Biochemia- wykład III 02.03.2011r.

Wolne rodniki cd.

Produkcja wolnych rodników musi być równoważna systemem antyoksydacyjnym.

Nadmiar wit.C nadmierne wchłanianie żelaza reakcja Fantonastres oksydacyjny

Oxidant DNA damage :

-misspaining- błędne parowanie zasad

-mutagensis -mutacje

-activation of proto-oncogenes

-inactivation (loss of tumor suppresor genes)-inaktywacja genów supresurowych

Free Radicals

-air pollutants Altered gene expression

-radiation

-xenobiotics

-metals

-inflamatory cells genetic damage selective clonal expansion

-respiration

Inicjacja promocjaprogresja

Inicjacja-zachodzą mutacje w materiale genetycznym pod wpływem działania karcenogenów. Na etapie inicjacji pojawia się 5-7 mutacji i komórka może wejść na drogę promocji.

Wolne rodniki powodują powstawanie 8-oksoguaniny, która jest zmianą o charakterze mutacji.

Promocja- utrwala się fenotyp nowotworowy kom. Komórka zmutowana proliferuje zbyt intensywnie. Mutacja na etapie inicjacji dotyczy pewnych obszarów: supresorowych, protoonkogenów, naprawy DNA. Komórka zmutowana zbyt intensywnie dzieli się i tworzy klon. Kom. Na etapie promocjiGUZ. Jeśli komórki mają zmutowane geny naprawcze to nie działa system naprawy DNA.

Wolne rodniki mogą uszkodzić DNA . Markerem jest 8-oksyguanina. Wolne rodniki powodując powstawanie 8-oksyguaniny powodują inicjację.

Każdy kancerogen musi być mutagenem! Ale nie każdy mutagen musi być kancerogenem.

Obecne w 8-oksyguanina może błędnie parować zasady.

Oxy-radical induced mutagenesis of hotspot (gorące miejsce) codon 248 and 249 and 250 of the human p53 gene and in codon 12 of the Ha-ras gene

Codon 248 CGG

CA

Codon 249 AGG p53-gen odpowiedzialny za apoptozę.

TT Jeśli zmutowany jest ten gen to kom. nie jest chroniona.

Codon 250 CCC

A

Codon 12 8-oxo 8-oxo

GGC Ha-ras

TT

System antyoksydacyjny

Antyoksydanty - wygaszają reakcje wolnorodnikowe, neutralizują wolne rodniki.

Protekcyjnie przeciw stresowi działa system antyoksydacyjny.

Skąd nas atakują wolne rodniki? używki, zanieczyszczenia, promieniowanie jonizujące, ultrafioletowe.

Reaktywne formy tlenu RFT (regenerowane są wolne rodniki). Wolne rodniki powstają nieustannie w kom. całego organizmu.

a) O₂ `O₂ tlen singletowy

b) O₂ + e- O₂ anionorodnik ponadtlenkowy

c) O₂ + 2e- + 2H+ H₂O₂ nadtlenek wodoru

d) O₂^- + e- + 2H+ H₂O₂ nadtlenek wodoru ( r. dysmutacji)

e) H₂O₂ + Fe²⁺ Fe³⁺ + OH+ OH^- rodnik hydroksylowy (rekacja Fentona)

Komórki wypełnione są wodą, a ta może być źródłem RFT:

H₂O (wzbudzenie i jonizacja w wyniku absorpcji promieniowania jonizującego) OH, H+, eaq --- ^+O2 OH, O₂, HO₂

Produkcja RFT musi być kompensowana działaniem systemu antyoksydacyjnego

Część antyoksydantów mamy w organizmie z natury a część musimy przyjmować wraz z dietą.

Metabolizm RFT pozostaje pod kontrolą enzymów SOD- dysmutaza ponadtlenkowa GPX- peroksydaza glutationowa.

Reakcja Fentona, stres oksydacyjny

W wyniku reakcji Fentona powstaje rodnik hydroksylowy. Jeżeli ten stan równowagi utrzymuje się to funkcjonujemy w dobrym stanie, ale i tak na podstawie wiedzy o wolnych rodnikach wiadomo, że taki stan równowagi, właściwie ta równowaga nie jest taka idealna, dlatego, że jednak stres oksydacyjny ma miejsce w naszych komórkach, a jedna z głównych teorii starzenia dzisiaj obowiązująca to wolnorodnikowa teoria starzenia, która mówi, że stopniowo, w miarę naszego życia komórki ulegają uszkodzeniu na skutek biomolekuły.

W zespole Downa nadprodukcja nadtlenku wodoru daje różne powikłania chorobowe, szybsze starzenie. Czyli nadtlenku wodoru też za dużo produkować nie możemy i przykład zespołu Downa dobrze to obrazuje. W związku z tym nadtlenek wodoru musi też być rozkładany. Działa tu kolejny enzym - katalaza, która rozkłada nadtlenek wodoru do wody i tlenu. Jak polejemy na ranę wodę utlenioną, to widzimy, że się pieni, wytwarza się biała pianka, gdyż uwalnia się tlen i to on powoduje takie burzenie. Ale, ponieważ nadtlenku wodoru powstaje dużo w naszych komórkach katalazę wspomaga peroksydaza glutationowa, czyli GPX, enzym, który rozkłada nadtlenek wodoru w ten sposób, że wykorzystuje nadtlenek wodoru do utleniania glutationu.

Glutation jest to trójpeptyd, drobnocząsteczkowy antyoksydant. Peroksydaza wykorzystuje nadtlenek wodoru do utleniania glutationu. Glutation jest zatem świetnym antyoksydantem, a peroksydaza glutationowa jest selenozależnym enzymem, czyli GPX-Se. Selen jest też zatem antyoksydantem, działa protekcyjnie, chroni przed stresem oksydacyjnym. Wiele chorób wynika z niedoboru selenu np. tzw. choroba Keshan z prowincji chińskiej jest dowodem, że selen jest bardzo ważnym antyoksydantem. Dużo selenu jest np. w płatkach kukurydzianych. Trzeba jednak unikać nadmiaru, gdyż antyoksydanty w nadmiarze też mogą być niebezpieczne.

Anionorodnik wchodzi w reakcję z tlenkiem azotu i powstaje nadtlenoazotyn. W przypadku kiedy nadtlenek wodoru nie jest intensywnie usuwany to przy obecności jonów żelaza może być przekształcany do rodnika hydroksylowego, reakcja Fentona.

Nadtlenek wodoru jest mało aktywny ale potrafi łatwo dyfundować przez błony komórkowe, może dostać się do jądra, do mitochondriów i innych kompartmentów komórkowych. W miejscu gdzie trafia, a jest np. żelazo dostępne, zachodzi reakcja Fentona, co może być niebezpieczne.

Antyoksydanty to nie tylko enzymy. Jesteśmy uzależnieni od przyjmowania antyoksydantów egzogennych, pokarmowych. Witaminy antyoksydacyjne: A, C, E i β-karoten. Występują różne źródła tych witamin. Witaminy A, C, E to triada witamin współdziałających. Z pokarmami przyjmujemy także flawonoidy, np. resweratol, który jest obecny w czosnku, winogronach, czerwonym winie, ciemnym piwie. Flawonoidy są bardzo wydajnymi antyoksydantami. Resweratol jest czynnikiem, który pobudza ekspresję pewnych genów w komórkach. Geny te to geny SIRT kodujące białko o nazwie sirtiuna, która przedłuża życie komórkom.

Inne antyoksydanty egzogenne to indole, które znajdują się w takich warzywach jak kapusta, jarmuż, kalafior, brokuły, brukselka. Antyoksydanty to także selen, cynk i magnez. Do antyoksydantów należą również polifenole np. wywodzące się ze skrzypu polnego izokwercytyna, lipa, miłorząb japoński, herbata (głownie biała i zielona ale czarna też).

Nie bez znaczenia dla stanu równowagi jest przyjmowanie antyoksydantów egzogennych, pokarmowych. Udowodniono w badaniach epidemiologicznych, że w populacjach, w których w diecie występuje wapń i maja swój spory udział warzywa i owoce, to w tych populacjach rzadziej występują choroby nowotworowe i choroby układu sercowo - naczyniowego. Istotna jest zatem zawartość antyoksydantów w diecie, co wyjaśnia także paradoks francuski. Francuzi nie najlepiej się odżywiają, pala tytoń, a jednocześnie we Francji żyje się stosunkowo długo i zdrowo. Paradoks francuski wyjaśniono piciem czerwonego wina.

Antyoksydanty można przyjmować w postaci naturalnej, czyli owoce, warzywa, ale także dostępne są różnego rodzaju suplementy diety zawierające te składniki.

A, C, E podstawowe witaminy antyoksydacyjne. Może grozić przedawkowanie tymi witaminami.

ACE vs wolne rodniki

Wit.A- retinol, Wit.C-pochodna glukozy, Wit.E.

Truskawki źrodło antyoksydantów

Niezgodne trio A vs C vs E

Nadmiar Wit. A może powodować niedobory zarówno witaminy C jak i E. Osłabia także działanie i wzrasta toksyczność Wit.D

Pauling - odkrywca struktury heliakalnej białek, jako pierwszy stwierdził że białka mogą mieć strukturę helisy. Był zwolennikiem megadawek wit.C . Przyjmował sproszkowaną witaminę C 2g dziennie.

Witamina C (Zinus Pauling)

-udział w syntezie kolagenu

-neutralizacja wolnych rodników

-aktywacja białka p53 - indukcja procesu apoptozy

-regulacja ekspresji genów naprawy DNA

-ochrona ukł. sercowo-naczyniowego

-zapobieganie szkorbutowi

-działanie prooksydacyjne

-udział w tworzeniu związków genotoksycznych i uszkadzający DNA

-w nadmiarze może ograniczać skuteczność chemio- i radioterapii

-może przyspieszać miażdżycę tętnic i zwiększać ryzyko zawału serca oraz udaru mózgu

Niezgodne trio A vs C vs E

Trio ACE musi pozostawać w równowadze.

Nadmiar wit. A może powodować niedobory zarówno witaminy C jak i E. Osłabia także działanie i wzrasta toksyczność wit. D

Palący tytoń mają o 40% mniej wit. C.

Badania: Alpha - Tocopherol

Beta - Carotene Cancer Prevention Study obejmujące 30 tys. palących tytoń mężczyzn w wieku 50-69 lat wykazały, że β-karoten podwyższa ryzyko raka płuc, prostaty i żołądka.

Bogate w wit. C są owoce kiwi. Ekstrat z owoców kiwi jest skuteczniejszy w ochronie DNA niż roztwór samej wit. C.

---