SZABAD GYÖKÖK A TERMÉSZETBEN XVII. Pest Megyei Orvosnapok DR. SZÉKELY ANDRÁS, DR. SZELEI FLÓRA XVII. Pest Megyei Orvosnapok Gödöllő 2006. április 20-22. Nagykőrös Város Önkormányzat Rehabilitációs Szakkórháza és RI.

A SZABAD GYÖK DEFINÍCIÓJA Olyan molekula, vagy molekularész, amely a külső elektronhéján egy pár nélküli elektronnal rendelkezik – ez egy szabad vegyértéknek felel meg – . Rendkívül agresszív a kémiai reakciókészsége. Zárt kémiai folyamatokból kilépve szabadon vegyül környezetével. Bizonyos feltételek mellett kémiai láncreakciót válthat ki (lipid peroxidáció). Rendkívül rövid (néhány ezredmásodperc) az élettartama, ezért nagyon nehéz a közvetlen kimutatása.

A fizikusok által a természetben már jóval előbb ismert szabadgyökös folyamatok jelenlétét Mc Cord és Fridovich 1967-ben a Xantinoxidáz enzim reakciója során a biológiai rendszerekben is igazolták. Ettől az időponttól kezdve az orvostudomány számos területén ún. szabadgyök kutatás rendkívül magas színvonalat ért el (hepatológia, rheumatológia, cardiológia stb).

Élettani folyamatokban elsősorban az oxigén szabadgyökök játszanak fontos szerepet. Jelenlétük nagyrészt patológiás folyamatokat takar. Ma már tudjuk, vannak fiziológiás szabadgyökös folyamatok is (pl.: kollegenáz enzim működésének szabályozása – kollagenáz inhibitor gátlás -) .

Az oxigén molekula valódi szabadgyök, ezért a természetben csak vegyületeiben fordul elő.

Asszimiláció során keletkezett oxigén

Reaktív Oxigén Intermedier (ROI) Mitocondrium e. mikroszkópos képe

Arachidon sav kaszkád (prosztaglandin szintézis)

A szuperoxid anion A biológiai rendszerekben a leggyakoribb oxigén intermedier. - O2

Szabadgyökök szerepe a fagocitozisban

Szöveti hypoxiát követő reperfúziós folyamat biokémiája

A Fenton (Habel-Weis) reakció Lényege: a szuperoxid anion Fe++ jelenlétében lipidperoxidációt gerjeszt, amelyben elsősorban a sejtfalak lipidjei vesznek részt. Láncreakcióról van szó, amely végül tömeges sejthalált okoz.

Az oxidativ stressz Oxidativ stressznek hívjuk azokat a biokémiai folyamatokat, amelyek során a szükségesnél több ROI termelődik, ezáltal peroxidációs hatás éri a környező szöveteket. Sejtlégzés, cytocrom P-450 Prosztaglandin szintézis Gyulladásos folyamatok, fagocitózis Szöveti ischeamia utáni reperfusio

Szabad gyökök által irányított legismertebb egyéb biokémiai folyamatok Az intestinális rendszerben működő vegetatív beidegzésű sphyncter-ek – NO – (pl. Sphyncter oddii) Proteináz-inhibitor gátlás (pl. kollagenáz aktivizálás)

Az antioxidáns védelem Sejten belüli enzimek Superoxid dizmutáz (SOD) Kataláz Glutation peroxidáz Metionin sulfoxid reduktáz Sejt és sejtmagon belüli scavanger Folsav Extracellularis faktorok (O2 scavanger) Transferrin, ferritin, ferroglobin Coeruloplasmin Albumin Lactoferrin Extracellularis SOD Húgysav C-vitamin E-vitamin

Superoxid Dizmutáz (SOD) Ezen enzim tulajdonképpen az az erythropcuprein néven ismert biológiailag aktív fehérje, amelyet Mann és Klein marha vörösvérsejtjéből izolált 1939(!)-ben. Csak Mc Cord és Fridovich igazolták, hogy az antioxidáns rendszer legfontosabb enzime. A szuperoxid anion gyököt semlegesíteni és hidrogénperoxiddá alakítja. 2O2 + 2H+  H2O2 + O2 SOD Majd az így keletkezett hifrogénperoxidot a kataláz bontja le vízre és oxigénre, vagy a glutakion rendszer. H2O2 → H2O + 1/2O2 kataláz -

Glutathion redox rendszer A glutathion reverzibilis peroxidálhatóság az alapja a reakciónak. GSSG/GSH hányados a vvt-n nyomjelzője lehet az agyban zajlódó oxidatív stressznek. GSK-Px – glutathion peroxidáz GSSG – glutathion peroxid Se - Szelén GSH – redukált glutathion GR – glutathion reduktáz

Transferri, Ferritin, Ferroglobin Mindhárom fehérje rendkívül fontos szerepet játszik abban, hogy a fiziológiásan jelenlévő szabad gyökön ne lendülhessenek át Fenton (Habel-Weis) típusú reakcióba, amely a lipidperoxidációba torkollik.

Coeruloplasmin Ez a fehérje igen fontos extracellularis faktor. A Szabad Ferro ionokat ferrivé oxidálja. Ezáltal ugyancsak a (Habel-Weis) reakció kialakulását gátolja.

E-vitamin Az E vitamin a legfontosabb gyökfogó (scavanger) a természetben. Növényekben szintetizálódó zsírban oldódó vitamin. Elsősorban a patogén szabad gyökös reakciókat gátolja. A lipidperoxidációval szemben védi a sejteket úgy, hogy szervesen beépül a sejtmembránba.

C-vitamin Vigyázni kell vele, mert: 10 M-os koncentrációban antioxidáns 5x10 -10 M-os tartományban peroxidánsként viselkedik, kifejezetten iniciálja a lipid peroxidációt! A cikláz enzimeket támogatja, valószínű ezért van igen nagy mennyiségben a mellékvesékben. Nagy koncentrációban a sejtlégzéssel párhuzamosan Ciktokrom P-450 rendszerben az oxigént redukálja, mintegy elvonja azt a sejtlégzéstől!

Albumin – szuperoxid anion scavanger Lactoferrin – ferro ion kötő tulajdonságú Húgysav – az extracellularis térbe képződő szabad hidro gyököt köti meg SOD – számottevő mennyiségben van jelen a sejt közötti térben is

Összefoglalva:

Végezetül néhány gondolat: Rendkívül nagy veszélyt jelent az aerob élővilág számára az oxigén hasznosítása. Ma már biztosan tudjuk, hogy a sejtlégzés során felhasznált oxigén 90%-ból víz, 10%-ból szabad gyök képződik. Ezen szabad gyökök káros hatásaival szemben az intact antioxidáns rendszerünk nagyon jó védelmet biztosít számunkra. Akkor beszélünk szabad gyök betegségről, ha az egyensúly megbomlik. Bizonyított, hogy az öregedés is elsősorban a mitokondriumokban fokozatosan csökkenő antioxidáns védelem következménye. Az oxidativ stressz lehetőségére számos esetben gondolnunk kell! Bár vannak már gyógyszereink (E-vitamin, Fólsav, Silimarin készítmények, Xantin, oxidáz gátló készítmények), meg kell akadályoznunk a kóros szabad gyök képződéseket!

KÖSZÖNÖM MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET !