Biochemia stresu oksydacyjnego. Wykład 9 Słów kilka o witaminach i nie tylko

Transkrypt

1 Biochemia stresu oksydacyjnego Wykład 9 Słów kilka o witaminach i nie tylko

2

3 Witamina C - Witamina C (kwas askorbinowy, w fizjologicznym ph występujący jako askorbinian) działa w komórkach jako: * przeciwutleniacz * kofaktor enzymów (zwłaszcza hydroksylaz) * naczelne (i świnki morskie) nie mogą syntetyzować witaminy C z powodu braku oksydazy gulonolaktonowej (GLO) GLO

4 Zawartość witaminy C w pożywieniu zawartość witaminy C [mg] /100 g produktu

5 Witamina C u naczelnych Hipotezy tłumaczące zanik GLO (wynikające prawdopodobnie z retrowirusowej insercji sekwencji Alu) u naczelnych: * środowisko życia i dieta naczelnych były bogate w askorbinian (głównie owoce) - brak presji selekcyjnej * niedobór witaminy C prowadził do wcześniejszej śmierci osobników starych, poprawiając warunki życia osobników młodych w okresach niedoboru pokarmu * syntezie askorbinianu towarzyszy produkcja H 2 O 2 ; pobieranie askorbinianu z pokarmu nie jest związane z produkcją H 2 O 2. Wilson JX. Biofactors 2009

6 Witamina C środek przeciwdziałający szkorbutowi Szkorbut (gnilec, cynga) choroba wielonarządowa, wywołana niedoborem kwasu askorbinowego w pożywieniu. Główne objawy dotyczą tkanki łącznej, ponieważ witamina C jest koenzymem hydroksylazy prolinowej i lizynowej, które katalizują powstanie poprzecznych wiązań kowalencyjnych między cząstkami kolagenu. brak kwasu askorbinowego = brak dojrzewania kolagenu Stężenia wit. C osocze krwi 40 µmol/l wątroba, nerki, śledziona, trzustka µmol/l Soczewka oka ponad 1 mmol/l (gromadzenie wit. C w płynie wodnistym oka chroni przed szkodliwymi skutkami wzmożonej produkcji RFT wywołanej przez światło) takiej akumulacji nie obserwuje się u zwierząt prowadzących nocny tryb życia

7 Transport witaminy C do komórek Asc do komórek dostaje się na zasadzie dyfuzji ułatwionej, w formie utlenionej jako dehydroaskorbinian i wewnątrz komórki ulega redukcji do askorbinianu Askorbinian jest pobierany przez komórki przez zależny od sodu transporter witaminy C (SVCT2), a dehydroaskorbinian przez transporter glukozy (GLUT1).

8 Witamina C - Bardzo niskie stężenia witaminy C w surowicy i leukocytach stwierdza się u chorych w stadiach terminalnych (zwłaszcza karmionych pozajelitowo), oraz u pacjentów z posocznicą. Może to wynikać z: * niewystarczającego dostarczania witaminy C w przypadku żywienia pozajelitowego (łatwo rozkłada się podczas przygotowywania i przechowywania roztworu). * zwiększenia zapotrzebowania na askorbinian wynikający z nasilonego stresu oksydacyjnego. APX: peroksydaza askorbinianowa; ASC: askorbinian; MDHAR: reduktaza monodehydroaskorbinianu; DHAR: reduktaza dehydroaskorbinianu; MDHA: monodehydroaskorbinian, DHA: dehydroaskorbinian Wilson JX. Biofactors 2009

9 Witamina C - Dostarczanie odpowiedniej ilości witaminy C w diecie może nieco zmniejszać ryzyko raka macicy. - Wbrew powszechnym oczekiwaniom próby kliniczne wykazały, że suplementacja witaminą C nie wpływa na ryzyko nowotworów układu pokarmowego.

10 Witamina C w stanach patologicznych - Askorbinian wpływa na komórki śródbłonka w posocznicy. W posocznicy dochodzi kolejno do: * aktywacji NOX i inos, * wzrostu produkcji ROS i ONOO-, * upośledzenia funkcji naczyń: # zmniejszenia przepływu # zwiększenia przepuszczalności - Askorbinian jest pobierany przez komórki przez zależny od sodu transporter witaminy C (SVCT2), a dehydroaskorbinian przez transporter glukozy (GLUT1). DHA jest redukowany do Asc. - Wewnątrzkomórkowy Asc zmiata ROS i ONOO-, zwiększając przy tym dostępność BH4 i aktywność enos. Hamuje natomiast indukcję NOX i inos. Wilson JX. Biofactors 2009

11

12 Witamina C w mitochondriach - DHA (utleniona forma witaminy C, kwas dehydroaskorbinowy) jest transportowany do mitochondriów poprzez GLUT-1. - W mitochondriach jest redukowany do askorbinianu (AA) w kompleksie III i przez reduktazę DHA (z wykorzystaniem glutationu, redukowanego następnie dzieki NADPH). cytoplazma przestrzeń międzybłonowa matriks mitochondrialna W mitochondriach AA jest zmiataczem ROS. Może być transportowany do cytoplazmy. Mandl et al. Br J Pharmacol 2009

13 Rola w zapobieganiu uszkodzeniom DNA Badania in vivo Porównanie poziomu 8-OH-dG (8-hydroxy-2-deoxyguanozyny w nasieniu mężczyzn spożywających różne ilości wit. C Dawka Asc w diecie 250 mg Asc/doba 5 mg Asc/doba Poziom Asc we krwi 399 µmol/l Asc 203 µmol/l Asc Poziom 8-OH-dG 34 pmol/mg DNA 67 pg/ml DNA Sies et al., 1992

14 Witamina C a NFkB - Wzrost poziomu Asc ma działanie przeciwzapalne poprzez hamowanie NFkB - Asc powoduje obniżenie ekspresji COX-2, której promotor ma miejsce wiązania dla NF-kB - przeciwnowotworowa aktywność witaminy C może być związana z hamowaniem aktywności NF-kB i ekspresji COX-2 DHA - dehydroaskorbinian Guz et al. Post Hig Med. Dosw 2007

15 Witamina C a niedotlenienie - HIF-1a i HIF-1b są transkrybowane konstytutywnie. - W normoksji (w obecności tlenu i askorbinianu) 2 reszty prolinowe i 1 asparaginianowa są hydroksylowane przez hydroksylazy zależne od żelaza Fe 2+ i 2- oksoglutaranu. - Prowadzi to do przyłączenia białka von Hippel-Lindau (część kompleksu ligazy ubikwityny E3) i degradacji proteasomalnej. askorbinian jest niezbędny do aktywności hydroksylaz prolinowych i hydroksylazy asparaginianowej znakujących HIF-1 do degradacji w proteasomach w warunkach normoksji

16 Witamina C pro-oksydant? Askorbinian może również działać prooksydacyjnie, zwłaszcza w obecności wolnych jonów metali przejściowych, szczególnie jeśli występuje w małych stężeniach, stymuluje reakcje wolnorodnikowe Układ askorbinian + jony żelaza stosowany jest jako modelowy układ do inicjacji peroksydacji lipidów askorbinian może faworyzować reakcję Fentona Wyniki badań in vitro, konieczna obecność jonów metali przejściowych Role dehydroaskorbinianu również dwojaka

17 - Witamina E początkowo była uważana za żeński czynnik płodności, zapobiegający resorpcji płodu u ciężarnych samic szczura - Nie jest koenzymem żadnego enzymu Witamina E - Różne tkanki organizmu charakteryzują się odmiennym stopniem wrażliwości na jej niedobór - U człowieka brak wit. E - rzadko, gdyż jest bardzo szeroko rozpowszechniona w przyrodzie np. osoby cierpiące na zaburzenia przyjmowania tłuszczu (np. chorujący na mukowiscydozę, niewydolność trzustki czy choroby wątroby), noworodki z niedowagą oraz wcześniaki) wywołuje wiele objawów degeneracyjnych z różnych narządów, w szczególności zaś narządów płciowych, układu krwionośnego i wątroby. Ogólny spadek odporności organizmu, anemię, która powstaje na skutek uszkodzeń czerwonych krwinek wynikających z utlenienia. niedobór witaminy E może prowadzić do rozwoju chorób spowodowanych generalnym spadkiem poziomu TAS (total antioxidant system)

18 Witamina E - Witamina E stanowi grupę 8 hydrofobowych (rozpuszczalnych w tłuszczach) kompleksów, różniących się biodostępnością: * a-, b-, g-, i d-tokoferoli * a-, b-, g-, i d-tokotrienoli. - Komercyjnie dostępne formy witaminy E zawierają naturalne lub syntetyczne a-tokoferole. - a-tokoferol - najbardziej rozpowszechniony aż 88 % calej puli wit. E w osoczu, jest transportowany przez białko transportujące a-tokoferol (a-ttp, a-tocopherol transfer protein) do lipoprotein HDL i LDL, chroniąc lipoproteiny przed peroksydacją przez wolne rodniki. - Witamina E chroni lipidy przed peroksydacją, gdyż jest donorem wodorów dla wolnych rodników. - Efektem działania witaminy E jest mniejsza podatność LDL na oksydację (i formowanie oxldl), a przez to mniejsza szkodliwość oxldl dla komórek śródbłonka. Kirmiziz & Catzidimitriou. Vasc Health Risck Manag 2009

19 Witamina E Główny antyoksydant rozpuszczalny w lipidach Powszechnie obecna jest w błonach komórkowych i lipoproteinach osocza krwi Różnice w poziomie w różnych błonach leukocyty jednojądrzaste zawierają 10-krotnie więcej wit. E niż krwinki czerwone i płytki krwi Działanie antyoksydacyjne polega głównie na uczestnictwie w drugiej linii obrony przed RFT zmiataniu wtórnych wolnych rodników organicznych i terminacji peroksydacji lipidów Dobrze zmiata również tlen singletowy

20 Skutki działania witaminy E Kirmiziz & Catzidimitriou. Vasc Health Risck Manag 2009

21 Skutki podawania witaminy E - Badania na zwierzętach i analizy danych klinicznych sugerowały protekcyjny wpływ suplementacji witaminą E na zapobieganie chorobom układu krążenia. - Niektóre badania sugerowały, że dieta bogata w witaminę E może zmniejszać ryzyko nowotworów. - Duże próby kliniczne wykazały, że suplementacja witaminą E: * nie wpływa na ryzyko rozwoju chorób układu krążenia * nieco zwiększa ogólne ryzyko śmierci * nie wpływa na ryzyko rozwoju nowotworu prostaty Byers T. Am J Epidem 2010

22 Witamina A - Witamina A pochodne beta-jononowe o strukturze podobnej do transretinolu - Prowitaminy A karotenoidy o aktywności biologicznej podobnej do witaminy A (związków takich jest ponad 50 najważniejszy β-karoten) - W pożywieniu głownie witamina A (w postaci estrów retinolu) i prowitaminy (głównie β-karoten) - W osoczu krwi 95% - trans-retinol Karotenoidy likopen, α-karoten, β-karoten,, γ-karoten, Ksantofile (oksykarotenoidy) zeaksantyna, luteina, astaksantyna

23 Witamina A Najważniejsze funkcje: - Podtrzymywanie wzrostu, reprodukcji, procesu widzenia, różnicowania nabłonka, procesów odpornościowych - Przeciwnowotworowe właściwości karotenoidów - Działanie antyoksydacyjne efektywne wygaszacze tlenu singletowego, reagują z organicznymi wolnymi rodnikami, powstającymi w procesie peroksydacji lipidów (podobnie jak tokoferol) Karotenoidy likopen, α-karoten,, β-karoten,, γ-karoten, Ksantofile (oksykarotenoidy) zeaksantyna, luteina*, astaksantyna * Szczególnie dużo w siatkówce oka

24 Witamina A w chemoprewencji - Badania na zwierzętach zgodnie wskazywały na protekcyjny wpływ witaminy A w zapobieganiu rozwojowi nowotworów - Dwie duże próby kliniczne rozpoczęte w 1985 roku w Finlandii i USA wykazały: * 18% wzrost ryzyka nowotworów płuc po suplementacji wysokimi dawkami b- karotenu * 28% wzrost ryzyka nowotworów płuc po suplementacji b-karotenem i retinolem Byers T. Am J Epidem 2010

25 - Końcowy produkt przemian puryn Kwas moczowy

26 Szlak degradacji puryn - powstawanie kwasu moczowego George & Struthers. Vasc Health Risck Manag 2009

27 Synteza kwasu moczowego - Kwas moczowy jest końcowym produktem degradacji puryn u ludzi i małp człekokształtnych. * linia filogenetyczna człowiekowatych utraciła aktywność oksydazy moczanowej (urykazy), enzymu przekształcającego kwas moczowy do alantoiny. * u pozostałych ssaków końcowym produktem metabolizmu puryn wydzielanym z moczem jest alantoina * inne kręgowce (np. ryby) rozkładają alantoinę do kwasu alantoinowego, glioksylowego i mocznika - Stężenie kwasu moczowego we krwi ludzi jest wysokie ( mm), (powyżej ryzyko dny moczanowej) Sautin & Johnson. Nucleosid Nucleotid Nucleic Acid 2008

28 Synteza kwasu moczowego Hiperurykemia zwiększone stężenie kwasu moczowego we krwi. Górna granica normy wynosi: kobiety 360 μmol/l (6 mg/dl), mężczyzni 400 μmol/l (6,8 mg/dl). Hiperurykozuria jest to zwiększone wydalanie kwasu moczowego z moczem So & Torens. J Clin Invest. 2010

29 Poziom kwasu moczowego we krwi

30 Kwas moczowy jako antyoksydant - Korzyścią ewolucyjną pozwalająca na utrwalenie wysokiego poziomu kwasu moczowego mogą być jego właściwości antyoksydacyjne: * kwas moczowy jest zmiataczem tlenu singletowego, rodnika peroxylowego (RO 2 ') i rodnika hydroksylowego (HO') oraz nadtlenoazotynu, ale nie anionorodnika ponadtlenkowego, * sugerowano znaczenie antyoksydacyjnego działania kwasu moczowego dla wydłużenia życia i zmniejszenia ryzyka nowotworów. So & Torens. J Clin Invest. 2010

31 Ważne badania wskazujące na antyoksydacyjne działanie kwasu moczowego Mutanty rosy Drosophila melanogaster Mutacja rosy mutacja w genie kodującym dehydrogenazę ksantynową (enzym wytwarzający kwas moczowy) Mutanty rosy są nadwrażliwe na działanie promieniowania jonizujacego, hiperoksji (podwyższonego ciśnienia tlenu) oraz parakwatu (herbicyd) Akumulacja dwóch mutacji, prowadzących do braku dehydrogenazy ksantynowej i SOD jest letalna

32 Brak kwasu moczowego u D. melanogaster Ry+5 kontrola Ry506 mutacja Promieniowanie jonizujace hiperoksja Hilliker et al., PNAS 1992

33 Kwas moczowy - Kwas moczowy jest głównym przeciwutleniaczem w ludzkiej surowicy. Paradoksalnie, jego podwyższony poziom koreluje z: * otyłością, * insulinoopornością, * nadciśnieniem, choroby związane z nasilonym stresem oksydacyjnym * chorobami serca, * udarami mózgu. - Być może wzrost stężenia kwasu moczowego jest niewystarczającą reakcją protekcyjną. Możliwe również że: *?-kwas moczowy ma głównie właściwości antyoksydacyjne w surowicy *?-kwas moczowy ma głównie właściwości prooksydacyjne w komórkach - Poziom kwasu moczowego jest zwykle niższy u kobiet, z powodu hamującego działania estrogenów. kwas moczowy Sautin & Johnson. Nucleosid Nucleotid Nucleic Acid 2008

34 Kwas moczowy jako pro-oksydant - W obecności ROS lub ONOO- kwas moczowy jest bardzo szybko degradowany, a produkty jego rozkładu mogą być cytotoksyczne. W wysokich stężeniach lub w obecności jonów Cu + /Cu 2+ kwas moczowy (lub jego pochodne) może nasilać peroksydację lipidów. Sautin & Johnson. Nucleosid Nucleotid Nucleic Acid 2008

35 Kwas moczowy jako pro-oksydant - Inkubacja adipocytów in vitro w obecności kwasu moczowego prowadzi do indukcji produkcji ROS, prawdopodobnie poprzez indukcję ekspresji NOX. Produkcja ROS (fluorescencja H2DCFDA) MnTMPyP - odpowiednik SOD, transportowany przez błonę komórkową (działanie kwasu moczowego związane jest z generacją anionorodnika ponadtlenkowego). Takie same efekty dawała inhibicja NOX. Sautin & Johnson. Nucleosid Nucleotid Nucleic Acid 2008

36 Czy antyoksydanty mogą leczyć?

37 Próby kliniczne z zastosowaniem witamin A, C, E oraz karetonoidów - choroby układu krążenia Program WHO MONICA - porównywano stężenia głównych antyoksydantów w osoczu krwi (α-tokoferol, askorbinian, witamina A, karotenoidy, selen) w 16 populacjach europejskich wykazujących sześciokrotne różnice umieralności z powodu choroby niedokrwiennej serca - stwierdzono silną ujemną korelację między stężeniem α-tokoferolu w osoczu krwi a umieralnością na choroby niedokrwienne serca - Ryzyko wynikające z niskiego poziomu wit. E może mieć nawet większe znaczenie niż klasyczne czynniki ryzyka, takie jak całkowite stężenie cholesterolu czy nadciśnienie Am J Clin Nutr Jan;53(1 Suppl):326S-334S. Inverse correlation between plasma vitamin E and mortality from ischemic heart disease in cross-cultural epidemiology. Gey KF, Puska P, Jordan P, Moser UK.

38 Próby kliniczne z zastosowaniem witamin A, C, E oraz karetonoidów choroby układu krążenia Krótkoterminowe podawanie wit. C (1 gram na dobę przez 2 tygodnie) lub wit. E (600 mg/dobę przez 3 tygodnie) zmniejszało poziom substancji reagujących z kwasem tiobarbiturowym (szczególnie LDL ) podwyższonych u osób palących papierosy w dużych ilościach Podawanie koktajlu anty-oksydacyjnego znacznie obniżało stężenie związków reagujących z kwasem tiobarbiturowym w osoczu krwi osób starszych koktajl anty-oksydacyjny " β-karoten, witaminy B6, C, E, Zn, Se podawane przez rok, grupa kontrolna placebo, porównanie do grupy osób młodych Podawanie osobom, u których stwierdzono niski poziom antyoksydantów po 600 mg wit. C, 300 mg α-tokoferolu, 27 mg β-karotenu i 75 μg Se na dobę przez 5 miesięcy prowadziło do obniżenia poziomu nadtlenków lipidów w osoczu krwi i zmniejszenia agregacji płytek krwi

39 Próby kliniczne z zastosowaniem witamin A, C, E oraz karetonoidów choroby układu krążenia Stan pacjentów chorych na dusznicę bolesną przyjmujących przez 9 tygodni lub 6 miesięcy 1600 j. wit. E/dobę nie był lepszy niż stan grupy kontrolnej otrzymującej placebo It is concluded that a large dose of vitamin E (1,600 I.U. of d-alpha-tocopherol succinate daily) for 6 months in patients with stable angina pectoris fails to increase the exercise capacity, improve left ventricular function, or reduce the frequency of chest pain. Am Heart J Apr;93(4): Quantitative evaluation of vitamin E in the treatment of angina pectoris.gillilan RE, Mondell B, Warbasse JR

40 Próby kliniczne z zastosowaniem witamin A, C, E oraz karetonoidów choroby układu krążenia Wyniki wielu badań wskazuje, że krótkotrwałe zażywanie antyoksydantów nie ma istotnego wpływu na przebieg miażdżycy Inne efekty w badaniach in vivo Wit. E podawana w dawce 108 j.m/dobę zmniejsza objawy miażdżycy u naczelnych utrzymywanych na diecie arterogennej [Verlangieri i Bush, 1992] Wit. E zapobiega występowaniu miażdżycy u królików żywionych karmą bogatą w triglicerydy; Wit. E i A zapobiegają takim zmianom u kur [Liu et al, 1984]

41 Próby kliniczne z zastosowaniem witamin A, C, E oraz karetonoidów nowotwory Ankietowe badania przeprowadzone w USA na osobach nie wykazały związku pomiędzy ilością zażywanych wit. C i E a ryzykiem zachorowania na raka jelita grubego i odbytnicy, choć w grupie osób najstarszych (po 65 roku życia) zaobserwowano tendencję do niższej zachorowalności po ok. 10 letniej suplementacji Cancer Epidemiol Biomarkers Prev Jan;10(1): Vitamin C and vitamin E supplement use and colorectal cancer mortality in a large American Cancer Society cohort. Jacobs EJ, Connell CJ, Patel AV, Chao A, Rodriguez C, Seymour J, McCullough ML, Calle EE, Thun MJ

42 Próby kliniczne z zastosowaniem witamin A, C, E oraz karetonoidów nowotwory Badania przeprowadzone w Chinach na populacji osób przyjmujących β-karoten (15 mg/dobę), wit. E (30 mg/dobę) oraz selen (50 µg/dobę) stwierdziły - 10% obniżenie śmiertelności spowodowanej chorobami układów krążenia i nerwowego - 21% obniżenie śmiertelności z powodu raka żołądka Blot WJ, Li JY, Taylor PR, et al. Nutrition intervention trials in Linxian, China: supplementation with specific vitamin/mineral combinations, cancer incidence, and disease-specific mortality in the general population. J Natl Cancer Inst 1993;85:

43 Próby kliniczne z zastosowaniem witamin A, C, E oraz karetonoidów nowotwory Duże badanie przeprowadzone na pacjentach, nałogowych palaczach z Finlandii, wykazało brak obniżenia śmiertelności po podawaniu witaminy E (50 mg dziennie) or β-karotenu (20 mg dziennie) przez okres 5-8 lat Badanie ATBC (Alpha-Tocopherol, Beta Carotene Cancer Prevention ) Alpha-Tocopherol, Beta Carotene Cancer Prevention Study Group. The effect of vitamin E and beta carotene on the incidence of lung cancer and other cancers in male smokers. N Engl J Med 1994;330:

44 Próby kliniczne z zastosowaniem witamin A, C, E oraz karetonoidów nowotwory Wyniki programu ATBC wskazały nawet odmienną niż spodziewaną korelację w grupie przyjmujących wit. E stwierdzono co prawda niższą częstość występowania raka prostaty, jelita grubego i odbytnicy, ale częstość występowania nowotworów żołądka była wyższa niż w grupie kontrolnej w grupie przyjmującej β-karoten nie zauważono zmniejszenia występowania żadnego nowotworu a wręcz nasilenie występowania raka płuc, prostaty i żołądka Am J Clin Nutr Dec;62(6 Suppl):1427S-1430S. Effects of alpha-tocopherol and beta-carotene supplements on cancer incidence in the Alpha- Tocopherol Beta-Carotene Cancer Prevention Study. Albanes D, Heinonen OP, Huttunen JK, Taylor PR, Virtamo J, Edwards BK, Haapakoski J, Rautalahti M, Hartman AM, Palmgren J, et al.

45 Czy antyoksydanty zwiększają ryzyko chorób nowotworowych?

46 Próby kliniczne z zastosowaniem witamin A, C, E oraz karetonoidów nowotwory Chemoprevention of lung cancer: the beta-carotene and Retinol Efficacy Trial (CARET) in high-risk smokers and asbestos-exposed workers. Omenn GS, Goodman G, Thornquist M, Barnhart S, Balmes J, Cherniack M, Cullen M, Glass A, Keogh J, Liu D, Meyskens F Jr, Perloff M, Valanis B, Williams J Jr. IARC Sci Publ. 1996;(136): N Beta-Carotene and Retinol Efficacy Trial (CARET) - Kombinacja 30 mg β-karotenu i 25,000 IU witaminy A/dziennie mężczyzn i kobiet z podwyższonym ryzykiem nowotworów płuc (nałogowi palacze i osoby narażeni na działanie azbestu) - Planowany czas badania 24 miesiące Wyniki - Eksperyment przerwano po 21 miesiącach ze względu na niekorzystne wyniki: zwiększenie o 28% nowotworów płuc oraz o 17% śmiertelności w grupie poddanej aktywnej interwencji (β-karoten i wit A).

47 Próby kliniczne z zastosowaniem witamin A, C, E oraz karetonoidów nowotwory JAMA Jan 7;301(1): Effect of selenium and vitamin E on risk of prostate cancer and other cancers: the Selenium and Vitamin E Cancer Prevention Trial (SELECT). Lippman SM et al pacjentów podzielonych na 4 grupy - (selen, witamina E, selen + witamina E, i placebo) There were no significant differences (all P>.15) in any other prespecified cancer end points. There were statistically nonsignificant increased risks of prostate cancer in the vitamin E group (P =.06) and type 2 diabetes mellitus in the selenium group (relative risk, 1.07; 99% CI, ; P =.16) but not in the selenium + vitamin E group.

48 Beta-carotene did not work: aftermath of the ATBC study Cancer Lett 1997;114: możliwych przyczyn niepowodzenia próby ATBC i podobnych (1) Źle dobrany czas interwencji (2) Źle dobrana grupa targetowa (3) Zła dawka (4) Zła substancja (5) Efekt prooksydacyjny (6) Zachwianie równowagi

49

50 Obniżenie poziomu α-tokoferolu pod wpływem β-karotenu Xu MJ, Plezia PM, Alberts DS, Emerson SS, Peng YM, Sayers SM, et al. Reduction in plasma or skin a-tocopherol concentration with long-term oral administration of carotene in humans and mice. J Natl Cancer Inst. 1992;84: In a double-blind study, 45 normal subjects were randomly assigned to receive 0 (placebo), 15, 30, 45, or 60 mg of oral beta-carotene daily for approximately 9 months the decrease in plasma alpha-tocopherol levels was progressive and significant between 6 and 9 months of beta-carotene dosing in all dosage groups. The greatest decrease was observed during the 9th (last) month of dosing, with a decrease of 40% from baseline. All oral beta-carotene doses (15-60 mg/d), however, resulted in similar decreases in steady-state plasma levels of alphatocopherol and in only small differences in beta-carotene plasma levels.

51 β-karoten pro-oksydantem Burton GW, Ingold KU. fi-carotene: an unusual type of lipid antioxidant. Science 1984;224: Kennedy TA, Liebler DC. Peroxyl radical oxidation of p-carotene: formation of p-carotene epoxides. Chem Res Toxicol 1991;4: Ozhogina OA, Kasaikina OT. P-Carotene as an interceptor of free radicals. Free Radic Biol Med 1995; 19:

52 Chemoprewencja stosowanie naturalnych lub syntetycznych substancji w celu zahamowania, odwrócenia lub opóźnienia procesu karcinogenezy w przeciwieństwie do chemioterapii, chemoprewencja może ingerować we wczesne etapy procesu nowotworzenia przede wszystkim hamować inicjację i promocję

53

54 Kwercetyna hamuje procesy zapalne Boesch-Saadatmandi, Loboda et al., J Nutr Biochem, 2010

55 MikroRNA MikroRNA (mirna) są małymi, niekodującymi cząsteczkami RNA, o długości ok nukleotydów regulujące ekspresję innych genów działają jako endogenne represory poprzez hamowanie translacji albo promowanie degradacji mrna

56 Biogeneza mikrorna RNA Polymerase II MikroRNA ulegają transkrypcji w sposób zależny od RNA Polimerazy II Ciesla et al., Anal Bioanal Chem 2011

57 Biogeneza mikrorna RNA Polymerase II Pri-mikroRNAs są cięte przez specyficzny enzym Drosha nukleazę RNazę III, i tworzą się pre-mikrorna (ok nukleotydowe sekwencje) Ciesla et al., Anal Bioanal Chem 2011

58 Biogeneza mikrorna RNA Polymerase II pre-mikrornas są transportowane z jądra komórkowego do cytoplazmy przez eksportynę V Ciesla et al., Anal Bioanal Chem 2011

59 Biogeneza mikrorna RNA Polymerase II W cytoplazmie, pre-mikrorna jest poddawany dalszej obróbce przez kolejny enzym Dicer (inny enzym typu endorybonukleazy) Ciesla et al., Anal Bioanal Chem 2011

60 Biogeneza mikrorna RNA Polymerase II Dojrzały mirna razem z pomocniczymi komponentami tworzy RISC - RNA-induced silencing complex, który bierze udział w wyciszaniu ekspresji genów Ciesla et al., Anal Bioanal Chem 2011

61 MikroRNA: mały może dużo mirna są zaangażowane w praktycznie wszystkie procesy w komórkach (szczególnie te ważne z punktu widzenia rozwoju nowotworu proliferacja, różnicowanie, apoptoza) wiele badań wskazuje na istotną rolę mirna w rozwoju wielu chorób, między innymi nowotworów mikrorna jako biomarkery?

62 Zmiany ekspresji mirna w wybranych nowotworach Jozwiak & Lipinska, Postepy Hig Med Dosw 2010

63 Czynniki chemoprewencyjne regulują ekspresję mir-27a RKO i SW480 - komórki linii raka okrężnicy CDODA-Me - methyl 2-cyano-3,11-dioxo-18β-olean-1,12-dien-30-oate, a syntetyczna pochodna kwasu glicyretynowego (triterpenoid) -----> prowadziło to do zwiększenia ekspresji genów odpowiedzialnych za hamowanie progresji komórek nowotoworowych Chintharlapalli et al., Int J Cancer, 2009

64 Yi et al., Cancer Prev Res Wpływ różnych związków na specyficzne mikrorna Kwas all-transretinowy (ATRA) lek stosowany u pacjentów z białaczką szpikową promielocytową, W badaniach in vitro wykazano, iż ATRA indukuje ekspresję mikrorna: mir-15a, mir-15b, mir-16-1,let-7a, let-7c, let-7d, mir-223, mir-342 i mir-107, natomiast hamuje ekspresję mir-181b Również u pacjentów, u których stosowano ATRA i chemioterapię zaobserwowano zwiększenie ekspresji let-7a, mir-15a, i mir-16-1 i wykazano, że ten proces jest odpowiedzialny za działanie antyproliferacyjne. W innym doświadczeniu, ATRA indukowała ekspresję mir-186, mir-215, i mir-223, ale obniżała ekspresję mir-17-5p, mir-25, mir-193, mir-195 i let-7a w ludzkiej linii białaczki promielocytarnej NB4. W tej samej linii komórkowej, inna grupa zaobserwowała obniżenie poziomu mir-146a. Spadek ten był odpowiedzialny za działanie antyproliferacyjne na drodze zależnej od TGFb/SMAD4

65 Witamina D jest dobrze zbadanym czynnikiem o działaniu chemoprewencyjnym, a jej wpływ na poziom mikrorna był analizowany na wielu liniach komórkowych in vitro W liniach białaczkowych, wit. D3 zwiększała ekspresję mir-32 a obniżała poziom mir-181 mir > p27 -> zatrzymanie cyklu komórkowego w fazie G1 W komórkach nowotworu prostaty wzrost mir-98 pod wpływem wit. D3 jest odpowiedzialny za zahamowanie wzrostu mir-98 - > areszt G2/M

66 Modulacja mikrorna jako mechanizm anty-nowotoworowy Shah et al., 2012

67 Mechanizmy działania czynników chemoprewencyjnych P450 Nrf2 GST, NQO1, HO-1, NFkB AP1 microrna Melchini, 2010

68 Zdrowych i spokojnych Świąt Do zobaczenia na wykładzie