1. LAISVIEJI RADIKALAI IR V ŽYS

LIETUVOS MOKSLAS 11 1. LAISVIEJI RADIKALAI IR V ŽYS Kancerogenez - daugiapakopis procesas, skirstomas iniciacijos ir promocijos stadijas [Ray G., Husain S. A., 2002]. Kiekviena t stadij yra s lygota ir genetini, ir epigenetini poky i. Tuos poky ius sukelia egzogeniniai cheminiai (pvz., cheminiai kancerogenai), fiziniai (pvz., jonizuojan ioji spinduliuot ), biologiniai (pvz., virusai) bei endogeniniai (pvz., laisvieji radikalai) veiksniai. Šie veiksniai gali pažeisti DNR, modifikuoti gen raišk, sukeldami genomo nestabilum bei sutrikdydami normali l steli proliferacij ir diferenciacij [Marnett L. J., 2000; Yuspa S. H., 2000; Duensing S., Munger K., 2004; Klaunig J. E., Kamendulis L. M., 2004; Policastro L. ir kt., 2004], susilpninti antioksidacin s sistemos paj gum [Cerutti P. A., 1994; Athar M., 2002; Ray G., Husain S. A., 2002]. 1.1. LAISV J RADIKAL FORMAVIMASIS, J KLASIFIKACIJA IR SUKELIAMI EFEKTAI Laisvieji radikalai yra atomai ar j grup s, turin ios nesuporuotus elektronus išorin je orbital je. Jie yra nestabil s, chemiškai labai aktyv s, turintys trump gyvavimo trukm. Organizme besiformuojantys radikalai skirstomi pirminius, antrinius ir tretinius. Pirminiai radikalai susidaro vykstant vienaelektron s oksidacijos reakcijoms. Mitochondrij kv pavimo grandin je iš ubichinono (kofermento Q) susidaro semichinono radikalas, prie deguonies prisijungus vienam elektronui superoksido anijono radikalas, iš arginino, veikiant azoto oksido sintazei, azoto oksido radikalas. Antriniai hidroksilo bei lipid radikalai susidaro iš vandenilio peroksido, lipoperoksid, hipochlorito dalyvaujant dvivalent s geležies jonams. Šiuos radikalus sudaran ios molekul s vandenilio peroksidas, lipid peroksidai, hipochloritas susidaro iš pirmini radikal. Tretiniai radikalai formuojasi antriniams radikalams veikiant antioksidant bei kit lengvai oksiduojan i jungini molekules [Vladimirov J. A., 1998]. Pirminiai radikalai dalyvauja elektron pernešimo grandin je (pvz., semichinonas), organizmo apsaugos nuo mikroorganizm (pvz., superoksidas), kraujo spaudimo reguliacijos (pvz., azoto oksidas) ir kituose gyvybiškai svarbiuose proce-

12 ANTIOKSIDANTAI ONKOLOGIJOJE suose, tuo tarpu antriniai radikalai yra žalingi organizmui ir yra svarb s ne tik v žio, bet ir daugelio kit lig, pvz., širdies ir kraujagysli [De Bono D. P., 1994; erniauskien L. R., 1994; Ku inskien Z., 2001; Jaraš nien D., Šimaitis A., 2003; Valgimigli M. ir kt., 2003], plau i lig [Katsoulis K. ir kt., 2003; Pawliczak R., 2003], diabeto [Tobatabaie T. ir kt., 2003] patogenez je. Nors pirminiai radikalai reikalingi, kad vykt gyvybiškai svarb s procesai organizme, kita vertus, vykstant j metabolizmui organizme formuojasi ir toksiški junginiai. 1-ajame paveiksle pateikta vieno iš pirmini radikal superoksido anijono radikalo metabolizmo schema [Vladimirov J. A., 1998]. Susijung du superoksido radikalai sudaro vandenilio peroksid (H 2 O 2 ). Ši reakcij katalizuoja superoksido dismutaz (SOD). Vandenilio peroksidas, katalizuojant mieloperoksidazei, reaguoja su chloridu ir panaudojamas hipochlorito sintezei (ClO - ) arba, veikiant katalazei ir peroksidaz ms, yra detoksikuojamas susidarant vandeniui. Tuo tarpu reaguodamas su azoto oksidu (NO ) superoksidas sudaro toksišk jungin peroksonitrit (OONO - ), kuris chemiškai yra labai aktyvus ir gali pažeisti endotelio l steles, sutrikdyti kraujo spaudimo reguliacinius mechanizmus. Superoksidas taip pat gali redukuoti trivalent gelež (Fe 3+ ) dvivalent gelež (Fe 2+ ), kuri gana toksiška, nes dalyvauja reakcijoje, kurios metu skaidomi lipid peroksidai (LOOH), 1 pav. Superoksido anijono radikalo metabolizmas [Vladimirov J. A., 1998]

LAISVIEJI RADIKALAI IR V ŽYS 13 vandenilio peroksidas (H 2 O 2 ) ir hipochlorito r gštis (HClO) ir susidaro labai toksiški antriniai lipid (LO ) ir hidroksilo (HO ) radikalai [De Bono D. P., 1994]. Antriniai radikalai hidroksilo ir lipid susidaro skylant vandenilio peroksidui ir lipid peroksidams, esant dvivalent s geležies jon [Vladimirov J. A., 1998]. H 2 O 2 + Fe 2+ Fe 3+ + HO - + HO (Fentono reakcija) LOOH + Fe 2+ Fe 3+ + HO - + LO (Fentono reakcija) Antriniai radikalai pažeidžia nukleor gštis, baltymus, inaktyvuoja fermentus, inicijuoja lipid peroksidacijos grandinines reakcijas, o tai s lygoja j mutagenin ir citotoksin poveik [Nunoshila ir kt., 1999]. Tarp jungini, dalyvaujan i kancerogenez je, ypa svarbios aktyviosios deguonies formos (1 lent.). Terminas aktyviosios deguonies formos yra vartojamas apib dinti ne tik deguonies radikalus superoksido (O 2 ), hidroksilo (HO ), peroksilo (RO 2 ), alkoksilo (RO ), hidroperoksilo (HO 2 ), bet ir neradikalinius deguonies darinius vandenilio peroksid (H 2 O 2 ), singuletin deguon ( 1 O 2 ), ozon (O 3 ), hipochlorito r gšt (HClO). Šiuo metu pradedamas pla iai vartoti terminas aktyviosios azoto formos, kuriuo apib dinami ne tik azoto radikalai azoto oksidas (NO ), azoto dioksidas (NO 2 ), bet ir neradikaliniai azoto junginiai nitrito r gštis (HNO2 ), nitrozilo katijonas (NO + ), nitroksilo anijonas (NO - ), peroksonitritas (ONOO - ), peroksonitrito r gštis (ONOOH), alkilperoksonitritai (ROONO). 1 lentel. Svarbiausios aktyviosios formos Aktyvioji forma, gyvavimo trukm sekund mis difuzijos spindulys Superoksido anijonas, 10-6 sek.; 0,3 μm Hidroksilo radikalas,10-9 sek.; mažiau kaip10 nm Vandenilio peroksidas, 10 10-2 sek. Aktyvi j form formavimasis ir kai kurios j charakteristikos Susidaro mitochondrij kv pavimo grandin je nevisiškos deguonies redukcijos b du, perduodant vien elektron nuo ubichinono tiesiogiai deguonies molekulei, ar fagocituojan iose l stel se, veikiant NADPH oksidazei. Ši aktyvi deguonies forma gali susidaryti ir hemoglobino ferohemui (Fe 2+ ) oksiduojantis ferihem (Fe 3+ ). Susidaro iš vandenilio peroksido Fentono reakcijos metu, taip pat skylant peroksonitritinei r gš iai bei vandens jonizacijos metu. Labai aktyvus bei stiprus oksidatorius. Susidaro redukuojant molekulin deguon ar dismutuojantis superoksido anijonui. Lengvai pereina per l steli membranas.

14 J. DIDŽIAPETRIEN, J. KADZIAUSKAS Azoto oksidas, 5 30 sek. Peroksonitritas, 12 sek.. Susidaro iš arginino, katalizuojant reakcij azoto oksido sintazei. Reaguoja su superoksidu, sudarydamas peroksonitrit. Svarbus vazodiliatatorius. Susidaro iš azoto oksido ir superoksido. Baz yra stabili, r gštis skyla iki hidroksilo radikalo ir azoto dioksido. Laisv j radikal taikiniai yra ir lipidai, ir baltymai, ir nukleor gštys, tod l j sukeliam efekt spektras platus [De Bono D. P., 1994; Bergamini C. M. ir kt., 2004]. Lipidai yra ypatingi laisv j radikal taikiniai d l savo jautrumo radikal indukuojamoms grandinin ms reakcijoms bei d l savo, kaip biologini membran komponento, svarbos. Hidroksilo radikalas chemiškai labai aktyvus ir reaguoja su membran lipid ar lipoprotein daleli riebal r gš i liekanomis. Hidroksilo radikalas lengvai paima vandenil iš neso i j riebal r gš i (oleino, linolo, linoleno, arachidono) anglies atomo, susidarant lipid radikalui, ir inicijuoja tolesn neso i j riebal r gš i oksidacijos proces : Šia stadija prasideda lipid peroksidacijos grandinin reakcija. Vykstant grandininei reakcijai lipid radikalas reaguoja su deguonimi ir susidaro peroksilo radikalas: Pastarasis iš kitos riebal r gšties molekul s paima vandenil ir susidaro lipido hidroperoksidas. Peroksilo radikalas gali atakuoti membraninius baltymus ar gretim grandini riebal r gštis.

LIETUVOS MOKSLAS 15 Savo ruožtu lipid radikalas reaguoja su nauja deguonies molekule susidarant peroksilo radikalui ir taip grandinin reakcija t siasi. Taigi vieno hidroksilo radikalo ataka gali sukelti daugelio riebal r gš i molekuli oksidacij. Neso iosios riebal r gštys yra geriausi laisv j radikal atakos taikiniai. Laisv j radikal poveikiui yra jautrios kai kurios aminor gštys (tirozino, histidino, cisteino, metionino). Laisvieji radikalai gali stimuliuoti specifini galutini produkt (pvz., karbonil, ditirozino) formavim si. Specifin s tirozino liekanos, esan ios receptoriuose ar atitinkamose kinaz se, b damos jautrios laisviesiems radikalams, gali s lygoti vidul stelinio signalo perdavimo sutrikimus [Stadtman E. R., Oliver C. H., 1991]. Potencial s laisv j radikal taikiniai yra ir cisteino merkapto grup, kuri gali atiduoti vandenilio atom hidroksilo ar hidroperoksilo radikalams, susidarant merkapto radikalui. Pastarasis gali reaguoti su redukuotu glutationu, susidarant stipriai redukuojan iam agentui, ar su deguonimi, susidarant merkaptoperoksilo radikalui [Buetther G. R., 1993]. 1.2. LAISVIEJI RADIKALAI IR DNR PAŽAIDOS Laisvieji radikalai pažeidžia ir DNR. Nustatyta, kad d l aktyvi j deguonies form poveikio vairiose žinduoli l stel se kaupiasi viengrandžiai tr kiai [Hoffman M. E. ir kt., 1984]. Hidroksilo radikalui reaguojant su deoksiriboze pašalinama heterociklin baz ir taip susidaro viengrandžiai ir dvigrandžiai DNR tr kiai, skersiniai ryšiai tarp DNR grandini, atsiranda chromosom aberacijos [Fortini P. ir kt., 2003; Jaloszynski P. ir kt., 2003; Oikawa S. ir kt., 2003]. Kadangi DNR yra potencialus daugumos kancerogenez s iniciatori biologinis taikinys, o laisvieji radikalai pažeidžia DNR, tod l d l laisv j radikal vaidmens kancerogenez s procese abejoni nekyla. Aktyviosios deguonies formos, susidariusios redukuojantis deguoniui, gali veikti DNR bazes arba DNR deoksiribozin stubur bei kitus l stel s komponentus, pvz., lipid ar baltym molekules, sudarydami tarpinius produktus, kurie, jungdamiesi su DNR, formuoja DNR aduktus. Pastarieji s lygoja v žio iniciacij bei promocij [Hunter T., 1997; De Bont R., van Larebeke N., 2004].

16 ANTIOKSIDANTAI ONKOLOGIJOJE Iki XX amžiaus 9 dešimtme io vidurio pagrindinis d mesys buvo skiriamas DNR pažaid, sukelt ksenobiotik, pvz., policiklini aromatini angliavandenili, aromatini amin, nitrozamin, tyrin jimams. Manyta, kad gyv n bei žmogaus genomas nesikei ia, jei n ra veikiamas aplinkos kancerogen, nes egzogenini kancerogen nepaveiktuose audiniuose-taikiniuose DNR adukt nebuvo konstatuota. Šios nuomon s laik si ir kancerogenez s tyrin tojai, ir reguliuojan ios chemini medžiag politik tarnybos. Ta iau, pritaikius radioaktyviojo fosforo žym s ( 32 P) originali versij hidrofobiniams aduktams identifikuoti [Gupta R. C., 1982], K.Randerathas (K. Randerath) ir bendraautoriai [1986] pasteb jo juos pavyzdžiuose, paimtuose iš gyv n, kurie buvo nepaveikti kancerogenais. Autoriai teig, kad šie DNR aduktai atsirado d l endogenini jungini poveikio. R. A. Floydas (R. A. Floyd) ir bendraautoriai [1986] praneš apie galimyb nustatyti vien iš oksiduot DNR produkt 8-hidroksi-deoksiguanozin (8-OH-dG). Tolesni analizin s chemijos pasiekimai leido sukurti jautrius ir specifinius metodus DNR aduktams identifikuoti, juos kiekybiškai vertinti bei suvokti endogenini oksidacini pažaid svarb kancerogenezei. Nustatyta, kad endogenin je DNR oksidacijoje svarb vaidmen vaidina aktyviosios deguonies formos hidroksilo radikalas, vandenilio peroksidas, peroksonitritas. Hidroksilo radikalas yra ypa aktyvus. Tik tina, kad vandenilio peroksidas yra latentin hidroksilo radikalo forma, kuri, reaguodama su metalo jonu DNR molekul s kaimynyst je, sudaro s lygas susiformavusiam oksidantui veikti ia pat [Cadet J. ir kt., 1999]. Peroksonitritas yra azoto oksido ir superoksido s veikos produktas. Šis radikalas labiau link s reaguoti su 8-hidroksi-deoksiguanozinu negu su DNR baz mis [Radi R., 1998]. D l laisv j radikal ir ypa hidroksilo radikalo poveikio DNR yra modifikuojama vairiais b dais. Tai gali b ti bazi ir angliavandeni modifikacija, polinukleotidin s grandin s tr kiai, DNR ir baltymo skersiniai kovalentiniai ryšiai. Hidroksilo radikalas gali prisijungti prie heterociklin s baz s dvigub ryši, gali paimti vandenil nuo timino metilo grup s arba nuo deoksiriboz s anglies atom. Mas s spektrometriniais, skys i ir duj chromatografijos bei kitais metodais buvo nustatyti vair s DNR oksidacijos metu susidar produktai. Viena iš gausiausiai susidariusi medžiag yra 8-hidroksi-deoksiguanozinas (8-OH-dG), dar vadinamas 8-okso-G. Hidroksilo radikalai reaguoja su sacharidu, paimdami vandenilio atom nuo kiekvieno anglies atomo. Tolesn se reakcijose susidaro vair s modifikuoti sacharid produktai, galimi DNR grandin s tr kiai bei gaunama polinukleotidin grandin, kuri neturi atitinkam bazi.

LAISVIEJI RADIKALAI IR V ŽYS 17 Taip pat yra nustatyti DNR ir baltym kovalentiniai ryšiai. D l laisv j radikal poveikio žinduoli chromatine susidaro kovalentinis ryšys tarp timino ir tirozino [Dizdaroglu M. ir kt., 2002]. Lipid oksidacijos produktai malono dialdehidas (MDA) bei 4-hidroksi-nonenalis (4-HNE) sudaro aduktus su dioksiguaninu, dioksiadeninu, dioksicitozinu [Marnett L. J., 1999]. Kiti egzocikliniai DNR aduktai, susidarantys lipid peroksidacijos metu, kurie buvo identifikuoti sveik žmoni DNR, yra etano-deoksiadenozino (etano-da), etano-deoksicitidino (etano-dc) ir etano-deoksiguanozino (etanodg), propano-deoksiguanozino (propano-dg) aduktai [Chung F. L. ir kt., 1999]. Tyrin dami oksiduot bazi ar egzociklini adukt lyg sveikuose ir navikiniuose audiniuose D. C.Malinsas (D. C. Malins) ir R. Haimanotas (R. Haimanot) [1991] nustat, kad 8-hidroksiguanino, 8-hidroksiadenino ir 2,6-diamino-4-hidroksi- 5-formamido pirimidino kiekis kr ties v žio audinyje yra 9 kartus didesnis negu sveikuose kr ties audiniuose. Padid jus etano adukt lyg storosios žarnos v žio audiniuose konstatavo H. Bartschas (H. Bartsch) ir J.Nairas (J. Nair) [2002]. Gauti rezultatai buvo reikšmingi siekiant suvokti DNR pažaid reikšm kancerogenezei. Šiandien svarbu šias žinias integruoti patikslinant egzogenini ir endogenini poveiki vaidmen kancerogenez s procese, tod l šio pob džio tyrin jimams skiriama ypa daug d mesio [Nair J. ir kt., 2000; Turesky R. J., 2002; Shibutani S. ir kt., 2003]. 1.3. LAISVIEJI RADIKALAI, POLINESO IOSIOS RIEBAL R GŠTYS IR LIPID PEROKSIDACIJA Ypa jautrios laisv j radikal poveikiui polineso i j riebal r gš i liekanos membraniniuose fosfolipiduose. Didel polineso i j riebal r gš i koncentracija fosfolipiduose ne tik paver ia juos oksiduojan i medžiag pirminiais taikiniais, bet ir leidžia jiems dalyvauti ilgose laisv j radikal grandinin se reakcijose, pvz., vienos oksidacijos metu reaguoja apie 60 linoleno r gšties molekuli. Fosfolipid neso i j riebal oksidacija vadinama lipid peroksidacija. Pradiniai neso i j riebal r gš i oksidacijos produktai yra lipid hidroperoksidai, kuri gyvavimo trukm labai trumpa. Lipid hidroperoksidai, veikiant oksidaciniams fermentams glutationo peroksidaz ms, pasikei ia neaktyvius riebal r gš i alkoholius arba reaguoja su metalais, sudarydami produktus, kurie yra aktyv s, pvz., epoksidus, aldehidus ir kt. Iš peroksilinio radikalo susidaro dieniniai konjugatai, iš hidroperoksido malono dialdehidas.

18 J. DIDŽIAPETRIEN, J. KADZIAUSKAS U. N. Dasas (U. N. Das), tyrin damas laisv j radikal reakcij intensyvum sveikose ir navikin se l stel se, pasteb jo, kad, inkubuojant l steles su polineso iosiomis riebal r gštimis, navikin se l stel se, palyginti su normaliomis, formuojasi santykinai daugiau laisv j radikal bei lipid peroksidacijos produkt. Panašius rezultatus paskelb ir kiti tyrin tojai [Cirak B. ir kt., 2003; Kolanjiappan K. ir kt., 2003]. Nepaisant to, kad normaliose l stel se polineso i j riebal r gš i pasisavinama daugiau negu navikin se, laisv j radikal ir lipid peroksidacijos produkt daugiau formuojasi navikin se l stel se [Skrzydlewska E. ir kt., 2003]. Vis d lto kai kuriuose navikuose lipid peroksidacija gali b ti ir sumaž jusi [Cheeseman K. H. ir kt., 1984]. Matyt, lipid peroksidacijos intensyvumas navikin se l stel se priklauso nuo naviko morfologini charakteristik [Korotkina R. N. ir kt., 2003]. Siekiant nustatyti veiksnius, kurie gali s lygoti lipid peroksidacijos intensyvumo poky ius navikin se l stel se, buvo tyrin jamas superoksido dismutazi (SOD) turin i mangano (MnSOD) bei vario ir cinko (CuZnSOD) aktyvumas ir polineso i j riebal r gš i bei endogenini antioksidant kiekis navikin se ir normaliose l stel se. Tyrin jant [Bize I. B. ir kt., 1980] mangano superoksido dismutaz s aktyvum Morris hepatomose nustatyta, kad šio fermento aktyvumas yra sumaž j s greitai augan iose hepatomose bei padid j s l tai augan iuose navikuose. S saj tarp mangano superoksido dismutaz s aktyvumo padid jimo ir stempl s, skrandžio bei kolorektalinio v žio agresyvaus augimo nurodo ir kiti tyrin tojai [Toh Y. ir kt., 2000]. J nuomone, lipid peroksidacijos intensyvumas navikuose, matyt, priklauso ne tik nuo naviko morfologini charakteristik, bet ir nuo antioksidacini ferment aktyvumo bei polineso i j riebal kiekio navikuose. Dar 1966 metais nustatyta [Tolnai S., Morgan J. F., 1966], kad polineso iosios riebal r gštys turi citotoksin poveik navikin ms l stel ms. T siant šiuos tyrimus konstatuota [Das U. N., 1992], kad laisvieji radikalai ir lipid peroksidacijos produktai yra polineso i j riebal r gš i citotoksinio efekto mediatoriai, o endogeniniai antioksidantai (vitaminai A, E ir kt.) gali slopinti min t r gš i citotoksin aktyvum. Yra žinoma, kad navikin se l stel se polineso i j riebal r gš i kiekiai maži, tuo tarpu ši r gš i padid jimas stimuliuoja laisv j radikal formavim si, slopina superoksido dismutaz s aktyvum, indukuoja p53 raišk ir sukelia apoptoz [Das U. N., 1999; Huang P. ir kt., 2000]. Pastaraisiais metais tyrin jama galima s saja tarp polineso i j riebal r gš i geb jimo stimuliuoti laisv j radikal formavim si ir j antiangiogeninio poveikio. Nauj tyrim rezultatai rodo, kad navik slopintojas genas PTEN reguliuoja naviko angiogenez [Lay A. J. ir kt., 2000]. Tik tina, kad polineso iosios riebal r gštys gali moduliuoti PTEN raišk [Wen S. ir kt., 2001]. Matyt, polineso iosios riebal

LIETUVOS MOKSLAS 19 r gštys turi dar vien unikali savyb : reguliuodamos PTEN geno raišk veikia kaip antiangiogeniniai veiksniai. 1.4. LAISVIEJI RADIKALAI, L STELI PROLIFERACIJA IR APOPTOZ Laisvieji radikalai, viena, reikalingi signalams, kurie reguliuoja l steli augim, perduoti bei l stel se vykstan i redukcijos-oksidacijos proces pusiausvyrai palaikyti, kita vertus, laisv j radikal perteklius gali inaktyvuoti ferment ir kit l stel s gyvybinei veiklai reikaling komponent veikl ir taip sukelti l stel s ž t [Halliwell B. A., 2000; Droge W., 2002]. Taigi laisvieji radikalai yra tarytum lazda, turinti du galus. Daugelio gen produktai, kurie reguliuoja l stel s cikl, kontroliuoja ir apoptoz. Taigi l stel s ciklo kontrol ir l stel s ž tis yra tarpusavyje susij procesai, pvz., p53 veikia ir l stel s cikl, ir apoptoz [Kastan M. B. ir kt., 1995]. Navikin s l stel s ž ties pob dis priklauso nuo laisv j radikal indukuojamo oksidacinio streso lygio [Vento R. D. ir kt., 2000], pvz., esant mažoms vandenilio peroksido koncentracijoms indukuojama apoptoz, esant didel ms jo koncentracijoms nekroz [Hampton M. B. ir kt., 1998; Uberti D. ir kt., 1999]. Yra duomen, kad laisv j radikal indukuojamas oksidacinis stresas stimuliuoja p53 raišk, o tai savo ruožtu s lygoja antioksidacinio fermento superoksido dismutaz s aktyvumo maž jim [Kitamura Y. ir kt., 1999; Pani G. ir kt., 2000]. Nustatyta, kad mangano superoksido dismutaz s aktyvumas peli, stokojan i p53, kepen audinyje yra didesnis, palyginti su šio fermento aktyvumu kepen audinyje peli, turin i laukinio tipo p53 [Das U. N., 1999; Pani G. ir kt., 2000]. Vadinasi, p53 veikia kaip prooksidantas. Vienas iš veiksni, galin i slopinti p53 prooksidacin veikim, yra apoptoz s slopintojas Bcl-2. Matyt, normaliomis s lygomis yra pusiausvyra tarp indukuojan- io prooksidacijos b kl p53 ir s lygojan io antioksidacin aktyvum Bcl-2 raiškos l stel se. Tik tina, kad p53 raiškos padid jimas, veikiant laisviesiems radikalams, gali slopinti Bcl-2 raišk ir s lygoti tolesn laisv j radikal formavim si ir apoptoz. Yra s saja tarp lipid peroksidacijos, Bcl-2 raiškos ir apoptoz s [Das U. N., 2002]. Padid jus lipid peroksidacijos intensyvumui navikin se l stel se, vyksta Bcl-2 fosforilinimas, d l to inaktyvuojama Bcl-2 antiapoptotin galia [Das U. N., 1999], o tai gali net inicijuoti apoptoz. Optimali Bcl-2 raiška, adekvati antioksidant koncentracija padeda l stel ms išvengti apoptoz s, tuo tarpu didel p53 raiška, laisv j radikal bei lipid peroksidacijos produkt perteklius pagreitina apoptoz. U. N. Dasas (U. N. Das) [2002] apib dina min t s saj tarp proapopto-

20 ANTIOKSIDANTAI ONKOLOGIJOJE tini ir antiapoptotini vyki kaip gana domi : proapoptotinis p53 signalas reguliuoja Bcl-2 ir superoksido dismutaz s lygius, o antiapoptotinis Bcl-2 signalas kontroliuoja laisv j radikal formavim si ir lipid peroksidacijos intensyvum. L stel s proliferacin aktyvum reguliuoja telomeros [Rhyu M. S., 1995]. Telomeros chromosom gen dalys, kurias sudaro pasikartojan ios DNR sekos ir prie j specifiškai prisijung baltymai. Žmogaus somatini l steli telomeros, kurios lokalizuojasi chromosomos galuose, trump ja kiekvienos l stel s dalijimosi metu. Sunykus telomoroms, l stel nebegali daugintis. Telomer išlikim palaiko telomeraz. L. Grici t ir D. Adomaitien [1998], apibendrindamos literat ros duomenis apie navikini l steli telomeras ir telomeraz, pažymi, kad navikin ms l stel ms b dinga tendencija tur ti trumpesnes chromosom telomeras, ta iau jos išlieka ir sudaro s lygas navikin ms l stel ms daugintis, nes telomerazi aktyvumas navikuose yra didesnis nei normaliuose ir net proliferuojan iuose navikiniuose audiniuose. Skirting navik telomer ilgiai varijuoja. Net to paties tipo ir lokalizacijos navikai yra labai heterogeniški chromosom telomer ilgio atžvilgiu. Yra nustatyta, kad laisvieji radikalai vaidina svarb vaidmen telomer trump jimo procese. Tai patvirtina steb jimai, iliustruojantys, kad oksidacinis stresas sukelia DNR pažaidas telomer sekos 5 -GGG-3 taške [Oikawa S., Kawanski S., 1994], kad telomer trump jimo greitis priklauso nuo oksidacinio streso lygio [von Zglinicki T. ir kt., 2000]. Taigi navikin se l stel se besiformuojantys laisvieji radikalai ir lipid peroksidacijos produktai slopina apoptoz s slopintojo geno bcl-2 ir stimuliuoja p53 raišk, sukelia telomer trump jim bei stabdo navikini l steli augim ir sukelia apoptoz. vairi tyrin toj gauti rezultatai leido U. N. Dasui (U. N. Das) [2002] suformuoti nauj poži r navik gydym, kurio esm siekimas selektyviai padidinti laisv j radikal ir lipid peroksidacijos produkt formavim si navikin se l stel se bei užslopinti jose antioksidacin gynyb, ta iau tai neprieštarauja nuomonei, kad laisvieji radikalai žaloja DNR ir taip dalyvauja mutagenez je ir kancerogenez je. 1.5. LAISV J RADIKAL DALYVAVIMAS KANCEROGENEZ JE Hipotez, kad laisvieji radikalai vaidina svarb vaidmen kancerogenez je, atsirado XX amžiaus viduryje. Šiai hipotezei susiformuoti takos tur jo in vitro atlikt tyrim rezultatai, kurie liudijo apie DNR pažaid galimybes, apie baltym funkcines ir strukt rines modifikacijas. Vieno iš pirm j toki tyrim rezultatai parod, kad vandenilio peroksidas gali indukuoti chromosom fragmentacij [Philips L. L.,

LAISVIEJI RADIKALAI IR V ŽYS 21 1956]. Šios hipotez s pradininkai Rusijoje N. M. Emanuelis (N. M. Emanuel) ir jo mokiniai [1958]. Po to atlikti daugelio kit autori darbai aiškiai parod s saj tarp laisv j radikal ir DNR pažaid [Ames B. N., Gold L. G., 1996; Wiseman M., Malliwiel B., 1996; Marnett L. J., 2000]. Nustatyta, kad daug DNR pažaid atsiranda aktyviosioms deguonies formoms atakuojant DNR bazes arba DNR deoksiribozin stubur [Marshall H. E. ir kt., 2000; Whiteman M. ir kt., 2002]. Paaišk jo, kad laisvieji radikalai priklausomai nuo j koncentracijos, atakuojam l steli tipo, genetinio fono bei aplinkos, kurioje jie veikia savo taikinius, gali ir slopinti, ir stimuliuoti kancerogenez. L stelinio streso atsakas pasireiškia ne tik DNR pažaidomis, bet ir DNR reparacija, kuri ištaiso DNR pažaidas; priešingai, nepakankama DNR reparacija sukelia prokancerogenin atsak [Hussain S. P. ir kt., 2003]. Kancerogenez s pradžia yra gen, koduojan i baltymus, kurie reguliuoja l steli dauginim si ir normali programuot l steli ž t apoptoz, mutacijos bei koduojam baltym modifikacijos. Kancerogenez je dalyvauja dvi gen grup s. Tai onkogenai bei antionkogenai genai slopintojai [Cavenee W. K., White R. L., 1995; Hunter T., 1997]. Onkogenai yra hiperaktyvios normali l steli augim skatinan i gen protoonkogen formos, koduojan ios atitinkamus baltymus ir fermentus. Daugelyje žmogaus navik l steli randama mutavusi vairi šeim gen : ras, myc, erb Β, abl ir kai kuri kit. Mutavusi gen koduojami pakit baltymai sutrikdo daugel normali l steli funkcij. Tarp toki funkcij sutrikim, kurie ypa svarb s kancerogenez je, yra l stel s dauginimosi ciklo poky iai. L stel s dauginimosi sutrikimas viena iš malignizacijos prielaid [Weinberg R. A., 1996]. Laisvieji radikalai reiškiasi ne tik iniciacijos stadijoje, kai pažeidžiamas genetinis aparatas, bet ir l steli, kuriose yra iniciatori mutuoti genai, klon ekspansijoje promocijos stadijoje, kuriai daro tak ir kiti l stel s proliferacij skatinantys veiksniai. Labiausiai ištirtas kancerogenez s promotorius yra forbolio esteris, s lygojantis katalaz s ir superoksido dismutaz s aktyvumo maž jim l stel se. Forbolio esterio poveikis min t ferment aktyvumui ir yra vienas iš galim šio promotoriaus kancerogeninio veikimo mechanizm [Solauki V. ir kt., 1981]. Sumaž j s vidul stelini antioksidacini ferment aktyvumas s lygoja l stel s prooksidacin b kl, galin i indukuoti tolesn protoonkogen aktyvinim. Be to, laisvieji radikalai gali moduliuoti l steli augim ir taip stimuliuoti naviko augim, aktyvuodami signal perdavimo kelius, d l to indukuojama dalyvaujan i augimo reguliacijoje protoonkogen c-fos, e-jun, c-myc5 veikla [Hussain S. P. ir kt., 2003]. Laisv j radikal inicijuojamai patologijai priklauso kai kurios ligos, kurios didina v žio rizik. Tarp j yra ligos, susijusios su l tinio uždegimo procesais, pvz., opinis kolitas [Shacter E., Weitzman S. A., 2002; Hussain S. P. ir kt., 2003]. Laisvieji radikalai formuojasi kaip atsakas uždegim, tod l neabejojama, kad egzis-

22 J. DIDŽIAPETRIEN, J. KADZIAUSKAS tuoja s saja tarp uždegiminio proceso ir v žio rizikos. Uždegimo s lygotas l tinis poveikis l stelei, sutrikdantis jos homeostaz, gali inicijuoti kancerogenez. Tiriant uždegimo tarpininkaujam kancerogenez yra nustatyta s saja tarp pirminio radikalo azoto oksido ir p53 mutacijos [Ambs S. ir kt., 1999]. Kadangi p53 reaguoja vairius streso signalus, tai ir azoto oksido poveikis iš pradži sukelia p53 raiškos padid jim, po to vyksta p53 modifikacija, o tai veda prie p53 mutuot l steli klon selektyvios ekspansijos [Hussain S. P. ir kt., 2003]. Ta iau b tina pažym ti, kad d l azoto oksido vaidmens kancerogenez je dar gana daug diskutuojama, nes azoto oksido sukeliami efektai priklauso nuo jo koncentracijos, nuo s veikos su kitais laisvaisiais radikalais. Azoto oksido poveikis gali b ti dvejopas ši molekul gali ir sukelti DNR pažaidas, ir apsaugoti DNR nuo citotoksini poveiki, ir slopinti, ir stimuliuoti l steli proliferacij, gali pasižym ti proapoptotiniu ar antiapoptotiniu veikimu [Hofseth L. J. ir kt., 2003]. Taigi laisvieji radikalai, viena, sukeldami DNR pažaidas, modifikuodami baltymus, inicijuodami gen poky ius bei j koduojam produkt raišk, dalyvauja kancerogenez je, o kita vertus, modifikuodami kitus svarbius l stel je vykstan ius procesus, susijusius su l stel s proliferacija ir jos ciklu, gali ir slopinti kancerogenez.