Biochemia stresu oksydacyjnego -...

Biochemia

stresu oksydacyjnego

Wykład 9

Słów kilka o witaminach i nie tylko

- Witamina C (kwas askorbinowy, w fizjologicznym pH występujący jako

askorbinian) działa w komórkach jako:

* przeciwutleniacz

* kofaktor enzymów (zwłaszcza hydroksylaz)

* naczelne (i świnki morskie) nie mogą syntetyzować witaminy C z powodu

braku oksydazy gulonolaktonowej (GLO)

Witamina C

GLO

Zawartość witaminy C w pożywieniu

zawartość witaminy C [mg] /100 g produktu

Wilson JX. Biofactors 2009

Hipotezy tłumaczące zanik GLO (wynikające

prawdopodobnie z retrowirusowej insercji sekwencji

Alu) u naczelnych:

* środowisko życia i dieta naczelnych były bogate w

askorbinian (głównie owoce) - brak presji selekcyjnej

* niedobór witaminy C prowadził do wcześniejszej

śmierci osobników starych, poprawiając warunki życia

osobników młodych w okresach niedoboru pokarmu

* syntezie askorbinianu towarzyszy produkcja H2O2;

pobieranie askorbinianu z pokarmu nie jest związane z

produkcją H2O2.

Witamina C u naczelnych

Witamina C – środek przeciwdziałający szkorbutowi

Szkorbut (gnilec, cynga) – choroba wielonarządowa, wywołana niedoborem kwasu askorbinowego w pożywieniu. Główne objawy dotyczą tkanki łącznej, ponieważ witamina C jest koenzymem hydroksylazy prolinowej i lizynowej, które katalizują powstanie poprzecznych wiązań kowalencyjnych między cząstkami kolagenu.

brak kwasu askorbinowego brak dojrzewania kolagenu =

Stężenia wit. C osocze krwi – 40 µmol/l wątroba, nerki, śledziona, trzustka – 100 – 800 µmol/l Soczewka oka – ponad 1 mmol/l (gromadzenie wit. C w płynie wodnistym oka chroni przed szkodliwymi skutkami wzmożonej produkcji RFT wywołanej przez światło) takiej akumulacji nie obserwuje się u zwierząt prowadzących nocny tryb życia

Asc do komórek dostaje się na zasadzie dyfuzji ułatwionej, w formie utlenionej jako dehydroaskorbinian i wewnątrz komórki ulega redukcji do askorbinianu

Askorbinian jest pobierany przez komórki

przez zależny od sodu transporter

witaminy C (SVCT2), a dehydroaskorbinian

przez transporter glukozy (GLUT1).

Transport witaminy C do komórek


- Bardzo niskie stężenia witaminy C w surowicy i leukocytach stwierdza się u chorych w

stadiach terminalnych (zwłaszcza karmionych pozajelitowo), oraz u pacjentów z posocznicą.

Może to wynikać z:

* niewystarczającego dostarczania witaminy C w przypadku żywienia pozajelitowego (łatwo

rozkłada się podczas przygotowywania i przechowywania roztworu).

* zwiększenia zapotrzebowania na askorbinian wynikający z nasilonego stresu oksydacyjnego.

Witamina C

APX: peroksydaza askorbinianowa; ASC: askorbinian; MDHAR: reduktaza monodehydroaskorbinianu; DHAR: reduktaza

dehydroaskorbinianu; MDHA: monodehydroaskorbinian, DHA: dehydroaskorbinian

Witamina C

- Dostarczanie odpowiedniej ilości witaminy C w diecie może nieco zmniejszać

ryzyko raka macicy.

- Wbrew powszechnym oczekiwaniom próby kliniczne wykazały, że

suplementacja witaminą C nie wpływa na ryzyko nowotworów układu

pokarmowego.

- Askorbinian wpływa na komórki

śródbłonka w posocznicy. W posocznicy

dochodzi kolejno do:

* aktywacji NOX i iNOS,

* wzrostu produkcji ROS i ONOO-,

* upośledzenia funkcji naczyń:

# zmniejszenia przepływu

# zwiększenia przepuszczalności

- Askorbinian jest pobierany przez

komórki przez zależny od sodu

transporter witaminy C (SVCT2), a

dehydroaskorbinian przez transporter

glukozy (GLUT1). DHA jest redukowany do

Asc.

- Wewnątrzkomórkowy Asc zmiata ROS i

ONOO-, zwiększając przy tym dostępność

BH4 i aktywność eNOS. Hamuje natomiast

indukcję NOX i iNOS.


Witamina C w stanach patologicznych

Witamina C w mitochondriach

Mandl et al. Br J Pharmacol 2009

- DHA (utleniona forma witaminy C, kwas dehydroaskorbinowy) jest transportowany

do mitochondriów poprzez GLUT-1.

- W mitochondriach jest redukowany do askorbinianu (AA) w kompleksie III i przez

reduktazę DHA (z wykorzystaniem glutationu, redukowanego następnie dzieki

NADPH).

W mitochondriach AA jest zmiata-

czem ROS. Może być

transportowany do cytoplazmy.

cytoplazma

przestrzeń międzybłonowa

matriks mitochondrialna

Rola w zapobieganiu uszkodzeniom DNA

Badania in vivo

Porównanie poziomu 8-OH-dG (8-hydroxy-2-deoxyguanozyny w nasieniu mężczyzn spożywających różne ilości wit. C

Dawka Asc w diecie 250 mg Asc/doba 5 mg Asc/doba Poziom Asc we krwi 399 µmol/l Asc 203 µmol/l Asc Poziom 8-OH-dG 34 pmol/mg DNA 67 pg/ml DNA

Sies et al., 1992

Witamina C a NFkB

Guz et al. Post Hig Med. Dosw 2007

- Wzrost poziomu Asc ma działanie przeciwzapalne poprzez hamowanie NFkB

- Asc powoduje obniżenie ekspresji COX-2, której promotor ma miejsce wiązania dla NF-kB

- przeciwnowotworowa aktywność witaminy C może być związana z hamowaniem aktywności NF-kB i ekspresji COX-2

DHA - dehydroaskorbinian

Witamina C a niedotlenienie

askorbinian jest niezbędny do aktywności hydroksylaz

prolinowych i hydroksylazy asparaginianowej znakujących

HIF-1 do degradacji w proteasomach w warunkach normoksji

- HIF-1a i HIF-1b są

transkrybowane konstytuty-

wnie.

- W normoksji (w obecności

tlenu i askorbinianu) 2

reszty prolinowe i 1 aspara-

ginianowa są hydroksylowa-

ne przez hydroksylazy

zależne od żelaza Fe2+ i 2-

oksoglutaranu.

- Prowadzi to do

przyłączenia białka von

Hippel-Lindau (część komp-

leksu ligazy ubikwityny E3) i

degradacji proteasomalnej.

Witamina C – pro-oksydant?

Askorbinian może również działać prooksydacyjnie, zwłaszcza w obecności wolnych

jonów metali przejściowych ,

szczególnie jeśli występuje w małych stężeniach, stymuluje reakcje

wolnorodnikowe

Układ askorbinian + jony żelaza stosowany jest jako modelowy układ do inicjacji

peroksydacji lipidów

askorbinian może faworyzować reakcję Fentona

Wyniki badań in vitro, konieczna obecność jonów metali przejściowych Role dehydroaskorbinianu – również dwojaka

- Witamina E początkowo była uważana za żeński czynnik płodności, zapobiegający

resorpcji płodu u ciężarnych samic szczura

- Nie jest koenzymem żadnego enzymu

- Różne tkanki organizmu charakteryzują się odmiennym stopniem wrażliwości na

jej niedobór

- U człowieka brak wit. E - rzadko, gdyż jest bardzo szeroko rozpowszechniona w

przyrodzie – np. osoby cierpiące na zaburzenia przyjmowania tłuszczu (np.

chorujący na mukowiscydozę, niewydolność trzustki czy choroby wątroby),

noworodki z niedowagą oraz wcześniaki) wywołuje wiele objawów

degeneracyjnych z różnych narządów, w szczególności zaś narządów płciowych,

układu krwionośnego i wątroby.

Witamina E

• Ogólny spadek odporności organizmu, anemię, która powstaje na skutek uszkodzeń czerwonych krwinek wynikających z utlenienia.

• niedobór witaminy E może prowadzić do rozwoju chorób spowodowanych generalnym

spadkiem poziomu TAS (total antioxidant system)

- Witamina E stanowi grupę 8 hydrofobowych (rozpuszczalnych w tłuszczach) kompleksów,

różniących się biodostępnością:

* a-, b-, g-, i d-tokoferoli

* a-, b-, g-, i d-tokotrienoli.

- Komercyjnie dostępne formy witaminy E zawierają naturalne lub syntetyczne a-tokoferole.

- a-tokoferol - najbardziej rozpowszechniony – aż 88 % calej puli wit. E w osoczu, jest

transportowany przez białko transportujące a-tokoferol (a-TTP, a-tocopherol transfer

protein) do lipoprotein HDL i LDL, chroniąc lipoproteiny przed peroksydacją przez wolne

rodniki.

Witamina E

Kirmiziz & Catzidimitriou. Vasc Health Risck Manag 2009

- Witamina E chroni lipidy przed

peroksydacją, gdyż jest donorem

wodorów dla wolnych rodników.

- Efektem działania witaminy E jest

mniejsza podatność LDL na

oksydację (i formowanie oxLDL), a

przez to mniejsza szkodliwość

oxLDL dla komórek śródbłonka.

• Główny antyoksydant rozpuszczalny w lipidach

• Powszechnie obecna jest w błonach komórkowych i lipoproteinach osocza krwi

• Różnice w poziomie w różnych błonach – leukocyty jednojądrzaste zawierają 10-krotnie więcej wit. E niż krwinki czerwone i płytki krwi

• Działanie antyoksydacyjne polega głównie na uczestnictwie w drugiej linii obrony przed RFT – zmiataniu wtórnych wolnych rodników organicznych i terminacji peroksydacji lipidów

• Dobrze zmiata również tlen singletowy

Witamina E

Skutki działania witaminy E

Kirmiziz & Catzidimitriou. Vasc Health Risck Manag 2009

- Badania na zwierzętach i analizy danych klinicznych sugerowały protekcyjny

wpływ suplementacji witaminą E na zapobieganie chorobom układu krążenia.

- Niektóre badania sugerowały, że dieta bogata w witaminę E może zmniejszać

ryzyko nowotworów.

Skutki podawania witaminy E

- Duże próby kliniczne wykazały, że

suplementacja witaminą E:

* nie wpływa na ryzyko rozwoju chorób

układu krążenia

* nieco zwiększa ogólne ryzyko śmierci

* nie wpływa na ryzyko rozwoju

nowotworu prostaty

Byers T. Am J Epidem 2010

Witamina A

- Witamina A – pochodne beta-jononowe o strukturze podobnej do trans-

retinolu

- Prowitaminy A – karotenoidy o aktywności biologicznej podobnej do witaminy

A (związków takich jest ponad 50 – najważniejszy β-karoten)

- W pożywieniu głownie witamina A (w postaci estrów retinolu) i prowitaminy

(głównie β-karoten)

- W osoczu krwi – 95% - trans-retinol

Karotenoidy – likopen, α-karoten, β-karoten, , γ-karoten,

Ksantofile (oksykarotenoidy) – zeaksantyna, luteina, astaksantyna

Witamina A

Najważniejsze funkcje:

- Podtrzymywanie wzrostu, reprodukcji, procesu widzenia, różnicowania

nabłonka, procesów odpornościowych

- Przeciwnowotworowe właściwości karotenoidów

- Działanie antyoksydacyjne – efektywne wygaszacze tlenu singletowego,

reagują z organicznymi wolnymi rodnikami, powstającymi w procesie

peroksydacji lipidów (podobnie jak tokoferol)

Karotenoidy – likopen, α-karoten, , β-karoten, , γ-karoten,

Ksantofile (oksykarotenoidy) – zeaksantyna, luteina*, astaksantyna * Szczególnie dużo w siatkówce oka

Byers T. Am J Epidem 2010

- Badania na zwierzętach zgodnie wskazywały na protekcyjny wpływ witaminy

A w zapobieganiu rozwojowi nowotworów

- Dwie duże próby kliniczne rozpoczęte w 1985 roku w Finlandii i USA

wykazały:

* 18% wzrost ryzyka nowotworów płuc po suplementacji wysokimi dawkami b-

karotenu

* 28% wzrost ryzyka nowotworów płuc po suplementacji b-karotenem i

retinolem

Witamina A w chemoprewencji

Kwas moczowy - Końcowy produkt przemian puryn

Szlak degradacji puryn - powstawanie kwasu moczowego

George & Struthers. Vasc Health Risck Manag 2009

- Kwas moczowy jest końcowym

produktem degradacji puryn u ludzi i

małp człekokształtnych.

* linia filogenetyczna człowiekowatych

utraciła aktywność oksydazy moczanowej

(urykazy), enzymu przekształcającego

kwas moczowy do alantoiny.

* u pozostałych ssaków końcowym

produktem metabolizmu puryn wydziela-

nym z moczem jest alantoina

* inne kręgowce (np. ryby) rozkładają

alantoinę do kwasu alantoinowego,

glioksylowego i mocznika

- Stężenie kwasu moczowego we krwi

ludzi jest wysokie (200-400 mM),

(powyżej ryzyko dny moczanowej)

Synteza kwasu moczowego

Sautin & Johnson. Nucleosid Nucleotid Nucleic Acid 2008

Synteza kwasu moczowego

So & Torens. J Clin Invest. 2010

Hiperurykozuria jest to

zwiększone wydalanie kwasu

moczowego z moczem

Hiperurykemia – zwiększone

stężenie kwasu moczowego we krwi.

Górna granica normy wynosi:

kobiety 360 μmol/L (6 mg/dL),

mężczyzni 400 μmol/L (6,8 mg/dL).

Poziom kwasu moczowego we krwi

- Korzyścią ewolucyjną pozwalająca na utrwalenie wysokiego poziomu kwasu

moczowego mogą być jego właściwości antyoksydacyjne:

* kwas moczowy jest zmiataczem tlenu singletowego, rodnika peroxylowego (RO2')

i rodnika hydroksylowego (HO') oraz nadtlenoazotynu, ale nie anionorodnika

ponadtlenkowego,

* sugerowano znaczenie antyoksydacyjnego działania kwasu moczowego dla

wydłużenia życia i zmniejszenia ryzyka nowotworów.

Kwas moczowy jako antyoksydant

So & Torens. J Clin Invest. 2010

Ważne badania wskazujące na antyoksydacyjne działanie kwasu moczowego Mutanty rosy Drosophila melanogaster Mutacja rosy – mutacja w genie kodującym dehydrogenazę ksantynową (enzym wytwarzający kwas moczowy)

Mutanty rosy są nadwrażliwe na działanie promieniowania jonizujacego, hiperoksji (podwyższonego ciśnienia tlenu) oraz parakwatu (herbicyd) Akumulacja dwóch mutacji, prowadzących do braku dehydrogenazy ksantynowej i SOD jest letalna

Ry+5 – kontrola

Ry506 – mutacja Promieniowanie jonizujace hiperoksja

Brak kwasu moczowego u D. melanogaster

Hilliker et al., PNAS 1992


Kwas moczowy

- Kwas moczowy jest głównym przeciwutleniaczem w ludzkiej surowicy.

Paradoksalnie, jego podwyższony poziom koreluje z:

* otyłością,

* insulinoopornością,

* nadciśnieniem,

* chorobami serca,

* udarami mózgu.

- Być może wzrost stężenia kwasu moczowego jest niewystarczającą reakcją

protekcyjną. Możliwe również że:

* ?-kwas moczowy ma głównie właściwości antyoksydacyjne w surowicy

* ?-kwas moczowy ma głównie właściwości prooksydacyjne w komórkach

- Poziom kwasu moczowego jest zwykle niższy u kobiet, z powodu hamującego

działania estrogenów.

choroby związane z nasilonym stresem oksydacyjnym

kwas moczowy

- W obecności ROS lub ONOO- kwas moczowy jest bardzo szybko degradowany, a

produkty jego rozkładu mogą być cytotoksyczne. W wysokich stężeniach lub w

obecności jonów Cu+/Cu2+ kwas moczowy (lub jego pochodne) może nasilać

peroksydację lipidów.

Kwas moczowy jako pro-oksydant


- Inkubacja adipocytów in vitro w obecności kwasu moczowego prowadzi do

indukcji produkcji ROS, prawdopodobnie poprzez indukcję ekspresji NOX.

Produkcja ROS (fluorescencja H2DCFDA)

Kwas moczowy jako pro-oksydant


MnTMPyP - odpowiednik SOD, transportowany

przez błonę komórkową (działanie kwasu

moczowego związane jest z generacją

anionorodnika ponadtlenkowego). Takie same

efekty dawała inhibicja NOX.

Czy antyoksydanty mogą leczyć?

Próby kliniczne z zastosowaniem witamin A, C, E oraz karetonoidów - choroby układu krążenia

Program WHO „MONICA”

- porównywano stężenia głównych antyoksydantów w osoczu krwi (α-tokoferol, askorbinian, witamina A, karotenoidy, selen) w 16 populacjach europejskich wykazujących sześciokrotne różnice umieralności z powodu choroby niedokrwiennej serca

- stwierdzono silną ujemną korelację między stężeniem α-tokoferolu w osoczu krwi a umieralnością na choroby niedokrwienne serca

- Ryzyko wynikające z niskiego poziomu wit. E może mieć nawet większe znaczenie niż klasyczne czynniki ryzyka, takie jak całkowite stężenie cholesterolu czy nadciśnienie

Am J Clin Nutr. 1991 Jan;53(1 Suppl):326S-334S.

Inverse correlation between plasma vitamin E and mortality from ischemic heart disease in cross-cultural epidemiology.

Gey KF, Puska P, Jordan P, Moser UK.

• Krótkoterminowe podawanie wit. C (1 gram na dobę przez 2 tygodnie) lub wit. E (600 mg/dobę przez 3 tygodnie) zmniejszało poziom substancji reagujących z kwasem tiobarbiturowym (szczególnie LDL ) podwyższonych u osób palących papierosy w dużych ilościach

• Podawanie koktajlu anty-oksydacyjnego znacznie obniżało stężenie związków reagujących z kwasem tiobarbiturowym w osoczu krwi osób starszych

„koktajl anty-oksydacyjny " β-karoten, witaminy B6, C, E, Zn, Se podawane przez rok, grupa kontrolna – placebo, porównanie do grupy osób młodych

• Podawanie osobom, u których stwierdzono niski poziom antyoksydantów po 600 mg wit. C, 300 mg α-tokoferolu, 27 mg β-karotenu i 75 μg Se na dobę przez 5 miesięcy prowadziło do obniżenia poziomu nadtlenków lipidów w osoczu krwi i zmniejszenia agregacji płytek krwi

Próby kliniczne z zastosowaniem witamin A, C, E oraz karetonoidów – choroby układu krążenia

• Stan pacjentów chorych na dusznicę bolesną przyjmujących przez 9 tygodni lub 6 miesięcy 1600 j. wit. E/dobę nie był lepszy niż stan grupy kontrolnej otrzymującej placebo

It is concluded that a large dose of vitamin E (1,600 I.U. of d-alpha-tocopherol succinate daily) for 6 months in patients with stable angina pectoris fails to increase the exercise capacity, improve left ventricular function, or reduce the frequency of chest pain.

Am Heart J. 1977 Apr;93(4):444-9. Quantitative evaluation of vitamin E in the treatment of angina pectoris.Gillilan RE, Mondell B, Warbasse JR


Wyniki wielu badań wskazuje, że krótkotrwałe zażywanie anty-oksydantów nie ma istotnego wpływu na przebieg miażdżycy

Inne efekty w badaniach in vivo

• Wit. E podawana w dawce 108 j.m/dobę zmniejsza objawy miażdżycy u naczelnych utrzymywanych na diecie arterogennej [Verlangieri i Bush, 1992]

• Wit. E zapobiega występowaniu miażdżycy u królików żywionych karmą bogatą w triglicerydy; Wit. E i A zapobiegają takim zmianom u kur [Liu et al, 1984]


• Ankietowe badania przeprowadzone w USA na 711 891 osobach nie wykazały związku pomiędzy ilością zażywanych wit. C i E a ryzykiem zachorowania na raka jelita grubego i odbytnicy, choć w grupie osób najstarszych (po 65 roku życia) zaobserwowano tendencję do niższej zachorowalności po ok. 10 letniej suplementacji

Próby kliniczne z zastosowaniem witamin A, C, E oraz karetonoidów – nowotwory

Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2001 Jan;10(1):17-23. Vitamin C and vitamin E supplement use and colorectal cancer mortality

in a large American Cancer Society cohort. Jacobs EJ, Connell CJ, Patel AV, Chao A, Rodriguez C, Seymour J,

McCullough ML, Calle EE, Thun MJ

Badania przeprowadzone w Chinach na populacji 29 584 osób przyjmujących β-karoten (15 mg/dobę), wit. E (30 mg/dobę) oraz selen (50 µg/dobę) stwierdziły

- 10% obniżenie śmiertelności spowodowanej chorobami układów krążenia i nerwowego

- 21% obniżenie śmiertelności z powodu raka żołądka

Blot WJ, Li JY, Taylor PR, et al. Nutrition intervention trials in Linxian, China: supplementation with specific vitamin/mineral combinations, cancer incidence, and disease-specific mortality in the general population. J Natl Cancer Inst 1993;85:1483–92.


• Duże badanie przeprowadzone na 29 133 pacjentach, nałogowych palaczach z Finlandii, wykazało brak obniżenia śmiertelności po podawaniu witaminy E (50 mg dziennie) or β-karotenu (20 mg dziennie) przez okres 5-8 lat

Badanie ATBC (Alpha-Tocopherol, Beta Carotene Cancer Prevention )

Alpha-Tocopherol, Beta Carotene Cancer Prevention Study Group. The effect of vitamin E and beta carotene on the incidence of lung cancer and other cancers in

male smokers. N Engl J Med 1994;330:1029–35.


Wyniki programu ATBC wskazały nawet odmienną niż spodziewaną korelację

• w grupie przyjmujących wit. E stwierdzono co prawda niższą częstość występowania raka prostaty, jelita grubego i odbytnicy, ale częstość występowania nowotworów żołądka była wyższa niż w grupie kontrolnej

• w grupie przyjmującej β-karoten – nie zauważono zmniejszenia występowania żadnego nowotworu a wręcz nasilenie występowania raka płuc, prostaty i żołądka

Am J Clin Nutr. 1995 Dec;62(6 Suppl):1427S-1430S. Effects of alpha-tocopherol and beta-carotene supplements on cancer incidence in the Alpha-

Tocopherol Beta-Carotene Cancer Prevention Study. Albanes D, Heinonen OP, Huttunen JK, Taylor PR, Virtamo J, Edwards BK, Haapakoski J, Rautalahti M,

Hartman AM, Palmgren J, et al.


Czy antyoksydanty zwiększają ryzyko chorób nowotworowych?

Chemoprevention of lung cancer: the beta-Carotene and Retinol Efficacy Trial (CARET) in high-risk smokers and asbestos-exposed workers.

Omenn GS, Goodman G, Thornquist M, Barnhart S, Balmes J, Cherniack M,

Cullen M, Glass A, Keogh J, Liu D, Meyskens F Jr, Perloff M, Valanis B, Williams J Jr. IARC Sci Publ. 1996;(136):67-85. N

Beta-Carotene and Retinol Efficacy Trial (CARET)

- Kombinacja 30 mg β-karotenu i 25,000 IU witaminy A/dziennie

- 18 314 mężczyzn i kobiet z podwyższonym ryzykiem nowotworów płuc (nałogowi palacze i osoby narażeni na

działanie azbestu)

- Planowany czas badania – 24 miesiące

Wyniki

- Eksperyment przerwano po 21 miesiącach ze względu na niekorzystne wyniki:

zwiększenie o 28% nowotworów płuc oraz o 17% śmiertelności w grupie poddanej

„aktywnej interwencji” (β-karoten i wit A).


• 35 533 pacjentów podzielonych na 4 grupy - (selen, witamina E, selen + witamina E, i placebo)

There were no significant differences (all P>.15) in any other prespecified cancer end points. There were statistically nonsignificant increased risks of prostate cancer in the vitamin E group (P = .06) and type 2 diabetes mellitus in the selenium group (relative risk, 1.07; 99% CI, 0.94-1.22; P = .16) but not in the selenium + vitamin E group.

JAMA. 2009 Jan 7;301(1):39-51. Effect of selenium and vitamin E on risk of prostate cancer and other cancers: the Selenium and Vitamin E Cancer Prevention Trial (SELECT).

Lippman SM et al.


Beta-carotene did not work: aftermath of the ATBC study

(1) Źle dobrany czas interwencji (2) Źle dobrana grupa targetowa (3) Zła dawka (4) Zła substancja (5) Efekt prooksydacyjny (6) Zachwianie równowagi

6 możliwych przyczyn niepowodzenia próby ATBC i podobnych

Cancer Lett 1997;114:235-6.

Obniżenie poziomu α-tokoferolu pod wpływem β-karotenu

Xu MJ, Plezia PM, Alberts DS, Emerson SS, Peng YM, Sayers SM, et al.

Reduction in plasma or skin a-tocopherol concentration with long-term oral administration of carotene in humans and mice.

J Natl Cancer Inst. 1992;84:1559-65.

In a double-blind study, 45 normal subjects were randomly assigned to receive 0 (placebo), 15, 30, 45, or 60 mg of oral beta-carotene daily for approximately 9 months the decrease in plasma alpha-tocopherol levels was progressive and significant between 6 and 9 months of beta-carotene dosing in all dosage groups. The greatest decrease was observed during the 9th (last) month of dosing, with a decrease of 40% from baseline. All oral beta-carotene doses (15-60 mg/d), however, resulted in similar decreases in steady-state plasma levels of alpha-tocopherol and in only small differences in beta-carotene plasma levels.

β-karoten pro-oksydantem

Burton GW, Ingold KU. fi-Carotene: an unusual type of lipid antioxidant. Science 1984;224:569-73.

Kennedy TA, Liebler DC. Peroxyl radical oxidation of p-carotene: formation of p-carotene epoxides. Chem Res Toxicol 1991;4:290-5.

Ozhogina OA, Kasaikina OT. P-Carotene as an interceptor of free radicals. Free Radic Biol Med 1995; 19:575-81.

stosowanie naturalnych lub syntetycznych substancji w celu zahamowania, odwrócenia lub opóźnienia procesu

karcinogenezy

w przeciwieństwie do chemioterapii, chemoprewencja może ingerować we wczesne etapy procesu nowotworzenia

– przede wszystkim hamować inicjację i promocję

Chemoprewencja

Boesch-Saadatmandi, Loboda et al., J Nutr Biochem, 2010

Kwercetyna hamuje procesy zapalne

MikroRNA

• MikroRNA (miRNA) są małymi, niekodującymi cząsteczkami RNA, o długości ok. 21-23 nukleotydów regulujące ekspresję innych genów – działają jako endogenne represory poprzez hamowanie translacji albo promowanie degradacji mRNA

Ciesla et al., Anal Bioanal Chem 2011

Biogeneza mikroRNA

RNA Polymerase II

MikroRNA ulegają transkrypcji w sposób zależny od RNA Polimerazy II


RNA Polymerase II

Pri-mikroRNAs są cięte przez specyficzny enzym „Drosha” – nukleazę RNazę III, i tworzą się pre-mikroRNA (ok. 60–70 nukleotydowe sekwencje)

Biogeneza mikroRNA


RNA Polymerase II

pre-mikroRNAs są transportowane z jądra komórkowego do cytoplazmy przez eksportynę V

Biogeneza mikroRNA


RNA Polymerase II

W cytoplazmie, pre-mikroRNA jest poddawany dalszej obróbce przez kolejny enzym – Dicer (inny enzym typu endorybonukleazy)

Biogeneza mikroRNA


RNA Polymerase II

Dojrzały miRNA razem z pomocniczymi komponentami tworzy RISC - RNA-induced silencing complex, który bierze udział w wyciszaniu ekspresji genów

Biogeneza mikroRNA

• miRNA są zaangażowane w praktycznie wszystkie procesy w komórkach (szczególnie te ważne z punktu widzenia rozwoju nowotworu – proliferacja, różnicowanie, apoptoza)

• wiele badań wskazuje na istotną rolę miRNA w rozwoju wielu chorób, między innymi nowotworów mikroRNA jako biomarkery?

MikroRNA: mały może dużo

www.mirbase.org

Zmiany ekspresji miRNA w wybranych nowotworach

Jozwiak & Lipinska, Postepy Hig Med Dosw 2010

CDODA-Me - methyl 2-cyano-3,11-dioxo-18β-olean-1,12-dien-30-oate, a syntetyczna pochodna kwasu glicyretynowego (triterpenoid)

RKO i SW480 - komórki linii raka okrężnicy

-----> prowadziło to do zwiększenia ekspresji genów odpowiedzialnych za hamowanie progresji komórek nowotoworowych

Chintharlapalli et al., Int J Cancer, 2009

Czynniki chemoprewencyjne regulują ekspresję miR-27a

Wpływ różnych związków na specyficzne mikroRNA

• Kwas all-transretinowy (ATRA) – lek stosowany u pacjentów z białaczką szpikową promielocytową , W badaniach in vitro wykazano, iż ATRA indukuje ekspresję mikroRNA: miR-15a, miR-15b, miR-16-1,let-7a, let-7c, let-7d, miR-223, miR-342 i miR-107, natomiast hamuje ekspresję miR-181b

• Również u pacjentów, u których stosowano ATRA i chemioterapię zaobserwowano zwiększenie ekspresji let-7a, miR-15a, i miR-16-1 i wykazano, że ten proces jest odpowiedzialny za działanie antyproliferacyjne.

• W innym doświadczeniu, ATRA indukowała ekspresję miR-186, miR-215, i miR-223, ale obniżała ekspresję miR-17-5p, miR-25, miR-193, miR-195 i let-7a w ludzkiej linii białaczki promielocytarnej NB4.

• W tej samej linii komórkowej, inna grupa zaobserwowała obniżenie poziomu miR-146a. Spadek ten był odpowiedzialny za działanie antyproliferacyjne na drodze zależnej od TGF-b/SMAD4

Yi et al., Cancer Prev Res. 2013

Witamina D jest dobrze zbadanym czynnikiem o działaniu chemoprewencyjnym, a jej wpływ na poziom mikroRNA był analizowany na wielu liniach komórkowych in vitro

• W liniach białaczkowych, wit. D3 zwiększała ekspresję miR-32 a obniżała poziom miR-181

miR-181 - > p27 -> zatrzymanie cyklu

komórkowego w fazie G1

W komórkach nowotworu prostaty wzrost miR-98 pod wpływem wit. D3 jest odpowiedzialny za zahamowanie wzrostu

miR-98 - > areszt G2/M

Modulacja mikroRNA jako mechanizm anty-nowotoworowy

Shah et al., 2012

Mechanizmy działania czynników chemoprewencyjnych

Melchini, 2010

P450 Nrf2

GST, NQO1, HO-1,

NFkB AP1

microRNA

Zdrowych i spokojnych Świąt

Do zobaczenia na wykładzie 13.01.2017

Biochemia stresu oksydacyjnego -...

Documents

Transcript of Biochemia stresu oksydacyjnego -...