VL 18. 4. 2018 VITAMÍNY nOrganické látky, vyžadovány v malých kvantech pro různé biochemické funkce a lidský organismus si je nedokáže sám vyrobit. • nV lidském organismu mají funkci katalyzátorů biochemických reakcí, antioxidantů, hormonů. • nPodílejí se na metabolismu bílkovin, tuků a cukrů. • nNedostatek (hypovitaminóza) vede k různým onemocněním. Biologický význam vitaminů ÒVitamin B1 objevil polský biochemik Kazimierz Funk v roce 1912 v otrubách rýže. Ò ÒNavrhl název vitamin podle latinského vital a amine = „životně důležitý amin“. Ò ÒNejde o aminy z chemického hlediska, ale název se ujal. Ò ÒTento termín byl později rozšířen na všechny podobné látky (vitaminy A, B, C, …K a pseudovitaminy). Ò ÒHydrofilní vitaminy - součástí enzymů v anabolických a katabolických metabolických drahách, především kofaktory řady enzymů. Ò ÒHydrofóbní vitaminy se podílejí na řadě fyziologických funkcí (vidění, srážení krve, hospodaření s vápníkem a fosforem), působí jako antioxidanty (interakce mezi vitaminem C a vitaminem E). nVitamin B1 (thiamin) nVitamin B2 (riboflavin) nVitamin B3 or Vitamin P or Vitamin PP (niacin) nVitamin B5 (kyselina panthotenová) nVitamin B6 (pyridoxin a pyridoxamin) nVitamin B7 or Vitamin H (biotin) nVitamin B9 or Vitamin M and Vitamin B-c (kyselina listová) nVitamin B12 (cyanocobalamin) • Vitaminy rozpustné ve vodě Vitamin B1 (thiamin) Ò ÒAktivní je jako thiamin pyrofosfát (thiamin difosfát), TPP ÒTPP je koenzym multienzymových komplexů Éoxidativní dekarboxylace a-ketokyselin → pyruvátdehydrogenasa v metabolismu sacharidů, Éa-ketoglutarátdehydrogenasa → cyklus kyseliny citrónové, Édehydrogenasa rozvětvených aminokyselin (valin,leucin, isoleucin). ÒKoenzymem transketolas. ÒNedostatek se projevuje se jako beri-beri - degradace myelinových pochev motorických a senzorických nervových vláken dolních končetin (parestézie, svalová slabost, vyčerpanost). Ò Ò thiamin1 ÒŽluté až oranžově žluté přírodní barvivo slabě rozpustné ve vodě. ÒPatří mezi flaviny. ÒFluoreskuje, je odolný vůči vysokým teplotám, ale rozkládá se působením světla. ÒJako flavinmononukleotid FMN a flavinadenindinukleotid FAD součást enzymů přenášejících vodík u řady chemických reakcí. Ò Vitamin B3 - niacin ÒAktivní forma je nikotinová kyselina a nikotinamid. ÒNAD a NADP → klíčové složky metabolických drah sacharidů, lipidů, aminokyselin. ÒKyselina nikotinová zabraňuje uvolňování mastných kyselin z tukové tkáně, snížení lipoproteinů VLDL, IDL a LDL. ÒVe vysokých dávkách dilatace cév. ÒNedostatek způsobuje pelagru (fotosensitivní dermatitida). Ò • Vitamin B5 – kyselina pantotenová ÒSoučást acetyl-CoA - amid mezi pantoátem a b-alaninem. Ò ÒCoA – energetický metabolismus, vstup pyruvátu do cyklu kyseliny citrónové. ÒPřeměna a-ketoglutarátu na sukcynyl-CoA ÒBiosyntéza mastných kyselin, cholesterolu, acetylcholinu. ÒCoA – další reakce jako acylace, acetylace, signální transdukce, deaminace. ÒNedostatek: únava, parestesie, apatie Vitamin B6 - pyridoxin ÒPrekurzor aktivního koenzymu pyridoxalfosfátu – PPL. Vitamin B6 - pyridoxin ÒVíce než 100 enzymů obsahuje vit. B6 ÒKoenzym enzymů metabolismu aminokyselin – transaminas, dekarboxylas, treoninaldolasy ÒKoenzym fosforylasy v procesu štěpení glykogenu (svalová fosforylasa váže 70–80 % celkového množství vitamínu B6 v lidském těle). ÒNebytný pro metabolismus červených krvinek a tvorbu hemoglobinu. ÒÚčast konverze tryptofanu na niacin. ÒNezbytný pro imunitní systém a nervovou tkáň. ÒPomáhá udržovat hladinu glukózy v normálním intervalu. ÒKondenzát thiomočoviny a thiofenu se zbytkem kyseliny valerové Ò Ò Ò Ò ÒKoenzym řady karboxylačních reakcí - acetylCoA-karboxylasa, pyruvátkarboxylasa. ÒDůležitý pro vazbu CO2. ÒDůležitý v metabolismu sacharidů a lipidů. ÒNedostatek může vyvolat změny na pokožce, vypadávání vlasů a nervové poruchy ÒKondenzát pteridinu + paraaminobenzoové kyseliny (PABA) + kyseliny glutamové Vitamin B9 – kyseliny listová ÒJako tetrahydrofolát (THF) – aktivní metabolit. ÒKoenzym transferas přenášejích jednouhlíkaté zbytky. ÒTato reakce je součást syntézy nukleotidů a nukleových kyselin. ÒN5,N10-THF přenáší jednouhlíkaté zbytky (methylen nebo methenyl). ÒZdrojem jednouhlíkatých zbytků jsou: Églycin Éserin Écholin •methylen-THF methyl-THF •methenyl-THF •formyl-THF •formimino-THF •histidin •formyl-methyonin •puriny •CO2 •serin •methionin •DNA ÒKomplex organických sloučenin, uvnitř molekuly je atom Co. ÒPodobnost s molekulou hemu, v lidském těle se ale nesyntetizuje. ÒU člověka dvě metabolicky aktivní formy: methylkobalamin a adenosylkobalamin. Vitamin B12 - kobalamin ÒZnámy jsou jen dvě reakce katalysované vit. B12: Écytoplasmatická metylace homocysteinu na methionin. Émitochondriální methylmalonyl-CoA mutáza (methylmalonyl-CoA → sukcynyl-CoA) vyžaduje deoxyadenosylkobalamin. Metabolismus vit. B12 ÒV žaludku po uvolnění z potravy, vytváří komplex se skupinou glykoproteinů, Òv duodenu se váže na „intrinsic factoir, IF“ – vnitřní faktor, Òvazba na transkobalamin II (TC II), rychle vychytán játry, kostní dření, dalšími buňkami ÒIntracelulárně transportován TC I Ò Poruchy metabolismu vit. B12 Òklíčový bod projevů hypovitaminosy B12 → mutace a pokles aktivity enzymu N5-methyl THF – reduktasy (MTHFR) → přeměna homocysteinu → methionin). ÒZnemožněna přeměna N5-methyl THF na další formy THF. Poruchy metabolismu vit. B12 1.Důsledek → porucha syntézy DNA u hemopoetických buněk, megaloblastická maturace jader. Klinická manifestace – megaloblastická anémie. 2. 2.Nedostatek methioninu vede k neurologickým poruchám (z methioninu se tvoří cholin, fosfolipidy, methyluje myelinový protein). Demyelinizace nervových vláken, degenerace axonů, zánik nervových buněk. Klinický obraz: parestézie v končetinách → ataxie → zpomalení reflexů, těžká demence. 3. 3.Germinativní mutace MTHFR je v populaci velmi častá (30%), klinicky → snížené odbourávání homocysteinu → hyperhomocysteinemie → rizikový faktor ischemické choroby srdeční? Ò An external file that holds a picture, illustration, etc. Object name is bph0159-0285-f2.jpg •Dietary components that can alter epigenetics. The enzymes involved in the DNA methylation cycle are dependent on the availability of essential cofactors: folate, and vitamins B12 and B6. In their abundance, DNA methyl transferases (DNMTs) readily transfer methyl groups to cytosine residues; however, in the absence of appropriate cofactors, methionine is converted back to its precursors, homocysteine and S-adenosyl homocysteine. Excess S-adenosyl homocysteine levels inhibit DNMT activity, thus they can reduce/prevent DNA methylation and compromise gene silencing. The cycle can be potentially rescued by supplementation with these essential vitamins, to clear elevated homocysteine levels and restore DNA methylation processes •Br J Pharmacol. 2010 Jan; 159(2): 285–303. Vitamin C – kyselina askorbová ÒŘada fyziologických funkcí: Ésyntéza kolagenu, karnitinu, neurotransmiterů Ésyntéza a katabolismus tyrosinu Émetabolismus mikrosomů É ÒRedukující vlastnosti – předává elektrony (oxidace Cu2+ a Fe2+) Vitamin C ÒDonor elektronů pro řadu hydroxyláz Òsyntéza kolagenu – prolylhydroxylasa, lysylhydroxylasa a lysyloxidasa obsahují Fe2+ a askorbát jako kofaktory Ò ÒProlin (lysin) + a-ketoglutarát + O2 → 4-hydroxyprolin (hydroxylysin) + CO2 + sukcinát Ò Òa-ketoglutarát – redukující agens ÒAskorbát udržuje železo v redukovaném stavu Òsyntéza karnitinu - trimethyllysinhydroxyláza a g-butyrobetainhydroxyláza Ò Òsyntéza anrenalinu a noradrenalinu dopamin-b-hydroxyláza, redukuje Cu2+ na Cu+ Ò Òsyntéza některých peptidových hormonů – obsahují Gly, peptidyl glycinhydroxyláza hydroxyluje a-uhlík, redukuje Cu2+. Ò ÒPosttranslační modifikace prekurzoru C reaktivního proteinu - aspartát-b-hydroxyláza. ÒNedostatek vitaminuC způsobuje kurděje Ò ÒFungují jako nukleární receptory Image •Nukleární receptor: •(a) Typický NR má několik funkčních domén. Variabilní NH2-terminální oblast obsahuje transaktivační doménu AF-1 nezávislou na ligandu. Konzervovaná DBD je odpovědná za rozpoznání specifické sekvence DNA. Variabilní spojující oblast spojuje konzervovanou DBD s LBD a je plochou pro dimerizaci. Na ligandu nezávislá aktivační transkripční doména je v NH2-terminální oblasti, na ligandu závislá AF-2 transaktivační doména je v COOH-terminální části LBD. •(b) NRs mohou aktivovat transkripci jako monomery nebo dimery (homodimery nebo heterodimery s RXR. COUP, chicken ovalbumin upstream promoter; ERR, estrogen receptor-related receptor HNF, hepatocyte nuclear factor; SF-1, steroidogenic factor 1. Superrodina nukleárních receptorů ÒSpolečná struktura: ÒDNA vazná doména (DBD) Òvazná doména specifická pro ligand (LBD-AP-2)) ÒVazná doména nespecifická pro ligand (AP-1) ÒTypy nuklárních receptorů 1. steroidní Ò2. nesteroidní (RXR heterodimer) Signální transdukce ÒLigandy jsou hydrofilní nebo hydrofobní ÒReceptor: povrchový nebo intracelulární Òlipofilní hormon-váže se na intracelulární receptor-jádro-DNA a reguluje expresi Òhydrofilní liganda-povrchový receptor Ò1.kinázová signální cesta-kináza vstupuje do jádra (MAPK) Ò2.kinázová cesta-uvolnění inhibičního proteinu-transkripční faktor vstupuje do jádra (NF- kB) Ò3.kináza-transkripční nebo regulační faktor vstupuje do jádra (JAK-STAT a Smad). 15FF1 Mechanismy transkripční regulace PPAR ÒVšechny 3 PPAR isotypy ( g,a a ß/ d, také známý jako ß nebo d ) obsahují 5´konzervované domény. Jako odpověd na rozpoznaný ligand dochází ke konformační změně v aktivační funkční doméně 2 (AF2), což podporuje povolání koaktivátorů a uvolnění korepresorů. ÒTranskripce PPAR vyžaduje tvorbu heterodimerů s RXR. Aktivovaný komplex RXR-PPAR vstupuje do interakce se specifickými PPREs (direct repeat 1) v pormotorech pozitivně regulovaných cílových genů. Mechanismus represe cílových genů je méně jasný. Role peroxisome proliferator-activated receptorů (PPARs) v ochraně cévní stěny C:\Dokumenty\Regulatory Loops in Cholesterol Metabolism_soubory\img037.gif C:\Dokumenty\Bilious Biochemical Pathways_soubory\img038.gif ÒVitamin A - retinol ÒBiologicky aktivními formami jsou retinoidy: retinol, retinal, kyselina retinová. ÒPrekurzory – provitaminy, karotenoidy. ÒV živočišné potravě většinou ve formě esterů – retinol a douhá mastná kyselina (retinylpalmitát) •Cyklohexanové jádro a isoprenoidní řetězec Vitamin A ÒAbsorbce vyžaduje přítomnost solí žlučových kyselin ·Teratogenní vlastnosti- Isotretinoin ·Antikancerogenní efekty-snad jako antioxidans snižuje tvorbu volných radikálů a může tak omezovat ničivý vliv kancerogenů na DNA. ·Skvamózní metaplazie v respiračním traktu při deficitu vitaminu A ·Ovlivňuje senzitivitu na světlo Ò Ò Vitamin A - efekty Øvývoj Øbuněčnou proliferaci, diferenciaci a apoptózu Øhomeostázu Øvidění Øreprodukci Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò Ò § Estery retinolu → hydrolýza pankreat. enzymy. § § Absorpce s účinností 60% -90%. § § b-karoten štěpen b-karotendioxy-genasou na retinal. § § Střevní buňky → esterifikace retinolu a ten transport chylomikrony. § § Remnants chylomikronů → játra→ esterifikace (pokud koncentrace esterů převýší 100 mg, jsou skladovány). § §Transport retinolu (retinol-binding protein, RBP) do mimojaterních tkání. •Transport vit. A a jeho metabolismus Extracelulární vazné proteiny ÒRBP- retinol binding protein- retinol je ve vazbě sekretován játry. RBP produkován játry a tukovou tkání. Òretinol-RBP-TTR (transthyretin) complex : cirkulace v krvi (úzké rozmezí) Intracelulární vazné proteiny ÒCRBPs- cellular retinol binding proteins- CRBPI- cytoplasma mnohých typů buněk ÒCRBPII- cytoplasma střevních buněk ÒCRABPs- cellular retinoic acid binding proteins- semenné váčky, vas deferens, kůže, oko ÒCRABPII-kůže Retinoidy ÒAbsorbovány z potravy, konvertovány na retinol a vázány na CRBP ve střevě. Dle konvertovány na retinyl estery- ty vstupují do cirkulace a jsou vychytány játry, dále metabolizovány hepatocyty na komplex retinol-RBP („retinol-binding protein“). ÒV plasmě je tento komplex vázán na transthyretin (TTR) v poměru 1:1, aby nedocházelo k jeho předčasné eliminaci ledvinami a aby bylo možno retinol dopravit k cílové buňce. ÒVychytání retinolu cílovou buňkou je řízeno transmembránovým proteinem “stimulated by retinoic acid 6” (STRA6), který je receptorem pro RBP. ÒV cílové buňce se retinol váže na CRBP, nebo je oxidován na retinaldehyd retinol dehydrogenázou (RDH). Retinaldehyd může být oxidován na kyselinu retinovou (RA) retinaldehyd dehydrogenázou (RALDH). ÒRA se v cílové buňce váže na CRABP nebo vstupuje do jádra a váže se na nukleární receptory a moduluje genovou transkripci. ÒNebo RA působí negenomicky a reguluje celulární funkce jinak. ÒHepatocyty produkují retinoidy, ale jsou pro ně zároveň cílovými buňkami. Retinoidy jsou skladovány ve stelátních buňkách jater. Retinoidy tak mají významný dopad na funkci jater. tileshop C:\Dokumenty\Mechanisms of Retinoic Acid Teratogenesis_soubory\RAmech2.gif Ligandy pro RA ÒRA působí prostřednictvím: ÒRAR (izoformy a, b a g) ÒRXR (izoformy a, b a g) ÒRAR:RXR heterodimery Mechanismy akce RXR ÒMechanismy: Ò1. Ligandy jsou různé, ne nutně endokrinní, mohou být intracelulární Ò2. Mohou existovat i některé cesty nezávislé na ligandě (fosforylační kontrola) Ò3. Spolupráce s jinými faktory, jako je AP-1 ÒModel aktivace: neligovaný receptor se váže na DNA a vytváří komplex s korepresorem-ligand se váže na DNA a uvolňuje korepresor-interakce s koaktivátory C:\1\obr2.gif •RXR a jeho promiskuitní •partneři v nukleární •receptorové funkci •Transkripční regulace proliferace •a diferenciace adipocytů • •SREBP-1c-Sterol Regulatory Element Binding Protein • FOXC2 - forkhead transcription factor •C/EBP- CAAAT/enhancer binding protein-beta Vitamin A a vidění ÒNutný pro tvorbu rodopsinu (tyčinky) a iodopsinu (čípky) - zrakového pigmentu. ÒRetinaldehyd je prostetickou skupinou opsinu. ÒAll-trans-retinol izomerace → oxidace a 11-cis-retinaldehyd reakce s opsinem (Lys) → holoprotein rodopsin. ÒPůsobením světla → konformační změny opsinu. Deficit vitaminu A: Ò Òakné Òzastavení růstu mláďat včetně skeletálního Òselhání reprodukce, spjaté zejména s atrofií germinálního epitelu varlat a někdy s přerušením ženského sexuálního cyklu Òkeratinizace rohovky s následnou slepotou Ò Ò Deficit vitaminu A Òprimární defekt ve funkci Th buněk. Podkladem tohoto defektu je zřejmě nadprodukce IFN-g. Retinoidy zřejmě působí až na efektorové stadium aktivace T-buněk. Òmodulace syntézy imunoglobulinů prostřednictvím RA se zřejmě uskutečňuje také přímým efektem na B-buňky. Tento efekt zvyšující syntézu Ig je zřejmě modulován, alespoň částečně, autokrinními nebo parakrinními efekty IL-6 na diferenciaci B-buněk. Ò Ò •Rhodopsinový •sítnicový •vizuální cyklus •v tyčince, který •ukazuje dekompozici •rhodopsinu během •světelné expozice •a následnou pomalou •novotvorbu •rhodopsinu •chemickými •procesy C:\1\obr5.jpg •Tvorba hyperpolarizačního •receptorového potenciálu •způsobeného dekompozicí •rhodopsinu Účinky vitaminu A a E Òb- karoten, vitamin A a vitamin E zřejmě redukují výskyt: ·ústních prekanceróz ·prekanceróz děložního čípku, kůže a plic Ò Ò Ò Ò •Copyright ©2006 American Society for Clinical Investigation •Holick, M. F. J. Clin. Invest. 2006;116:2062-2072 • • Vitamin D- syntéza •Neenzymatická reakce v kůži •Transport do jater •UV záření 270 – 300 nm •Fotolýza •(trvá asi 12 dní) •Játra •Ledviny •Inaktivní forma •Regulation exprese genů prostřednictvím VDR RAR a VDR Òvážou se preferenčně s nukleárním faktorem pro 9-cis RA, který se označuje jako RXR –retinoidní X receptor ÒRAR-VDR heterodimery. ÒOba typy vstupují do interakce se členy stejných tříd koaktivátorů, korepresorů a kointegrátorů (proteiny). Tyto molekulární mechanismy umožňují interakce RAR a VDR, založené na alosterických interakcích protein-protein. Ò TEM Vitamin E Éje schopen efektivně inhibovat cytokiny indukovaný NFkB. Ten hraje klíčovou roli např. při indukci iNOS prostřednictvím lipopolysacharidů. ÉFamilial vitamin E deficiency (AVED) způsobuje ataxii a periferní neuropatii, která se podobá Friedreichově ataxii. Byly u ní objeveny 3 mutace v alfa-tokoferol transfer protein (TTP) genu (2 závažnější byly typu frame-shift). Ò Ò Ò Ò Ò Ò ÒExistují čtyři tokoferolové (a-, b-, g-, d-) a čtyři tokotrienolové izomery (a-,b-, g-, d-), které mají biologickou aktivitu. ÒVšechny jsou tvořené chromanovým kruhem a hydrofobním fytylovým vedlejším řetězcem. ÒNejvyšší biologickou aktivitu vykazuje a-tokoferol. Ò Oxidační stres ÒOxidační stres je nerovnováha mezi prooxidačními a antioxidačními faktory v buňce ve prospěch prooxidačních a může mít za následek poškození buňky. Živé buňky reagují na fyzikální, chemické a biologické vlivy prostředí, které v nich způsobují tvorbu volných kyslíkových radikálů (ROS). Také vlastní energetický metabolismus buňky vede k tvorbě ROS v mitochondriích. Buňka je schopna volné kyslíkové radikály likvidovat četnými antioxidačními mechanismy, jako jsou např. superoxid dismutázy (SOD: MnSOD a Cu/Zn SOD) a glutathion (GSH) v mitochondriích a cytosolu. Kapacita těchto mechanismů však může být překročena. ÒJakmile se ROS v buňce akumulují, mohou napadnout tuky, bílkoviny a DNA. V tom případě může dojít k poškození DNA a aktivaci supresorového genu p53 jako tzv. „strážce genomu“. P53 prostřednictvím aktivace p21 a retinoblastomového proteinu (Rb) zastaví buněčný cyklus v kontrolním bodě G1. Mezitím p53 spouští mechanismy, které mají za úkol poškozenou DNA opravit. Pokud dojde k opravě DNA, buňka přežívá, pokud se oprava DNA nezdaří, je při převaze BAX („signál smrti“) nad BCl-2 („signál přežití”) buňka poslána aktivací kaspáz do apoptózy. Na aktivaci kaspáz se podílí také cytochrom C, který se dostává z mitochondrií do cytosolu v důsledku otevření pórů mitochondriální membrány pod vlivem BAX. ÒOxidační stres se účastní v patogeneze četných kardiovaskulárních, zánětlivých, metabolických, neurodegenerativních a nádorových nemocí. ÒVaskulární oxidační stres je determinován rovnováhou mezi ROS, které poškozují endotel, a protektivním NO. ROS jsou produkovány vaskulárními oxidázami (NADPH oxidáza, xantin oxidáza, mitochondriální oxidázy) a také některými NOS, pokud produkují ROS místo NO. V těchto podmínkách dochází k endoteliální dysfunkci s poruchou relaxace cévní stěny indukované NO. Ò REDUKČNÍ A OXIDAČNÍ STRES ÒReductive stress (RS) is the counterpart oxidative stress (OS), and can occur in response to conditions that shift the redox balance of important biological redox couples, such as the NAD+/NADH, NADP+/NADPH, and GSH/GSSG, to a more reducing state. Overexpression of antioxidant enzymatic systems leads to excess reducing equivalents that can deplete reactive oxidative species, driving the cells to RS. •Int J Mol Sci. 2017 Oct; 18(10): 2098. REDUKČNÍ A OXIDAČNÍ STRES ÒA feedback regulation is established in which chronic RS induces OS, which in turn, stimulates again RS. Excess reducing equivalents may regulate cellular signaling pathways, modify transcriptional activity, induce alterations in the formation of disulfide bonds in proteins, reduce mitochondrial function, decrease cellular metabolism, and thus, contribute to the development of some diseases in which NF-κB, a redox-sensitive transcription factor, participates. ÒDiseases: cardiomyopathy, hypertrophic cardiomyopathy, muscular dystrophy, pulmonary hypertension, rheumatoid arthritis, Alzheimer’s disease, and metabolic syndrome, among others. ÒChronic consumption of antioxidant supplements, such as vitamins and/or flavonoids, may have pro-oxidant effects that may alter the redox cellular equilibrium and contribute to RS, even diminishing life expectancy. •Int J Mol Sci. 2017 Oct; 18(10): 2098. REDUKČNÍ STRES ÒRS is characterized by an excess of reducing equivalents. It leads to a decrease of ROS production through antioxidant enzyme overexpression that may cause an alteration in the redox state of intracellular higher NAD+/NADPH, and GSH/GSSG ratio. ÒA balance in Se and iron levels is needed for several biological functions in the human body, and its excess and/or insufficient intake can result in adverse health effects and contribute to RS. RS alters the mitochondrial function, causes misfolding of proteins, and may participate in several inflammation-associated diseases. ÒHyperglycemic conditions induce RS through inhibition of the insulin receptor by selenium-GPx-1 overexpression. ÒAntioxidant vitamins, polyphenols and estrogens ingested in high concentrations can induce a pro-oxidant state with adverse effects for the organisms. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/corecgi/tileshop/tileshop.fcgi?p=PMC3&id=481951&s=72&r=1&c=1 •Participation of several agents such as the reducing equivalents, antioxidant enzymes and pathologies in reductive stress. Abbreviations: G6PD = glucose 6 phosphate dehydrogenase, NAD = nicotinamide adenine dinucleotide, NAD+ = nicotinamide adenine dinucleotide oxidized, NADH = nicotinamide adenine dinucleotide reduced, NADPH = nicotinamide adenine dinucleotide phosphate reduced, GSH = glutathione, GSSG = glutathione disulfide, PPP = pentose phosphate pathway, γ-glutamyl-cysteine synthase, GSHS = glutathione synthetase, GPx = Glutathione peroxidase, Trx = thioredoxin, Grd = glutaredoxin, TNFα = tumor necrosis factor alpha, NrF2 = erythroid related factor 2, IL6 = interleukin 6, ROS = reactive oxidative species, OS = oxidative stress, ER = endoplasmic reticulum, Se = selenium, Hsp = heat shock protein, GR = glutathione reductase. •Int J Mol Sci. 2017 Oct; 18(10): 2098 Oxidační stres Òje spjat se zmenšením počtu antioxidačních molekul, jako alfa-tokoferol. ÒAlfa-tokoferol specificky snižuje proliferaci buněk hladké svaloviny cév v závislosti na koncentraci. Snižuje přitom aktivitu protein kinázy C zvýšením aktivity protein fosfatázy 2A1, který defosforyluje PKC-alfa, což vede ke změnám složení a vazby transkripčního faktoru pro AP-1 na DNA. Òněkolik genů v buňkách hladké svaloviny cév mění svou transkripci pod vlivem alfa-tokoferolu. Zvyšuje se transkripce i translace alfa-tropomyosinu, ale jen pod vlivem alfa-tokoferolu, nikoliv beta-tokoferolu ÒPKC-alfa se v průběhu života zvyšuje 8x, podobně jako MMP-1, která degraduje kolagen. Alfa-tokoferol snižuje expresi MMP, aniž ovlivňuje aktivitu TIMP-1. Ò Image •Signalizace oxidačního stresu. Cytokiny a ROS indukují aktivaci NF-kB. •Tato aktivace zabraňuje apoptóze buněk navozované TNF upregulací •antiapoptotických genů Oxidační stres Ònezávisle na doprovodných proměnných, jako je tkáňová reakce, moduluje expresi genů pro kolagen in vivo. ÒRovnováha v oxidačním-antioxidačním stavu je důležitou determinantou pro funkci imunocytů. ÒZajišťuje: §udržování integrity a funkčního stavu membránových lipidů, celulárních proteinů a NK §kontrolu signální transdukce buněk imunitního systému §kontrolu genové exprese buněk imunitního systému Ò Ò Image •Antioxidační obranný systém Image •Možná místa působení antioxidant. Vitamin E ÒAbsobován v tenkém střevě, příjem je vázán na fungující vstřebávání tuků. Ò ÒKrví přenášen v lipoproteinech → vychytáván v játrech receptory pro apolipoprotein E. Ò ÒNavázán na a-tokoferol transportní protein (a-TTP) → přenášen do cílových orgánů (přebytek uložen v adipocytech, ve svalech, játrech). Ò Òb-, g- a d-tokoferoly přenášeny do žluče a degradovány. ÒK udržení imunitních funkcí v průběhu celého života je potřeba optimálního množství antioxidant. ÒS věkem stoupá: ·produkce volných kyslíkových radikálů ·peroxidace lipidů Ò ÒPřirozenými antioxidanty jsou ·vitamin E ·b-karoten ·glutathion. É Ò •Rovnováha oxidantů a antioxidantů Image •Absorbce, modifikace, distribuce a účinky molekul s antioxidačními • účinky in vitro Vitamin C – antioxidant Vitamin C – antioxidant Kouření a antioxidační potenciál ÉKuřáci mají obvykle nízký příjem nutričních antioxidantů. ÉU kuřáků byly nalezeny: ·vyšší plasmatické hladiny TNF a IL-6 ·nezměněné hladiny vitaminu A a E ·nižší hladina vitaminu C, ačkoliv příjem vitaminu C se od nekuřáků neliší ·zvýšená je produkce proteinů akutní fáze (alfa-1 kyselý glykoprotein, ceruloplasmin, alfa-2 makroglobulin). É Ò Vitamin K ÒOznačení "K" je odvozeno z německého slova "Koagulation", srážení krve. Ò ÒJe nezbytný pro funkci několika proteinů podílejících se na srážení krve. Ò ÒNezbytný v procesu mineralizace kostí, buněčného růstu a metabolismu proteinů cévní stěny. •Vitamin K1 •Vitamin K2 Vitamin K ÒVitamin K1 (fylochinon) – rostlinný původ. ÒVitamin K2 (menachinon) – produkován střevními bakteriemi. ÒK1 a K2 jsou v organismu využívány rozdílným způsobem ÉK1 - hlavně pro srážení krve a jeho hlavním orgánem působení jsou játra, ÉK2 – důležitý v nekoagulačních dějích, v buněčném růstu a v metabolismu buněk cévní stěny. ÉVitamin K2 je transkripčním regulátorem genů specifických pro kost. Působí přes SXR (steroid and xenobiotic receptor) a tím podporuje expresi osteoblastických markerů. SXR funguje jako xenobiotický senzor, ale zřejmě i jako mediátor kostní homeostázy. É •Syntetické deriváty Vit.K Vitamin K - funkce ÒKofaktor jaterní mikrosomální karboxylázy → mění glutamátové zbytky na g-karboxyglutamát během syntézy protrombinu a koagulačních faktorů VII, IX a X. Ò ÒTato modifikace umožňuje vázat Ca2+ ionty, umožňuje navázání koagulačních faktorů na membrány. Ò ÒFormuje vazebné místo pro Ca2+ i u jiných proteinů – osteokalcin. Ò oVitamin K2 je podstatným kofaktorem pro γ-karboxylázu, enzym, který katalyzuje konverzi specifických reziduí kyseliny glutamové kyseliny na rezidua Gla. oVitamin K2 je potřebný pro γ-karboxylaci proteinů kostní matrix obsahujících Gla, jako je MGP (= matrix Gla protein) a osteokalcin. oNekompletní γ-karboxylace osteokalcinu a MGP vede k při nedostatku vitaminu K osteoporóze a zvýšenému riziku fraktur. Vitamin K2 stimuluje syntézu osteoblastických markerů a depozici kosti. oVitamin K2 snižuje resorbci kosti inhibicí tvorby osteoklastů a jejich resorbční aktivity. oLéčení vitaminem K2 indukuje apoptózu osteoklastů, ale inhibuje apoptózu osteoblastů, což vede ke zvýšené tvorbě kosti. oVitamin K2 podporuje expresi osteocalcinu (zvyšuje jeho mRNA), což je možno dále modulovat podáváním 1α,25-(OH)2 vitamin D3. Vitamin K a kosti •Předpokládaná reciproká endokrinní regulace funkcí kosti a tukové tkáně: Karboxylovaný osteoKalcin (OCN) je produkován osteoblasty a je následně vázán na hydroxyapatitový minerál vyzrálé kosti. •Během resorbce kosti řízené osteoklasty se uvolňuje do cirkulace nekarboxylovaný osteokalcin (ucOCN), odkud významně podporuje produkci inzulínu pankreatem. Inzulín zvyšuje expresi OCN osteoblasty a zároveň podporuje jeho dekarboxylaci působenou osteoklasty. Inzulín má také pozitivní vliv na sekreci leptinu adipocyty, což vede k inhibici kostní produkce i resorbce hypotalamickým vlivem leptinu. Produkce ucOCN je tak snížena a dochází k modulaci orexigenních efektů ucOCN na produkci inzulínu pankreatem. •Glukokortikoidy obecně působí jako antagonisté inzulínu … Vitamin K - nedostatek ÒNedostatek vzniká při poruše resorpce tuků ve střevech, jaterním selhání. ÒPoruchy srážlivosti krve – nebezpečí u kojenců, život ohrožující krvácení (hemoragie). ÒŘídnutí kostí – osteoporóza – špatná karboxylace osteokalcinu a snížená aktivita osteoblastů. ÒZa normálních okolností nedochází k nedostatku, je v potravě hojně zastoupen. Ò C:\Users\prof. Vasku\plocha_stara\Výuka-obrázky\Vitamin K-2.jpg •Vitamin K2 je transkripčním regulátorem genů specifických pro kost, které působí prostřednictvím SXR zvýšení exprese osteoblastických markerů. •Původně SXR znám jako xenobiotický senzor… SXR a mechanismus působení Vitamin K-1 •Inoue KH a Inoue S: J Bone Miner Meat (2008) 26: 9-12 C:\Users\prof. Vasku\Pictures\koči\katze_haengend.gif