佛 Niekt贸re leki (zw艂aszcza cytostatyki np. adriamycyna, mitomycyna C, bleomycyna, duanomycyna), paracetamol, Immunologia wyk艂ad 5 6.11.2012 nitrazepam, chloramfenikol 佛 Ultradzwi臋ki Temat: Wolne rodniki a odporno艣膰 Reaktywne formy tlenu Definicja wolnych rodnik贸w 佛 RTF to produkty redukcji b膮dz wzbudzania tlenu, kt贸re s膮 bardziej reaktywne ni偶 cz膮steczka tlenu w podstawowym trypletowym stanie 佛 Wolne rodniki s膮 cz膮steczkami lub fragmentami cz膮steczek zawieraj膮cymi jeden lub wi臋cej niesparowanych 佛 Wysoka reaktywno艣膰 tych cz膮steczek zwi膮zana jest z obecno艣ci膮 niesparowanego elektronu na ostatnim lub elektron贸w na zewn臋trznych orbitalach przedostatnim orbitalu 佛 Cz膮steczki staj膮 si臋 wolnymi rodnikami albo przez przy艂膮czenie dodatkowego elektronu albo przez utrat臋 elektronu. 佛 Reaguj膮 z wieloma sk艂adnikami 偶ywych kom贸rek powoduj膮c ich uszkodzenia 佛 Tworz膮 si臋 r贸wnie偶 w wyniku hemolitycznego rozpadu wi膮za艅 佛 W czasie wybuchu tlenowego powstaj膮: tlen singletowy O2, rodnik hydroksylowy OH, nadtlenek wodoru H2O2, tlenek Wybuch tlenowy: azotu NO, kwas podchlorawy HOCl i in. 佛 Po raz pierwszy opisany w 1933r. przez Baldridge i Gerard a. Przebieg wybuchu tlenowego 佛 Stan wzmo偶onej syntezy reaktywnych form tlenu przez kom贸rki fagocytuj膮ce 佛 Aktywacja b艂onowej oksydazy NADPH 佛 Odzwierciedla aktywno艣膰 kluczowych enzym贸w fagocyt贸w i ich zdolno艣膰 do eliminacji patogen贸w o Po艂膮czenie b艂onowych sk艂adnik贸w p22, gp91 z cytoplazmatycznymi p40, p47, p67, Rac2 i Rap1a w jeden Na czym polega istota dzia艂ania wolnych rodnik贸w kompleks enzymatyczny o Produkcja anionorodnika ponadtlenkowego przy u偶yciu NADPH jako reduktora tlenu wed艂ug reakcji: 佛 Inicjacja powstawanie wolnych rodnik贸w w kom贸rkach zachodzi najcz臋艣ciej pod wp艂ywem energii zewn臋trznej (np. + 2 + + 2 UV, RT) ale tak偶e w wyniku interakcji tlenu lub innych zwi膮zk贸w z wolnymi elektronami powstaj膮cymi w wyniku 佛 Niedob贸r jednego z komponent贸w oksydazy NADPH objawia si臋 niedoborem odporno艣ci w postaci przewlek艂ej reakcji redoks choroby ziarniniakowej 佛 Propagacja wolnych rodnik贸w zachodz膮ca przede wszystkim dzi臋ki transferowi atom贸w lub reakcjom dodatkowym 佛 W obecno艣ci dysmutazy ponadtlenkowej (SOD) anionorodnik ponadtlenkowy jest rozk艂adany do nadtlenku wodoru i wg, schematu cz膮steczki tlenu wed艂ug reakcji: " " + + - + 2 + 2 - + 佛 Terminacja inaktywacja wolnych rodnik贸w przez egzogenne i endogenne antyutleniacze (np. glutation) - + 2 - + 佛 Rozk艂ad O2 do H2O2 mo偶e tak偶e przebiega膰 spontanicznie bez udzia艂u dysmutazy yr贸d艂o wolnych rodnik贸w in vitro 佛 W kolejnym etapie powstaje rodnik hydroksylowy wed艂ug hipotezy Fentona zak艂adaj膮ce reakcje: 佛 Peroksydacja lipid贸w (autooksydacja) i utlenianie cz膮steczek LDL + + + 佛 przeciek elektron贸w z mitochondrialnego 艂a艅cucha oddechowego + + 佛 Mieloperoksydaza wykazuj膮ca szczeg贸ln膮 aktywno艣膰 u neutrofili katalizuje reakcje wytwarzania kwasu Stymulatory wybuchu tlenowego: podchlorawego + + + 佛 Fizjologicznymi stymulatorami wybuchu tlenowego jest procesem endocytozy (pinocytozy, fagocytozy) 佛 Mo偶liwe s膮 tak偶e inne produkty mieloperoksydaza jak kwasy podhalogenkowe i tkanki azotowe, a wed艂ug niekt贸rych 佛 W warunkach laboratoryjnych u偶ywa si臋 czynnik贸w pobudzaj膮cych takich jak opsonizowany zymosom IMIP, lateks, hipotez tlen singletowy LPS, konkawalina A 佛 Tlenek azotowy powstaje w reakcji katalizowanej przez syntaz臋 tlenku azotu (NOS) 佛 Zwi膮zki te w wyniku reakcji z receptorem i poprzez bia艂ko G uaktywniaj膮 z艂o偶ony proces przesy艂ania sygna艂u 佛 Poniewa偶 tlenek azotu jest nietrwa艂y szybko utlenia si臋 do dwutlenku azotu NO2 oraz nadtlenoazotynu OONO-. powoduj膮c aktywacj臋 enzym贸w bior膮cych udzia艂 w wybuchu tlenowym Znaczenie wolnych rodnik贸w Czynniki aktywuj膮ce wybuch tlenowy 佛 Zdolno艣膰 wytwarzania rodnika ponadtlenkowego przez b艂ony uk艂adu oksydazy NADPH kom贸rek fagocytuj膮cych w 佛 Fragmenty dope艂niacza czasie wybuchu tlenowego jest niezb臋dna do prawid艂owego funkcjonowania uk艂adu odporno艣ciowego organizmu 佛 Opsonizowany bakterie i wirusy 佛 Zachodzi w wielu organellach kom贸rkowych: mitochondriach, b艂onach kom贸rkowych 佛 Immunoglobuliny 佛 Peptydy chemotaktyczne Konsekwencje powstawania wolnych rodnik贸w: 佛 Produkty degradacji fibrynogenu 佛 Leukotrieny 佛 Mog膮 uszkadza膰 wiele makrocz膮steczek co prowadzi do uszkodzenia struktury i funkcji organelli kom贸rkowych 佛 Prostaglandyny 佛 Najistotniejsze uszkodzenie b艂on kom贸rkowych w wyniku dzia艂ania utleniania lipid贸w, bia艂ek, tworzenia wi膮za艅 佛 Mi臋dzy bia艂kami i hydrolizy zewn臋trznych fragment贸w glikoprotein powierzchniowych Czynniki 艣rodowiskowe indukuj膮ce tworzenie si臋 rodnika ponadtlenkowego 佛 Uszkodzenie dotyczy r贸wnie偶 kwas贸w nukleinowych, przy czym g艂贸wnym jest rodnik hydroksylowy OH: powoduje to uszkodzenie deoksyrybozy rozcinaj膮c DNA lub rzadziej uszkadzaj膮c zasady azotowe 佛 Promieniowanie widzialne, UV, podczerwone, gamma, RT 佛 Toksyczne chemikalia (np. parakwat, czterochlorek w臋gla) Rola wolnych rodnik贸w w patologii cz艂owieka 佛 Jony metali ci臋偶kich np. miedz 佛 Upo艣ledzenie procesu wybuchu oddechowego w postaci ca艂kowitego lub cz臋艣ciowego defektu systemu 佛 Sk艂adniki lipidowe przez co uruchamiane s膮 inne kom贸rki procesu zapalnego aktywuj膮cego granulocyty czy zaburze艅 czynno艣ci oksydazy doprowadza do nawracaj膮cych infekcji i owrzodze艅 sk贸ry Mechanizmy poch艂aniania cz膮stek przez fagocyty. Opsonizowane cz膮stki poch艂aniane s膮 na zasadzie mechanizmu suwaka 佛 Rodniki bior膮 udzia艂 w etiologii schorze艅 o pod艂o偶u zapalnym: RZS, ARDS, astma oskrzelowa gdzie poch艂aniania cz膮steczka jest wi膮zana z powierzchni膮 fagocytu przez receptor Fc a nast臋pnie w艂膮czane s膮 kolejno inne 佛 Powstanie za膰my i popromienne uszkodzenie soczewki oka receptory powierzchniowe kom贸rki, co prowadzi do tworzenia fagosom贸w. 佛 Uszkodzenie 艣r贸db艂onka naczy艅 w艂osowatych spowodowane wolnymi rodnikami jest przyczyn膮 zapalenia naczy艅 wywo艂anego kompleksami immunologicznymi Zadaniem fagosom贸w jest po艂膮czenie si臋 z lizosomami nios膮cymi hydrolazy i zapewnienie odpowiedniego 艣rodowiska dla 佛 Wykazana znacz膮c膮 rol臋 wolnych rodnik贸w w rozwoju wrzodziej膮cego zapalenia jelita grubego, choroby Crohna, trawienia i degradacji cz膮stek. Wynikiem jest powstanie fagolizosomu. ostrego zapalenia trzustki, toksycznego i poalkoholowego uszkodzenia w膮troby i marsko艣ci w膮troby. Obecne badania wykazuj膮, 偶e pewne patogeny aby wnikn膮膰 do kom贸rki pobudzaj膮 procesy marszczenia b艂ony kom贸rkowej. 佛 W chorobach niedokrwiennych (uszkodzenie mi臋艣nia sercowego) Stanowi to odmienny proces od fagocytozy kt贸ra jest g艂贸wn膮 lini膮 obrony gospodarza. Mechanizmy obronne: Co to s膮 cytokiny ? 佛 Reakcja z udzia艂em zwi膮zk贸w wygaszaj膮cych wzbudzone cz膮steczki 佛 S膮 to rozpuszczalne cz膮steczki b臋d膮ce no艣nikami informacji kom贸rka kom贸rka 佛 Mechanizmy nieenzymatyczne: antyutleniacze, zmiatacze wolnych rodnik贸w, jony metali przej艣ciowych, sekwestr 佛 S膮 uwalniane z kom贸rki w odpowiedzi na specyficzne sygna艂y pochodz膮ce z innych kom贸rek metali, metalotioneiny. 佛 Wp艂ywaj膮 na odpowiedz i funkcj臋 innych docelowych kom贸rek 佛 Mechanizmy enzymatycznej dysmutaza ponadtlenkowa, katalazy, peroksydazy, reduktaza glutationowa 佛 Reakcje z udzia艂em bia艂ek szoku termicznego Rola cytokin Substancje wygaszaj膮ce Najistotniejsz膮, fizjologiczn膮 funkcj膮 cytokin jest regulacja wzrostu i r贸偶nicowania innych kom贸rek w organizmie. Posiadaj膮 tak偶e znaczenie w patogenezie wielu chor贸b. 佛 Karotenoidy 佛 Witamina E tak偶e w艂a艣ciwo艣ci antyutleniacza do antyutleniaczy zaliczamy glutation, kwas askorbinowy (wit. C) metalotioneiny niskocz膮steczkowe bia艂ka zawieraj膮ce w du偶ej ilo艣ci grupy sulfhydrylowe oraz jony metali ci臋偶kich zmiatacze wolnych rodnik贸w SCAVENGER: adrenalina, bilirubina i kwas moczowy Fagocytoza zdolno艣膰 do poch艂aniania obcego materia艂u o wielko艣ci cz膮steczki 0,5 祄 charakteryzuje wy艂膮cznie kom贸rki mieloidalne: 佛 Neutrofile 佛 Monocyty 佛 Makrofagi Zwane niekiedy profesjonalnymi fagocytami . Jest niezale偶na od klatryny lecz zale偶na od aktyny. Dlatego fagocytoza wymaga zazwyczaj polimeryzacji aktyny. Cz膮steczka wnikaj膮ca do kom贸rki na drodze fagocytozy wymaga reorganizacji cytoszkieletu aktynowego. Poch艂oni臋ta cz膮stka wi膮偶e si臋 z receptorem kom贸rkowym, co powoduje generowanie sygna艂u nasilaj膮cego proces fosforylacji cz膮steczek zlokalizowanych w pobli偶e b艂ony. Dochodzi do polimeryzacji aktyny i tworzenie w艂贸kien nazywanych F aktyn膮. Ten proces jest potrzebny do tworzenia pseudopodium otaczaj膮cego cz膮steczk臋 przed poch艂oni臋ciem. Do fagocytozy s膮 zdolne tak偶e kom贸rki nab艂onka i fibroblasty. S膮 do艣膰 aktywne nawet w trawieniu wi臋kszych cz膮stek w艂膮czaj膮c w to kolagen np. kom贸rki nab艂onka siatk贸wki na drodze fagocytozy eliminuj膮 zu偶yte na 艣wietle cz臋艣ci pr臋cik贸w siatk贸wki z kolei fibroblasty mog膮 poch艂ania膰 mikroorganizmy wykorzystuj膮c receptory dla bia艂ek macierzy zewn膮trzkom贸rkowej fibronektyny, laminy i pewnych glikozaminoglikan贸w. Proces fagocytozy przebiega podobnie we wszystkich kom贸rkach mieloidalnych niezale偶nie od pewnych r贸偶nic pomi臋dzy nimi pod wzgl臋dem zawarto艣ci enzym贸w lizosomalnych i wywo艂ywany jest przez wzajemne oddzia艂ywanie cz膮steczek z receptorem kom贸rkowym. Receptory rozpoznaj膮 domeny immunoglobulin nie wi膮偶膮ce si臋 z antygenem lub inne cz膮steczki odporno艣ciowe systemu obrony gospodarza. Procesy fagocytozy inicjowany jest opsonizacj膮 co czyni wnikaj膮c膮 obc膮 cz膮steczk臋 dost臋pn膮 dla receptora fagocytozy. Fagocyty syntetyzuj膮 inne wa偶ne cz膮steczki sygna艂owe: 佛 Cytotoksyczne rodniki tlenowe i azotowe (NO) 佛 Enzymy degraduj膮ce macierz zewn膮trzkom贸rkow膮 佛 Cytokiny