1

Antioxidanty v lidskeacutem

těle z pohledu biologie a

mediciacuteny kysliacutekovyacutech

radikaacutelů

MUDr Jan Plaacuteteniacutek PhD

Uacutestav leacutekařskeacute biochemie 1LF UK

K čemu vlastně potřebujeme kysliacutekPřenos elektronů (oxidace) z organickyacutech laacutetek na kysliacutek uvolňuje obrovskeacute množstviacute energie

Př Glukosa

CC66HH1212OO66 + 6 O+ 6 O22 rarrrarrrarrrarr 6 CO6 CO22 + 6 H+ 6 H22OO

∆∆∆∆∆∆∆∆GGoorsquorsquo = = ndashndash 2820 2820 kJkJ mol mol (180 g glukosy)(180 g glukosy)

Reaktivitu kyslReaktivitu kysliacuteiacuteku lze navku lze naviacuteiacutec regulovat katalyacutezou pc regulovat katalyacutezou přřechodnyacutemi echodnyacutemi kovy (kovy (žželezo melezo měďěď) )

2

DyacutechacDyacutechaciacuteiacute řřetetěězec vnitzec vnitřřnniacuteiacutemitochondrimitochondriaacuteaacutelnlniacuteiacute membrmembraacuteaacutenyny

elektrony proudelektrony proudiacuteiacute po sppo spaacuteaacutedu du redoxnredoxniacuteiacutehohopotencipotenciaacuteaacutelu a konlu a konččiacuteiacute na kyslna kysliacuteiacutekuku

celkovaacute reakce

NADH + H+ + 12 O2 rarrrarrrarrrarr NAD+ + H2O

∆∆∆∆∆∆∆∆GGoorsquorsquo = = ndashndash21925 kJ mol21925 kJ mol--11

3

ZZaacuteaacuteroveroveňň s proudem elektrons proudem elektronůů se pumpujse pumpujiacuteiacute protony a vzniklyacute protony a vzniklyacute protonovyacute gradient pak pohprotonovyacute gradient pak pohaacuteaacutenniacuteiacute syntsynteacuteeacutezu ATPzu ATP

Reaktivniacute formy kysliacuteku (ROS bdquokysliacutekoveacute radikaacutelyldquo) lze odvodit od meziproduktů redukce kysliacuteku na vodu

O2

2H2O

+4 e-

(+4 H+)

O2middotndash

superoxid

H2O2peroxid vodiacuteku

OHmiddothydroxylovyacute

radikaacutel

+3 e-

(+3 H+)

+2 e-

(+2 H+)

+1 e-

( +H2O )

4

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 O2

middotndash + O2middotndash + 2 H+ rarr O2 + H2O2

Fentonova reakce s Fe nebo Cu vytvořiacute z peroxidu hydroxylovyacute radikaacutelH2O2 + Fe2+ rarr OHndash + OHmiddot + Fe3+

PeroxidacePeroxidace lipidlipidůů((žžluknutluknutiacuteiacute))

5

Oxidačniacute poškozeniacute biomolekul

bull Lipidy peroxidace polynenasycenyacutechmastnyacutech kyselin v membraacutenaacutech

bull Proteiny oxidace -SH karbonylace -NH2 hydroxylacenitrosylace aromatickyacutechAMK cross-linking degradace

bull Nukleoveacute kyseliny zlomy v řetězci DNA hydroxylace basiacute mutace kancerogenese

PPřřiacuteiacuteklad prospklad prospěěššnosti ROS nosti ROS RespiraRespiraččnniacuteiacute vzplanutvzplanutiacuteiacute

neutrofilnneutrofilniacuteiacuteho ho granulocytugranulocytu

copy 1998 Garland Publishing

6

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)

7

O2

Prvniacute organismus

(anaerobniacute)

Vyvinout antioxidačniacute

ochranu Vyhynout

Uchyacutelit se do anaerobniacutech podmiacutenek

O2Shluknout se

O2

8

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

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 + ROOH rarr H2O + ROH + O2

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

H2O2

GSH

O2middotndash

Superoxiddismutasa

Peroxiredoxin

OX

Peroxiredoxin

RED

H2O

Thioredoxin

OX

Thioredoxin

RED

Thioredoxin

reduktasa RED

Thioredoxin

reduktasa OX

NADPH+H+

NADP+

10

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

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

11

ICT ECT

Superoxid

Peroxid FeCu

Superoxid

Peroxid FeCu

SuperoxiddismutasaGlutathionperoxidasaKatalasa

GlutathionTokoferolAskorbaacutet

Antioxidačniacute enzymy amp hladiny

glutathionu velmi niacutezkeacute

TokoferolAskorbaacutetKarotenoidy kyselina močovaacute

albumin glukosa bilirubin

Low-molecular-weight Fe přiacutetomno

Sekvestrace železa a mědi- transferin laktoferin- hemopexin- haptoglobin- ceruloplasmin (ferroxidasa)- Cu vaacutezaacuteno na albumin

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

12

Hlavniacute funkce askorbaacutetu v těle kofaktor hydroxylas

ndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenu

ndash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminu

ndash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)

ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutechhormonů amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)

Askorbaacutet jako scavenger

radikaacutelů

bull In vitro redukuje(zhaacutešiacute) O2

middotndash OHmiddot ROOmiddot HOCl atd

bull In vivo

H2O2 O2middotndash + 2H+

13

membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment

LH

L

Tokoferol

Tokoferyl

radikaacutel

LOOH

LOO

řetězovaacute reakce

lipoperoxidace

Ascorbaacutet

Semidehydro-

ascorbaacutet

Dehydroascorbaacutet

+e-

-e-

dehydroascorbaacutetreduktasa

2GSH

GSSG

AktivovanAktivovaneacuteeacute neutrofilyneutrofilyakumulujakumulujiacuteiacute dehydroaskorbdehydroaskorbaacuteaacutett

(DHA)(DHA) GLUT1

DHA

Askorbaacutet

Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS

GSH

GSSG

Glutaredoxin

14

Askorbaacutet jako prooxidant

bull Udenfriendův systeacutem pro generovaacuteniacute OHmiddot in vitro

Askorbaacutet + FeIII-EDTA rarrrarr Semidehydroaskorbaacutet + FeII-EDTA

H2O2 + FeII-EDTA rarr FeIII-EDTA + OHndash + OHmiddot

bull In vivo snad u přetiacuteženiacute železem

Koncept redoxniacutesignalizace

bull Redoxniacute sensory naproteinechndash kritickeacute -SH skupinyndash Fe-S centra

bull Ciacutele redoxniacute signalizacendash transkripčniacute faktoryndash proteinkinasy a fosfatasy

bull Komplexniacute odpověďbuňkyndash proliferacendash indukce antioxidačniacute

ochranyndash apoptoacuteza

(T Finkel amp NJ Holbrook Nature 408 (2000) 239-247)

15

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute

bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)bull iron-overload disease

bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull chronickyacute zaacutenět (např revmatoidniacute artritis)bull ARDSbull aterosclerosabull mozkoveacute traumahemoragiebull diabetes mellitusbull koncept ischemiereperfusebull staacuternutiacute

bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)

16

Radikaacutelovaacute teorie staacuternutiacute (Harman 1956)

bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkembull Vysvětluje vztah mezi intenzitou metabolismu

(spotřebou kysliacuteku) a deacutelkou života různyacutech živočichů

bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem(ale geny hrajiacute roli )

bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu biomolekul neomezeně dlouhobdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)ndash hellip antioxidačniacute ochrana a systeacutemy opravy DNA

ve skutečnosti nepracujiacute dokonale

Epidemiologickeacute studie svědčiacute pro přiacuteznivyacute vliv dietniacutech antioxidantů (vit E C karotenoidy) na lidskeacute zdraviacute

α-Tocopherol lipid-standardized micromolL

IHD

mor

tali

ty

Gey F et al Inverse correlation between plasma vitamin E and mortality from ischemicheart disease in cross-cultural epidemiology AmJ Clin Nutr 1991 53 326S-34S

(Obr upraven podle B Halliwell amp JMC Gutteridge Free Radicals in Biology and Medicine 4th ed Oxford University Press 2007]

17

Ale intervenčniacute studie to nepotvrzujiacute

bull CHAOS (Cambridge Heart Antioxidant Study) 2002 pacientů s koronaacuterniacute atherosklerosou +- α-tokoferol 50 pokles incidence nefataacutelniacutech IM

bull Ale dalšiacute studie přinesly negativniacute vyacutesledkyndash GISSI (11324 pacientů)ndash HOPE (9541 pacientů)ndash MRCBHF (20536 pacientů)

bull Možnaacute spiacuteše prevence ndash ASAP studie kombinace α-tokoferolu s vit C

zpomalila progresi atherosklerosy karotid u 256 mužů ale ne 264 žen

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)

18

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Kalorickaacute restrikce prodlužuje životbull Omezeniacute množstviacute potravy při zachovaacuteniacute jejiacute

biologickeacute kvalitybull Funguje i u teplokrevnyacutech živočichů s konstantniacute

intenzitou metabolismubull Organismus bdquopřečkaacutevajiacuteciacuteldquo nepřiacutezniveacute obdobiacute

věnuje viacutece metabolickeacute energie na uacutedržbubull Mechanismus sirtuiny ndash enzymy deacetylujiacuteciacute

různeacute proteiny inhibovaneacute NADH bull U lidiacute pravděpodobneacute ale nebylo ještě

přesvědčivě prokaacutezaacuteno hellip neniacute atraktivniacute cesta ()

19

Stres jako způsob zvyšovaacuteniacuteodolnosti vůči stresu

bull Přiměřenaacute daacutevka (např oxidačniacuteho) stresu zvyšuje odolnost vůči dalšiacutemu stresu

(hellipco tě nezabije to tě posiacuteliacutehellip)ndash Mechanismus např indukce exprese heat shock

proteinů (chaperonů)hellip stresovaacute reakce

bull Přiacuteklad produkce ROS ve svaloveacute tkaacuteni při fyzickeacute aktivitě

httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm

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)

2

DyacutechacDyacutechaciacuteiacute řřetetěězec vnitzec vnitřřnniacuteiacutemitochondrimitochondriaacuteaacutelnlniacuteiacute membrmembraacuteaacutenyny

elektrony proudelektrony proudiacuteiacute po sppo spaacuteaacutedu du redoxnredoxniacuteiacutehohopotencipotenciaacuteaacutelu a konlu a konččiacuteiacute na kyslna kysliacuteiacutekuku

celkovaacute reakce

NADH + H+ + 12 O2 rarrrarrrarrrarr NAD+ + H2O

∆∆∆∆∆∆∆∆GGoorsquorsquo = = ndashndash21925 kJ mol21925 kJ mol--11

3

ZZaacuteaacuteroveroveňň s proudem elektrons proudem elektronůů se pumpujse pumpujiacuteiacute protony a vzniklyacute protony a vzniklyacute protonovyacute gradient pak pohprotonovyacute gradient pak pohaacuteaacutenniacuteiacute syntsynteacuteeacutezu ATPzu ATP

Reaktivniacute formy kysliacuteku (ROS bdquokysliacutekoveacute radikaacutelyldquo) lze odvodit od meziproduktů redukce kysliacuteku na vodu

O2

2H2O

+4 e-

(+4 H+)

O2middotndash

superoxid

H2O2peroxid vodiacuteku

OHmiddothydroxylovyacute

radikaacutel

+3 e-

(+3 H+)

+2 e-

(+2 H+)

+1 e-

( +H2O )

4

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 O2

middotndash + O2middotndash + 2 H+ rarr O2 + H2O2

Fentonova reakce s Fe nebo Cu vytvořiacute z peroxidu hydroxylovyacute radikaacutelH2O2 + Fe2+ rarr OHndash + OHmiddot + Fe3+

PeroxidacePeroxidace lipidlipidůů((žžluknutluknutiacuteiacute))

5

Oxidačniacute poškozeniacute biomolekul

bull Lipidy peroxidace polynenasycenyacutechmastnyacutech kyselin v membraacutenaacutech

bull Proteiny oxidace -SH karbonylace -NH2 hydroxylacenitrosylace aromatickyacutechAMK cross-linking degradace

bull Nukleoveacute kyseliny zlomy v řetězci DNA hydroxylace basiacute mutace kancerogenese

PPřřiacuteiacuteklad prospklad prospěěššnosti ROS nosti ROS RespiraRespiraččnniacuteiacute vzplanutvzplanutiacuteiacute

neutrofilnneutrofilniacuteiacuteho ho granulocytugranulocytu

copy 1998 Garland Publishing

6

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)

7

O2

Prvniacute organismus

(anaerobniacute)

Vyvinout antioxidačniacute

ochranu Vyhynout

Uchyacutelit se do anaerobniacutech podmiacutenek

O2Shluknout se

O2

8

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

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 + ROOH rarr H2O + ROH + O2

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

H2O2

GSH

O2middotndash

Superoxiddismutasa

Peroxiredoxin

OX

Peroxiredoxin

RED

H2O

Thioredoxin

OX

Thioredoxin

RED

Thioredoxin

reduktasa RED

Thioredoxin

reduktasa OX

NADPH+H+

NADP+

10

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

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

11

ICT ECT

Superoxid

Peroxid FeCu

Superoxid

Peroxid FeCu

SuperoxiddismutasaGlutathionperoxidasaKatalasa

GlutathionTokoferolAskorbaacutet

Antioxidačniacute enzymy amp hladiny

glutathionu velmi niacutezkeacute

TokoferolAskorbaacutetKarotenoidy kyselina močovaacute

albumin glukosa bilirubin

Low-molecular-weight Fe přiacutetomno

Sekvestrace železa a mědi- transferin laktoferin- hemopexin- haptoglobin- ceruloplasmin (ferroxidasa)- Cu vaacutezaacuteno na albumin

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

12

Hlavniacute funkce askorbaacutetu v těle kofaktor hydroxylas

ndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenu

ndash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminu

ndash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)

ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutechhormonů amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)

Askorbaacutet jako scavenger

radikaacutelů

bull In vitro redukuje(zhaacutešiacute) O2

middotndash OHmiddot ROOmiddot HOCl atd

bull In vivo

H2O2 O2middotndash + 2H+

13

membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment

LH

L

Tokoferol

Tokoferyl

radikaacutel

LOOH

LOO

řetězovaacute reakce

lipoperoxidace

Ascorbaacutet

Semidehydro-

ascorbaacutet

Dehydroascorbaacutet

+e-

-e-

dehydroascorbaacutetreduktasa

2GSH

GSSG

AktivovanAktivovaneacuteeacute neutrofilyneutrofilyakumulujakumulujiacuteiacute dehydroaskorbdehydroaskorbaacuteaacutett

(DHA)(DHA) GLUT1

DHA

Askorbaacutet

Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS

GSH

GSSG

Glutaredoxin

14

Askorbaacutet jako prooxidant

bull Udenfriendův systeacutem pro generovaacuteniacute OHmiddot in vitro

Askorbaacutet + FeIII-EDTA rarrrarr Semidehydroaskorbaacutet + FeII-EDTA

H2O2 + FeII-EDTA rarr FeIII-EDTA + OHndash + OHmiddot

bull In vivo snad u přetiacuteženiacute železem

Koncept redoxniacutesignalizace

bull Redoxniacute sensory naproteinechndash kritickeacute -SH skupinyndash Fe-S centra

bull Ciacutele redoxniacute signalizacendash transkripčniacute faktoryndash proteinkinasy a fosfatasy

bull Komplexniacute odpověďbuňkyndash proliferacendash indukce antioxidačniacute

ochranyndash apoptoacuteza

(T Finkel amp NJ Holbrook Nature 408 (2000) 239-247)

15

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute

bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)bull iron-overload disease

bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull chronickyacute zaacutenět (např revmatoidniacute artritis)bull ARDSbull aterosclerosabull mozkoveacute traumahemoragiebull diabetes mellitusbull koncept ischemiereperfusebull staacuternutiacute

bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)

16

Radikaacutelovaacute teorie staacuternutiacute (Harman 1956)

bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkembull Vysvětluje vztah mezi intenzitou metabolismu

(spotřebou kysliacuteku) a deacutelkou života různyacutech živočichů

bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem(ale geny hrajiacute roli )

bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu biomolekul neomezeně dlouhobdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)ndash hellip antioxidačniacute ochrana a systeacutemy opravy DNA

ve skutečnosti nepracujiacute dokonale

Epidemiologickeacute studie svědčiacute pro přiacuteznivyacute vliv dietniacutech antioxidantů (vit E C karotenoidy) na lidskeacute zdraviacute

α-Tocopherol lipid-standardized micromolL

IHD

mor

tali

ty

Gey F et al Inverse correlation between plasma vitamin E and mortality from ischemicheart disease in cross-cultural epidemiology AmJ Clin Nutr 1991 53 326S-34S

(Obr upraven podle B Halliwell amp JMC Gutteridge Free Radicals in Biology and Medicine 4th ed Oxford University Press 2007]

17

Ale intervenčniacute studie to nepotvrzujiacute

bull CHAOS (Cambridge Heart Antioxidant Study) 2002 pacientů s koronaacuterniacute atherosklerosou +- α-tokoferol 50 pokles incidence nefataacutelniacutech IM

bull Ale dalšiacute studie přinesly negativniacute vyacutesledkyndash GISSI (11324 pacientů)ndash HOPE (9541 pacientů)ndash MRCBHF (20536 pacientů)

bull Možnaacute spiacuteše prevence ndash ASAP studie kombinace α-tokoferolu s vit C

zpomalila progresi atherosklerosy karotid u 256 mužů ale ne 264 žen

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)

18

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Kalorickaacute restrikce prodlužuje životbull Omezeniacute množstviacute potravy při zachovaacuteniacute jejiacute

biologickeacute kvalitybull Funguje i u teplokrevnyacutech živočichů s konstantniacute

intenzitou metabolismubull Organismus bdquopřečkaacutevajiacuteciacuteldquo nepřiacutezniveacute obdobiacute

věnuje viacutece metabolickeacute energie na uacutedržbubull Mechanismus sirtuiny ndash enzymy deacetylujiacuteciacute

různeacute proteiny inhibovaneacute NADH bull U lidiacute pravděpodobneacute ale nebylo ještě

přesvědčivě prokaacutezaacuteno hellip neniacute atraktivniacute cesta ()

19

Stres jako způsob zvyšovaacuteniacuteodolnosti vůči stresu

bull Přiměřenaacute daacutevka (např oxidačniacuteho) stresu zvyšuje odolnost vůči dalšiacutemu stresu

(hellipco tě nezabije to tě posiacuteliacutehellip)ndash Mechanismus např indukce exprese heat shock

proteinů (chaperonů)hellip stresovaacute reakce

bull Přiacuteklad produkce ROS ve svaloveacute tkaacuteni při fyzickeacute aktivitě

httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm

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)

3

ZZaacuteaacuteroveroveňň s proudem elektrons proudem elektronůů se pumpujse pumpujiacuteiacute protony a vzniklyacute protony a vzniklyacute protonovyacute gradient pak pohprotonovyacute gradient pak pohaacuteaacutenniacuteiacute syntsynteacuteeacutezu ATPzu ATP

Reaktivniacute formy kysliacuteku (ROS bdquokysliacutekoveacute radikaacutelyldquo) lze odvodit od meziproduktů redukce kysliacuteku na vodu

O2

2H2O

+4 e-

(+4 H+)

O2middotndash

superoxid

H2O2peroxid vodiacuteku

OHmiddothydroxylovyacute

radikaacutel

+3 e-

(+3 H+)

+2 e-

(+2 H+)

+1 e-

( +H2O )

4

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 O2

middotndash + O2middotndash + 2 H+ rarr O2 + H2O2

Fentonova reakce s Fe nebo Cu vytvořiacute z peroxidu hydroxylovyacute radikaacutelH2O2 + Fe2+ rarr OHndash + OHmiddot + Fe3+

PeroxidacePeroxidace lipidlipidůů((žžluknutluknutiacuteiacute))

5

Oxidačniacute poškozeniacute biomolekul

bull Lipidy peroxidace polynenasycenyacutechmastnyacutech kyselin v membraacutenaacutech

bull Proteiny oxidace -SH karbonylace -NH2 hydroxylacenitrosylace aromatickyacutechAMK cross-linking degradace

bull Nukleoveacute kyseliny zlomy v řetězci DNA hydroxylace basiacute mutace kancerogenese

PPřřiacuteiacuteklad prospklad prospěěššnosti ROS nosti ROS RespiraRespiraččnniacuteiacute vzplanutvzplanutiacuteiacute

neutrofilnneutrofilniacuteiacuteho ho granulocytugranulocytu

copy 1998 Garland Publishing

6

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)

7

O2

Prvniacute organismus

(anaerobniacute)

Vyvinout antioxidačniacute

ochranu Vyhynout

Uchyacutelit se do anaerobniacutech podmiacutenek

O2Shluknout se

O2

8

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

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 + ROOH rarr H2O + ROH + O2

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

H2O2

GSH

O2middotndash

Superoxiddismutasa

Peroxiredoxin

OX

Peroxiredoxin

RED

H2O

Thioredoxin

OX

Thioredoxin

RED

Thioredoxin

reduktasa RED

Thioredoxin

reduktasa OX

NADPH+H+

NADP+

10

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

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

11

ICT ECT

Superoxid

Peroxid FeCu

Superoxid

Peroxid FeCu

SuperoxiddismutasaGlutathionperoxidasaKatalasa

GlutathionTokoferolAskorbaacutet

Antioxidačniacute enzymy amp hladiny

glutathionu velmi niacutezkeacute

TokoferolAskorbaacutetKarotenoidy kyselina močovaacute

albumin glukosa bilirubin

Low-molecular-weight Fe přiacutetomno

Sekvestrace železa a mědi- transferin laktoferin- hemopexin- haptoglobin- ceruloplasmin (ferroxidasa)- Cu vaacutezaacuteno na albumin

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

12

Hlavniacute funkce askorbaacutetu v těle kofaktor hydroxylas

ndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenu

ndash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminu

ndash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)

ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutechhormonů amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)

Askorbaacutet jako scavenger

radikaacutelů

bull In vitro redukuje(zhaacutešiacute) O2

middotndash OHmiddot ROOmiddot HOCl atd

bull In vivo

H2O2 O2middotndash + 2H+

13

membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment

LH

L

Tokoferol

Tokoferyl

radikaacutel

LOOH

LOO

řetězovaacute reakce

lipoperoxidace

Ascorbaacutet

Semidehydro-

ascorbaacutet

Dehydroascorbaacutet

+e-

-e-

dehydroascorbaacutetreduktasa

2GSH

GSSG

AktivovanAktivovaneacuteeacute neutrofilyneutrofilyakumulujakumulujiacuteiacute dehydroaskorbdehydroaskorbaacuteaacutett

(DHA)(DHA) GLUT1

DHA

Askorbaacutet

Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS

GSH

GSSG

Glutaredoxin

14

Askorbaacutet jako prooxidant

bull Udenfriendův systeacutem pro generovaacuteniacute OHmiddot in vitro

Askorbaacutet + FeIII-EDTA rarrrarr Semidehydroaskorbaacutet + FeII-EDTA

H2O2 + FeII-EDTA rarr FeIII-EDTA + OHndash + OHmiddot

bull In vivo snad u přetiacuteženiacute železem

Koncept redoxniacutesignalizace

bull Redoxniacute sensory naproteinechndash kritickeacute -SH skupinyndash Fe-S centra

bull Ciacutele redoxniacute signalizacendash transkripčniacute faktoryndash proteinkinasy a fosfatasy

bull Komplexniacute odpověďbuňkyndash proliferacendash indukce antioxidačniacute

ochranyndash apoptoacuteza

(T Finkel amp NJ Holbrook Nature 408 (2000) 239-247)

15

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute

bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)bull iron-overload disease

bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull chronickyacute zaacutenět (např revmatoidniacute artritis)bull ARDSbull aterosclerosabull mozkoveacute traumahemoragiebull diabetes mellitusbull koncept ischemiereperfusebull staacuternutiacute

bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)

16

Radikaacutelovaacute teorie staacuternutiacute (Harman 1956)

bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkembull Vysvětluje vztah mezi intenzitou metabolismu

(spotřebou kysliacuteku) a deacutelkou života různyacutech živočichů

bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem(ale geny hrajiacute roli )

bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu biomolekul neomezeně dlouhobdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)ndash hellip antioxidačniacute ochrana a systeacutemy opravy DNA

ve skutečnosti nepracujiacute dokonale

Epidemiologickeacute studie svědčiacute pro přiacuteznivyacute vliv dietniacutech antioxidantů (vit E C karotenoidy) na lidskeacute zdraviacute

α-Tocopherol lipid-standardized micromolL

IHD

mor

tali

ty

Gey F et al Inverse correlation between plasma vitamin E and mortality from ischemicheart disease in cross-cultural epidemiology AmJ Clin Nutr 1991 53 326S-34S

(Obr upraven podle B Halliwell amp JMC Gutteridge Free Radicals in Biology and Medicine 4th ed Oxford University Press 2007]

17

Ale intervenčniacute studie to nepotvrzujiacute

bull CHAOS (Cambridge Heart Antioxidant Study) 2002 pacientů s koronaacuterniacute atherosklerosou +- α-tokoferol 50 pokles incidence nefataacutelniacutech IM

bull Ale dalšiacute studie přinesly negativniacute vyacutesledkyndash GISSI (11324 pacientů)ndash HOPE (9541 pacientů)ndash MRCBHF (20536 pacientů)

bull Možnaacute spiacuteše prevence ndash ASAP studie kombinace α-tokoferolu s vit C

zpomalila progresi atherosklerosy karotid u 256 mužů ale ne 264 žen

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)

18

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Kalorickaacute restrikce prodlužuje životbull Omezeniacute množstviacute potravy při zachovaacuteniacute jejiacute

biologickeacute kvalitybull Funguje i u teplokrevnyacutech živočichů s konstantniacute

intenzitou metabolismubull Organismus bdquopřečkaacutevajiacuteciacuteldquo nepřiacutezniveacute obdobiacute

věnuje viacutece metabolickeacute energie na uacutedržbubull Mechanismus sirtuiny ndash enzymy deacetylujiacuteciacute

různeacute proteiny inhibovaneacute NADH bull U lidiacute pravděpodobneacute ale nebylo ještě

přesvědčivě prokaacutezaacuteno hellip neniacute atraktivniacute cesta ()

19

Stres jako způsob zvyšovaacuteniacuteodolnosti vůči stresu

bull Přiměřenaacute daacutevka (např oxidačniacuteho) stresu zvyšuje odolnost vůči dalšiacutemu stresu

(hellipco tě nezabije to tě posiacuteliacutehellip)ndash Mechanismus např indukce exprese heat shock

proteinů (chaperonů)hellip stresovaacute reakce

bull Přiacuteklad produkce ROS ve svaloveacute tkaacuteni při fyzickeacute aktivitě

httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm

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)

4

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 O2

middotndash + O2middotndash + 2 H+ rarr O2 + H2O2

Fentonova reakce s Fe nebo Cu vytvořiacute z peroxidu hydroxylovyacute radikaacutelH2O2 + Fe2+ rarr OHndash + OHmiddot + Fe3+

PeroxidacePeroxidace lipidlipidůů((žžluknutluknutiacuteiacute))

5

Oxidačniacute poškozeniacute biomolekul

bull Lipidy peroxidace polynenasycenyacutechmastnyacutech kyselin v membraacutenaacutech

bull Proteiny oxidace -SH karbonylace -NH2 hydroxylacenitrosylace aromatickyacutechAMK cross-linking degradace

bull Nukleoveacute kyseliny zlomy v řetězci DNA hydroxylace basiacute mutace kancerogenese

PPřřiacuteiacuteklad prospklad prospěěššnosti ROS nosti ROS RespiraRespiraččnniacuteiacute vzplanutvzplanutiacuteiacute

neutrofilnneutrofilniacuteiacuteho ho granulocytugranulocytu

copy 1998 Garland Publishing

6

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)

7

O2

Prvniacute organismus

(anaerobniacute)

Vyvinout antioxidačniacute

ochranu Vyhynout

Uchyacutelit se do anaerobniacutech podmiacutenek

O2Shluknout se

O2

8

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

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 + ROOH rarr H2O + ROH + O2

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

H2O2

GSH

O2middotndash

Superoxiddismutasa

Peroxiredoxin

OX

Peroxiredoxin

RED

H2O

Thioredoxin

OX

Thioredoxin

RED

Thioredoxin

reduktasa RED

Thioredoxin

reduktasa OX

NADPH+H+

NADP+

10

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

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

11

ICT ECT

Superoxid

Peroxid FeCu

Superoxid

Peroxid FeCu

SuperoxiddismutasaGlutathionperoxidasaKatalasa

GlutathionTokoferolAskorbaacutet

Antioxidačniacute enzymy amp hladiny

glutathionu velmi niacutezkeacute

TokoferolAskorbaacutetKarotenoidy kyselina močovaacute

albumin glukosa bilirubin

Low-molecular-weight Fe přiacutetomno

Sekvestrace železa a mědi- transferin laktoferin- hemopexin- haptoglobin- ceruloplasmin (ferroxidasa)- Cu vaacutezaacuteno na albumin

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

12

Hlavniacute funkce askorbaacutetu v těle kofaktor hydroxylas

ndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenu

ndash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminu

ndash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)

ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutechhormonů amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)

Askorbaacutet jako scavenger

radikaacutelů

bull In vitro redukuje(zhaacutešiacute) O2

middotndash OHmiddot ROOmiddot HOCl atd

bull In vivo

H2O2 O2middotndash + 2H+

13

membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment

LH

L

Tokoferol

Tokoferyl

radikaacutel

LOOH

LOO

řetězovaacute reakce

lipoperoxidace

Ascorbaacutet

Semidehydro-

ascorbaacutet

Dehydroascorbaacutet

+e-

-e-

dehydroascorbaacutetreduktasa

2GSH

GSSG

AktivovanAktivovaneacuteeacute neutrofilyneutrofilyakumulujakumulujiacuteiacute dehydroaskorbdehydroaskorbaacuteaacutett

(DHA)(DHA) GLUT1

DHA

Askorbaacutet

Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS

GSH

GSSG

Glutaredoxin

14

Askorbaacutet jako prooxidant

bull Udenfriendův systeacutem pro generovaacuteniacute OHmiddot in vitro

Askorbaacutet + FeIII-EDTA rarrrarr Semidehydroaskorbaacutet + FeII-EDTA

H2O2 + FeII-EDTA rarr FeIII-EDTA + OHndash + OHmiddot

bull In vivo snad u přetiacuteženiacute železem

Koncept redoxniacutesignalizace

bull Redoxniacute sensory naproteinechndash kritickeacute -SH skupinyndash Fe-S centra

bull Ciacutele redoxniacute signalizacendash transkripčniacute faktoryndash proteinkinasy a fosfatasy

bull Komplexniacute odpověďbuňkyndash proliferacendash indukce antioxidačniacute

ochranyndash apoptoacuteza

(T Finkel amp NJ Holbrook Nature 408 (2000) 239-247)

15

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute

bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)bull iron-overload disease

bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull chronickyacute zaacutenět (např revmatoidniacute artritis)bull ARDSbull aterosclerosabull mozkoveacute traumahemoragiebull diabetes mellitusbull koncept ischemiereperfusebull staacuternutiacute

bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)

16

Radikaacutelovaacute teorie staacuternutiacute (Harman 1956)

bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkembull Vysvětluje vztah mezi intenzitou metabolismu

(spotřebou kysliacuteku) a deacutelkou života různyacutech živočichů

bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem(ale geny hrajiacute roli )

bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu biomolekul neomezeně dlouhobdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)ndash hellip antioxidačniacute ochrana a systeacutemy opravy DNA

ve skutečnosti nepracujiacute dokonale

Epidemiologickeacute studie svědčiacute pro přiacuteznivyacute vliv dietniacutech antioxidantů (vit E C karotenoidy) na lidskeacute zdraviacute

α-Tocopherol lipid-standardized micromolL

IHD

mor

tali

ty

Gey F et al Inverse correlation between plasma vitamin E and mortality from ischemicheart disease in cross-cultural epidemiology AmJ Clin Nutr 1991 53 326S-34S

(Obr upraven podle B Halliwell amp JMC Gutteridge Free Radicals in Biology and Medicine 4th ed Oxford University Press 2007]

17

Ale intervenčniacute studie to nepotvrzujiacute

bull CHAOS (Cambridge Heart Antioxidant Study) 2002 pacientů s koronaacuterniacute atherosklerosou +- α-tokoferol 50 pokles incidence nefataacutelniacutech IM

bull Ale dalšiacute studie přinesly negativniacute vyacutesledkyndash GISSI (11324 pacientů)ndash HOPE (9541 pacientů)ndash MRCBHF (20536 pacientů)

bull Možnaacute spiacuteše prevence ndash ASAP studie kombinace α-tokoferolu s vit C

zpomalila progresi atherosklerosy karotid u 256 mužů ale ne 264 žen

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)

18

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Kalorickaacute restrikce prodlužuje životbull Omezeniacute množstviacute potravy při zachovaacuteniacute jejiacute

biologickeacute kvalitybull Funguje i u teplokrevnyacutech živočichů s konstantniacute

intenzitou metabolismubull Organismus bdquopřečkaacutevajiacuteciacuteldquo nepřiacutezniveacute obdobiacute

věnuje viacutece metabolickeacute energie na uacutedržbubull Mechanismus sirtuiny ndash enzymy deacetylujiacuteciacute

různeacute proteiny inhibovaneacute NADH bull U lidiacute pravděpodobneacute ale nebylo ještě

přesvědčivě prokaacutezaacuteno hellip neniacute atraktivniacute cesta ()

19

Stres jako způsob zvyšovaacuteniacuteodolnosti vůči stresu

bull Přiměřenaacute daacutevka (např oxidačniacuteho) stresu zvyšuje odolnost vůči dalšiacutemu stresu

(hellipco tě nezabije to tě posiacuteliacutehellip)ndash Mechanismus např indukce exprese heat shock

proteinů (chaperonů)hellip stresovaacute reakce

bull Přiacuteklad produkce ROS ve svaloveacute tkaacuteni při fyzickeacute aktivitě

httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm

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)

5

Oxidačniacute poškozeniacute biomolekul

bull Lipidy peroxidace polynenasycenyacutechmastnyacutech kyselin v membraacutenaacutech

bull Proteiny oxidace -SH karbonylace -NH2 hydroxylacenitrosylace aromatickyacutechAMK cross-linking degradace

bull Nukleoveacute kyseliny zlomy v řetězci DNA hydroxylace basiacute mutace kancerogenese

PPřřiacuteiacuteklad prospklad prospěěššnosti ROS nosti ROS RespiraRespiraččnniacuteiacute vzplanutvzplanutiacuteiacute

neutrofilnneutrofilniacuteiacuteho ho granulocytugranulocytu

copy 1998 Garland Publishing

6

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)

7

O2

Prvniacute organismus

(anaerobniacute)

Vyvinout antioxidačniacute

ochranu Vyhynout

Uchyacutelit se do anaerobniacutech podmiacutenek

O2Shluknout se

O2

8

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

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 + ROOH rarr H2O + ROH + O2

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

H2O2

GSH

O2middotndash

Superoxiddismutasa

Peroxiredoxin

OX

Peroxiredoxin

RED

H2O

Thioredoxin

OX

Thioredoxin

RED

Thioredoxin

reduktasa RED

Thioredoxin

reduktasa OX

NADPH+H+

NADP+

10

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

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

11

ICT ECT

Superoxid

Peroxid FeCu

Superoxid

Peroxid FeCu

SuperoxiddismutasaGlutathionperoxidasaKatalasa

GlutathionTokoferolAskorbaacutet

Antioxidačniacute enzymy amp hladiny

glutathionu velmi niacutezkeacute

TokoferolAskorbaacutetKarotenoidy kyselina močovaacute

albumin glukosa bilirubin

Low-molecular-weight Fe přiacutetomno

Sekvestrace železa a mědi- transferin laktoferin- hemopexin- haptoglobin- ceruloplasmin (ferroxidasa)- Cu vaacutezaacuteno na albumin

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

12

Hlavniacute funkce askorbaacutetu v těle kofaktor hydroxylas

ndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenu

ndash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminu

ndash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)

ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutechhormonů amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)

Askorbaacutet jako scavenger

radikaacutelů

bull In vitro redukuje(zhaacutešiacute) O2

middotndash OHmiddot ROOmiddot HOCl atd

bull In vivo

H2O2 O2middotndash + 2H+

13

membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment

LH

L

Tokoferol

Tokoferyl

radikaacutel

LOOH

LOO

řetězovaacute reakce

lipoperoxidace

Ascorbaacutet

Semidehydro-

ascorbaacutet

Dehydroascorbaacutet

+e-

-e-

dehydroascorbaacutetreduktasa

2GSH

GSSG

AktivovanAktivovaneacuteeacute neutrofilyneutrofilyakumulujakumulujiacuteiacute dehydroaskorbdehydroaskorbaacuteaacutett

(DHA)(DHA) GLUT1

DHA

Askorbaacutet

Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS

GSH

GSSG

Glutaredoxin

14

Askorbaacutet jako prooxidant

bull Udenfriendův systeacutem pro generovaacuteniacute OHmiddot in vitro

Askorbaacutet + FeIII-EDTA rarrrarr Semidehydroaskorbaacutet + FeII-EDTA

H2O2 + FeII-EDTA rarr FeIII-EDTA + OHndash + OHmiddot

bull In vivo snad u přetiacuteženiacute železem

Koncept redoxniacutesignalizace

bull Redoxniacute sensory naproteinechndash kritickeacute -SH skupinyndash Fe-S centra

bull Ciacutele redoxniacute signalizacendash transkripčniacute faktoryndash proteinkinasy a fosfatasy

bull Komplexniacute odpověďbuňkyndash proliferacendash indukce antioxidačniacute

ochranyndash apoptoacuteza

(T Finkel amp NJ Holbrook Nature 408 (2000) 239-247)

15

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute

bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)bull iron-overload disease

bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull chronickyacute zaacutenět (např revmatoidniacute artritis)bull ARDSbull aterosclerosabull mozkoveacute traumahemoragiebull diabetes mellitusbull koncept ischemiereperfusebull staacuternutiacute

bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)

16

Radikaacutelovaacute teorie staacuternutiacute (Harman 1956)

bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkembull Vysvětluje vztah mezi intenzitou metabolismu

(spotřebou kysliacuteku) a deacutelkou života různyacutech živočichů

bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem(ale geny hrajiacute roli )

bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu biomolekul neomezeně dlouhobdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)ndash hellip antioxidačniacute ochrana a systeacutemy opravy DNA

ve skutečnosti nepracujiacute dokonale

Epidemiologickeacute studie svědčiacute pro přiacuteznivyacute vliv dietniacutech antioxidantů (vit E C karotenoidy) na lidskeacute zdraviacute

α-Tocopherol lipid-standardized micromolL

IHD

mor

tali

ty

Gey F et al Inverse correlation between plasma vitamin E and mortality from ischemicheart disease in cross-cultural epidemiology AmJ Clin Nutr 1991 53 326S-34S

(Obr upraven podle B Halliwell amp JMC Gutteridge Free Radicals in Biology and Medicine 4th ed Oxford University Press 2007]

17

Ale intervenčniacute studie to nepotvrzujiacute

bull CHAOS (Cambridge Heart Antioxidant Study) 2002 pacientů s koronaacuterniacute atherosklerosou +- α-tokoferol 50 pokles incidence nefataacutelniacutech IM

bull Ale dalšiacute studie přinesly negativniacute vyacutesledkyndash GISSI (11324 pacientů)ndash HOPE (9541 pacientů)ndash MRCBHF (20536 pacientů)

bull Možnaacute spiacuteše prevence ndash ASAP studie kombinace α-tokoferolu s vit C

zpomalila progresi atherosklerosy karotid u 256 mužů ale ne 264 žen

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)

18

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Kalorickaacute restrikce prodlužuje životbull Omezeniacute množstviacute potravy při zachovaacuteniacute jejiacute

biologickeacute kvalitybull Funguje i u teplokrevnyacutech živočichů s konstantniacute

intenzitou metabolismubull Organismus bdquopřečkaacutevajiacuteciacuteldquo nepřiacutezniveacute obdobiacute

věnuje viacutece metabolickeacute energie na uacutedržbubull Mechanismus sirtuiny ndash enzymy deacetylujiacuteciacute

různeacute proteiny inhibovaneacute NADH bull U lidiacute pravděpodobneacute ale nebylo ještě

přesvědčivě prokaacutezaacuteno hellip neniacute atraktivniacute cesta ()

19

Stres jako způsob zvyšovaacuteniacuteodolnosti vůči stresu

bull Přiměřenaacute daacutevka (např oxidačniacuteho) stresu zvyšuje odolnost vůči dalšiacutemu stresu

(hellipco tě nezabije to tě posiacuteliacutehellip)ndash Mechanismus např indukce exprese heat shock

proteinů (chaperonů)hellip stresovaacute reakce

bull Přiacuteklad produkce ROS ve svaloveacute tkaacuteni při fyzickeacute aktivitě

httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm

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)

6

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)

7

O2

Prvniacute organismus

(anaerobniacute)

Vyvinout antioxidačniacute

ochranu Vyhynout

Uchyacutelit se do anaerobniacutech podmiacutenek

O2Shluknout se

O2

8

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

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 + ROOH rarr H2O + ROH + O2

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

H2O2

GSH

O2middotndash

Superoxiddismutasa

Peroxiredoxin

OX

Peroxiredoxin

RED

H2O

Thioredoxin

OX

Thioredoxin

RED

Thioredoxin

reduktasa RED

Thioredoxin

reduktasa OX

NADPH+H+

NADP+

10

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

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

11

ICT ECT

Superoxid

Peroxid FeCu

Superoxid

Peroxid FeCu

SuperoxiddismutasaGlutathionperoxidasaKatalasa

GlutathionTokoferolAskorbaacutet

Antioxidačniacute enzymy amp hladiny

glutathionu velmi niacutezkeacute

TokoferolAskorbaacutetKarotenoidy kyselina močovaacute

albumin glukosa bilirubin

Low-molecular-weight Fe přiacutetomno

Sekvestrace železa a mědi- transferin laktoferin- hemopexin- haptoglobin- ceruloplasmin (ferroxidasa)- Cu vaacutezaacuteno na albumin

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

12

Hlavniacute funkce askorbaacutetu v těle kofaktor hydroxylas

ndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenu

ndash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminu

ndash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)

ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutechhormonů amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)

Askorbaacutet jako scavenger

radikaacutelů

bull In vitro redukuje(zhaacutešiacute) O2

middotndash OHmiddot ROOmiddot HOCl atd

bull In vivo

H2O2 O2middotndash + 2H+

13

membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment

LH

L

Tokoferol

Tokoferyl

radikaacutel

LOOH

LOO

řetězovaacute reakce

lipoperoxidace

Ascorbaacutet

Semidehydro-

ascorbaacutet

Dehydroascorbaacutet

+e-

-e-

dehydroascorbaacutetreduktasa

2GSH

GSSG

AktivovanAktivovaneacuteeacute neutrofilyneutrofilyakumulujakumulujiacuteiacute dehydroaskorbdehydroaskorbaacuteaacutett

(DHA)(DHA) GLUT1

DHA

Askorbaacutet

Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS

GSH

GSSG

Glutaredoxin

14

Askorbaacutet jako prooxidant

bull Udenfriendův systeacutem pro generovaacuteniacute OHmiddot in vitro

Askorbaacutet + FeIII-EDTA rarrrarr Semidehydroaskorbaacutet + FeII-EDTA

H2O2 + FeII-EDTA rarr FeIII-EDTA + OHndash + OHmiddot

bull In vivo snad u přetiacuteženiacute železem

Koncept redoxniacutesignalizace

bull Redoxniacute sensory naproteinechndash kritickeacute -SH skupinyndash Fe-S centra

bull Ciacutele redoxniacute signalizacendash transkripčniacute faktoryndash proteinkinasy a fosfatasy

bull Komplexniacute odpověďbuňkyndash proliferacendash indukce antioxidačniacute

ochranyndash apoptoacuteza

(T Finkel amp NJ Holbrook Nature 408 (2000) 239-247)

15

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute

bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)bull iron-overload disease

bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull chronickyacute zaacutenět (např revmatoidniacute artritis)bull ARDSbull aterosclerosabull mozkoveacute traumahemoragiebull diabetes mellitusbull koncept ischemiereperfusebull staacuternutiacute

bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)

16

Radikaacutelovaacute teorie staacuternutiacute (Harman 1956)

bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkembull Vysvětluje vztah mezi intenzitou metabolismu

(spotřebou kysliacuteku) a deacutelkou života různyacutech živočichů

bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem(ale geny hrajiacute roli )

bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu biomolekul neomezeně dlouhobdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)ndash hellip antioxidačniacute ochrana a systeacutemy opravy DNA

ve skutečnosti nepracujiacute dokonale

Epidemiologickeacute studie svědčiacute pro přiacuteznivyacute vliv dietniacutech antioxidantů (vit E C karotenoidy) na lidskeacute zdraviacute

α-Tocopherol lipid-standardized micromolL

IHD

mor

tali

ty

Gey F et al Inverse correlation between plasma vitamin E and mortality from ischemicheart disease in cross-cultural epidemiology AmJ Clin Nutr 1991 53 326S-34S

(Obr upraven podle B Halliwell amp JMC Gutteridge Free Radicals in Biology and Medicine 4th ed Oxford University Press 2007]

17

Ale intervenčniacute studie to nepotvrzujiacute

bull CHAOS (Cambridge Heart Antioxidant Study) 2002 pacientů s koronaacuterniacute atherosklerosou +- α-tokoferol 50 pokles incidence nefataacutelniacutech IM

bull Ale dalšiacute studie přinesly negativniacute vyacutesledkyndash GISSI (11324 pacientů)ndash HOPE (9541 pacientů)ndash MRCBHF (20536 pacientů)

bull Možnaacute spiacuteše prevence ndash ASAP studie kombinace α-tokoferolu s vit C

zpomalila progresi atherosklerosy karotid u 256 mužů ale ne 264 žen

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)

18

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Kalorickaacute restrikce prodlužuje životbull Omezeniacute množstviacute potravy při zachovaacuteniacute jejiacute

biologickeacute kvalitybull Funguje i u teplokrevnyacutech živočichů s konstantniacute

intenzitou metabolismubull Organismus bdquopřečkaacutevajiacuteciacuteldquo nepřiacutezniveacute obdobiacute

věnuje viacutece metabolickeacute energie na uacutedržbubull Mechanismus sirtuiny ndash enzymy deacetylujiacuteciacute

různeacute proteiny inhibovaneacute NADH bull U lidiacute pravděpodobneacute ale nebylo ještě

přesvědčivě prokaacutezaacuteno hellip neniacute atraktivniacute cesta ()

19

Stres jako způsob zvyšovaacuteniacuteodolnosti vůči stresu

bull Přiměřenaacute daacutevka (např oxidačniacuteho) stresu zvyšuje odolnost vůči dalšiacutemu stresu

(hellipco tě nezabije to tě posiacuteliacutehellip)ndash Mechanismus např indukce exprese heat shock

proteinů (chaperonů)hellip stresovaacute reakce

bull Přiacuteklad produkce ROS ve svaloveacute tkaacuteni při fyzickeacute aktivitě

httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm

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)

7

O2

Prvniacute organismus

(anaerobniacute)

Vyvinout antioxidačniacute

ochranu Vyhynout

Uchyacutelit se do anaerobniacutech podmiacutenek

O2Shluknout se

O2

8

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

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 + ROOH rarr H2O + ROH + O2

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

H2O2

GSH

O2middotndash

Superoxiddismutasa

Peroxiredoxin

OX

Peroxiredoxin

RED

H2O

Thioredoxin

OX

Thioredoxin

RED

Thioredoxin

reduktasa RED

Thioredoxin

reduktasa OX

NADPH+H+

NADP+

10

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

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

11

ICT ECT

Superoxid

Peroxid FeCu

Superoxid

Peroxid FeCu

SuperoxiddismutasaGlutathionperoxidasaKatalasa

GlutathionTokoferolAskorbaacutet

Antioxidačniacute enzymy amp hladiny

glutathionu velmi niacutezkeacute

TokoferolAskorbaacutetKarotenoidy kyselina močovaacute

albumin glukosa bilirubin

Low-molecular-weight Fe přiacutetomno

Sekvestrace železa a mědi- transferin laktoferin- hemopexin- haptoglobin- ceruloplasmin (ferroxidasa)- Cu vaacutezaacuteno na albumin

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

12

Hlavniacute funkce askorbaacutetu v těle kofaktor hydroxylas

ndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenu

ndash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminu

ndash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)

ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutechhormonů amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)

Askorbaacutet jako scavenger

radikaacutelů

bull In vitro redukuje(zhaacutešiacute) O2

middotndash OHmiddot ROOmiddot HOCl atd

bull In vivo

H2O2 O2middotndash + 2H+

13

membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment

LH

L

Tokoferol

Tokoferyl

radikaacutel

LOOH

LOO

řetězovaacute reakce

lipoperoxidace

Ascorbaacutet

Semidehydro-

ascorbaacutet

Dehydroascorbaacutet

+e-

-e-

dehydroascorbaacutetreduktasa

2GSH

GSSG

AktivovanAktivovaneacuteeacute neutrofilyneutrofilyakumulujakumulujiacuteiacute dehydroaskorbdehydroaskorbaacuteaacutett

(DHA)(DHA) GLUT1

DHA

Askorbaacutet

Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS

GSH

GSSG

Glutaredoxin

14

Askorbaacutet jako prooxidant

bull Udenfriendův systeacutem pro generovaacuteniacute OHmiddot in vitro

Askorbaacutet + FeIII-EDTA rarrrarr Semidehydroaskorbaacutet + FeII-EDTA

H2O2 + FeII-EDTA rarr FeIII-EDTA + OHndash + OHmiddot

bull In vivo snad u přetiacuteženiacute železem

Koncept redoxniacutesignalizace

bull Redoxniacute sensory naproteinechndash kritickeacute -SH skupinyndash Fe-S centra

bull Ciacutele redoxniacute signalizacendash transkripčniacute faktoryndash proteinkinasy a fosfatasy

bull Komplexniacute odpověďbuňkyndash proliferacendash indukce antioxidačniacute

ochranyndash apoptoacuteza

(T Finkel amp NJ Holbrook Nature 408 (2000) 239-247)

15

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute

bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)bull iron-overload disease

bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull chronickyacute zaacutenět (např revmatoidniacute artritis)bull ARDSbull aterosclerosabull mozkoveacute traumahemoragiebull diabetes mellitusbull koncept ischemiereperfusebull staacuternutiacute

bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)

16

Radikaacutelovaacute teorie staacuternutiacute (Harman 1956)

bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkembull Vysvětluje vztah mezi intenzitou metabolismu

(spotřebou kysliacuteku) a deacutelkou života různyacutech živočichů

bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem(ale geny hrajiacute roli )

bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu biomolekul neomezeně dlouhobdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)ndash hellip antioxidačniacute ochrana a systeacutemy opravy DNA

ve skutečnosti nepracujiacute dokonale

Epidemiologickeacute studie svědčiacute pro přiacuteznivyacute vliv dietniacutech antioxidantů (vit E C karotenoidy) na lidskeacute zdraviacute

α-Tocopherol lipid-standardized micromolL

IHD

mor

tali

ty

Gey F et al Inverse correlation between plasma vitamin E and mortality from ischemicheart disease in cross-cultural epidemiology AmJ Clin Nutr 1991 53 326S-34S

(Obr upraven podle B Halliwell amp JMC Gutteridge Free Radicals in Biology and Medicine 4th ed Oxford University Press 2007]

17

Ale intervenčniacute studie to nepotvrzujiacute

bull CHAOS (Cambridge Heart Antioxidant Study) 2002 pacientů s koronaacuterniacute atherosklerosou +- α-tokoferol 50 pokles incidence nefataacutelniacutech IM

bull Ale dalšiacute studie přinesly negativniacute vyacutesledkyndash GISSI (11324 pacientů)ndash HOPE (9541 pacientů)ndash MRCBHF (20536 pacientů)

bull Možnaacute spiacuteše prevence ndash ASAP studie kombinace α-tokoferolu s vit C

zpomalila progresi atherosklerosy karotid u 256 mužů ale ne 264 žen

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)

18

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Kalorickaacute restrikce prodlužuje životbull Omezeniacute množstviacute potravy při zachovaacuteniacute jejiacute

biologickeacute kvalitybull Funguje i u teplokrevnyacutech živočichů s konstantniacute

intenzitou metabolismubull Organismus bdquopřečkaacutevajiacuteciacuteldquo nepřiacutezniveacute obdobiacute

věnuje viacutece metabolickeacute energie na uacutedržbubull Mechanismus sirtuiny ndash enzymy deacetylujiacuteciacute

různeacute proteiny inhibovaneacute NADH bull U lidiacute pravděpodobneacute ale nebylo ještě

přesvědčivě prokaacutezaacuteno hellip neniacute atraktivniacute cesta ()

19

Stres jako způsob zvyšovaacuteniacuteodolnosti vůči stresu

bull Přiměřenaacute daacutevka (např oxidačniacuteho) stresu zvyšuje odolnost vůči dalšiacutemu stresu

(hellipco tě nezabije to tě posiacuteliacutehellip)ndash Mechanismus např indukce exprese heat shock

proteinů (chaperonů)hellip stresovaacute reakce

bull Přiacuteklad produkce ROS ve svaloveacute tkaacuteni při fyzickeacute aktivitě

httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm

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)

8

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

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 + ROOH rarr H2O + ROH + O2

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

H2O2

GSH

O2middotndash

Superoxiddismutasa

Peroxiredoxin

OX

Peroxiredoxin

RED

H2O

Thioredoxin

OX

Thioredoxin

RED

Thioredoxin

reduktasa RED

Thioredoxin

reduktasa OX

NADPH+H+

NADP+

10

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

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

11

ICT ECT

Superoxid

Peroxid FeCu

Superoxid

Peroxid FeCu

SuperoxiddismutasaGlutathionperoxidasaKatalasa

GlutathionTokoferolAskorbaacutet

Antioxidačniacute enzymy amp hladiny

glutathionu velmi niacutezkeacute

TokoferolAskorbaacutetKarotenoidy kyselina močovaacute

albumin glukosa bilirubin

Low-molecular-weight Fe přiacutetomno

Sekvestrace železa a mědi- transferin laktoferin- hemopexin- haptoglobin- ceruloplasmin (ferroxidasa)- Cu vaacutezaacuteno na albumin

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

12

Hlavniacute funkce askorbaacutetu v těle kofaktor hydroxylas

ndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenu

ndash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminu

ndash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)

ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutechhormonů amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)

Askorbaacutet jako scavenger

radikaacutelů

bull In vitro redukuje(zhaacutešiacute) O2

middotndash OHmiddot ROOmiddot HOCl atd

bull In vivo

H2O2 O2middotndash + 2H+

13

membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment

LH

L

Tokoferol

Tokoferyl

radikaacutel

LOOH

LOO

řetězovaacute reakce

lipoperoxidace

Ascorbaacutet

Semidehydro-

ascorbaacutet

Dehydroascorbaacutet

+e-

-e-

dehydroascorbaacutetreduktasa

2GSH

GSSG

AktivovanAktivovaneacuteeacute neutrofilyneutrofilyakumulujakumulujiacuteiacute dehydroaskorbdehydroaskorbaacuteaacutett

(DHA)(DHA) GLUT1

DHA

Askorbaacutet

Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS

GSH

GSSG

Glutaredoxin

14

Askorbaacutet jako prooxidant

bull Udenfriendův systeacutem pro generovaacuteniacute OHmiddot in vitro

Askorbaacutet + FeIII-EDTA rarrrarr Semidehydroaskorbaacutet + FeII-EDTA

H2O2 + FeII-EDTA rarr FeIII-EDTA + OHndash + OHmiddot

bull In vivo snad u přetiacuteženiacute železem

Koncept redoxniacutesignalizace

bull Redoxniacute sensory naproteinechndash kritickeacute -SH skupinyndash Fe-S centra

bull Ciacutele redoxniacute signalizacendash transkripčniacute faktoryndash proteinkinasy a fosfatasy

bull Komplexniacute odpověďbuňkyndash proliferacendash indukce antioxidačniacute

ochranyndash apoptoacuteza

(T Finkel amp NJ Holbrook Nature 408 (2000) 239-247)

15

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute

bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)bull iron-overload disease

bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull chronickyacute zaacutenět (např revmatoidniacute artritis)bull ARDSbull aterosclerosabull mozkoveacute traumahemoragiebull diabetes mellitusbull koncept ischemiereperfusebull staacuternutiacute

bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)

16

Radikaacutelovaacute teorie staacuternutiacute (Harman 1956)

bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkembull Vysvětluje vztah mezi intenzitou metabolismu

(spotřebou kysliacuteku) a deacutelkou života různyacutech živočichů

bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem(ale geny hrajiacute roli )

bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu biomolekul neomezeně dlouhobdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)ndash hellip antioxidačniacute ochrana a systeacutemy opravy DNA

ve skutečnosti nepracujiacute dokonale

Epidemiologickeacute studie svědčiacute pro přiacuteznivyacute vliv dietniacutech antioxidantů (vit E C karotenoidy) na lidskeacute zdraviacute

α-Tocopherol lipid-standardized micromolL

IHD

mor

tali

ty

Gey F et al Inverse correlation between plasma vitamin E and mortality from ischemicheart disease in cross-cultural epidemiology AmJ Clin Nutr 1991 53 326S-34S

(Obr upraven podle B Halliwell amp JMC Gutteridge Free Radicals in Biology and Medicine 4th ed Oxford University Press 2007]

17

Ale intervenčniacute studie to nepotvrzujiacute

bull CHAOS (Cambridge Heart Antioxidant Study) 2002 pacientů s koronaacuterniacute atherosklerosou +- α-tokoferol 50 pokles incidence nefataacutelniacutech IM

bull Ale dalšiacute studie přinesly negativniacute vyacutesledkyndash GISSI (11324 pacientů)ndash HOPE (9541 pacientů)ndash MRCBHF (20536 pacientů)

bull Možnaacute spiacuteše prevence ndash ASAP studie kombinace α-tokoferolu s vit C

zpomalila progresi atherosklerosy karotid u 256 mužů ale ne 264 žen

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)

18

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Kalorickaacute restrikce prodlužuje životbull Omezeniacute množstviacute potravy při zachovaacuteniacute jejiacute

biologickeacute kvalitybull Funguje i u teplokrevnyacutech živočichů s konstantniacute

intenzitou metabolismubull Organismus bdquopřečkaacutevajiacuteciacuteldquo nepřiacutezniveacute obdobiacute

věnuje viacutece metabolickeacute energie na uacutedržbubull Mechanismus sirtuiny ndash enzymy deacetylujiacuteciacute

různeacute proteiny inhibovaneacute NADH bull U lidiacute pravděpodobneacute ale nebylo ještě

přesvědčivě prokaacutezaacuteno hellip neniacute atraktivniacute cesta ()

19

Stres jako způsob zvyšovaacuteniacuteodolnosti vůči stresu

bull Přiměřenaacute daacutevka (např oxidačniacuteho) stresu zvyšuje odolnost vůči dalšiacutemu stresu

(hellipco tě nezabije to tě posiacuteliacutehellip)ndash Mechanismus např indukce exprese heat shock

proteinů (chaperonů)hellip stresovaacute reakce

bull Přiacuteklad produkce ROS ve svaloveacute tkaacuteni při fyzickeacute aktivitě

httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm

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)

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

H2O2

GSH

O2middotndash

Superoxiddismutasa

Peroxiredoxin

OX

Peroxiredoxin

RED

H2O

Thioredoxin

OX

Thioredoxin

RED

Thioredoxin

reduktasa RED

Thioredoxin

reduktasa OX

NADPH+H+

NADP+

10

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

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

11

ICT ECT

Superoxid

Peroxid FeCu

Superoxid

Peroxid FeCu

SuperoxiddismutasaGlutathionperoxidasaKatalasa

GlutathionTokoferolAskorbaacutet

Antioxidačniacute enzymy amp hladiny

glutathionu velmi niacutezkeacute

TokoferolAskorbaacutetKarotenoidy kyselina močovaacute

albumin glukosa bilirubin

Low-molecular-weight Fe přiacutetomno

Sekvestrace železa a mědi- transferin laktoferin- hemopexin- haptoglobin- ceruloplasmin (ferroxidasa)- Cu vaacutezaacuteno na albumin

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

12

Hlavniacute funkce askorbaacutetu v těle kofaktor hydroxylas

ndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenu

ndash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminu

ndash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)

ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutechhormonů amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)

Askorbaacutet jako scavenger

radikaacutelů

bull In vitro redukuje(zhaacutešiacute) O2

middotndash OHmiddot ROOmiddot HOCl atd

bull In vivo

H2O2 O2middotndash + 2H+

13

membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment

LH

L

Tokoferol

Tokoferyl

radikaacutel

LOOH

LOO

řetězovaacute reakce

lipoperoxidace

Ascorbaacutet

Semidehydro-

ascorbaacutet

Dehydroascorbaacutet

+e-

-e-

dehydroascorbaacutetreduktasa

2GSH

GSSG

AktivovanAktivovaneacuteeacute neutrofilyneutrofilyakumulujakumulujiacuteiacute dehydroaskorbdehydroaskorbaacuteaacutett

(DHA)(DHA) GLUT1

DHA

Askorbaacutet

Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS

GSH

GSSG

Glutaredoxin

14

Askorbaacutet jako prooxidant

bull Udenfriendův systeacutem pro generovaacuteniacute OHmiddot in vitro

Askorbaacutet + FeIII-EDTA rarrrarr Semidehydroaskorbaacutet + FeII-EDTA

H2O2 + FeII-EDTA rarr FeIII-EDTA + OHndash + OHmiddot

bull In vivo snad u přetiacuteženiacute železem

Koncept redoxniacutesignalizace

bull Redoxniacute sensory naproteinechndash kritickeacute -SH skupinyndash Fe-S centra

bull Ciacutele redoxniacute signalizacendash transkripčniacute faktoryndash proteinkinasy a fosfatasy

bull Komplexniacute odpověďbuňkyndash proliferacendash indukce antioxidačniacute

ochranyndash apoptoacuteza

(T Finkel amp NJ Holbrook Nature 408 (2000) 239-247)

15

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute

bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)bull iron-overload disease

bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull chronickyacute zaacutenět (např revmatoidniacute artritis)bull ARDSbull aterosclerosabull mozkoveacute traumahemoragiebull diabetes mellitusbull koncept ischemiereperfusebull staacuternutiacute

bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)

16

Radikaacutelovaacute teorie staacuternutiacute (Harman 1956)

bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkembull Vysvětluje vztah mezi intenzitou metabolismu

(spotřebou kysliacuteku) a deacutelkou života různyacutech živočichů

bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem(ale geny hrajiacute roli )

bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu biomolekul neomezeně dlouhobdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)ndash hellip antioxidačniacute ochrana a systeacutemy opravy DNA

ve skutečnosti nepracujiacute dokonale

Epidemiologickeacute studie svědčiacute pro přiacuteznivyacute vliv dietniacutech antioxidantů (vit E C karotenoidy) na lidskeacute zdraviacute

α-Tocopherol lipid-standardized micromolL

IHD

mor

tali

ty

Gey F et al Inverse correlation between plasma vitamin E and mortality from ischemicheart disease in cross-cultural epidemiology AmJ Clin Nutr 1991 53 326S-34S

(Obr upraven podle B Halliwell amp JMC Gutteridge Free Radicals in Biology and Medicine 4th ed Oxford University Press 2007]

17

Ale intervenčniacute studie to nepotvrzujiacute

bull CHAOS (Cambridge Heart Antioxidant Study) 2002 pacientů s koronaacuterniacute atherosklerosou +- α-tokoferol 50 pokles incidence nefataacutelniacutech IM

bull Ale dalšiacute studie přinesly negativniacute vyacutesledkyndash GISSI (11324 pacientů)ndash HOPE (9541 pacientů)ndash MRCBHF (20536 pacientů)

bull Možnaacute spiacuteše prevence ndash ASAP studie kombinace α-tokoferolu s vit C

zpomalila progresi atherosklerosy karotid u 256 mužů ale ne 264 žen

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)

18

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Kalorickaacute restrikce prodlužuje životbull Omezeniacute množstviacute potravy při zachovaacuteniacute jejiacute

biologickeacute kvalitybull Funguje i u teplokrevnyacutech živočichů s konstantniacute

intenzitou metabolismubull Organismus bdquopřečkaacutevajiacuteciacuteldquo nepřiacutezniveacute obdobiacute

věnuje viacutece metabolickeacute energie na uacutedržbubull Mechanismus sirtuiny ndash enzymy deacetylujiacuteciacute

různeacute proteiny inhibovaneacute NADH bull U lidiacute pravděpodobneacute ale nebylo ještě

přesvědčivě prokaacutezaacuteno hellip neniacute atraktivniacute cesta ()

19

Stres jako způsob zvyšovaacuteniacuteodolnosti vůči stresu

bull Přiměřenaacute daacutevka (např oxidačniacuteho) stresu zvyšuje odolnost vůči dalšiacutemu stresu

(hellipco tě nezabije to tě posiacuteliacutehellip)ndash Mechanismus např indukce exprese heat shock

proteinů (chaperonů)hellip stresovaacute reakce

bull Přiacuteklad produkce ROS ve svaloveacute tkaacuteni při fyzickeacute aktivitě

httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm

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)

10

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

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

11

ICT ECT

Superoxid

Peroxid FeCu

Superoxid

Peroxid FeCu

SuperoxiddismutasaGlutathionperoxidasaKatalasa

GlutathionTokoferolAskorbaacutet

Antioxidačniacute enzymy amp hladiny

glutathionu velmi niacutezkeacute

TokoferolAskorbaacutetKarotenoidy kyselina močovaacute

albumin glukosa bilirubin

Low-molecular-weight Fe přiacutetomno

Sekvestrace železa a mědi- transferin laktoferin- hemopexin- haptoglobin- ceruloplasmin (ferroxidasa)- Cu vaacutezaacuteno na albumin

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

12

Hlavniacute funkce askorbaacutetu v těle kofaktor hydroxylas

ndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenu

ndash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminu

ndash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)

ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutechhormonů amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)

Askorbaacutet jako scavenger

radikaacutelů

bull In vitro redukuje(zhaacutešiacute) O2

middotndash OHmiddot ROOmiddot HOCl atd

bull In vivo

H2O2 O2middotndash + 2H+

13

membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment

LH

L

Tokoferol

Tokoferyl

radikaacutel

LOOH

LOO

řetězovaacute reakce

lipoperoxidace

Ascorbaacutet

Semidehydro-

ascorbaacutet

Dehydroascorbaacutet

+e-

-e-

dehydroascorbaacutetreduktasa

2GSH

GSSG

AktivovanAktivovaneacuteeacute neutrofilyneutrofilyakumulujakumulujiacuteiacute dehydroaskorbdehydroaskorbaacuteaacutett

(DHA)(DHA) GLUT1

DHA

Askorbaacutet

Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS

GSH

GSSG

Glutaredoxin

14

Askorbaacutet jako prooxidant

bull Udenfriendův systeacutem pro generovaacuteniacute OHmiddot in vitro

Askorbaacutet + FeIII-EDTA rarrrarr Semidehydroaskorbaacutet + FeII-EDTA

H2O2 + FeII-EDTA rarr FeIII-EDTA + OHndash + OHmiddot

bull In vivo snad u přetiacuteženiacute železem

Koncept redoxniacutesignalizace

bull Redoxniacute sensory naproteinechndash kritickeacute -SH skupinyndash Fe-S centra

bull Ciacutele redoxniacute signalizacendash transkripčniacute faktoryndash proteinkinasy a fosfatasy

bull Komplexniacute odpověďbuňkyndash proliferacendash indukce antioxidačniacute

ochranyndash apoptoacuteza

(T Finkel amp NJ Holbrook Nature 408 (2000) 239-247)

15

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute

bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)bull iron-overload disease

bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull chronickyacute zaacutenět (např revmatoidniacute artritis)bull ARDSbull aterosclerosabull mozkoveacute traumahemoragiebull diabetes mellitusbull koncept ischemiereperfusebull staacuternutiacute

bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)

16

Radikaacutelovaacute teorie staacuternutiacute (Harman 1956)

bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkembull Vysvětluje vztah mezi intenzitou metabolismu

(spotřebou kysliacuteku) a deacutelkou života různyacutech živočichů

bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem(ale geny hrajiacute roli )

bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu biomolekul neomezeně dlouhobdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)ndash hellip antioxidačniacute ochrana a systeacutemy opravy DNA

ve skutečnosti nepracujiacute dokonale

Epidemiologickeacute studie svědčiacute pro přiacuteznivyacute vliv dietniacutech antioxidantů (vit E C karotenoidy) na lidskeacute zdraviacute

α-Tocopherol lipid-standardized micromolL

IHD

mor

tali

ty

Gey F et al Inverse correlation between plasma vitamin E and mortality from ischemicheart disease in cross-cultural epidemiology AmJ Clin Nutr 1991 53 326S-34S

(Obr upraven podle B Halliwell amp JMC Gutteridge Free Radicals in Biology and Medicine 4th ed Oxford University Press 2007]

17

Ale intervenčniacute studie to nepotvrzujiacute

bull CHAOS (Cambridge Heart Antioxidant Study) 2002 pacientů s koronaacuterniacute atherosklerosou +- α-tokoferol 50 pokles incidence nefataacutelniacutech IM

bull Ale dalšiacute studie přinesly negativniacute vyacutesledkyndash GISSI (11324 pacientů)ndash HOPE (9541 pacientů)ndash MRCBHF (20536 pacientů)

bull Možnaacute spiacuteše prevence ndash ASAP studie kombinace α-tokoferolu s vit C

zpomalila progresi atherosklerosy karotid u 256 mužů ale ne 264 žen

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)

18

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Kalorickaacute restrikce prodlužuje životbull Omezeniacute množstviacute potravy při zachovaacuteniacute jejiacute

biologickeacute kvalitybull Funguje i u teplokrevnyacutech živočichů s konstantniacute

intenzitou metabolismubull Organismus bdquopřečkaacutevajiacuteciacuteldquo nepřiacutezniveacute obdobiacute

věnuje viacutece metabolickeacute energie na uacutedržbubull Mechanismus sirtuiny ndash enzymy deacetylujiacuteciacute

různeacute proteiny inhibovaneacute NADH bull U lidiacute pravděpodobneacute ale nebylo ještě

přesvědčivě prokaacutezaacuteno hellip neniacute atraktivniacute cesta ()

19

Stres jako způsob zvyšovaacuteniacuteodolnosti vůči stresu

bull Přiměřenaacute daacutevka (např oxidačniacuteho) stresu zvyšuje odolnost vůči dalšiacutemu stresu

(hellipco tě nezabije to tě posiacuteliacutehellip)ndash Mechanismus např indukce exprese heat shock

proteinů (chaperonů)hellip stresovaacute reakce

bull Přiacuteklad produkce ROS ve svaloveacute tkaacuteni při fyzickeacute aktivitě

httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm

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)

11

ICT ECT

Superoxid

Peroxid FeCu

Superoxid

Peroxid FeCu

SuperoxiddismutasaGlutathionperoxidasaKatalasa

GlutathionTokoferolAskorbaacutet

Antioxidačniacute enzymy amp hladiny

glutathionu velmi niacutezkeacute

TokoferolAskorbaacutetKarotenoidy kyselina močovaacute

albumin glukosa bilirubin

Low-molecular-weight Fe přiacutetomno

Sekvestrace železa a mědi- transferin laktoferin- hemopexin- haptoglobin- ceruloplasmin (ferroxidasa)- Cu vaacutezaacuteno na albumin

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

12

Hlavniacute funkce askorbaacutetu v těle kofaktor hydroxylas

ndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenu

ndash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminu

ndash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)

ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutechhormonů amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)

Askorbaacutet jako scavenger

radikaacutelů

bull In vitro redukuje(zhaacutešiacute) O2

middotndash OHmiddot ROOmiddot HOCl atd

bull In vivo

H2O2 O2middotndash + 2H+

13

membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment

LH

L

Tokoferol

Tokoferyl

radikaacutel

LOOH

LOO

řetězovaacute reakce

lipoperoxidace

Ascorbaacutet

Semidehydro-

ascorbaacutet

Dehydroascorbaacutet

+e-

-e-

dehydroascorbaacutetreduktasa

2GSH

GSSG

AktivovanAktivovaneacuteeacute neutrofilyneutrofilyakumulujakumulujiacuteiacute dehydroaskorbdehydroaskorbaacuteaacutett

(DHA)(DHA) GLUT1

DHA

Askorbaacutet

Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS

GSH

GSSG

Glutaredoxin

14

Askorbaacutet jako prooxidant

bull Udenfriendův systeacutem pro generovaacuteniacute OHmiddot in vitro

Askorbaacutet + FeIII-EDTA rarrrarr Semidehydroaskorbaacutet + FeII-EDTA

H2O2 + FeII-EDTA rarr FeIII-EDTA + OHndash + OHmiddot

bull In vivo snad u přetiacuteženiacute železem

Koncept redoxniacutesignalizace

bull Redoxniacute sensory naproteinechndash kritickeacute -SH skupinyndash Fe-S centra

bull Ciacutele redoxniacute signalizacendash transkripčniacute faktoryndash proteinkinasy a fosfatasy

bull Komplexniacute odpověďbuňkyndash proliferacendash indukce antioxidačniacute

ochranyndash apoptoacuteza

(T Finkel amp NJ Holbrook Nature 408 (2000) 239-247)

15

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute

bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)bull iron-overload disease

bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull chronickyacute zaacutenět (např revmatoidniacute artritis)bull ARDSbull aterosclerosabull mozkoveacute traumahemoragiebull diabetes mellitusbull koncept ischemiereperfusebull staacuternutiacute

bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)

16

Radikaacutelovaacute teorie staacuternutiacute (Harman 1956)

bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkembull Vysvětluje vztah mezi intenzitou metabolismu

(spotřebou kysliacuteku) a deacutelkou života různyacutech živočichů

bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem(ale geny hrajiacute roli )

bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu biomolekul neomezeně dlouhobdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)ndash hellip antioxidačniacute ochrana a systeacutemy opravy DNA

ve skutečnosti nepracujiacute dokonale

Epidemiologickeacute studie svědčiacute pro přiacuteznivyacute vliv dietniacutech antioxidantů (vit E C karotenoidy) na lidskeacute zdraviacute

α-Tocopherol lipid-standardized micromolL

IHD

mor

tali

ty

Gey F et al Inverse correlation between plasma vitamin E and mortality from ischemicheart disease in cross-cultural epidemiology AmJ Clin Nutr 1991 53 326S-34S

(Obr upraven podle B Halliwell amp JMC Gutteridge Free Radicals in Biology and Medicine 4th ed Oxford University Press 2007]

17

Ale intervenčniacute studie to nepotvrzujiacute

bull CHAOS (Cambridge Heart Antioxidant Study) 2002 pacientů s koronaacuterniacute atherosklerosou +- α-tokoferol 50 pokles incidence nefataacutelniacutech IM

bull Ale dalšiacute studie přinesly negativniacute vyacutesledkyndash GISSI (11324 pacientů)ndash HOPE (9541 pacientů)ndash MRCBHF (20536 pacientů)

bull Možnaacute spiacuteše prevence ndash ASAP studie kombinace α-tokoferolu s vit C

zpomalila progresi atherosklerosy karotid u 256 mužů ale ne 264 žen

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)

18

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Kalorickaacute restrikce prodlužuje životbull Omezeniacute množstviacute potravy při zachovaacuteniacute jejiacute

biologickeacute kvalitybull Funguje i u teplokrevnyacutech živočichů s konstantniacute

intenzitou metabolismubull Organismus bdquopřečkaacutevajiacuteciacuteldquo nepřiacutezniveacute obdobiacute

věnuje viacutece metabolickeacute energie na uacutedržbubull Mechanismus sirtuiny ndash enzymy deacetylujiacuteciacute

různeacute proteiny inhibovaneacute NADH bull U lidiacute pravděpodobneacute ale nebylo ještě

přesvědčivě prokaacutezaacuteno hellip neniacute atraktivniacute cesta ()

19

Stres jako způsob zvyšovaacuteniacuteodolnosti vůči stresu

bull Přiměřenaacute daacutevka (např oxidačniacuteho) stresu zvyšuje odolnost vůči dalšiacutemu stresu

(hellipco tě nezabije to tě posiacuteliacutehellip)ndash Mechanismus např indukce exprese heat shock

proteinů (chaperonů)hellip stresovaacute reakce

bull Přiacuteklad produkce ROS ve svaloveacute tkaacuteni při fyzickeacute aktivitě

httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm

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)

12

Hlavniacute funkce askorbaacutetu v těle kofaktor hydroxylas

ndash Hydroxylace Pro a Lys při synteacuteze kolagenu

ndash Synteacuteza noradrenalinu z dopaminu

ndash Synteacuteza karnitinu (hellip uacuteloha v oxidaci tuků)

ndash Aktivace hypotalamickyacutech peptidovyacutechhormonů amidaciacute (CRH GRH oxytocin vasopresin substance P)

Askorbaacutet jako scavenger

radikaacutelů

bull In vitro redukuje(zhaacutešiacute) O2

middotndash OHmiddot ROOmiddot HOCl atd

bull In vivo

H2O2 O2middotndash + 2H+

13

membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment

LH

L

Tokoferol

Tokoferyl

radikaacutel

LOOH

LOO

řetězovaacute reakce

lipoperoxidace

Ascorbaacutet

Semidehydro-

ascorbaacutet

Dehydroascorbaacutet

+e-

-e-

dehydroascorbaacutetreduktasa

2GSH

GSSG

AktivovanAktivovaneacuteeacute neutrofilyneutrofilyakumulujakumulujiacuteiacute dehydroaskorbdehydroaskorbaacuteaacutett

(DHA)(DHA) GLUT1

DHA

Askorbaacutet

Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS

GSH

GSSG

Glutaredoxin

14

Askorbaacutet jako prooxidant

bull Udenfriendův systeacutem pro generovaacuteniacute OHmiddot in vitro

Askorbaacutet + FeIII-EDTA rarrrarr Semidehydroaskorbaacutet + FeII-EDTA

H2O2 + FeII-EDTA rarr FeIII-EDTA + OHndash + OHmiddot

bull In vivo snad u přetiacuteženiacute železem

Koncept redoxniacutesignalizace

bull Redoxniacute sensory naproteinechndash kritickeacute -SH skupinyndash Fe-S centra

bull Ciacutele redoxniacute signalizacendash transkripčniacute faktoryndash proteinkinasy a fosfatasy

bull Komplexniacute odpověďbuňkyndash proliferacendash indukce antioxidačniacute

ochranyndash apoptoacuteza

(T Finkel amp NJ Holbrook Nature 408 (2000) 239-247)

15

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute

bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)bull iron-overload disease

bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull chronickyacute zaacutenět (např revmatoidniacute artritis)bull ARDSbull aterosclerosabull mozkoveacute traumahemoragiebull diabetes mellitusbull koncept ischemiereperfusebull staacuternutiacute

bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)

16

Radikaacutelovaacute teorie staacuternutiacute (Harman 1956)

bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkembull Vysvětluje vztah mezi intenzitou metabolismu

(spotřebou kysliacuteku) a deacutelkou života různyacutech živočichů

bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem(ale geny hrajiacute roli )

bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu biomolekul neomezeně dlouhobdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)ndash hellip antioxidačniacute ochrana a systeacutemy opravy DNA

ve skutečnosti nepracujiacute dokonale

Epidemiologickeacute studie svědčiacute pro přiacuteznivyacute vliv dietniacutech antioxidantů (vit E C karotenoidy) na lidskeacute zdraviacute

α-Tocopherol lipid-standardized micromolL

IHD

mor

tali

ty

Gey F et al Inverse correlation between plasma vitamin E and mortality from ischemicheart disease in cross-cultural epidemiology AmJ Clin Nutr 1991 53 326S-34S

(Obr upraven podle B Halliwell amp JMC Gutteridge Free Radicals in Biology and Medicine 4th ed Oxford University Press 2007]

17

Ale intervenčniacute studie to nepotvrzujiacute

bull CHAOS (Cambridge Heart Antioxidant Study) 2002 pacientů s koronaacuterniacute atherosklerosou +- α-tokoferol 50 pokles incidence nefataacutelniacutech IM

bull Ale dalšiacute studie přinesly negativniacute vyacutesledkyndash GISSI (11324 pacientů)ndash HOPE (9541 pacientů)ndash MRCBHF (20536 pacientů)

bull Možnaacute spiacuteše prevence ndash ASAP studie kombinace α-tokoferolu s vit C

zpomalila progresi atherosklerosy karotid u 256 mužů ale ne 264 žen

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)

18

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Kalorickaacute restrikce prodlužuje životbull Omezeniacute množstviacute potravy při zachovaacuteniacute jejiacute

biologickeacute kvalitybull Funguje i u teplokrevnyacutech živočichů s konstantniacute

intenzitou metabolismubull Organismus bdquopřečkaacutevajiacuteciacuteldquo nepřiacutezniveacute obdobiacute

věnuje viacutece metabolickeacute energie na uacutedržbubull Mechanismus sirtuiny ndash enzymy deacetylujiacuteciacute

různeacute proteiny inhibovaneacute NADH bull U lidiacute pravděpodobneacute ale nebylo ještě

přesvědčivě prokaacutezaacuteno hellip neniacute atraktivniacute cesta ()

19

Stres jako způsob zvyšovaacuteniacuteodolnosti vůči stresu

bull Přiměřenaacute daacutevka (např oxidačniacuteho) stresu zvyšuje odolnost vůči dalšiacutemu stresu

(hellipco tě nezabije to tě posiacuteliacutehellip)ndash Mechanismus např indukce exprese heat shock

proteinů (chaperonů)hellip stresovaacute reakce

bull Přiacuteklad produkce ROS ve svaloveacute tkaacuteni při fyzickeacute aktivitě

httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm

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)

13

membraacutenovyacute kompartment hydrofilniacute kompartment

LH

L

Tokoferol

Tokoferyl

radikaacutel

LOOH

LOO

řetězovaacute reakce

lipoperoxidace

Ascorbaacutet

Semidehydro-

ascorbaacutet

Dehydroascorbaacutet

+e-

-e-

dehydroascorbaacutetreduktasa

2GSH

GSSG

AktivovanAktivovaneacuteeacute neutrofilyneutrofilyakumulujakumulujiacuteiacute dehydroaskorbdehydroaskorbaacuteaacutett

(DHA)(DHA) GLUT1

DHA

Askorbaacutet

Ochrana membraacuteny neutrofilu před oxidaciacute vlastniacutemi ROS

GSH

GSSG

Glutaredoxin

14

Askorbaacutet jako prooxidant

bull Udenfriendův systeacutem pro generovaacuteniacute OHmiddot in vitro

Askorbaacutet + FeIII-EDTA rarrrarr Semidehydroaskorbaacutet + FeII-EDTA

H2O2 + FeII-EDTA rarr FeIII-EDTA + OHndash + OHmiddot

bull In vivo snad u přetiacuteženiacute železem

Koncept redoxniacutesignalizace

bull Redoxniacute sensory naproteinechndash kritickeacute -SH skupinyndash Fe-S centra

bull Ciacutele redoxniacute signalizacendash transkripčniacute faktoryndash proteinkinasy a fosfatasy

bull Komplexniacute odpověďbuňkyndash proliferacendash indukce antioxidačniacute

ochranyndash apoptoacuteza

(T Finkel amp NJ Holbrook Nature 408 (2000) 239-247)

15

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute

bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)bull iron-overload disease

bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull chronickyacute zaacutenět (např revmatoidniacute artritis)bull ARDSbull aterosclerosabull mozkoveacute traumahemoragiebull diabetes mellitusbull koncept ischemiereperfusebull staacuternutiacute

bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)

16

Radikaacutelovaacute teorie staacuternutiacute (Harman 1956)

bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkembull Vysvětluje vztah mezi intenzitou metabolismu

(spotřebou kysliacuteku) a deacutelkou života různyacutech živočichů

bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem(ale geny hrajiacute roli )

bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu biomolekul neomezeně dlouhobdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)ndash hellip antioxidačniacute ochrana a systeacutemy opravy DNA

ve skutečnosti nepracujiacute dokonale

Epidemiologickeacute studie svědčiacute pro přiacuteznivyacute vliv dietniacutech antioxidantů (vit E C karotenoidy) na lidskeacute zdraviacute

α-Tocopherol lipid-standardized micromolL

IHD

mor

tali

ty

Gey F et al Inverse correlation between plasma vitamin E and mortality from ischemicheart disease in cross-cultural epidemiology AmJ Clin Nutr 1991 53 326S-34S

(Obr upraven podle B Halliwell amp JMC Gutteridge Free Radicals in Biology and Medicine 4th ed Oxford University Press 2007]

17

Ale intervenčniacute studie to nepotvrzujiacute

bull CHAOS (Cambridge Heart Antioxidant Study) 2002 pacientů s koronaacuterniacute atherosklerosou +- α-tokoferol 50 pokles incidence nefataacutelniacutech IM

bull Ale dalšiacute studie přinesly negativniacute vyacutesledkyndash GISSI (11324 pacientů)ndash HOPE (9541 pacientů)ndash MRCBHF (20536 pacientů)

bull Možnaacute spiacuteše prevence ndash ASAP studie kombinace α-tokoferolu s vit C

zpomalila progresi atherosklerosy karotid u 256 mužů ale ne 264 žen

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)

18

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Kalorickaacute restrikce prodlužuje životbull Omezeniacute množstviacute potravy při zachovaacuteniacute jejiacute

biologickeacute kvalitybull Funguje i u teplokrevnyacutech živočichů s konstantniacute

intenzitou metabolismubull Organismus bdquopřečkaacutevajiacuteciacuteldquo nepřiacutezniveacute obdobiacute

věnuje viacutece metabolickeacute energie na uacutedržbubull Mechanismus sirtuiny ndash enzymy deacetylujiacuteciacute

různeacute proteiny inhibovaneacute NADH bull U lidiacute pravděpodobneacute ale nebylo ještě

přesvědčivě prokaacutezaacuteno hellip neniacute atraktivniacute cesta ()

19

Stres jako způsob zvyšovaacuteniacuteodolnosti vůči stresu

bull Přiměřenaacute daacutevka (např oxidačniacuteho) stresu zvyšuje odolnost vůči dalšiacutemu stresu

(hellipco tě nezabije to tě posiacuteliacutehellip)ndash Mechanismus např indukce exprese heat shock

proteinů (chaperonů)hellip stresovaacute reakce

bull Přiacuteklad produkce ROS ve svaloveacute tkaacuteni při fyzickeacute aktivitě

httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm

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)

14

Askorbaacutet jako prooxidant

bull Udenfriendův systeacutem pro generovaacuteniacute OHmiddot in vitro

Askorbaacutet + FeIII-EDTA rarrrarr Semidehydroaskorbaacutet + FeII-EDTA

H2O2 + FeII-EDTA rarr FeIII-EDTA + OHndash + OHmiddot

bull In vivo snad u přetiacuteženiacute železem

Koncept redoxniacutesignalizace

bull Redoxniacute sensory naproteinechndash kritickeacute -SH skupinyndash Fe-S centra

bull Ciacutele redoxniacute signalizacendash transkripčniacute faktoryndash proteinkinasy a fosfatasy

bull Komplexniacute odpověďbuňkyndash proliferacendash indukce antioxidačniacute

ochranyndash apoptoacuteza

(T Finkel amp NJ Holbrook Nature 408 (2000) 239-247)

15

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute

bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)bull iron-overload disease

bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull chronickyacute zaacutenět (např revmatoidniacute artritis)bull ARDSbull aterosclerosabull mozkoveacute traumahemoragiebull diabetes mellitusbull koncept ischemiereperfusebull staacuternutiacute

bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)

16

Radikaacutelovaacute teorie staacuternutiacute (Harman 1956)

bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkembull Vysvětluje vztah mezi intenzitou metabolismu

(spotřebou kysliacuteku) a deacutelkou života různyacutech živočichů

bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem(ale geny hrajiacute roli )

bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu biomolekul neomezeně dlouhobdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)ndash hellip antioxidačniacute ochrana a systeacutemy opravy DNA

ve skutečnosti nepracujiacute dokonale

Epidemiologickeacute studie svědčiacute pro přiacuteznivyacute vliv dietniacutech antioxidantů (vit E C karotenoidy) na lidskeacute zdraviacute

α-Tocopherol lipid-standardized micromolL

IHD

mor

tali

ty

Gey F et al Inverse correlation between plasma vitamin E and mortality from ischemicheart disease in cross-cultural epidemiology AmJ Clin Nutr 1991 53 326S-34S

(Obr upraven podle B Halliwell amp JMC Gutteridge Free Radicals in Biology and Medicine 4th ed Oxford University Press 2007]

17

Ale intervenčniacute studie to nepotvrzujiacute

bull CHAOS (Cambridge Heart Antioxidant Study) 2002 pacientů s koronaacuterniacute atherosklerosou +- α-tokoferol 50 pokles incidence nefataacutelniacutech IM

bull Ale dalšiacute studie přinesly negativniacute vyacutesledkyndash GISSI (11324 pacientů)ndash HOPE (9541 pacientů)ndash MRCBHF (20536 pacientů)

bull Možnaacute spiacuteše prevence ndash ASAP studie kombinace α-tokoferolu s vit C

zpomalila progresi atherosklerosy karotid u 256 mužů ale ne 264 žen

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)

18

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Kalorickaacute restrikce prodlužuje životbull Omezeniacute množstviacute potravy při zachovaacuteniacute jejiacute

biologickeacute kvalitybull Funguje i u teplokrevnyacutech živočichů s konstantniacute

intenzitou metabolismubull Organismus bdquopřečkaacutevajiacuteciacuteldquo nepřiacutezniveacute obdobiacute

věnuje viacutece metabolickeacute energie na uacutedržbubull Mechanismus sirtuiny ndash enzymy deacetylujiacuteciacute

různeacute proteiny inhibovaneacute NADH bull U lidiacute pravděpodobneacute ale nebylo ještě

přesvědčivě prokaacutezaacuteno hellip neniacute atraktivniacute cesta ()

19

Stres jako způsob zvyšovaacuteniacuteodolnosti vůči stresu

bull Přiměřenaacute daacutevka (např oxidačniacuteho) stresu zvyšuje odolnost vůči dalšiacutemu stresu

(hellipco tě nezabije to tě posiacuteliacutehellip)ndash Mechanismus např indukce exprese heat shock

proteinů (chaperonů)hellip stresovaacute reakce

bull Přiacuteklad produkce ROS ve svaloveacute tkaacuteni při fyzickeacute aktivitě

httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm

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)

15

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Volneacute radikaacutely v patogenesi lidskyacutech onemocněniacute

bull Přiacutečina chorobneacuteho stavu napřbull cancerogenese v důsledku expozice ionizačniacutemu zaacuteřeniacutebull retinopatie novorozenců (fibroplasia retrolentalis)bull iron-overload disease

bull Vyacuteznamnyacute podiacutel na patogenesi napřbull chronickyacute zaacutenět (např revmatoidniacute artritis)bull ARDSbull aterosclerosabull mozkoveacute traumahemoragiebull diabetes mellitusbull koncept ischemiereperfusebull staacuternutiacute

bull Jen epifenomenon (obecnyacute důsledek tkaacuteňoveacutehopoškozeniacute)

16

Radikaacutelovaacute teorie staacuternutiacute (Harman 1956)

bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkembull Vysvětluje vztah mezi intenzitou metabolismu

(spotřebou kysliacuteku) a deacutelkou života různyacutech živočichů

bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem(ale geny hrajiacute roli )

bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu biomolekul neomezeně dlouhobdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)ndash hellip antioxidačniacute ochrana a systeacutemy opravy DNA

ve skutečnosti nepracujiacute dokonale

Epidemiologickeacute studie svědčiacute pro přiacuteznivyacute vliv dietniacutech antioxidantů (vit E C karotenoidy) na lidskeacute zdraviacute

α-Tocopherol lipid-standardized micromolL

IHD

mor

tali

ty

Gey F et al Inverse correlation between plasma vitamin E and mortality from ischemicheart disease in cross-cultural epidemiology AmJ Clin Nutr 1991 53 326S-34S

(Obr upraven podle B Halliwell amp JMC Gutteridge Free Radicals in Biology and Medicine 4th ed Oxford University Press 2007]

17

Ale intervenčniacute studie to nepotvrzujiacute

bull CHAOS (Cambridge Heart Antioxidant Study) 2002 pacientů s koronaacuterniacute atherosklerosou +- α-tokoferol 50 pokles incidence nefataacutelniacutech IM

bull Ale dalšiacute studie přinesly negativniacute vyacutesledkyndash GISSI (11324 pacientů)ndash HOPE (9541 pacientů)ndash MRCBHF (20536 pacientů)

bull Možnaacute spiacuteše prevence ndash ASAP studie kombinace α-tokoferolu s vit C

zpomalila progresi atherosklerosy karotid u 256 mužů ale ne 264 žen

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)

18

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Kalorickaacute restrikce prodlužuje životbull Omezeniacute množstviacute potravy při zachovaacuteniacute jejiacute

biologickeacute kvalitybull Funguje i u teplokrevnyacutech živočichů s konstantniacute

intenzitou metabolismubull Organismus bdquopřečkaacutevajiacuteciacuteldquo nepřiacutezniveacute obdobiacute

věnuje viacutece metabolickeacute energie na uacutedržbubull Mechanismus sirtuiny ndash enzymy deacetylujiacuteciacute

různeacute proteiny inhibovaneacute NADH bull U lidiacute pravděpodobneacute ale nebylo ještě

přesvědčivě prokaacutezaacuteno hellip neniacute atraktivniacute cesta ()

19

Stres jako způsob zvyšovaacuteniacuteodolnosti vůči stresu

bull Přiměřenaacute daacutevka (např oxidačniacuteho) stresu zvyšuje odolnost vůči dalšiacutemu stresu

(hellipco tě nezabije to tě posiacuteliacutehellip)ndash Mechanismus např indukce exprese heat shock

proteinů (chaperonů)hellip stresovaacute reakce

bull Přiacuteklad produkce ROS ve svaloveacute tkaacuteni při fyzickeacute aktivitě

httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm

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)

16

Radikaacutelovaacute teorie staacuternutiacute (Harman 1956)

bull Hromaděniacute oxidačniacuteho poškozeniacute s věkembull Vysvětluje vztah mezi intenzitou metabolismu

(spotřebou kysliacuteku) a deacutelkou života různyacutech živočichů

bull Stochastickyacute proces na rozdiacutel např od embryogenese neniacute přiacutemo programovaacuteno genomem(ale geny hrajiacute roli )

bull Na molekulaacuterniacute uacuterovni neschopnost obnovovat spraacutevnou strukturu biomolekul neomezeně dlouhobdquosystemic molecular disorderldquo (Hayflick)ndash hellip antioxidačniacute ochrana a systeacutemy opravy DNA

ve skutečnosti nepracujiacute dokonale

Epidemiologickeacute studie svědčiacute pro přiacuteznivyacute vliv dietniacutech antioxidantů (vit E C karotenoidy) na lidskeacute zdraviacute

α-Tocopherol lipid-standardized micromolL

IHD

mor

tali

ty

Gey F et al Inverse correlation between plasma vitamin E and mortality from ischemicheart disease in cross-cultural epidemiology AmJ Clin Nutr 1991 53 326S-34S

(Obr upraven podle B Halliwell amp JMC Gutteridge Free Radicals in Biology and Medicine 4th ed Oxford University Press 2007]

17

Ale intervenčniacute studie to nepotvrzujiacute

bull CHAOS (Cambridge Heart Antioxidant Study) 2002 pacientů s koronaacuterniacute atherosklerosou +- α-tokoferol 50 pokles incidence nefataacutelniacutech IM

bull Ale dalšiacute studie přinesly negativniacute vyacutesledkyndash GISSI (11324 pacientů)ndash HOPE (9541 pacientů)ndash MRCBHF (20536 pacientů)

bull Možnaacute spiacuteše prevence ndash ASAP studie kombinace α-tokoferolu s vit C

zpomalila progresi atherosklerosy karotid u 256 mužů ale ne 264 žen

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)

18

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Kalorickaacute restrikce prodlužuje životbull Omezeniacute množstviacute potravy při zachovaacuteniacute jejiacute

biologickeacute kvalitybull Funguje i u teplokrevnyacutech živočichů s konstantniacute

intenzitou metabolismubull Organismus bdquopřečkaacutevajiacuteciacuteldquo nepřiacutezniveacute obdobiacute

věnuje viacutece metabolickeacute energie na uacutedržbubull Mechanismus sirtuiny ndash enzymy deacetylujiacuteciacute

různeacute proteiny inhibovaneacute NADH bull U lidiacute pravděpodobneacute ale nebylo ještě

přesvědčivě prokaacutezaacuteno hellip neniacute atraktivniacute cesta ()

19

Stres jako způsob zvyšovaacuteniacuteodolnosti vůči stresu

bull Přiměřenaacute daacutevka (např oxidačniacuteho) stresu zvyšuje odolnost vůči dalšiacutemu stresu

(hellipco tě nezabije to tě posiacuteliacutehellip)ndash Mechanismus např indukce exprese heat shock

proteinů (chaperonů)hellip stresovaacute reakce

bull Přiacuteklad produkce ROS ve svaloveacute tkaacuteni při fyzickeacute aktivitě

httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm

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)

17

Ale intervenčniacute studie to nepotvrzujiacute

bull CHAOS (Cambridge Heart Antioxidant Study) 2002 pacientů s koronaacuterniacute atherosklerosou +- α-tokoferol 50 pokles incidence nefataacutelniacutech IM

bull Ale dalšiacute studie přinesly negativniacute vyacutesledkyndash GISSI (11324 pacientů)ndash HOPE (9541 pacientů)ndash MRCBHF (20536 pacientů)

bull Možnaacute spiacuteše prevence ndash ASAP studie kombinace α-tokoferolu s vit C

zpomalila progresi atherosklerosy karotid u 256 mužů ale ne 264 žen

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)

18

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Kalorickaacute restrikce prodlužuje životbull Omezeniacute množstviacute potravy při zachovaacuteniacute jejiacute

biologickeacute kvalitybull Funguje i u teplokrevnyacutech živočichů s konstantniacute

intenzitou metabolismubull Organismus bdquopřečkaacutevajiacuteciacuteldquo nepřiacutezniveacute obdobiacute

věnuje viacutece metabolickeacute energie na uacutedržbubull Mechanismus sirtuiny ndash enzymy deacetylujiacuteciacute

různeacute proteiny inhibovaneacute NADH bull U lidiacute pravděpodobneacute ale nebylo ještě

přesvědčivě prokaacutezaacuteno hellip neniacute atraktivniacute cesta ()

19

Stres jako způsob zvyšovaacuteniacuteodolnosti vůči stresu

bull Přiměřenaacute daacutevka (např oxidačniacuteho) stresu zvyšuje odolnost vůči dalšiacutemu stresu

(hellipco tě nezabije to tě posiacuteliacutehellip)ndash Mechanismus např indukce exprese heat shock

proteinů (chaperonů)hellip stresovaacute reakce

bull Přiacuteklad produkce ROS ve svaloveacute tkaacuteni při fyzickeacute aktivitě

httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm

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)

18

Antioxidačniacute ochrana V

Stresovaacute reakceOxidace 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

Kalorickaacute restrikce prodlužuje životbull Omezeniacute množstviacute potravy při zachovaacuteniacute jejiacute

biologickeacute kvalitybull Funguje i u teplokrevnyacutech živočichů s konstantniacute

intenzitou metabolismubull Organismus bdquopřečkaacutevajiacuteciacuteldquo nepřiacutezniveacute obdobiacute

věnuje viacutece metabolickeacute energie na uacutedržbubull Mechanismus sirtuiny ndash enzymy deacetylujiacuteciacute

různeacute proteiny inhibovaneacute NADH bull U lidiacute pravděpodobneacute ale nebylo ještě

přesvědčivě prokaacutezaacuteno hellip neniacute atraktivniacute cesta ()

19

Stres jako způsob zvyšovaacuteniacuteodolnosti vůči stresu

bull Přiměřenaacute daacutevka (např oxidačniacuteho) stresu zvyšuje odolnost vůči dalšiacutemu stresu

(hellipco tě nezabije to tě posiacuteliacutehellip)ndash Mechanismus např indukce exprese heat shock

proteinů (chaperonů)hellip stresovaacute reakce

bull Přiacuteklad produkce ROS ve svaloveacute tkaacuteni při fyzickeacute aktivitě

httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm

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)

19

Stres jako způsob zvyšovaacuteniacuteodolnosti vůči stresu

bull Přiměřenaacute daacutevka (např oxidačniacuteho) stresu zvyšuje odolnost vůči dalšiacutemu stresu

(hellipco tě nezabije to tě posiacuteliacutehellip)ndash Mechanismus např indukce exprese heat shock

proteinů (chaperonů)hellip stresovaacute reakce

bull Přiacuteklad produkce ROS ve svaloveacute tkaacuteni při fyzickeacute aktivitě

httpwwwcalpolyedu~lcimarelknowhtm

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)