Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

LIPIDPEROXIDÁCIÓ ÉS A BIOLÓGIAI ANTIOXIDÁNS VÉDELEM Life is a constant battle against becoming rancid... (P. Cloud, 1979)

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "LIPIDPEROXIDÁCIÓ ÉS A BIOLÓGIAI ANTIOXIDÁNS VÉDELEM Life is a constant battle against becoming rancid... (P. Cloud, 1979)"— Előadás másolata:

1 LIPIDPEROXIDÁCIÓ ÉS A BIOLÓGIAI ANTIOXIDÁNS VÉDELEM Life is a constant battle against becoming rancid... (P. Cloud, 1979)

2 Szabad gyökök: azok a kémiai gyökök, amelyek külső elektronhéjukon egy vagy több párnélküli elektront vagy antiparalell spinekkel rendelkező elektronokat tartalmazó atomot tartalmaznak. Oxigén szabad gyökök Oxigén szabad gyökök: azok a szabad gyökök, amelyekben a párnélküli elektron vagy elektronok egy oxigén atom külső orbitálján helyez- kedik el.

3 Szabadgyökök Szuperoxid (O 2  - ): enzimatikus, auto-oxidációs, nem-enzi- matikus elektron transzfer reakciók során keletkezik. Vizes oldata oxidálja az aszkorbinsavat, redukálja a cito- krom c és más kelát vas atomját. Hidroxil (OH  ) : rendkivül reaktiv gyök, amely minden bio- lógiai molekulát oxidál Peroxil, alkoxil (RO 2 , RO  ) : tipikus szerves oxigén sza- bad gyök, amely a lipid peroxidáció során (is) keletkezik, amikor a hidroperoxidokat az átmeneti fémek redukálják. A szén-tetrakloridból képzõdõ gyök is ebbe a csoportba tartozik (CCl 3 O 2  )

4 Alkil-peroxil (ROO  ): az alkoxil gyök által indukált lánc- reakció során keletkezik a lipid peroxidáció folyamata során. Nitrogén-oxidok (NO , NO 2  ): a nitrogén-oxid in vivo az L-argininbõl keletkezik. A nitrogén-dioxid akkor keletkezik, amikor a NO oxigénnel reagál (pl. szmog, dohányfüst)

5 Nem szabadgyökök Hidrogén-peroxid (H 2 O 2 ): in vivo a dizmutázok és számos oxidáz hatására, valamint a hidroxil gyök és átmeneti fém jelenlétében is létrejöhet. Kis koncentrációban kevéssé reaktiv, de nagyobb mennyiségben károsítja a sejtek energia-felszabaditó rendszerét. Hipoklór-sav (HOCl): a mieloperoxidáz hatására a neutro- fil sejtek termelik gyulladásos folyamatok során. Szuper- oxid anionnal reagálva hidroxil gyök is létrejöhet a neutrofil aktiváció során. Ózon(O 3 ): a légkörben keletkezik. Rendkivül reaktiv gáz. A vérplazma antioxidánsok közül oxidálja (bontja) a D- és E- vitamint és a húgysavat.

6 Szinglet oxigén ( 1 O 2 ): az oxigén külsõ két orbitálján lévõ egyik elektron inverz spinnel rendelkezik, emiatt megválto- zik a molekuláris oxigén kvantum-mechanikai stabilitása. A fotoszintézis során a membránokhoz kötött oxigén szállí- tás során keletkezik növényekben. Szerves peroxid (ROOH): a lipidek oxidációs terméke a lipidperoxidáció során, amely főképp szinglet oxigén hatására keletkezik

7 AZ OXIGÉN SZABADGYÖKÖK FORRÁSAI 1.Mitokondriális és mikroszomális (kloroplasztisz) elektron transzport - oxigén tetravalens redukciója 1 O 2 O 2 H + h    e-  e-, H+ e-, H+ e-,H+ 3 O 2  O 2 -   H 2 O 2  OH   H 2 O 2. Fagocitózis során a PMN leukocitákban H 2 O  H 2 O 2 H 2 O + Cl -  HOCl + H +

8 3. Enzimrendszerek működése során: - NADP oxidáz - Xantin – oxidáz - Monoamin - oxidáz - Citokrom P450 – oxidáz 4. Hidroxil gyök (OH  ) keletkezésének egyéb útja: Fenton és Haber-Weiss reakciók révén (Fenton, 1894, Haber és Weiss, 1934): O 2 + e-  (O 2 )  - (O 2 )  - + H 2 O 2 + M n  HO - + (OH  ) + O 2 + M n+1

9 4. Szuperoxid anion (O 2  - ) keletkezésének fő útja: citokróm rendszer (gyorsan átalakul hidrogén-peroxiddá a piridoxamin- foszfát-oxidáz, illetve a szuperoxid dizmutáz enzimek hatására) (O 2 )  - + (O 2 )  - + 2H +  H 2 O 2 + O 2

10 DNS LIPOPROTEINEK FEHÉRJÉK TÖBBSZÖRÖSEN TELÍTETLEN ZSÍRSAVAK REAKTÍV OXIGÉN GYÖKÖK Deoxi guanozin LDL oxidáció Lipid peroxidáció Enzimek inaktivációja A SZABADGYÖKÖK HATÁSA AZ EGYES LÉTFONTOSSÁGÚ MOLEKULÁKRA

11 A ROS SZÜKSÉGES A ROS SZÜKSÉGES: 1.SEJTMŰKÖDÉS SZABÁLYOZÁSÁBAN 2.SZIGNÁL TRANSZMISSZIÓS FOLYAMATOKHOZ 3.SEJTOSZTÓDÁSHOZ 4.GYULLADÁSOS FOLYAMATOKHOZ 5.APOPTOZISHOZ

12 APOPTÓTIKUS SZIGNÁLOK  ROS Szignál transzmisszió : death receptors (TNF superfamily) + DD (death domain) CASPASE-8 CASPASE- 3  Pro-caspase-3 MITOKONDRIUM D4-GDI (GDP dissociation inhibitor) CITOKROM C KIÁRAMLÁS CASPASE-9 AKTIVÁCIÓ SEJTMAG GTP-ÁZOK DNS FRAGMENTÁCIÓ MEMBRÁN (poli-(ADP)-ribóz szint  ) CITOSZKELETON VÁLTOZÁSOK SOD kiáramlás SEJTHALÁL

13 A lipid peroxidáció mechanizmusa Lipid peroxidáció (oxidativ stressz): a biológiailag aktív molekulák reakciója oxigén eredetű molekulákkal és gyökökkel A lipid peroxidáció folyamatának fő szakaszai: (1) Iniciáció: szabadgyök képződés (2) Propagáció: a szabadgyök képződés láncreakciószerű kiteljesedése (3) Termináció: (kvázi)stabil gyökök és molekulák keletkezése

14 LIPID PEROXIDÁCIÓ – OXIDATÍV STRESSZ LH (PUFA)  L  L  + O 2  -  LOOH ÁTMENETI FÉMEK (VAS/RÉZ) HATÁSA LOOH + Fe(II)  Fe(III) + OH - + LO  LOOH + Fe(III)  Fe(II) + H + + LOO 

15 A C-18-as zsírsavak relatív oxidációs sebessége (Varst, 2001 nyomán)

16 A MEMBRÁNOK OXIDATÍV KÁROSODÁSA

17 ANTIOXIDÁNS VÉDELEM NEM ENZIMATIKUS VÉDELEM E-VITAMIN (  - tokoferol) Hatása: biológiai membránok védelme kromángyűrű – fizikai kapcsolat a foszfolipidekkel fitil oldallánc – keresztkötések az arachidonil oldallánccal OH  gyök „akció radiusa” sec = 2-3 nm

18

19 Egyes tokoferol és tokotrienol vegyületek oxidáció kinetikája azobis iniciátor jelenlétében

20 C-VITAMIN (L-aszkorbinsav) HATÁSA: hidrogén donor redukáló tulajdonságú – tokoferol „regeneráció” - GSSG redukciója TOC  TQ + AH  TOC + DHA GSSG + 2AH  2GSH + 2DHA A gazdasági állatok képesek a C-vitamin szintézisére DE szintézis kapacitás  aktuális igény

21

22 UBIQUINON (CoQ) Hatása: szelén / E-vitamin hiány esetén antioxidáns – elektron donor Máj (hepatociták) védelme KAROTINOIDOK (β-karotin) Hatása: peroxil gyökfogó vegyület máj, ovarium (c. luteum), here (Leydig sejtek) védelme A-VITAMIN - önmagában nem antioxidáns kémiai szerkezete alapján gyökfogó hatású máj, ovarium, here védelme

23 Fémkötő (kelátképző) vegyületek Ferritin (1 mol/ vas) – az állati szervezetben Idegsejtek és máj védelme Metallothionein: Hg< Cu< Cd < Zn máj védelme (vesében felszabadul a fémion) Egyéb antioxidáns vegyületek Glutation -  -Glu-Cys-Gly Hatásai: fehérjék SH csoportjainak fenntartása cisztein raktár xenobiotikum konjugáció ( R + GSH  GS-R + H) minden sejttípus védelme

24 ENZIMATIKUS VÉDELEM Szuperoxid-dizmutáz Cu-Zn – citoszol Mn – mitokondrium Fe – prokarioták O 2  + O 2  + 2H +  H 2 O 2 + O 2 minden sejttípus védelme (mitokondrium + citoszol) Aktivitását befolyásoló tényezők: oxidatív stressz esetén emelkedik mikroelem hiány (Cu, Zn, Mn)

25 Kataláz Fe tartalmú 2H 2 O 2  O 2 + 2H 2 O vörösvérsejtek, fehérvérsejtek védelme Aktivitását befolyásoló tényezők: életkor (génexpressziója az öregedéssel csökken) takarmány megvonás (csökkenti az öregedés hatását)

26 Glutation-peroxidázok (aktív centruma SECIS element – szelenocisztein (TGA – UGA kodon) - Se tartalmú 2GSH + H 2 O 2  GSSG + 2H 2 O Klasszikus glutation-peroxidáz (Mills, 1957) –H 2 O 2 (VVS) Citoszol glutation-peroxidáz (Rotruck et al, 1973) - H 2 O 2 + lipidperoxidok + koleszterol-7  -;7  -hidroperoxidok máj-, harántcsíkolt izmok, érfal endothel sejtek, idegsejtek Foszfolipid-hidroperoxid glutation-peroxidáz (Ursini,1985) – foszfolipid-hidroperoxidok - monomer membrán kötött enzim (madarak májában citoszol forma is) Minden sejt, spermium nukleusz GSH-Px (S-H  S-S)

27 A "stem-loop" másodlagos mRNS 3' UTR szerkezet felépítésének általános sémája [Low és Berry, 1996] a.) a klasszikus glutation-peroxidáz mRNS-ében, b.) a foszfolipid és az extracelluláris glutation-peroxidáz mRNS-ében

28 A szelenocisztein beépülésének sémája eukariotákban (Berry et al., 1993)

29 Extracelluláris glutation-peroxidáz (Takahashi,1990) -H 2 O 2 vérplazmában és szövetekben (extracelluláris térben) Vérplazma glutation-peroxidáz (Avissar et.al., 1994) - H 2 O 2 vérplazmában (szintézise: vese tubuláris rendszerében) Gastrointestinalis glutation peroxidáz (Chu, Esworthy,1995) H 2 O 2 + lipid peroxidok és – hidroperoxidok vékonybél epithel sejtek Mellékhere extracelluláris glutation peroxidáz (Williams, 1998) - H 2 O 2 + lipid peroxidok és – hidroperoxidok mellékhere és szeminális plazma (spermium membrán)

30 Aktivitását befolyásoló tényezők - oxidatív stressz hatások (aktiváció  gátlás) -szöveti lokalizáció ( máj >>> agy ) -endokrin hatások (androgének, melatonin) -életkor (az ivarérésig nő, az öregedéssel csökken) -takarmányok zsírtartalma (nagy  csökken az aktivitás) -többszörösen telítetlen zsírsavak (növelik: n-6 zsírsavak) -fehérjehiányos takarmányozás csökkenti

31 - szelénhiány (csökkenti - szívizomban akár 96 %-kal is) (kivétel: agyszövet - viszonylag állandó) -szükségletet meghaladó mennyiségű szelén kiegészítés (az élettani szint elérése felett tovább már nem fokozza sem az enzimfehérje szintézisét, sem aktivitását) - E-vitamin (növeli a phGSHPx aktivitást a spermiumban)

32 5’-dejodinázok (aktív centrum SECIS element – szelenocisztein (21.aminosav) I. típus: pajzsmirigy, máj, vese, tobozmirigy II. típus: pajzsmirigy, placenta, tobozmirigy, központi idegrendszer, újszülött rágcsálók zsírszövete III. típus: bőr, placenta, központi idegrendszer 2HI + H2O2  I2 + 2H2O Aktivitását befolyásoló tényezők Szelénhiány – csökkenti TSH – növeli

33 Glutation-S-transzferázok (specifikus GSH kötőhellyel rendelkeznek) 2GSH  GST  GSSG + 2H+ -szelén hiányos állapotokban aktiválódnak (nem szelén dependens glutation-peroxidázok) - hatékonyan redukálják a koleszterol-7-hidroperoxidokat -a GST A4-4 izoenzim hatékonyan redukálja a 4-hidroxi-2 nonenal-t (agyban) - phGSHPx aktivitást mutatnak

34 NÖVÉNYI EREDETŰ ANTIOXIDÁNSOK ÉTERIKUS OLAJOK ANTIOXIDÁNS VEGYÜLETEI HATÁSUK: ELEKTRON DONOR - ANTIOXIDÁNS MEMBRÁN CSATORNÁK VÉDELME (ENTEROCITÁK  FELSZÍVÓDÁS) POLIFENOLOK: FLAVONOLOK – KVERCETIN, KEMPFEROL, MIRICETIN FLAVONOK – APIGENIN, LUTEOLIN TERPÉNSZÁRMAZÉKOK : CITRÁL, CITRONELLÁL, MENTON

35 SZINTETIKUS ANTIOXIDÁNSOK HATÁSUK: -TAKARMÁNYOK ZSÍRSAVAINAK VÉDELME -TAKARMÁNYOK OXIDÁCIÓRA ÉRZÉKENY BIOLÓGIAILAG AKTÍV VEGYÜLETEINEK VÉDELME -ENTEROCITÁK VÉDELE HATÁSUKAT BEFOLYÁSOLJA: -ZSÍRSAVAK MENNYISÉGE -ZSÍRSAVAK TELÍTETLENSÉGE - GYÁRTÁSTECHNOLÓGIA

36 AZ ANTIOXIDÁNS RENDSZER HÁROM VÉDELMI VONALA AZ ÁLLATI SEJTEKBEN ELSŐ VÉDELMI VONAL a további szabadgyök képződés megelőzése ANTIOXIDÁNS ENZIMEK SZUPEROXID DIZMUTÁZ GLUTATION-PEROXIDÁZ KATALÁZ FÉMKÖTŐ FEHÉRJÉK

37 MÁSODIK VÉDELMI VONAL a láncreakció kiterjedésének megelőzése és megállitása ZSIROLDÉKONY ANTIOXIDÁNSOK A- ÉS E-VITAMIN, KAROTINOIDOK, UBIQUINOLOK VIZOLDÉKONY ANTIOXIDÁNSOK C-VITAMIN, GLUTATION, HÚGYSAV

38 HARMADIK VÉDELMI VONAL a makromolekulák károsodott szakaszainak kivágása és helyreállitása REPAIR ENZIMEK LIPÁZOK – foszfolipáz A 2 PEPTIDÁZOK – peroxiszóma enzimek PROTEÁZOK – calpainok (kalcium efflux gáltás) DNS REPAIR ENZIMEK – bázis (oxo-guanozin), nukleotid repair Glutation-reduktáz GSSG + 2NADPH  GSSG-R  2GSH + 2NADP+

39 Az oxidativ stressz kialakulása fiziológiás és patológiás folyamatok során

40 Oxidatív stressz: a prooxidáns és az antioxidáns anyagok egyensúlya eltolódik az előzőek javára Az arányeltolódást előidézheti: Külső tényezők: magas hőmérséklet – hőstressz UV sugárzás – fertőtlenítés, napfény hatása ionizáló sugárzás – fertőtlenítés

41 TAKARMÁNYOZÁSI HATÁSOK Fémtoxikózisok (réz és a vas) Cu(II) + (O 2 )  -  Cu(I) + O 2 Cu(I) + H 2 O 2  Cu(II) + (OH  ) + OH- vagy NO  + O 2  -  ONOO- + ONOOH  Cu(II)  OH  + NO 2 vagy Fe(III) + (O 2 )  -  Fe(II) + O 2 Fe(II) + H 2 O 2  Fe(III) + (OH  ) + OH Biológiai rendszerekben tiol-Fenton tipusu reakció: Fe(III) + RSH  Fe(II) + RS  + H+ Fe(II) + H 2 O 2  Fe(III) + (OH  ) + OH-

42 Glutation depléció Előidézheti: éhezés – baromfi fajoknál 24 óra elegendő! metionin hiány cisztein hiány A-vitamin túladagolás gátolja az E-vitamin felszívódását, illetve annak a májban való tárolását

43 A-vitamin kiegészítés hatása a máj E-vitamin tartalmára brojlercsirkében (Surai és Kuklenko, 2000 nyomán) A-vitamin kiegészítés 42 napos 56 napos (NE/kg) (  g /g nedves szövet) 1018,71 12, ,1911, ,72 9, ,44 7, ,19 5, ,19 4,12

44 Nagy lipid peroxid tartalmú takarmányok felvétele: -közvetlenül kevéssé toxikus (májkárosodás, szaporodás- biológiai zavarok, tumor képződés) Peroxidált lipidek metastabil végtermékeinek hatása: Alkanalok - malondialdehid fehérjék tiol- valamint a szabad  -lysil csoportjaival való kapcsolódás - LDL oxidáció Alkenalok - 4-hidroxi-nonenal elektrofil vegyületek – reakcióba lép a glutationnal, fehérjék  -lysil csoportjaival. Alkánok - pentán kémiai reaktivitásuk kicsi

45 Nagy peroxid tartalmú takarmányok etetése

46 Mikotoxinok jelenléte a takarmányokban kémiailag reaktív molekulák (epoxi csoport: AFB1, T-2) Csökkentik az antioxidánsok mennyiségét: 2GSH + O 2  -  GSSG + H 2 O Nutritív antibiotikum toxikus adagja a takarmányokban gátolják a K+/Na+-ATP-áz működését  membrán csatornák zavara  Ca2+ efflux zavara  sejtanyagcsere zavara  lipid peroxidáció

47

48 Nutritív antibiotikum toxikus adagja a takarmányokban gátolják a K+/Na+-ATP-áz működését  membrán csatornák zavara  Ca2+ efflux zavara  „Mitochondrial swelling”  lipid peroxidáció

49

50 Akut vagy krónikus stressz hatások - hideg környezet vagy az immobilizáció gyökképző folyamatok intenzitása fokozódik  antioxidánsok mennyisége csökken ( pl. glutation, E-vitamin vagy aszkorbát)

51 Belső tényezők: fiziológiás folyamatok, genetikai hatások, fizikai terhelés Fiziológiás folyamatok: arachidonsav kaszkád metabolitok  endoperoxidok (OOH) prosztaglandinok vagy leukotriének szintézise során ion pumpa müködésének - pl. kalcium efflux - zavara öregedés folyamata maximális élettartam a gerinces fajokban az in vivo gyök- képződés függvénye

52

53 Genetikai hatások: szelekció  fokozott anyagcsere intenzitás  fokozott mitokondriális oxidáció  fokozott szabadgyök képződés INTENZÍV ANYAGCSERE szelekció  T4 / T3 átalakulás   O 2  - termelés  Erőteljes fizikai terhelés: fokozott izommunka  fokozott oxigénfelvétel  fokozott szabadgyök képződés

54 gyulladásos folyamatok – tartástechnológia /fertőzések NO  NO 2 -  mieloperoxidáz  HOCl  NO 2 Cl

55 Az egyes szövetek lipidperoxidáció iránti érzékenysége AGY AGY - különösen érzékeny az oxidációs károsodásokra nagy lipid tartalom  kiemelkedően nagy PUFA tartalom  gyenge antioxidáns védelem SZEM (retina) retina pigment epithel sejtjei - oxidatív hatások  apoptózisEMÉSZTŐTRAKTUS ANTIOXIDÁNS VÉDELEM (glutation-peroxidáz aktivitás) gyomor>nyelőcső>vastagbél> vékonybél (kripta >> bélbolyhok csúcsa)VÉREREK antioxidáns enzimek hiánya + arachidonsav kaszkád

56 VÖRÖSVÉRSEJTEK oxigén “terhelés”  kifejezett antioxidáns védelem (acatalasaemia (kataláz enzim hiánya) – letális)FEHÉRVÉRSEJTEK jelentős antioxidáns (elsősorban aszkorbinsav) tartalom Aszkorbinsav: T-lymphocyták > B lymphocyták >monocyták Neutrofil granulociták  jelentős oxidatív terhelés  H 2 O 2 termelés – oxidatív burst SPERMIUMOK SPERMIUMOK - rendkívül érzékenyek gyenge antioxidáns ellátottság  mitokondriális rendszer fokozott aktivitása

57 A SZABADGYÖKÖK HATÁSA EGYES KÓROS FOLYAMATOKRA SZABAD GYÖKÖK SZÍV BŐR TÜDŐ TÖBB SZERVET ÉRINTŐ GASTRO-INTESTINALIS RENDSZER AGY VESE ÍZÜLETEK VÖRÖSVÉRSEJTEK VÉREREK Gyulladásos folyamatok, gyógyszer-mérgezések, vas toxikózis, táplálóanyag hiány, tumorképződés SZEM Microangiopathia, thrombosis Dermatosis RDS, szilikózis Cataracta, Retinopathia Diabetes, pancreatitis, intestinalis ischemia Atherosclerosis Oxidatív hemolízis Arthrosis Encephalomalatia, hypoxia Glomerulonephritis


Letölteni ppt "LIPIDPEROXIDÁCIÓ ÉS A BIOLÓGIAI ANTIOXIDÁNS VÉDELEM Life is a constant battle against becoming rancid... (P. Cloud, 1979)"

Hasonló előadás


Google Hirdetések