone

wskazania i przeciwwskazania do jego stosowania.

Bezwzględnym przeciwwskazaniem do stosowania terapii tlenem

hiperbarycznym może być ciężka choroba płuc.

Do względnych przeciwwskazań zalicza się niektóre choroby

przewlekłe takie jak: astma, padaczka, ciężka klaustrofobia oraz

przebyte leczenie wybranymi lekami.

Tlenoterapia hiperbaryczna (HBO) jest to metoda leczenia różnych schorzeń polegająca na

oddychaniu czystym tlenem w warunkach zwiększonego ciśnienia wytwarzanego w

komorze hiperbarycznej.

Czasowe przeciwwskazanie dla

prowadzenia terapii mogą stanowić

ostre stany gorączkowe, infekcje dróg

oddechowych, uszu, nosa i zatok.


Zgorzel gazowa

- Zgorzel gazowa jest gwałtownie postępującym zakażeniem

wywoływanym przez toksyny Clostridium perfringens, Clostridium

septicum, Clostridium histolyticum lub Clostridium novyi.

- Do najczęstszych czynników predysponujących należą ciężkie urazy penetrujące lub

zmiażdżenie tkanek z towarzyszącym upośledzeniem ukrwienia.

- Zgorzel gazowa może spowodować martwicę skóry, tkanki podskórnej i mięśni.

Występowanie fioletowych pęcherzy skórnych, oddzielanie się fragmentów

martwiczej skóry, znaczny obrzęk i objawy toksemii ogólnoustrojowej stanowią

wskazanie do natychmiastowej interwencji chirurgicznej. Jednocześnie stosuje się

leki przeciwbakteryjne.

Clostridium perfringens

rozwijająca się

zgorzel gazowa

Trudnogojące się rany


Polskie Towarzystwo Chirurgii Naczyniowej

- Przykład leczenia - pacjenci:

* 94 pacjentów w wieku 33 do 76 lat (średnio 42 lata) z cukrzycą od 1,5 do 32 lat

powikłaną zespołem stopy cukrzycowej, poddanych hiperbarycznej terapii tlenowej (HBO).

* U 9,6% pacjentów rozpoznano przed terapią HBO znacznego stopnia zaburzenia

przepływu krwi w tętnicach nóg z powodu miażdżycy, z czego u 5 wykonano przed terapią

zabiegi naczyniowe (pomostowanie, stenty).

- Przykład leczenia - procedura:

* wyrównanie cukrzycy i towarzyszących zaburzeń metabolicznych

* chirurgiczne opracowanie rany

* hiperbaria tlenowa (od 2 do 60 ekspozycji)

* terapia przeciwbakteryjna.

- Przykład leczenia - wyniki:

* u 27,7% pacjentów rany zagoiły się całkowicie,

* u 39,4% doszło do znacznej poprawy stanu miejscowego.

* w trakcie leczenia u 11,6% pacjentów wykonano amputacje

* u wszystkich pacjentów poddanych leczeniu w komorze hiperbarycznej doszło do

redukcji objawów infekcji w ranie.

Zatrucie tlenkiem węgla

- W każdym przypadku zatrucia tlenkiem węgla pacjentowi powinien być podany

czysty tlen, tak szybko, jak to tylko możliwe.

- Główną zaletą terapii hiperbarycznej w leczeniu zatrucia tlenkiem węgla jest

zapobieganie długotrwałym efektom działania tlenku węgla takich jak: problemy z

pamięcią, utrzymaniem równowagi i koordynacją ruchów. Terapia może również

pomóc powrócić do zdrowia szybciej, niż w normalnych warunkach atmosferycznych.

W ciężkich przypadkach zatruć terapia ta ratuje pacjentom życie.

- W stanach zatrucia tlenkiem węgla tlen hiperbaryczny wspomaga usuwanie CO z

komórek i krwi drogą oddechową i redukuje uszkodzenia spowodowane przez tlenek

węgla. Zwiększone ciśnienie redukuje obrzęk w obszarze uszkodzonych tkanek.


Ozon jest odmianą alotropową tlenu, składającą się z trójatomowych cząsteczek

tlenu O3.

W 1896 roku ozon znalazł zastosowanie w ozonoterapii, dzięki opatentowaniu

przez Nikola Tesla generatora ozonu.

W Polsce dopiero w 1986 roku prof. dr hab. n. med. Zygmunt Antoszewski

wprowadził ozonoterapię i wraz z prof. Gierek-Łapińską zastosował krople

ozonowe do leczenia stanów zapalnych oczu, natomiast z prof. Kazibutowską

zastosował ozonoterapię dożylną sposobem autohematransfuzji w leczeniu

chorych na stwardnienie rozsiane.

W 1990 roku Kubańczycy odnieśli sukces w leczeniu jaskry, zapalenia spojówek i

siatkówki, a dwa lata później Rosjanie poinformowali, o pozytywnym,

relaksującym i odprężającym wykorzystaniu ozonu.

Ozonoterapia

https://meden.com.pl/artykuly/ozonoterapia-charakterystyka-zastosowanie-ozonu-terapeutycznego

Ozon charakteryzuje się właściwościami sterylizacyjnymi.

Niszczy bakterie, wirusy, nawet nieprzyjemne zapachy. Działanie to wynika z

silnych właściwości utleniających ozonu. Jego działanie jest bardzo silne, ale

krótkotrwałe.

Działanie ozonu:

poprawia mikrokrążenie i utlenia tkanki,

leczy rany,

bakteriobójcze, grzybobójcze, pierwotniakobójcze, wirusostatyczne,

aktywuje metabolizm czerwonych krwinek,

aktywuje komórki układu odpornościowego,

aktywuje antyoksydanty

Ozonoterapia

Polega na leczeniu mieszaniną tlenowo-ozonową. Posiada szeroki zakres działań w chirurgii,

dermatologii, urologii, stomatologii oraz kosmetologii. W metodach leczenia ozonem

szczególną uwagę przywiązuje się do poprawy mikrokrążenia, dotlenienia, dostarczenia

energii do komórek i ochrony skóry. Wpływa również na problemy kosmetyczne. Używany

jest zewnętrznie i wewnętrznie. Stosuje się mieszaninę wytworzoną z tlenu medycznego o

stężeniu od 0,05 do 5% objętości ozonu i do 95% tlenu.

Ozonoterapia wpływa na:

Ropnie płuc, ropniaki opłucnej z przetokami,

Lekoodporne zapalenia płuc i oskrzeli,

Ropnie okołonerkowe, gruczołu krokowego,

Oparzenia,

Zapalenie kości i szpiku kostnego,

Żółtaczkę zakaźną, SM,

Grzybice (szczególnie układowe),

Zapalenie jelit, wrzodziejące zapalenie jelita grubego,

Cukrzycę, stopę cukrzycową

Leczenie próchnicy

i inne.

Ozonoterapia

Choroby leczone ozonem

Stopa cukrzycowa - pojawia się u 6-10% osób chorych na cukrzycę w tym aż 50% przypadków

kończy się amputacją. Ozon można stosować wewnętrznie i zewnętrznie. Jego działanie

bakterio- i grzybobójcze przyspiesza gojenie ran, przetok oraz owrzodzeń. Ozon dotlenia chore

tkanki i narządy, usprawnia krążenie.

Stwardnienie rozsiane – naozonowana sól fizjologiczna zostaje podana choremu dożylnie.

Powoduje dotlenienie tkanek, regeneruje komórki i zwiększa odporność organizmu.

Zapalenie kości - stosuje się ozonoterapię dożylną, w której ozon wprowadza się do

oczyszczonych przetok i ropni.

Migrena - ozon działa przeciwbólowo, przeciwzapalnie; zapewnia lepszy transport tlenu i

glukozy do zagrożonego miejsca.

Próchnica - likwidując „złą” florę bakteryjną, chroni zęby przed próchnicą wtórną.

Borelioza uznawana jest za chorobę nieuleczalną. Leczenie antybiotykami hamuje tylko

objawy, które po pewnym czasie powracają. Dość nową metodą zwalczającą boreliozę jest

ozonoterapia. Polega na wprowadzaniu dożylnie pewnej dawki ozonu, która zabija krętki

borelii. Zabieg jest powtarzany do momentu, aż w organizmie nie zostaną żadne bakterie.

Ozonoterapia

Ozon nie jest pozbawiony wad

• Jako uboczne produkty ozonowania powstają aldehydy i ozonki

• Wadą i zaletą ozonu może być jego nietrwałość -

ma krótki czas rozkładu

• Posiada małą prężność – małe właściwości penetrujące

• W dużym stężeniu jest gazem toksycznym

Ozon jest gazem, o mocnym zapachu, już przy stężeniu na poziomie

0,02−0,05 ppm, ale zaczyna być niebezpieczny dopiero przy stężeniu powyżej 0,1 ppm w

powietrzu wdychanym przez osiem godzin.

Przyjmuje się, że jest także nieszkodliwy przy krótkotrwałym kontakcie przy stężeniu,

odchodzącym nawet do 0,3 ppm, ale w czasie nie dłuższym niż 15 minut.

Ozon jest gazem drażniącym, powoduje uszkodzenie błon biologicznych przez reakcje

rodnikowe z ich składnikami (szczególnie tłuszczowymi). Po dostaniu się do komórek może

hamować działanie enzymów komórkowych, wstrzymując oddychanie

wewnątrzkomórkowe.

Pierwszymi objawami podrażnienia ozonem (obserwowanym w stężeniach 0,2 ppm) są

kaszel, drapanie w gardle, senność i bóle głowy.

W większych stężeniach może prowadzić do wzrostu ciśnienia tętniczego, przyspieszenia

tętna i obrzęku płuc prowadzącego do zgonu (w stężeniach 9 -20 μg/dm3).

Najwyższe dopuszczalne stężenie ozonu w miejscu pracy wg PN–Z–04007–2:1994 wynosi

0,15 mg/m3

Działanie toksyczne ozonu


"Bary tlenowe"

- Lista korzyści, które właściciele barów tlenowych obiecują w swoich ulotkach reklamowych,

jest imponująca. Dzięki kuracji tlenowej – zapewniają – wzmocnisz swój system

immunologiczny, dotlenisz serce, zwiększysz sprawność fizyczną i psychiczną, odtrujesz

organizm, zredukujesz skutki stresu, opóźnisz starzenie. Kuracja taka działa też wspomagająco

w stwardnieniu rozsianym, odchudzaniu, chorobach niedokrwienia mózgu i siatkówki oka,

obniża natężenie migren, jest niezastąpioną formą kosmetyki, chroni przed zespołem

przewlekłego zmęczenia, łagodzi dolegliwości związane z menopauzą i andropauzą oraz

zmienia punkt pracy komputera w mózgu (Polityka 48; 2002).

Polskie Centrum Terapii Tlenowej

Kłopot polega na tym, że zawartości tlenu w organizmie nie można zwiększyć, bo hemoglobina,

jedyny jego nośnik, jest już wysycona w 97 proc. podczas oddychania powietrzem atmosferycznym

prof. Jacek Przybylski, kierownik Zakładu Biofizyki i Fizjologii Człowieka Akademii Medycznej w Warszawie.

- Czysty tlen (0,3 atm) zmniejsza długość życia Drosophila melanogaster. Przy

ciśnieniu 1 atm jest dla niej letalny.

- U ssaków oddychanie czystym tlenem przez kilkadziesiąt godzin powoduje:

* uszkodzenie i obrzęk pęcherzyków płucnych

* obumieranie nabłonka płucnego

* nasilone wytwarzanie kolagenu i włóknienie płuc

* pęcznienie mitochondriów i uszkodzenie miofibryli mięśnia sercowego

* pęcznienie mitochondriów w hepatocytach

* uszkodzenie kłębuszków nerkowych

Właściwości chemiczne tlenu

- Rośliny naczyniowe rosnące w podwyższonym stężeniu tlenu wykazują:

* zahamowanie rozwoju chloroplastów

* zmniejszenie żywotności nasion i wzrostu korzeni

* nasilone opadanie liści

* zwiększoną częstość anomalii wzrostu

Tlen: pierwiastek (krótkiego) życia


20h , 100% O2, 1 atm 40h , 100% O2, 1 atm

Barber, R. E., Lee, J. & Hamilton, W. K. 1970. Oxygen Toxicity in Man. NEJM

Skutki hyperoksji u myszy

Sue et al. J Immunol 2004

uszkodzenie płuc przepuszczalność naczyń

zawartość kolagenu

obrzęk

naciek neutrofili


Choroby wywoływane podwyższonym stężeniem tlenu

Retinopatia wcześniaków (zwłóknienie pozasoczewkowe, choroba

Terry'ego)

- Jest obustronną zmianą, która występuje u wcześniaków

trzymanych w inkubatorach z wysokim ciśnieniem tlenu.

Prowadzi to do:

* skurczu naczyń siatkówki,

* zniszczenia komórek śródbłonka naczyń siatkówki

* następowego obrzęku tkanek

* zaniku funkcjonalnych naczyń

- Hyperoksja hamuje syntezę śródbłonkowego czynnika wzrostu (VEGF – vascular

endothelial growth factor) w niedojrzałych naczyniach siatkówki. Obniżenie poziomu

VEGF wywołuje apoptozę śródbłonka.

- Gdy noworodek zaczyna oddychać normalnym powietrzem, następuje:

* wzrost produkcji VEGF

* proliferacja naczyń w siatkówce

* bliznowacenie i odklejenie siatkówki


Retinopatia wcześniaków

- Aktywna faza choroby zaczyna się zwykle między 10 a 28 dniem

życia – po okresie skurczu naczynia siatkówki ulegają poszerzeniu

i skręceniu.

- Po zaprzestaniu tlenoterapii w ogniskach uszkodzenia siatkówki

przez niedotlenienie dochodzi do neowaskularyzacji (obserwuje

się krwinkotoki i włóknienie).

- W miarę postępu choroby - siatkówka z nowo utworzonymi naczyniami i tkanką

włóknistą oddzielają się i przesuwają do przodu (do przestrzeni poza soczewką –

zwłóknienie pozasoczewkowe)

Możliwości terapeutyczne:

* retinopatia może ustąpić samoistnie

* aby zapobiec odklejeniu siatkówki może być

niezbędna krioterapia lub laseroterapia

* może wystąpić krótkowzroczność lub ślepota

(przy odklejeniu siatkówki)


Retinopatia wcześniaków

Naczynia z widocznymi

ogniskami proliferacji (strzałki)

i akumulacją tkanki

mezenchymalnej (gwiazdka).

Odwarstwienie siatkówki

Co jest przyczyną toksycznego efektu tlenu?

Pierwsze sugestie wyjaśniające toksyczność O2 dotyczyły bezpośredniego hamowania

enzymów komórkowych przez tlen cząsteczkowy, np. nitrogenazę (kompleks

enzymatyczny katalizujący reakcje wiązania azotu) u Clostridium pasteurianum.

Jednak u tlenowców większość enzymów pozostaje niewrażliwa na O2.

W 1954 roku Gershman i Gilbert

zaproponowali, że większość toksycznych

efektów O2 jest związanych z utworzeniem

rodników tlenowych, np.

anionorodnik ponadtlenowy hamuje enzymy

cyklu Krebsa: akonitazę i fumarazę.

Trochę o tlenie

Spośród kilkunastu izotopów tlenu trzy są stabilne:

16O (>99%) 17O (0.04%) 18O (0.2%)

Konfiguracja elektronowa atomu tlenu

elektrony sparowane – są to dwa elektrony o przeciwnej orientacji spinów należące

do tego samego poziomu orbitalnego

elektron niesparowany – jest to elektron znajdujący się na poziomie orbitalnym, na

którym nie ma innego elektronu

reguła Hunda: jak najwięcej elektronów niesparowanych w danej podpowłoce

reguła Pauliego: dwa elektrony w jednym poziomie orbitalnym muszą mieć przeciwną orientację spinu

Tlen trypletowy – podstawowa (o najniższej energii) forma tlenu

cząsteczkowego (O2), zawierająca dwa niesparowane elektrony

Forma trypletowa: •O:O• lub •O-O• oznaczana jest jako: 3O2

Tlen singletowy – forma tlenu cząsteczkowego (O2) na najniższym stanie

wzbudzonym.

Forma singletowa O::O lub O=O oznaczana symbolicznie jako 1O2

Co to jest wolny rodnik?

Wolny rodnik to atom lub cząsteczka zdolna do samodzielnego istnienia,

mająca jeden lub więcej niesparowanych elektronów na orbicie

walencyjnej. Obecność niesparowanego elektronu powoduje, że wolne

rodniki są przyciągane (choć słabo) przez pole elektromagnetyczne -

wykazują właściwości paramagnetyczne.

Cząsteczka tlenu ma dwa niesparowane elektrony – jest birodnikiem

(dwurodnikiem)

Wolne rodniki charakteryzuje zwykle wysoka reaktywność: dążąc do

sparowania elektronów, zazwyczaj szybko wchodzą w reakcje chemiczne

Jak powstaje wolny rodnik?

1. Utrata pojedynczego elektronu przez nie-rodnik

X → e- + X˙+

2. Zyskanie pojedynczego elektronu przez nie-rodnik

Y + e- → Y˙-

3. Rozpad homolityczny wiązania kowalencyjnego

A : B → A˙ + B˙

(każdy atom dostaje jeden elektron z wiązania kowalencyjnego)

Rozpad homolityczny i heterolityczny wody

H : O : H jonizacja wody

oba elektrony dla atomu tlenu (O)

ROZPAD HETEROLITYCZNY

H+ + OH-

Jon wodorowy

1 proton

0 elektronów

(ładunek dodatni)

Jon hydroksylowy

9 protonów

10 elektronów

(ładunek ujemny)

radioliza

wody

jeden elektron dla tlenu

jeden dla wodoru

H˙ + OH˙

rodnik wodorowy

1 proton

1 elektron

(ładunek zerowy)

rodnik hydroksylowy

9 protonów

9 elektronów

(ładunek zerowy)

ROZPAD HOMOLITYCZNY

Definicja stresu oksydacyjnego

- Stres oksydacyjny to zaburzenie homeostazy

prowadzące do wzrostu stężeń reaktywnych form

tlenu. Prowadzi to do zaburzenia równowagi

prooksydacyjno-antyoksydacyjnej w kierunku reakcji

utlenienia.

Stres oksydacyjny

Wolne

rodniki

tlenowe

Stres oksydacyjny


ROS/RNS ------ RFT/RFA

Reaktywne formy tlenu:

- anionorodnik ponadtlenkowy (O2.-)

- nadtlenek wodoru (H2O2)

- rodnik hydroksylowy (.OH)

- tlen singletowy (1O2)

- rodnik peroksylowy (LOO.)

- rodnik alkoksylowy (LO.)

- wodoronadtlenek lipidowy (LOOH)

- nadtlenoazotyn (ONOO-)

- kwas podchlorawy (HOCl)

- ozon (O3)

Reaktywne formy azotu:

- tlenek azotu (.NO)

- nadtlenoazotyn (ONOO-)

- dwutlenek azotu (.NO2)

Endogenne źródła ROS i RNS:

- oksydazy NADPH

- mitochondria (łańcuch transportu elektronów i oksydazy)

- oksydoreduktaza ksantynowa

- cytochromy P450

- syntazy tlenku azotu

- peroksysomy

Działanie reaktywnych form tlenu i azotu

ROS i RNS mogą uszkadzać komórki,

reagując z białkami, lipidami i kwasami nukleinowymi

- Reagując z białkami powodują:

* zmiany aktywności enzymów

* zmiany strukturalne białek i ich nieprawidłowe fałdowanie

* nasiloną degradację białek

- Reagując z lipidami powodują:

* peroksydację lipidów prowadzącą do uszkodzeń błony komórkowej

* powstawanie toksycznych i mutagennych aldehydów (dialdehydu malonowego,

4-hydroksy-2-nonenalu, akroleiny)

- Reagując z kwasami nukleinowymi powodują:

* modyfikacje zasad azotowych

* pęknięcia nici DNA

* tworzenie nietypowych wiązań DNA-DNA i DNA-białka

Peroksydacja lipidów

Najbardziej znany biologiczny łańcuchowy proces wolnorodnikowy

Wolnorodnikowy proces utleniania nienasyconych kwasów tłuszczowych lub

innych lipidów, w których powstają nadtlenki tych związków

nadtlenek – ang. peroxide peroxidation – peroksydacja

Proces wieloetapowy

• Inicjacja

• Propagacja

• Terminacja

Produkty końcowe peroksydacji lipidów – wtórne mediatory działania

reaktywnych form tlenu – głównie aldehydy – są mniej reaktywne niż wolne

rodniki i mogą dyfundować na znaczne odleglości;


ROS i RNS mogą uszkadzać komórki,

reagując z białkami, lipidami i kwasami nukleinowymi

- Reagując z białkami powodują:

* zmiany aktywności enzymów

* zmiany strukturalne białek i ich nieprawidłowe fałdowanie

* nasiloną degradację białek

- Reagując z lipidami powodują:

* peroksydację lipidów prowadzącą do uszkodzeń błony komórkowej

* powstawanie toksycznych i mutagennych aldehydów (dialdehydu malonowego,

4-hydroksy-2-nonenalu, akroleiny)

- Reagując z kwasami nukleinowymi powodują:

* modyfikacje zasad azotowych

* pęknięcia nici DNA

* tworzenie nietypowych wiązań DNA-DNA i DNA-białka

Głównymi produktami utleniania zasad azotowych DNA są: 8-oksyguanina

oraz glikole tyminy. Ponadto w wyniku dezaminacji cytozyny i adeniny w DNA mogą

powstawać odpowiednio: uracyl i hipoksantyna

Interactions Between the Circadian Clock and Heme Oxygenase in the

Retina of Drosophila melanogaster.

Damulewicz, Loboda et al.,

Mol Neurobiol. 2016 Aug 13. [Epub ahead of print]

8-hydroksyguanozyna


- Szkodliwe efekty ROS i RNS są ograniczane dzięki:

* enzymom antyoksydacyjnym

* endogennym związkom przeciwutleniającym

* przeciwutleniaczom zawartym w pożywieniu

- ROS i RNS mogą być ważnymi regulatorami szlaków transdukcji sygnałów,

niezbędnymi dla prawidłowej aktywności komórek.

- ROS i RNS mogą powodować:

* zaburzenia funkcji komórek

* starzenie się komórek

* cytotoksyczność

* transformację nowotworową

ANTYOKSYDANTY – ANTYUTLENIACZE

neutralizacja wolnych rodników

Slajdy dostępne na stronie Zakładu Biotechnologii Medycznej

Zapraszam na wykład 2

Tlen i jego pochodne

O2- 2

sigma delta

tlen

trypletowy

anionorodnik

ponadtlenkowy

jon

nadtlenkowy

rodnik

hydroksylowy

tlen

singletowy

tlen

singletowy

σ1s

σ*1s

σ2s

σ*2s

σ2p

π2p

π*2p

σ*2p

Reaktywność tlenu

Stan singletowy nie jest w przypadku O2 stanem podstawowym, lecz wzbudzonym,

o wyższej energii, natomiast stanem podstawowym jest stan trypletowy.

Jest to układ odwrotny niż dla większości cząsteczek chemicznych.

Tlen trypletowy i tlen singletowy

Dlaczego tlen trypletowy jest mało reaktywny?

Aby tlen trypletowy utlenił inną cząsteczkę i uległ dwuelektronowej redukcji, musi przyjąć od niej dwa

elektrony. Zgodnie z prawami mechaniki kwantowej, oba te elektrony muszą mieć równoległe spiny,

antyrównoległe w stosunku do spinów niesparowanych elektronów w cząsteczce tlenu => utleniana

cząsteczka też musi być w stanie trypletowym (o co nie jest łatwo) lub musi nastąpić odwrócenie spinu

jednego z elektronów takiej cząsteczki (co wymaga energii). Dlatego tlen trypletowy jest mało reaktywny.

Tlen trypletowy i tlen singletowy

tlen trypletowy

tlen singletowy Δ

tlen singletowy Σ

94 kJ/mol

157 kJ/mol

• Tlen singletowy powstaje w wyniku

wzbudzenia cząsteczki tlenu

trypletowego.

• Dostarczona energia musi wystarczyć

na przegrupowania elektronów w

cząsteczce (wypadkowy spin = 0).

• Wzbudzenie cząsteczki do stanu

singletowego może nastąpić po

zaabsorbowaniu kwantu

promieniowania nadfioletowego (lub

promieniowania o wyższej energii) lub

w wyniku niektórych reakcji

chemicznych.

TLEN SINGLETOWY MOŻE

ŁATWO REAGOWAĆ Z INNYMI

CZĄSTECZKAMI

SINGLETOWYMI

Redukcja tlenu

- Całkowita redukcja tlenu to przyłączenie do cząsteczki tlenu 4 elektronów i 4

protonów, w wyniku czego powstają 2 cząsteczki wody:

O2 + 4e- + 4H+ 2H2O

Reakcja jest egzoergiczna, a powstająca woda jest nieaktywna względem

składników komórki.

- Powyższa reakcja nie zachodzi jednak łatwo (kłopot ze znalezieniem partnerów

do reakcji dwuelektronowych). Dlatego tlen trypletowy reaguje ze związkami

jednoelektronowo, a produktem jest anionorodnik ponadtlenkowy.

O2 + e- → O2˙-

Redukcja tlenu

- Tlen tripletowy może reagować z wieloma związkami jednoelektronowo. Powstaje

wówczas:

* anionorodnik ponadtlenkowy , wolny rodnik będący anionem 02

.

O2 + e- O2

.

- Przyłączenie kolejnego elektronu do anionorodnika ponadtlenkowego daje (po

dołączeniu do produktu reakcji protonów):

* nadtlenek wodoru H2O2, mniej reaktywny od większości rodników, ale

bardziej reaktywny niż tlen cząsteczkowy. Jest produktem dwuelektronowej redukcji

tlenu.

- Przyłączenie trzech elektronów do cząsteczki tlenu daje:

* rodnik hydroksylowy, jedną z najbardziej reaktywnych cząstek w układach

biologicznych

superoxide radical anion

hydrogen peroxide

hydroxyl radical

- Anionorodnik ponadtlenkowy w roztworze wodnym może też przyłączyć proton,

tworząc obojętny:

* rodnik ponadtlenkowy (rodnik wodoronadtlenkowy) .

hydroperoxyl radical

Redukcja tlenu


wówczas:

* anionorodnik ponadtlenkowy , wolny rodnik będący anionem





tlenu.



biologicznych


tworząc obojętny:

* rodnik ponadtlenkowy (rodnik wodoronadtlenkowy)

O2

. + H+ HO2

. hydroperoxyl radical

Redukcja tlenu


wówczas:

* anionorodnik ponadtlenkowy , wolny rodnik będący anionem





tlenu. O2 + 2e- + 2H+ H2O2 O2

. + e- + 2H+



biologicznych

hydrogen peroxide


tworząc obojętny:

* rodnik ponadtlenkowy (rodnik wodoronadtlenkowy)

Redukcja tlenu


wówczas:

* anionorodnik ponadtlenkowy , wolny rodnik będący anionem 02

.




bardziej reaktywny niż tlen cząsteczkow. Jest produktem dwuelektronowej redukcji

tlenu.



biologicznych . H2O2 + e- + H+ H2O + OH

superoxide radical anion

hydrogen peroxide

hydroxyl radical


tworząc obojętny:

* rodnik ponadtlenkowy (rodnik wodoronadtlenkowy) .

hydroperoxyl radical

Redukcja tlenu

·

·

Reaktywne formy tlenu są produktami kolejnych stopni redukcji cząsteczki tlenu.

Produkty redukcji i wzbudzenia tlenu są bardziej reaktywne niż tlen trypletowy.

Reaktywne formy tlenu – lepsza nazwa, niż wolne rodniki tlenowe, gdyż tlen

singletowy (bardzo reaktywny) i nadtlenek wodoru (reaktywny) nie są rodnikami.

Reaktywne formy tlenu reagują ze składnikami organizmów żywych.

2e-

2H+

Reakcje wolnorodnikowe

Reakcje, w których z cząsteczek nie będących wolnymi rodnikami powstają wolne

rodniki. Zachodzą w wyniku:

* Homolizy

* Radiolizy

* Fotolizy

* Sonolizy

* Jednoelektronowych reakcji redoks

- Są z reguły szybkie, ale mało specyficzne (zwykle im szybsze tym mniej

specyficzne)

- Reakcje wolnorodnikowe obejmują:

* Reakcje inicjacji

* Reakcje propagacji

* Reakcje terminacji

Reakcje inicjacji


Homoliza

- Rozpad cząsteczek zawierających słabe wiązania, w którego wyniku z dwóch

elektronów zaangażowanych w utworzenie wiązania powstające fragmenty

otrzymują po jednym.

A B A + B

- W temperaturze fizjologicznej tylko związki o bardzo słabych wiązaniach mogą

ulegać homolizie.

- Homoliza inicjatorów nie ma znaczenia jako fizjologiczne źródło wolnych rodników.

. .


Radioliza

- Rozpad cząsteczek po wpływem promieniowania jonizującego.

Fotoliza

- Rozpad cząsteczek związku chemicznego wywołany absorpcją fotonu.

Sonoliza

- Rozpad cząsteczek związku chemicznego pod wpływem ultradźwięków.

Jednoelektronowe reakcje redoks

- Zredukowane formy wielu związków niskocząsteczkowych (RH2) reagują z tlenem

ulegając jednoelektronowemu utlenieniu, co prowadzi do powstania anionorodnika

ponadtlenkowego i wolnego rodnika:

RH2 + O2 ˙RH + H+ + O2-˙

Reakcje tego typu są główną drogą powstawania anionorodnika ponadtlenkowego w komórkach.

Anionorodnik ponadtlenkowy

- Powstaje w wyniku jednoelektronowej redukcji tlenu.

- Jego aktywność jako czynnika utleniającego jest niewielka, częściej działa jako

czynnik redukujący.

- Może utleniać:

* centra siarkowo-żelazowe enzymów (np. akonitazy) – ich utlenienie prowadzi

do utlenienia żelaza i inaktywacji enzymów;

* NO – powstaje nadlenoazotyn

- W roztworach wodnych znajduje się w równowadze ze swą uprotonowaną formą,

rodnikiem wodoronadtlenkowym

- W pH = 7,4 ok. 0,2% anionorodników ponadtlenkowych jest w formie

uprotonowanej, łatwiej przenikającej przez błony niż obdarzony ładunkiem

anionorodnik ponadtlenkowy.

HO2

. + H+ O2

.

O2 + e- O2

.

Anionorodnik ponadtlenkowy

- W obecności żelaza reaguje z nadtlenkiem wodoru dając rodnik hydroksylowy

(reakcja Habera-Weissa)

Lub:

(reakcja Fentona)

- Ulega spontanicznej dysmutacji do nadtlenku wodoru i tlenu; reakcja ta jest

katalizowana przez dysmutazy ponadtlenkowe (SOD)

- Stężenie bazalne anionorodnika ponadtlenkowego w typowej komórce to ok. 10-11

mol/L, w chloroplastach ok. 10-9 mol/L.

- Anionorodnik ponadtlenkowy reaguje z większą liczbą substancji i zwykle znacznie

szybciej niż tlen. Może też reagować sam ze sobą.

Nadtlenek wodoru

- W stanie czystym jest niebieskawym, lepkim płynem, wrzącym w temperaturze

+150◦C, absorbującym światło w zakresie UV.

- Jest stosunkowo stabilny, ale w obecności metali przejściowych może ulegać

dysproporcjonowaniu:

H2O2 + H2O2 H2O + O2

- Powstaje w wyniku spontanicznej lub katalizowanej przez SOD dysmutacji

anionorodnika ponadtlenkowego.

- Nie jest silny utleniaczem, ale może bezpośrednio utleniać:

* grupy siarkowo-wodorowe (SH) enzymów, prowadząc do zahamowania

aktywności np. fosfataz.

Perhydrol

(od 1907 roku zastrzeżona prawem

patentowym nazwa handlowa), czyli

30% wodny roztwór, oraz 3–5%

roztwory do użytku domowego o

nazwie woda utleniona.

Nadtlenek wodoru

- Jest źródłem rodnika hydroksylowego powstającego w obecności żelaza w reakcji

Fentona lub w obecności miedzi Cu+:

- Reaguje z jonem chlorkowym Cl- tworząc kwas podchlorawy w reakcji

katalizowanej przez mieloperoksydazę (zwłaszcza w fagocytach):

- Jest rozkładany do wody przez:

* katalazy

* peroksydazy glutationowe

* peroksyredoksyny

Fe2+ + H2O2 'OH + OH- + Fe3+

Cu+ + H2O2 'OH + OH- + Cu2+

Nadtlenek wodoru

- Stężenie H2O2 w typowej komórce to ok. 10-8 mol/L.

- Skrajnie wysokie stężenia obserwuje się w zdrowych soczewkach oka ludzi - ok. 10-

25 mmol/L.

- Wysokie stężenia są również w moczu (ok. 100 mmol/L - efekt antyseptyczny),

zwłaszcza po wypiciu kawy i herbaty - czarnej lub zielonej (i kawa i herbata

zawierają dużo H2O2 - ok. 100 mmol/L).

- Sporo H2O2 jest też w miodzie (efekt antyseptyczny).

Rodnik hydroksylowy

- Powstaje w wyniku:

* jednoelektronowej redukcji nadtlenku wodoru (najważniejsze źródło rodnika

hydroksylowego w komórkach)

* homolizy wody pod wpływem promieniowania promieniowania jonizującego

* homolizy nadtlenku wodoru pod wpływem światła UV

* reakcji kwasu podchlorawego z anionorodnikiem ponadtlenkowym (reakcja

istotna zwłaszcza w fagocytach)

. H2O2 + e- + H+ H2O + OH

Rodnik hydroksylowy

- Jest jednym z najbardziej reaktywnych utleniaczy i może reagować praktycznie ze

wszystkimi substancjami w komórce.

- Reakcje są bardzo szybkie i mało specyficzne - ˙OH utleni prawdopodobnie

pierwszą cząsteczkę organiczną (lub jon metalu), którą napotka

Rodnik hydroksylowy


* rozkładu kwasu nadtlenoazotawego (powstającego w wyniku protonowania

nadtlenoazotynu)

* reakcji wzbudzonego dwutlenku azotu z wodą:

- Ze względu na reaktywność jest bardzo nietrwały.

- Stężenia rodnika hydroksylowego w komórkach są tak małe, że nie można go

wykryć metodami bezpośrednimi

Tlen singletowy

- Tlen singletowy jest wzbudzoną formą tlenu cząsteczkowego, nie jest wolnym

rodnikiem.


* reakcji fotouczulania, w której endogenny fotouczulacz (PS) (np. porfiryna) jest

wzbudzany (PS*) pod wpływem światła. Energia wzbudzenia przekazywana jest

następnie na tlen, przekształcając go w tlen singletowy. Fotouczulacz powraca

natomiast do stanu podstawowego.

* wybuchu tlenowego w fagocytach, kiedy w trakcie reakcji zapalnej powstaje

kwas podchlorawy, reagujący z nadtlenkiem wodoru.

* peroksydacji lipidów – reakcji dwóch rodników peroksylowych (z jednoczesnym

tworzeniem alkoholu (LOH) i ketonu (LO):

Tlen singletowy

- Tlen singletowy oddziałuje z innymi cząsteczkami poprzez:

* przekazanie energii wzbudzenia (przechodzi przy tym w stan tripletowy; jest to

tzw. gaszenie tlenu singletowego)

* wejście w rekcję chemiczną

- Najbardziej podatne na uszkodzenie przez tlen singletowy są:

* reszty histydyny

* reszty metioniny

* reszty tryptofanu

* reszty tyrozyny

* reszty cysteiny

* guanina

- Tlen singletowy jest silnym utleniaczem. Reaguje z:

* lipidami (prowadząc do peroksydacji)

* białkami (prowadząc do utleniania łańcuchów bocznych, inaktywacji, złego

fałdowania, nasilonej degradacji w proteasomach)

* kwasami nukleinowymi (prowadząc do modyfikacji zasad i pęknięć nici)

- Tlen singletowy reaguje z antyoksydantami. Inaktywowany jest również przez

karotenoidy (z marchewek) i likopen (z pomidorów).

Tlenek azotu

- Tlenek azotu jest wolnym rodnikiem (ma niesparowany elektron).

- Odgrywa kluczową rolę w prawidłowym funkcjonowaniu układu krążenia, układu

nerwowego i i układu odpornościowego:

* jest wazodylatorem

* jest neurotransmiterem

* jest czynnikiem toksycznym dla patogenów

- Produkowany jest:

* przez syntazy tlenku azotu (NOS)

* z azotanów i azotynów

- Tlenek azotu reaguje z białkami, zwłaszcza

zawierającymi:

* centra żelazowo-siarkowe

* jony metali przejściowych

* grupy hemowe

- Tlenek azotu może uwalniać żelazo z ferrytyny

Tlenek azotu

Tlenek azotu

- Tlenek azotu jest nietrwały w obecności tlenu. W natlenionych roztworach

wodnych jego okres półtrwania wynosi kilka sekund, a tlenek azotu reaguje z tlenem

dając dwutlenek azotu:

2NO˙ + O2 2NO2˙

- Dwutlenek azotu reaguje ze związkami nienasyconymi tworząc wolne rodniki, w

których niesparowany elektron jest zlokalizowany na atomie węgla.

- W roztworach wodnych o pH obojętnym dwutlenek azotu ulega

dysproporcjonowaniu, tworząc anion azotynowy i azotanowy:

NO˙ + H2O NO2- + NO3- + 2H+

- Tlenek azotu bardzo szybko reaguje z anionorodnikiem ponadtlenkowym tworząc

nadtlenoazotyn:

NO˙ + O2-˙ ONOO-

Nadtlenoazotyn - Nadtlenoazotyn jest silnym utleniaczem, reagującym przede wszystkim z:

* grupami SH i centrami żelazowo-siarkowymi białek

* resztami nienasyconych kwasów tłuszczowych lipidów

* anionem HCO3-, tworząc rodnik wodorowęglanowy

H+ + ONOO- + HCO3- HCO3˙+ NO2˙ + OH-

- Rodnik węglanowy jest silnym utleniaczem i ze względu na dużą zawartość CO2 w

komórkach może odgrywać ważną rolę w uszkodzeniach wywoływanych przez

nadtlenoazotyn.

- Może być źródłem rodnika hydroksylowego

- Nadtlenoazotyn jest nietrwały (okres półtrwania to ok. 1 s), ale może dyfundować

na znaczne odległości w komórce.

- Charakterystyczna reakcja nadtlenoazotynu to nitrowanie reszt tyrozynowych w

białkach.

Nadtlenoazotyn

- Najważniejszym antyoksydantem usuwającym nadtlenoazotyn jest glutation

i reakcje katalizowane przez peroksyredoksyny i peroksydazy glutationowe.

- Nadtlenoazotyn hamuje działanie między innymi:

* oksydazy cytochromowej (i innych składników łańcucha oddechowego)

* akonitazy (kluczowego enzymu cyklu Krebsa)

* innych białek zawierających centra żelazowo-siarkowe.

- Jest mało selektywnym oksydantem utleniającym wszystkie typy makrocząsteczek i

antyoksydanty niskocząsteczkowe.

Nadtlenoazotyn

Rodniki peroksylowe i alkoksylowe

- Powstają w wyniku peroksydacji lipidów przez rodnik hydroksylowy. Rodnik odbiera

atom wodoru z cząsteczki lipidu (LH), prowadząc do utworzenia rodnika alkilowego

(L’). W obecności tlenu rodnik ten przekształca się w rodnik peroksylowy (LOO’).

- Rodnik peroksylowy i alkoksylowy może odbierać atom wodoru z sąsiednich

cząsteczek lipidów, prowadząc do propagacji peroksydacji. Jednocześnie rodnik

peroksylowy jest redukowany do nadtlenku lipidu. Rozkład nadtlenku lipidu w

obecności jonów metali prowadzi do powstawania rodnika alkoksylowego (LO’) lub

peroksylowego (LOO’).

Rodniki peroksylowe i alkoksylowe

- Są silnymi utleniaczami. Wywołują:

* peroksydację lipidów

* utleniania białek (prowadzące do

dysfunkcji białek strukturalnych i

inaktywacji enzymów)

* utlenianie DNA (prowadzące do

modyfikacji zasad azotowych)

- Reagując ze sobą rodniki peroksylowe

dostarczają tlen singletowy.

- Inaktywacja rodników peroksylowych i

alkoksylowych zachodzi poprzez reakcje z

przeciwutleniaczami:

* witaminą E

* witaminą C

* glutationem

* bilirubiną

Kwas podchlorawy

- Kwas podchlorawy powstaje w reakcji nadtlenku wodoru i chlorku, w reakcji

katalizowanej przez mieloperoksydazę w fagocytach.

- MPO wykorzystuje również nadtlenek wodoru do utleniania bromku i tiocyjanianu w

wyniku czego powstają silne utleniacze:

* kwas podbromawy HOBr

* kwas podtiocyjanawy HOSCN

- Kwas podchlorawy jest silnym utleniaczem, reagującym z białkami, lipidami,

kwasami nukleinowymi i węglowodanami.

- Produkcja kwasu podchlorawego w czasie wybuchu tlenowego w fagocytach stanowi

istotny mechanizm obrony przed patogenami. W warunkach chronicznego zapalenia

(np. w miażdżycy) może prowadzić do uszkodzenia tkanek organizmu.

- Inaktywacja kwasu podchlorawego zachodzi w wyniku reakcji z glutationem lub

tauryną (obecną zwłaszcza w neutrofilach).

Slajdy dostępne na stronie Zakładu Biotechnologii Medycznej

Zapraszam na wykład 2

Biochemia stresu oksydacyjnego -...

Documents

Transcript of Biochemia stresu oksydacyjnego -...