VL 18. 4. 2018 VITAMÍNY  Organické látky, vyžadovány v malých kvantech pro různé biochemické funkce a lidský organismus si je nedokáže sám vyrobit.  V lidském organismu mají funkci katalyzátorů biochemických reakcí, antioxidantů, hormonů.  Podílejí se na metabolismu bílkovin, tuků a cukrů.  Nedostatek (hypovitaminóza) vede k různým onemocněním. Biologický význam vitaminů  Vitamin B1 objevil polský biochemik Kazimierz Funk v roce 1912 v otrubách rýže.  Navrhl název vitamin podle latinského vital a amine = „životně důležitý amin“.  Nejde o aminy z chemického hlediska, ale název se ujal.  Tento termín byl později rozšířen na všechny podobné látky (vitaminy A, B, C, …K a pseudovitaminy). Účinek vitaminů  Hydrofilní vitaminy - součástí enzymů v anabolických a katabolických metabolických drahách, především kofaktory řady enzymů.  Hydrofóbní 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).  Vitamin B1 (thiamin)  Vitamin B2 (riboflavin)  Vitamin B3 or Vitamin P or Vitamin PP (niacin)  Vitamin B5 (kyselina panthotenová)  Vitamin B6 (pyridoxin a pyridoxamin)  Vitamin B7 or Vitamin H (biotin)  Vitamin B9 or Vitamin M and Vitamin B-c (kyselina listová)  Vitamin B12 (cyanocobalamin) Vitaminy rozpustné ve vodě Vitamin B1 (thiamin)  Aktivní je jako thiamin pyrofosfát (thiamin difosfát), TPP  TPP je koenzym multienzymových komplexů  oxidativní dekarboxylace a-ketokyselin → pyruvátdehydrogenasa v metabolismu sacharidů,  a-ketoglutarátdehydrogenasa → cyklus kyseliny citrónové,  dehydrogenasa rozvětvených aminokyselin (valin,leucin, isoleucin).  Koenzymem transketolas.  Nedostatek se projevuje se jako beri-beri degradace myelinových pochev motorických a senzorických nervových vláken dolních končetin (parestézie, svalová slabost, vyčerpanost). Vitamin B2 (riboflavin)  Žluté až oranžově žluté přírodní barvivo slabě rozpustné ve vodě.  Patří mezi flaviny.  Fluoreskuje, je odolný vůči vysokým teplotám, ale rozkládá se působením světla.  Jako flavinmononukleotid FMN a flavinadenindinukleotid FAD součást enzymů přenášejících vodík u řady chemických reakcí. Vitamin B3 - niacin  Aktivní forma je nikotinová kyselina a nikotinamid.  NAD a NADP → klíčové složky metabolických drah sacharidů, lipidů, aminokyselin.  Kyselina nikotinová zabraňuje uvolňování mastných kyselin z tukové tkáně, snížení lipoproteinů VLDL, IDL a LDL.  Ve vysokých dávkách dilatace cév.  Nedostatek způsobuje pelagru (fotosensitivní dermatitida). Vitamin B5 – kyselina pantotenová  Součást acetyl-CoA - amid mezi pantoátem a b- alaninem. Vitamin B5 – kyselina pantotenová  CoA – energetický metabolismus, vstup pyruvátu do cyklu kyseliny citrónové.  Přeměna a-ketoglutarátu na sukcynyl-CoA  Biosyntéza mastných kyselin, cholesterolu, acetylcholinu.  CoA – další reakce jako acylace, acetylace, signální transdukce, deaminace.  Nedostatek: únava, parestesie, apatie Vitamin B6 - pyridoxin  Prekurzor aktivního koenzymu pyridoxalfosfátu – PPL. Vitamin B6 - pyridoxin  Více než 100 enzymů obsahuje vit. B6  Koenzym enzymů metabolismu aminokyselin – transaminas, dekarboxylas, treoninaldolasy  Koenzym fosforylasy v procesu štěpení glykogenu (svalová fosforylasa váže 70–80 % celkového množství vitamínu B6 v lidském těle).  Nebytný pro metabolismus červených krvinek a tvorbu hemoglobinu.  Účast konverze tryptofanu na niacin.  Nezbytný pro imunitní systém a nervovou tkáň.  Pomáhá udržovat hladinu glukózy v normálním intervalu. Vitamin B7 - biotin  Kondenzát thiomočoviny a thiofenu se zbytkem kyseliny valerové  Koenzym řady karboxylačních reakcí - acetylCoAkarboxylasa, pyruvátkarboxylasa.  Důležitý pro vazbu CO2.  Důležitý v metabolismu sacharidů a lipidů.  Nedostatek může vyvolat změny na pokožce, vypadávání vlasů a nervové poruchy Vitamin B9 – kyseliny listová  Kondenzát pteridinu + paraaminobenzoové kyseliny (PABA) + kyseliny glutamové Vitamin B9 – kyseliny listová  Jako tetrahydrofolát (THF) – aktivní metabolit.  Koenzym transferas přenášejích jednouhlíkaté zbytky.  Tato reakce je součást syntézy nukleotidů a nukleových kyselin.  N5,N10-THF přenáší jednouhlíkaté zbytky (methylen nebo methenyl). VITAMIN B9 – KYSELINY LISTOVÁ  Zdrojem jednouhlíkatých zbytků jsou: glycin serin cholin methylen-THF methyl-THF methenyl-THF formyl-THF formimino-THF histidin formyl-methyonin puriny CO2 serin methioninDNA Vitamin B12 - kobalamin  Komplex organických sloučenin, uvnitř molekuly je atom Co.  Podobnost s molekulou hemu, v lidském těle se ale nesyntetizuje.  U člověka dvě metabolicky aktivní formy: methylkobalamin a adenosylkobalamin. Vitamin B12 - kobalamin  Známy jsou jen dvě reakce katalysované vit. B12: cytoplasmatická metylace homocysteinu na methionin. mitochondriální methylmalonyl-CoA mutáza (methylmalonyl-CoA → sukcynyl-CoA) vyžaduje deoxyadenosylkobalamin. Metabolismus vit. B12  V žaludku po uvolnění z potravy, vytváří komplex se skupinou glykoproteinů,  v duodenu se váže na „intrinsic factoir, IF“ – vnitřní faktor,  vazba na transkobalamin II (TC II), rychle vychytán játry, kostní dření, dalšími buňkami  Intracelulárně transportován TC I Poruchy metabolismu vit. B12  klíčový bod projevů hypovitaminosy B12 → mutace a pokles aktivity enzymu N5-methyl THF – reduktasy (MTHFR) → přeměna homocysteinu → methionin).  Znemožněna 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. 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. Germinativní mutace MTHFR je v populaci velmi častá (30%), klinicky → snížené odbourávání homocysteinu → hyperhomocysteinemie → rizikový faktor ischemické choroby srdeční? 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 Sadenosyl 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  Řada fyziologických funkcí:  syntéza kolagenu, karnitinu, neurotransmiterů  syntéza a katabolismus tyrosinu  metabolismus mikrosomů  Redukující vlastnosti – předává elektrony (oxidace Cu2+ a Fe2+) Vitamin C Donor elektronů pro řadu hydroxyláz  syntéza kolagenu – prolylhydroxylasa, lysylhydroxylasa a lysyloxidasa obsahují Fe2+ a askorbát jako kofaktory Prolin (lysin) + a-ketoglutarát + O2 → 4-hydroxyprolin (hydroxylysin) + CO2 + sukcinát a-ketoglutarát – redukující agens Askorbát udržuje železo v redukovaném stavu Vitamin C  syntéza karnitinu - trimethyllysinhydroxyláza a g- butyrobetainhydroxyláza  syntéza anrenalinu a noradrenalinu dopamin-bhydroxyláza, redukuje Cu2+ na Cu+  syntéza některých peptidových hormonů – obsahují Gly, peptidyl glycinhydroxyláza hydroxyluje a-uhlík, redukuje Cu2+.  Posttranslační modifikace prekurzoru C reaktivního proteinu - aspartát-b-hydroxyláza.  Nedostatek vitaminuC způsobuje kurděje Vitaminy rozpustné v tucích  Fungují jako nukleární receptory 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 NH2terminální 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 receptorrelated receptor HNF, hepatocyte nuclear factor; SF-1, steroidogenic factor 1. Superrodina nukleárních receptorů  Společná struktura:  DNA vazná doména (DBD)  vazná doména specifická pro ligand (LBD- AP-2))  Vazná doména nespecifická pro ligand (AP- 1)  Typy nuklárních receptorů 1. steroidní  2. nesteroidní (RXR heterodimer) Signální transdukce  Ligandy jsou hydrofilní nebo hydrofobní  Receptor: povrchový nebo intracelulární  lipofilní hormon-váže se na intracelulární receptor-jádro-DNA a reguluje expresi  hydrofilní liganda-povrchový receptor  1.kinázová signální cesta-kináza vstupuje do jádra (MAPK)  2.kinázová cesta-uvolnění inhibičního proteinutranskripční faktor vstupuje do jádra (NF- B)  3.kináza-transkripční nebo regulační faktor vstupuje do jádra (JAK-STAT a Smad). Mechanismy transkripční regulace PPAR  Všechny 3 PPAR isotypy ( ,a a ß/ , také známý jako ß nebo  ) 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.  Transkripce 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 Vitaminy rozpustné v tucích Vitamin A Vitamin A - retinol  Biologicky aktivními formami jsou retinoidy: retinol, retinal, kyselina retinová.  Prekurzory – provitaminy, karotenoidy.  V živočišné potravě většinou ve formě esterů – retinol a douhá mastná kyselina (retinylpalmitát) Cyklohexanové jádro a isoprenoidní řetězec Vitamin A  Absorbce 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 Vitamin A - efekty  vývoj  buněčnou proliferaci, diferenciaci a apoptózu  homeostázu  vidění  reprodukci  Estery retinolu → hydrolýza pankreat. enzymy.  Absorpce s účinností 60% -90%.  b-karoten štěpen b-karotendioxygenasou 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  RBP- retinol binding proteinretinol je ve vazbě sekretován játry. RBP produkován játry a tukovou tkání.  retinol-RBP-TTR (transthyretin) complex : cirkulace v krvi (úzké rozmezí) Intracelulární vazné proteiny  CRBPs- cellular retinol binding proteinsCRBPI- cytoplasma mnohých typů buněk  CRBPII- cytoplasma střevních buněk  CRABPs- cellular retinoic acid binding proteins- semenné váčky, vas deferens, kůže, oko  CRABPII-kůže Retinoidy  Absorbovány 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 retinolRBP („retinol-binding protein“).  V 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.  Vychytání retinolu cílovou buňkou je řízeno transmembránovým proteinem “stimulated by retinoic acid 6” (STRA6), který je receptorem pro RBP.  V 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).  RA se v cílové buňce váže na CRABP nebo vstupuje do jádra a váže se na nukleární receptory a moduluje genovou transkripci.  Nebo RA působí negenomicky a reguluje celulární funkce jinak.  Hepatocyty produkují retinoidy, ale jsou pro ně zároveň cílovými buňkami. Retinoidy jsou skladovány ve stelátních buňkách jater. Retinoidy tak mají významný dopad na funkci jater. Ligandy pro RA  RA působí prostřednictvím:  RAR (izoformy a, b a )  RXR (izoformy a, b a )  RAR:RXR heterodimery Mechanismy akce RXR  Mechanismy:  1. Ligandy jsou různé, ne nutně endokrinní, mohou být intracelulární  2. Mohou existovat i některé cesty nezávislé na ligandě (fosforylační kontrola)  3. Spolupráce s jinými faktory, jako je AP-1  Model aktivace: neligovaný receptor se váže na DNA a vytváří komplex s korepresorem-ligand se váže na DNA a uvolňuje korepresor-interakce s koaktivátory 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  Nutný pro tvorbu rodopsinu (tyčinky) a iodopsinu (čípky) zrakového pigmentu.  Retinaldehyd je prostetickou skupinou opsinu.  All-trans-retinol izomerace → oxidace a 11-cis-retinaldehyd reakce s opsinem (Lys) → holoprotein rodopsin.  Působením světla → konformační změny opsinu. Deficit vitaminu A:  akné  zastavení růstu mláďat včetně skeletálního  selhání reprodukce, spjaté zejména s atrofií germinálního epitelu varlat a někdy s přerušením ženského sexuálního cyklu  keratinizace rohovky s následnou slepotou Deficit vitaminu A  primární defekt ve funkci Th buněk. Podkladem tohoto defektu je zřejmě nadprodukce IFN-. Retinoidy zřejmě působí až na efektorové stadium aktivace T-buněk.  modulace 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. Rhodopsinový sítnicový vizuální cyklus v tyčince, který ukazuje dekompozici rhodopsinu během světelné expozice a následnou pomalou novotvorbu rhodopsinu chemickými procesy Tvorba hyperpolarizačního receptorového potenciálu způsobeného dekompozicí rhodopsinu Účinky vitaminu A a E  b- karoten, vitamin A a vitamin E zřejmě redukují výskyt:  ústních prekanceróz  prekanceróz děložního čípku, kůže a plic 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  vážou se preferenčně s nukleárním faktorem pro 9-cis RA, který se označuje jako RXR –retinoidní X receptor  RAR-VDR heterodimery.  Oba 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. Vitamin E  je schopen efektivně inhibovat cytokiny indukovaný NFB. Ten hraje klíčovou roli např. při indukci iNOS prostřednictvím lipopolysacharidů.  Familial vitamin E deficiency (AVED) způsobuje ataxii a periferní neuropatii, která se podobá Friedreichově ataxii. Byly u ní objeveny 3 mutace v alfatokoferol transfer protein (TTP) genu (2 závažnější byly typu frame-shift). Vitamin E  Existují čtyři tokoferolové (a-, b-, g-, d-) a čtyři tokotrienolové izomery (a-,b-, g-, d-), které mají biologickou aktivitu.  Všechny jsou tvořené chromanovým kruhem a hydrofobním fytylovým vedlejším řetězcem.  Nejvyšší biologickou aktivitu vykazuje a-tokoferol. Deficit vitaminu E a kvalita imunitní odpovědi u člověka Imunitní odpověď Výsledek Mitogeneza T buněk Snížená Produkce IL-2 Snížená Fagocytóza PMN Snížená Chemotaxe PMN Snížená Oxidační stres  Oxidační 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. Oxidační stres  Jakmile 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.  Oxidační stres se účastní v patogeneze četných kardiovaskulárních, zánětlivých, metabolických, neurodegenerativních a nádorových nemocí. Oxidační stres  Vaskulární 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. REDUKČNÍ A OXIDAČNÍ STRES  Reductive 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  A 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.  Diseases: cardiomyopathy, hypertrophic cardiomyopathy, muscular dystrophy, pulmonary hypertension, rheumatoid arthritis, Alzheimer’s disease, and metabolic syndrome, among others.  Chronic 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  RS 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.  A 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.  Hyperglycemic conditions induce RS through inhibition of the insulin receptor by selenium-GPx-1 overexpression.  Antioxidant vitamins, polyphenols and estrogens ingested in high concentrations can induce a pro-oxidant state with adverse effects for the organisms. 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  je spjat se zmenšením počtu antioxidačních molekul, jako alfa-tokoferol.  Alfa-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.  několik genů v buňkách hladké svaloviny cév mění svou transkripci pod vlivem alfa-tokoferolu. Zvyšuje se transkripce i translace alfa-tropomyosinu, ale jen pod vlivem alfatokoferolu, nikoliv beta-tokoferolu  PKC-alfa se v průběhu života zvyšuje 8x, podobně jako MMP- 1, která degraduje kolagen. Alfa-tokoferol snižuje expresi MMP, aniž ovlivňuje aktivitu TIMP-1. Signalizace oxidačního stresu. Cytokiny a ROS indukují aktivaci NF-B. Tato aktivace zabraňuje apoptóze buněk navozované TNF upregulací antiapoptotických genů Oxidační stres  nezávisle na doprovodných proměnných, jako je tkáňová reakce, moduluje expresi genů pro kolagen in vivo.  Rovnováha v oxidačním-antioxidačním stavu je důležitou determinantou pro funkci imunocytů.  Zajišťuje:  udržování integrity a funkčního stavu membránových lipidů, celulárních proteinů a NK  kontrolu signální transdukce buněk imunitního systému  kontrolu genové exprese buněk imunitního systému Antioxidační obranný systém Možná místa působení antioxidant. Vitamin E  Absobován v tenkém střevě, příjem je vázán na fungující vstřebávání tuků.  Krví přenášen v lipoproteinech → vychytáván v játrech receptory pro apolipoprotein E.  Navázán na a-tokoferol transportní protein (a-TTP) → přenášen do cílových orgánů (přebytek uložen v adipocytech, ve svalech, játrech).  b-, g- a d-tokoferoly přenášeny do žluče a degradovány.  K udržení imunitních funkcí v průběhu celého života je potřeba optimálního množství antioxidant.  S věkem stoupá:  produkce volných kyslíkových radikálů  peroxidace lipidů Přirozenými antioxidanty jsou  vitamin E  b-karoten  glutathion. Rovnováha oxidantů a antioxidantů Absorbce, modifikace, distribuce a účinky molekul s antioxidačními účinky in vitro Vitamin C – antioxidant Vitamin C – antioxidant Kouření a antioxidační potenciál  Kuřáci mají obvykle nízký příjem nutričních antioxidantů.  U 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). Vitamin K  Označení "K" je odvozeno z německého slova "Koagulation", srážení krve.  Je nezbytný pro funkci několika proteinů podílejících se na srážení krve.  Nezbytný v procesu mineralizace kostí, buněčného růstu a metabolismu proteinů cévní stěny. Vitamin K1 Vitamin K2 Vitamin K  Vitamin K1 (fylochinon) – rostlinný původ.  Vitamin K2 (menachinon) – produkován střevními bakteriemi.  K1 a K2 jsou v organismu využívány rozdílným způsobem  K1 - hlavně pro srážení krve a jeho hlavním orgánem působení jsou játra,  K2 – důležitý v nekoagulačních dějích, v buněčném růstu a v metabolismu buněk cévní stěny.  Vitamin 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. Syntetické deriváty Vit.K Vitamin K - funkce  Kofaktor jaterní mikrosomální karboxylázy → mění glutamátové zbytky na g-karboxyglutamát během syntézy protrombinu a koagulačních faktorů VII, IX a X.  Tato modifikace umožňuje vázat Ca2+ ionty, umožňuje navázání koagulačních faktorů na membrány.  Formuje vazebné místo pro Ca2+ i u jiných proteinů – osteokalcin. o Vitamin K2 je podstatným kofaktorem pro γ-karboxylázu, enzym, který katalyzuje konverzi specifických reziduí kyseliny glutamové kyseliny na rezidua Gla. o Vitamin K2 je potřebný pro γ-karboxylaci proteinů kostní matrix obsahujících Gla, jako je MGP (= matrix Gla protein) a osteokalcin. o Nekompletní 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. o Vitamin K2 snižuje resorbci kosti inhibicí tvorby osteoklastů a jejich resorbční aktivity. o Léčení vitaminem K2 indukuje apoptózu osteoklastů, ale inhibuje apoptózu osteoblastů, což vede ke zvýšené tvorbě kosti. o Vitamin 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  Nedostatek vzniká při poruše resorpce tuků ve střevech, jaterním selhání.  Poruchy srážlivosti krve – nebezpečí u kojenců, život ohrožující krvácení (hemoragie).  Řídnutí kostí – osteoporóza – špatná karboxylace osteokalcinu a snížená aktivita osteoblastů.  Za normálních okolností nedochází k nedostatku, je v potravě hojně zastoupen. 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 Inoue KH a Inoue S: J Bone Miner Meat (2008) 26: 9-12 Díky za pozornost