Urednik. Mirjana M. uki. Institut za toksikologiju akademik Danilo Soldatovi Farmaceutski fakultet, Univerzitet u Beogradu MONO I MANJANA

Transcript

1 OKSIDATIVNI STRES KLINI KO-DIJAGNOSTI KI ZNA AJ Urednik Mirjana M. uki Institut za toksikologiju akademik Danilo Soldatovi Farmaceutski fakultet, Univerzitet u Beogradu MONO I MANJANA Beograd, 2008.

2 SADRŽAJ PREDGOVOR... IX AUTORI... XI SKRA ENICE... XV Mirjana M. uki LIPIDNA PEROKSIDACIJA INDUKOVANA SLOBODNIM RADIKALIMA...3 Inicijalna faza... 5 Propagaciona faza... 6 Faza terminacije... 6 TBARS metoda... 7 Uloga prelaznih metala u fazi inicijacije i propagacije lipidne propagacije.. 7 Fotooksidacija... 8 Enzimska peroksidacija... 9 Primarni produkti oksidacije masnih kiselina...11 Produkti oksidacije monoenskih masnih kiselina (oleinske kiseline) Produkti oksidacije dienskih masnih kiselina (linolne kiseline) Produkti oksidacije trienskih masnih kiselina (linoleinske kiseline) Produkti oksidacije polinezasi enih masnih kiselina Istorijat lipidne peroksidacije...16 Umesto zaklju ka...17 Mirjana M. uki OKSIDATIVNA MODIFIKACIJA PROTEINA I DNK...21 Modifikacija proteina uzrokovana slobodnim radikalima...21 Produkcija metalotioneina Metal-katalizovana oksidacija aminokiselina Efekat ksenobiotika na aktivnost enzima Membranski skeletni proteini Oksidacija aminokiselina koje sadrže sumpor HOCl-indukovana oksidacija proteina Produkti oksidativne modifikacije proteina od zan aja za klini ko-laboratorijsku dijagnostiku i metode njihovog odre ivanja Konjugacija aminokiselinskih ostataka terminalnim raspadnim produktima lipidne peroksidacije Nitrozativna modifikacija proteina iii

3 Proteinski karbonili Prednosti i nedostaci koriš enja modifikovanih proteina kao markera oksidativnog stresa Modifikacija DNK uzrokovana slobodnim radikalima...31 Oksidativna modifikacija DNK Nitrozativna modifikacija DNK Umesto zaklju ka...34 Vidosava B or evi, Vladan osi, Predrag Vlahovi MOLEKULSKI MEHANIZMI APOPTOZE...39 TNF i Fas receptor bcl-2 geni i p Mitogen aktivisane protein kinaze Fosfataze Signalni putevi koji dovode do apoptoze Pove ana ekspresija transkripcionih faktora Kaspaze Kvantitativne metode za ispitivanje apoptoze Ivana D. Stevanovi, Rosa R. Mihajlovi MESTO I ULOGA SLOBODNIH RADIKALA U SIGNALNOJ TRANSDUKCIJI...55 Signalana transdukcija Reaktivne vrste medijatori elijske signalizacije Redoks osetljivi ciljni molekuli u signalnoj kaskadi Patofiziološki mehanizmi redoks regulacije Naša istraživanja...65 Milica B. Ninkovi, Živorad M. Mali evi PATOFIZIOLOŠKI ASPEKTI OKSIDATIVNOG STRESA...73 Fiziološka funkcija reaktivnih kiseoni nih vrsta...74 Oksidativni stres i maligna oboljenja...75 Oksidativni stres i kardiovaskularne bolesti...76 Oksidativni stres i ateroskleroza Oksidativni stres i hipertenzija Oksidativni stres i še erna bolest...78 Oksidativni stres i inflamatorne bolesti...80 iv

4 Oksidativni stres i sepsa ROS i autoimuna oboljenja ROS i virusne infekcije Oksidativni stres i ishemija i reperfuzija...84 ROS i bolesti CNS...85 ROS i prekomerna fizi ka aktivnost...86 Zaklju ak...86 Marina D. Jovanovi, Aco Jovi i OKSIDATIVNI STRES U CENTRALNOM NERVNOM SISTEMU...93 Parkinsonova bolest...98 Alchajmerova bolesti...99 Multipla skleroza Siniša U. Pavlovi, Biljana D. Draškovi -Pavlovi KARDIOVASKULARNA OBOLJENJA I OKSIDATIVNI STRES Oksidativni stres i ateroskleroza Oksidativni stres i slabost sr anog miši a Uloga antioksidanasa u kardiovaskularnim bolestima Vitamin E i karotenoidi Vitamin E karotenoidi (β karoten) Vitamin C Koenzim Q-10 (ubikvinon) Lekovi u terapiji kardiovaskularnih oboljenja sa antioksidativnim dejstvom Sekundarna prevencija koronarne bolesti Drugi pristupi za poboljšanje endotelne funkcije Umesto zaklju ka Milica P. Baj eti, Mirjana M. uki, Katarina Ili, Miodrag P. Diki USLOVLJENOST KARDIOVASKULARNE DISFUNKCIJE MESTOM STVARANJA SLOBODNIH RADIKALA Izvori reaktivnih hemijskih vrsta u oragnizmu Mitohondrije Citoplazmatski enzimi v

5 Infiltracija imunih elija Sub elijska mesta generisanja slobodnih radikala pod uticajem ksenobiotika (endoplazmati ni retikulum, NADPH:citohrom P-450 reduktaza, citohrom P-450) Endoplazmati ni retikulum NADPH:citohrom P-450 reduktaza Citohrom P Kardiovaskularne disfunkcije u zavisnosti od mesta stvaranja slobodnih radikala elijska smrt u kardiovaskularnoj patologiji Promenjena endogena antioksidantna odbrana u kardiovaskularnoj patologiji Promenjeni lipidni metabolizam i lipidna peroksidacija u kardiovaskularnim oboljenjima Promenjena signalna transdukcija u kardiovaskularnim oboljenjima Jon kalcijuma, kao sekundarni glasnik Zaklju ak Dragana Jovanovi, Ljudmila Nagorni, Spasoje Popevi, Marta Velinovi, Vesna Škodri OKSIDATIVNI STRES I BOLESTI PLU A Glavni proizvo a i slobodnih radikala u plu ima Oksidansi u duvanskom dimu Patofiziološke posledice oksidativnog stresa kod puša a Oksidansi kao produkti elija Antioksidansi u plu ima Poreme aj ravnoteže oksidanasa-antioksidanasa Merenje oksidativnog stresa Hroni na opstrukcijska bolest plu a - HOBP Oksidativni stres i neravnoteža proteaza i antiproteaza Oksidativni stres i ošte enje epitela Oksidativni stres i sekvestracija neutrofila i migracija u plu a Oksidativni stres i remodeliranje hromatina Celularni i molekularni mehanizam alveolarne destrukcije u emfizemu plu a Oksidansi i hipersekrecija sluzi Idiopatska plu na fibroza - IPF Poreme aj ravnoteže oksidanasa-antioksidanasa kod IPF ROS kao modulatori balansa proteaza/antiproteaza ROS i transformišu i faktor rasta Egzogeni antioksidansi i antioksidantna mimetika kod plu ne fibroze Karcinom plu a Zaklju ak vi

6 Tatjana Todorovi, Ivan Doži ULOGA SLOBODNIH RADIKALA U PATOGENEZI ORALNIH OBOLJENJA Uloga slobodnih radikala u patogenezi inflamatornih oboljenja oralne sredine Uloga slobodnih radikala u patogenezi oralnog karcinoma Zaklju ak Snežana Savi, Mirjana M. uki OKSIDATIVNA OŠTE ENJA KOŽE Fotoošte enje Reaktivne kiseoni ne vrste (ROS) Fotokarcinogeneza Fotostarenje Umesto zaklju ka Mirka Ili, Nada Majki -Singh METODE PRA ENJA OKSIDATIVNOG STRESA, LIPIDNE PEROKSIDACIJE I OKSIDATIVNE OTPORNOSTI LIPOPROTEINA Antioksidans Mehanizam delovanja Klini ki zna aj parametara oksidativnog stresa Merenje antioksidativnog statusa Metode neprekidnog pra enja lipidne peroksidacije in vitro Metode procene oksidativnog statusa in vivo i ex vivo Zaklju ak Jelena Kotur-Stevuljevi, Slavica Spasi KLINI KO-DIJAGNOSTI KI ZNA AJ ODRE IVANJA STATUSA ENZIMA PARAOKSONAZE 1 (PON1) U TOKSIKOLOGIJI I KORONARNOJ BOLESTI Polimorfizam PON Uloga PON1 u sistemu antioksidativne zaštite Status paraoksonaze PON1Q192R fenotip i koronarna arterijska bolest Veza izme u parametara oksidativnog stresa i PON1 statusa Zaklju ci naših istraživanja vii

7 TEST - PITANJA I ODGOVORI viii

8 Predgovor Oksidativni stres, kompleksan patofiziološki mehanizam, koji se odnosi na narušen homeostatski oksidativno-reduktivni status elije sa dalekosežnim posledicama, do sada nije u dovoljnoj meri privla io pažnju šire medicinske javnosti kod nas. Od pedesetih godina XX veka pa do današnjih dana u svetu se ovoj tematici pridaje veliki zna aj, što potvr uje veliki broj nau nih istraživanja, objavljenih radova i knjiga posve enih ovoj temi. Naro ito se pridaje važnost posredovanju oksidativnog stresa u brojnim bolestima i trovanjima, tj. njegovom klini ko-dijagnosti kom zna aju. Ako se o ovoj problematici kod nas i pisalo, to je više bilo uzgred, u vidu pregleda koji su je samo delimi no ili krajnje uopšteno objašnjavali. Imaju i u vidu kompleksnost ovog patofiziološkog mehanizma, njegov zna aj i ulogu u brojnim patologijama, istraživanja koja se ti u ove problematike ne smeju ostati po strani. Posebni osvrt dat je na zna aj i ulogu slobodnih radikala, odnosno sveobuhvatnije reaktivne hemijske vrste koje imaju karakter slobodnih radikala. Ova reaktivna jedinjenja su pokreta i i medijatori oksidativnog ošte enja biomolekula. U pojedinim bolestima njihovo u eš e je veoma potencirano. Oksidativno ošte enje lipida, poznato kao lipidna peroksidacija, kao i ošte enje proteina i DNK, dokazano je u brojnim bolestima i trovanjima. Rezultati istraživanja dr Djuki i saradnika doprinos su i potvrda važnosti usredsre ivanja na ovu problematiku i ukazuju na ulogu reaktivnih kiseoni nih i azotovih vrsta u patofiziološkim procesima u organizmu. Ova monografija jedan je od prvih celovitih i obuhvatnih akademskih radova svoje vrste kod nas. Njen zna aj posebno je u tome što se u temeljima ovih radova nalazi dugogodišnje laboratorijsko istraživanje koje je obavljano u specijalizovanim institutima. Taj rad u univerzitetskim laboratorijama u Srbiji (Beograd i Niš) i SAD (Pittsburgh), i laboratoriji Vojnomedecinske akademije (Beograd), daje ovoj monografiji posebnu težinu. Pored rezultata bazi nih, samostalnih istraživanja, ova monografija objedinjuje i druge konkretne istraživa ke rezultate stranih autora do kojih se došlo i kojima danas raspolaže medicinska nauka u svetu. Narušen oksido-reduktivni milje elije (pove anje lipidne peroksidacije, promena aktivnosti direktnih ili indirektnih antioksidativnih enzima, kao i smanjen sadržaj endogenih antioksidanasa u tkivima) udružen sa posledi no izmenjenom elijskom signalizacijom (reme enje kaskadnog prenosa informacija posredstvom brojnih medijatora i enzima u eliji) i imunološkim odgovorom (inflamacija) u presimptomatskim fazama bolesti, može u tom smislu da bude dobra smernica i dijagnosti ki pokazatelj izmenjenih metaboli kih i funkcionalnih zbivanja. Rezultati do kojih su autori u istraživa kom radu došli i nau na literatura pokazuju da je oksidativni stres jedan od opštih i klju nih patofozioloških mehanizama koji dovode do razli itih patoloških stanja, uklju uju i i trovanja. Tako je na polju postoje ih klini ko-dijagnosti kih metoda potrebno da analize parametara oksidativnog stresa u biološkom materijalu ix

9 (promena aktivnosti antioksidativnih enzima, sadržaj endogenih antioksidanasa u tkivima, sveukupni antioksidativni status, medijatori upale, oksidaicioni produkti lipida, DNK i proteina) na u svoje mesto u rutinskim laboratorijskim pretragama, radi prevencije i unapre ivanja terapija bolesti. Me utim, merenje oksidativnog stresa se kod nas, kao»rutinska analiza«još uvek ne izvodi u klini kim laboratorijama, u prvom redu zbog raskoraka u eksperimentalnim i klini kim istraživanjima. Ova monografija je dakle i prilog tome da se ovakvo stanje promeni. U monografiji su date osnovne informacije o samom fenomenu oksidativnog stresa, njegovim pokreta ima i posledicama. Zato ona ne spada u onaj tip knjiga koje su namenjene samo užem krugu stru njaka, nego uspostavlja dijalog sa itala kom publikom zainteresovanom da spozna suštinu procesa koji leže u osnovi brojnih fizioloških i patoloških stanja - bolesti koje je oksidativni stres u stanju da izazove. Ali osim nau nog, ova monografija ima i edukativni karatkter. Ona je tako zamišljena i pisana da jednako može poslužiti studentima fakulteta zdravstvene struke da steknu nova saznanja iz jedne važne oblasti koja do sada nije bila obuhva ena studijskim programom na ovim fakultetima. Rukopis je mozai nog karaktera i u njemu više eminentnih srpskih nau nika, razli itog stru nog profila, iz ugla svojih specijalisti kih oblasti pišu o posledicama razaraju eg dejstva oksidativnog stresa na biomolekule ljudskog organizma i bolesti do kojih to dovodi. Rukopis ine etiri celine. Prva je posve ena ošte enjima biomolekula od strane slobodnih radikala i mehanizmima ovih reakcija; druga patofiziološkom aspektu oksidativnog stresa u pojedinim patologijama (neurodegenerativne, kardiovaskularne i respiratorne bolesti, ošte enja kože i oralna oboljenja); tre a celina posve ena je dijagnostici i metodama merenja oksidativnog stresa; etvrta se odnosi na test pitanja iz opisanih oblasti sa odgovorima. Ovakva struktura knjige omogu uje preglednost i olakšava pristup itaocu, pomaže mu da pronikne u kompleksnost ove do sada kod nas nedovoljno prou ene materije u oblasti patofizioloških mehanizama bolesti i trovanja. Monografija ima edukativni karakter i metodi ki je prilago ena studentima fakulteta zdravstvene struke kao i kolegama iz zdravstvene struke. Urednik i koautor Mirjana M. uki x

10 AUTORI Baj eti P. Milica Institut za farmakologiju, klini ku farmakologiju i toksikologiju, Medicinski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, Srbija osi Vladan Centar za medicinsku biohemiju, Klini ki centar Niš, Niš, Srbija Diki P. Miodrag Institut za kardiovaskularne bolesti, Klini ki centar Srbije, Beograd, Srbija Doži Ivan Stomatološki fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, Srbija Draškovi -Pavlovi D. Biljana Institut za medicinska istraživanja, Vojnomedicinska akademija, Beograd, Srbija or evi B. Vidosava Katedra za biohemiju, Medicinski fakultet, Univerzitet u Nišu, Niš, Srbija uki M. Mirjana Institut za toksikologiju akademik Danilo Soldatovi, Farmaceutski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, Srbija Ili Katarina Institut za farmakologiju, Farmaceutski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, Srbija Ili Mirka Institut za medicinsku biohemiju, Klini ki centar Srbije, Beograd, Srbija Jovanovi D. Marina Institut za medicinska istraživanja, Vojnomedicinska akademija, Beograd, Srbija Jovanovi Dragana Institut za plu ne bolesti i tuberkulozu, Klini ki centar Srbije, Medicinski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, Srbija Jovi i Aco Vojnomedicinska akademija, Beograd, Srbija Kotur-Stevuljevi Jelena xi

11 Institut za medicinsku biohemiju, Farmaceutski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, Srbija Majki -Singh Nada Institut za medicinsku biohemiju, Klini ki centar Srbije, Beograd, Srbija Mali evi Živorad Medicinska akademija US Medical School, Beograd, Srbija Mihajlovi R. Rosa Institut za rehabilitaciju, Beograd, Srbija Nagorni Obradovi Ljudmila Institut za plu ne bolesti i tuberkulozu, Klini ki centar Srbije, Medicinski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, Srbija Ninkovi B. Milica Institut za medicinska istraživanja, Vojnomedicinska akademija, Beograd, Srbija Pavlovi U. Siniša Institut za kardiovaskularne bolesti, Klini ki centar Srbije, Beograd, Srbija Popevi Spasoje Institut za plu ne bolesti i tuberkulozu, Klini ki centar Srbije, Medicinski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, Srbija Savi Snežana Institut za farmaceutsku tehnologiju i kozmetologiju, Farmaceutski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, Srbija Spasi Slavica Institut za medicinsku biohemiju, Farmaceutski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, Srbija Stevanovi D. Ivana. Institut za medicinska istraživanja, Vojnomedicinska akademija, Beograd, Srbija Škodri Vesna Institut za plu ne bolesti i tuberkulozu, Klini ki centar Srbije, Medicinski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, Srbija Todorovi Tatjana Stomatološki fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, Srbija Velinovi Marta Institut za plu ne bolesti i tuberkulozu, Klini ki centar Srbije, Medicinski fakultet, Univerzitet u Beogradu, Beograd, Srbija xii

12 Vlahovi Predrag Institut za nefrologiju i hemodijalizu, Klini ki centar Niš, Niš, Srbija xiii

13 SKRA ENICE AA arahidonska kiselina AC adenilat ciklaza AO antioksidativno, antioksidansi AD anodna struja (eng. anodic current) ADS sistem antioksidativne zaštite (eng. antioxidative defence system) AIF faktor indukcije apoptoze (eng. apoptosis inducing factor) AM alveolni makrofazi Ang II angiotenzin II AOZ antioksidativna zaštita AP-1 aktiviraju i protein-1 (eng. activator protein-1) ARDS adultni respiratorni distres sindrom AscH askorbat ATP adenozin trifosfat BAL bronhoalveolarni lavat BALF bez elijska te nost bronhoalveolarnog lavata Ca 2+ jon kalcijuma CaMK Ca 2+ -kalmodulin zavisna protein kinaza (eng. Ca 2+ calmodulin dependent protein kinase) camp cikli ni adenozin monofosfat CAT katalaza cgmp cikli ni guanozin monofosfat -CH2- metilenska grupa CMV Cytomegalovirus CNS centralni nervni sistem COX ciklooksigenaza CRP C reaktivni protein -C-SH cistein -C-SOH sulfenska kiselina CST cerebrospinalna te nost CV cikli na voltmetrija 4-HDA 4-hidroksialken DAG diacilglicerol DAPI 4,6-diamidino-2-fenilindol DC dendriti ne elije (eng. dendritic cell) DED efektorski domen smrti (eng. death effector domain) DHA dehidroaskorbat DHK dokozaenoinska kiselina DiHpETE dihidroperoksidna jedinjenja ETE DISC signalni kompleks smrti (eng. death inducing signaling complex) DNK dezoksiribonukleinska kiselina DQ dikvat ds PP-aza dvostruko specifi ne fosfataze DZOazna aktivnost aktivnost PON1 enzima prema diazoksonu EAK ekscitatorne amino kiseline ECGPx ekstra elijska glutation peroksidaza ECM ekstracelularni matriks ECSOD ekstracelularna superoksidna dizmutaza ELAM-1 endotelno leukocitni adhezivni molekul ELF te nost epitelnog pokrova (eng. epithelial lining fluid) enos endotelna azot oksid sintaza EPO eozinofilna peroksidaza ERK eksraceluelarnim signalimaregulisane kinaze (eng. extracellular signalregulated protein kinase) ETE eikozatetraenoinska kiselina F2-iP F2 -izoprostran FACS floucitometrija FADD Fas pridruženi domen smrti (eng. Fas-associated death domain) FasL Fas ligand Fe gvož e FGF fibroblastni faktor rasta (eng. fibroblast growth factor) GC guanil ciklaza GCL glutamat cistein ligaza GM-CSF granulocitno makrofagni faktor stimulacije rasta kolonija (eng. granulocytemacrophage colony stimulatiing factor) GPx (GSH-Px)- glutation peroksidaza GR glutation reduktaza GS GSH sintaza GSH glutation (redukovana forma) GSH/GSSH odnos redukovanog i oksidativnog glutationa GSSG oksidisani glutation GST glutation-s-transferaza GSTp glutation S-transferaza Pi GTAaza guanozin trifosfataza GTP guanozin trifosfat H2O2 vodonik peroksid HAT histon acetil transferaza HOCl- hipohlorna kiselina HCN cijanovodoni na kiselina HDAC histon deacetilaza HDL lipoprotein velike gustine (engl. high density lipoprotein) HETE hidroksi ETE HIF 1 hipoksijom indukovani faktor 1(eng. hypoxia inducible factor 1) HK hinolinska kiselina HO hidroksil radikal HO-1 hem-oksigenaza 1 HOBP hroni na opstrukcijska bolest plu a HOSCN hipotiocijanatna kiselina HpETE hidroperoksidi ETE HSV Herpes simplex virus HUVEC humane umbilikalne endotelne elije HX-Fe 2+ -O2 hemoproteini I-κB inhibitorni faktor ICAM-1 intercelularni adhezivni molekul-1 (eng. intracellular adhesive molecule 1) xv

14 IFN interferon IL-1 interleukin 1 IL-6 interleukin 6 inos, NOS2 inducibilna azot oksid sintaza IP3 inozitol (1,4,5) trifosfat IPF idiopatska plu na fibroza IRE gvož e odgovorni elementi (eng. iron responded elements) irnk informaciona ribonukleinska kiselina IRP-1 gvož e regulatorni protein 1 (eng. iron regulated protein-1 ISEL obeležavanje in situ JNK c-jun NH2-terminalna kinaza KG zdrave sredove ne osobe bez dijagnostikovanog koronarnog oboljenja KS krvni sudovi KVB kardiovaskularni bolesnici L leucin L lipidni radikal LAT eng. linker of activation of T cell LDL lipoproteini male gustine (eng. low density lipoproteins) LO alkoksil radikal LOO lipid-peroksil radikal LOOH lipidni hidroperoksidi LP (LPO) lipidna perokisdacija (eng. lipid peroxidation) LP PLA2 lipoprotein-vezuju a fosfolipaza A2 (eng. lipoprotein-associated phospholipase A2) LPS lipopolisaharid M metionin MAO-B monoaminooksidaza-b MAPK mitogen aktiviraju a protein kinaza MAPK JNK eng. mitogen activated protein c-jun NH2-terminal kinase MAPKK MAP kinaze-kinaza MAPKKK MAP kinazne-kinaze-kinaza Mb-Fe 3+ -O2 metmioglobin MCP-1 hemokin koji privla i monocite (eng. monocyte chemotactic protein 1) M-CSF makrofagni faktor stimulacije rasta kolonija (eng. macrophage colony stimulating factor) MDA malon daldehid MEK (familija kinaza koje ushodno regulišu eksraceluelarnim signalimaregulisane kinaze MHC II molekul II klase glavnog histokompatibilnog kompleksa (eng. class II major hystocompatibility complex molecule) MK masne kiseline MMP matriksne metaloproteinaze MMP-7 matrilizin (matriks metaloproteinaza 7) MnSOD mangan-superoksidna dizmutaza (mitohondrijalna SOD) MPO mijeloperoksidaza MPT tranzitna pora mitohondrijalne membrane (eng. mitochondrial permeability transition) MPTP 1-metil-4-fenil-1,2,3,6- tetrahidropiridin MS multipla skleroza MT metalotioneini NAC N-acetilcistein NADPH nikotinamid-adenindinukleotidfosfat NFκB nuklearni faktor kapa B (eng. nuclear transcription factor kappa B) NGF nervni faktor rasta (eng. nerve growth factor) NGF- nervni faktor rasta- NK elija- elija "prirodni ubica" (eng. natural killer) NMDA N-metil-D-aspartat NO azot oksid (azot monoksid) NO2 azot-dioksid NO2 nitriti NO3 nitrati NOS azot oksid sintaza (eng. nitrogen oxide synthase) NS (azotni) nitrozativni stres (eng. nitrosative stress) O2 molekularni kiseonik 1 O2 singlet kiseonik O2 superoksidni anjon radikal OGG 8-oksoguanin DNK N-glukozilaze 8-OhdG 8-hidroksideoksiguanozin 8-OhG 8-hidroksiguanin HO hidroksil radikal ONOO peroksinitritni anjon (peroksinitrit) ORAC kapacitet apsorpcije radikala kiseonika (eng. Oxygen Radical Absorbance Capacity assay) OS oksidativni stres OSCN - hipotiocijanati oxldl oksidovani lipoprotein niske gustine (eng. oxidised low density lipoprotein) 5-LO 5-lipoksigenaza PAF faktor aktivacije trombocita (eng. platelet activating factor) PARP poli-adp-riboza polimeraza PB Parkinsonova bolest PCD programirana elijska smrt (eng. programmed cell death) PDGF faktor rasta poreklom iz trombocita (eng. platelet derived growt factor) PG prostaglandini PI propidijum jodid PIK3 fosfatidilinozitol 3-kinaza PIP2 fosfatidilinozitol 3,4-difosfat PIP3 fosfatidilinozitol 3,4,5-trifosfat PKB protein kinaza B PKC protein kinaza C PLA2 fosfolipaza A2 (eng. phospholipase A2) PLC fosfolipaza C (eng. phospholipase C) PMN polimorfonuklearni leukociti xvi

15 PNMK polinezasi ene masne kiseline POazna aktivnost aktivnost PON1 enzima prema paraoksonu PON1 paraoksonaza 1 PP-aza serin-treonin fosfataza PQ parakvat PSSP proteinski disulfidi PTP-aza tirozin fosfataza PUFA polinezasi ene masne kiseline (eng. polysatureted fatty acid) Q glutamin R arginin R lipidni radikali R sekundarni lipidni radikal R H lipidi RCS reaktivne vrste ugljenika (eng. reactive carbon species) RH lipidi RIP receptor interreaguju i protein RNS reaktivne azotne vrste (eng. reactive nitrogen species) RO alkoksil radikal ROH alkohol ROO peroksil radikal ROS reaktivne kiseoni ne vrste(eng. reactive oxygen species) ROOH lipid hidroksiperoksid RS reaktivne vrste (eng. reactive species) RSS reaktivne vrste sumpora (eng. reactive sulfur species) SAPK stresom aktivirana protein kinaza SCN - jon tiocijanata -SH sulfhidrilne grupe SNO S-nitrozotioli SOD superoksidna dizmutaza SPF zaštitni faktor od sunca (eng. sun protection factor) SR slobodni radikali SRM sarkolema membrane STAT eng. signal transducer and activator of trancription TF transkripcioni faktor TFR transformišu i faktor rasta TGF- faktor rasta tumora- (eng. tumor growth factor- ) TNF faktor nekroze tumora (eng. tumor necrosis factor) TNF-α faktor nekroze tumora-α (eng. tumor necrosis factor-α) TPA eng. tetradecanoic phorbol acetate TRADD TNF-R-pridruženi domen smrti (eng. TNF-R-associated death domain) TRAF-2 TNFR-pridruženi faktor-2 TRAP eng. total radical-trapping peroxyl potential Trk tirozin kinaza TRX (Trx) tioredoksin TUNEL eng. terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dutp nick endlabelling VCAM-1 vaskularni adhezivni molekul-1 (eng. vacular cellular adhesive molecule 1) VEGF faktor rasta vaskularnog endotela (eng. vascullar endoteliel growth factor) VLDL lipoproteini veoma niske gustine (eng. very low density lipoproteins) XDH ksantin dehidrogenaza (eng. xanthine dehydrogenase) XO ksantin oksidaza (eng. xanthine oxidase) xvii

16 OKSIDATIVNI STRES KLINI KO-DIJAGNOSTI KI ZNA AJ

17 Lipidna peroksidacija indukovana slobodnim radikalima Mirjana M. uki Lipidna peroksidacija predstavlja oksidativno ošte enje lipida kako kod ljudi, tako i u biljnom i životinjskom svetu. Kada je u pitanju hrana, oksidativno ošte enje lipida je poznato kao užeglost. Usled visoke zastupljenosti lipida, membrane elija i sub elijskih organela predstavljaju mesto gde otpo inje oksidativno ošte enje lipida, tj. lipidna peroksidacija (LPO). Lipidno ošte enje elijske membrane ima za posledicu smanjenje fluidnosti, pove anu propustljivost za jedno i dvovalentne jone, inaktivaciju membranskih enzima, gubitak integriteta membrane, dok ruptura lizozomskih membrana osloba a hidroliti ke enzime, što svukupno dovodi do vitalnih elijskih poreme aja i na kraju do smrti elije. Plazma membrana predstavlja te nokristaliziraju i mozai ni model lipida i proteina, pri emu su proteini diskontinuirano uronjeni u lipidni dvosloj (Slika 1). U proseku sadrži oko 60% proteina, 40% lipida i oko 1% ugljenih hidrata. Od lipida najzastupljeniji su fosfolipidi, holesterol i glikolipidi, a masne kiseline (PNMK) dužine bo nog lanca (14-24 C atoma) su sa dvogubim vezama u cis položaju [1]. Sastav membranskih lipida i promenjeni fluiditet uti u na aktivnost pojedinih membranskih enzima, dok je za održavanje permaebilnosti membrane važan odnos holesterola i fofolipida [2]. Fosfolipidi grade dvostruki sloj u elijskoj membrani. Polarni krajevi fosfolipida su solvatizovani vodom i okrenuti ka intra- odnosno ekstracelularnom prostoru, a ugljovodoni ni ostaci MK ( repovi ) grade nepolarni sloj, unutrašnji sloj elijske membrane (Slika 1). Masne kiseline predstavljaju metu napada slobodnih radikala (SR). Podložne su kako autooksidaciji tako i fotooksidaciji. 3

18 Lipidna peroksidacija indukovana slobodnim radikalima holin hidrofilni deo glava fosfat glicerol N P O hidrofobni deo rep dvostruka veza masna kiselina C H Slika 1. Fosfolipidi u elijskoj membrani Na osnovu hemijske strukture i broja dvostrukih veza masne kiseiline se dele na: 1. monoenske MK (cis i trans) 2. MK sa prstenom: MK sa ciklopropanom, ciklopropenom, ciklopentilom, ciklopentenilom, cikloheksilom, cikloheksenilom; MK sa furanom; epoksi MK; cikli ni endoperoksidi MK i lipoinska kiselina 3. Acetilenske MK (mono- i poli- acetilenske MK) Ošte enje plazmamembrane dovodi do promene biofizi kih svojstava membrane, što se konsekventno odražava na enzimske procese, transportne funkcije, sveukupnu elijsku signalizaciju i funkciju elije. U zavisnosti od toga na kojim sub elijskim membranama (organele, jedro) se odvija LPO, zavisi e ozbiljnost elijskog ošte enja. Imaju i u vidu da elija strukturno i funkcionalno nije homogena, mesto generisanja SR, fizi ko-hemijske karakteristike SR, afiniteti za odre enu biomolekulu, determinisa e ciljno mesto napada i posledicu ispoljenog štetnog efekta. Tri razli ita mehanizma mogu indukovati lipidnu peroksidaciju: 1. autooksidacija 2. fotooksidacija 3. enzimska aktivnost. 4

19 Lipidna peroksidacija indukovana slobodnim radikalima Autooksidacija i fotooksidacija su neenzimski procesi i indukuju se SR, odnosno reaktivnim vrstama (RS, eng. reactive species). Nezavisno od na ina indukcije, LPO se odvija kroz tri faze: inicijalnu, propagacionu i terminalnu fazu (Slika 2). Inicijalna faza (RH) lipid O H.. (R ). lipidni radikal (R.). lipidni radikal Propagaciona faza.... O 2 (R ) (ROO ) OO RH (ROOH) OOH + R. lipidni radikal peroksil radikal hidroperoksid Terminalna faza.. (ROO ) O O OO. O O peroksil radikal endoperoksid malondialdehid Slika 2. Lipidna peroksidacija Inicijalna faza Proces inicijacije podrazumeva pokretanje lan anih reakcija, oduzimanjem protona uz istovremeni transfer elektrona sa metilenske (-CH 2 -) grupe PNMK, delovanjem HO ili direktnim delovanjem prelaznih metala, kompleksno vezanih za hemoproteine (Fe 3+ i Fe 4+ ), kada se generišu lipidni radikali (R ) (Slika 2) [3]. Autooksidacijom Fe 2+ u hemoproteinima (HX Fe 2+ O 2 ) nastaje prelazni oblik (HX Fe 3+ O 2 ) i H 2 O 2 (reakcija 1 i 2). Kod mioglobina Mb Fe 2+ O 2, npr. prelazni oksidacioni stupanj je metmioglobin (Mb Fe 3+ O 2 ). Nastali HX Fe 3+ O 2 može pokrenuti LPO ili se u prisustvu nastalog H 2 O 2 može dalje oksidisati do feril stanja (HX Fe 4+ =O) koje se smatra pokreta em reakcija LPO (reakcija 3) [4]. 5