1
Antioxidačniacute ochrana
Staacuternutiacute
Antioxidanty v potravě
MUDr Jan Plaacuteteniacutek PhD
Uacutestav leacutekařskeacute biochemie a laboratorniacute diagnostiky 1LF UK
Ionizačniacute zaacuteřeniacuteHydroxylovyacute radikaacutel vznikaacute ionizaciacute vody
H2O + hν rarr H + OHmiddot
Reaktivniacute formy kysliacuteku v organismu
Jednoelektronovou redukciacute kysliacuteku (mitochondrie NADPH oxidasa) vznikaacute superoxid O2
middotndash
Dismutace superoxidu produkuje peroxid vodiacuteku
O2middotndash + O2
middotndash + 2 H+ rarr O2 + H2O2
Fentonova reakce s Fe nebo Cu vytvořiacute z peroxiduhydroxylovyacute radikaacutel
H2O2 + Fe2+ rarr OHndash + OHmiddot + Fe3+
2
Oxidačniacute stres
bull Hladina reaktivniacutech forem kysliacuteku je udržovaacutena v určityacutech meziacutech mechanismyantioxidačniacute ochrany
bull Oxidačniacute stres nastaacutevaacute při vychyacuteleniacute teacutetorovnovaacutehy směrem k oxidaci
Antioxidačniacute ochrana
bull prevence tvorby ROSRNS (regulaceprodukujiacuteciacutech enzymů sekvestracepřechodnyacutech kovů)
bull vychytaacutevaacuteniacute lapaacuteniacute a zhaacutešeniacute radikaacutelů
bull reparačniacute systeacutemy (fosfolipasy proteasom enzymy opravujiacuteciacute DNA)
3
Antioxidant v chemii potravin
bull Redukčniacute činidlo schopneacute zastavit řetězovou reakci lipoperoxidacehellipldquochain-breakingrdquo
bull Napřndash Butylovanyacute
hydroxytoluen (BHT)
ndash Butylovanyacutehydroxyanisol (BHA)
ndash Tokoferol (Vitamiacuten E)
Antioxidačniacute ochrana lidskeacuteho těla
bull Anatomickeacute uspořaacutedaacuteniacute regulujiacuteciacute hladinu kysliacuteku ve tkaacuteniacutech
bull Antioxidačniacute enzymy
bull Sekvestrace redoxně aktivniacutech kovů
bull Antioxidačniacute substraacutety
bull Stresovaacute reakce
bull (Reparace oxidačniacuteho poškozeniacute DNA proteinů a lipidů)
4
O2
Prvniacute organismus
(anaerobniacute)
Vyvinout antioxidačniacute
ochranu Vyhynout
Uchyacutelit se do anaerobniacutech podmiacutenek
O2Shluknout se
O2
5
Antioxidačniacute ochrana I
Regulace O2 ve tkaacuteniacutech
Vdechovanyacute vzduch 160 mmHg O2
Plicniacute kapilaacutery 100 mmHg O2
Arteriaacutelniacute krev 85 mmHg O2
Arterioly 70 mmHg O2
Kapilaacutery 50 mmHg O2
Buňky 1-10 mmHg O2
Mitochondrie lt 05 mmHg O2
Obr Wikipedie
Mitochondrie jsou původně
fagocytovaneacuteparazitujiacuteciacute bakterie
6
Antioxidačniacute ochrana II
Antioxidačniacute enzymy
bull Superoxiddismutasa
O2middotndash + O2
middotndash + 2 H+ rarr O2 + H2O2
bull Katalasa
2 H2O2 rarr 2 H2O + O2
bull Glutathionperoxidasa peroxiredoxin H2O2 + 2 R-SHrarr 2 H2O + RS-SR
Superoxiddismutasa (SOD)
bull Katalyzuje dismutaci superoxiduO2
middotndash + O2middotndash + 2 H+ rarr O2 + H2O2
bull Naprosto nezbytnaacute pro život s kysliacutekem
bull SOD1 Cu+Zn (cytosol)
bull SOD2ndash Mn (mitochondriaacutelniacute matrix)
ndash Fe (prokaryotickaacute)
bull EC-SOD extracelulaacuterniacute Cu+Zn ndash MW 135000 vazba na heparansulfaacutet na
povrchu ceacutevniacuteho lumen
7
Glutathionperoxidasy (GPX)
bull Redukce peroxidů spojenaacute s oxidaciacuteglutathionu
2 GSH + H2O2 rarr GS-SG + 2 H2O
(glutathion je naacutesledně regenerovaacuten glutathionreduktasami)
bull Obsahujiacute selenocystein v aktivniacutem miacutestě
bull Cytosolovaacute glutathionperoxidasandash redukuje H2O2 a LOOH po uvolněniacute z fosfolipidů
bull Fosfolipidhydroperoxid-GSH-peroxidasandash redukuje LOOH i v membraacutenaacutech
Glutathion (GSHGSSG)bull tripeptid v každeacute
buňce 1-10 mM
bull udržuje redukčniacuteprostřediacute ICT
bull substraacutet pro GPX GST
bull neenzymoveacute reakce s ROS produktyoxidace GSH jsoutoxickeacute pro buňku
bull při oxidačniacutem stresuexport GSSG z buňky
8
Katalasa
bull Tetramer každaacute podjednotka obsahuje hem s Febull Dismutace peroxidu vodiacuteku
2 H2O2 rarr 2 H2O + O2
bull Peroxisomy erytrocyty
bull Teacutež peroxidasovaacute aktivitaH2O2 + ROOH rarr H2O + ROH + O2
(ve srovnaacuteniacute s GPX nevyacuteznamnaacute)
Oxidace dlouhyacutech mastnyacutech kyselin v peroxisomech
9
Glutathionperoxidasa
H2O2
H2O
Glutathionreduktasa
GS-SG
GSHTranshydrogenasa
NADPH+H+
NADP+
NADH+H+
NAD+
Pentosovyacute cyklus
O2middotndash
Superoxiddismutasa
Redukovanyacute glutathion (GSH)
Oxidovanyacute glutathion (GS-SG)
ATPATP
Zaacutekladniacute systeacutem pro odstraňovaacuteniacuteperoxidu vodiacuteku v lidskeacutem těle neniacute
glutathionperoxidasa ale
Peroxiredoxinthioredoxin
10
H2O2
GSH
O2middotndash
Superoxiddismutasa
H2O
Thioredoxin
reduktasa RED
Thioredoxin
reduktasa OX
NADPH+H+
NADP+
SH HS
S S
Peroxiredoxin
RED
Peroxiredoxin
OX
SH HS
S S
Thioredoxin
RED
Thioredoxin
OX
FADH2 (Se)
FAD (Se)
bull Redoxně aktivniacute přechodneacute kovy (Fe Cu) přijiacutemajiacutedaacutevajiacute jeden elektron snadnondash obchaacutezejiacute spinovou restrikci kysliacutekundash kovy jsou v aktivniacutech centrech všech proteinů
pracujiacuteciacutech s kysliacutekem
bull Ale tyteacutež vlastnosti Fe Cu jsou škodliveacute pokudnejsou kontrolovaacutenyndash Fentonova reakce
H2O2 + Fe2+ rarr OHndash + OHmiddot + Fe3+
oxidativniacute poškozeniacute biomolekul
Antioxidačniacute ochrana III
Sekvestrace železa a mědi
11
Antioxidačniacute ochrana III
Sekvestrace železa a mědi
bull Proteiny zachaacutezejiacuteciacute s železem anebo mědiacutendash transferin vaacuteže 2 atomy Fe3+ (transport)ndash laktoferin analogickyacute transferinu ale Fe
neuvolňuje ( jen sekvestrace) leukocytyndash feritin H a L podjednotky H je ferroxidasa
skladovaacuteniacute Fe (až 4500 atomů Fe3+) ndash haptoglobin vaacuteže hemoglobin v cirkulacindash hemopexin vaacuteže hem v cirkulacindash ceruloplasmin obsahuje Cu funkce
ferroxidasa (export Fe z buněk)ndash albumin transport Cu
ICT ECT
Superoxid
Peroxid FeCu
Superoxid
Peroxid FeCu
SuperoxiddismutasaGlutathionperoxidasaKatalasa
GlutathionTokoferolAskorbaacutet
Antioxidačniacute enzymy amp hladiny
glutathionu velmi niacutezkeacute
TokoferolAskorbaacutetKarotenoidy kyselina močovaacute
albumin glukosa bilirubin
Redoxně aktivniacute Fe přiacutetomno(LIP sbquolabile iron poollsquo)
Sekvestrace železa a mědi- transferin laktoferin- hemopexin- haptoglobin- ceruloplasmin (ferroxidasa)- Cu vaacutezaacuteno na albumin
12
bull THIOLY ndash Glutathionndash Thioredoxin
bull DALŠIacute ENDOGENNIacute METABOLITYndash Bilirubin ndash Kyselina močovaacutendash Kyselina lipoovaacute
bull Z DIETYndash Askorbaacutet (Vitamiacuten C)ndash α-Tokoferol (Vitamiacuten E)ndash Karotenoidyndash Rostlinneacute fenoly
Antioxidačniacute ochrana IV
Niacutezkomolekulaacuterniacute antioxidačniacute substraacutety
Tokoferoly (Vitamin E)
bull skupina 8 isomerů nejuacutečinnějšiacute α-tokoferol
bull antioxidant membraacuten (lipofilniacute)
bull ldquochain-breakingrdquo zastavuje řetězovoureakcilipoperoxidace
13
Askorbaacutet (Vitamiacuten C)
bull Redoxně aktivniacute derivaacutet sacharidů
bull U většiny živočichů syntetizovaacuten z kyseliny glukuronoveacute
bull Pro člověka primaacutety netopyacutery a morčata vitamiacuten
bull Deficit způsobuje onemocněniacute zvaneacute kurděje (skorbut)
Askorbaacutet v těle
bull Hlavniacute funkce je pro-oxidačniacute kofaktor hydroxylasndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenundash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminundash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutech hormonů
amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)
bull Reduktant pro železo podpora jeho vstřebaacutevaacuteniacutebull Při poruše sekvestrace Fe (hemochromatosa) může byacutet
nebezpečnyacute pro-oxidant ()bull Denniacute potřeba 70-100 mg vyššiacute daacutevky po se vyloučiacute
močiacute (renaacutelniacute praacuteh cca 200 mg24 hod)
14
membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment
LH
L
Tokoferol
Tokoferyl
radikaacutel
LOOH
LOO
řetězovaacute reakce
lipoperoxidace
Ascorbaacutet
Semidehydro-
ascorbaacutet
Dehydroascorbaacutet
+e-
-e-
dehydroascorbaacutetreduktasa
2GSH
GSSG
Aktivovaneacute neutrofily
akumulujiacute
dehydroaskorbaacutet (DHA)GLUT1
DHA
Askorbaacutet
Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS
GSH
GSSG
Glutaredoxin
15
bull Selenndash stopovyacute prvek (denniacute potřeba 55 microg) možnost
deficitu i intoxikacendash Součaacutest řady antioxidačniacutech enzymů
(glutathionperoxidasy thioredoxinreduktasy) a takeacute např 5lsquo-dejodasy (T4rarrT3)
bull Karotenoidy
ndash β-karoten (provitamiacuten A) je prekursor pro synteacutezu
bull Retinal hellip viděniacutebull Kyselina retinovaacute hellipregulaacutetor genoveacute exprese růstu
a diferenciace buněk
ndash Antioxidačniacute ochrana kůže a oka
Rostlinneacute (poly)fenoly
bull Tisiacutece laacutetek (quercetin resveratrol katechinyhellip)
bull Ovoce zelenina čaj červeneacute viacuteno sojovaacuteomaacutečka kaacuteva čokolaacuteda kořeniacutehellip
bull Vyacuteborneacute antioxidanty (reduktanty) in vitro
bull In vivo situace složitějšiacutendash Resorpce v traacuteviciacutem traktu
ndash Konverze na jineacute derivaacutety
ndash Dalšiacute specifickeacute biologickeacuteuacutečinky
Obrhttpwwwjustaboutskincom
16
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči
dalšiacutemu oxidačniacutemu stresu
Apoptosa jako ldquoextreacutemniacute
antioxidačniacute ochranardquo
17
Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute
bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)
bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull aterosclerosabull diabetes mellitusbull hypertenzebull některeacute typy rakovinybull mozkoveacute traumahemoragiebull ischemicko-reperfusniacute poškozeniacute srdce a jinyacutech orgaacutenůbull Parkinsonova nemocbull Alzheimerova nemocbull staacuternutiacute
bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)
Co je to staacuternutiacute
bull U různyacutech živočichů vypadaacute stejně ale probiacutehaacuterůzně rychle hellip musiacute byacutet univerzaacutelniacute děj
bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem (I když geny hrajiacute roli)
bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni
neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu
biomolekul neomezeně dlouho
bdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)
18
Radikaacutelovaacutemitochondriaacutelniacute teorie staacuternutiacute
bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkem(Denham Harman 1956)
bull Později formulovaacutena mitochondriaacutelniacute teorie
bull hellipmitochondrie jsou hlavniacute zdroj ROS v organismubull Ale nedařiacute se jednoznačně prokaacutezat že mito DNA je
viacutece poškozovaacutena ROS ani že dramaticky hromadiacutemutace s věkem
bull Model dle Kirkwooda a Kovalda
ndash Určiteacute množstviacute ROS unikaacute z mitochondriiacute a poškozuje ostatniacute buněčneacute struktury
ndash Prevence tvorby ROS a systeacutemy opravujiacuteciacutepoškozeniacute nejsou nikdy 100 uacutečinneacute
ndash Miacuterně poškozeneacute mitochondrie produkujiacute meacuteněenergie než buňka potřebuje
Jak se buňky zbavujiacute nepotřebnyacutech proteinů a organel
bull Kalpainy proteasom (proteiny s kraacutetkyacutem poločasem)bull Autofagie (proteiny s dlouhyacutem poločasem organely)
ndash Makroautofagie (celeacute organely)ndash Mikroautofagie (makromolekuly maleacute organely)ndash Chaperony zprostředkovanaacute autofagie (KFERQ proteiny)
Obr httpcpmcnetcolumbiaedudeptgsasanatomyFacultyKessinautophagyhtml
19
Staacuternutiacute jako katabolickeacute selhaacuteniacuteNekompletniacute degradace v lysosomech uvolněniacute Fe z mito ROS lipoperoxidace cross-linking agregace a polymerace
zoxidovanyacutech proteinů a lipidů
uarr LIPOFUSCIN (v lysosomech)V cytosolu defektniacute mito a
proteinoveacute agregaacutety
Deficit hydrolaacutez dodaacutevanyacutech do defektniacutech lysosomůPoškozeneacute a hypertrofovaneacute (obřiacute) mito nelze odbourat
Meacuteně ATP viacutece ROS poškozeneacute mito a lysosomymohou iniciovat apoptosu
+
Obr httpwwwuni-mainzdeFBMedizinAnatomieworkshopEMEMtLysohtml
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči dalšiacutemu
oxidačniacutemu stresu
helliprarr propagace zaacutenětu
20
Stresovaacute reakce se ve staacuteřiacute staacutevaacute chronickou
Nick Lane Oxygen The Molecule that made the World Oxford University Press 2002
Disposable soma theoryJak dlouho maacute tělo vydržet
bull V přiacuterodě se většina živočichů staacuternutiacute nedožijendash selekčniacute stiacuten pro mutace s negativniacutem vlivem v pozdniacutech faacuteziacutech
života
bull V přiacuterodniacutem vyacuteběru je rozhodujiacuteciacute uacutespěch v reprodukci ndash hellip geny prodlužujiacuteciacute post-reprodukčniacute obdobiacute nejsou k ničemu
bull Omezeneacute množstviacute metabolickeacute energie se musiacute dělit mezi uacutedržbu těla a reprodukci (trade-off)
(TBLKirkwood amp SN Austad Nature 408 (2000) 233-238)
21
Antioxidanty jako elixiacutery mlaacutediacute
bull Vitamiacuten E (tokoferol)
bull Vitamiacuten C (askorbaacutet)
bull β-karoten
bull Selen
Obr httpwwwoselcz
Antioxidačniacute potravniacute doplňky
mohou dokonce škodit
bull Recentniacute meta-analyacuteza celkoveacute mortality v 68 studiiacutech s podaacutevaacuteniacutem antioxidačniacutechpotravniacutech doplňků (232 606 uacutečastniacuteků 385 publikaciacute)
ndash β-karoten vitamiacuten A a vitamiacuten E signifikantně zvyšujiacute mortalitu
ndash Vitamiacuten C a selen nemajiacute vliv
(Bjelakovic G et al JAMA 2007 297 842-857)
22
Proč antioxidanty nepomaacutehajiacute
nebo dokonce škodiacute
bull Ve vyššiacutech daacutevkaacutech už nedělajiacute nicbull Působiacute tam kde nemajiacute
ndash Inhibice stresoveacute reakcendash Braacuteniacute boji proti infekci naacutedorovyacutem buňkaacutem
opraacutevněneacute apoptose
bull Majiacute i jineacute uacutečinky než antioxidačniacutendash tokoferoly protizaacutenětliveacutendash β-karoten ko-karcinogen (dohromady s
kouřeniacutem nebo environmenaacutelniacutemi toxiny)
Dieta bohataacute na ovoce a zeleninu (optim 5x 80 g denně) je spojena s nižšiacutem rizikem kardiovaskulaacuterniacutech chorob diabetu a některyacutech typů
rakoviny (pliacutece uacutestahltan)
(ale neviacuteme proč)
httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm
2
Oxidačniacute stres
bull Hladina reaktivniacutech forem kysliacuteku je udržovaacutena v určityacutech meziacutech mechanismyantioxidačniacute ochrany
bull Oxidačniacute stres nastaacutevaacute při vychyacuteleniacute teacutetorovnovaacutehy směrem k oxidaci
Antioxidačniacute ochrana
bull prevence tvorby ROSRNS (regulaceprodukujiacuteciacutech enzymů sekvestracepřechodnyacutech kovů)
bull vychytaacutevaacuteniacute lapaacuteniacute a zhaacutešeniacute radikaacutelů
bull reparačniacute systeacutemy (fosfolipasy proteasom enzymy opravujiacuteciacute DNA)
3
Antioxidant v chemii potravin
bull Redukčniacute činidlo schopneacute zastavit řetězovou reakci lipoperoxidacehellipldquochain-breakingrdquo
bull Napřndash Butylovanyacute
hydroxytoluen (BHT)
ndash Butylovanyacutehydroxyanisol (BHA)
ndash Tokoferol (Vitamiacuten E)
Antioxidačniacute ochrana lidskeacuteho těla
bull Anatomickeacute uspořaacutedaacuteniacute regulujiacuteciacute hladinu kysliacuteku ve tkaacuteniacutech
bull Antioxidačniacute enzymy
bull Sekvestrace redoxně aktivniacutech kovů
bull Antioxidačniacute substraacutety
bull Stresovaacute reakce
bull (Reparace oxidačniacuteho poškozeniacute DNA proteinů a lipidů)
4
O2
Prvniacute organismus
(anaerobniacute)
Vyvinout antioxidačniacute
ochranu Vyhynout
Uchyacutelit se do anaerobniacutech podmiacutenek
O2Shluknout se
O2
5
Antioxidačniacute ochrana I
Regulace O2 ve tkaacuteniacutech
Vdechovanyacute vzduch 160 mmHg O2
Plicniacute kapilaacutery 100 mmHg O2
Arteriaacutelniacute krev 85 mmHg O2
Arterioly 70 mmHg O2
Kapilaacutery 50 mmHg O2
Buňky 1-10 mmHg O2
Mitochondrie lt 05 mmHg O2
Obr Wikipedie
Mitochondrie jsou původně
fagocytovaneacuteparazitujiacuteciacute bakterie
6
Antioxidačniacute ochrana II
Antioxidačniacute enzymy
bull Superoxiddismutasa
O2middotndash + O2
middotndash + 2 H+ rarr O2 + H2O2
bull Katalasa
2 H2O2 rarr 2 H2O + O2
bull Glutathionperoxidasa peroxiredoxin H2O2 + 2 R-SHrarr 2 H2O + RS-SR
Superoxiddismutasa (SOD)
bull Katalyzuje dismutaci superoxiduO2
middotndash + O2middotndash + 2 H+ rarr O2 + H2O2
bull Naprosto nezbytnaacute pro život s kysliacutekem
bull SOD1 Cu+Zn (cytosol)
bull SOD2ndash Mn (mitochondriaacutelniacute matrix)
ndash Fe (prokaryotickaacute)
bull EC-SOD extracelulaacuterniacute Cu+Zn ndash MW 135000 vazba na heparansulfaacutet na
povrchu ceacutevniacuteho lumen
7
Glutathionperoxidasy (GPX)
bull Redukce peroxidů spojenaacute s oxidaciacuteglutathionu
2 GSH + H2O2 rarr GS-SG + 2 H2O
(glutathion je naacutesledně regenerovaacuten glutathionreduktasami)
bull Obsahujiacute selenocystein v aktivniacutem miacutestě
bull Cytosolovaacute glutathionperoxidasandash redukuje H2O2 a LOOH po uvolněniacute z fosfolipidů
bull Fosfolipidhydroperoxid-GSH-peroxidasandash redukuje LOOH i v membraacutenaacutech
Glutathion (GSHGSSG)bull tripeptid v každeacute
buňce 1-10 mM
bull udržuje redukčniacuteprostřediacute ICT
bull substraacutet pro GPX GST
bull neenzymoveacute reakce s ROS produktyoxidace GSH jsoutoxickeacute pro buňku
bull při oxidačniacutem stresuexport GSSG z buňky
8
Katalasa
bull Tetramer každaacute podjednotka obsahuje hem s Febull Dismutace peroxidu vodiacuteku
2 H2O2 rarr 2 H2O + O2
bull Peroxisomy erytrocyty
bull Teacutež peroxidasovaacute aktivitaH2O2 + ROOH rarr H2O + ROH + O2
(ve srovnaacuteniacute s GPX nevyacuteznamnaacute)
Oxidace dlouhyacutech mastnyacutech kyselin v peroxisomech
9
Glutathionperoxidasa
H2O2
H2O
Glutathionreduktasa
GS-SG
GSHTranshydrogenasa
NADPH+H+
NADP+
NADH+H+
NAD+
Pentosovyacute cyklus
O2middotndash
Superoxiddismutasa
Redukovanyacute glutathion (GSH)
Oxidovanyacute glutathion (GS-SG)
ATPATP
Zaacutekladniacute systeacutem pro odstraňovaacuteniacuteperoxidu vodiacuteku v lidskeacutem těle neniacute
glutathionperoxidasa ale
Peroxiredoxinthioredoxin
10
H2O2
GSH
O2middotndash
Superoxiddismutasa
H2O
Thioredoxin
reduktasa RED
Thioredoxin
reduktasa OX
NADPH+H+
NADP+
SH HS
S S
Peroxiredoxin
RED
Peroxiredoxin
OX
SH HS
S S
Thioredoxin
RED
Thioredoxin
OX
FADH2 (Se)
FAD (Se)
bull Redoxně aktivniacute přechodneacute kovy (Fe Cu) přijiacutemajiacutedaacutevajiacute jeden elektron snadnondash obchaacutezejiacute spinovou restrikci kysliacutekundash kovy jsou v aktivniacutech centrech všech proteinů
pracujiacuteciacutech s kysliacutekem
bull Ale tyteacutež vlastnosti Fe Cu jsou škodliveacute pokudnejsou kontrolovaacutenyndash Fentonova reakce
H2O2 + Fe2+ rarr OHndash + OHmiddot + Fe3+
oxidativniacute poškozeniacute biomolekul
Antioxidačniacute ochrana III
Sekvestrace železa a mědi
11
Antioxidačniacute ochrana III
Sekvestrace železa a mědi
bull Proteiny zachaacutezejiacuteciacute s železem anebo mědiacutendash transferin vaacuteže 2 atomy Fe3+ (transport)ndash laktoferin analogickyacute transferinu ale Fe
neuvolňuje ( jen sekvestrace) leukocytyndash feritin H a L podjednotky H je ferroxidasa
skladovaacuteniacute Fe (až 4500 atomů Fe3+) ndash haptoglobin vaacuteže hemoglobin v cirkulacindash hemopexin vaacuteže hem v cirkulacindash ceruloplasmin obsahuje Cu funkce
ferroxidasa (export Fe z buněk)ndash albumin transport Cu
ICT ECT
Superoxid
Peroxid FeCu
Superoxid
Peroxid FeCu
SuperoxiddismutasaGlutathionperoxidasaKatalasa
GlutathionTokoferolAskorbaacutet
Antioxidačniacute enzymy amp hladiny
glutathionu velmi niacutezkeacute
TokoferolAskorbaacutetKarotenoidy kyselina močovaacute
albumin glukosa bilirubin
Redoxně aktivniacute Fe přiacutetomno(LIP sbquolabile iron poollsquo)
Sekvestrace železa a mědi- transferin laktoferin- hemopexin- haptoglobin- ceruloplasmin (ferroxidasa)- Cu vaacutezaacuteno na albumin
12
bull THIOLY ndash Glutathionndash Thioredoxin
bull DALŠIacute ENDOGENNIacute METABOLITYndash Bilirubin ndash Kyselina močovaacutendash Kyselina lipoovaacute
bull Z DIETYndash Askorbaacutet (Vitamiacuten C)ndash α-Tokoferol (Vitamiacuten E)ndash Karotenoidyndash Rostlinneacute fenoly
Antioxidačniacute ochrana IV
Niacutezkomolekulaacuterniacute antioxidačniacute substraacutety
Tokoferoly (Vitamin E)
bull skupina 8 isomerů nejuacutečinnějšiacute α-tokoferol
bull antioxidant membraacuten (lipofilniacute)
bull ldquochain-breakingrdquo zastavuje řetězovoureakcilipoperoxidace
13
Askorbaacutet (Vitamiacuten C)
bull Redoxně aktivniacute derivaacutet sacharidů
bull U většiny živočichů syntetizovaacuten z kyseliny glukuronoveacute
bull Pro člověka primaacutety netopyacutery a morčata vitamiacuten
bull Deficit způsobuje onemocněniacute zvaneacute kurděje (skorbut)
Askorbaacutet v těle
bull Hlavniacute funkce je pro-oxidačniacute kofaktor hydroxylasndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenundash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminundash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutech hormonů
amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)
bull Reduktant pro železo podpora jeho vstřebaacutevaacuteniacutebull Při poruše sekvestrace Fe (hemochromatosa) může byacutet
nebezpečnyacute pro-oxidant ()bull Denniacute potřeba 70-100 mg vyššiacute daacutevky po se vyloučiacute
močiacute (renaacutelniacute praacuteh cca 200 mg24 hod)
14
membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment
LH
L
Tokoferol
Tokoferyl
radikaacutel
LOOH
LOO
řetězovaacute reakce
lipoperoxidace
Ascorbaacutet
Semidehydro-
ascorbaacutet
Dehydroascorbaacutet
+e-
-e-
dehydroascorbaacutetreduktasa
2GSH
GSSG
Aktivovaneacute neutrofily
akumulujiacute
dehydroaskorbaacutet (DHA)GLUT1
DHA
Askorbaacutet
Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS
GSH
GSSG
Glutaredoxin
15
bull Selenndash stopovyacute prvek (denniacute potřeba 55 microg) možnost
deficitu i intoxikacendash Součaacutest řady antioxidačniacutech enzymů
(glutathionperoxidasy thioredoxinreduktasy) a takeacute např 5lsquo-dejodasy (T4rarrT3)
bull Karotenoidy
ndash β-karoten (provitamiacuten A) je prekursor pro synteacutezu
bull Retinal hellip viděniacutebull Kyselina retinovaacute hellipregulaacutetor genoveacute exprese růstu
a diferenciace buněk
ndash Antioxidačniacute ochrana kůže a oka
Rostlinneacute (poly)fenoly
bull Tisiacutece laacutetek (quercetin resveratrol katechinyhellip)
bull Ovoce zelenina čaj červeneacute viacuteno sojovaacuteomaacutečka kaacuteva čokolaacuteda kořeniacutehellip
bull Vyacuteborneacute antioxidanty (reduktanty) in vitro
bull In vivo situace složitějšiacutendash Resorpce v traacuteviciacutem traktu
ndash Konverze na jineacute derivaacutety
ndash Dalšiacute specifickeacute biologickeacuteuacutečinky
Obrhttpwwwjustaboutskincom
16
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči
dalšiacutemu oxidačniacutemu stresu
Apoptosa jako ldquoextreacutemniacute
antioxidačniacute ochranardquo
17
Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute
bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)
bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull aterosclerosabull diabetes mellitusbull hypertenzebull některeacute typy rakovinybull mozkoveacute traumahemoragiebull ischemicko-reperfusniacute poškozeniacute srdce a jinyacutech orgaacutenůbull Parkinsonova nemocbull Alzheimerova nemocbull staacuternutiacute
bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)
Co je to staacuternutiacute
bull U různyacutech živočichů vypadaacute stejně ale probiacutehaacuterůzně rychle hellip musiacute byacutet univerzaacutelniacute děj
bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem (I když geny hrajiacute roli)
bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni
neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu
biomolekul neomezeně dlouho
bdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)
18
Radikaacutelovaacutemitochondriaacutelniacute teorie staacuternutiacute
bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkem(Denham Harman 1956)
bull Později formulovaacutena mitochondriaacutelniacute teorie
bull hellipmitochondrie jsou hlavniacute zdroj ROS v organismubull Ale nedařiacute se jednoznačně prokaacutezat že mito DNA je
viacutece poškozovaacutena ROS ani že dramaticky hromadiacutemutace s věkem
bull Model dle Kirkwooda a Kovalda
ndash Určiteacute množstviacute ROS unikaacute z mitochondriiacute a poškozuje ostatniacute buněčneacute struktury
ndash Prevence tvorby ROS a systeacutemy opravujiacuteciacutepoškozeniacute nejsou nikdy 100 uacutečinneacute
ndash Miacuterně poškozeneacute mitochondrie produkujiacute meacuteněenergie než buňka potřebuje
Jak se buňky zbavujiacute nepotřebnyacutech proteinů a organel
bull Kalpainy proteasom (proteiny s kraacutetkyacutem poločasem)bull Autofagie (proteiny s dlouhyacutem poločasem organely)
ndash Makroautofagie (celeacute organely)ndash Mikroautofagie (makromolekuly maleacute organely)ndash Chaperony zprostředkovanaacute autofagie (KFERQ proteiny)
Obr httpcpmcnetcolumbiaedudeptgsasanatomyFacultyKessinautophagyhtml
19
Staacuternutiacute jako katabolickeacute selhaacuteniacuteNekompletniacute degradace v lysosomech uvolněniacute Fe z mito ROS lipoperoxidace cross-linking agregace a polymerace
zoxidovanyacutech proteinů a lipidů
uarr LIPOFUSCIN (v lysosomech)V cytosolu defektniacute mito a
proteinoveacute agregaacutety
Deficit hydrolaacutez dodaacutevanyacutech do defektniacutech lysosomůPoškozeneacute a hypertrofovaneacute (obřiacute) mito nelze odbourat
Meacuteně ATP viacutece ROS poškozeneacute mito a lysosomymohou iniciovat apoptosu
+
Obr httpwwwuni-mainzdeFBMedizinAnatomieworkshopEMEMtLysohtml
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči dalšiacutemu
oxidačniacutemu stresu
helliprarr propagace zaacutenětu
20
Stresovaacute reakce se ve staacuteřiacute staacutevaacute chronickou
Nick Lane Oxygen The Molecule that made the World Oxford University Press 2002
Disposable soma theoryJak dlouho maacute tělo vydržet
bull V přiacuterodě se většina živočichů staacuternutiacute nedožijendash selekčniacute stiacuten pro mutace s negativniacutem vlivem v pozdniacutech faacuteziacutech
života
bull V přiacuterodniacutem vyacuteběru je rozhodujiacuteciacute uacutespěch v reprodukci ndash hellip geny prodlužujiacuteciacute post-reprodukčniacute obdobiacute nejsou k ničemu
bull Omezeneacute množstviacute metabolickeacute energie se musiacute dělit mezi uacutedržbu těla a reprodukci (trade-off)
(TBLKirkwood amp SN Austad Nature 408 (2000) 233-238)
21
Antioxidanty jako elixiacutery mlaacutediacute
bull Vitamiacuten E (tokoferol)
bull Vitamiacuten C (askorbaacutet)
bull β-karoten
bull Selen
Obr httpwwwoselcz
Antioxidačniacute potravniacute doplňky
mohou dokonce škodit
bull Recentniacute meta-analyacuteza celkoveacute mortality v 68 studiiacutech s podaacutevaacuteniacutem antioxidačniacutechpotravniacutech doplňků (232 606 uacutečastniacuteků 385 publikaciacute)
ndash β-karoten vitamiacuten A a vitamiacuten E signifikantně zvyšujiacute mortalitu
ndash Vitamiacuten C a selen nemajiacute vliv
(Bjelakovic G et al JAMA 2007 297 842-857)
22
Proč antioxidanty nepomaacutehajiacute
nebo dokonce škodiacute
bull Ve vyššiacutech daacutevkaacutech už nedělajiacute nicbull Působiacute tam kde nemajiacute
ndash Inhibice stresoveacute reakcendash Braacuteniacute boji proti infekci naacutedorovyacutem buňkaacutem
opraacutevněneacute apoptose
bull Majiacute i jineacute uacutečinky než antioxidačniacutendash tokoferoly protizaacutenětliveacutendash β-karoten ko-karcinogen (dohromady s
kouřeniacutem nebo environmenaacutelniacutemi toxiny)
Dieta bohataacute na ovoce a zeleninu (optim 5x 80 g denně) je spojena s nižšiacutem rizikem kardiovaskulaacuterniacutech chorob diabetu a některyacutech typů
rakoviny (pliacutece uacutestahltan)
(ale neviacuteme proč)
httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm
3
Antioxidant v chemii potravin
bull Redukčniacute činidlo schopneacute zastavit řetězovou reakci lipoperoxidacehellipldquochain-breakingrdquo
bull Napřndash Butylovanyacute
hydroxytoluen (BHT)
ndash Butylovanyacutehydroxyanisol (BHA)
ndash Tokoferol (Vitamiacuten E)
Antioxidačniacute ochrana lidskeacuteho těla
bull Anatomickeacute uspořaacutedaacuteniacute regulujiacuteciacute hladinu kysliacuteku ve tkaacuteniacutech
bull Antioxidačniacute enzymy
bull Sekvestrace redoxně aktivniacutech kovů
bull Antioxidačniacute substraacutety
bull Stresovaacute reakce
bull (Reparace oxidačniacuteho poškozeniacute DNA proteinů a lipidů)
4
O2
Prvniacute organismus
(anaerobniacute)
Vyvinout antioxidačniacute
ochranu Vyhynout
Uchyacutelit se do anaerobniacutech podmiacutenek
O2Shluknout se
O2
5
Antioxidačniacute ochrana I
Regulace O2 ve tkaacuteniacutech
Vdechovanyacute vzduch 160 mmHg O2
Plicniacute kapilaacutery 100 mmHg O2
Arteriaacutelniacute krev 85 mmHg O2
Arterioly 70 mmHg O2
Kapilaacutery 50 mmHg O2
Buňky 1-10 mmHg O2
Mitochondrie lt 05 mmHg O2
Obr Wikipedie
Mitochondrie jsou původně
fagocytovaneacuteparazitujiacuteciacute bakterie
6
Antioxidačniacute ochrana II
Antioxidačniacute enzymy
bull Superoxiddismutasa
O2middotndash + O2
middotndash + 2 H+ rarr O2 + H2O2
bull Katalasa
2 H2O2 rarr 2 H2O + O2
bull Glutathionperoxidasa peroxiredoxin H2O2 + 2 R-SHrarr 2 H2O + RS-SR
Superoxiddismutasa (SOD)
bull Katalyzuje dismutaci superoxiduO2
middotndash + O2middotndash + 2 H+ rarr O2 + H2O2
bull Naprosto nezbytnaacute pro život s kysliacutekem
bull SOD1 Cu+Zn (cytosol)
bull SOD2ndash Mn (mitochondriaacutelniacute matrix)
ndash Fe (prokaryotickaacute)
bull EC-SOD extracelulaacuterniacute Cu+Zn ndash MW 135000 vazba na heparansulfaacutet na
povrchu ceacutevniacuteho lumen
7
Glutathionperoxidasy (GPX)
bull Redukce peroxidů spojenaacute s oxidaciacuteglutathionu
2 GSH + H2O2 rarr GS-SG + 2 H2O
(glutathion je naacutesledně regenerovaacuten glutathionreduktasami)
bull Obsahujiacute selenocystein v aktivniacutem miacutestě
bull Cytosolovaacute glutathionperoxidasandash redukuje H2O2 a LOOH po uvolněniacute z fosfolipidů
bull Fosfolipidhydroperoxid-GSH-peroxidasandash redukuje LOOH i v membraacutenaacutech
Glutathion (GSHGSSG)bull tripeptid v každeacute
buňce 1-10 mM
bull udržuje redukčniacuteprostřediacute ICT
bull substraacutet pro GPX GST
bull neenzymoveacute reakce s ROS produktyoxidace GSH jsoutoxickeacute pro buňku
bull při oxidačniacutem stresuexport GSSG z buňky
8
Katalasa
bull Tetramer každaacute podjednotka obsahuje hem s Febull Dismutace peroxidu vodiacuteku
2 H2O2 rarr 2 H2O + O2
bull Peroxisomy erytrocyty
bull Teacutež peroxidasovaacute aktivitaH2O2 + ROOH rarr H2O + ROH + O2
(ve srovnaacuteniacute s GPX nevyacuteznamnaacute)
Oxidace dlouhyacutech mastnyacutech kyselin v peroxisomech
9
Glutathionperoxidasa
H2O2
H2O
Glutathionreduktasa
GS-SG
GSHTranshydrogenasa
NADPH+H+
NADP+
NADH+H+
NAD+
Pentosovyacute cyklus
O2middotndash
Superoxiddismutasa
Redukovanyacute glutathion (GSH)
Oxidovanyacute glutathion (GS-SG)
ATPATP
Zaacutekladniacute systeacutem pro odstraňovaacuteniacuteperoxidu vodiacuteku v lidskeacutem těle neniacute
glutathionperoxidasa ale
Peroxiredoxinthioredoxin
10
H2O2
GSH
O2middotndash
Superoxiddismutasa
H2O
Thioredoxin
reduktasa RED
Thioredoxin
reduktasa OX
NADPH+H+
NADP+
SH HS
S S
Peroxiredoxin
RED
Peroxiredoxin
OX
SH HS
S S
Thioredoxin
RED
Thioredoxin
OX
FADH2 (Se)
FAD (Se)
bull Redoxně aktivniacute přechodneacute kovy (Fe Cu) přijiacutemajiacutedaacutevajiacute jeden elektron snadnondash obchaacutezejiacute spinovou restrikci kysliacutekundash kovy jsou v aktivniacutech centrech všech proteinů
pracujiacuteciacutech s kysliacutekem
bull Ale tyteacutež vlastnosti Fe Cu jsou škodliveacute pokudnejsou kontrolovaacutenyndash Fentonova reakce
H2O2 + Fe2+ rarr OHndash + OHmiddot + Fe3+
oxidativniacute poškozeniacute biomolekul
Antioxidačniacute ochrana III
Sekvestrace železa a mědi
11
Antioxidačniacute ochrana III
Sekvestrace železa a mědi
bull Proteiny zachaacutezejiacuteciacute s železem anebo mědiacutendash transferin vaacuteže 2 atomy Fe3+ (transport)ndash laktoferin analogickyacute transferinu ale Fe
neuvolňuje ( jen sekvestrace) leukocytyndash feritin H a L podjednotky H je ferroxidasa
skladovaacuteniacute Fe (až 4500 atomů Fe3+) ndash haptoglobin vaacuteže hemoglobin v cirkulacindash hemopexin vaacuteže hem v cirkulacindash ceruloplasmin obsahuje Cu funkce
ferroxidasa (export Fe z buněk)ndash albumin transport Cu
ICT ECT
Superoxid
Peroxid FeCu
Superoxid
Peroxid FeCu
SuperoxiddismutasaGlutathionperoxidasaKatalasa
GlutathionTokoferolAskorbaacutet
Antioxidačniacute enzymy amp hladiny
glutathionu velmi niacutezkeacute
TokoferolAskorbaacutetKarotenoidy kyselina močovaacute
albumin glukosa bilirubin
Redoxně aktivniacute Fe přiacutetomno(LIP sbquolabile iron poollsquo)
Sekvestrace železa a mědi- transferin laktoferin- hemopexin- haptoglobin- ceruloplasmin (ferroxidasa)- Cu vaacutezaacuteno na albumin
12
bull THIOLY ndash Glutathionndash Thioredoxin
bull DALŠIacute ENDOGENNIacute METABOLITYndash Bilirubin ndash Kyselina močovaacutendash Kyselina lipoovaacute
bull Z DIETYndash Askorbaacutet (Vitamiacuten C)ndash α-Tokoferol (Vitamiacuten E)ndash Karotenoidyndash Rostlinneacute fenoly
Antioxidačniacute ochrana IV
Niacutezkomolekulaacuterniacute antioxidačniacute substraacutety
Tokoferoly (Vitamin E)
bull skupina 8 isomerů nejuacutečinnějšiacute α-tokoferol
bull antioxidant membraacuten (lipofilniacute)
bull ldquochain-breakingrdquo zastavuje řetězovoureakcilipoperoxidace
13
Askorbaacutet (Vitamiacuten C)
bull Redoxně aktivniacute derivaacutet sacharidů
bull U většiny živočichů syntetizovaacuten z kyseliny glukuronoveacute
bull Pro člověka primaacutety netopyacutery a morčata vitamiacuten
bull Deficit způsobuje onemocněniacute zvaneacute kurděje (skorbut)
Askorbaacutet v těle
bull Hlavniacute funkce je pro-oxidačniacute kofaktor hydroxylasndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenundash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminundash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutech hormonů
amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)
bull Reduktant pro železo podpora jeho vstřebaacutevaacuteniacutebull Při poruše sekvestrace Fe (hemochromatosa) může byacutet
nebezpečnyacute pro-oxidant ()bull Denniacute potřeba 70-100 mg vyššiacute daacutevky po se vyloučiacute
močiacute (renaacutelniacute praacuteh cca 200 mg24 hod)
14
membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment
LH
L
Tokoferol
Tokoferyl
radikaacutel
LOOH
LOO
řetězovaacute reakce
lipoperoxidace
Ascorbaacutet
Semidehydro-
ascorbaacutet
Dehydroascorbaacutet
+e-
-e-
dehydroascorbaacutetreduktasa
2GSH
GSSG
Aktivovaneacute neutrofily
akumulujiacute
dehydroaskorbaacutet (DHA)GLUT1
DHA
Askorbaacutet
Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS
GSH
GSSG
Glutaredoxin
15
bull Selenndash stopovyacute prvek (denniacute potřeba 55 microg) možnost
deficitu i intoxikacendash Součaacutest řady antioxidačniacutech enzymů
(glutathionperoxidasy thioredoxinreduktasy) a takeacute např 5lsquo-dejodasy (T4rarrT3)
bull Karotenoidy
ndash β-karoten (provitamiacuten A) je prekursor pro synteacutezu
bull Retinal hellip viděniacutebull Kyselina retinovaacute hellipregulaacutetor genoveacute exprese růstu
a diferenciace buněk
ndash Antioxidačniacute ochrana kůže a oka
Rostlinneacute (poly)fenoly
bull Tisiacutece laacutetek (quercetin resveratrol katechinyhellip)
bull Ovoce zelenina čaj červeneacute viacuteno sojovaacuteomaacutečka kaacuteva čokolaacuteda kořeniacutehellip
bull Vyacuteborneacute antioxidanty (reduktanty) in vitro
bull In vivo situace složitějšiacutendash Resorpce v traacuteviciacutem traktu
ndash Konverze na jineacute derivaacutety
ndash Dalšiacute specifickeacute biologickeacuteuacutečinky
Obrhttpwwwjustaboutskincom
16
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči
dalšiacutemu oxidačniacutemu stresu
Apoptosa jako ldquoextreacutemniacute
antioxidačniacute ochranardquo
17
Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute
bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)
bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull aterosclerosabull diabetes mellitusbull hypertenzebull některeacute typy rakovinybull mozkoveacute traumahemoragiebull ischemicko-reperfusniacute poškozeniacute srdce a jinyacutech orgaacutenůbull Parkinsonova nemocbull Alzheimerova nemocbull staacuternutiacute
bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)
Co je to staacuternutiacute
bull U různyacutech živočichů vypadaacute stejně ale probiacutehaacuterůzně rychle hellip musiacute byacutet univerzaacutelniacute děj
bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem (I když geny hrajiacute roli)
bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni
neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu
biomolekul neomezeně dlouho
bdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)
18
Radikaacutelovaacutemitochondriaacutelniacute teorie staacuternutiacute
bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkem(Denham Harman 1956)
bull Později formulovaacutena mitochondriaacutelniacute teorie
bull hellipmitochondrie jsou hlavniacute zdroj ROS v organismubull Ale nedařiacute se jednoznačně prokaacutezat že mito DNA je
viacutece poškozovaacutena ROS ani že dramaticky hromadiacutemutace s věkem
bull Model dle Kirkwooda a Kovalda
ndash Určiteacute množstviacute ROS unikaacute z mitochondriiacute a poškozuje ostatniacute buněčneacute struktury
ndash Prevence tvorby ROS a systeacutemy opravujiacuteciacutepoškozeniacute nejsou nikdy 100 uacutečinneacute
ndash Miacuterně poškozeneacute mitochondrie produkujiacute meacuteněenergie než buňka potřebuje
Jak se buňky zbavujiacute nepotřebnyacutech proteinů a organel
bull Kalpainy proteasom (proteiny s kraacutetkyacutem poločasem)bull Autofagie (proteiny s dlouhyacutem poločasem organely)
ndash Makroautofagie (celeacute organely)ndash Mikroautofagie (makromolekuly maleacute organely)ndash Chaperony zprostředkovanaacute autofagie (KFERQ proteiny)
Obr httpcpmcnetcolumbiaedudeptgsasanatomyFacultyKessinautophagyhtml
19
Staacuternutiacute jako katabolickeacute selhaacuteniacuteNekompletniacute degradace v lysosomech uvolněniacute Fe z mito ROS lipoperoxidace cross-linking agregace a polymerace
zoxidovanyacutech proteinů a lipidů
uarr LIPOFUSCIN (v lysosomech)V cytosolu defektniacute mito a
proteinoveacute agregaacutety
Deficit hydrolaacutez dodaacutevanyacutech do defektniacutech lysosomůPoškozeneacute a hypertrofovaneacute (obřiacute) mito nelze odbourat
Meacuteně ATP viacutece ROS poškozeneacute mito a lysosomymohou iniciovat apoptosu
+
Obr httpwwwuni-mainzdeFBMedizinAnatomieworkshopEMEMtLysohtml
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči dalšiacutemu
oxidačniacutemu stresu
helliprarr propagace zaacutenětu
20
Stresovaacute reakce se ve staacuteřiacute staacutevaacute chronickou
Nick Lane Oxygen The Molecule that made the World Oxford University Press 2002
Disposable soma theoryJak dlouho maacute tělo vydržet
bull V přiacuterodě se většina živočichů staacuternutiacute nedožijendash selekčniacute stiacuten pro mutace s negativniacutem vlivem v pozdniacutech faacuteziacutech
života
bull V přiacuterodniacutem vyacuteběru je rozhodujiacuteciacute uacutespěch v reprodukci ndash hellip geny prodlužujiacuteciacute post-reprodukčniacute obdobiacute nejsou k ničemu
bull Omezeneacute množstviacute metabolickeacute energie se musiacute dělit mezi uacutedržbu těla a reprodukci (trade-off)
(TBLKirkwood amp SN Austad Nature 408 (2000) 233-238)
21
Antioxidanty jako elixiacutery mlaacutediacute
bull Vitamiacuten E (tokoferol)
bull Vitamiacuten C (askorbaacutet)
bull β-karoten
bull Selen
Obr httpwwwoselcz
Antioxidačniacute potravniacute doplňky
mohou dokonce škodit
bull Recentniacute meta-analyacuteza celkoveacute mortality v 68 studiiacutech s podaacutevaacuteniacutem antioxidačniacutechpotravniacutech doplňků (232 606 uacutečastniacuteků 385 publikaciacute)
ndash β-karoten vitamiacuten A a vitamiacuten E signifikantně zvyšujiacute mortalitu
ndash Vitamiacuten C a selen nemajiacute vliv
(Bjelakovic G et al JAMA 2007 297 842-857)
22
Proč antioxidanty nepomaacutehajiacute
nebo dokonce škodiacute
bull Ve vyššiacutech daacutevkaacutech už nedělajiacute nicbull Působiacute tam kde nemajiacute
ndash Inhibice stresoveacute reakcendash Braacuteniacute boji proti infekci naacutedorovyacutem buňkaacutem
opraacutevněneacute apoptose
bull Majiacute i jineacute uacutečinky než antioxidačniacutendash tokoferoly protizaacutenětliveacutendash β-karoten ko-karcinogen (dohromady s
kouřeniacutem nebo environmenaacutelniacutemi toxiny)
Dieta bohataacute na ovoce a zeleninu (optim 5x 80 g denně) je spojena s nižšiacutem rizikem kardiovaskulaacuterniacutech chorob diabetu a některyacutech typů
rakoviny (pliacutece uacutestahltan)
(ale neviacuteme proč)
httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm
4
O2
Prvniacute organismus
(anaerobniacute)
Vyvinout antioxidačniacute
ochranu Vyhynout
Uchyacutelit se do anaerobniacutech podmiacutenek
O2Shluknout se
O2
5
Antioxidačniacute ochrana I
Regulace O2 ve tkaacuteniacutech
Vdechovanyacute vzduch 160 mmHg O2
Plicniacute kapilaacutery 100 mmHg O2
Arteriaacutelniacute krev 85 mmHg O2
Arterioly 70 mmHg O2
Kapilaacutery 50 mmHg O2
Buňky 1-10 mmHg O2
Mitochondrie lt 05 mmHg O2
Obr Wikipedie
Mitochondrie jsou původně
fagocytovaneacuteparazitujiacuteciacute bakterie
6
Antioxidačniacute ochrana II
Antioxidačniacute enzymy
bull Superoxiddismutasa
O2middotndash + O2
middotndash + 2 H+ rarr O2 + H2O2
bull Katalasa
2 H2O2 rarr 2 H2O + O2
bull Glutathionperoxidasa peroxiredoxin H2O2 + 2 R-SHrarr 2 H2O + RS-SR
Superoxiddismutasa (SOD)
bull Katalyzuje dismutaci superoxiduO2
middotndash + O2middotndash + 2 H+ rarr O2 + H2O2
bull Naprosto nezbytnaacute pro život s kysliacutekem
bull SOD1 Cu+Zn (cytosol)
bull SOD2ndash Mn (mitochondriaacutelniacute matrix)
ndash Fe (prokaryotickaacute)
bull EC-SOD extracelulaacuterniacute Cu+Zn ndash MW 135000 vazba na heparansulfaacutet na
povrchu ceacutevniacuteho lumen
7
Glutathionperoxidasy (GPX)
bull Redukce peroxidů spojenaacute s oxidaciacuteglutathionu
2 GSH + H2O2 rarr GS-SG + 2 H2O
(glutathion je naacutesledně regenerovaacuten glutathionreduktasami)
bull Obsahujiacute selenocystein v aktivniacutem miacutestě
bull Cytosolovaacute glutathionperoxidasandash redukuje H2O2 a LOOH po uvolněniacute z fosfolipidů
bull Fosfolipidhydroperoxid-GSH-peroxidasandash redukuje LOOH i v membraacutenaacutech
Glutathion (GSHGSSG)bull tripeptid v každeacute
buňce 1-10 mM
bull udržuje redukčniacuteprostřediacute ICT
bull substraacutet pro GPX GST
bull neenzymoveacute reakce s ROS produktyoxidace GSH jsoutoxickeacute pro buňku
bull při oxidačniacutem stresuexport GSSG z buňky
8
Katalasa
bull Tetramer každaacute podjednotka obsahuje hem s Febull Dismutace peroxidu vodiacuteku
2 H2O2 rarr 2 H2O + O2
bull Peroxisomy erytrocyty
bull Teacutež peroxidasovaacute aktivitaH2O2 + ROOH rarr H2O + ROH + O2
(ve srovnaacuteniacute s GPX nevyacuteznamnaacute)
Oxidace dlouhyacutech mastnyacutech kyselin v peroxisomech
9
Glutathionperoxidasa
H2O2
H2O
Glutathionreduktasa
GS-SG
GSHTranshydrogenasa
NADPH+H+
NADP+
NADH+H+
NAD+
Pentosovyacute cyklus
O2middotndash
Superoxiddismutasa
Redukovanyacute glutathion (GSH)
Oxidovanyacute glutathion (GS-SG)
ATPATP
Zaacutekladniacute systeacutem pro odstraňovaacuteniacuteperoxidu vodiacuteku v lidskeacutem těle neniacute
glutathionperoxidasa ale
Peroxiredoxinthioredoxin
10
H2O2
GSH
O2middotndash
Superoxiddismutasa
H2O
Thioredoxin
reduktasa RED
Thioredoxin
reduktasa OX
NADPH+H+
NADP+
SH HS
S S
Peroxiredoxin
RED
Peroxiredoxin
OX
SH HS
S S
Thioredoxin
RED
Thioredoxin
OX
FADH2 (Se)
FAD (Se)
bull Redoxně aktivniacute přechodneacute kovy (Fe Cu) přijiacutemajiacutedaacutevajiacute jeden elektron snadnondash obchaacutezejiacute spinovou restrikci kysliacutekundash kovy jsou v aktivniacutech centrech všech proteinů
pracujiacuteciacutech s kysliacutekem
bull Ale tyteacutež vlastnosti Fe Cu jsou škodliveacute pokudnejsou kontrolovaacutenyndash Fentonova reakce
H2O2 + Fe2+ rarr OHndash + OHmiddot + Fe3+
oxidativniacute poškozeniacute biomolekul
Antioxidačniacute ochrana III
Sekvestrace železa a mědi
11
Antioxidačniacute ochrana III
Sekvestrace železa a mědi
bull Proteiny zachaacutezejiacuteciacute s železem anebo mědiacutendash transferin vaacuteže 2 atomy Fe3+ (transport)ndash laktoferin analogickyacute transferinu ale Fe
neuvolňuje ( jen sekvestrace) leukocytyndash feritin H a L podjednotky H je ferroxidasa
skladovaacuteniacute Fe (až 4500 atomů Fe3+) ndash haptoglobin vaacuteže hemoglobin v cirkulacindash hemopexin vaacuteže hem v cirkulacindash ceruloplasmin obsahuje Cu funkce
ferroxidasa (export Fe z buněk)ndash albumin transport Cu
ICT ECT
Superoxid
Peroxid FeCu
Superoxid
Peroxid FeCu
SuperoxiddismutasaGlutathionperoxidasaKatalasa
GlutathionTokoferolAskorbaacutet
Antioxidačniacute enzymy amp hladiny
glutathionu velmi niacutezkeacute
TokoferolAskorbaacutetKarotenoidy kyselina močovaacute
albumin glukosa bilirubin
Redoxně aktivniacute Fe přiacutetomno(LIP sbquolabile iron poollsquo)
Sekvestrace železa a mědi- transferin laktoferin- hemopexin- haptoglobin- ceruloplasmin (ferroxidasa)- Cu vaacutezaacuteno na albumin
12
bull THIOLY ndash Glutathionndash Thioredoxin
bull DALŠIacute ENDOGENNIacute METABOLITYndash Bilirubin ndash Kyselina močovaacutendash Kyselina lipoovaacute
bull Z DIETYndash Askorbaacutet (Vitamiacuten C)ndash α-Tokoferol (Vitamiacuten E)ndash Karotenoidyndash Rostlinneacute fenoly
Antioxidačniacute ochrana IV
Niacutezkomolekulaacuterniacute antioxidačniacute substraacutety
Tokoferoly (Vitamin E)
bull skupina 8 isomerů nejuacutečinnějšiacute α-tokoferol
bull antioxidant membraacuten (lipofilniacute)
bull ldquochain-breakingrdquo zastavuje řetězovoureakcilipoperoxidace
13
Askorbaacutet (Vitamiacuten C)
bull Redoxně aktivniacute derivaacutet sacharidů
bull U většiny živočichů syntetizovaacuten z kyseliny glukuronoveacute
bull Pro člověka primaacutety netopyacutery a morčata vitamiacuten
bull Deficit způsobuje onemocněniacute zvaneacute kurděje (skorbut)
Askorbaacutet v těle
bull Hlavniacute funkce je pro-oxidačniacute kofaktor hydroxylasndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenundash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminundash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutech hormonů
amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)
bull Reduktant pro železo podpora jeho vstřebaacutevaacuteniacutebull Při poruše sekvestrace Fe (hemochromatosa) může byacutet
nebezpečnyacute pro-oxidant ()bull Denniacute potřeba 70-100 mg vyššiacute daacutevky po se vyloučiacute
močiacute (renaacutelniacute praacuteh cca 200 mg24 hod)
14
membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment
LH
L
Tokoferol
Tokoferyl
radikaacutel
LOOH
LOO
řetězovaacute reakce
lipoperoxidace
Ascorbaacutet
Semidehydro-
ascorbaacutet
Dehydroascorbaacutet
+e-
-e-
dehydroascorbaacutetreduktasa
2GSH
GSSG
Aktivovaneacute neutrofily
akumulujiacute
dehydroaskorbaacutet (DHA)GLUT1
DHA
Askorbaacutet
Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS
GSH
GSSG
Glutaredoxin
15
bull Selenndash stopovyacute prvek (denniacute potřeba 55 microg) možnost
deficitu i intoxikacendash Součaacutest řady antioxidačniacutech enzymů
(glutathionperoxidasy thioredoxinreduktasy) a takeacute např 5lsquo-dejodasy (T4rarrT3)
bull Karotenoidy
ndash β-karoten (provitamiacuten A) je prekursor pro synteacutezu
bull Retinal hellip viděniacutebull Kyselina retinovaacute hellipregulaacutetor genoveacute exprese růstu
a diferenciace buněk
ndash Antioxidačniacute ochrana kůže a oka
Rostlinneacute (poly)fenoly
bull Tisiacutece laacutetek (quercetin resveratrol katechinyhellip)
bull Ovoce zelenina čaj červeneacute viacuteno sojovaacuteomaacutečka kaacuteva čokolaacuteda kořeniacutehellip
bull Vyacuteborneacute antioxidanty (reduktanty) in vitro
bull In vivo situace složitějšiacutendash Resorpce v traacuteviciacutem traktu
ndash Konverze na jineacute derivaacutety
ndash Dalšiacute specifickeacute biologickeacuteuacutečinky
Obrhttpwwwjustaboutskincom
16
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči
dalšiacutemu oxidačniacutemu stresu
Apoptosa jako ldquoextreacutemniacute
antioxidačniacute ochranardquo
17
Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute
bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)
bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull aterosclerosabull diabetes mellitusbull hypertenzebull některeacute typy rakovinybull mozkoveacute traumahemoragiebull ischemicko-reperfusniacute poškozeniacute srdce a jinyacutech orgaacutenůbull Parkinsonova nemocbull Alzheimerova nemocbull staacuternutiacute
bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)
Co je to staacuternutiacute
bull U různyacutech živočichů vypadaacute stejně ale probiacutehaacuterůzně rychle hellip musiacute byacutet univerzaacutelniacute děj
bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem (I když geny hrajiacute roli)
bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni
neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu
biomolekul neomezeně dlouho
bdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)
18
Radikaacutelovaacutemitochondriaacutelniacute teorie staacuternutiacute
bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkem(Denham Harman 1956)
bull Později formulovaacutena mitochondriaacutelniacute teorie
bull hellipmitochondrie jsou hlavniacute zdroj ROS v organismubull Ale nedařiacute se jednoznačně prokaacutezat že mito DNA je
viacutece poškozovaacutena ROS ani že dramaticky hromadiacutemutace s věkem
bull Model dle Kirkwooda a Kovalda
ndash Určiteacute množstviacute ROS unikaacute z mitochondriiacute a poškozuje ostatniacute buněčneacute struktury
ndash Prevence tvorby ROS a systeacutemy opravujiacuteciacutepoškozeniacute nejsou nikdy 100 uacutečinneacute
ndash Miacuterně poškozeneacute mitochondrie produkujiacute meacuteněenergie než buňka potřebuje
Jak se buňky zbavujiacute nepotřebnyacutech proteinů a organel
bull Kalpainy proteasom (proteiny s kraacutetkyacutem poločasem)bull Autofagie (proteiny s dlouhyacutem poločasem organely)
ndash Makroautofagie (celeacute organely)ndash Mikroautofagie (makromolekuly maleacute organely)ndash Chaperony zprostředkovanaacute autofagie (KFERQ proteiny)
Obr httpcpmcnetcolumbiaedudeptgsasanatomyFacultyKessinautophagyhtml
19
Staacuternutiacute jako katabolickeacute selhaacuteniacuteNekompletniacute degradace v lysosomech uvolněniacute Fe z mito ROS lipoperoxidace cross-linking agregace a polymerace
zoxidovanyacutech proteinů a lipidů
uarr LIPOFUSCIN (v lysosomech)V cytosolu defektniacute mito a
proteinoveacute agregaacutety
Deficit hydrolaacutez dodaacutevanyacutech do defektniacutech lysosomůPoškozeneacute a hypertrofovaneacute (obřiacute) mito nelze odbourat
Meacuteně ATP viacutece ROS poškozeneacute mito a lysosomymohou iniciovat apoptosu
+
Obr httpwwwuni-mainzdeFBMedizinAnatomieworkshopEMEMtLysohtml
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči dalšiacutemu
oxidačniacutemu stresu
helliprarr propagace zaacutenětu
20
Stresovaacute reakce se ve staacuteřiacute staacutevaacute chronickou
Nick Lane Oxygen The Molecule that made the World Oxford University Press 2002
Disposable soma theoryJak dlouho maacute tělo vydržet
bull V přiacuterodě se většina živočichů staacuternutiacute nedožijendash selekčniacute stiacuten pro mutace s negativniacutem vlivem v pozdniacutech faacuteziacutech
života
bull V přiacuterodniacutem vyacuteběru je rozhodujiacuteciacute uacutespěch v reprodukci ndash hellip geny prodlužujiacuteciacute post-reprodukčniacute obdobiacute nejsou k ničemu
bull Omezeneacute množstviacute metabolickeacute energie se musiacute dělit mezi uacutedržbu těla a reprodukci (trade-off)
(TBLKirkwood amp SN Austad Nature 408 (2000) 233-238)
21
Antioxidanty jako elixiacutery mlaacutediacute
bull Vitamiacuten E (tokoferol)
bull Vitamiacuten C (askorbaacutet)
bull β-karoten
bull Selen
Obr httpwwwoselcz
Antioxidačniacute potravniacute doplňky
mohou dokonce škodit
bull Recentniacute meta-analyacuteza celkoveacute mortality v 68 studiiacutech s podaacutevaacuteniacutem antioxidačniacutechpotravniacutech doplňků (232 606 uacutečastniacuteků 385 publikaciacute)
ndash β-karoten vitamiacuten A a vitamiacuten E signifikantně zvyšujiacute mortalitu
ndash Vitamiacuten C a selen nemajiacute vliv
(Bjelakovic G et al JAMA 2007 297 842-857)
22
Proč antioxidanty nepomaacutehajiacute
nebo dokonce škodiacute
bull Ve vyššiacutech daacutevkaacutech už nedělajiacute nicbull Působiacute tam kde nemajiacute
ndash Inhibice stresoveacute reakcendash Braacuteniacute boji proti infekci naacutedorovyacutem buňkaacutem
opraacutevněneacute apoptose
bull Majiacute i jineacute uacutečinky než antioxidačniacutendash tokoferoly protizaacutenětliveacutendash β-karoten ko-karcinogen (dohromady s
kouřeniacutem nebo environmenaacutelniacutemi toxiny)
Dieta bohataacute na ovoce a zeleninu (optim 5x 80 g denně) je spojena s nižšiacutem rizikem kardiovaskulaacuterniacutech chorob diabetu a některyacutech typů
rakoviny (pliacutece uacutestahltan)
(ale neviacuteme proč)
httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm
5
Antioxidačniacute ochrana I
Regulace O2 ve tkaacuteniacutech
Vdechovanyacute vzduch 160 mmHg O2
Plicniacute kapilaacutery 100 mmHg O2
Arteriaacutelniacute krev 85 mmHg O2
Arterioly 70 mmHg O2
Kapilaacutery 50 mmHg O2
Buňky 1-10 mmHg O2
Mitochondrie lt 05 mmHg O2
Obr Wikipedie
Mitochondrie jsou původně
fagocytovaneacuteparazitujiacuteciacute bakterie
6
Antioxidačniacute ochrana II
Antioxidačniacute enzymy
bull Superoxiddismutasa
O2middotndash + O2
middotndash + 2 H+ rarr O2 + H2O2
bull Katalasa
2 H2O2 rarr 2 H2O + O2
bull Glutathionperoxidasa peroxiredoxin H2O2 + 2 R-SHrarr 2 H2O + RS-SR
Superoxiddismutasa (SOD)
bull Katalyzuje dismutaci superoxiduO2
middotndash + O2middotndash + 2 H+ rarr O2 + H2O2
bull Naprosto nezbytnaacute pro život s kysliacutekem
bull SOD1 Cu+Zn (cytosol)
bull SOD2ndash Mn (mitochondriaacutelniacute matrix)
ndash Fe (prokaryotickaacute)
bull EC-SOD extracelulaacuterniacute Cu+Zn ndash MW 135000 vazba na heparansulfaacutet na
povrchu ceacutevniacuteho lumen
7
Glutathionperoxidasy (GPX)
bull Redukce peroxidů spojenaacute s oxidaciacuteglutathionu
2 GSH + H2O2 rarr GS-SG + 2 H2O
(glutathion je naacutesledně regenerovaacuten glutathionreduktasami)
bull Obsahujiacute selenocystein v aktivniacutem miacutestě
bull Cytosolovaacute glutathionperoxidasandash redukuje H2O2 a LOOH po uvolněniacute z fosfolipidů
bull Fosfolipidhydroperoxid-GSH-peroxidasandash redukuje LOOH i v membraacutenaacutech
Glutathion (GSHGSSG)bull tripeptid v každeacute
buňce 1-10 mM
bull udržuje redukčniacuteprostřediacute ICT
bull substraacutet pro GPX GST
bull neenzymoveacute reakce s ROS produktyoxidace GSH jsoutoxickeacute pro buňku
bull při oxidačniacutem stresuexport GSSG z buňky
8
Katalasa
bull Tetramer každaacute podjednotka obsahuje hem s Febull Dismutace peroxidu vodiacuteku
2 H2O2 rarr 2 H2O + O2
bull Peroxisomy erytrocyty
bull Teacutež peroxidasovaacute aktivitaH2O2 + ROOH rarr H2O + ROH + O2
(ve srovnaacuteniacute s GPX nevyacuteznamnaacute)
Oxidace dlouhyacutech mastnyacutech kyselin v peroxisomech
9
Glutathionperoxidasa
H2O2
H2O
Glutathionreduktasa
GS-SG
GSHTranshydrogenasa
NADPH+H+
NADP+
NADH+H+
NAD+
Pentosovyacute cyklus
O2middotndash
Superoxiddismutasa
Redukovanyacute glutathion (GSH)
Oxidovanyacute glutathion (GS-SG)
ATPATP
Zaacutekladniacute systeacutem pro odstraňovaacuteniacuteperoxidu vodiacuteku v lidskeacutem těle neniacute
glutathionperoxidasa ale
Peroxiredoxinthioredoxin
10
H2O2
GSH
O2middotndash
Superoxiddismutasa
H2O
Thioredoxin
reduktasa RED
Thioredoxin
reduktasa OX
NADPH+H+
NADP+
SH HS
S S
Peroxiredoxin
RED
Peroxiredoxin
OX
SH HS
S S
Thioredoxin
RED
Thioredoxin
OX
FADH2 (Se)
FAD (Se)
bull Redoxně aktivniacute přechodneacute kovy (Fe Cu) přijiacutemajiacutedaacutevajiacute jeden elektron snadnondash obchaacutezejiacute spinovou restrikci kysliacutekundash kovy jsou v aktivniacutech centrech všech proteinů
pracujiacuteciacutech s kysliacutekem
bull Ale tyteacutež vlastnosti Fe Cu jsou škodliveacute pokudnejsou kontrolovaacutenyndash Fentonova reakce
H2O2 + Fe2+ rarr OHndash + OHmiddot + Fe3+
oxidativniacute poškozeniacute biomolekul
Antioxidačniacute ochrana III
Sekvestrace železa a mědi
11
Antioxidačniacute ochrana III
Sekvestrace železa a mědi
bull Proteiny zachaacutezejiacuteciacute s železem anebo mědiacutendash transferin vaacuteže 2 atomy Fe3+ (transport)ndash laktoferin analogickyacute transferinu ale Fe
neuvolňuje ( jen sekvestrace) leukocytyndash feritin H a L podjednotky H je ferroxidasa
skladovaacuteniacute Fe (až 4500 atomů Fe3+) ndash haptoglobin vaacuteže hemoglobin v cirkulacindash hemopexin vaacuteže hem v cirkulacindash ceruloplasmin obsahuje Cu funkce
ferroxidasa (export Fe z buněk)ndash albumin transport Cu
ICT ECT
Superoxid
Peroxid FeCu
Superoxid
Peroxid FeCu
SuperoxiddismutasaGlutathionperoxidasaKatalasa
GlutathionTokoferolAskorbaacutet
Antioxidačniacute enzymy amp hladiny
glutathionu velmi niacutezkeacute
TokoferolAskorbaacutetKarotenoidy kyselina močovaacute
albumin glukosa bilirubin
Redoxně aktivniacute Fe přiacutetomno(LIP sbquolabile iron poollsquo)
Sekvestrace železa a mědi- transferin laktoferin- hemopexin- haptoglobin- ceruloplasmin (ferroxidasa)- Cu vaacutezaacuteno na albumin
12
bull THIOLY ndash Glutathionndash Thioredoxin
bull DALŠIacute ENDOGENNIacute METABOLITYndash Bilirubin ndash Kyselina močovaacutendash Kyselina lipoovaacute
bull Z DIETYndash Askorbaacutet (Vitamiacuten C)ndash α-Tokoferol (Vitamiacuten E)ndash Karotenoidyndash Rostlinneacute fenoly
Antioxidačniacute ochrana IV
Niacutezkomolekulaacuterniacute antioxidačniacute substraacutety
Tokoferoly (Vitamin E)
bull skupina 8 isomerů nejuacutečinnějšiacute α-tokoferol
bull antioxidant membraacuten (lipofilniacute)
bull ldquochain-breakingrdquo zastavuje řetězovoureakcilipoperoxidace
13
Askorbaacutet (Vitamiacuten C)
bull Redoxně aktivniacute derivaacutet sacharidů
bull U většiny živočichů syntetizovaacuten z kyseliny glukuronoveacute
bull Pro člověka primaacutety netopyacutery a morčata vitamiacuten
bull Deficit způsobuje onemocněniacute zvaneacute kurděje (skorbut)
Askorbaacutet v těle
bull Hlavniacute funkce je pro-oxidačniacute kofaktor hydroxylasndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenundash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminundash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutech hormonů
amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)
bull Reduktant pro železo podpora jeho vstřebaacutevaacuteniacutebull Při poruše sekvestrace Fe (hemochromatosa) může byacutet
nebezpečnyacute pro-oxidant ()bull Denniacute potřeba 70-100 mg vyššiacute daacutevky po se vyloučiacute
močiacute (renaacutelniacute praacuteh cca 200 mg24 hod)
14
membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment
LH
L
Tokoferol
Tokoferyl
radikaacutel
LOOH
LOO
řetězovaacute reakce
lipoperoxidace
Ascorbaacutet
Semidehydro-
ascorbaacutet
Dehydroascorbaacutet
+e-
-e-
dehydroascorbaacutetreduktasa
2GSH
GSSG
Aktivovaneacute neutrofily
akumulujiacute
dehydroaskorbaacutet (DHA)GLUT1
DHA
Askorbaacutet
Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS
GSH
GSSG
Glutaredoxin
15
bull Selenndash stopovyacute prvek (denniacute potřeba 55 microg) možnost
deficitu i intoxikacendash Součaacutest řady antioxidačniacutech enzymů
(glutathionperoxidasy thioredoxinreduktasy) a takeacute např 5lsquo-dejodasy (T4rarrT3)
bull Karotenoidy
ndash β-karoten (provitamiacuten A) je prekursor pro synteacutezu
bull Retinal hellip viděniacutebull Kyselina retinovaacute hellipregulaacutetor genoveacute exprese růstu
a diferenciace buněk
ndash Antioxidačniacute ochrana kůže a oka
Rostlinneacute (poly)fenoly
bull Tisiacutece laacutetek (quercetin resveratrol katechinyhellip)
bull Ovoce zelenina čaj červeneacute viacuteno sojovaacuteomaacutečka kaacuteva čokolaacuteda kořeniacutehellip
bull Vyacuteborneacute antioxidanty (reduktanty) in vitro
bull In vivo situace složitějšiacutendash Resorpce v traacuteviciacutem traktu
ndash Konverze na jineacute derivaacutety
ndash Dalšiacute specifickeacute biologickeacuteuacutečinky
Obrhttpwwwjustaboutskincom
16
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči
dalšiacutemu oxidačniacutemu stresu
Apoptosa jako ldquoextreacutemniacute
antioxidačniacute ochranardquo
17
Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute
bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)
bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull aterosclerosabull diabetes mellitusbull hypertenzebull některeacute typy rakovinybull mozkoveacute traumahemoragiebull ischemicko-reperfusniacute poškozeniacute srdce a jinyacutech orgaacutenůbull Parkinsonova nemocbull Alzheimerova nemocbull staacuternutiacute
bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)
Co je to staacuternutiacute
bull U různyacutech živočichů vypadaacute stejně ale probiacutehaacuterůzně rychle hellip musiacute byacutet univerzaacutelniacute děj
bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem (I když geny hrajiacute roli)
bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni
neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu
biomolekul neomezeně dlouho
bdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)
18
Radikaacutelovaacutemitochondriaacutelniacute teorie staacuternutiacute
bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkem(Denham Harman 1956)
bull Později formulovaacutena mitochondriaacutelniacute teorie
bull hellipmitochondrie jsou hlavniacute zdroj ROS v organismubull Ale nedařiacute se jednoznačně prokaacutezat že mito DNA je
viacutece poškozovaacutena ROS ani že dramaticky hromadiacutemutace s věkem
bull Model dle Kirkwooda a Kovalda
ndash Určiteacute množstviacute ROS unikaacute z mitochondriiacute a poškozuje ostatniacute buněčneacute struktury
ndash Prevence tvorby ROS a systeacutemy opravujiacuteciacutepoškozeniacute nejsou nikdy 100 uacutečinneacute
ndash Miacuterně poškozeneacute mitochondrie produkujiacute meacuteněenergie než buňka potřebuje
Jak se buňky zbavujiacute nepotřebnyacutech proteinů a organel
bull Kalpainy proteasom (proteiny s kraacutetkyacutem poločasem)bull Autofagie (proteiny s dlouhyacutem poločasem organely)
ndash Makroautofagie (celeacute organely)ndash Mikroautofagie (makromolekuly maleacute organely)ndash Chaperony zprostředkovanaacute autofagie (KFERQ proteiny)
Obr httpcpmcnetcolumbiaedudeptgsasanatomyFacultyKessinautophagyhtml
19
Staacuternutiacute jako katabolickeacute selhaacuteniacuteNekompletniacute degradace v lysosomech uvolněniacute Fe z mito ROS lipoperoxidace cross-linking agregace a polymerace
zoxidovanyacutech proteinů a lipidů
uarr LIPOFUSCIN (v lysosomech)V cytosolu defektniacute mito a
proteinoveacute agregaacutety
Deficit hydrolaacutez dodaacutevanyacutech do defektniacutech lysosomůPoškozeneacute a hypertrofovaneacute (obřiacute) mito nelze odbourat
Meacuteně ATP viacutece ROS poškozeneacute mito a lysosomymohou iniciovat apoptosu
+
Obr httpwwwuni-mainzdeFBMedizinAnatomieworkshopEMEMtLysohtml
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči dalšiacutemu
oxidačniacutemu stresu
helliprarr propagace zaacutenětu
20
Stresovaacute reakce se ve staacuteřiacute staacutevaacute chronickou
Nick Lane Oxygen The Molecule that made the World Oxford University Press 2002
Disposable soma theoryJak dlouho maacute tělo vydržet
bull V přiacuterodě se většina živočichů staacuternutiacute nedožijendash selekčniacute stiacuten pro mutace s negativniacutem vlivem v pozdniacutech faacuteziacutech
života
bull V přiacuterodniacutem vyacuteběru je rozhodujiacuteciacute uacutespěch v reprodukci ndash hellip geny prodlužujiacuteciacute post-reprodukčniacute obdobiacute nejsou k ničemu
bull Omezeneacute množstviacute metabolickeacute energie se musiacute dělit mezi uacutedržbu těla a reprodukci (trade-off)
(TBLKirkwood amp SN Austad Nature 408 (2000) 233-238)
21
Antioxidanty jako elixiacutery mlaacutediacute
bull Vitamiacuten E (tokoferol)
bull Vitamiacuten C (askorbaacutet)
bull β-karoten
bull Selen
Obr httpwwwoselcz
Antioxidačniacute potravniacute doplňky
mohou dokonce škodit
bull Recentniacute meta-analyacuteza celkoveacute mortality v 68 studiiacutech s podaacutevaacuteniacutem antioxidačniacutechpotravniacutech doplňků (232 606 uacutečastniacuteků 385 publikaciacute)
ndash β-karoten vitamiacuten A a vitamiacuten E signifikantně zvyšujiacute mortalitu
ndash Vitamiacuten C a selen nemajiacute vliv
(Bjelakovic G et al JAMA 2007 297 842-857)
22
Proč antioxidanty nepomaacutehajiacute
nebo dokonce škodiacute
bull Ve vyššiacutech daacutevkaacutech už nedělajiacute nicbull Působiacute tam kde nemajiacute
ndash Inhibice stresoveacute reakcendash Braacuteniacute boji proti infekci naacutedorovyacutem buňkaacutem
opraacutevněneacute apoptose
bull Majiacute i jineacute uacutečinky než antioxidačniacutendash tokoferoly protizaacutenětliveacutendash β-karoten ko-karcinogen (dohromady s
kouřeniacutem nebo environmenaacutelniacutemi toxiny)
Dieta bohataacute na ovoce a zeleninu (optim 5x 80 g denně) je spojena s nižšiacutem rizikem kardiovaskulaacuterniacutech chorob diabetu a některyacutech typů
rakoviny (pliacutece uacutestahltan)
(ale neviacuteme proč)
httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm
6
Antioxidačniacute ochrana II
Antioxidačniacute enzymy
bull Superoxiddismutasa
O2middotndash + O2
middotndash + 2 H+ rarr O2 + H2O2
bull Katalasa
2 H2O2 rarr 2 H2O + O2
bull Glutathionperoxidasa peroxiredoxin H2O2 + 2 R-SHrarr 2 H2O + RS-SR
Superoxiddismutasa (SOD)
bull Katalyzuje dismutaci superoxiduO2
middotndash + O2middotndash + 2 H+ rarr O2 + H2O2
bull Naprosto nezbytnaacute pro život s kysliacutekem
bull SOD1 Cu+Zn (cytosol)
bull SOD2ndash Mn (mitochondriaacutelniacute matrix)
ndash Fe (prokaryotickaacute)
bull EC-SOD extracelulaacuterniacute Cu+Zn ndash MW 135000 vazba na heparansulfaacutet na
povrchu ceacutevniacuteho lumen
7
Glutathionperoxidasy (GPX)
bull Redukce peroxidů spojenaacute s oxidaciacuteglutathionu
2 GSH + H2O2 rarr GS-SG + 2 H2O
(glutathion je naacutesledně regenerovaacuten glutathionreduktasami)
bull Obsahujiacute selenocystein v aktivniacutem miacutestě
bull Cytosolovaacute glutathionperoxidasandash redukuje H2O2 a LOOH po uvolněniacute z fosfolipidů
bull Fosfolipidhydroperoxid-GSH-peroxidasandash redukuje LOOH i v membraacutenaacutech
Glutathion (GSHGSSG)bull tripeptid v každeacute
buňce 1-10 mM
bull udržuje redukčniacuteprostřediacute ICT
bull substraacutet pro GPX GST
bull neenzymoveacute reakce s ROS produktyoxidace GSH jsoutoxickeacute pro buňku
bull při oxidačniacutem stresuexport GSSG z buňky
8
Katalasa
bull Tetramer každaacute podjednotka obsahuje hem s Febull Dismutace peroxidu vodiacuteku
2 H2O2 rarr 2 H2O + O2
bull Peroxisomy erytrocyty
bull Teacutež peroxidasovaacute aktivitaH2O2 + ROOH rarr H2O + ROH + O2
(ve srovnaacuteniacute s GPX nevyacuteznamnaacute)
Oxidace dlouhyacutech mastnyacutech kyselin v peroxisomech
9
Glutathionperoxidasa
H2O2
H2O
Glutathionreduktasa
GS-SG
GSHTranshydrogenasa
NADPH+H+
NADP+
NADH+H+
NAD+
Pentosovyacute cyklus
O2middotndash
Superoxiddismutasa
Redukovanyacute glutathion (GSH)
Oxidovanyacute glutathion (GS-SG)
ATPATP
Zaacutekladniacute systeacutem pro odstraňovaacuteniacuteperoxidu vodiacuteku v lidskeacutem těle neniacute
glutathionperoxidasa ale
Peroxiredoxinthioredoxin
10
H2O2
GSH
O2middotndash
Superoxiddismutasa
H2O
Thioredoxin
reduktasa RED
Thioredoxin
reduktasa OX
NADPH+H+
NADP+
SH HS
S S
Peroxiredoxin
RED
Peroxiredoxin
OX
SH HS
S S
Thioredoxin
RED
Thioredoxin
OX
FADH2 (Se)
FAD (Se)
bull Redoxně aktivniacute přechodneacute kovy (Fe Cu) přijiacutemajiacutedaacutevajiacute jeden elektron snadnondash obchaacutezejiacute spinovou restrikci kysliacutekundash kovy jsou v aktivniacutech centrech všech proteinů
pracujiacuteciacutech s kysliacutekem
bull Ale tyteacutež vlastnosti Fe Cu jsou škodliveacute pokudnejsou kontrolovaacutenyndash Fentonova reakce
H2O2 + Fe2+ rarr OHndash + OHmiddot + Fe3+
oxidativniacute poškozeniacute biomolekul
Antioxidačniacute ochrana III
Sekvestrace železa a mědi
11
Antioxidačniacute ochrana III
Sekvestrace železa a mědi
bull Proteiny zachaacutezejiacuteciacute s železem anebo mědiacutendash transferin vaacuteže 2 atomy Fe3+ (transport)ndash laktoferin analogickyacute transferinu ale Fe
neuvolňuje ( jen sekvestrace) leukocytyndash feritin H a L podjednotky H je ferroxidasa
skladovaacuteniacute Fe (až 4500 atomů Fe3+) ndash haptoglobin vaacuteže hemoglobin v cirkulacindash hemopexin vaacuteže hem v cirkulacindash ceruloplasmin obsahuje Cu funkce
ferroxidasa (export Fe z buněk)ndash albumin transport Cu
ICT ECT
Superoxid
Peroxid FeCu
Superoxid
Peroxid FeCu
SuperoxiddismutasaGlutathionperoxidasaKatalasa
GlutathionTokoferolAskorbaacutet
Antioxidačniacute enzymy amp hladiny
glutathionu velmi niacutezkeacute
TokoferolAskorbaacutetKarotenoidy kyselina močovaacute
albumin glukosa bilirubin
Redoxně aktivniacute Fe přiacutetomno(LIP sbquolabile iron poollsquo)
Sekvestrace železa a mědi- transferin laktoferin- hemopexin- haptoglobin- ceruloplasmin (ferroxidasa)- Cu vaacutezaacuteno na albumin
12
bull THIOLY ndash Glutathionndash Thioredoxin
bull DALŠIacute ENDOGENNIacute METABOLITYndash Bilirubin ndash Kyselina močovaacutendash Kyselina lipoovaacute
bull Z DIETYndash Askorbaacutet (Vitamiacuten C)ndash α-Tokoferol (Vitamiacuten E)ndash Karotenoidyndash Rostlinneacute fenoly
Antioxidačniacute ochrana IV
Niacutezkomolekulaacuterniacute antioxidačniacute substraacutety
Tokoferoly (Vitamin E)
bull skupina 8 isomerů nejuacutečinnějšiacute α-tokoferol
bull antioxidant membraacuten (lipofilniacute)
bull ldquochain-breakingrdquo zastavuje řetězovoureakcilipoperoxidace
13
Askorbaacutet (Vitamiacuten C)
bull Redoxně aktivniacute derivaacutet sacharidů
bull U většiny živočichů syntetizovaacuten z kyseliny glukuronoveacute
bull Pro člověka primaacutety netopyacutery a morčata vitamiacuten
bull Deficit způsobuje onemocněniacute zvaneacute kurděje (skorbut)
Askorbaacutet v těle
bull Hlavniacute funkce je pro-oxidačniacute kofaktor hydroxylasndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenundash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminundash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutech hormonů
amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)
bull Reduktant pro železo podpora jeho vstřebaacutevaacuteniacutebull Při poruše sekvestrace Fe (hemochromatosa) může byacutet
nebezpečnyacute pro-oxidant ()bull Denniacute potřeba 70-100 mg vyššiacute daacutevky po se vyloučiacute
močiacute (renaacutelniacute praacuteh cca 200 mg24 hod)
14
membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment
LH
L
Tokoferol
Tokoferyl
radikaacutel
LOOH
LOO
řetězovaacute reakce
lipoperoxidace
Ascorbaacutet
Semidehydro-
ascorbaacutet
Dehydroascorbaacutet
+e-
-e-
dehydroascorbaacutetreduktasa
2GSH
GSSG
Aktivovaneacute neutrofily
akumulujiacute
dehydroaskorbaacutet (DHA)GLUT1
DHA
Askorbaacutet
Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS
GSH
GSSG
Glutaredoxin
15
bull Selenndash stopovyacute prvek (denniacute potřeba 55 microg) možnost
deficitu i intoxikacendash Součaacutest řady antioxidačniacutech enzymů
(glutathionperoxidasy thioredoxinreduktasy) a takeacute např 5lsquo-dejodasy (T4rarrT3)
bull Karotenoidy
ndash β-karoten (provitamiacuten A) je prekursor pro synteacutezu
bull Retinal hellip viděniacutebull Kyselina retinovaacute hellipregulaacutetor genoveacute exprese růstu
a diferenciace buněk
ndash Antioxidačniacute ochrana kůže a oka
Rostlinneacute (poly)fenoly
bull Tisiacutece laacutetek (quercetin resveratrol katechinyhellip)
bull Ovoce zelenina čaj červeneacute viacuteno sojovaacuteomaacutečka kaacuteva čokolaacuteda kořeniacutehellip
bull Vyacuteborneacute antioxidanty (reduktanty) in vitro
bull In vivo situace složitějšiacutendash Resorpce v traacuteviciacutem traktu
ndash Konverze na jineacute derivaacutety
ndash Dalšiacute specifickeacute biologickeacuteuacutečinky
Obrhttpwwwjustaboutskincom
16
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči
dalšiacutemu oxidačniacutemu stresu
Apoptosa jako ldquoextreacutemniacute
antioxidačniacute ochranardquo
17
Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute
bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)
bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull aterosclerosabull diabetes mellitusbull hypertenzebull některeacute typy rakovinybull mozkoveacute traumahemoragiebull ischemicko-reperfusniacute poškozeniacute srdce a jinyacutech orgaacutenůbull Parkinsonova nemocbull Alzheimerova nemocbull staacuternutiacute
bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)
Co je to staacuternutiacute
bull U různyacutech živočichů vypadaacute stejně ale probiacutehaacuterůzně rychle hellip musiacute byacutet univerzaacutelniacute děj
bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem (I když geny hrajiacute roli)
bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni
neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu
biomolekul neomezeně dlouho
bdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)
18
Radikaacutelovaacutemitochondriaacutelniacute teorie staacuternutiacute
bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkem(Denham Harman 1956)
bull Později formulovaacutena mitochondriaacutelniacute teorie
bull hellipmitochondrie jsou hlavniacute zdroj ROS v organismubull Ale nedařiacute se jednoznačně prokaacutezat že mito DNA je
viacutece poškozovaacutena ROS ani že dramaticky hromadiacutemutace s věkem
bull Model dle Kirkwooda a Kovalda
ndash Určiteacute množstviacute ROS unikaacute z mitochondriiacute a poškozuje ostatniacute buněčneacute struktury
ndash Prevence tvorby ROS a systeacutemy opravujiacuteciacutepoškozeniacute nejsou nikdy 100 uacutečinneacute
ndash Miacuterně poškozeneacute mitochondrie produkujiacute meacuteněenergie než buňka potřebuje
Jak se buňky zbavujiacute nepotřebnyacutech proteinů a organel
bull Kalpainy proteasom (proteiny s kraacutetkyacutem poločasem)bull Autofagie (proteiny s dlouhyacutem poločasem organely)
ndash Makroautofagie (celeacute organely)ndash Mikroautofagie (makromolekuly maleacute organely)ndash Chaperony zprostředkovanaacute autofagie (KFERQ proteiny)
Obr httpcpmcnetcolumbiaedudeptgsasanatomyFacultyKessinautophagyhtml
19
Staacuternutiacute jako katabolickeacute selhaacuteniacuteNekompletniacute degradace v lysosomech uvolněniacute Fe z mito ROS lipoperoxidace cross-linking agregace a polymerace
zoxidovanyacutech proteinů a lipidů
uarr LIPOFUSCIN (v lysosomech)V cytosolu defektniacute mito a
proteinoveacute agregaacutety
Deficit hydrolaacutez dodaacutevanyacutech do defektniacutech lysosomůPoškozeneacute a hypertrofovaneacute (obřiacute) mito nelze odbourat
Meacuteně ATP viacutece ROS poškozeneacute mito a lysosomymohou iniciovat apoptosu
+
Obr httpwwwuni-mainzdeFBMedizinAnatomieworkshopEMEMtLysohtml
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči dalšiacutemu
oxidačniacutemu stresu
helliprarr propagace zaacutenětu
20
Stresovaacute reakce se ve staacuteřiacute staacutevaacute chronickou
Nick Lane Oxygen The Molecule that made the World Oxford University Press 2002
Disposable soma theoryJak dlouho maacute tělo vydržet
bull V přiacuterodě se většina živočichů staacuternutiacute nedožijendash selekčniacute stiacuten pro mutace s negativniacutem vlivem v pozdniacutech faacuteziacutech
života
bull V přiacuterodniacutem vyacuteběru je rozhodujiacuteciacute uacutespěch v reprodukci ndash hellip geny prodlužujiacuteciacute post-reprodukčniacute obdobiacute nejsou k ničemu
bull Omezeneacute množstviacute metabolickeacute energie se musiacute dělit mezi uacutedržbu těla a reprodukci (trade-off)
(TBLKirkwood amp SN Austad Nature 408 (2000) 233-238)
21
Antioxidanty jako elixiacutery mlaacutediacute
bull Vitamiacuten E (tokoferol)
bull Vitamiacuten C (askorbaacutet)
bull β-karoten
bull Selen
Obr httpwwwoselcz
Antioxidačniacute potravniacute doplňky
mohou dokonce škodit
bull Recentniacute meta-analyacuteza celkoveacute mortality v 68 studiiacutech s podaacutevaacuteniacutem antioxidačniacutechpotravniacutech doplňků (232 606 uacutečastniacuteků 385 publikaciacute)
ndash β-karoten vitamiacuten A a vitamiacuten E signifikantně zvyšujiacute mortalitu
ndash Vitamiacuten C a selen nemajiacute vliv
(Bjelakovic G et al JAMA 2007 297 842-857)
22
Proč antioxidanty nepomaacutehajiacute
nebo dokonce škodiacute
bull Ve vyššiacutech daacutevkaacutech už nedělajiacute nicbull Působiacute tam kde nemajiacute
ndash Inhibice stresoveacute reakcendash Braacuteniacute boji proti infekci naacutedorovyacutem buňkaacutem
opraacutevněneacute apoptose
bull Majiacute i jineacute uacutečinky než antioxidačniacutendash tokoferoly protizaacutenětliveacutendash β-karoten ko-karcinogen (dohromady s
kouřeniacutem nebo environmenaacutelniacutemi toxiny)
Dieta bohataacute na ovoce a zeleninu (optim 5x 80 g denně) je spojena s nižšiacutem rizikem kardiovaskulaacuterniacutech chorob diabetu a některyacutech typů
rakoviny (pliacutece uacutestahltan)
(ale neviacuteme proč)
httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm
7
Glutathionperoxidasy (GPX)
bull Redukce peroxidů spojenaacute s oxidaciacuteglutathionu
2 GSH + H2O2 rarr GS-SG + 2 H2O
(glutathion je naacutesledně regenerovaacuten glutathionreduktasami)
bull Obsahujiacute selenocystein v aktivniacutem miacutestě
bull Cytosolovaacute glutathionperoxidasandash redukuje H2O2 a LOOH po uvolněniacute z fosfolipidů
bull Fosfolipidhydroperoxid-GSH-peroxidasandash redukuje LOOH i v membraacutenaacutech
Glutathion (GSHGSSG)bull tripeptid v každeacute
buňce 1-10 mM
bull udržuje redukčniacuteprostřediacute ICT
bull substraacutet pro GPX GST
bull neenzymoveacute reakce s ROS produktyoxidace GSH jsoutoxickeacute pro buňku
bull při oxidačniacutem stresuexport GSSG z buňky
8
Katalasa
bull Tetramer každaacute podjednotka obsahuje hem s Febull Dismutace peroxidu vodiacuteku
2 H2O2 rarr 2 H2O + O2
bull Peroxisomy erytrocyty
bull Teacutež peroxidasovaacute aktivitaH2O2 + ROOH rarr H2O + ROH + O2
(ve srovnaacuteniacute s GPX nevyacuteznamnaacute)
Oxidace dlouhyacutech mastnyacutech kyselin v peroxisomech
9
Glutathionperoxidasa
H2O2
H2O
Glutathionreduktasa
GS-SG
GSHTranshydrogenasa
NADPH+H+
NADP+
NADH+H+
NAD+
Pentosovyacute cyklus
O2middotndash
Superoxiddismutasa
Redukovanyacute glutathion (GSH)
Oxidovanyacute glutathion (GS-SG)
ATPATP
Zaacutekladniacute systeacutem pro odstraňovaacuteniacuteperoxidu vodiacuteku v lidskeacutem těle neniacute
glutathionperoxidasa ale
Peroxiredoxinthioredoxin
10
H2O2
GSH
O2middotndash
Superoxiddismutasa
H2O
Thioredoxin
reduktasa RED
Thioredoxin
reduktasa OX
NADPH+H+
NADP+
SH HS
S S
Peroxiredoxin
RED
Peroxiredoxin
OX
SH HS
S S
Thioredoxin
RED
Thioredoxin
OX
FADH2 (Se)
FAD (Se)
bull Redoxně aktivniacute přechodneacute kovy (Fe Cu) přijiacutemajiacutedaacutevajiacute jeden elektron snadnondash obchaacutezejiacute spinovou restrikci kysliacutekundash kovy jsou v aktivniacutech centrech všech proteinů
pracujiacuteciacutech s kysliacutekem
bull Ale tyteacutež vlastnosti Fe Cu jsou škodliveacute pokudnejsou kontrolovaacutenyndash Fentonova reakce
H2O2 + Fe2+ rarr OHndash + OHmiddot + Fe3+
oxidativniacute poškozeniacute biomolekul
Antioxidačniacute ochrana III
Sekvestrace železa a mědi
11
Antioxidačniacute ochrana III
Sekvestrace železa a mědi
bull Proteiny zachaacutezejiacuteciacute s železem anebo mědiacutendash transferin vaacuteže 2 atomy Fe3+ (transport)ndash laktoferin analogickyacute transferinu ale Fe
neuvolňuje ( jen sekvestrace) leukocytyndash feritin H a L podjednotky H je ferroxidasa
skladovaacuteniacute Fe (až 4500 atomů Fe3+) ndash haptoglobin vaacuteže hemoglobin v cirkulacindash hemopexin vaacuteže hem v cirkulacindash ceruloplasmin obsahuje Cu funkce
ferroxidasa (export Fe z buněk)ndash albumin transport Cu
ICT ECT
Superoxid
Peroxid FeCu
Superoxid
Peroxid FeCu
SuperoxiddismutasaGlutathionperoxidasaKatalasa
GlutathionTokoferolAskorbaacutet
Antioxidačniacute enzymy amp hladiny
glutathionu velmi niacutezkeacute
TokoferolAskorbaacutetKarotenoidy kyselina močovaacute
albumin glukosa bilirubin
Redoxně aktivniacute Fe přiacutetomno(LIP sbquolabile iron poollsquo)
Sekvestrace železa a mědi- transferin laktoferin- hemopexin- haptoglobin- ceruloplasmin (ferroxidasa)- Cu vaacutezaacuteno na albumin
12
bull THIOLY ndash Glutathionndash Thioredoxin
bull DALŠIacute ENDOGENNIacute METABOLITYndash Bilirubin ndash Kyselina močovaacutendash Kyselina lipoovaacute
bull Z DIETYndash Askorbaacutet (Vitamiacuten C)ndash α-Tokoferol (Vitamiacuten E)ndash Karotenoidyndash Rostlinneacute fenoly
Antioxidačniacute ochrana IV
Niacutezkomolekulaacuterniacute antioxidačniacute substraacutety
Tokoferoly (Vitamin E)
bull skupina 8 isomerů nejuacutečinnějšiacute α-tokoferol
bull antioxidant membraacuten (lipofilniacute)
bull ldquochain-breakingrdquo zastavuje řetězovoureakcilipoperoxidace
13
Askorbaacutet (Vitamiacuten C)
bull Redoxně aktivniacute derivaacutet sacharidů
bull U většiny živočichů syntetizovaacuten z kyseliny glukuronoveacute
bull Pro člověka primaacutety netopyacutery a morčata vitamiacuten
bull Deficit způsobuje onemocněniacute zvaneacute kurděje (skorbut)
Askorbaacutet v těle
bull Hlavniacute funkce je pro-oxidačniacute kofaktor hydroxylasndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenundash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminundash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutech hormonů
amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)
bull Reduktant pro železo podpora jeho vstřebaacutevaacuteniacutebull Při poruše sekvestrace Fe (hemochromatosa) může byacutet
nebezpečnyacute pro-oxidant ()bull Denniacute potřeba 70-100 mg vyššiacute daacutevky po se vyloučiacute
močiacute (renaacutelniacute praacuteh cca 200 mg24 hod)
14
membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment
LH
L
Tokoferol
Tokoferyl
radikaacutel
LOOH
LOO
řetězovaacute reakce
lipoperoxidace
Ascorbaacutet
Semidehydro-
ascorbaacutet
Dehydroascorbaacutet
+e-
-e-
dehydroascorbaacutetreduktasa
2GSH
GSSG
Aktivovaneacute neutrofily
akumulujiacute
dehydroaskorbaacutet (DHA)GLUT1
DHA
Askorbaacutet
Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS
GSH
GSSG
Glutaredoxin
15
bull Selenndash stopovyacute prvek (denniacute potřeba 55 microg) možnost
deficitu i intoxikacendash Součaacutest řady antioxidačniacutech enzymů
(glutathionperoxidasy thioredoxinreduktasy) a takeacute např 5lsquo-dejodasy (T4rarrT3)
bull Karotenoidy
ndash β-karoten (provitamiacuten A) je prekursor pro synteacutezu
bull Retinal hellip viděniacutebull Kyselina retinovaacute hellipregulaacutetor genoveacute exprese růstu
a diferenciace buněk
ndash Antioxidačniacute ochrana kůže a oka
Rostlinneacute (poly)fenoly
bull Tisiacutece laacutetek (quercetin resveratrol katechinyhellip)
bull Ovoce zelenina čaj červeneacute viacuteno sojovaacuteomaacutečka kaacuteva čokolaacuteda kořeniacutehellip
bull Vyacuteborneacute antioxidanty (reduktanty) in vitro
bull In vivo situace složitějšiacutendash Resorpce v traacuteviciacutem traktu
ndash Konverze na jineacute derivaacutety
ndash Dalšiacute specifickeacute biologickeacuteuacutečinky
Obrhttpwwwjustaboutskincom
16
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči
dalšiacutemu oxidačniacutemu stresu
Apoptosa jako ldquoextreacutemniacute
antioxidačniacute ochranardquo
17
Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute
bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)
bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull aterosclerosabull diabetes mellitusbull hypertenzebull některeacute typy rakovinybull mozkoveacute traumahemoragiebull ischemicko-reperfusniacute poškozeniacute srdce a jinyacutech orgaacutenůbull Parkinsonova nemocbull Alzheimerova nemocbull staacuternutiacute
bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)
Co je to staacuternutiacute
bull U různyacutech živočichů vypadaacute stejně ale probiacutehaacuterůzně rychle hellip musiacute byacutet univerzaacutelniacute děj
bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem (I když geny hrajiacute roli)
bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni
neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu
biomolekul neomezeně dlouho
bdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)
18
Radikaacutelovaacutemitochondriaacutelniacute teorie staacuternutiacute
bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkem(Denham Harman 1956)
bull Později formulovaacutena mitochondriaacutelniacute teorie
bull hellipmitochondrie jsou hlavniacute zdroj ROS v organismubull Ale nedařiacute se jednoznačně prokaacutezat že mito DNA je
viacutece poškozovaacutena ROS ani že dramaticky hromadiacutemutace s věkem
bull Model dle Kirkwooda a Kovalda
ndash Určiteacute množstviacute ROS unikaacute z mitochondriiacute a poškozuje ostatniacute buněčneacute struktury
ndash Prevence tvorby ROS a systeacutemy opravujiacuteciacutepoškozeniacute nejsou nikdy 100 uacutečinneacute
ndash Miacuterně poškozeneacute mitochondrie produkujiacute meacuteněenergie než buňka potřebuje
Jak se buňky zbavujiacute nepotřebnyacutech proteinů a organel
bull Kalpainy proteasom (proteiny s kraacutetkyacutem poločasem)bull Autofagie (proteiny s dlouhyacutem poločasem organely)
ndash Makroautofagie (celeacute organely)ndash Mikroautofagie (makromolekuly maleacute organely)ndash Chaperony zprostředkovanaacute autofagie (KFERQ proteiny)
Obr httpcpmcnetcolumbiaedudeptgsasanatomyFacultyKessinautophagyhtml
19
Staacuternutiacute jako katabolickeacute selhaacuteniacuteNekompletniacute degradace v lysosomech uvolněniacute Fe z mito ROS lipoperoxidace cross-linking agregace a polymerace
zoxidovanyacutech proteinů a lipidů
uarr LIPOFUSCIN (v lysosomech)V cytosolu defektniacute mito a
proteinoveacute agregaacutety
Deficit hydrolaacutez dodaacutevanyacutech do defektniacutech lysosomůPoškozeneacute a hypertrofovaneacute (obřiacute) mito nelze odbourat
Meacuteně ATP viacutece ROS poškozeneacute mito a lysosomymohou iniciovat apoptosu
+
Obr httpwwwuni-mainzdeFBMedizinAnatomieworkshopEMEMtLysohtml
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči dalšiacutemu
oxidačniacutemu stresu
helliprarr propagace zaacutenětu
20
Stresovaacute reakce se ve staacuteřiacute staacutevaacute chronickou
Nick Lane Oxygen The Molecule that made the World Oxford University Press 2002
Disposable soma theoryJak dlouho maacute tělo vydržet
bull V přiacuterodě se většina živočichů staacuternutiacute nedožijendash selekčniacute stiacuten pro mutace s negativniacutem vlivem v pozdniacutech faacuteziacutech
života
bull V přiacuterodniacutem vyacuteběru je rozhodujiacuteciacute uacutespěch v reprodukci ndash hellip geny prodlužujiacuteciacute post-reprodukčniacute obdobiacute nejsou k ničemu
bull Omezeneacute množstviacute metabolickeacute energie se musiacute dělit mezi uacutedržbu těla a reprodukci (trade-off)
(TBLKirkwood amp SN Austad Nature 408 (2000) 233-238)
21
Antioxidanty jako elixiacutery mlaacutediacute
bull Vitamiacuten E (tokoferol)
bull Vitamiacuten C (askorbaacutet)
bull β-karoten
bull Selen
Obr httpwwwoselcz
Antioxidačniacute potravniacute doplňky
mohou dokonce škodit
bull Recentniacute meta-analyacuteza celkoveacute mortality v 68 studiiacutech s podaacutevaacuteniacutem antioxidačniacutechpotravniacutech doplňků (232 606 uacutečastniacuteků 385 publikaciacute)
ndash β-karoten vitamiacuten A a vitamiacuten E signifikantně zvyšujiacute mortalitu
ndash Vitamiacuten C a selen nemajiacute vliv
(Bjelakovic G et al JAMA 2007 297 842-857)
22
Proč antioxidanty nepomaacutehajiacute
nebo dokonce škodiacute
bull Ve vyššiacutech daacutevkaacutech už nedělajiacute nicbull Působiacute tam kde nemajiacute
ndash Inhibice stresoveacute reakcendash Braacuteniacute boji proti infekci naacutedorovyacutem buňkaacutem
opraacutevněneacute apoptose
bull Majiacute i jineacute uacutečinky než antioxidačniacutendash tokoferoly protizaacutenětliveacutendash β-karoten ko-karcinogen (dohromady s
kouřeniacutem nebo environmenaacutelniacutemi toxiny)
Dieta bohataacute na ovoce a zeleninu (optim 5x 80 g denně) je spojena s nižšiacutem rizikem kardiovaskulaacuterniacutech chorob diabetu a některyacutech typů
rakoviny (pliacutece uacutestahltan)
(ale neviacuteme proč)
httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm
8
Katalasa
bull Tetramer každaacute podjednotka obsahuje hem s Febull Dismutace peroxidu vodiacuteku
2 H2O2 rarr 2 H2O + O2
bull Peroxisomy erytrocyty
bull Teacutež peroxidasovaacute aktivitaH2O2 + ROOH rarr H2O + ROH + O2
(ve srovnaacuteniacute s GPX nevyacuteznamnaacute)
Oxidace dlouhyacutech mastnyacutech kyselin v peroxisomech
9
Glutathionperoxidasa
H2O2
H2O
Glutathionreduktasa
GS-SG
GSHTranshydrogenasa
NADPH+H+
NADP+
NADH+H+
NAD+
Pentosovyacute cyklus
O2middotndash
Superoxiddismutasa
Redukovanyacute glutathion (GSH)
Oxidovanyacute glutathion (GS-SG)
ATPATP
Zaacutekladniacute systeacutem pro odstraňovaacuteniacuteperoxidu vodiacuteku v lidskeacutem těle neniacute
glutathionperoxidasa ale
Peroxiredoxinthioredoxin
10
H2O2
GSH
O2middotndash
Superoxiddismutasa
H2O
Thioredoxin
reduktasa RED
Thioredoxin
reduktasa OX
NADPH+H+
NADP+
SH HS
S S
Peroxiredoxin
RED
Peroxiredoxin
OX
SH HS
S S
Thioredoxin
RED
Thioredoxin
OX
FADH2 (Se)
FAD (Se)
bull Redoxně aktivniacute přechodneacute kovy (Fe Cu) přijiacutemajiacutedaacutevajiacute jeden elektron snadnondash obchaacutezejiacute spinovou restrikci kysliacutekundash kovy jsou v aktivniacutech centrech všech proteinů
pracujiacuteciacutech s kysliacutekem
bull Ale tyteacutež vlastnosti Fe Cu jsou škodliveacute pokudnejsou kontrolovaacutenyndash Fentonova reakce
H2O2 + Fe2+ rarr OHndash + OHmiddot + Fe3+
oxidativniacute poškozeniacute biomolekul
Antioxidačniacute ochrana III
Sekvestrace železa a mědi
11
Antioxidačniacute ochrana III
Sekvestrace železa a mědi
bull Proteiny zachaacutezejiacuteciacute s železem anebo mědiacutendash transferin vaacuteže 2 atomy Fe3+ (transport)ndash laktoferin analogickyacute transferinu ale Fe
neuvolňuje ( jen sekvestrace) leukocytyndash feritin H a L podjednotky H je ferroxidasa
skladovaacuteniacute Fe (až 4500 atomů Fe3+) ndash haptoglobin vaacuteže hemoglobin v cirkulacindash hemopexin vaacuteže hem v cirkulacindash ceruloplasmin obsahuje Cu funkce
ferroxidasa (export Fe z buněk)ndash albumin transport Cu
ICT ECT
Superoxid
Peroxid FeCu
Superoxid
Peroxid FeCu
SuperoxiddismutasaGlutathionperoxidasaKatalasa
GlutathionTokoferolAskorbaacutet
Antioxidačniacute enzymy amp hladiny
glutathionu velmi niacutezkeacute
TokoferolAskorbaacutetKarotenoidy kyselina močovaacute
albumin glukosa bilirubin
Redoxně aktivniacute Fe přiacutetomno(LIP sbquolabile iron poollsquo)
Sekvestrace železa a mědi- transferin laktoferin- hemopexin- haptoglobin- ceruloplasmin (ferroxidasa)- Cu vaacutezaacuteno na albumin
12
bull THIOLY ndash Glutathionndash Thioredoxin
bull DALŠIacute ENDOGENNIacute METABOLITYndash Bilirubin ndash Kyselina močovaacutendash Kyselina lipoovaacute
bull Z DIETYndash Askorbaacutet (Vitamiacuten C)ndash α-Tokoferol (Vitamiacuten E)ndash Karotenoidyndash Rostlinneacute fenoly
Antioxidačniacute ochrana IV
Niacutezkomolekulaacuterniacute antioxidačniacute substraacutety
Tokoferoly (Vitamin E)
bull skupina 8 isomerů nejuacutečinnějšiacute α-tokoferol
bull antioxidant membraacuten (lipofilniacute)
bull ldquochain-breakingrdquo zastavuje řetězovoureakcilipoperoxidace
13
Askorbaacutet (Vitamiacuten C)
bull Redoxně aktivniacute derivaacutet sacharidů
bull U většiny živočichů syntetizovaacuten z kyseliny glukuronoveacute
bull Pro člověka primaacutety netopyacutery a morčata vitamiacuten
bull Deficit způsobuje onemocněniacute zvaneacute kurděje (skorbut)
Askorbaacutet v těle
bull Hlavniacute funkce je pro-oxidačniacute kofaktor hydroxylasndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenundash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminundash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutech hormonů
amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)
bull Reduktant pro železo podpora jeho vstřebaacutevaacuteniacutebull Při poruše sekvestrace Fe (hemochromatosa) může byacutet
nebezpečnyacute pro-oxidant ()bull Denniacute potřeba 70-100 mg vyššiacute daacutevky po se vyloučiacute
močiacute (renaacutelniacute praacuteh cca 200 mg24 hod)
14
membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment
LH
L
Tokoferol
Tokoferyl
radikaacutel
LOOH
LOO
řetězovaacute reakce
lipoperoxidace
Ascorbaacutet
Semidehydro-
ascorbaacutet
Dehydroascorbaacutet
+e-
-e-
dehydroascorbaacutetreduktasa
2GSH
GSSG
Aktivovaneacute neutrofily
akumulujiacute
dehydroaskorbaacutet (DHA)GLUT1
DHA
Askorbaacutet
Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS
GSH
GSSG
Glutaredoxin
15
bull Selenndash stopovyacute prvek (denniacute potřeba 55 microg) možnost
deficitu i intoxikacendash Součaacutest řady antioxidačniacutech enzymů
(glutathionperoxidasy thioredoxinreduktasy) a takeacute např 5lsquo-dejodasy (T4rarrT3)
bull Karotenoidy
ndash β-karoten (provitamiacuten A) je prekursor pro synteacutezu
bull Retinal hellip viděniacutebull Kyselina retinovaacute hellipregulaacutetor genoveacute exprese růstu
a diferenciace buněk
ndash Antioxidačniacute ochrana kůže a oka
Rostlinneacute (poly)fenoly
bull Tisiacutece laacutetek (quercetin resveratrol katechinyhellip)
bull Ovoce zelenina čaj červeneacute viacuteno sojovaacuteomaacutečka kaacuteva čokolaacuteda kořeniacutehellip
bull Vyacuteborneacute antioxidanty (reduktanty) in vitro
bull In vivo situace složitějšiacutendash Resorpce v traacuteviciacutem traktu
ndash Konverze na jineacute derivaacutety
ndash Dalšiacute specifickeacute biologickeacuteuacutečinky
Obrhttpwwwjustaboutskincom
16
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči
dalšiacutemu oxidačniacutemu stresu
Apoptosa jako ldquoextreacutemniacute
antioxidačniacute ochranardquo
17
Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute
bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)
bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull aterosclerosabull diabetes mellitusbull hypertenzebull některeacute typy rakovinybull mozkoveacute traumahemoragiebull ischemicko-reperfusniacute poškozeniacute srdce a jinyacutech orgaacutenůbull Parkinsonova nemocbull Alzheimerova nemocbull staacuternutiacute
bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)
Co je to staacuternutiacute
bull U různyacutech živočichů vypadaacute stejně ale probiacutehaacuterůzně rychle hellip musiacute byacutet univerzaacutelniacute děj
bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem (I když geny hrajiacute roli)
bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni
neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu
biomolekul neomezeně dlouho
bdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)
18
Radikaacutelovaacutemitochondriaacutelniacute teorie staacuternutiacute
bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkem(Denham Harman 1956)
bull Později formulovaacutena mitochondriaacutelniacute teorie
bull hellipmitochondrie jsou hlavniacute zdroj ROS v organismubull Ale nedařiacute se jednoznačně prokaacutezat že mito DNA je
viacutece poškozovaacutena ROS ani že dramaticky hromadiacutemutace s věkem
bull Model dle Kirkwooda a Kovalda
ndash Určiteacute množstviacute ROS unikaacute z mitochondriiacute a poškozuje ostatniacute buněčneacute struktury
ndash Prevence tvorby ROS a systeacutemy opravujiacuteciacutepoškozeniacute nejsou nikdy 100 uacutečinneacute
ndash Miacuterně poškozeneacute mitochondrie produkujiacute meacuteněenergie než buňka potřebuje
Jak se buňky zbavujiacute nepotřebnyacutech proteinů a organel
bull Kalpainy proteasom (proteiny s kraacutetkyacutem poločasem)bull Autofagie (proteiny s dlouhyacutem poločasem organely)
ndash Makroautofagie (celeacute organely)ndash Mikroautofagie (makromolekuly maleacute organely)ndash Chaperony zprostředkovanaacute autofagie (KFERQ proteiny)
Obr httpcpmcnetcolumbiaedudeptgsasanatomyFacultyKessinautophagyhtml
19
Staacuternutiacute jako katabolickeacute selhaacuteniacuteNekompletniacute degradace v lysosomech uvolněniacute Fe z mito ROS lipoperoxidace cross-linking agregace a polymerace
zoxidovanyacutech proteinů a lipidů
uarr LIPOFUSCIN (v lysosomech)V cytosolu defektniacute mito a
proteinoveacute agregaacutety
Deficit hydrolaacutez dodaacutevanyacutech do defektniacutech lysosomůPoškozeneacute a hypertrofovaneacute (obřiacute) mito nelze odbourat
Meacuteně ATP viacutece ROS poškozeneacute mito a lysosomymohou iniciovat apoptosu
+
Obr httpwwwuni-mainzdeFBMedizinAnatomieworkshopEMEMtLysohtml
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči dalšiacutemu
oxidačniacutemu stresu
helliprarr propagace zaacutenětu
20
Stresovaacute reakce se ve staacuteřiacute staacutevaacute chronickou
Nick Lane Oxygen The Molecule that made the World Oxford University Press 2002
Disposable soma theoryJak dlouho maacute tělo vydržet
bull V přiacuterodě se většina živočichů staacuternutiacute nedožijendash selekčniacute stiacuten pro mutace s negativniacutem vlivem v pozdniacutech faacuteziacutech
života
bull V přiacuterodniacutem vyacuteběru je rozhodujiacuteciacute uacutespěch v reprodukci ndash hellip geny prodlužujiacuteciacute post-reprodukčniacute obdobiacute nejsou k ničemu
bull Omezeneacute množstviacute metabolickeacute energie se musiacute dělit mezi uacutedržbu těla a reprodukci (trade-off)
(TBLKirkwood amp SN Austad Nature 408 (2000) 233-238)
21
Antioxidanty jako elixiacutery mlaacutediacute
bull Vitamiacuten E (tokoferol)
bull Vitamiacuten C (askorbaacutet)
bull β-karoten
bull Selen
Obr httpwwwoselcz
Antioxidačniacute potravniacute doplňky
mohou dokonce škodit
bull Recentniacute meta-analyacuteza celkoveacute mortality v 68 studiiacutech s podaacutevaacuteniacutem antioxidačniacutechpotravniacutech doplňků (232 606 uacutečastniacuteků 385 publikaciacute)
ndash β-karoten vitamiacuten A a vitamiacuten E signifikantně zvyšujiacute mortalitu
ndash Vitamiacuten C a selen nemajiacute vliv
(Bjelakovic G et al JAMA 2007 297 842-857)
22
Proč antioxidanty nepomaacutehajiacute
nebo dokonce škodiacute
bull Ve vyššiacutech daacutevkaacutech už nedělajiacute nicbull Působiacute tam kde nemajiacute
ndash Inhibice stresoveacute reakcendash Braacuteniacute boji proti infekci naacutedorovyacutem buňkaacutem
opraacutevněneacute apoptose
bull Majiacute i jineacute uacutečinky než antioxidačniacutendash tokoferoly protizaacutenětliveacutendash β-karoten ko-karcinogen (dohromady s
kouřeniacutem nebo environmenaacutelniacutemi toxiny)
Dieta bohataacute na ovoce a zeleninu (optim 5x 80 g denně) je spojena s nižšiacutem rizikem kardiovaskulaacuterniacutech chorob diabetu a některyacutech typů
rakoviny (pliacutece uacutestahltan)
(ale neviacuteme proč)
httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm
9
Glutathionperoxidasa
H2O2
H2O
Glutathionreduktasa
GS-SG
GSHTranshydrogenasa
NADPH+H+
NADP+
NADH+H+
NAD+
Pentosovyacute cyklus
O2middotndash
Superoxiddismutasa
Redukovanyacute glutathion (GSH)
Oxidovanyacute glutathion (GS-SG)
ATPATP
Zaacutekladniacute systeacutem pro odstraňovaacuteniacuteperoxidu vodiacuteku v lidskeacutem těle neniacute
glutathionperoxidasa ale
Peroxiredoxinthioredoxin
10
H2O2
GSH
O2middotndash
Superoxiddismutasa
H2O
Thioredoxin
reduktasa RED
Thioredoxin
reduktasa OX
NADPH+H+
NADP+
SH HS
S S
Peroxiredoxin
RED
Peroxiredoxin
OX
SH HS
S S
Thioredoxin
RED
Thioredoxin
OX
FADH2 (Se)
FAD (Se)
bull Redoxně aktivniacute přechodneacute kovy (Fe Cu) přijiacutemajiacutedaacutevajiacute jeden elektron snadnondash obchaacutezejiacute spinovou restrikci kysliacutekundash kovy jsou v aktivniacutech centrech všech proteinů
pracujiacuteciacutech s kysliacutekem
bull Ale tyteacutež vlastnosti Fe Cu jsou škodliveacute pokudnejsou kontrolovaacutenyndash Fentonova reakce
H2O2 + Fe2+ rarr OHndash + OHmiddot + Fe3+
oxidativniacute poškozeniacute biomolekul
Antioxidačniacute ochrana III
Sekvestrace železa a mědi
11
Antioxidačniacute ochrana III
Sekvestrace železa a mědi
bull Proteiny zachaacutezejiacuteciacute s železem anebo mědiacutendash transferin vaacuteže 2 atomy Fe3+ (transport)ndash laktoferin analogickyacute transferinu ale Fe
neuvolňuje ( jen sekvestrace) leukocytyndash feritin H a L podjednotky H je ferroxidasa
skladovaacuteniacute Fe (až 4500 atomů Fe3+) ndash haptoglobin vaacuteže hemoglobin v cirkulacindash hemopexin vaacuteže hem v cirkulacindash ceruloplasmin obsahuje Cu funkce
ferroxidasa (export Fe z buněk)ndash albumin transport Cu
ICT ECT
Superoxid
Peroxid FeCu
Superoxid
Peroxid FeCu
SuperoxiddismutasaGlutathionperoxidasaKatalasa
GlutathionTokoferolAskorbaacutet
Antioxidačniacute enzymy amp hladiny
glutathionu velmi niacutezkeacute
TokoferolAskorbaacutetKarotenoidy kyselina močovaacute
albumin glukosa bilirubin
Redoxně aktivniacute Fe přiacutetomno(LIP sbquolabile iron poollsquo)
Sekvestrace železa a mědi- transferin laktoferin- hemopexin- haptoglobin- ceruloplasmin (ferroxidasa)- Cu vaacutezaacuteno na albumin
12
bull THIOLY ndash Glutathionndash Thioredoxin
bull DALŠIacute ENDOGENNIacute METABOLITYndash Bilirubin ndash Kyselina močovaacutendash Kyselina lipoovaacute
bull Z DIETYndash Askorbaacutet (Vitamiacuten C)ndash α-Tokoferol (Vitamiacuten E)ndash Karotenoidyndash Rostlinneacute fenoly
Antioxidačniacute ochrana IV
Niacutezkomolekulaacuterniacute antioxidačniacute substraacutety
Tokoferoly (Vitamin E)
bull skupina 8 isomerů nejuacutečinnějšiacute α-tokoferol
bull antioxidant membraacuten (lipofilniacute)
bull ldquochain-breakingrdquo zastavuje řetězovoureakcilipoperoxidace
13
Askorbaacutet (Vitamiacuten C)
bull Redoxně aktivniacute derivaacutet sacharidů
bull U většiny živočichů syntetizovaacuten z kyseliny glukuronoveacute
bull Pro člověka primaacutety netopyacutery a morčata vitamiacuten
bull Deficit způsobuje onemocněniacute zvaneacute kurděje (skorbut)
Askorbaacutet v těle
bull Hlavniacute funkce je pro-oxidačniacute kofaktor hydroxylasndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenundash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminundash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutech hormonů
amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)
bull Reduktant pro železo podpora jeho vstřebaacutevaacuteniacutebull Při poruše sekvestrace Fe (hemochromatosa) může byacutet
nebezpečnyacute pro-oxidant ()bull Denniacute potřeba 70-100 mg vyššiacute daacutevky po se vyloučiacute
močiacute (renaacutelniacute praacuteh cca 200 mg24 hod)
14
membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment
LH
L
Tokoferol
Tokoferyl
radikaacutel
LOOH
LOO
řetězovaacute reakce
lipoperoxidace
Ascorbaacutet
Semidehydro-
ascorbaacutet
Dehydroascorbaacutet
+e-
-e-
dehydroascorbaacutetreduktasa
2GSH
GSSG
Aktivovaneacute neutrofily
akumulujiacute
dehydroaskorbaacutet (DHA)GLUT1
DHA
Askorbaacutet
Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS
GSH
GSSG
Glutaredoxin
15
bull Selenndash stopovyacute prvek (denniacute potřeba 55 microg) možnost
deficitu i intoxikacendash Součaacutest řady antioxidačniacutech enzymů
(glutathionperoxidasy thioredoxinreduktasy) a takeacute např 5lsquo-dejodasy (T4rarrT3)
bull Karotenoidy
ndash β-karoten (provitamiacuten A) je prekursor pro synteacutezu
bull Retinal hellip viděniacutebull Kyselina retinovaacute hellipregulaacutetor genoveacute exprese růstu
a diferenciace buněk
ndash Antioxidačniacute ochrana kůže a oka
Rostlinneacute (poly)fenoly
bull Tisiacutece laacutetek (quercetin resveratrol katechinyhellip)
bull Ovoce zelenina čaj červeneacute viacuteno sojovaacuteomaacutečka kaacuteva čokolaacuteda kořeniacutehellip
bull Vyacuteborneacute antioxidanty (reduktanty) in vitro
bull In vivo situace složitějšiacutendash Resorpce v traacuteviciacutem traktu
ndash Konverze na jineacute derivaacutety
ndash Dalšiacute specifickeacute biologickeacuteuacutečinky
Obrhttpwwwjustaboutskincom
16
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči
dalšiacutemu oxidačniacutemu stresu
Apoptosa jako ldquoextreacutemniacute
antioxidačniacute ochranardquo
17
Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute
bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)
bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull aterosclerosabull diabetes mellitusbull hypertenzebull některeacute typy rakovinybull mozkoveacute traumahemoragiebull ischemicko-reperfusniacute poškozeniacute srdce a jinyacutech orgaacutenůbull Parkinsonova nemocbull Alzheimerova nemocbull staacuternutiacute
bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)
Co je to staacuternutiacute
bull U různyacutech živočichů vypadaacute stejně ale probiacutehaacuterůzně rychle hellip musiacute byacutet univerzaacutelniacute děj
bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem (I když geny hrajiacute roli)
bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni
neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu
biomolekul neomezeně dlouho
bdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)
18
Radikaacutelovaacutemitochondriaacutelniacute teorie staacuternutiacute
bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkem(Denham Harman 1956)
bull Později formulovaacutena mitochondriaacutelniacute teorie
bull hellipmitochondrie jsou hlavniacute zdroj ROS v organismubull Ale nedařiacute se jednoznačně prokaacutezat že mito DNA je
viacutece poškozovaacutena ROS ani že dramaticky hromadiacutemutace s věkem
bull Model dle Kirkwooda a Kovalda
ndash Určiteacute množstviacute ROS unikaacute z mitochondriiacute a poškozuje ostatniacute buněčneacute struktury
ndash Prevence tvorby ROS a systeacutemy opravujiacuteciacutepoškozeniacute nejsou nikdy 100 uacutečinneacute
ndash Miacuterně poškozeneacute mitochondrie produkujiacute meacuteněenergie než buňka potřebuje
Jak se buňky zbavujiacute nepotřebnyacutech proteinů a organel
bull Kalpainy proteasom (proteiny s kraacutetkyacutem poločasem)bull Autofagie (proteiny s dlouhyacutem poločasem organely)
ndash Makroautofagie (celeacute organely)ndash Mikroautofagie (makromolekuly maleacute organely)ndash Chaperony zprostředkovanaacute autofagie (KFERQ proteiny)
Obr httpcpmcnetcolumbiaedudeptgsasanatomyFacultyKessinautophagyhtml
19
Staacuternutiacute jako katabolickeacute selhaacuteniacuteNekompletniacute degradace v lysosomech uvolněniacute Fe z mito ROS lipoperoxidace cross-linking agregace a polymerace
zoxidovanyacutech proteinů a lipidů
uarr LIPOFUSCIN (v lysosomech)V cytosolu defektniacute mito a
proteinoveacute agregaacutety
Deficit hydrolaacutez dodaacutevanyacutech do defektniacutech lysosomůPoškozeneacute a hypertrofovaneacute (obřiacute) mito nelze odbourat
Meacuteně ATP viacutece ROS poškozeneacute mito a lysosomymohou iniciovat apoptosu
+
Obr httpwwwuni-mainzdeFBMedizinAnatomieworkshopEMEMtLysohtml
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči dalšiacutemu
oxidačniacutemu stresu
helliprarr propagace zaacutenětu
20
Stresovaacute reakce se ve staacuteřiacute staacutevaacute chronickou
Nick Lane Oxygen The Molecule that made the World Oxford University Press 2002
Disposable soma theoryJak dlouho maacute tělo vydržet
bull V přiacuterodě se většina živočichů staacuternutiacute nedožijendash selekčniacute stiacuten pro mutace s negativniacutem vlivem v pozdniacutech faacuteziacutech
života
bull V přiacuterodniacutem vyacuteběru je rozhodujiacuteciacute uacutespěch v reprodukci ndash hellip geny prodlužujiacuteciacute post-reprodukčniacute obdobiacute nejsou k ničemu
bull Omezeneacute množstviacute metabolickeacute energie se musiacute dělit mezi uacutedržbu těla a reprodukci (trade-off)
(TBLKirkwood amp SN Austad Nature 408 (2000) 233-238)
21
Antioxidanty jako elixiacutery mlaacutediacute
bull Vitamiacuten E (tokoferol)
bull Vitamiacuten C (askorbaacutet)
bull β-karoten
bull Selen
Obr httpwwwoselcz
Antioxidačniacute potravniacute doplňky
mohou dokonce škodit
bull Recentniacute meta-analyacuteza celkoveacute mortality v 68 studiiacutech s podaacutevaacuteniacutem antioxidačniacutechpotravniacutech doplňků (232 606 uacutečastniacuteků 385 publikaciacute)
ndash β-karoten vitamiacuten A a vitamiacuten E signifikantně zvyšujiacute mortalitu
ndash Vitamiacuten C a selen nemajiacute vliv
(Bjelakovic G et al JAMA 2007 297 842-857)
22
Proč antioxidanty nepomaacutehajiacute
nebo dokonce škodiacute
bull Ve vyššiacutech daacutevkaacutech už nedělajiacute nicbull Působiacute tam kde nemajiacute
ndash Inhibice stresoveacute reakcendash Braacuteniacute boji proti infekci naacutedorovyacutem buňkaacutem
opraacutevněneacute apoptose
bull Majiacute i jineacute uacutečinky než antioxidačniacutendash tokoferoly protizaacutenětliveacutendash β-karoten ko-karcinogen (dohromady s
kouřeniacutem nebo environmenaacutelniacutemi toxiny)
Dieta bohataacute na ovoce a zeleninu (optim 5x 80 g denně) je spojena s nižšiacutem rizikem kardiovaskulaacuterniacutech chorob diabetu a některyacutech typů
rakoviny (pliacutece uacutestahltan)
(ale neviacuteme proč)
httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm
10
H2O2
GSH
O2middotndash
Superoxiddismutasa
H2O
Thioredoxin
reduktasa RED
Thioredoxin
reduktasa OX
NADPH+H+
NADP+
SH HS
S S
Peroxiredoxin
RED
Peroxiredoxin
OX
SH HS
S S
Thioredoxin
RED
Thioredoxin
OX
FADH2 (Se)
FAD (Se)
bull Redoxně aktivniacute přechodneacute kovy (Fe Cu) přijiacutemajiacutedaacutevajiacute jeden elektron snadnondash obchaacutezejiacute spinovou restrikci kysliacutekundash kovy jsou v aktivniacutech centrech všech proteinů
pracujiacuteciacutech s kysliacutekem
bull Ale tyteacutež vlastnosti Fe Cu jsou škodliveacute pokudnejsou kontrolovaacutenyndash Fentonova reakce
H2O2 + Fe2+ rarr OHndash + OHmiddot + Fe3+
oxidativniacute poškozeniacute biomolekul
Antioxidačniacute ochrana III
Sekvestrace železa a mědi
11
Antioxidačniacute ochrana III
Sekvestrace železa a mědi
bull Proteiny zachaacutezejiacuteciacute s železem anebo mědiacutendash transferin vaacuteže 2 atomy Fe3+ (transport)ndash laktoferin analogickyacute transferinu ale Fe
neuvolňuje ( jen sekvestrace) leukocytyndash feritin H a L podjednotky H je ferroxidasa
skladovaacuteniacute Fe (až 4500 atomů Fe3+) ndash haptoglobin vaacuteže hemoglobin v cirkulacindash hemopexin vaacuteže hem v cirkulacindash ceruloplasmin obsahuje Cu funkce
ferroxidasa (export Fe z buněk)ndash albumin transport Cu
ICT ECT
Superoxid
Peroxid FeCu
Superoxid
Peroxid FeCu
SuperoxiddismutasaGlutathionperoxidasaKatalasa
GlutathionTokoferolAskorbaacutet
Antioxidačniacute enzymy amp hladiny
glutathionu velmi niacutezkeacute
TokoferolAskorbaacutetKarotenoidy kyselina močovaacute
albumin glukosa bilirubin
Redoxně aktivniacute Fe přiacutetomno(LIP sbquolabile iron poollsquo)
Sekvestrace železa a mědi- transferin laktoferin- hemopexin- haptoglobin- ceruloplasmin (ferroxidasa)- Cu vaacutezaacuteno na albumin
12
bull THIOLY ndash Glutathionndash Thioredoxin
bull DALŠIacute ENDOGENNIacute METABOLITYndash Bilirubin ndash Kyselina močovaacutendash Kyselina lipoovaacute
bull Z DIETYndash Askorbaacutet (Vitamiacuten C)ndash α-Tokoferol (Vitamiacuten E)ndash Karotenoidyndash Rostlinneacute fenoly
Antioxidačniacute ochrana IV
Niacutezkomolekulaacuterniacute antioxidačniacute substraacutety
Tokoferoly (Vitamin E)
bull skupina 8 isomerů nejuacutečinnějšiacute α-tokoferol
bull antioxidant membraacuten (lipofilniacute)
bull ldquochain-breakingrdquo zastavuje řetězovoureakcilipoperoxidace
13
Askorbaacutet (Vitamiacuten C)
bull Redoxně aktivniacute derivaacutet sacharidů
bull U většiny živočichů syntetizovaacuten z kyseliny glukuronoveacute
bull Pro člověka primaacutety netopyacutery a morčata vitamiacuten
bull Deficit způsobuje onemocněniacute zvaneacute kurděje (skorbut)
Askorbaacutet v těle
bull Hlavniacute funkce je pro-oxidačniacute kofaktor hydroxylasndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenundash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminundash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutech hormonů
amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)
bull Reduktant pro železo podpora jeho vstřebaacutevaacuteniacutebull Při poruše sekvestrace Fe (hemochromatosa) může byacutet
nebezpečnyacute pro-oxidant ()bull Denniacute potřeba 70-100 mg vyššiacute daacutevky po se vyloučiacute
močiacute (renaacutelniacute praacuteh cca 200 mg24 hod)
14
membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment
LH
L
Tokoferol
Tokoferyl
radikaacutel
LOOH
LOO
řetězovaacute reakce
lipoperoxidace
Ascorbaacutet
Semidehydro-
ascorbaacutet
Dehydroascorbaacutet
+e-
-e-
dehydroascorbaacutetreduktasa
2GSH
GSSG
Aktivovaneacute neutrofily
akumulujiacute
dehydroaskorbaacutet (DHA)GLUT1
DHA
Askorbaacutet
Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS
GSH
GSSG
Glutaredoxin
15
bull Selenndash stopovyacute prvek (denniacute potřeba 55 microg) možnost
deficitu i intoxikacendash Součaacutest řady antioxidačniacutech enzymů
(glutathionperoxidasy thioredoxinreduktasy) a takeacute např 5lsquo-dejodasy (T4rarrT3)
bull Karotenoidy
ndash β-karoten (provitamiacuten A) je prekursor pro synteacutezu
bull Retinal hellip viděniacutebull Kyselina retinovaacute hellipregulaacutetor genoveacute exprese růstu
a diferenciace buněk
ndash Antioxidačniacute ochrana kůže a oka
Rostlinneacute (poly)fenoly
bull Tisiacutece laacutetek (quercetin resveratrol katechinyhellip)
bull Ovoce zelenina čaj červeneacute viacuteno sojovaacuteomaacutečka kaacuteva čokolaacuteda kořeniacutehellip
bull Vyacuteborneacute antioxidanty (reduktanty) in vitro
bull In vivo situace složitějšiacutendash Resorpce v traacuteviciacutem traktu
ndash Konverze na jineacute derivaacutety
ndash Dalšiacute specifickeacute biologickeacuteuacutečinky
Obrhttpwwwjustaboutskincom
16
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči
dalšiacutemu oxidačniacutemu stresu
Apoptosa jako ldquoextreacutemniacute
antioxidačniacute ochranardquo
17
Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute
bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)
bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull aterosclerosabull diabetes mellitusbull hypertenzebull některeacute typy rakovinybull mozkoveacute traumahemoragiebull ischemicko-reperfusniacute poškozeniacute srdce a jinyacutech orgaacutenůbull Parkinsonova nemocbull Alzheimerova nemocbull staacuternutiacute
bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)
Co je to staacuternutiacute
bull U různyacutech živočichů vypadaacute stejně ale probiacutehaacuterůzně rychle hellip musiacute byacutet univerzaacutelniacute děj
bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem (I když geny hrajiacute roli)
bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni
neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu
biomolekul neomezeně dlouho
bdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)
18
Radikaacutelovaacutemitochondriaacutelniacute teorie staacuternutiacute
bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkem(Denham Harman 1956)
bull Později formulovaacutena mitochondriaacutelniacute teorie
bull hellipmitochondrie jsou hlavniacute zdroj ROS v organismubull Ale nedařiacute se jednoznačně prokaacutezat že mito DNA je
viacutece poškozovaacutena ROS ani že dramaticky hromadiacutemutace s věkem
bull Model dle Kirkwooda a Kovalda
ndash Určiteacute množstviacute ROS unikaacute z mitochondriiacute a poškozuje ostatniacute buněčneacute struktury
ndash Prevence tvorby ROS a systeacutemy opravujiacuteciacutepoškozeniacute nejsou nikdy 100 uacutečinneacute
ndash Miacuterně poškozeneacute mitochondrie produkujiacute meacuteněenergie než buňka potřebuje
Jak se buňky zbavujiacute nepotřebnyacutech proteinů a organel
bull Kalpainy proteasom (proteiny s kraacutetkyacutem poločasem)bull Autofagie (proteiny s dlouhyacutem poločasem organely)
ndash Makroautofagie (celeacute organely)ndash Mikroautofagie (makromolekuly maleacute organely)ndash Chaperony zprostředkovanaacute autofagie (KFERQ proteiny)
Obr httpcpmcnetcolumbiaedudeptgsasanatomyFacultyKessinautophagyhtml
19
Staacuternutiacute jako katabolickeacute selhaacuteniacuteNekompletniacute degradace v lysosomech uvolněniacute Fe z mito ROS lipoperoxidace cross-linking agregace a polymerace
zoxidovanyacutech proteinů a lipidů
uarr LIPOFUSCIN (v lysosomech)V cytosolu defektniacute mito a
proteinoveacute agregaacutety
Deficit hydrolaacutez dodaacutevanyacutech do defektniacutech lysosomůPoškozeneacute a hypertrofovaneacute (obřiacute) mito nelze odbourat
Meacuteně ATP viacutece ROS poškozeneacute mito a lysosomymohou iniciovat apoptosu
+
Obr httpwwwuni-mainzdeFBMedizinAnatomieworkshopEMEMtLysohtml
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči dalšiacutemu
oxidačniacutemu stresu
helliprarr propagace zaacutenětu
20
Stresovaacute reakce se ve staacuteřiacute staacutevaacute chronickou
Nick Lane Oxygen The Molecule that made the World Oxford University Press 2002
Disposable soma theoryJak dlouho maacute tělo vydržet
bull V přiacuterodě se většina živočichů staacuternutiacute nedožijendash selekčniacute stiacuten pro mutace s negativniacutem vlivem v pozdniacutech faacuteziacutech
života
bull V přiacuterodniacutem vyacuteběru je rozhodujiacuteciacute uacutespěch v reprodukci ndash hellip geny prodlužujiacuteciacute post-reprodukčniacute obdobiacute nejsou k ničemu
bull Omezeneacute množstviacute metabolickeacute energie se musiacute dělit mezi uacutedržbu těla a reprodukci (trade-off)
(TBLKirkwood amp SN Austad Nature 408 (2000) 233-238)
21
Antioxidanty jako elixiacutery mlaacutediacute
bull Vitamiacuten E (tokoferol)
bull Vitamiacuten C (askorbaacutet)
bull β-karoten
bull Selen
Obr httpwwwoselcz
Antioxidačniacute potravniacute doplňky
mohou dokonce škodit
bull Recentniacute meta-analyacuteza celkoveacute mortality v 68 studiiacutech s podaacutevaacuteniacutem antioxidačniacutechpotravniacutech doplňků (232 606 uacutečastniacuteků 385 publikaciacute)
ndash β-karoten vitamiacuten A a vitamiacuten E signifikantně zvyšujiacute mortalitu
ndash Vitamiacuten C a selen nemajiacute vliv
(Bjelakovic G et al JAMA 2007 297 842-857)
22
Proč antioxidanty nepomaacutehajiacute
nebo dokonce škodiacute
bull Ve vyššiacutech daacutevkaacutech už nedělajiacute nicbull Působiacute tam kde nemajiacute
ndash Inhibice stresoveacute reakcendash Braacuteniacute boji proti infekci naacutedorovyacutem buňkaacutem
opraacutevněneacute apoptose
bull Majiacute i jineacute uacutečinky než antioxidačniacutendash tokoferoly protizaacutenětliveacutendash β-karoten ko-karcinogen (dohromady s
kouřeniacutem nebo environmenaacutelniacutemi toxiny)
Dieta bohataacute na ovoce a zeleninu (optim 5x 80 g denně) je spojena s nižšiacutem rizikem kardiovaskulaacuterniacutech chorob diabetu a některyacutech typů
rakoviny (pliacutece uacutestahltan)
(ale neviacuteme proč)
httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm
11
Antioxidačniacute ochrana III
Sekvestrace železa a mědi
bull Proteiny zachaacutezejiacuteciacute s železem anebo mědiacutendash transferin vaacuteže 2 atomy Fe3+ (transport)ndash laktoferin analogickyacute transferinu ale Fe
neuvolňuje ( jen sekvestrace) leukocytyndash feritin H a L podjednotky H je ferroxidasa
skladovaacuteniacute Fe (až 4500 atomů Fe3+) ndash haptoglobin vaacuteže hemoglobin v cirkulacindash hemopexin vaacuteže hem v cirkulacindash ceruloplasmin obsahuje Cu funkce
ferroxidasa (export Fe z buněk)ndash albumin transport Cu
ICT ECT
Superoxid
Peroxid FeCu
Superoxid
Peroxid FeCu
SuperoxiddismutasaGlutathionperoxidasaKatalasa
GlutathionTokoferolAskorbaacutet
Antioxidačniacute enzymy amp hladiny
glutathionu velmi niacutezkeacute
TokoferolAskorbaacutetKarotenoidy kyselina močovaacute
albumin glukosa bilirubin
Redoxně aktivniacute Fe přiacutetomno(LIP sbquolabile iron poollsquo)
Sekvestrace železa a mědi- transferin laktoferin- hemopexin- haptoglobin- ceruloplasmin (ferroxidasa)- Cu vaacutezaacuteno na albumin
12
bull THIOLY ndash Glutathionndash Thioredoxin
bull DALŠIacute ENDOGENNIacute METABOLITYndash Bilirubin ndash Kyselina močovaacutendash Kyselina lipoovaacute
bull Z DIETYndash Askorbaacutet (Vitamiacuten C)ndash α-Tokoferol (Vitamiacuten E)ndash Karotenoidyndash Rostlinneacute fenoly
Antioxidačniacute ochrana IV
Niacutezkomolekulaacuterniacute antioxidačniacute substraacutety
Tokoferoly (Vitamin E)
bull skupina 8 isomerů nejuacutečinnějšiacute α-tokoferol
bull antioxidant membraacuten (lipofilniacute)
bull ldquochain-breakingrdquo zastavuje řetězovoureakcilipoperoxidace
13
Askorbaacutet (Vitamiacuten C)
bull Redoxně aktivniacute derivaacutet sacharidů
bull U většiny živočichů syntetizovaacuten z kyseliny glukuronoveacute
bull Pro člověka primaacutety netopyacutery a morčata vitamiacuten
bull Deficit způsobuje onemocněniacute zvaneacute kurděje (skorbut)
Askorbaacutet v těle
bull Hlavniacute funkce je pro-oxidačniacute kofaktor hydroxylasndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenundash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminundash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutech hormonů
amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)
bull Reduktant pro železo podpora jeho vstřebaacutevaacuteniacutebull Při poruše sekvestrace Fe (hemochromatosa) může byacutet
nebezpečnyacute pro-oxidant ()bull Denniacute potřeba 70-100 mg vyššiacute daacutevky po se vyloučiacute
močiacute (renaacutelniacute praacuteh cca 200 mg24 hod)
14
membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment
LH
L
Tokoferol
Tokoferyl
radikaacutel
LOOH
LOO
řetězovaacute reakce
lipoperoxidace
Ascorbaacutet
Semidehydro-
ascorbaacutet
Dehydroascorbaacutet
+e-
-e-
dehydroascorbaacutetreduktasa
2GSH
GSSG
Aktivovaneacute neutrofily
akumulujiacute
dehydroaskorbaacutet (DHA)GLUT1
DHA
Askorbaacutet
Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS
GSH
GSSG
Glutaredoxin
15
bull Selenndash stopovyacute prvek (denniacute potřeba 55 microg) možnost
deficitu i intoxikacendash Součaacutest řady antioxidačniacutech enzymů
(glutathionperoxidasy thioredoxinreduktasy) a takeacute např 5lsquo-dejodasy (T4rarrT3)
bull Karotenoidy
ndash β-karoten (provitamiacuten A) je prekursor pro synteacutezu
bull Retinal hellip viděniacutebull Kyselina retinovaacute hellipregulaacutetor genoveacute exprese růstu
a diferenciace buněk
ndash Antioxidačniacute ochrana kůže a oka
Rostlinneacute (poly)fenoly
bull Tisiacutece laacutetek (quercetin resveratrol katechinyhellip)
bull Ovoce zelenina čaj červeneacute viacuteno sojovaacuteomaacutečka kaacuteva čokolaacuteda kořeniacutehellip
bull Vyacuteborneacute antioxidanty (reduktanty) in vitro
bull In vivo situace složitějšiacutendash Resorpce v traacuteviciacutem traktu
ndash Konverze na jineacute derivaacutety
ndash Dalšiacute specifickeacute biologickeacuteuacutečinky
Obrhttpwwwjustaboutskincom
16
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči
dalšiacutemu oxidačniacutemu stresu
Apoptosa jako ldquoextreacutemniacute
antioxidačniacute ochranardquo
17
Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute
bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)
bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull aterosclerosabull diabetes mellitusbull hypertenzebull některeacute typy rakovinybull mozkoveacute traumahemoragiebull ischemicko-reperfusniacute poškozeniacute srdce a jinyacutech orgaacutenůbull Parkinsonova nemocbull Alzheimerova nemocbull staacuternutiacute
bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)
Co je to staacuternutiacute
bull U různyacutech živočichů vypadaacute stejně ale probiacutehaacuterůzně rychle hellip musiacute byacutet univerzaacutelniacute děj
bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem (I když geny hrajiacute roli)
bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni
neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu
biomolekul neomezeně dlouho
bdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)
18
Radikaacutelovaacutemitochondriaacutelniacute teorie staacuternutiacute
bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkem(Denham Harman 1956)
bull Později formulovaacutena mitochondriaacutelniacute teorie
bull hellipmitochondrie jsou hlavniacute zdroj ROS v organismubull Ale nedařiacute se jednoznačně prokaacutezat že mito DNA je
viacutece poškozovaacutena ROS ani že dramaticky hromadiacutemutace s věkem
bull Model dle Kirkwooda a Kovalda
ndash Určiteacute množstviacute ROS unikaacute z mitochondriiacute a poškozuje ostatniacute buněčneacute struktury
ndash Prevence tvorby ROS a systeacutemy opravujiacuteciacutepoškozeniacute nejsou nikdy 100 uacutečinneacute
ndash Miacuterně poškozeneacute mitochondrie produkujiacute meacuteněenergie než buňka potřebuje
Jak se buňky zbavujiacute nepotřebnyacutech proteinů a organel
bull Kalpainy proteasom (proteiny s kraacutetkyacutem poločasem)bull Autofagie (proteiny s dlouhyacutem poločasem organely)
ndash Makroautofagie (celeacute organely)ndash Mikroautofagie (makromolekuly maleacute organely)ndash Chaperony zprostředkovanaacute autofagie (KFERQ proteiny)
Obr httpcpmcnetcolumbiaedudeptgsasanatomyFacultyKessinautophagyhtml
19
Staacuternutiacute jako katabolickeacute selhaacuteniacuteNekompletniacute degradace v lysosomech uvolněniacute Fe z mito ROS lipoperoxidace cross-linking agregace a polymerace
zoxidovanyacutech proteinů a lipidů
uarr LIPOFUSCIN (v lysosomech)V cytosolu defektniacute mito a
proteinoveacute agregaacutety
Deficit hydrolaacutez dodaacutevanyacutech do defektniacutech lysosomůPoškozeneacute a hypertrofovaneacute (obřiacute) mito nelze odbourat
Meacuteně ATP viacutece ROS poškozeneacute mito a lysosomymohou iniciovat apoptosu
+
Obr httpwwwuni-mainzdeFBMedizinAnatomieworkshopEMEMtLysohtml
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči dalšiacutemu
oxidačniacutemu stresu
helliprarr propagace zaacutenětu
20
Stresovaacute reakce se ve staacuteřiacute staacutevaacute chronickou
Nick Lane Oxygen The Molecule that made the World Oxford University Press 2002
Disposable soma theoryJak dlouho maacute tělo vydržet
bull V přiacuterodě se většina živočichů staacuternutiacute nedožijendash selekčniacute stiacuten pro mutace s negativniacutem vlivem v pozdniacutech faacuteziacutech
života
bull V přiacuterodniacutem vyacuteběru je rozhodujiacuteciacute uacutespěch v reprodukci ndash hellip geny prodlužujiacuteciacute post-reprodukčniacute obdobiacute nejsou k ničemu
bull Omezeneacute množstviacute metabolickeacute energie se musiacute dělit mezi uacutedržbu těla a reprodukci (trade-off)
(TBLKirkwood amp SN Austad Nature 408 (2000) 233-238)
21
Antioxidanty jako elixiacutery mlaacutediacute
bull Vitamiacuten E (tokoferol)
bull Vitamiacuten C (askorbaacutet)
bull β-karoten
bull Selen
Obr httpwwwoselcz
Antioxidačniacute potravniacute doplňky
mohou dokonce škodit
bull Recentniacute meta-analyacuteza celkoveacute mortality v 68 studiiacutech s podaacutevaacuteniacutem antioxidačniacutechpotravniacutech doplňků (232 606 uacutečastniacuteků 385 publikaciacute)
ndash β-karoten vitamiacuten A a vitamiacuten E signifikantně zvyšujiacute mortalitu
ndash Vitamiacuten C a selen nemajiacute vliv
(Bjelakovic G et al JAMA 2007 297 842-857)
22
Proč antioxidanty nepomaacutehajiacute
nebo dokonce škodiacute
bull Ve vyššiacutech daacutevkaacutech už nedělajiacute nicbull Působiacute tam kde nemajiacute
ndash Inhibice stresoveacute reakcendash Braacuteniacute boji proti infekci naacutedorovyacutem buňkaacutem
opraacutevněneacute apoptose
bull Majiacute i jineacute uacutečinky než antioxidačniacutendash tokoferoly protizaacutenětliveacutendash β-karoten ko-karcinogen (dohromady s
kouřeniacutem nebo environmenaacutelniacutemi toxiny)
Dieta bohataacute na ovoce a zeleninu (optim 5x 80 g denně) je spojena s nižšiacutem rizikem kardiovaskulaacuterniacutech chorob diabetu a některyacutech typů
rakoviny (pliacutece uacutestahltan)
(ale neviacuteme proč)
httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm
12
bull THIOLY ndash Glutathionndash Thioredoxin
bull DALŠIacute ENDOGENNIacute METABOLITYndash Bilirubin ndash Kyselina močovaacutendash Kyselina lipoovaacute
bull Z DIETYndash Askorbaacutet (Vitamiacuten C)ndash α-Tokoferol (Vitamiacuten E)ndash Karotenoidyndash Rostlinneacute fenoly
Antioxidačniacute ochrana IV
Niacutezkomolekulaacuterniacute antioxidačniacute substraacutety
Tokoferoly (Vitamin E)
bull skupina 8 isomerů nejuacutečinnějšiacute α-tokoferol
bull antioxidant membraacuten (lipofilniacute)
bull ldquochain-breakingrdquo zastavuje řetězovoureakcilipoperoxidace
13
Askorbaacutet (Vitamiacuten C)
bull Redoxně aktivniacute derivaacutet sacharidů
bull U většiny živočichů syntetizovaacuten z kyseliny glukuronoveacute
bull Pro člověka primaacutety netopyacutery a morčata vitamiacuten
bull Deficit způsobuje onemocněniacute zvaneacute kurděje (skorbut)
Askorbaacutet v těle
bull Hlavniacute funkce je pro-oxidačniacute kofaktor hydroxylasndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenundash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminundash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutech hormonů
amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)
bull Reduktant pro železo podpora jeho vstřebaacutevaacuteniacutebull Při poruše sekvestrace Fe (hemochromatosa) může byacutet
nebezpečnyacute pro-oxidant ()bull Denniacute potřeba 70-100 mg vyššiacute daacutevky po se vyloučiacute
močiacute (renaacutelniacute praacuteh cca 200 mg24 hod)
14
membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment
LH
L
Tokoferol
Tokoferyl
radikaacutel
LOOH
LOO
řetězovaacute reakce
lipoperoxidace
Ascorbaacutet
Semidehydro-
ascorbaacutet
Dehydroascorbaacutet
+e-
-e-
dehydroascorbaacutetreduktasa
2GSH
GSSG
Aktivovaneacute neutrofily
akumulujiacute
dehydroaskorbaacutet (DHA)GLUT1
DHA
Askorbaacutet
Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS
GSH
GSSG
Glutaredoxin
15
bull Selenndash stopovyacute prvek (denniacute potřeba 55 microg) možnost
deficitu i intoxikacendash Součaacutest řady antioxidačniacutech enzymů
(glutathionperoxidasy thioredoxinreduktasy) a takeacute např 5lsquo-dejodasy (T4rarrT3)
bull Karotenoidy
ndash β-karoten (provitamiacuten A) je prekursor pro synteacutezu
bull Retinal hellip viděniacutebull Kyselina retinovaacute hellipregulaacutetor genoveacute exprese růstu
a diferenciace buněk
ndash Antioxidačniacute ochrana kůže a oka
Rostlinneacute (poly)fenoly
bull Tisiacutece laacutetek (quercetin resveratrol katechinyhellip)
bull Ovoce zelenina čaj červeneacute viacuteno sojovaacuteomaacutečka kaacuteva čokolaacuteda kořeniacutehellip
bull Vyacuteborneacute antioxidanty (reduktanty) in vitro
bull In vivo situace složitějšiacutendash Resorpce v traacuteviciacutem traktu
ndash Konverze na jineacute derivaacutety
ndash Dalšiacute specifickeacute biologickeacuteuacutečinky
Obrhttpwwwjustaboutskincom
16
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči
dalšiacutemu oxidačniacutemu stresu
Apoptosa jako ldquoextreacutemniacute
antioxidačniacute ochranardquo
17
Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute
bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)
bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull aterosclerosabull diabetes mellitusbull hypertenzebull některeacute typy rakovinybull mozkoveacute traumahemoragiebull ischemicko-reperfusniacute poškozeniacute srdce a jinyacutech orgaacutenůbull Parkinsonova nemocbull Alzheimerova nemocbull staacuternutiacute
bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)
Co je to staacuternutiacute
bull U různyacutech živočichů vypadaacute stejně ale probiacutehaacuterůzně rychle hellip musiacute byacutet univerzaacutelniacute děj
bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem (I když geny hrajiacute roli)
bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni
neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu
biomolekul neomezeně dlouho
bdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)
18
Radikaacutelovaacutemitochondriaacutelniacute teorie staacuternutiacute
bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkem(Denham Harman 1956)
bull Později formulovaacutena mitochondriaacutelniacute teorie
bull hellipmitochondrie jsou hlavniacute zdroj ROS v organismubull Ale nedařiacute se jednoznačně prokaacutezat že mito DNA je
viacutece poškozovaacutena ROS ani že dramaticky hromadiacutemutace s věkem
bull Model dle Kirkwooda a Kovalda
ndash Určiteacute množstviacute ROS unikaacute z mitochondriiacute a poškozuje ostatniacute buněčneacute struktury
ndash Prevence tvorby ROS a systeacutemy opravujiacuteciacutepoškozeniacute nejsou nikdy 100 uacutečinneacute
ndash Miacuterně poškozeneacute mitochondrie produkujiacute meacuteněenergie než buňka potřebuje
Jak se buňky zbavujiacute nepotřebnyacutech proteinů a organel
bull Kalpainy proteasom (proteiny s kraacutetkyacutem poločasem)bull Autofagie (proteiny s dlouhyacutem poločasem organely)
ndash Makroautofagie (celeacute organely)ndash Mikroautofagie (makromolekuly maleacute organely)ndash Chaperony zprostředkovanaacute autofagie (KFERQ proteiny)
Obr httpcpmcnetcolumbiaedudeptgsasanatomyFacultyKessinautophagyhtml
19
Staacuternutiacute jako katabolickeacute selhaacuteniacuteNekompletniacute degradace v lysosomech uvolněniacute Fe z mito ROS lipoperoxidace cross-linking agregace a polymerace
zoxidovanyacutech proteinů a lipidů
uarr LIPOFUSCIN (v lysosomech)V cytosolu defektniacute mito a
proteinoveacute agregaacutety
Deficit hydrolaacutez dodaacutevanyacutech do defektniacutech lysosomůPoškozeneacute a hypertrofovaneacute (obřiacute) mito nelze odbourat
Meacuteně ATP viacutece ROS poškozeneacute mito a lysosomymohou iniciovat apoptosu
+
Obr httpwwwuni-mainzdeFBMedizinAnatomieworkshopEMEMtLysohtml
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči dalšiacutemu
oxidačniacutemu stresu
helliprarr propagace zaacutenětu
20
Stresovaacute reakce se ve staacuteřiacute staacutevaacute chronickou
Nick Lane Oxygen The Molecule that made the World Oxford University Press 2002
Disposable soma theoryJak dlouho maacute tělo vydržet
bull V přiacuterodě se většina živočichů staacuternutiacute nedožijendash selekčniacute stiacuten pro mutace s negativniacutem vlivem v pozdniacutech faacuteziacutech
života
bull V přiacuterodniacutem vyacuteběru je rozhodujiacuteciacute uacutespěch v reprodukci ndash hellip geny prodlužujiacuteciacute post-reprodukčniacute obdobiacute nejsou k ničemu
bull Omezeneacute množstviacute metabolickeacute energie se musiacute dělit mezi uacutedržbu těla a reprodukci (trade-off)
(TBLKirkwood amp SN Austad Nature 408 (2000) 233-238)
21
Antioxidanty jako elixiacutery mlaacutediacute
bull Vitamiacuten E (tokoferol)
bull Vitamiacuten C (askorbaacutet)
bull β-karoten
bull Selen
Obr httpwwwoselcz
Antioxidačniacute potravniacute doplňky
mohou dokonce škodit
bull Recentniacute meta-analyacuteza celkoveacute mortality v 68 studiiacutech s podaacutevaacuteniacutem antioxidačniacutechpotravniacutech doplňků (232 606 uacutečastniacuteků 385 publikaciacute)
ndash β-karoten vitamiacuten A a vitamiacuten E signifikantně zvyšujiacute mortalitu
ndash Vitamiacuten C a selen nemajiacute vliv
(Bjelakovic G et al JAMA 2007 297 842-857)
22
Proč antioxidanty nepomaacutehajiacute
nebo dokonce škodiacute
bull Ve vyššiacutech daacutevkaacutech už nedělajiacute nicbull Působiacute tam kde nemajiacute
ndash Inhibice stresoveacute reakcendash Braacuteniacute boji proti infekci naacutedorovyacutem buňkaacutem
opraacutevněneacute apoptose
bull Majiacute i jineacute uacutečinky než antioxidačniacutendash tokoferoly protizaacutenětliveacutendash β-karoten ko-karcinogen (dohromady s
kouřeniacutem nebo environmenaacutelniacutemi toxiny)
Dieta bohataacute na ovoce a zeleninu (optim 5x 80 g denně) je spojena s nižšiacutem rizikem kardiovaskulaacuterniacutech chorob diabetu a některyacutech typů
rakoviny (pliacutece uacutestahltan)
(ale neviacuteme proč)
httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm
13
Askorbaacutet (Vitamiacuten C)
bull Redoxně aktivniacute derivaacutet sacharidů
bull U většiny živočichů syntetizovaacuten z kyseliny glukuronoveacute
bull Pro člověka primaacutety netopyacutery a morčata vitamiacuten
bull Deficit způsobuje onemocněniacute zvaneacute kurděje (skorbut)
Askorbaacutet v těle
bull Hlavniacute funkce je pro-oxidačniacute kofaktor hydroxylasndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenundash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminundash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutech hormonů
amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)
bull Reduktant pro železo podpora jeho vstřebaacutevaacuteniacutebull Při poruše sekvestrace Fe (hemochromatosa) může byacutet
nebezpečnyacute pro-oxidant ()bull Denniacute potřeba 70-100 mg vyššiacute daacutevky po se vyloučiacute
močiacute (renaacutelniacute praacuteh cca 200 mg24 hod)
14
membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment
LH
L
Tokoferol
Tokoferyl
radikaacutel
LOOH
LOO
řetězovaacute reakce
lipoperoxidace
Ascorbaacutet
Semidehydro-
ascorbaacutet
Dehydroascorbaacutet
+e-
-e-
dehydroascorbaacutetreduktasa
2GSH
GSSG
Aktivovaneacute neutrofily
akumulujiacute
dehydroaskorbaacutet (DHA)GLUT1
DHA
Askorbaacutet
Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS
GSH
GSSG
Glutaredoxin
15
bull Selenndash stopovyacute prvek (denniacute potřeba 55 microg) možnost
deficitu i intoxikacendash Součaacutest řady antioxidačniacutech enzymů
(glutathionperoxidasy thioredoxinreduktasy) a takeacute např 5lsquo-dejodasy (T4rarrT3)
bull Karotenoidy
ndash β-karoten (provitamiacuten A) je prekursor pro synteacutezu
bull Retinal hellip viděniacutebull Kyselina retinovaacute hellipregulaacutetor genoveacute exprese růstu
a diferenciace buněk
ndash Antioxidačniacute ochrana kůže a oka
Rostlinneacute (poly)fenoly
bull Tisiacutece laacutetek (quercetin resveratrol katechinyhellip)
bull Ovoce zelenina čaj červeneacute viacuteno sojovaacuteomaacutečka kaacuteva čokolaacuteda kořeniacutehellip
bull Vyacuteborneacute antioxidanty (reduktanty) in vitro
bull In vivo situace složitějšiacutendash Resorpce v traacuteviciacutem traktu
ndash Konverze na jineacute derivaacutety
ndash Dalšiacute specifickeacute biologickeacuteuacutečinky
Obrhttpwwwjustaboutskincom
16
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči
dalšiacutemu oxidačniacutemu stresu
Apoptosa jako ldquoextreacutemniacute
antioxidačniacute ochranardquo
17
Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute
bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)
bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull aterosclerosabull diabetes mellitusbull hypertenzebull některeacute typy rakovinybull mozkoveacute traumahemoragiebull ischemicko-reperfusniacute poškozeniacute srdce a jinyacutech orgaacutenůbull Parkinsonova nemocbull Alzheimerova nemocbull staacuternutiacute
bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)
Co je to staacuternutiacute
bull U různyacutech živočichů vypadaacute stejně ale probiacutehaacuterůzně rychle hellip musiacute byacutet univerzaacutelniacute děj
bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem (I když geny hrajiacute roli)
bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni
neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu
biomolekul neomezeně dlouho
bdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)
18
Radikaacutelovaacutemitochondriaacutelniacute teorie staacuternutiacute
bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkem(Denham Harman 1956)
bull Později formulovaacutena mitochondriaacutelniacute teorie
bull hellipmitochondrie jsou hlavniacute zdroj ROS v organismubull Ale nedařiacute se jednoznačně prokaacutezat že mito DNA je
viacutece poškozovaacutena ROS ani že dramaticky hromadiacutemutace s věkem
bull Model dle Kirkwooda a Kovalda
ndash Určiteacute množstviacute ROS unikaacute z mitochondriiacute a poškozuje ostatniacute buněčneacute struktury
ndash Prevence tvorby ROS a systeacutemy opravujiacuteciacutepoškozeniacute nejsou nikdy 100 uacutečinneacute
ndash Miacuterně poškozeneacute mitochondrie produkujiacute meacuteněenergie než buňka potřebuje
Jak se buňky zbavujiacute nepotřebnyacutech proteinů a organel
bull Kalpainy proteasom (proteiny s kraacutetkyacutem poločasem)bull Autofagie (proteiny s dlouhyacutem poločasem organely)
ndash Makroautofagie (celeacute organely)ndash Mikroautofagie (makromolekuly maleacute organely)ndash Chaperony zprostředkovanaacute autofagie (KFERQ proteiny)
Obr httpcpmcnetcolumbiaedudeptgsasanatomyFacultyKessinautophagyhtml
19
Staacuternutiacute jako katabolickeacute selhaacuteniacuteNekompletniacute degradace v lysosomech uvolněniacute Fe z mito ROS lipoperoxidace cross-linking agregace a polymerace
zoxidovanyacutech proteinů a lipidů
uarr LIPOFUSCIN (v lysosomech)V cytosolu defektniacute mito a
proteinoveacute agregaacutety
Deficit hydrolaacutez dodaacutevanyacutech do defektniacutech lysosomůPoškozeneacute a hypertrofovaneacute (obřiacute) mito nelze odbourat
Meacuteně ATP viacutece ROS poškozeneacute mito a lysosomymohou iniciovat apoptosu
+
Obr httpwwwuni-mainzdeFBMedizinAnatomieworkshopEMEMtLysohtml
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči dalšiacutemu
oxidačniacutemu stresu
helliprarr propagace zaacutenětu
20
Stresovaacute reakce se ve staacuteřiacute staacutevaacute chronickou
Nick Lane Oxygen The Molecule that made the World Oxford University Press 2002
Disposable soma theoryJak dlouho maacute tělo vydržet
bull V přiacuterodě se většina živočichů staacuternutiacute nedožijendash selekčniacute stiacuten pro mutace s negativniacutem vlivem v pozdniacutech faacuteziacutech
života
bull V přiacuterodniacutem vyacuteběru je rozhodujiacuteciacute uacutespěch v reprodukci ndash hellip geny prodlužujiacuteciacute post-reprodukčniacute obdobiacute nejsou k ničemu
bull Omezeneacute množstviacute metabolickeacute energie se musiacute dělit mezi uacutedržbu těla a reprodukci (trade-off)
(TBLKirkwood amp SN Austad Nature 408 (2000) 233-238)
21
Antioxidanty jako elixiacutery mlaacutediacute
bull Vitamiacuten E (tokoferol)
bull Vitamiacuten C (askorbaacutet)
bull β-karoten
bull Selen
Obr httpwwwoselcz
Antioxidačniacute potravniacute doplňky
mohou dokonce škodit
bull Recentniacute meta-analyacuteza celkoveacute mortality v 68 studiiacutech s podaacutevaacuteniacutem antioxidačniacutechpotravniacutech doplňků (232 606 uacutečastniacuteků 385 publikaciacute)
ndash β-karoten vitamiacuten A a vitamiacuten E signifikantně zvyšujiacute mortalitu
ndash Vitamiacuten C a selen nemajiacute vliv
(Bjelakovic G et al JAMA 2007 297 842-857)
22
Proč antioxidanty nepomaacutehajiacute
nebo dokonce škodiacute
bull Ve vyššiacutech daacutevkaacutech už nedělajiacute nicbull Působiacute tam kde nemajiacute
ndash Inhibice stresoveacute reakcendash Braacuteniacute boji proti infekci naacutedorovyacutem buňkaacutem
opraacutevněneacute apoptose
bull Majiacute i jineacute uacutečinky než antioxidačniacutendash tokoferoly protizaacutenětliveacutendash β-karoten ko-karcinogen (dohromady s
kouřeniacutem nebo environmenaacutelniacutemi toxiny)
Dieta bohataacute na ovoce a zeleninu (optim 5x 80 g denně) je spojena s nižšiacutem rizikem kardiovaskulaacuterniacutech chorob diabetu a některyacutech typů
rakoviny (pliacutece uacutestahltan)
(ale neviacuteme proč)
httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm
14
membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment
LH
L
Tokoferol
Tokoferyl
radikaacutel
LOOH
LOO
řetězovaacute reakce
lipoperoxidace
Ascorbaacutet
Semidehydro-
ascorbaacutet
Dehydroascorbaacutet
+e-
-e-
dehydroascorbaacutetreduktasa
2GSH
GSSG
Aktivovaneacute neutrofily
akumulujiacute
dehydroaskorbaacutet (DHA)GLUT1
DHA
Askorbaacutet
Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS
GSH
GSSG
Glutaredoxin
15
bull Selenndash stopovyacute prvek (denniacute potřeba 55 microg) možnost
deficitu i intoxikacendash Součaacutest řady antioxidačniacutech enzymů
(glutathionperoxidasy thioredoxinreduktasy) a takeacute např 5lsquo-dejodasy (T4rarrT3)
bull Karotenoidy
ndash β-karoten (provitamiacuten A) je prekursor pro synteacutezu
bull Retinal hellip viděniacutebull Kyselina retinovaacute hellipregulaacutetor genoveacute exprese růstu
a diferenciace buněk
ndash Antioxidačniacute ochrana kůže a oka
Rostlinneacute (poly)fenoly
bull Tisiacutece laacutetek (quercetin resveratrol katechinyhellip)
bull Ovoce zelenina čaj červeneacute viacuteno sojovaacuteomaacutečka kaacuteva čokolaacuteda kořeniacutehellip
bull Vyacuteborneacute antioxidanty (reduktanty) in vitro
bull In vivo situace složitějšiacutendash Resorpce v traacuteviciacutem traktu
ndash Konverze na jineacute derivaacutety
ndash Dalšiacute specifickeacute biologickeacuteuacutečinky
Obrhttpwwwjustaboutskincom
16
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči
dalšiacutemu oxidačniacutemu stresu
Apoptosa jako ldquoextreacutemniacute
antioxidačniacute ochranardquo
17
Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute
bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)
bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull aterosclerosabull diabetes mellitusbull hypertenzebull některeacute typy rakovinybull mozkoveacute traumahemoragiebull ischemicko-reperfusniacute poškozeniacute srdce a jinyacutech orgaacutenůbull Parkinsonova nemocbull Alzheimerova nemocbull staacuternutiacute
bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)
Co je to staacuternutiacute
bull U různyacutech živočichů vypadaacute stejně ale probiacutehaacuterůzně rychle hellip musiacute byacutet univerzaacutelniacute děj
bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem (I když geny hrajiacute roli)
bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni
neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu
biomolekul neomezeně dlouho
bdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)
18
Radikaacutelovaacutemitochondriaacutelniacute teorie staacuternutiacute
bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkem(Denham Harman 1956)
bull Později formulovaacutena mitochondriaacutelniacute teorie
bull hellipmitochondrie jsou hlavniacute zdroj ROS v organismubull Ale nedařiacute se jednoznačně prokaacutezat že mito DNA je
viacutece poškozovaacutena ROS ani že dramaticky hromadiacutemutace s věkem
bull Model dle Kirkwooda a Kovalda
ndash Určiteacute množstviacute ROS unikaacute z mitochondriiacute a poškozuje ostatniacute buněčneacute struktury
ndash Prevence tvorby ROS a systeacutemy opravujiacuteciacutepoškozeniacute nejsou nikdy 100 uacutečinneacute
ndash Miacuterně poškozeneacute mitochondrie produkujiacute meacuteněenergie než buňka potřebuje
Jak se buňky zbavujiacute nepotřebnyacutech proteinů a organel
bull Kalpainy proteasom (proteiny s kraacutetkyacutem poločasem)bull Autofagie (proteiny s dlouhyacutem poločasem organely)
ndash Makroautofagie (celeacute organely)ndash Mikroautofagie (makromolekuly maleacute organely)ndash Chaperony zprostředkovanaacute autofagie (KFERQ proteiny)
Obr httpcpmcnetcolumbiaedudeptgsasanatomyFacultyKessinautophagyhtml
19
Staacuternutiacute jako katabolickeacute selhaacuteniacuteNekompletniacute degradace v lysosomech uvolněniacute Fe z mito ROS lipoperoxidace cross-linking agregace a polymerace
zoxidovanyacutech proteinů a lipidů
uarr LIPOFUSCIN (v lysosomech)V cytosolu defektniacute mito a
proteinoveacute agregaacutety
Deficit hydrolaacutez dodaacutevanyacutech do defektniacutech lysosomůPoškozeneacute a hypertrofovaneacute (obřiacute) mito nelze odbourat
Meacuteně ATP viacutece ROS poškozeneacute mito a lysosomymohou iniciovat apoptosu
+
Obr httpwwwuni-mainzdeFBMedizinAnatomieworkshopEMEMtLysohtml
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči dalšiacutemu
oxidačniacutemu stresu
helliprarr propagace zaacutenětu
20
Stresovaacute reakce se ve staacuteřiacute staacutevaacute chronickou
Nick Lane Oxygen The Molecule that made the World Oxford University Press 2002
Disposable soma theoryJak dlouho maacute tělo vydržet
bull V přiacuterodě se většina živočichů staacuternutiacute nedožijendash selekčniacute stiacuten pro mutace s negativniacutem vlivem v pozdniacutech faacuteziacutech
života
bull V přiacuterodniacutem vyacuteběru je rozhodujiacuteciacute uacutespěch v reprodukci ndash hellip geny prodlužujiacuteciacute post-reprodukčniacute obdobiacute nejsou k ničemu
bull Omezeneacute množstviacute metabolickeacute energie se musiacute dělit mezi uacutedržbu těla a reprodukci (trade-off)
(TBLKirkwood amp SN Austad Nature 408 (2000) 233-238)
21
Antioxidanty jako elixiacutery mlaacutediacute
bull Vitamiacuten E (tokoferol)
bull Vitamiacuten C (askorbaacutet)
bull β-karoten
bull Selen
Obr httpwwwoselcz
Antioxidačniacute potravniacute doplňky
mohou dokonce škodit
bull Recentniacute meta-analyacuteza celkoveacute mortality v 68 studiiacutech s podaacutevaacuteniacutem antioxidačniacutechpotravniacutech doplňků (232 606 uacutečastniacuteků 385 publikaciacute)
ndash β-karoten vitamiacuten A a vitamiacuten E signifikantně zvyšujiacute mortalitu
ndash Vitamiacuten C a selen nemajiacute vliv
(Bjelakovic G et al JAMA 2007 297 842-857)
22
Proč antioxidanty nepomaacutehajiacute
nebo dokonce škodiacute
bull Ve vyššiacutech daacutevkaacutech už nedělajiacute nicbull Působiacute tam kde nemajiacute
ndash Inhibice stresoveacute reakcendash Braacuteniacute boji proti infekci naacutedorovyacutem buňkaacutem
opraacutevněneacute apoptose
bull Majiacute i jineacute uacutečinky než antioxidačniacutendash tokoferoly protizaacutenětliveacutendash β-karoten ko-karcinogen (dohromady s
kouřeniacutem nebo environmenaacutelniacutemi toxiny)
Dieta bohataacute na ovoce a zeleninu (optim 5x 80 g denně) je spojena s nižšiacutem rizikem kardiovaskulaacuterniacutech chorob diabetu a některyacutech typů
rakoviny (pliacutece uacutestahltan)
(ale neviacuteme proč)
httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm
15
bull Selenndash stopovyacute prvek (denniacute potřeba 55 microg) možnost
deficitu i intoxikacendash Součaacutest řady antioxidačniacutech enzymů
(glutathionperoxidasy thioredoxinreduktasy) a takeacute např 5lsquo-dejodasy (T4rarrT3)
bull Karotenoidy
ndash β-karoten (provitamiacuten A) je prekursor pro synteacutezu
bull Retinal hellip viděniacutebull Kyselina retinovaacute hellipregulaacutetor genoveacute exprese růstu
a diferenciace buněk
ndash Antioxidačniacute ochrana kůže a oka
Rostlinneacute (poly)fenoly
bull Tisiacutece laacutetek (quercetin resveratrol katechinyhellip)
bull Ovoce zelenina čaj červeneacute viacuteno sojovaacuteomaacutečka kaacuteva čokolaacuteda kořeniacutehellip
bull Vyacuteborneacute antioxidanty (reduktanty) in vitro
bull In vivo situace složitějšiacutendash Resorpce v traacuteviciacutem traktu
ndash Konverze na jineacute derivaacutety
ndash Dalšiacute specifickeacute biologickeacuteuacutečinky
Obrhttpwwwjustaboutskincom
16
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči
dalšiacutemu oxidačniacutemu stresu
Apoptosa jako ldquoextreacutemniacute
antioxidačniacute ochranardquo
17
Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute
bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)
bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull aterosclerosabull diabetes mellitusbull hypertenzebull některeacute typy rakovinybull mozkoveacute traumahemoragiebull ischemicko-reperfusniacute poškozeniacute srdce a jinyacutech orgaacutenůbull Parkinsonova nemocbull Alzheimerova nemocbull staacuternutiacute
bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)
Co je to staacuternutiacute
bull U různyacutech živočichů vypadaacute stejně ale probiacutehaacuterůzně rychle hellip musiacute byacutet univerzaacutelniacute děj
bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem (I když geny hrajiacute roli)
bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni
neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu
biomolekul neomezeně dlouho
bdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)
18
Radikaacutelovaacutemitochondriaacutelniacute teorie staacuternutiacute
bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkem(Denham Harman 1956)
bull Později formulovaacutena mitochondriaacutelniacute teorie
bull hellipmitochondrie jsou hlavniacute zdroj ROS v organismubull Ale nedařiacute se jednoznačně prokaacutezat že mito DNA je
viacutece poškozovaacutena ROS ani že dramaticky hromadiacutemutace s věkem
bull Model dle Kirkwooda a Kovalda
ndash Určiteacute množstviacute ROS unikaacute z mitochondriiacute a poškozuje ostatniacute buněčneacute struktury
ndash Prevence tvorby ROS a systeacutemy opravujiacuteciacutepoškozeniacute nejsou nikdy 100 uacutečinneacute
ndash Miacuterně poškozeneacute mitochondrie produkujiacute meacuteněenergie než buňka potřebuje
Jak se buňky zbavujiacute nepotřebnyacutech proteinů a organel
bull Kalpainy proteasom (proteiny s kraacutetkyacutem poločasem)bull Autofagie (proteiny s dlouhyacutem poločasem organely)
ndash Makroautofagie (celeacute organely)ndash Mikroautofagie (makromolekuly maleacute organely)ndash Chaperony zprostředkovanaacute autofagie (KFERQ proteiny)
Obr httpcpmcnetcolumbiaedudeptgsasanatomyFacultyKessinautophagyhtml
19
Staacuternutiacute jako katabolickeacute selhaacuteniacuteNekompletniacute degradace v lysosomech uvolněniacute Fe z mito ROS lipoperoxidace cross-linking agregace a polymerace
zoxidovanyacutech proteinů a lipidů
uarr LIPOFUSCIN (v lysosomech)V cytosolu defektniacute mito a
proteinoveacute agregaacutety
Deficit hydrolaacutez dodaacutevanyacutech do defektniacutech lysosomůPoškozeneacute a hypertrofovaneacute (obřiacute) mito nelze odbourat
Meacuteně ATP viacutece ROS poškozeneacute mito a lysosomymohou iniciovat apoptosu
+
Obr httpwwwuni-mainzdeFBMedizinAnatomieworkshopEMEMtLysohtml
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči dalšiacutemu
oxidačniacutemu stresu
helliprarr propagace zaacutenětu
20
Stresovaacute reakce se ve staacuteřiacute staacutevaacute chronickou
Nick Lane Oxygen The Molecule that made the World Oxford University Press 2002
Disposable soma theoryJak dlouho maacute tělo vydržet
bull V přiacuterodě se většina živočichů staacuternutiacute nedožijendash selekčniacute stiacuten pro mutace s negativniacutem vlivem v pozdniacutech faacuteziacutech
života
bull V přiacuterodniacutem vyacuteběru je rozhodujiacuteciacute uacutespěch v reprodukci ndash hellip geny prodlužujiacuteciacute post-reprodukčniacute obdobiacute nejsou k ničemu
bull Omezeneacute množstviacute metabolickeacute energie se musiacute dělit mezi uacutedržbu těla a reprodukci (trade-off)
(TBLKirkwood amp SN Austad Nature 408 (2000) 233-238)
21
Antioxidanty jako elixiacutery mlaacutediacute
bull Vitamiacuten E (tokoferol)
bull Vitamiacuten C (askorbaacutet)
bull β-karoten
bull Selen
Obr httpwwwoselcz
Antioxidačniacute potravniacute doplňky
mohou dokonce škodit
bull Recentniacute meta-analyacuteza celkoveacute mortality v 68 studiiacutech s podaacutevaacuteniacutem antioxidačniacutechpotravniacutech doplňků (232 606 uacutečastniacuteků 385 publikaciacute)
ndash β-karoten vitamiacuten A a vitamiacuten E signifikantně zvyšujiacute mortalitu
ndash Vitamiacuten C a selen nemajiacute vliv
(Bjelakovic G et al JAMA 2007 297 842-857)
22
Proč antioxidanty nepomaacutehajiacute
nebo dokonce škodiacute
bull Ve vyššiacutech daacutevkaacutech už nedělajiacute nicbull Působiacute tam kde nemajiacute
ndash Inhibice stresoveacute reakcendash Braacuteniacute boji proti infekci naacutedorovyacutem buňkaacutem
opraacutevněneacute apoptose
bull Majiacute i jineacute uacutečinky než antioxidačniacutendash tokoferoly protizaacutenětliveacutendash β-karoten ko-karcinogen (dohromady s
kouřeniacutem nebo environmenaacutelniacutemi toxiny)
Dieta bohataacute na ovoce a zeleninu (optim 5x 80 g denně) je spojena s nižšiacutem rizikem kardiovaskulaacuterniacutech chorob diabetu a některyacutech typů
rakoviny (pliacutece uacutestahltan)
(ale neviacuteme proč)
httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm
16
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči
dalšiacutemu oxidačniacutemu stresu
Apoptosa jako ldquoextreacutemniacute
antioxidačniacute ochranardquo
17
Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute
bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)
bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull aterosclerosabull diabetes mellitusbull hypertenzebull některeacute typy rakovinybull mozkoveacute traumahemoragiebull ischemicko-reperfusniacute poškozeniacute srdce a jinyacutech orgaacutenůbull Parkinsonova nemocbull Alzheimerova nemocbull staacuternutiacute
bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)
Co je to staacuternutiacute
bull U různyacutech živočichů vypadaacute stejně ale probiacutehaacuterůzně rychle hellip musiacute byacutet univerzaacutelniacute děj
bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem (I když geny hrajiacute roli)
bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni
neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu
biomolekul neomezeně dlouho
bdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)
18
Radikaacutelovaacutemitochondriaacutelniacute teorie staacuternutiacute
bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkem(Denham Harman 1956)
bull Později formulovaacutena mitochondriaacutelniacute teorie
bull hellipmitochondrie jsou hlavniacute zdroj ROS v organismubull Ale nedařiacute se jednoznačně prokaacutezat že mito DNA je
viacutece poškozovaacutena ROS ani že dramaticky hromadiacutemutace s věkem
bull Model dle Kirkwooda a Kovalda
ndash Určiteacute množstviacute ROS unikaacute z mitochondriiacute a poškozuje ostatniacute buněčneacute struktury
ndash Prevence tvorby ROS a systeacutemy opravujiacuteciacutepoškozeniacute nejsou nikdy 100 uacutečinneacute
ndash Miacuterně poškozeneacute mitochondrie produkujiacute meacuteněenergie než buňka potřebuje
Jak se buňky zbavujiacute nepotřebnyacutech proteinů a organel
bull Kalpainy proteasom (proteiny s kraacutetkyacutem poločasem)bull Autofagie (proteiny s dlouhyacutem poločasem organely)
ndash Makroautofagie (celeacute organely)ndash Mikroautofagie (makromolekuly maleacute organely)ndash Chaperony zprostředkovanaacute autofagie (KFERQ proteiny)
Obr httpcpmcnetcolumbiaedudeptgsasanatomyFacultyKessinautophagyhtml
19
Staacuternutiacute jako katabolickeacute selhaacuteniacuteNekompletniacute degradace v lysosomech uvolněniacute Fe z mito ROS lipoperoxidace cross-linking agregace a polymerace
zoxidovanyacutech proteinů a lipidů
uarr LIPOFUSCIN (v lysosomech)V cytosolu defektniacute mito a
proteinoveacute agregaacutety
Deficit hydrolaacutez dodaacutevanyacutech do defektniacutech lysosomůPoškozeneacute a hypertrofovaneacute (obřiacute) mito nelze odbourat
Meacuteně ATP viacutece ROS poškozeneacute mito a lysosomymohou iniciovat apoptosu
+
Obr httpwwwuni-mainzdeFBMedizinAnatomieworkshopEMEMtLysohtml
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči dalšiacutemu
oxidačniacutemu stresu
helliprarr propagace zaacutenětu
20
Stresovaacute reakce se ve staacuteřiacute staacutevaacute chronickou
Nick Lane Oxygen The Molecule that made the World Oxford University Press 2002
Disposable soma theoryJak dlouho maacute tělo vydržet
bull V přiacuterodě se většina živočichů staacuternutiacute nedožijendash selekčniacute stiacuten pro mutace s negativniacutem vlivem v pozdniacutech faacuteziacutech
života
bull V přiacuterodniacutem vyacuteběru je rozhodujiacuteciacute uacutespěch v reprodukci ndash hellip geny prodlužujiacuteciacute post-reprodukčniacute obdobiacute nejsou k ničemu
bull Omezeneacute množstviacute metabolickeacute energie se musiacute dělit mezi uacutedržbu těla a reprodukci (trade-off)
(TBLKirkwood amp SN Austad Nature 408 (2000) 233-238)
21
Antioxidanty jako elixiacutery mlaacutediacute
bull Vitamiacuten E (tokoferol)
bull Vitamiacuten C (askorbaacutet)
bull β-karoten
bull Selen
Obr httpwwwoselcz
Antioxidačniacute potravniacute doplňky
mohou dokonce škodit
bull Recentniacute meta-analyacuteza celkoveacute mortality v 68 studiiacutech s podaacutevaacuteniacutem antioxidačniacutechpotravniacutech doplňků (232 606 uacutečastniacuteků 385 publikaciacute)
ndash β-karoten vitamiacuten A a vitamiacuten E signifikantně zvyšujiacute mortalitu
ndash Vitamiacuten C a selen nemajiacute vliv
(Bjelakovic G et al JAMA 2007 297 842-857)
22
Proč antioxidanty nepomaacutehajiacute
nebo dokonce škodiacute
bull Ve vyššiacutech daacutevkaacutech už nedělajiacute nicbull Působiacute tam kde nemajiacute
ndash Inhibice stresoveacute reakcendash Braacuteniacute boji proti infekci naacutedorovyacutem buňkaacutem
opraacutevněneacute apoptose
bull Majiacute i jineacute uacutečinky než antioxidačniacutendash tokoferoly protizaacutenětliveacutendash β-karoten ko-karcinogen (dohromady s
kouřeniacutem nebo environmenaacutelniacutemi toxiny)
Dieta bohataacute na ovoce a zeleninu (optim 5x 80 g denně) je spojena s nižšiacutem rizikem kardiovaskulaacuterniacutech chorob diabetu a některyacutech typů
rakoviny (pliacutece uacutestahltan)
(ale neviacuteme proč)
httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm
17
Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute
bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)
bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull aterosclerosabull diabetes mellitusbull hypertenzebull některeacute typy rakovinybull mozkoveacute traumahemoragiebull ischemicko-reperfusniacute poškozeniacute srdce a jinyacutech orgaacutenůbull Parkinsonova nemocbull Alzheimerova nemocbull staacuternutiacute
bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)
Co je to staacuternutiacute
bull U různyacutech živočichů vypadaacute stejně ale probiacutehaacuterůzně rychle hellip musiacute byacutet univerzaacutelniacute děj
bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem (I když geny hrajiacute roli)
bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni
neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu
biomolekul neomezeně dlouho
bdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)
18
Radikaacutelovaacutemitochondriaacutelniacute teorie staacuternutiacute
bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkem(Denham Harman 1956)
bull Později formulovaacutena mitochondriaacutelniacute teorie
bull hellipmitochondrie jsou hlavniacute zdroj ROS v organismubull Ale nedařiacute se jednoznačně prokaacutezat že mito DNA je
viacutece poškozovaacutena ROS ani že dramaticky hromadiacutemutace s věkem
bull Model dle Kirkwooda a Kovalda
ndash Určiteacute množstviacute ROS unikaacute z mitochondriiacute a poškozuje ostatniacute buněčneacute struktury
ndash Prevence tvorby ROS a systeacutemy opravujiacuteciacutepoškozeniacute nejsou nikdy 100 uacutečinneacute
ndash Miacuterně poškozeneacute mitochondrie produkujiacute meacuteněenergie než buňka potřebuje
Jak se buňky zbavujiacute nepotřebnyacutech proteinů a organel
bull Kalpainy proteasom (proteiny s kraacutetkyacutem poločasem)bull Autofagie (proteiny s dlouhyacutem poločasem organely)
ndash Makroautofagie (celeacute organely)ndash Mikroautofagie (makromolekuly maleacute organely)ndash Chaperony zprostředkovanaacute autofagie (KFERQ proteiny)
Obr httpcpmcnetcolumbiaedudeptgsasanatomyFacultyKessinautophagyhtml
19
Staacuternutiacute jako katabolickeacute selhaacuteniacuteNekompletniacute degradace v lysosomech uvolněniacute Fe z mito ROS lipoperoxidace cross-linking agregace a polymerace
zoxidovanyacutech proteinů a lipidů
uarr LIPOFUSCIN (v lysosomech)V cytosolu defektniacute mito a
proteinoveacute agregaacutety
Deficit hydrolaacutez dodaacutevanyacutech do defektniacutech lysosomůPoškozeneacute a hypertrofovaneacute (obřiacute) mito nelze odbourat
Meacuteně ATP viacutece ROS poškozeneacute mito a lysosomymohou iniciovat apoptosu
+
Obr httpwwwuni-mainzdeFBMedizinAnatomieworkshopEMEMtLysohtml
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči dalšiacutemu
oxidačniacutemu stresu
helliprarr propagace zaacutenětu
20
Stresovaacute reakce se ve staacuteřiacute staacutevaacute chronickou
Nick Lane Oxygen The Molecule that made the World Oxford University Press 2002
Disposable soma theoryJak dlouho maacute tělo vydržet
bull V přiacuterodě se většina živočichů staacuternutiacute nedožijendash selekčniacute stiacuten pro mutace s negativniacutem vlivem v pozdniacutech faacuteziacutech
života
bull V přiacuterodniacutem vyacuteběru je rozhodujiacuteciacute uacutespěch v reprodukci ndash hellip geny prodlužujiacuteciacute post-reprodukčniacute obdobiacute nejsou k ničemu
bull Omezeneacute množstviacute metabolickeacute energie se musiacute dělit mezi uacutedržbu těla a reprodukci (trade-off)
(TBLKirkwood amp SN Austad Nature 408 (2000) 233-238)
21
Antioxidanty jako elixiacutery mlaacutediacute
bull Vitamiacuten E (tokoferol)
bull Vitamiacuten C (askorbaacutet)
bull β-karoten
bull Selen
Obr httpwwwoselcz
Antioxidačniacute potravniacute doplňky
mohou dokonce škodit
bull Recentniacute meta-analyacuteza celkoveacute mortality v 68 studiiacutech s podaacutevaacuteniacutem antioxidačniacutechpotravniacutech doplňků (232 606 uacutečastniacuteků 385 publikaciacute)
ndash β-karoten vitamiacuten A a vitamiacuten E signifikantně zvyšujiacute mortalitu
ndash Vitamiacuten C a selen nemajiacute vliv
(Bjelakovic G et al JAMA 2007 297 842-857)
22
Proč antioxidanty nepomaacutehajiacute
nebo dokonce škodiacute
bull Ve vyššiacutech daacutevkaacutech už nedělajiacute nicbull Působiacute tam kde nemajiacute
ndash Inhibice stresoveacute reakcendash Braacuteniacute boji proti infekci naacutedorovyacutem buňkaacutem
opraacutevněneacute apoptose
bull Majiacute i jineacute uacutečinky než antioxidačniacutendash tokoferoly protizaacutenětliveacutendash β-karoten ko-karcinogen (dohromady s
kouřeniacutem nebo environmenaacutelniacutemi toxiny)
Dieta bohataacute na ovoce a zeleninu (optim 5x 80 g denně) je spojena s nižšiacutem rizikem kardiovaskulaacuterniacutech chorob diabetu a některyacutech typů
rakoviny (pliacutece uacutestahltan)
(ale neviacuteme proč)
httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm
18
Radikaacutelovaacutemitochondriaacutelniacute teorie staacuternutiacute
bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkem(Denham Harman 1956)
bull Později formulovaacutena mitochondriaacutelniacute teorie
bull hellipmitochondrie jsou hlavniacute zdroj ROS v organismubull Ale nedařiacute se jednoznačně prokaacutezat že mito DNA je
viacutece poškozovaacutena ROS ani že dramaticky hromadiacutemutace s věkem
bull Model dle Kirkwooda a Kovalda
ndash Určiteacute množstviacute ROS unikaacute z mitochondriiacute a poškozuje ostatniacute buněčneacute struktury
ndash Prevence tvorby ROS a systeacutemy opravujiacuteciacutepoškozeniacute nejsou nikdy 100 uacutečinneacute
ndash Miacuterně poškozeneacute mitochondrie produkujiacute meacuteněenergie než buňka potřebuje
Jak se buňky zbavujiacute nepotřebnyacutech proteinů a organel
bull Kalpainy proteasom (proteiny s kraacutetkyacutem poločasem)bull Autofagie (proteiny s dlouhyacutem poločasem organely)
ndash Makroautofagie (celeacute organely)ndash Mikroautofagie (makromolekuly maleacute organely)ndash Chaperony zprostředkovanaacute autofagie (KFERQ proteiny)
Obr httpcpmcnetcolumbiaedudeptgsasanatomyFacultyKessinautophagyhtml
19
Staacuternutiacute jako katabolickeacute selhaacuteniacuteNekompletniacute degradace v lysosomech uvolněniacute Fe z mito ROS lipoperoxidace cross-linking agregace a polymerace
zoxidovanyacutech proteinů a lipidů
uarr LIPOFUSCIN (v lysosomech)V cytosolu defektniacute mito a
proteinoveacute agregaacutety
Deficit hydrolaacutez dodaacutevanyacutech do defektniacutech lysosomůPoškozeneacute a hypertrofovaneacute (obřiacute) mito nelze odbourat
Meacuteně ATP viacutece ROS poškozeneacute mito a lysosomymohou iniciovat apoptosu
+
Obr httpwwwuni-mainzdeFBMedizinAnatomieworkshopEMEMtLysohtml
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči dalšiacutemu
oxidačniacutemu stresu
helliprarr propagace zaacutenětu
20
Stresovaacute reakce se ve staacuteřiacute staacutevaacute chronickou
Nick Lane Oxygen The Molecule that made the World Oxford University Press 2002
Disposable soma theoryJak dlouho maacute tělo vydržet
bull V přiacuterodě se většina živočichů staacuternutiacute nedožijendash selekčniacute stiacuten pro mutace s negativniacutem vlivem v pozdniacutech faacuteziacutech
života
bull V přiacuterodniacutem vyacuteběru je rozhodujiacuteciacute uacutespěch v reprodukci ndash hellip geny prodlužujiacuteciacute post-reprodukčniacute obdobiacute nejsou k ničemu
bull Omezeneacute množstviacute metabolickeacute energie se musiacute dělit mezi uacutedržbu těla a reprodukci (trade-off)
(TBLKirkwood amp SN Austad Nature 408 (2000) 233-238)
21
Antioxidanty jako elixiacutery mlaacutediacute
bull Vitamiacuten E (tokoferol)
bull Vitamiacuten C (askorbaacutet)
bull β-karoten
bull Selen
Obr httpwwwoselcz
Antioxidačniacute potravniacute doplňky
mohou dokonce škodit
bull Recentniacute meta-analyacuteza celkoveacute mortality v 68 studiiacutech s podaacutevaacuteniacutem antioxidačniacutechpotravniacutech doplňků (232 606 uacutečastniacuteků 385 publikaciacute)
ndash β-karoten vitamiacuten A a vitamiacuten E signifikantně zvyšujiacute mortalitu
ndash Vitamiacuten C a selen nemajiacute vliv
(Bjelakovic G et al JAMA 2007 297 842-857)
22
Proč antioxidanty nepomaacutehajiacute
nebo dokonce škodiacute
bull Ve vyššiacutech daacutevkaacutech už nedělajiacute nicbull Působiacute tam kde nemajiacute
ndash Inhibice stresoveacute reakcendash Braacuteniacute boji proti infekci naacutedorovyacutem buňkaacutem
opraacutevněneacute apoptose
bull Majiacute i jineacute uacutečinky než antioxidačniacutendash tokoferoly protizaacutenětliveacutendash β-karoten ko-karcinogen (dohromady s
kouřeniacutem nebo environmenaacutelniacutemi toxiny)
Dieta bohataacute na ovoce a zeleninu (optim 5x 80 g denně) je spojena s nižšiacutem rizikem kardiovaskulaacuterniacutech chorob diabetu a některyacutech typů
rakoviny (pliacutece uacutestahltan)
(ale neviacuteme proč)
httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm
19
Staacuternutiacute jako katabolickeacute selhaacuteniacuteNekompletniacute degradace v lysosomech uvolněniacute Fe z mito ROS lipoperoxidace cross-linking agregace a polymerace
zoxidovanyacutech proteinů a lipidů
uarr LIPOFUSCIN (v lysosomech)V cytosolu defektniacute mito a
proteinoveacute agregaacutety
Deficit hydrolaacutez dodaacutevanyacutech do defektniacutech lysosomůPoškozeneacute a hypertrofovaneacute (obřiacute) mito nelze odbourat
Meacuteně ATP viacutece ROS poškozeneacute mito a lysosomymohou iniciovat apoptosu
+
Obr httpwwwuni-mainzdeFBMedizinAnatomieworkshopEMEMtLysohtml
Antioxidačniacute ochrana V
Stresovaacute reakce
Oxidace nebo nitrosylace kritickyacutech -SH skupin
Transkripčniacute faktory (NFκB Nrf-2hellip)aktivace translokace do jaacutedra
Indukce genoveacute expresebull chaperony (heat shock proteiny)bullenzymy antioxidačniacute ochrany
bullmetalothioneinbullhemoxygenasa 1
helliprarr vyššiacute odolnost vůči dalšiacutemu
oxidačniacutemu stresu
helliprarr propagace zaacutenětu
20
Stresovaacute reakce se ve staacuteřiacute staacutevaacute chronickou
Nick Lane Oxygen The Molecule that made the World Oxford University Press 2002
Disposable soma theoryJak dlouho maacute tělo vydržet
bull V přiacuterodě se většina živočichů staacuternutiacute nedožijendash selekčniacute stiacuten pro mutace s negativniacutem vlivem v pozdniacutech faacuteziacutech
života
bull V přiacuterodniacutem vyacuteběru je rozhodujiacuteciacute uacutespěch v reprodukci ndash hellip geny prodlužujiacuteciacute post-reprodukčniacute obdobiacute nejsou k ničemu
bull Omezeneacute množstviacute metabolickeacute energie se musiacute dělit mezi uacutedržbu těla a reprodukci (trade-off)
(TBLKirkwood amp SN Austad Nature 408 (2000) 233-238)
21
Antioxidanty jako elixiacutery mlaacutediacute
bull Vitamiacuten E (tokoferol)
bull Vitamiacuten C (askorbaacutet)
bull β-karoten
bull Selen
Obr httpwwwoselcz
Antioxidačniacute potravniacute doplňky
mohou dokonce škodit
bull Recentniacute meta-analyacuteza celkoveacute mortality v 68 studiiacutech s podaacutevaacuteniacutem antioxidačniacutechpotravniacutech doplňků (232 606 uacutečastniacuteků 385 publikaciacute)
ndash β-karoten vitamiacuten A a vitamiacuten E signifikantně zvyšujiacute mortalitu
ndash Vitamiacuten C a selen nemajiacute vliv
(Bjelakovic G et al JAMA 2007 297 842-857)
22
Proč antioxidanty nepomaacutehajiacute
nebo dokonce škodiacute
bull Ve vyššiacutech daacutevkaacutech už nedělajiacute nicbull Působiacute tam kde nemajiacute
ndash Inhibice stresoveacute reakcendash Braacuteniacute boji proti infekci naacutedorovyacutem buňkaacutem
opraacutevněneacute apoptose
bull Majiacute i jineacute uacutečinky než antioxidačniacutendash tokoferoly protizaacutenětliveacutendash β-karoten ko-karcinogen (dohromady s
kouřeniacutem nebo environmenaacutelniacutemi toxiny)
Dieta bohataacute na ovoce a zeleninu (optim 5x 80 g denně) je spojena s nižšiacutem rizikem kardiovaskulaacuterniacutech chorob diabetu a některyacutech typů
rakoviny (pliacutece uacutestahltan)
(ale neviacuteme proč)
httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm
20
Stresovaacute reakce se ve staacuteřiacute staacutevaacute chronickou
Nick Lane Oxygen The Molecule that made the World Oxford University Press 2002
Disposable soma theoryJak dlouho maacute tělo vydržet
bull V přiacuterodě se většina živočichů staacuternutiacute nedožijendash selekčniacute stiacuten pro mutace s negativniacutem vlivem v pozdniacutech faacuteziacutech
života
bull V přiacuterodniacutem vyacuteběru je rozhodujiacuteciacute uacutespěch v reprodukci ndash hellip geny prodlužujiacuteciacute post-reprodukčniacute obdobiacute nejsou k ničemu
bull Omezeneacute množstviacute metabolickeacute energie se musiacute dělit mezi uacutedržbu těla a reprodukci (trade-off)
(TBLKirkwood amp SN Austad Nature 408 (2000) 233-238)
21
Antioxidanty jako elixiacutery mlaacutediacute
bull Vitamiacuten E (tokoferol)
bull Vitamiacuten C (askorbaacutet)
bull β-karoten
bull Selen
Obr httpwwwoselcz
Antioxidačniacute potravniacute doplňky
mohou dokonce škodit
bull Recentniacute meta-analyacuteza celkoveacute mortality v 68 studiiacutech s podaacutevaacuteniacutem antioxidačniacutechpotravniacutech doplňků (232 606 uacutečastniacuteků 385 publikaciacute)
ndash β-karoten vitamiacuten A a vitamiacuten E signifikantně zvyšujiacute mortalitu
ndash Vitamiacuten C a selen nemajiacute vliv
(Bjelakovic G et al JAMA 2007 297 842-857)
22
Proč antioxidanty nepomaacutehajiacute
nebo dokonce škodiacute
bull Ve vyššiacutech daacutevkaacutech už nedělajiacute nicbull Působiacute tam kde nemajiacute
ndash Inhibice stresoveacute reakcendash Braacuteniacute boji proti infekci naacutedorovyacutem buňkaacutem
opraacutevněneacute apoptose
bull Majiacute i jineacute uacutečinky než antioxidačniacutendash tokoferoly protizaacutenětliveacutendash β-karoten ko-karcinogen (dohromady s
kouřeniacutem nebo environmenaacutelniacutemi toxiny)
Dieta bohataacute na ovoce a zeleninu (optim 5x 80 g denně) je spojena s nižšiacutem rizikem kardiovaskulaacuterniacutech chorob diabetu a některyacutech typů
rakoviny (pliacutece uacutestahltan)
(ale neviacuteme proč)
httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm
21
Antioxidanty jako elixiacutery mlaacutediacute
bull Vitamiacuten E (tokoferol)
bull Vitamiacuten C (askorbaacutet)
bull β-karoten
bull Selen
Obr httpwwwoselcz
Antioxidačniacute potravniacute doplňky
mohou dokonce škodit
bull Recentniacute meta-analyacuteza celkoveacute mortality v 68 studiiacutech s podaacutevaacuteniacutem antioxidačniacutechpotravniacutech doplňků (232 606 uacutečastniacuteků 385 publikaciacute)
ndash β-karoten vitamiacuten A a vitamiacuten E signifikantně zvyšujiacute mortalitu
ndash Vitamiacuten C a selen nemajiacute vliv
(Bjelakovic G et al JAMA 2007 297 842-857)
22
Proč antioxidanty nepomaacutehajiacute
nebo dokonce škodiacute
bull Ve vyššiacutech daacutevkaacutech už nedělajiacute nicbull Působiacute tam kde nemajiacute
ndash Inhibice stresoveacute reakcendash Braacuteniacute boji proti infekci naacutedorovyacutem buňkaacutem
opraacutevněneacute apoptose
bull Majiacute i jineacute uacutečinky než antioxidačniacutendash tokoferoly protizaacutenětliveacutendash β-karoten ko-karcinogen (dohromady s
kouřeniacutem nebo environmenaacutelniacutemi toxiny)
Dieta bohataacute na ovoce a zeleninu (optim 5x 80 g denně) je spojena s nižšiacutem rizikem kardiovaskulaacuterniacutech chorob diabetu a některyacutech typů
rakoviny (pliacutece uacutestahltan)
(ale neviacuteme proč)
httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm
22
Proč antioxidanty nepomaacutehajiacute
nebo dokonce škodiacute
bull Ve vyššiacutech daacutevkaacutech už nedělajiacute nicbull Působiacute tam kde nemajiacute
ndash Inhibice stresoveacute reakcendash Braacuteniacute boji proti infekci naacutedorovyacutem buňkaacutem
opraacutevněneacute apoptose
bull Majiacute i jineacute uacutečinky než antioxidačniacutendash tokoferoly protizaacutenětliveacutendash β-karoten ko-karcinogen (dohromady s
kouřeniacutem nebo environmenaacutelniacutemi toxiny)
Dieta bohataacute na ovoce a zeleninu (optim 5x 80 g denně) je spojena s nižšiacutem rizikem kardiovaskulaacuterniacutech chorob diabetu a některyacutech typů
rakoviny (pliacutece uacutestahltan)
(ale neviacuteme proč)
httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm