REAKTYWNE FORMY TLENU, ANTYOKSYDANTY

1. Powstawanie wolnych rodników i reaktywnych form tlenu

• Wolny rodnik to atom lub cząsteczka zawierająca niesparowany e^-

• Powstają w: utlenieniu łańcucha oddechowego, przez oksydazy, autooksydacja np.hemoglobiny

• Powstają przez: promieniowanie jonizujące, metale ciężkie, ksenobiotyku, leki

• 4H⁺ + 4e^- + O₂ 2H₂O; e^- + O₂ O₂^•- - anionorodnik ponadtlenkowy (w roztworach wodnych w równowadze z ^•HO₂ - forma uproton. -> rodnik wodoroponadtlenkowy)

• O₂ + 2e^- + 2H⁺ H₂O₂; a O₂ + 3e^- + ^•OH ???

RFT: O, H₂O₂, O₂^•-_, ^•HO₂, ^•HO – reaktywne formy tlenu a najbardziej reaktywny - ^•OH, a ^•HO₂ wnika między lipidy i białka powodując toksyczne efekty.

1. O₂^•- + O₂^•- + 2H⁺ SOD H₂O₂ + O₂

2. H₂O₂ + H₂O₂ CAT 2 H₂O + O₂

3. H₂O₂ + 2GSH GPX 2H₂O + GSSG

ci) GSSG + NADPH + H⁺ GR 2GSH + NADP⁺ -NADPH z cyklu pentozowego

1. Reakcja Habera Weissa: O₂^•- + H₂O₂ O₂ + ^•OH + OH^- - przebiega wolno, z metalami szybciej

- Meⁿ + H₂O₂ Meⁿ⁺¹ + ^•OH + OH^- (- Fe²⁺,Cu⁺) - Meⁿ⁺¹ + O₂^•- O₂ + Meⁿ

2) Enzymy antyoksydacyjne

• obrona przed RFT:

- nieenzymatyczne, zamiatacze wolnych rodników (wit. A,E,C, selen, cysteina, acetylocysteina, bilirubina, kwas moczowy, mannitol, albuminy, ceruloplazmina, haptoglobina)

• - enzymy antyoksydacyjne:

1. dysmutaza ponadtlenkowa(SOD) – 2 izoenzymy – cytoplazmatyczny(ZuCu-SOD), mitochndrialny(Mn-SOD), jest w mózgu, nerkach, wątrobie, erytrocytach, mięśniach, śródbłonku naczyń, osoczu

2. katalaza(CAT) – składa się z 4 podjednostek białkowych – każda gr.hemową i Fe, powoduje rozpad H₂O₂, występuje w wątrobie, erytrocytach

3. peroksydaza(GPX) – selenoenzym(4Se), postaci: komórkowa(erytrocyty - cytoplazma, mitochondrium), pozakomórkowa(osocze), nadtlenków fosfolipidowych, jelitowa.

- Peroksydaza glutationowa - redukcja hydronadtlenku fosfolipidów i kwasu linolowego.

- Peroksydaza jelitowa – w hepatocytach, jelito, gruczoł mlekowy; wykazuje powinowactwo z XOH lipidów, nie reagując z H₂O₂

1. transferaza(GST) – dimery i trimery, substratami dla niej są: nadtlenki, epoksyny, chinony, alkeny, katalizuje biotransformację ksenobiotyków z zred.glutationemtworząc nietoksyczny glutation i kwas merkapturowy

2. reduktaza glutationowa

3) Biologiczne działanie wolnych rodników i RFT

• uszkodzenie DNA - zasad purynowych i pirymidynowych(^•OH), aktywacja endonukleaz przez RFT

• RFT powoduje utlenienie grup tiolowych białek

• ^•OH – inaktywuje enzymy, białka transportujące, kolagen, kwas hialuronowy

• RFT powoduje peroksydację lipidów – wolnorodnikowy proces utleniania wielonienasyconych KT powstają dialdehyd malonowy(MDA), hydroksyaldehydy, węglowodory(etan, pentan) reagują one(głównie MDA) z grupami sulfhydrolowymi białek(damage)

• RFT – w miażdżycy, RZS, ZBS, nowotwór, choroby nerek, zaćma, zapalenie trzustki, starzenie się

4) Ćwiczenia

a) wpływ O₂^•- na erytrocyty --> O₂^•- powstaje z utlenienia (hipo-)ksantynyoksydaza ksantyn. kw.moczowego powoduje to uszkodzenie erytrocytów (Hb->methemoglobina)

b) wpływ inhibitora CuZnSOD na erytrocyt – dietyloditiokarbaminian sodu + Cu²⁺ co inaktywuje enzym i jest wzrost O₂^•- w erytrocycie

c) oznaczanie aktywności dysmutazy ponadtlenkowej w surowicy krwi – ksantyna + O₂ oksydaza ksantynowa O₂^•-, O₂^•- + hydroksylamina jon nitrozowy(+ naftylenodiamina + kwas sulfoanilinowy) barwa 1jednostka nitrowa oznacza 50% zahamowanie powstania jonu nitrowego przez SOD

d) wykrywanie peroksydazy we krwi – peroksydaza katalizuje utlenianie substratów(NADH i NADPH, cyt.c, fenol, aminy) w obecności H₂O₂. Peroksydazy glutationowe(GPX) - mają porfiryny; są w wątrobie, kora nerki, mięśnie, erytrocyty, trombocyty, nadnercza). Żelazoporfiryny – to samo co peroksydazy tylko mają grupę hemową (pseudoperoksydazowa)

e) oznaczanie aktywności peroksydazy glutationowej(GPX) w erytrocytach

- GPX katalizuje redukcje hydroksynadtlenek t-butylu alkohol butylowy przez zredukowany glutation

- utleniony glutation jest redukowany przez NADPH w obecności reduktazy glutationowej

- miarą aktywności GPX jest ΔA/t, wywołana zmianą stężenia NADPH