1 / 26

Oxidativní stres

Oxidativní stres. 2s. 2p. . . . ¨. ¨. . O—O. . ¨. ¨. Vznik radikálů. Cl. Cyt P 450. -. Cl. Cl - C . + . Cl. homolytické štěpení vazby přijetí elektronu ztráta elektronu. -. -. Cl - C - Cl. Cl. -. Cl. O 2 -. O 2 + e -. O 2 -. O 2 2- - e -. Volné radikály.

foy
Télécharger la présentation

Oxidativní stres

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Oxidativní stres

  2. 2s 2p . . . ¨ ¨ . O—O . ¨ ¨ Vznik radikálů Cl Cyt P 450 - Cl Cl - C . + . Cl • homolytické štěpení vazby • přijetí elektronu • ztráta elektronu - - Cl - C - Cl Cl - Cl O2- O2 + e- O2- O22- - e- Volné radikály Částice s nepárovým elektronem • superoxidový anion O2- kyslík - O - 1s2 2s2 2p4

  3. + 1e- + 1e- Redukce +4 e- + 1e- + 1e- Volné radikály Redukce molekulárního kyslíku Molekulární kyslík O2 (triplet• O-O• nebo singlet O-O:) Superoxidový radikál O2- (•O-O:) Peroxid vodíku H2O2 (H-O-O-H) ROS (Reactive Oxygen Species) Hydroxylový radikál OH - (H-O•) Voda H2O (H-O-H)

  4. Vznik volných radikálů UV záření Ionizační záření Kouření Dýchací řetězec v mitochondriích • 1 - 4 % O2 při oxidativní fosforilaci přeměněno na superoxid a H2O2 Metabolismus Biotransformace v endoplazmatickém retikulu • reakce katalyzované Cyt P450 vedoucí ke vzniku volných radikálů Bílé krvinky Poškození DNA Mitochondrie • ROS jako ochrana při napadení bakteriemi (enzym NADPH - oxidáza) Fentonova reakce přechodových kovů Fe++ + H2O2Fe+++ + HO– + HO. Zánět - imunitní reakce Fyzikální faktory Znečištění ŽP • UV a X-ray záření Bílé krvinky Hlavní zdroje volných radikálů

  5. GSH GS- SG Antioxidační mechanismy Endogenní antioxidanty • enzymatické • cytochrom C • SOD (superoxid dismutáza) - katalyzuje reakci 2O2. - + 2H+ H2O2 + O2 • GSHPx (gluthathion peroxidáza) - kat. 2G-SH + ROOH  GS-SG + H2O + ROH • kataláza - kata. 2H2O2 2H2O + O2 • neenzymatické (-tokofenol (vitamín E), -karoten, koenzym Q-10, kys. askorbová (vitamín C) apod...) Exogenní antioxidanty • stopové prvky • Se - vliv na absorpci vitamínu E, součást selenoproteinů • Zn - stabilizace buněčných membrán, antagonista Fe

  6. Ochrana proti OS Oxidativní stres Oxidační procesy Antioxidanty Oxidativní stres Ochrana proti OS Oxidativní stres • antioxidační procesy nestačí eliminovat nadbytek volných radikálů

  7. iniciace - CH2 - + •OH - CH - + H2O • • propagace - CH2 - + O2 - COO + H2O - COO • + •OH - CO • + H2O • • Oxidativní stres Oxidace fosfolipidů • terminace - CO• + •OH - C-O-OH Biologický efekt • snížení fluidity fosfolipidické dvojvrstvy, zvýší se výměna fosfolipidů mezi vrstvami, zvýší se prostupnost membrány • vliv na funkci membránově vázaných proteinů

  8. Oxidativní stres Oxidace proteinů • fragmentace, koagulace • reakce s Fe v hemu • změna funkčních skupin Biologický efekt • změna aktivity enzymů • změna v toku iontů • proteolýza

  9. Oxidativní stres Oxidace DNA • oxidace deoxyribosy • změna struktury dusíkaté báze - nejčastěji guaninu • rozrušení vodíkové vazby Biologický efekt • vznik mutace • změny v translaci • inhibice proteosyntézy

  10. Toxikologie těžkých kovů

  11. Obecné zákonitosti Účinek výrazně ovlivněn chemickou formou kovu • elementární kov (Pb) • anorganické sloučeniny (PbCl2) • organokovy (CH3CH2)4Pb Častější chronický účinek spojený s akumulací, než akutní účinek Akumulace v kostech (Pb), vlasech (As), kůži (Ag, As) a měkkých tkáních Dlouhý biologický poločas Toxický účinek často spojen s náhradou esenciálního prvku (Pb-Ca; Cd-Zn; Ni - Mg/Co; As5+ - P5+) Hlavní cílové orgány jsou: • organokovy - CNS • anorganické ionty - ledviny a místo expozice (plíce, kůže, GI) • imunitní systém, při GI aplikaci játra

  12. Mechanismy účinku • Interakce s -SH skupinami enzymů - inaktivace • denaturace proteinů • porušení struktury buněčných membrán, poškození mitochondrií • oxidativní stres • katalýza reakcí, při nichž vznikají ROS • inhibice antioxidačních enzymů • interakce s esenciálními prvky • méně častá je interakce s DNA (Cr6+ ;As5+) Antidota • chelatační činidla • tvorba stabilních hydrofilních komplexů • urychlení a zvýšení efektivity exkrece

  13. Lewisit (2-chlorvinil-dichlorarsen) Arsen • šedý polokov, ve sloučeninách v ox. stavech 3- (arsenidy), 3+ a 5+ O = As - O - As = O Výroba a použití • výroba slitin - zvyšuje odolnost Cu proti korozi, zvyšuje tvrdost a křehkost Au • kyselina kakodylová - selektivní herbicid • NaAsO3 - defoliant • 90 % - konzervace dřeva (H3AsO3), pesticidy a insekticidy (tabák, bavlna,...) • Lewisit CH2AsCl3 Pohyb v přírodě • organokovové sloučeniny As v humřím a krabím mase • kontaminace vodních zdrojů (Argentina, Čína, Taiwan) - „Blackfoot disease“

  14. Arsen Mechanismus toxického účinku • vazba na - SH skupiny enzymů a jejich inaktivace • blokáda energetického metabolismu buněk (citrátový cyklus) - As3+ • blokáda tvorby gluthationu (GSH) - oxidativní stres - As3+ • interakce As5+ a P5+ - blokáda tvorby ATP a genotoxicita Toxicita - obecně • akutní toxicita sloučenin As3+ vyšší než sloučenin As5+ (absorpce) • sloučeniny As5+ více karcinogenní účinky - zejména rakovina plic a kůže • organické sloučeniny méně toxické než anorganické (exkrece) • sl. rozpustné ve vodě - vyšší akutní toxicita, systémové účinky • sl. nerozpustné ve vodě - chronické plicní choroby

  15. Metabolismus Arsen • T1/2 = 10 h - 3 dny • v krvi cirkulující sloučeniny As dobře procházejí placentární bariérou • hlavní cílové orgány - játra, ledviny, krev, nervy, kůže a nehty • As se ve vysoké míře koncentruje ve vlasech a nehtech, ukládá se též v měkkých tkáních (játra, ledviny) Akutní účinky • TD50 As2O3 pro člověka 30 - 50 mg, LDL0 = 60 - 80 mg, LD50 = 200 - 300 mg • cesty vstupu - GI, inhalačně (AsH3) i transdermálně Symptomy • nejprve sucho a pálení v ústech a jícnu, GI potíže (zvracení, průjem, křeče), stolice a dech mohou páchnout po česneku, závratě, selhání krevního oběhu v důsledku poškození jater a ledvin - během 2 - 24h • při expozici AsH3 - bolest hlavy, dušnost, slabost a poté GI symptomy • hemolýza a tmavě rudá moč (+4-6 h), žloutenka (+24 - 48 h) Antidotum • BAL, DMPS a DMSA

  16. Antidota DMSA DMPS Dimerkaptopropan sulfonát sodný Kyselina 2,3 dimerkaptojantarová

  17. Blackfoot disease Rakovina kůže Mee’s stripes Hyperkeratinóza Hyperpigmentace Arsen Subakutní a chronické účinky Symptomy • bolestivá distální polyneuropatie - necitlivost chodidel • únavnost, anorexie, koliky, poškození kostní dřeně • kožní projevy (hyperkeratinóza, hyperpigmentace), nehty („Mee’s nails”) • chronická onemocnění jater (cirhóza) a ledvin • onemocnění periferního oběhového systému a následná gangréna (“Blackfoot disease”) Reprodukční toxicita • malá porodní váha, riziko diabetu, riziko nervových onemocnění Karcinogenita • As prokazatelně zvyšuje riziko vzniku rakoviny kůže a plic • zvýšené riziko vzniku rakoviny jater

  18. Rtuť Výroba a použití • elementární rtuť v teploměrech, polarografie • elektrické články - naslouchací přístroje, detektory kouře, hračky • rtuťové výbojky - promítací přístroje, reflektory, laboratorní technika • katalyzátor při výrobě vinylchloridu • součást některých léků - diuretika, antiseptika, dermatologika • antibakteriální a fungicidní přísada - nátěry, moření osiva • zubařské amalgámy, amalgamace zlatých a stříbrných rud • arysloučeniny k denaturaci lihu • výroba chloru a louhu sodného

  19. Rtuť Mechanismus toxického účinku • inhibice antioxidačních enzymů - SOD a katalázy • vazba Hg2+ na - SH skupiny glutathionu (GSH) • Hg2+ je pro-oxidant - zvyšuje množství H2O2 • vazba na Se - inhibice GSHPx Oxidativní stres • snížená produkce neurotransmiterů • inhibice celé řady hormonů - hormony štítné žlázy, testosteron, katecholaminy • nekróza nervových buněk

  20. Rtuť (Hg) Tři toxikologicky odlišné formy rtuti • elementární - Hgo (teploměry, elektrody, výroba kovů, amalgámy) • anorganická - Hg+ a Hg2+ (vydělávání kůží, zpracování plsti) • organická - methylrtuť (moření osiva, metabolizace anorg. Hg) Rtuť • tři toxikologicky odlišné formy rtuti - elementární, anorganická a organická Absorpce • elementární rtuť vstřebává se ve formě par plícemi (z 80 %) , má vysokou afinitu k červeným krvinkám a snadno prostupuje přes hematoencefalickou bariérou, prakticky se neabsorbuje v GI, kůží se absorbuje ve formě mastí • anorganické ionty se v GI vstřebávají poměrně málo (asi ze 7 %) • methylrtuť se vstřebává dobře (95 %), velmi snadno prostupuje do CNS Distribuce • elementární a anorganická rtuť se koncentruje v ledvinách a červených krvinkách • organická rtuť se koncentruje v CNS (týlní lalok velkého mozku a mozeček), snadno prochází placentární bariérou - koncentruje se v plodu, dále se koncentruje ve vlasech a kůži

  21. Rtuť Exkrece • enterohepatická cirkulace - z Hg2+ v játrech vzniká methylrtuť, ta podlehne v tenkém střevu hydrolýze, je znovu absorbována....... • T1/2 methylrtuť = 70 dní, T1/2 anorg. = 40 dní, T1/2 elementární = 35 - 90 dní Biotransformace • elementární rtuť a Hg22+ ionty jsou oxidovány na Hg2+ - zvýšení toxicity • některé bakterie jsou schopné methylovat rtuť

  22. Akrodinie Akutní orální toxicita LD50 potkan Hg2Cl2 166 mg/kg LD50 potkan Hg (CN)2 25 mg/kg LD50 potkan Hg2 SO4 205 mg/kg LD50 potkan Hg SO4 57 mg/kg LD50 myš Hg2Cl2 1500 mg/kg LD50 myš Hg (CN)2 33 mg/kg LD50 myš Hg2 SO4 152 mg/kg LD50 myš Hg SO4 25 mg/kg Rtuť Elementární Hg - akutní účinky • inhalace par - poleptání dýchacích cest, bronchitida, pneumonitida • poškození ledvin a CNS Anorganická Hg - akutní účinky • HgCl2 - při požití leptá GI, způsobuje hnisavé vředy, silnější účinek na ledviny a slabší na CNS než Hg0 • Hg2Cl2 - méně toxický než Hg2+ - hůře se vstřebává Elementární a anorganická Hg - chronické účinky • poškození CNS - třes, excitovanost nebo apatie, změny osobnosti - nepříčetnost, halucinace • zvětšení štítné žlázy, zánět dásní, slinění, zrychlení srdeční frekvence • nefrotický syndrom • děti 4 měsíce - 4 roky - akrodynie („Růžová nemoc“)

  23. Minamata (1952) Frekvence jednotlivých symptomů - „Minamata disease“ (v %) Popis symptomu plod dětidospělí Snížení mentální výkonnosti 100 100 71 Ataxie 100 100 94 Poruchy chůze 100 100 82 Poruchy řeči 100 94 88 Poruchy sluchu 4- 5? 67 85 Zúžení zorného pole - 100? 100 Poruchy žvýkání a polykání 100 89 94 Nadměrné slinění 72 56 24 Nevědomé pohyby (tiky) 73 40 27 - 76 Hlasitý smích 27 29 Source: (Environmental Mercury Contamination: Hartung & Dinman, Ann Arbor Science Publishers Inc., 1972) Foto: W. Eugene Smith Rtuť Organické sloučeniny Hg • methylrtuť se přednostně koncentruje v mozku, pomalá demethylace • fenylrtuť je méně toxická • nekróza nervových buněk • u zvířat zjištěno i poškození chromozomů „Minamata disease“ • 1952 - odpadní vody z továrny na výrobu plastů s vysokým obsahem síranu a chloridu rtuťnatého vypouštěny do zátoky Minamata (Japonsko) • mořské řasy - methylace, akumulace methylrtuti v rybách • celkem onemocnělo 397 lidí, na následky zemřelo 68 (včetně 22 potratů) • mnoho dětí narozených v rozmezí let 1953 - 1959 - mentální retardace, poruchy motorického svalstva Bakir et al., 1973: V Iráku 6000 lidí otráveno (459 zemřelo) methylrtutí po požití chleba z mouky vyrobené z ošetřeného obilí, koncentrace Hg v mouce 4,8 - 14,6 g/g, rozsah Hg v krvi 10 - 500 g/DL, toxické projevy- paralýza, poškození zraku a sluchu, porucha artikulace, koma smrt při více než 300 g/DL.

  24. Toxicita Hg - přehled

  25. Rtuť Zásady při zacházení • pro úklid kovové Hg nepoužívat vysavač • větrat • pozor na poškození zlatých šperků • použití Zn prášku, následně 5-10 % H2SO4 Antidota • BAL - koncentruje Hg v mozkové tkáni • D - penicilamin - alergie • EDTA - odstraňuje Hg pouze z krve a povrchu buněk • DMSA - odstraňuje Hg z mozku, jater a ledvin

More Related