Β. Μαμαρέλη 1, Μ. Κυριακίδου 2, Ο. Τάνης 2, Ι. Μαμαρέλης 1, Χ. Κωτούλας 3, Ε. Κουτουλάκης 4, Ι. Κασσικού 1, Ι. Αναστασοπούλου 5

Transcript

1 Β. Μαμαρέλη 1, Μ. Κυριακίδου 2, Ο. Τάνης 2, Ι. Μαμαρέλης 1, Χ. Κωτούλας 3, Ε. Κουτουλάκης 4, Ι. Κασσικού 1, Ι. Αναστασοπούλου 5 1 Καρδιολογική Κλινική ΝΙΜΤΣ, 2 Σχολή Χημικών Μηχανικών, Πολυτεχνειούπολη Ζωγράφου, ΕΜΠ, Ακτινοχημεία & Βιοφασματοσκοπία, 3 Διακλαδική Καρδιοχειρουργική Κλινική, 401 Γενικό Στρατιωτικό Νοσοκομείο Αθηνών 4 Καρδιολογική Κλινική, 401 Γενικό Στρατιωτικό Νοσοκομείο Αθηνών, 5 Διεθνές Αντικαρκινικό Ερευνητικό Ινστιτούτο, 1o km Καπανδρίτιου-Καλάμου, P.Ο. ΒΟΧ 22, Καπανδρίτι,Αττική 19014

2 Εισαγωγή Το ουρικό οξύ είναι το τελικό μεταβολικό προϊόν των εξωγενών και ενδογενών πουρινών στον άνθρωπο. Σχηματίζεται μέσω οξείδωσης της ξανθίνης και αυτή η αντίδραση καταλύεται από την οξειδάση της ξανθίνης, μια μολυβδαινο-σιδηρο-θειούχα φλαβινοπρωτεΐνη. XO = οξειδάση της ξανθίνης

3 Uric acid has antioxidant properties, many recent studies suggest that it is an important risk factor for cardiovascular disease. Atherosclerosis, 197, , 2008.

4 Σκοπός Ο μηχανισμός με τον οποίο επιτελείται η έκτοπη ασβεστοποίηση-οστεοποίηση της αορτικής βαλβίδας δεν έχει μέχρι σήμερα διευκρινισθεί. Η συμβολή του ουρικού οξέος στον μηχανισμό έκτοπης ασβεστοποίησης-οστεοποίησης μπορεί να μελετηθεί με μη καταστρεπτικές φυσικοχημικές μεθόδους ανάλυσης.

5 Υλικό Χρησιμοποιήθηκαν 15 δείγματα ασβεστοποιημένων στενωτικών αορτικών βαλβίδων από υπερουριχαιμικούς ασθενείς που υποβλήθηκαν σε καρδιοχειρουργική επέμβαση αντικατάστασης της αορτικής βαλβίδας

6 Μέθοδος FT-IR Φασματοσκοπία Βασίζεται στην απορρόφηση υπέρυθρης ακτινοβολίας από τα μόρια μιας ένωσης, τα οποία διεγείρονται.

7 Υπέρυθρη Ακτινοβολία Απορρόφηση Ακτινοβολίας Δίνει τις χαρακτηριστικές ταινίες κάθε χημικής ομάδας (NH 2, -NH-CO-, -COOH, OH, κτλ.). Οι συχνότητες της απορροφούμενης ενέργειας είναι μοναδικές για κάθε μόριο Παρέχει πληροφορίες για την αρχιτεκτονική και δομή των βιολογικών συστημάτων σε μοριακό επίπεδο.

8 C-S S-S Amide I Amide II Αποτελέσματα νch 3 νch 2 Φάσμα Α: ασθενούς με φυσιολογικά επίπεδα ουρικού οξέος στον ορό Φάσμα Β: υπερουριχαιμικού ασθενούς H αύξηση της έντασης των ταινιών στην περιοχή cm -1 δείχνει ότι η διαπερατότητα των μεμβρανών αυξάνεται εξαιτίας της υπεροξείδωσης των λιπιδίων και των φωσφολιπιδίων. Η ταινία στα cm -1 επιβεβαιώνει την παραγωγή μαλονδιαλδεΰδης η οποία σχετίζεται με την καταστροφή των κυτταρικών μεμβρανών. Η παρουσία ταινίας στα 1,632 cm -1 δείχνει ότι οι πρωτεΐνες (π.χ. κολλαγόνο) μεταβάλλουν την μοριακή δομή τους από α-έλικα σε τυχαία περιέλιξη

9 Αποτελέσματα Uric acid HPO 4 2- HCO 3 - Φάσμα Α: ασθενούς με φυσιολογικά επίπεδα ουρικού οξέος στον ορό Φάσμα Β: υπερουριχαιμικού ασθενούς Η νέα ταινία στα 1460 cm -1 χρησιμοποιήθηκε ως «βιοδείκτης» της επίδρασης του ουρικού οξέος στους ασθενείς. Η έντονη ταινία στα 1010 cm -1 αποδίδεται στο HPO 4 2- και όχι σε υδροξυαπατίτη, δηλώνει το όξινο τοπικά περιβάλλον και την συμμετοχή του ATP στα μονοπάτια της βλάβης. Η ταινία στα 840 cm -1 που αποδίδεται στο HCO 3- και επιβεβαιώνει την οξέωση και την εκροή ιόντων Ca 2+.

10 Αποτελέσματα SEM-ΕDAX Ανάλυση Εικόνα. SEM-EDAX ανάλυση αορτικής βαλβίδας υπερουριχαιμικού ασθενούς. Η SEM-EDAX ανάλυση έδειξε την παρουσία Μο, μόνο στις αορτικές βαλβίδες υπερουριχαιμικών ασθενών. Αυτό το εύρημα δείχνει ότι στους υπερουριχαιμικούς ασθενείς, το Μο απελευθερώνεται από τα μολυβδαινο-ένζυμα καθώς αυτά αντιδρούν με τις ελεύθερες ρίζες οξυγόνου,μειώνοντας τη δραστικότητα τους

11 SEM-ΕDAX Ανάλυση Εικόνα. SEM-EDAX ανάλυση αορτικής βαλβίδας Τα σταθερά και δυσδιάλυτα άλατα του φωσφορικού ασβεστίου αποτελούν πυρήνα επασβέστωσης και ανάπτυξης της στένωσης.

12 SEM Ανάλυση Φλεγμονή Άλατα φωσφορικού ασβεστίου Αμυλοειδούς τύπου πρωτεΐνη Θέση έναρξης επασβέστωσης Οι διασταυρούμενοι πολυμερισμοί των πρωτεϊνών, αποτέλεσμα επίδρασης των ελευθέρων ριζών, αποτελούν θέσεις έναρξης της επασβέστωσης.

13 Μεταβολικό μονοπάτι πουρινών κατά την ισχαιμία Προτείνουμε ότι η υπερπαραγωγή ανιόντων υπεροξειδίου μεταβάλλει το οξειδωτικό δυναμικό του Mo, παράγοντας άλλα σταθερά σύμπλοκα και οδηγώντας στη δυσλειτουργία του μολυβδαινο-ενζύμου. Τα μολυβδαινο-ένζυμα δεν καταλύουν το κύκλο οξείδωσης της υποξανθίνης προς ξανθίνη αυξάνοντας την παραγωγή ουρικού οξεός και υπεροξειδίου του υδρογόνου (H 2 O 2 ) Με τα υψηλότερα επίπεδα συγκέντρωσης του υπεροξειδίων του υδρογόνου αυξάνεται η παραγωγή ελευθέρων ριζών και επομένως του οξειδωτικού στρες, με συνέπεια την υπεροξείδωση των λιπιδίων και τη διαταραχή του κύκλου του ΑΤΡ.

14 Συμπεράσματα Από τα FT-IR φασματοσκοπικά δεδομένα σε συνδυασμό με την SEM-EDAX ανάλυση, συμπεραίνουμε ότι στους υπερουριχαιμικούς ασθενείς που έπασχαν από έκτοπη ασβεστοποίηση-οστεοποίηση της αορτικής βαλβίδας, τα μολυβδαινο-ένζυμα χάνουν την δραστικότητά τους. Η αύξηση του ουρικού οξέος και η απελευθέρωση του Mo συνδέεται με τον κύκλο του ΑΤΡ, διαταράσσοντας τον ρυθμό επανασχηματισμού του. Η μελέτη έδειξε ότι κατά την ισχαιμία διαταράσσεται η οξειδωαναγωγική κατάσταση των μεταλλοενζύμων, παράγοντας ελεύθερες ρίζες που οδηγούν σε υπεροξειδώσεις και προφλεγμονώδεις καταστάσεις. Η εμφάνιση νέας ταινίας στα 1460 cm -1 στα φάσματα υπερουριχαιμικών ασθενών μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βιοδείκτης της επίδρασης του ουρικού οξέος στους ασθενείς.

15 Ευχαριστώ για την προσοχή σας