príčiny vzniku kardiovaskulárních a nádorových onemocnení genetické +faktory životního stylu TABAK a VYZIVA (podílejí se až na 2/3 úmrtí a jsou nejvíc ovlivnitelné) Tučná jídla (zvýšené riziko), ovoce a zelenina (prevence) PŘÍČINY ÚMRTÍ V USA, 1997* M uži x 103 Ze ny x 103 Všechny příčiny 1154 1160 Srdeční choroby 357 370 Rakovina 281 258 Cerebrovaskulární ch. 62.6 97.2 * (Greenlee, 2000) PŘÍČINY CHRONICKÝCH ONEMOCNĚNÍ Životní styl jednotlivce je spojen s rizikem vzniku koronárních srdečních chorob, mrtvice, rakoviny nebo diabetes typu II v w v HLAVNI PRICINY ÚMRTI NA NÁDOROVÁ ONEMOCNĚNÍ V USA 1999 Životní styl_______________________________________________%z celk. počtu Dieta s vysokým obsahem tuků a smažených jídel a s nízkým 35 obsahem nestravitelné vlákniny, zeleniny a čaje může vést ke vzniku nádorů kolorekta, prsu, slinivky břišní, prostaty, vaječníku a dělohy. Dieta s vysokým obsahem soli a konzervovaných jídel a s nízkým 2-3 obsahem zeleniny a čaje může vést ke vzniku nádoru žaludku. Užívání tabáku může vést ke vzniku nádorů plic, hrtanu, ústní dutiny, 36 močového měchýře, ledvin, slinivky břišní nebo žaludku. Tabák a alkohol mohou způsobit vznik nádorů úst, jícnu nebo slinivky 6 břišní. Užívání alkoholu může vést ke vzniku nádorů jater nebo jícnu. 3 Sluneční záření a genetické faktory mohou způsobit vznik melanomu. 2 Nedostatek pohybu, sedavé zaměstnání a obezita mohou přispívat k výskytu nádorových onemocnění. Podobné faktory životního stylu mohou vést i ke vzniku kardiovaskulárních chorob. ÚMRTÍ NA NÁDOROVÁ ONEMOCNĚNÍ V SOUVISLOSTI S VÝŽIVOU, 1997* USA Ostatní Muži Zény Muži Zény x 102 x 102 x 102 x 102 Žaludek (sůl) # 7.6 5.4 3970 2300 Kolon (smažená jídla, tuky) 23.1 24.6 2220 2150 Rektum (smaž. jídla, tuky, alkohol) 4.7 3.9 2220 2150 Slinivka bř. (smaž. jídla, tuky) $ 13.7 14.5 900 780 Prs (smaž. jídla, tuky) § 0.4 40.8 - 3140 Děloha (obezita, tuky) - 6.5 - 420 Vaječníky (tuky) - 14 - 1010 Prostata (smaž. jídla, tuky) 31.9 - 1650 - Játra (mykotoxiny) \\ 10 5.3 3060 1210 * Spočítáno a adaptováno podle Greenleeho, 2000 a Parkina et al., 1999. # Také bakterie Helicobacter pylori. $ Také kouření. § V USA především po menopauze. || Také nadměrný příjem etanolu a antigény hepatitídy. VYZIVA hraje roli v karcinogenezi řadou různých mechanizmů. Je prokázáno, že vysoký příjem kalorií a tvorba tukových zásob je rizikovým faktorem. Příjem, absorpce a metabolismus velkého množství potravy vyžaduje oxidatívni metabolismus a produkuje více reaktivních kyslíkových radikálů, které poškozují DNA. Ukázalo se, že příjem tuků, zejména živočišných zvyšuje riziko nádorů. Epidemiol, studie předpokládají pozitivní korelaci mezi příjmem tuků a nádory prsu, kolonu a prostaty. Navzdory dlouhé historie studií tuků a nádorů, zůstává řada protikladů. Ukazuje se, že nejen kvantita, ale i kvalita hraje důležitou roli a že se zde uplatňují i tuky rostlinné, zejména vysoce nenasycené mastné kyseliny (PUFAs) - n-3, n-6, olivový olej atd. Kyselina arachidonová (20:4, n-6) je zdrojem eikosanoidů (prostaglandiny, leukotrieny) uplatňujících se u různých nádorů. EPA a DHA (n-3) z rybích olejů inhibují AA metabolismus a mohou potlačovat karcinogenezi u exp. zvířat. Strategie minimalizace rizika vzniku onemocnění FYZICKÁ AKTIVITA, RELAXACE, „MIR NA DUSÍ", ŽÁDNÝ STRES, ŽÁDNÉ KOUŘENÍ, SPRÁVNÁ VÝŽIVA rann^Hnn Trendy úmrtnosti v USA, 1973-92 TRENDS IN U.S. CANCER MORTAUTY, 1973-92 ALL CANCERS É 6.3 -3.4 I ALL EXCEPT LUNG LUNG {FEMALES) mĚm^^^m^m 136.5 NON-HODGKIN'S LYMPHOMA ■■ 35.9 MELANOMAS OF SKIN H 34.1 MULTIPLE MYELOMA m 31.1 LIVER; BILE DUCT ■1 29.2 PROSTATE ■ 23.2 KIDNEY; RENAL PELVIS ■ 18.0 ESOPHAGUS ■ 16.6 LUNG (MALES) ■ 16.5 BRAIN; NERVOUS SYSTEM ■ 15.3 -0.6 BREAST (FEMALES) -1.3 PANCREAS -3.3 1 LARYNX -4.7 1 LEUKEMIAS -6.2 1 OVARY -17.4 ■ COLON; RECTUM -21.1 ■ ORAL CAVITY; PHARYNX -21.3 ■ THYROID -22.9 ■ URINARY BLADDER -25.9 M UTERUS (EXCLUDING CERVIX) I -34.5 IM STOMACH I -43.1 ^H UTERINE CERVIX -56.9 ■■■■ HODGKIN'S DISEASE -66.2 HHI lili TESTIS 1 1 1 1 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 CHANGE IN DEATH RATE (PERCENT) SOURCE: SEER Statistics Review, 1973-1992. NIH Publication No. 96-2789. National Cancer institute, 1995. Rizikové faktory výživy pro hlavní typy nádorů Typ nádoru Pravděpodobně Zvyšuje riziko Snižuje riziko Možná Zvyšuje riziko Snižuje riziko Hustého střeva Cenené maso Zpracované maso Zelenina Vláknina Alkohol Tuk Folát Prsu Alkohol Čenené maso Opečené maso Zelenina Ovoce Fyto-estrogeny Plic Alkohol Maso Ovoce a zelenina Žaludku Sůl Nakládané a konzervované jídlo Ovoce a zelenina Vitamín C Karotenoidy Prostaty Vitamín E (Červené) maso Tuk Zelenina Děložního čípku Ovoce a zelenina Vitamín C Folát Vitamín A Jícen Alkohol Ovoce a zelenina Slinivka břišní Červené maso Ovoce a zelenina Vitamín C Vláknina Krve Ovoce a zelenina Jater Alkohol Životní styl a další faktory ovlivňující riziko vzniku nádorů Typ nádoru Zvýšení rizika Snížení rizika Tlustého střeva a rekta Adenomatózní polypy, zánět střeva, obezita (muži) Fyzická aktivita Prsu Brzká první menstruace, pozdní menopauza, první těhotenství v pozdním věku, vysoký vzrůst, obezita (po menopauze) Fyzická aktivita Plic Kouření, profesní zátěž Fyzická aktivita Žaludku Infekce Helicobacterem pylori Děložního čípku Lidský papillomavirus, kouření Dělohy Expozice estrogenu, obezita Jícnu Kouření, gastro-esophagální reflux (Barrettůvjícen) Slinivky břišní Kouření Krve Kouření, profesní zátěž, schistosomální infekce Vaječníku Dlouhodobé užívání orální hormonální antikoncepce Rady pro snížení rizika vzniku nádorů Rady pro snížení rizika vzni ku nádorů: Nekuřte Pravidelně cvičte Nebuďte sexuálně promiskuitn Vyvarujte se dlouhému pobytu na přímém slunci Vyvarujte se rizika hepatitídy E » aC 97 Realistic Goals for Reducing Cancer Mortality ESTIMATED NUMBER OF DEATHS IN THE U.S. (THOUSANDS PER YEAR) 0 50 100 150 FACTOR Tobacco Diet and obesity in adult life Perinatal effects and excessive growth Biological agents, including viruses Occupational factors Alcohol Sedentary lifestyle Reproductive factors Ionizing and ultraviolet radiation Environmental pollution Inherited genes that cause very high risk Food additives and contaminants, including salt Medical products and procedures Causes of current cancer mortality Realistic population goals for reduced cancer mortality — 100,000 to 125,000 current deaths 25 - ■3J Q_ O ■:l: O o o i o? 20 15 - 10 0 The Netherlands Canada Austria Portugal Hong Kong Chile_ Italy e Hungary Ireland ^* Belgium 9 Australia • Sweden j O Ger many Norway e France 0 Denmark • New Zealand Switzerland ► °US Czechoslovakia Finland Poland Philipines O O Bulgaria Spain Venezuela O o Romania •?■,_„„ Panama • ©Yugoslavia • Puerto Rico Colombia O © Mexico Taiwan Thailand © Japan ° O Ceylon O El Salvador o 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Total dietary fat intake (g day-'1) Figure 3 | Association between fat intake and breast cancer. Comparison of age-standardized death rates of breast cancer with fat intake, from national food-consumption data for various countries. The x axis indicates the total dietary fat intake (g/day), and they axis indicates the age-adjusted death rate, per 100,000 people. Breast cancer incidence was strongly correlated with average dietary fat intake. Data from Ref. 6. LIPIDY (lipos, tuk) Látky biologického původu rozpustné v org. rozpouštědlech, částečně rozpustné nebo nerozpustné ve vodě. Tuky, oleje, některé vitamíny, hormony a nebílkovinné složky membrán. Zatímco proteiny j sou geneticky determinovány, složení lipidů v organismu je ovlivňováno příjmem z potravy Mastné kyseliny - karboxylové kyseliny s dlouhými uhlovodíkovými řetězci. V přírodě většinou v esterifikované formě. Ve vyšších rostlinách a živočiších převládají MK s 16 a 18 C (palmitová, olejová, linolová, stearová) Více než polovina rostlinných a živočišných MK jsou nenasycené Zdroje tuků živočišné a rostlinné Mastné kyseliny ► s krátkým řetězcem - 6-12 C (SCFA) kys. máselná,propionová ► nasycené - 12 a více C kys. palmitová, stearová ► mononenasycené -16al8C, 1 dvojná vazba kys. palmitoolejová, olejová ► polynenasycené (PUFA) - 18 a více C, 2 a více dvojných vazeb kys linoleová, alfa-linolenová - esenciální MK VYSOCE NENASYCENÉ MASTNE KYSELINY (Polyunsaturated fatty acids - PUFAs) - mastné kyseliny s 2 i více dvojnými vazbami. Jsou tři hlavní skupiny PUFAs: n-3 (omega-3), n-6 a n-9, podle polohy dvojné vazby nejbližší ke koncovému metyl ovánému uhlíku. Tyto jsou metabolizovány stejným způsobem alternativními desaturačními a elongačními enzymy. NOMENKLATURA: Např. kyselina arachidonová, 20:4, n-6 20 - počet uhlíků 4 - počet konjugovaných dvojných vazeb n-6 - poloha první dvojné vazby od metyl ováného konce molekuly Téměř všechny dvojné vazby jsou ve víceméně stabilní cis - konfiguraci. ■v Živočichové nedovedou syntetizovat n-3 a n-6 PUFAs de novo ani nedovedou přeměnit jednu sérii v druhou. Tyto PUFAs jsou životně důležité jako složka všech membrán a permeabilní bariéry pokožky a jako prekursory eikosanoidů a s nimi souvisejících látek, které hrají důležitou regulační úlohu ve tkáních. Protože nemohou být de novo syntetizovány a jsou tak důležité jsou nazývány ESENCIÁLNÍ MASTNÉ KYSELINY a musí být obsaženy v potravě podobně jako vitamíny. Zdrojem jsou rostlinné tuky (n-6 PUF A) a rybí tuk (n-3 PUF A) Kromě nutričního účinku hrají lipidy strukturální a regulační úlohu s významným dopadem na fyziologické funkce organismu a představují tedy mnohem více, nežli jenom zdroj energie. Spolu s cytokiny a hormony fungují jako intra- i intercelulární mediatory a modulátory buněčné signalizační sítě Poměr obsahu 00-6 a oo-3 esenciálních vysoce nenasycených mastných kyselin (VNMK) ovlivňuje vlastnosti membrán, zejména jejich fluiditu a produkci látek vznikajících hydrolýzou membránových fosfolipidů. Tyto změny pak ovlivňují vazbu cytokinů, aktivitu receptoru i funkci na membránu vázaných signálních molekul (G proteinů, fosfolipáz atd.). Změny membránových fosfolipidů přímo ovlivňují syntézu lipidových mediátorů typu eikosanoidů, PAF a sekundárních přenašeču diacylglycerolu a ceramidu. To má důležitý dopad na řadu imunitních a buněčných funkcí včetně proliferace, diferenciace a apoptózy Imbalance v lipidovém metabolismu hraje roli u mnoha závažných onemocnění. Vysoká hladina cholesterolu je spojena s kardiovaskulárními chorobami, které jsou nejčastější příčinou úmrtí v populaci. Lipidy produkované buňkami imunitního systému jsou zahrnuty v zánětlivých onemocněních jako je revmatoidní artritída, sepse, astma, zánětlivé onemocnění střeva. Lipidy hrají úlohu také v Alzheimerově nemoci a nádorových onemocněních. GENOMICS + PROTEOMICS = CYTOMICS METABOLOMICS vědecké směry od mapování vnitřního spektra lipidů v biologických systémech k popisu funkce a metabolismu jednotlivých lipidů. TYPY STUDII ÚLOHY RŮZNÝCH FAKTORU V ETIOLOGII ONEMOCNĚNI ETIOLOGIE - studium původu a příčin nemocí ► experimentální studie in vitro - cílené studie na úrovni buněčné a molekulární (buněčné kultury, moderní metody molekulární biologie) ► experimentální studie in vivo - cílené studie na laboratorních zvířatech ► klinické studie - cílené studie na pacientech i na zdravých jedincích, retrospektivní studie ► epidemiologické studie - údaje z vybraných populací, vztahy mezi životním stylem a výskytem onemocnění ► migrační studie - důležité pro výzkum podílu dědičných faktorů a faktorů prostředí Tuky z potravy ovlivňují počátek a rozvoj řady onemocnění včetně nádorových. Existují v zásadě dvě úrovně ovlivnění: změny složení mastných kyselin (MK) v buněčných membránách přímá kontrola procesů v jádře na úrovni transkripce genů n-3 a n-6 PUFA jsou metabolický i funkčně odlišné. Jejich rovnováha je důležitá pro homeostázu a normální vývoj. Zatímco proteiny jsou geneticky determinovány, složení buněčné membrány s ohledem na PUFAs je z velké části závislé na příjmu z potravy. Protože obsah MK v tucích z potravy je určující pro složení MK v membráně, je řada buněčných funkcí jako je aktivita membránových enzymů a přenašečů, vazba hormonů, mechanismy signálové transdukce atd. závislá na tucích přijímaných potravou. n-3 a n-6 PUFA mohou účinně a přímo řídit transkripci specifických genů (např. geny kódující lipogenní proteiny, delta desaturázy atd.). Tak může příznivý a nepříznivý účinek tuků na různé choroby zahrnovat kombinaci interaktivních regulačních mechanismů: akutní, rychlá a přímá regulace exprese genů dlouhodobá adaptivní modulace složení membrán, která může přímo ovlivnit příjem a přenos signálů hormonů, cytokinů, produkci eikosanoidů apod. Během průmyslové revoluce se drasticky poměr n-6:n-3 PUFA. V tzv. západní dietě j e dnes místo 1:1 až 10-25:1. Relativní procento různých mastných kyselin v potravě a změny způsobené průmyslovým zpracováním potravin Hunter Gatherer | Agricultural | Industrial Years Fig. í. Hypothetical scheme of fat fatty acid [cob. co3. i runy .inj total) intake (as percentage of calories from fat) and intake of vitamins E and C (rng.-d). Data were extrapolated from cross-sectional analyses of contemporary hunter-gatherer populations and from longitudinal observations and their putative changes during the preceding 100 years [75]. SIGNAL (e.g. cytokines] secretion insertion E 3 PUFAs dietary n-6 PUFAs fAA. LA) extracellular stimuli (cytokines, hormones, ________pollutants, irradiation)________ Biofyzikálni ú: »rotor letiky IVČR, ARNO Mastná kyselina hydrophilic carboxylic acid head 1 Sk- V hydrophobic hydrocarbon tail (A) {B) [C] Figure 2-21. Molecular Biology of the Cell, 4th Edition. PANEL 2-5 Fatty Acids and Other Lipids COMMON FATTY ACIDS These are carboxylic acids with long hydrocarbon tails. TRIACYLGLYCEROLS Fatty acids are stored as an energy reserve (fats and oils) through an ester linkage to glycerol to form triacylglycerols, also known as triglycerides. cool I cool I I r> CH-, I CH2 CM I T' CH, CH, CH, (II I CH, CH, CH I CH, CH, CH2 I CH2 (II: I CH, CH2 I (II I CH, CH, CH, I CH, CH, (II I CH, CH, CH2 I CH, CH, CH3 palmitic acid (C,„) COOI I I CH, (n I CH, CH, CH, CH2 I (II. I CH II (II I CH2 CH2 CH2 (m I CH, CH, CH, CH, 2C— OH I HC— OH I 2C—OH glycerol Hundreds of different kinds of fatty acids exist. Some have one or more double bonds in their hydrocarbon tail and are said to be unsaturated. Fatty acids with no double bonds are saturated. This double bond is rigid and creates a kink in the chain. || The rest of the chain is free to rotate about the other C-C bonds. space-filling model carbon skeleton UNSATURATED CARBOXYL GROUP If free, the carboxyl group of a fatty acid will be ionized. But more usually it is linked to other groups to form either esters DuncDuni mir»e Phospholipids are the major constituents rrlUorrlULIrlUo „(„„nmnmh,^^ of cell membr3"0« ^-<>-x -| c_ ~N hydrophilic sL Xg*&j __■' group \ľ^V-/ 1 o J^J 0=P—(X o CH2 — CH-----CHj 1 1 space-filling model of the phospholipid phosphatidylcholine In phospholipids two of the -OH groups in glycerol are linked to fatty acids, while the third -OH group is linked general structure to phosphoric acid. The phosphate is further linked to of a phospholipid one of a variety of small polar groups (alcohols). LIPID AGGREGATES Fatty acids have a liydrophilic head -and a hydrophobic tail. - In water they can form a surface fil or form small micelles. POLYISOPRENOIDS long-chain polymers of isopren -P— o-I i form larger aggregates held together by hydrophobic forces: Trjij|yi»ini..>can form large spherical fat droplets in the cell cytoplasm. Pi..v,,|„ii|.i.*.and.jly:»t|».l- form self-seal«ng lipid Mayers that are the basis for all cell membranes. • OTHER I T' D?: Lipids are defined as the water-insoluble molecules in cells that are soluble in organic solvents. Two other common types of lipids are steroids and polyisoprenoids. Both are made from isoprene units. C — CH««CH2 STEROIDS Multiple ring struct ire. crioleslerol—found in many membranes teslost«ron*—rr GLYCOLIPIDS Like phospholipids, these compounds are composed of a hydrophobic region, containing two long hydrocarbon tails, and a polar region, which, however, contains one or more sugar residues and no phosphat OH K \ '--V^'pl.'ľH sugar idue hydrocarbon tails a «linpli ojycollpld dollcnol phosphate—used to carry activated sugars in the membrane-associated synthesis of glycoproteins and some polysaccharides Phospholipid structure and the orientation of phospholipids in membrane hydrophilic head two hydrophobic fatty acid tails Hiosphatje water phospholipid molecule Figure 2-22. Molecular Biology of the Cell, 4th Edition. phospholipid bilayer, or membrane Kys. linolová (18:2, n-6) Kyselina arachidonová (AA, 20:4, n-6) je zdrojem eikosanoidů (prostaglandiny, leukotrieny) uplatňujících se u různých nádorů. V experimentálních systémech prokázán často podpůrný účinek pro vznik a rozvoj nádorů Kys, alfa-linolenová (18:3, n-3) EPA a DHA (n-3) z rybích olejů inhibují metabolismus AA V experimentálních systémech prokázán často inhibiční účinek pro vznik a rozvoj nádorů Struktura výchozích esenciálních mastných kyselin linoleové a a-linolenové ji-fí or C-13 n oro) C-9 í A9> OH C-2 or a Linolťic A cid f] 8 carbons ; 2 double bonds, f?-M n* J or CM 6 X! 15 AT-12 jC-9 v^C^A^C^v^syx^ a-Linolcnic Aťid í IS:3, r^Jt Původ n-3 and n-6 nenasycených mastných kyselin, biosynteza eikosanoidů z kys. arachidonove a eikosapentaenové PLANT METABOLISM MAMMALIAN METABOLISM Acetyl-CoA i Plastids Oleic acid I Endoplasmic reticulum Llnoleic acid (to-6) • Chloroplast a-Linolenic acid (o>-3) ■ Marine algae I Plankton I Fish COOHVegetable » HX foods J COOH \ \ \ N ,COOH manne Eicosapentaenoic acid I Marine algae T PI an k lo n I Fish foods COOH Docosahexaenoic acid Arachidonic acid Leukotrienes 4 Leukotrienes 5 H3C vwww Eicosapentaenoic acid COOH. o2 o o Prostaglandin G 2 1 ^Y^N COOH yljy^s CH3 / XOH\ PG I PG I TXA 2 (TXA3) 4 °2 0 \ V \s^*s\ COOH ^]H Prostaglandin G3 Metabolismus výchozích esenciálních mastných kyselin linoleové a a-linolenové CI, WWWVNM 18:2n-6 18:3n-3 /WWWWVN COOH CHJ COOH Linoleic acid a-linolenic acid \ A6 desaturase v 18.3n-ó 18:4n-3 \ E longa s e ""WWWWVVV00™ 20:3-6 20:4„-3 Dihomo^y-linolenic acid (DGLA) J, AJ desaturase ^ CiWw\=A=A^A 20:4n.6 20:Sn_3 A^J^A^AA CH, CO01I Arachidonic acid (AA) Eicosapentaenoic acid (EPA) I Elongase I 22:4n-6 22:5n-3 Elongase, A6 desaturase and f peroxisomal ß-oxidation \ "WWWWÜWT 22:5n-6 22:6n-3 /WWWWWWV™" CH, Docosapentaenoic acid (DPA) Docosahexaenoic acid (DHA) Figure 1.Fatty acid metabolism of essential fatty acids of the n-6 and n-3 series via the elongation-desaturation pathway (based on data reviewed in [1]). Table 2 Distribution oť fatty acids (FAs) within each phospholipid (PL) species of PC 12 cells PC PS PI PE PA 16:0 3e.eb 6.2 2.8 9.6 SA 18:0 6.2 48.1 55.7 24.9 OA 18:1 (n-9) 54 41.6 12.3 37 AA 20:4 (n-6) 0.6 1.1 28.2 14.9 DHA 2.2:6 (h-.¥) 0.4 5.1 1 13.4 1 Within each PL species, the distribution of palmitic acid (PA, 10:0), stearic acid (SA 18:0), oleic acid (OA, 18:1, fl-9), arachidonic acid (AA, 20:4 m-6), and docosahexaenoic acid (DHA, 22:6 n-3) was calculated. The percentages were based on the values reported by Knapp & Wurtman (1999). b Relative percentage of E\ for each PL class. Obsah mastných kyselin v tucích obilovin a luštěnin Tab. 24. Obsah mastných kyselin v tucích obilovin a luštěnin (Davídek a kol., 1983) Mastná Počet C : dvoj. vazbám Obsah % z veškerých mastných kyselin kyselina Pšenice Žito Oves Rýže Sója Palmitová Stearová Olejová Linolová E Linolenová E 16:0 18:0 18:1 18:2 18:3 14 - 17 1 - 3 20-45 40-50 2 - 3 2 - 6 3 - 8 18-35 (?8-6r> 1 - 2 10 2 59 31 0 13-16 1 - 2 (^g-52j 29-40 stopy 7-10 2 - 5 22-30 50-60 cJZD E = esenciální (nezbytné) Obsah mastných kyselin v rostlinných olejích Tab. 23. Obsah mastných kyselin v důležitých rostlinných olejích (Davídek a kol., 1983) Mastná kyselina Počet C : dvoj. vazbám ■ -Obsah % z veškerých mastných kyselin Sójový olej Slunečnicový Olivový Podzem-nicový Repkový v R. bezeruk, Myristová Palmitová Stearová Arachová Palmitoolej. Olejová Ikosenová Eruková Linolová E Linolenová E 14:2 16:0 18:0 20:0 16:1 18:1 20:1 22:1(13) 18:2 < 18:3 --------------------- 0-0,2 7-10 2 - 5 0,2- 1,0 0,0-0,5 22-30 0 0 ^50 -60s 5-9 0,1 -0,3 3,5-7,5 2,4 - 3.0 0,5 - 0,7 0,2-1,0 30 - 39 ( 0 0 ) 46-65 0-0,8 0-0,2 11 -14 2-3 0,1 -0,4 0,2 - 06 ^ZO-Tff) 0,1 -0,4 0 5-12 0,2 - 0,8 0,3 - 0,5 6-12 2,8 - 6,3 1.6-2,8 0,9 - 2,4 42-72 0 0 13-33 0,5-5,0 0,1 -0,3 2,5-4,2 0,2-1,0 0,2-0,5 0,1 -1,3 9.1 -12,5 6.1 -9,5 45-64 8,2-15,9 |ľj -11^| 0-2 4,0-5,2 0,9-1,8 0,9-1,2 0,2 - 0,4 54-60 0,3 - 3,8 0,3-0,6' 19-25 8- 11 E = esenciální (nezbytné) v našich podmínkách do 5 % Celkové n-3 kyseliny vs. celkové n-6 kyseliny ve fosfolipidech v plasmě u 10 populací CD 3 1 to & •# • ß 1U 4# b • ^ # y = -0.507X * 26.274 / / r\ r2 = : 0.439 i 1 i 1 25 30 35 Total cj6, % 40 45 Účinky kys. linolenové a linoleové z potravy Změny mastných kyselin v játrech 8 m Q 0 \ Ü < Ě 6 \ 18:2ů6 < u_ _J < K O \- 4 cc LU <* ^^ > 3 ^^ 20:4Q6^Q- —1 LL O 2 20:3ů6 x£ i ~~t— —i—-_____j_ 0.5 1.0 1.5 DIETARY LINOLENATE (% OF CALORIES) 5 10 DIETARY LINOLEATE (% OF CALORIES) Účinky dietetické hladiny alfa-linolenové kyseliny na obsah jejích metabolitů v jaterních lipidech a-Linolenic acid, % of calories Souvislost metabolismu esenciálních mastných kyselin s karcinogenezí Diet n-6 LA n-3 ALA Mutagens Carcinogens 1 Oncogenic viruses 0 d-6-d rv3LA^~ PLA 2^ Anti-cancer drugs Radiation Cytokines ,DGLA-| d-5-d AA ?— 1 *■! series PGs TXs LTs d-5-d © PLA DHA ©1 /3 series PGs ▼ TXs LTs 0 Oxygen free radicals & [_Ts lipid peroxidation 2 series PGs TXs EPA j Tumoricidal action Dietary n-3 PUFAs Dietary n-G PUFAs Membrane Phospholipids y (-) DHA O => TEPA-^ AA 11 o.....:......* I EPA-derived AA-derived eicosanolds eicosanoids (-); H '■"-*• I fifl am m ati on ♦ It > T Nitric oxide — (t) Í+) f+) ---------► Angiogenesis Tumor-endotheliai cell adhesion NORMAL CELLS T ROS/RNS (+) y Initiation <+) METASTASIS A W =L> INITIATED CELLS Promotion Progression CANCER (+) A PROLIFERATION (") UNCONTROLLED GROWTH (i APOPTOSIS) (+) FIGURE 2. Hypothetical scheme showing potential mechanisms whereby n—6 polyunsaturated fatty acids (PUFAs) and n—3 PUT As may promote and suppress carcinogenesis, respectively. In initiated tumor cells, phospo lipase A2: cyclo oxygenase 2. and lipoxygenases are onen overexpressed. which leads to overproduction of arachidonic acid (AA. 20:4n—6)—derived eicosanoids that augment inflammation. Nitric oxide, which is elevated in inflammation, i.s implicated in both the initiation and the progression stages of carcinogenesis. Nitric oxide may stimulate tumor growth and metastasis by enhancing the angiogenic and migratory abilities of tumor cells. Dietary n—3 PUFAs reduce the desaturaiion and elongation of hnoleic acid (18:2n—6} to A A, the incorporation o f AA into membranes, and the biosynthesis of AA-derived eicosanoids: suppress inflammation: stimulate apoptosis; up-regulate the expression of genes coding for antioxidant enzymes; and thus inhibit rumor growth and metastasis. 4- and solid arrows, stimulation; — and dashed arrows, suppression; f , increase. EPA, eicosapentaenoic acid (2Q:5n—3): DHA, docosahexaenoic acid (22:6"n—3); ROS7 reactive oxygen species; RNS, reactive nitrogen species. Am J Clin Nutr 2004;79:935-45. kovalentní modifikace ' ^ aktivita genová PUFA transkripčních ------► transkripce ti faktorů ligand t i Koncentrace kyseliny arachidonove pokusné a fyziologické podmínky Aä( albumin^ * *° AAv_ é* V physiological free concentration (-nanomolar) Coenzyme A ATP ■main ammo AA in remodeling phospholipid pools Fosfolipáza A2 Enzym účastnící se lipidového metabolismu, důležitý pro řadu buněčných procesů. Tři skupiny: ► sekreto váná PLA2 (sPLA2), ► na vápníku nezávislá PLA2 (ÍPLA2), ► na vápníku závislá cytosolová PLA2 (cPLA2). Kromě úlohy v buněčném signálování souvisejí PLA2 s různými patologickými stavy, včetně zánětu, tkáňové reparace a nádorů. U řady nádorů jsou hladiny sPLA2 a cPLA2 zvýšeny. PLA2 jsou také cílem protinádorové terapie Přenos signálu ílttíiíM3lřTO bá-yyraeHWB ATP cAMP PI / DAG l IP3 arachidonic acid (AA) ^^^^^ / ^^^^^ \^_^^s receptor G-protein prostaglandins (PG) leukotrienes H O O C i H O o H sn-3 H O" O H lospholipase A2 O ------- R3 O Drug Discovery Today Figure 1. Phospholipid structure with phospholipase A2 cleavage site. Extracellular matrix Drug Discovery Today Figure 2. sPLA2 participating in an inflammatory response. (1) Pro-inflammatory cytokines such as tumour necrosis factor a (TNF-a) or interleukin 1ß (IL-1J3) induce cellular expression of sPLA2. (2) Activating factors cause release ot sPLA2 from secretory granules into the extracellular matrix, (3) In the presence ot millimolar concentrations ot Ca2+, sPLA2 hydrolyzes membrane-bound phospholipids ot neighbouring cells. Released tatty acids, such as arachidonic acidr are further metabolized into eicosanoids, generating an inflammatory response in neighbouring cells. SPLA2 v zánětlivé odpovědi Prozánětlivé cytokiny indukují expresi sPLA2. Aktivační faktory uvolňují sPLA2 ze sekrečních granul do ECM.. Za přítomnosti Ca2+ sPLA2 hydrolyzuje membránové fosfolipidy sousedních buněk. Uvolnění AA a následná tvorba eikosanoidů indukuje zánět. Aktivace cPLA2 Prozánětlivé cytokiny indukují expresi cPLA2. Následuje fosforylace zprostředkovaná MAP kinázami. Ca2+ způsobuje translokaci cPLA2 z cytosolu do perinukleární membrány, kde je také její substrát a enzymy nutné k tvorbě eikosanoidů. Aktivovaná cPLA2 lyžuje membránové fosfolipidy a uvolňuje AA, která je metabolizovaná COX a LOX. Model konstitutivní overexprese cPLA2 a COX-2 u nádorových buněk Metabolismus kyseliny arachidonové r=\j-=\^/^^/s COOH Cytochrome P-450 EpoxysracftidoníC Ac»0 _l lumiracoxib rofecosdb etoricoxib valdecoxib etodolac meloxicam nimpsulide celecoxib diclofenac sulindac meclofeiiamate tomoxiprol I Piroxicam tli fluni sal sodium salicylate niffumic zomepirac fenoprofen ampyrone ibuprofen tolmetin naproxen aspirin indomethacin ketoprofen suprofen flurbiprofen ketorolac 3 o q •x ÍL O Q ■ B h- « (g Nuclear membrane PI synthesis in Golgi ?\ pip ^ PKC \ to ^ PI-PLC PLA2 DAG AA DAGK * i y^ JPGHS2 *> PKC activation PA Prostanoids I * / \ RECYCLE Ý Nuclear protein Nuc|ear receptors eg PPARs, phosphorylation (intracrine) Cell surface receptors (autocrine / paracrine) MITOSIS ■ AP0PT0SIS I DIFFERENTIATION Předpokládaný mechanismus přenosu signálu v jádře Chronická zánětlivá onemocnění spojená s malignitou Nádor Zánětlivé onemocnění Lymfomy HIV, Epstein-Barr and Herpes 8 virus, host vs. graft disease Kolon Ulcerativní kolitida Plíce Astma, chronická bronchitída Ovaria zánět ovariálního epitelu Moč. měchýř Eosinofilní cystitida, schistosomiasis Slinivka Pancreatitis Spojení jícnu a žaludku Barretůvjícen Žaludek infekce Heliobacter pylori Játra Sarcoidosis, hepatitis B virus Děložní čípek Lidský papilloma virus Mesotheliom Expozice azbestovým vláknům ha bor a tory of fluidita co-3 mastné kyseliny membránové fosfolipidy signálová transdukce < > eikosanoidy < > genová exprese funkce buněk imunitního systému střevní bakterie zánět střeva Mechanismus imunomodulacnich a protizánětlivých účinku co-3 mastných kyselin n-3 PUFA i; složení mastných kyselin v membránových fosfolipidech i! molekuly membránových fosfolipidů li třídy membránových fosfolipidů fluidita membrán : . . . rirakce - receptor funkce G-proteinu další signální systémy např. přes cAMP, cGMP funkce transkripčních fakt i* i steroidní hormon- Interakce n-3 PUFAs s AA při syntéze eikosanidů s prozánětlivou aktivitou kyselina linoleová (LA) (18:2 n-6) kyselina linolenová (LNA) (18:3 n-3) metabolismus i kyselina arachidonová (AA) (20:4 n-6) i DIETA metabolismus TXA2 PGE2 LTB4, LTC4, LTD4 faktor mediatory zánětu agregace destiček i kyselina eikosapentaenová (EPA) (20:5 n-3) i TXA3 PGE3 LTB5, LTC5, LTD5 slabší slabší zánětlivá aktivita faktor agregace destiček Protizánětlivé působení n-3 PUF As inhibuje (-) EPA PLA2 kyselina linolenová / linoleová KYSELINA ARACHIDONOVA podporuje (+) í PG eikosanoidy t Makrofág EPA NFKb-IKb makrofág - 1Kb / ^NFKB ^ TNF & IL-1 —► PGbZ 1 ' m proteiny lipidy vitamíny minerály infekce zánět neoplazie // produkce a uvolňováni cytokinů i bioloaická fun imunitní odpověď odpověď akutní fáze horečka anorexie změněný metabolismus Vzájemné vztahy mezi výživou a infekčními a zanětlivými chorobami zprostředkovanými cytokiny Předpokládaná interakce TNF alfa s vysoce nenasycenými mastnými kyselinami TNFcc DIETARY PUFAs Ý ^^^^^^^^ | (n-3, n-6) TMc ,„„„„.■„, „!..,-.■„, plasma membrane < i TN Fa receptor cluster ľ /X PLA, / phospholipids osanoids Lall effects on gene expression: early genes cell cycle apoptotic nucleus cytokines i fc. effects on: t^^ cell proliferation differentiation apoptosis metabolism XENOBIOTICS CELL MEMBRANE CYTOSOL Cytos°lie receptors FREE RADICAL PRODUCTION MEMBRANE PHOSPHOLIPIDS Arachidonic acid PHOSPHOLIPASE A2 NUCLEUS Nuclear receptors GENOTOXIC EFFECTS (DNA) CYPs DIOLs EETs HETEs CYCLOOXYGENASES PROSTAGLANDINS tromboxanes prostacyklines LIPOXYGENASES LEUKOTRIENES effects on COXs, LOXs and CYPs genes, and on the genes regulating cell proliferation, differentiation and apoptosis NON-GENOTOXIC EFFECTS CARCINOGENESIS effects on cell PROLIFERATION, DIFFERENTIATION and APOPTOSIS? G^S (cell cycle progression) Příklady a mechanismy působení vysoce nenasycených mastných kyselin třídy n-6 a n-3 Působení n-3 vs. n-6 MK Působení na proliferaci a smrt normálních a nádorových buněk Interakce s růstovými faktory Spolupůsobení s jinými agens Metabolismus kyseliny arachidonové Úloha cykloogygenázy 2 Inhibitory metabolismu AA v terapii Cytotoxické účinky n-3 and n-6 EFA na nádorové a nenádorové buňky Časový průběh účinků kyseliny eikosapentaenové (n-3) na buňky PLÍFAS INDUCE APOPTOSIS a O Peroxidation (ratio) % Dead (EPA) % Apoptoiic (EPA) Biornass (ratio) % Dead (control] % Apoptoitc (control) Peroxidation (ratio) EPA / CONTROL RATIO .25 TIME (hours) Suprese růstu buněk nádoru prsu EPA a DHA 3£ r 30 25 X 20 16 \o o 0 00 0.50 1.0O 1.50 2.00 2.50 řig. 2, Suppression of grim t h itf Ihť MDA-MB-231 breast cancer Cell fine by R P A (•} and DHA [Oi. ftiini\ mean \alut?i for t rip I k arc wells; bam. SĽ. Cell number rcdlKvd ífÍRniľíťantN compared with ťontroí: 'P< 0,05. "P< 0.01. Účinky LA a OA na růst buněk nádoru prsu 45 40 35 O 30 O X = 25 1 S 20 - 15 - 10 - 5 - 0 ** Ó.OO 0.50 1,00 1.50 2-00 2.50 jig/ml Fig. 1, The eífétiíjš uf LA (OJ and OA (•> tjn growth oť the MDA-MB1H breast uAnecr cell line. The cells were counted after ft days. Culture was in scrum-Free medium ton taming 1.25 mg/ml of deltpidized BS A. and the FAS were Lidded dissolved in éfh&nol. \n equal volume (if ethanol wüs added in Ehe control wells. Points, me;iu values for triplicate wells; tam, SF. Statistically significant differences in cell number;, líhu pared ^tih those in the absence of l~A addition are: T<-.Q.\}5. "/'<(l.0i. TtfMť L Mediators of Oxidative Stress Reactive Oxygen Species Free radicals Hydroxyl radical (HO) Superoxide radical (O2-) Nonradicals Hydrogen peroxide (H2O2) Singlet oxygen ["'o^ Lipid Peroxidation Products Peroxyl radical (ROO-) Alkoxyl radical (RO-) Secondary Products Mal o ndi a Idehyde 4-Hydroxyalkenals LU O < o: LU o o: o. n-6 n-3 n-9 KONCENTRACE MASTNÝCH KYSELIN D.G.Cornwell and N.Morisaki. Free Radicals in Biology. Vol.6. 1984 c ■ oboraleř hokifiGfeikqp niarVKikdi«f úiiw nvčR. srno ) * LU ^r Q O ^r Q. < f _l CĹ ^m^~~~ f LU LL ' TT—^ LU O —1 f ^^^^^ < O ^r ^^^^ Q 0Ĺ Q. ^/ \ O a: LU Q. r 1-6 n-3 n-9 KONCENTRACE MASTNÝCH KYSELIN D.G.Cornwell and N.Morisaki. Free Radicals in Bioloav. Vol.6. 1984 Biafydhdlni neliky nvčn. SRNO LU O < o: LU o o: o. >- Q < -I O < H CO O o: o. n-6 KONCENTRACE MASTNÝCH KYSELIN D.G.Cornwell and N.Morisaki. Free Radicals in Biology. Vol.6. 1984 niarVKikdi«f úiiw nvčR. smo Cytotoxicita indulovaná EFA a její vztah k superoxidovým radikálům a produktům degradace hydroperoxidu 2 i u s TBARH TUMOR ŕ TBARM hON-TľMOH j % ) SUPEROXIDE TUMOR / SUPEROXIDE NON-TUHOR Í~Q-) Fig. 2. EFA-induced cytotoxicity and its relationship to superoxide radicals and hydroperoxide degradation products. Human breast turnor (ZR-75-1) cells and non-tumongemc human skin fibroblasts (CCD-4 f SK) were exposed to EFAs as described in Table I Cell viability and hydroperoxide degradation products were determined 6 days after supplementation. Superoxide radicals were determined by nitroblue tetražolium reduction 3 days after supplementation. Hydroperoxide degradation products were estimated by the amounts of thiobarbituric acid reactive material expressed as matonakjehyde-equivalent (fmole/ cell). Nízké dávky DHA, ale ne EPA, suprimují bazálni a EGF-stimulovanou mitogenezi mesangiálních buněk A. 5000 li L 1000 I BSA 1O11H 50iíM 100uM B. 8000 6000 š 4000 ŕ 3000 BSA (Basal) ! i_J BSA IQuJJj 50nM IOOjiM +EGF Fig I. Low dose oľ DHA. bul nut RPA, suppresses basal and RGF-stimulated ntiingenesis t>T MC. MC were treated wilh 10. 50. ur 100 pmyliL. BSA (hatched bars). DHA (Močit ftan). or FPA [white bars] fur 24 hnurs in ihe absence (A) or presence (B) of EGF (20 ng/mLl before assessment i>ľ [3H]-thyimdine uptake. Data expressed as mean í SEM (" — i experiments, each performed in duplicate). 'Sitniticanily different from BSA-trcaud cmiinil (A) Of EGF-Mimululed BSA ciiniml (B) IP < ,03). EFFECT OF DOCOSAHEXAENOIC ACID ALONE, OR IN COMBINATION WITH IRRADIATION, ON THE GROWTH OF Mia Pa Ca-2 CELLS 9 O C £0 ja i- o V> < CO CO < S o m 1200 n 1000 -- 800 - 600 :. 400 - 200- 0 NON-IRR IRR bef/Sim IRR aft 001 1------1—1 I 1 I ll|-----------f------1—I I I I M] I k .01 111 I I I I I I ■ 11 10 CONCENTRATION (uM) Apoptoza buněk tlustého střeva HT-29 ovlivněných rybím olejem, olivovým olejem, linoleovou a olejovou kyselinou ló 14 12 10 8 6 4 2 0 * * a Coul rot ■a Fish oil a Olive oil 48 li 2 h 15 10 5 (i DCoiitrnl SLinoleic add DOIeic jicid 4Sli 72 h Interakce kys. arachidonove (AA) a dokosahexaenove (DHA) s butyratem pro-caspase-3 PARP Bax Bak Mcl-1 control NaBt AA50 AA 50 - NaBt DHA 20 DHA 20 - NaBt kDa ««_ mm <~0» — •^------ 32 «V •• ^ ^ 113 •^------ 89 ^^—a <------ 21 •Ä — ~— m "*------ 24 - — '' »« •^------ 42 »rotory kinetics Institute e Read Cze« i«, Brne Pro-caspase-8 Pro-caspase-3 Bid PARP ß-actin kDa 55/57 41/43 32 22 11 §9 40 Cell membrane Fíg. 4. MolecLilarmechanism.sforCOX-2andNSAIDs.The right part of the model illustrates the prostaglandin syn t he si s path way as well as the subsequent receptor signaling—the specific prostaglandin receptors as well as the non-canonical EGF receptor pathway. As the result of inhibiting COX enzymes, accumulation of arachadonic acid would directly promote apoptosis and attenuation of positive feedback to p ro I iteration and survival through receptors. The rest of the iigure demonstrates several COX-2 independent mechanisms proposed for NSAIDs. Since, not all NSAIDs are able to act through these mechanisms in every cell type, a brief table is attached to .summarize the particular NSAIDs used in each experiment as well as the cell lines involved. Modulation of prostate cancer cell growth by arachidonic acid í i^ ■j 90 * c >u I 3 =i (Q flf V' »fl gtj .Xr.ictiid^nic jc:íí llM' ÚČINKY INHIBICE CYKLOOXYGENÁZ A LIPOXYGENÁZ NA NÁDOROVÉ BUN. POPULACE • Řada nádorů má změněný metabolismus nenasycených MK a produkuje zvýšené množství metabolitů AA, které indukují růst a invazivitu (epiteliální nádory - prsu, kolonu, plic, prostaty) • Frekvence exprese jednotlivých typů enzymů (COX1, COX2, 5-, 12-15- LOX, FLAP, P450) se liší podle typu a histologického stupně nádoru • Mitogenní a viabilitní faktory (EGF, HGF atd.) a prozánětlivé cytokiny (TNF-a, IL-1) indukují uvolňování AA a tvorbu eikosanoidů, které slouží jako přenašeče nebo modulátory signálů regulujících proliferaci a apoptózu • Nesteroidní antiflogistika (NSAID - aspirin, sulindac, indometacin, ibuprofen , Piroxicam) inhibují aktivitu COX a mají preventivní a terapeutické účinky na rozvoj nádorů, zejména kolonu - využití inhibitorů COX2 (inducibilní) • NSAID - snižují proliferaci a indukují apoptózu mechanismy závislými i nezásvislými na aktivitě COX • Účinky mohou být přímé nebo nepřímé - zprotředkované např. změnami aktivity imunitního systému • Inhibitory LOX (NDGA, esculetin, MK-886) inhibují proliferaci a indukují apoptózu řady nádorových linií • Produkty 5-LOX fungují jako „second messengers" řady růstových a viabilitních faktorů • Produkty 12-LOX se uplatňují v procesu invaze a tvorby metastáz - ovlivnění exprese proteáz, adhezívních molekul - využití inhibitorů Stimulace produkce 5-HETE působením AA (účinek inhibice 5-LOX aktivujícího proteinu (FLAP) pomocí MK-886 Cornel Treatment 94 Reverze účinků inhibice 5-lipoxygenázy 5-oxoETE lLiO-1 Í MKSSfi íú O l 5 Cone, of 5^íwETE íjaAÍ) :■■■ Inhibitory 5-lipoxygenázy, ale ne 12-lipoxygenázy blokují růst stimulovaný kys. arachidonovou u nádorových buněk prostaty \a aA Aa AA áá aa í] tří 3 i i í tě Účinky různých metabolických inhibitorů na růstově stimulační účinky kys. arachidonové C AA AA AA AA AA AA d 1 í b lň 2(3 Cone, of Ibuprofen InM| AA AA AA AA AA AA i 2 5 K J) C()ncrof5KF-325A ip.MI hA AA AA AA AA \A l> <3.3 t ä 5 L« OwcofNDGA ItiMI Účinky inhibitorů syntézy eikosanoidů na růst buněk nádoru prsu v přítomnosti kys. linoleové 5 o O "oj O s? 150n "r-»TO*i" • ■ i • •■■■ i^^^pvnt| 10 100 Drug concentration (ug/ml) Fig. 2. The effects of eicosanoid synthesis inhibitors in the presence of linoleic acid on cell growth. •: indomethacin; 0: Piroxicam; "xsculetinju: nordihydroguaiaretic acid; *: p < 0.05; **: p <0.01. c o *3 8. b- o u c a> c '•B E ......I ■ i^wfnp«*k 1 10 Drug concentration (ug/ml) 100 Fig. 3. The effects of eicosanoid synthesis inhibitors in the presence of linoleic acid on ^H-thymidine incorporation. •: indomethacin; o: piroxicam; ■: esculetin; D: nordihydroguaiaretic acid; *p< 0.05;**: p < 0.01. Srovnání inhibičních účinků indometacinu, NDGA a esculetinu na buňky nádoru prsu 25 20 i— I 15 j2 10 3 O 10 20 30 4Ü Inhibitor (Mg/ml) Fig. 5. Comparison of the inhibilurj effects of indumelliacin (O), NDGA (•}. and eseulclin (A) on M DA MB-231 eell growth. The cells were counted after ft days of growth in strum-free medium containing 625 ng/ml of LA. Points, mean values for triplicate wells; bars. SE. Účinky indometacinu nebo piroxicamu na růst buněk nádoru prsu 35 30 c:5 20 15 10 - O 10 20 30 40 Inhibitor (/ug/ml) Fíg. 4T Thť effects of indumetbacin (O) or piruNÍeam § 00 K 60 40 20 HS578T loo 50 ■rřn 1 r* a 5" ------ESCUL ^J U937 100 50 1 r5" b x -------ESCUL i E^ NDGA ESCUL I I OGy ^ lGy WM 5Gy Syntéza DNA měřená inkorporací 3H-tymidinu Figure 4 3H-thymidine incorporation (9c of nontreated control) in HS578T and U937 cells subjected to different treatment. The nonirradiated cells or cells irradiated with 1 or 5 Gy were cultivated in the presence of 25 umol/1 NDGA. 25 ^mol/1 ESCUL (inserts 3 a, b) or 50 ytnnol/1 ESCUL or without the agents (------) for 72 h. Data are means ± S.E.M. for three independent experiments performed in six parallels. * p < 0.05: ** p < 0.01 significance of the interactive component Účinky esculetinu na kumulativní výskyt prsních nádorů u krys krmených nízko- a vysokotukovou dietou I uu - L. o E 1- 80 - 60 - ífl I 40 - 5? 20 ■*—i—'—r 2 4 16 2 0 Weeks After Administration of DMBA Fig. 1. Effects of esculetin on the cumulative incidence of palpable mammary tumors in rats fed high- or low-fat diet. O, high-fat; a, high-fat plus esculetin; • , low-fat; a, low-fat plus esculetin. : J/J VJVO poskytují inform cici o osikové ^systémov j rnecnanismu uoinku na suorjunecne úrovni imjdjy í/j wj'/o i * j - nsjzs z ruori rnscrianjcKy zoDscnovar závery pro systémy in vivo (chybí zapojení vyšších regulačních systému), ídeáiní pro studium mechanismů účinků na suDounecne úrovni i itor :iky Biofyzik! nVCR, ARNO 120 i 0/ /o 100 80 60 40 20 0 +- a—s—s—e Kontrola Dicloph 0.15 mg p<0,01 Dicloph 0.5 mg p<0,05 Ibuprof 0.5 mg —^-Ibuprof 0.15 mg p<0,01 Flurbiprof 0.5 mg Flurbiprof 0.15 mg p<0,05 9 10 11 12 13 14 týdny prežívaní zvírat s nádorem (G:5:113) PO TERAPII S INHIBITORY CYKLOOXYGENAZ ■oborotory mytokinccics Institute of Biophysics, Brne Rcodsmy of Scisncei Czech Rctoublic A) Ibuprofen B) Flurbiprofen 1 0.9 0.8 0.7 0-6 0.5 0.4 4 0.3 0.2 0.1 0 -♦—Control (rt=37) -&—ibuprofen 0.5mg (n=20) &- ibuprofen 0.15mg (n=12) 1 0.9 | 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0,1 0 1 § 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 ♦ Control (n=37) -O-- flurbiprofen 0.5mg (n=10) -O flurbiprofen 0.15mg (n=21) C) Diclofenac -♦—Control (n=37) -D—diclofenac 0.5mg (n=10) D diclofenac 0.15mg (n=27) Růst fibrosarkomovych buněk G:5:113 in vivo v syngenních myších ovlivněných nesteroidními protizanetlivými látkami. Pět dní po injekci buněk G:5:113 byla zvířata ovlivněna COX inhibitory a každý týden byla stanovena velikost tumoru. A) Cell number sew 8 500 400 300 200 100 diclofenac Ibuprofen flurbiprofen Control D2.5pM DS^iM DlOu-M O20u.M B) Ceti viability 105 diclofenac Ibuprofen flurbiprofen I Control D2.5ijM DS\iM DIOj^M Q20(jM Malé in vitro efektv nesteroidních protizanetlivých látek (inhibitorů COX) na proliferaci a viabilitu buněk G:5:113. Stanoveno po dvou dnech inkubace. A) Tumor size o o 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 OB "*- Control (n=20) ■■0--NDGA(n=18) ň......Esculetin (n=20) 5 6 weeks 120 B) Survival of mice 11 13 15 weeks Růst buněk G:5:113 in vivo v syngenních mvších a přežívání myší nesoucích nádor ovlivněných NDGA nebo esculetinem. Pět dní po injekci buněk G:5:113 byla zvířata ovlivněna LOX inhibitory a každý týden byla stanovena velikost tumoru, přežití zvířat bylo monitorováno každý den. Tumor size (O 0.7 ü 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 o a 1 -4—Control (n=20) D NDGA (n=20) A- Esculetin (n=19) 5 6 weeks Studium tumorigenicity buněk G:5:113 in vitro ovlivněných NDGA a esculetinem. Buňky byly ovlivněny 48 h inhibitory LOX, poté byly přeneseny s.c. do syngenních myší a bez další terapie byly ponechány do konce experimentu. Velikost nádorů byla stanovována týdně. 120 A) Cell number and viability 20 0 cell number ■cell viability ** 0 2.5 5 10 20 30 50 \iM of NDGA B) Cell number and viability 120 25 10 20 30 50 jiM of esculetin Významný efekt (LOX inhibitoru) NDGA a esculetinu na in vitro proliferaci buněk G:5:113 po 48 hodinovém působení. 50- ri 3 = 0.001 -, \ D -PGE2 ~ 40- • ■ +PGE2 r p = 0.01 -j OJ 5 30 j __ É r P = 0.08 -! Cytotoxici o 1 , ^ 10- 1 T" i 1 Peripheral Blood Monocytes Alveolar Vlacrophag es Peritoneal Macrophages Fig. 4. Effect of the cyclooxygenase metabolite, PGE2, on the development of tumor-icidal function in indomethacin-treated, AM, PM, and PBM from cancer patients. PGE2 (10~8 m) was added simultaneously with 100 units/ml IFN-y and 2 /xg/ml indomethacin to macrophage cultures. The effector:target ratio used was 20:1. The results presented are from variable numbers of donors (range, 6-10) for each type of macrophage. Bars, SD. 50 o CM II 40- 30 I 20 o % O ^ 104 D -LTC 4 ■ +LTC4 r- P = 0.02 I j- P = 0.07 -| J^L m r p = 0.08 -, Peripheral Blood Monocytes Alveolar Macrophages Peritoneal Macrophages Fig. 5. Effect of the lipoxygenase metabolite, LTC4, on the development of tumoricidal function in NDGA-treated, AM, PM, and PBM from cancer patients. LTC4 (10-10 m) was added simultaneously with 100 units/ml IFN-y and 40 p.M NDGA to macrophage cultures. The effectontarget ratio used was 20:1. The results presented are from variable numbers of donors (range, 4-8) for each type of macrophage. Bars, SD. (a) Nordihydro-guararetic acid (NDGA) Indomethacm LTD MOPC-315 tumor cell (b) AA861"- lonophore A23187 LTB. db-cAMP DIETETICKÁ DOPORUČENI Zdraví a prevence chorob (nedostatek a nadbytek potravy, správná výživa) Terapeutické využití -nutriční farmakologie (adjuvantní terapie, „disease specific nutrition", nosiče léků Parenterální a enterální výživa VÝZNAM SLOŽENÍ TUKŮ V PARENTERÁLNÍ VÝŽIVĚ PACIENTŮ LCT - "long chain" triglyceridy - z rostlinných olejů s vysokým obsahem PUFA (důležitý poměr n-3 : n-6) - regulační funkce, mohou zyšovat nebo snižovat např. produkci TNFa (kachektin) - prozámětlivý cytokin spojený s kachexií MCT - "medium chain" triglyceridy - nasycené MK (6-12 uhlíků) - zdroj energie, působí proti supresi imunitních a fagocytárních funkcí u silně stresovaných pacientů. 1) Složení lipidových výživ ovlivňuje spektrum lipidů v plasmě i v buněčných membránách, přičemž metabolismus a obrat fosfolipidů v membránách transformovaných-nádorových buněk se zásadně liší od buněk netransformovaných-nenádorových. 2) Změny ve složení fosfolipidů membrán mění její vlastnosti (fluiditu, produkci volných reaktivních radikálů a biologicky aktivních metabolitů - eikosanoidů), což se dále odráží ve schopnosti příjmu a přenosu signálů důležitých regulačních molekul s následnými účinky na důležité biologické procesy jako jsou buněčný růst diferenciace a apoptóza a dále funkce buněk imunitního systému 3) PUF As a jejich metabolity mohou být důležitými regulátory genové exprese. Předpokládá se, že tyto látky jsou schopny ovlivňovat aktivitu transkripčních faktorů, které se pak váží na klíčové elementy spojené se specifickými geny. 4) Změny membrán a růstových vlastnosti nádorových buněk po působení PUFA mohou modulovat jejich citlivost k různým terapeutickým zásahům. 5) Inhibitory metabolismu AA, tj. produkce eikosanoidů, k nimž patří i řada běžně v klinice využívaných NSAID, mohou významným způsobem modulovat zmíněné procesy. Složení a využití lipidových emulzí Směsi přírodních olejů (sojový -LCT, kokosový - MCT), emulgované fosfolipidy (vaječný lecitin, sojové fosfolipidy), izotonizační přísada (glycerol) Tukové částice podobné chilomikronům Parenterální výživa - emulze součást tzv. „all-in-one" vaků Funkce - zdroj energie a esenciálních MK Na základě nových poznatků o regulační úloze lipidů využití jako farmaka VÝZKUM V LABORATOŘI CYTOKINETIKY BFÚ AV ČR Výzkum je zaměřen zejména na na působení lipidových složek výživy a mechanismy působení látek lipidové povahy v kontextu jejich interakcí s fyziologickými regulátory růstu a environmentálními polutanty . Jsou studovány procesy vedoucí ke změnám regulace buněčné kinetiky a komunikace. Získané výsledky mají význam jak pro obecné studium procesu karcinogeneze (negenotoxické mechanismy) stak pro oblast ekotoxikologie, nádorové prevence a hledání nových protinádorových terapeutických postupů. Poznatky o úloze specifických lipidových složek výživy mohou být podkladem pro optimalizace parenterálních lipidových emulzí ve spolupráci s klinickými pracovišti a výrobní sférou. Cílem je prohloubit poznání a nově definovat potenciální úlohu látek lipidové povahy zejména vysoce nenasycených mastných kyselin a jejich derivátů v mezi- a vnitrobuněčných komunikacích podílejících se na regulaci buněčného dělení, diferenciace a apoptózy. ► Výzkum interakce VNMK s endogenními regulátory růstu a apoptózy (cytokiny, induktory apoptózy - zejména vliv na cytokinetiku, mechanismy) - terapeutické aplikace, lipidové výživy ► Výzkum interakce VNMK s environmentálními polutanty (rozpustnost v tucích, aktivace metabolismu lipidů a jejich úloha v působení polutantů - cytokinetika, transdukce signálů, mezibuněčná komunikace) ► Výzkum interakce VNMK s vybranými farmaky (mechanismy působení NSAID-nesteroidních antiflogistik, modulace účinků cytostatik - terapeutické aplikace)