Uloga oksidativnog stresa Uloga oksidativnog stresa d lj i b l tid lj i b l tiu zdravlju i bolestiu zdravlju i bolesti

Jelena Kotur-Stevuljevi, Slavica Spasi, Aleksandra Stefanovi, Ana Vujovi,Jelena Kotur Stevuljevi, Slavica Spasi, Aleksandra Stefanovi, Ana Vujovi,

Vesna Spasojevi-Kalimanovska, Zorana Jeli-Ivanovi

Institut za medicinsku biohemiju

Farmaceutski fakultet, Beograd

Vodei uzroci smrti u Srbiji 2008. Vodei uzroci smrti u Srbiji 2008.

Srbija USA

Bolesti srca 30% 26%Modani udar 25% 6%Kancer 20% 23%Kancer 20% 23%Bolesti disajnih organa

4% 9%

Povrede i nesreni sluajevi

4% 5%

Diabetes mellitus 6% 3%Ostalo 11% 21%

90% b l ti k id ti i t !> 90% bolesti povezano sa oksidativnim stresom!

Bolesti povezane sa nainom ishrane

Bolesti posredovane slobodnim radikalima oksidativnim stresomoksidativnim stresom

Bolesti odraslihHronine i degenerativne bolesti(dijabetes Alchajmerova bolest kancer(dijabetes, Alchajmerova bolest, kancer, kardiovaskularne bolesti, starenje)

Bolesti mladihAkutne bolesti i bolesti prevremeno roenih(retinopatija novoroenadi, bronhopulmonalna(retinopatija novoroenadi, bronhopulmonalna displazija, cerebralna paraliza, dijabetes tip I)

Definicija slobodnih radikalaDefinicija slobodnih radikala

Atom, atomska grupa ili

molekul koji sadri jedan

ili vie nesparenihnesparenihili vie nesparenihnesparenih

elektrona.

1969.g. Joe McCord i Irwin Fridovich

Kada nastaje oksidativni stres?

Vrste slobodnih radikalaVrste slobodnih radikala

Reaktivna kiseonikova jedinjenja (engl. reactive oxygen species, ROS)

Reaktivna azotova jedinjenja (engl. reactive nitrogen species, RNS NO).species, RNS NO).

Reaktivni metaboliti ili intermedijeri(lekovi, toksini, zagaivai, duvanski dim)

Reaktivna kiseonikova jedinjenja (ROS)

Reaktivna azotova jedinjenja (RNS)

Superoksid anjon radikal (O2.-) Azot-monoksid (NO.)

Vodonik peroksid (H2O2)

Hidroksil anjon radical (OH.)

Peroksinitritni anjon (ONOO-)

Azotovi oksidi (.NO2 .N2O3)Hidroksil anjon radical (OH.)

Singlet kiseonik (1gO2) ONOOH

RSNORSNO

REDOKS HOMEOSTAZA U ELIJI

Znaajne fizioloke funkcije u kojima uestvuju SR ili njihovi derivatiuestvuju SR ili njihovi derivati

Slobodni radikal

IZVOR SR FIZIOLOKI PROCES U KOME UESTVUJE

NO NOS R l k ij l tk ii ih lij ( dil t tNO. NOS Relaksacija glatko-miinih elija (vazodilatatorno dejstvo, kontrola tonusa krvnih sudova) i druge funkcije povezane sa cGMP-om.

Superoksidni anjon O2.- i d i ROS

NADPHoksidaze

Kontrola disanja, kontrola produkcije eritropoetina i druge funkcije povezane sa hipoksijom. Relaksacija

l tk ii ih lij T d k ij i l ddrugi ROS glatko-miinih elija. Transdukcija signala od razliitih membranskih receptora/poboljanje imunolokih funkcija

S k id i D i Ok id i i d i d j d kSuperoksidni anjon O2.- i drugi ROS

Drugi izvori

Oksidativno-stresni odgovor i odravanje redoks homeostaze

Aerobni metabolizam i oksidativni stresAerobni metabolizam i oksidativni stres

Koliina preuzetog O2 : 4 x 1010 O2/eliji/asuKoliina preuzetog O2 : 4 x 10 O2/eliji/asu

Koliina stvorenog H2O2: 3.24 x 109 H2O2/eliji/asu*** 5% ukupno preuzetog kiseonika se prevede u H O 5% ukupno preuzetog kiseonika se prevede u H2O2

mitohondrije- 13.6%mikrozomi - 47.7%peroksizomi - 34.1%citozol - 4.6%

Boverls, et al. Biochem. J. 128:617 (1972)

OTEENJA IZAZVANA OKSIDATIVNIM STRESOMSTRESOM

SLOBODNI RADIKALISLOBODNI RADIKALI

Proteini Lipidi DNK/RNK( SH) (R OO ) ( OH )(-SH) (R-OO.) (-OH.)

Oteenje proteina

promena konformacije denaturacija

razgradnja gubitak funkcije

oksidacija nitrozilacija

RPC reaktivni proteinski karbonili AOPP advanced oxidation protein products

Oteenje lipida

LOOH lipidni hidroperoksidi MDA - malondialdehid

Oteenje nukleinskih kiselina

OksidacijaNitracijaNitracijaKidanje lanaca

Antioksidativni sistem organizmaAntioksidativni sistem organizma

Spreava transfer elektrona sa O2 to organskemolekule

Stabilizuje slobodne radikale

Okonava reakcije slobodnih radikala

Komponente sistema antioksidativne zatitezatite

Antioksidativni enzimi (SOD, GPx, katalaza, GR)

Neenzimski antioksidansi

(zaustavljaju reakcije slobodnih radikala)(zaustavljaju reakcije slobodnih radikala)

Antioksidansi iz hrane

(n trijenti i nen trijenti)(nutrijenti i nenutrijenti)

Neenzimski antioksidansi

SH grupe proteina SH grupe proteina

GSH glutation

Mokrana kiselina, bilirubin, urea

Priguivai OS (transferin, feritin, ceruloplazmin,Priguivai OS (transferin, feritin, ceruloplazmin,

metalotioneini)

A i k id i i i i i ( i i E C A) Antioksidativni vitamini (vitamin E, C, A)

TASTAS

Mrea antioksidanasa u organizmuMrea antioksidanasa u organizmu

i iVitamin E

LOO* + TOH LOOH + TO*Vitamin E radikali

LOO* + TOH= LOOH + TO*

Vitamin C

Vitamin C radikali

Efekat slobodnih radikala na koncentracije Efekat slobodnih radikala na koncentracije antioksidanasa i lipidnih hidroperoskida u

plazmiantioksidanasa i lipidnih hidroperoskida u

plazmi

120 100 Lip

Ascorbate SH-GroupsBilirubin UrateAlpha-TC CE-OOH

60

80

100

d

a

n

t

s

(

%

)

60

80

pid Hydrope

Alpha TC CE OOHPL-OOH TG-OOH

20

40

60

A

n

t

i

o

x

i

d

20

40

eroxides (u

00 50 100 150 200 250 300 350

0

M)

Time (Minutes)

Efekat oksidativnog stresa na ekspresiju Efekat oksidativnog stresa na ekspresiju oksidativnooksidativno--stresnih gena stresnih gena ((aktivacijaaktivacija NFNFB)B)

Oxidative Stress

gg (( jj ))

Oxidative Stress

NF-B ActivationGene Transcription

Cytokines, Chemotactic FactorsAntioxidantsvitamin E

Inflammation

vitamin E

ROS

Oxidative Damage

Redoks potencijalom dirigovano mikro-kretanje elije ka razliitim biolokim stanjimaka razliitim biolokim stanjima

Proliferacija Diferencijacija Apoptoza Nekroza

OOn -

OffOff --

Oksidovano stanje (+)

Redukovano j ( )

Ehc/mV Schafer and Buettner (2001)Ehc/mVstanje (+)stanje (-)

Schafer and Buettner (2001)

Ateroskleroza hipoteza o oksidativnom stresuoksidativnom stresu

Stocker, Roland, and John F. Keaney, Jr. Role of Oxidative Modifications in Atherosclerosis. Physiol Rev 2004; 84: 13811478.

Paraoksonaza 1 (PON1) enzim

HDL estica

RRezultatiezultati

Potencijalna primena Potencijalna primena antioksidanasaantioksidanasaantioksidanasa antioksidanasa

Zbog ega studije sa antioksidansima ne pokazuju rezultate?

1. Veina studija su studije sekundarne prevencije

2. Malo/nedovoljno poveanje koncentracije vitamina-antioksidansa

i pored dugotrajne suplementacije da li je doza problem?

3. Nerazumevanje uloge tokoferola

4 U i i t dij ij i j d k k id ti t4. U veini studija nije praen ni jedan marker oksidativno-stresnog

statusa tokom suplementacije

5 Nepostojanje target molekula odnosno specifinog enzima5. Nepostojanje target-molekula odnosno specifinog enzima

onemoguava upotrebu specifinog antioksidansa ili inhibitora

oksidacijeoksidacije

6. Nepostojanje konsenzusa oko uloge odreenih elija ili pojedinih

oksidanasa koji su ukljueni u proces aterogeneze.

Zakljuakj

Budua istraivanja na polju ateroskleroze/oksidativnog stresa moraju ukljuiti neki vid suplementacije i/ili delovanja antioksidanasa sa paralelnim praenjemdelovanja antioksidanasa sa paralelnim praenjem koncentracija markera oksidativnog stresa i antioksidativne zatite

Dosadanji rezultati nae i stranih studija govore u prilog zdravim stilovima ivota-zdravom nainu ishrane pre nego izolovanoj suplementaciji antioksidansima.