Biologický význam ROS a RNS pozitivní stránky…… Součást technologických procesů • využití při substitucích, adicích, oxidacích • halogenace 1. homolytické štěpení vazby – tvorba radikálů 2. Cl· + CH4 HCl + ·CH3 H3C· + Cl2 CH3Cl + Cl· 3. H3C· + ·CH3 CH3CH3 Cl· + Cl· Cl2 H3C· + Cl· CH3Cl • jednoelektronová oxidace • oxidace dvojsytných fenolů na chinony aniont může odevzdat e- redoxně aktivnímu iontu kovu, který se redukuje, iniciátor se mění na neutrální radikál fenoxyl + H2O2/Fe2+ + hydrochinon pyrokatechol resorcinol anion fenoxyl semichinon anion radikál chinon Fe3+/Fe2+ Nanotechnologie • antimikrobní aktivita nanočástic stříbra – náhrada ATB??? • mechanismus: přímá interakce s proteiny membrán + tvorba volných radikálů na povrchu • jiné částice mohou pohlcovat – např. fullereny TRIMETASPHERE® - M3N@C80 A. A. Shvedova et al.: Mechanisms of carbon nanotube-induced toxicity: focus on oxidative stress. Toxicol Appl Pharmacol. 2012, 261, 121-133. oxidační stres aktivace kaspas apoptóza aktivace NADPH oxidasy zánět aktivace MPO stimulace biodegradace Volné radikály jako nástroj oxidas a oxygenas • více ATP než anaerobní metabolismus × reaktivita RONS • tripletový O2 – biradikál • spinová restrikce dovoluje přežít • dýchacířetězecmitochondrií • cytochrom P450 Hemoglobin – transport kyslíku hemopexin haptoglobin Hemoglobin – možný zdroj ROS Hb-Fe(II) {Hb-Fe(II)-O2 ↔ Hb-Fe(III)-O2·-} Hb-Fe(III) superoxid O2 H2O2 .OH Ochrana před cizorodými organismy • oxidační vzplanutí u fagocytů Cl- • význam NO· v oxidačním vzplanutí (NOSII) • oxid dusnatý jako neurotransmiter (NOSI) • oxid dusnatý jako endoteliální relaxační faktor (NOSIII) • vazodilatace • antiagregační efekt Radikál oxid dusnatý ROS jako nástroj peroxidas • myeloperoxidasa, eosinofilní peroxidasa • laktoperoxidasa (slzy, sliny) •tyreoidální peroxidasa tyrosin X- OX- • křenová peroxidasa – odstraňování polutantů z prostředí ROS jako produkty enzymové aktivity • xanthinoxidasa, cyklooxygenasa, lipoxygenasa buňka Fosfolipidy fosfolipasa A2 AA lipoxygenasa cyklooxygenasa kyselina močová genová exprese proliferace, diferenciace, zánět, apoptóza zdravá buňka střední úroveň oxidačního stresu vysoká úroveň oxidačního stresu P. A. Baeuerle: Antioxidant and redox regulation of genes. Academic press, 2000 ROS jako signální molekuly Aktivní NF-κB více aktivní NF-κB inaktivní NF-κB zhášení málo efektivní zhášení efektivní zhášení neefektivní enzymy enzymy enzymy apopotóza apopotóza • cíle ROS v redoxní signalizace • transkripční faktory • proteinkinasy • fosfatasy • redoxní senzory na proteinech genová transkripce Význam pro zachování života • prevence polyspermie při fertilizaci – produkce H2O2 Využití ROS při léčbě psoriázy • autoimunitní onemocnění kůže – nadprodukce nových buněk pokožky Terapie psoriázy – těžká forma • psoralen + UVA záření (PUVA) – fotochemoterpaie • MÚ: interkalace do DNA a produkce singletového kyslíku • NÚ: podráždění, červenání kůže Retinoidy • acitretin – zvyšuje tvorbu hydroxylového radikálu v aktivovaných neutrofilech • NÚ: podráždění, červenání kůže, suchost kůže a sliznic, vypadávání vlasů, teratogenita Bohne, M., Struy, H., Gerber, A. et al. Inflamm. res. (1997) 46: 423 - 424. Využití fotosenzibilizátorů • fotodynamická terapie virových bradavic a léčba tumorů • deriváty hematoporfyrinu a záření o vlnové délce 630 nm • II. generace – chloriny, purpuriny • hypericin Milani M, Bigardi A, Zavattarelli M. Curr Med Res Opin. 2003;19(2):135-8. ROS jako dezinficiencia a antiseptika • peroxid vodíku, benzoylperoxid, kyselina peroctová, ozon Protinádorová terapie vysokými dávkami askorbátu i. v.