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) PRÍČINY ÚMRTI V USA 1997* Mi 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) PRICINY CHRONICKÝCH ONEMOCNĚNI Životní styl jednotlivce je spojen s rizikem vzniku koronárních srdečních chorob, mrtvice, rakoviny nebo diabetes typu II HLAVNI PRÍČINY UMRTI NA NÁDOROVÁ ___________________ONEMOCNĚNÍ V USA 1999___________________ Životní styl_______________________________________________%z cel k. 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 bnsni. 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 Zeny Muži Zeny 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 (my kot ox i ny) || 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 přyem etanolu a antigény hepatitídy. j^^jj^^^^^^m^^^^^jmmja^m^^íMSKmjR hraje roh v karcmogenezi řadou různých mechamzm11 Jepr< iktorem. Příjem, absorpce a metabolismus velkého množství potravy vyžaduje oxidatívni metabolismus a produkuje více reaktivních kyslíkových radikálů, které poškozují DNA. HH wmammĚtĚaĚĚĚĚĚĚĚĚaĚĚĚaĚBĚaaĚtmaammiĚĚttĚmĚĚĚmmĚĚĚaĚHm Ukázalo se, že příjem tuků, zej Epidemiol, studie předpokládají pozitivní korelaci mezi příjmem tuků a nádory prs1 kolonu a prostaty. Mhé historie studií tuků a nádorů, zůstává řada nrotikb ICE iwaira rostlinné, zejména vysoce nenasycené mastné kyseliny Fin gjggroMgj^Mí^^^wyMJgwJiKW oru. ffiHíai] ra lna arachidonová C ukotrieny) uplatňujících se u různých nádorů. EPA a DHA (n-3) z rybích olejů inhibují AA metabolismus a mohou potlačovat karcinoget IKJMHiratlMgMngSll Strategie minimalizace rizika vzniku onemocnění FYZICKÁ AKTIVITA, RELAXACE, „MIR NA DUSÍ", ŽÁDNÝ STRES, ŽÁDNÉ KOUŘENÍ. SPRÁVNÁ VÝŽIVA Trendy úmrtnosti v USA, 1973-92 TRENDS IN U.S. CANCER MORTAUTY, 1973-92 ALLCAľ 16.3 -3.4 | ALL EXCEPT LUNG LUNG (FEMALES) Wm^^^^^m 136.5 NOM-HODGKIN'S LYMPHOMA ■H 35.9 MELANOMAS OF SKIN Mi 34.1 MULTIPLE MYELOMA M 31.1 LIVER; BILE DUCT ■ 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) -1.31 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 H UTERUS (EXCLUDING CERVIX) -34.5 ^m STOMACH z. x o -43.1 ^H UTERINE CERVIX x -56.9 H^H HODGKIN'S DISEASE o -66.2 ^^mi i_______i________i_______i_______ TESTIS _______i________i_______i________i -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 Tlustého střeva Červené maso Zpracované maso Zelenina Vláknina Alkohol Tuk Folát Prsu Alkohol Červené 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 vzniku nádorů: Nekuřte Pravidelně cvičte Nebuďte sexuálně promiskuitní Vyvarujte se dlouhému pobytu na přímém slunci Vyvarujte se rizika hepatitídy B a C Realistic Goals for Reducing Cancer Mortality ESTIMATED NUMBER OF DEATHS IN THE U.S. (THOUSANDS PER YEAR) 0 50 100 150 FACTOR 1 ' '-------------' Tobacco IM Diet and obesity 1 ^p^j^a in adult life H Hi Perinatal effects and | excessive growth | Biological agents, Mg|||^^ including viruses ■ Causes of current cancer mortality Occupational factors í HH ■ Realistic population goals for reduced cancer mortality Alcohol HIHH Sedentary lifestyle JHHI 3 o 1= < Reproductive factors IH < — 100,000 to 125,000 current deaths Ionizing and ultraviolet radiation IB Environmental Bjf pollution III Inherited genes that lj|j| cause very high risk HP Food additives and con- jjg taminants, including salt ■ Medical products and procedures 11 1 OJ i The Netherlands 25 - • 0 Denmark Canada • 9 New Zea|and 70 — Ireland «Switzerland Belgium O Australia O Sweden Austriao ^»Germany Norway o France Italy o 1b - O Cz echo Slovakia Portugal "unga* • -Finland 10 - Hong Kong ^ Poland Chlleo O Bulgaria Spain Venezuela O o Romania ©^r__ Panama" ©Yugoslavia • Puerto Rico • Colombia 5 — Philipines© m Mexico Japan ° Taiwan © Ceylon Thailand © © El Salvador 0 - --------------------------------1------------------------------1-------------------------------1-------------------------------1------------------------------1-------------------------------1--------------------------------1--------------------------------1--------------------------------i- 20 40 60 30 100 120 140 160 180 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 strongty correlated with average dietary fat intake. Data from Ref. 6. LIPIDY (lipos, tuk) 1 částečn SJaw •r- Tuky, oleie, některé vi mnffiBi normo >zpouštědlech, odě. m mbran. Zatímco proteiny j sou gej os gams rijme traraiiiim •B! vánv. složení lipi íKfl •m ;tné k íflilBHSBHki^Míri - karboxylové kyseliny s dlouhými etězci. .řírodě většinou v esterifikované formě ÍMK Více než polovina rostlinných a živočišných MK jsou nenasycené živočišné a rostlinné Mastné kyseliny řetězce m —B IM jfrl II IM ll»í»gl asycen' umu rova ► mononenasycené - 16 a 18 _ kys. palmitoolejová, olejová ► polynenasycené (PUFA) - 1 dvojných va kys linoleová,; masm 1 dvojná vazba TimÁKw, RflffllEl [acnimi enzvm VYSOCE NENASYCENÉ MASTNE KYSELINY (Polyunsaturated fatty acids - PUF As) - mastné kyseliny s 2 i více dvojnými vazbami. Jsou tři hlavní skupiny PUF As: n-3 (omega-3), n-6 a n-9, podle polohy dvojné vazby nejbližší ke koncovému metylovanému uhlíku. Tyto jsou metabolizovány stejným způsobem alternativními desaturačními a elongačním NOMENKLATURA: Např. kyselina arachidonová, 20:4, n-6 20 - počet uhlíků 4 - počet konjugovaných dvojných vazeb n-6 - poloha první dvojné vazby od metylovaného konce molekuly s de novo ani nedovedou přeměi íěř všechny dvoj n vočichové nedovedou syntetizovat n-3 a n-u jednu sérii v druhou. Tyto PUF As jsou životně důležité jako složka všech membrán permeabilní bark které hrají důležitou regulační úlohu ve tkánk Protože nemohou být de novo syntetizovány a jsou tak důležité jsou nazýván\ ESENCIÁLNÍ MASTNÉ KYSELINY 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 mo' »ÍlEt*ÍBÍRI RnBttKWiimrtmB8iali»s»aaiBtMiHB í8S)r!raTOiffiBHlWiBKr , soče nenasycených mastných kyselin (VNMK) ovlivňuje vlastnosti membrán, zejména jejich fluiditu a produkci látek vznikajících hydrolýzou membránových fosfolipH11 1~,tHv^ ,7ir>«mr «^ ™/ii\™nií ^o^n ™H-^vírvi° aktivitu receptoru i fl fosfolipáz atd.). -bránových fosfolipidü přímo ovlivňují syntézu lipidových mediátoru typu ..alezitý dopad na řadu imunitních a buněčných funkcí včetně proliferace, diferenciace a apoptóz* °ie roli u mnoha závažnvch onemc j kardiovaskulárními chorobai nejčastější příčinou úmrtí v populaci. Lipidy produkované buňkami imunitního sys«, j sou zahrnuty v zánětlivých onemocněních j ako j e revmatoidní ^ ' '1 zánětL nádorových onemocněních xv iMRMMí^ii«iiraB1iľiiiiaiiiiBiTg ywrawj ElqiIi]raaraií*i»BKrei»iMraiKi 1"-- i^B^^jläEä^MBMB^ -A ^^^^^ Carcinogen metabolism inflammatory response Hormone regulation 17 Figure 3. Bioactive food components can influence genetic and epigenetic events associated with a host of disease processes. Trujillo E., J Amer Diet Assoc, 106, 2006 GEi ÍD1VUCS -r PUĎTE DIVU CS = C'YT DIVU C vědecké směry od mapování vnitřního spektra lipidů v biologických systémech k popisu funkce a metabolismu jednotlivých lipidů. OMICS, farmakogenomika, nutrigenomika N ii k Nutrigenetics Nutritional Epigenetics FNutritional Transcriptomics Proteomics Metaboloniics Using the "omics" of nutrition to identify how dietary factors contribute to establishing a phenotype. Trujillo E., J Amer Diet Assoc., 106, 2006 DNA Methylation: Essential for Normal Functioning of an Organism Brain 1. Ingestion of nutrients 6- ONA methylation in promoter region d own- reg u late s and silences gene expression. Cell division is supressecl Trujillo E., J Amer Diet Assoc, 106, 2006 c éntrat dogma oj moka dar biology Gene —* mRNA^^ Enzyme Substrate Product i Q ľosmvv u} id tH'tuntvť Jivtfhacfi cow rul Genome —+ Transe rip tome — t SJNP array : ■■ m * t MícroariMv Proteome * p ■ m i i : t 2D PAGE LC-MS" ^\ Meta ho L oni e liiriĹ-hŕiliical analyses (Table 1> ľ unction ľhenoh pic u I nerval íu n n Figure 1 {A) Traditional central dogma of molecular biology where the flow of information goes from gene to transcript to protein; also shown are sites where enzymes act on metabolism. (Bj General schematic of the 'omic organization where the flow of information is from genes to transcripts to proteins to metabolites to function (or phenotype). Goodacre R., J Nutr. Suppl., 2007 TYPY STUDII ÚLOHY RŮZNÝCH FAKTORU V ETIOLOGII ONEMOCNĚNI ETIOLOGIE - studium původu apricin nemoci ► experimentální studie in vitro - cílené studie na úrovni buněčné a molekulární (buněčné kultury, moderní metody molekulární biologie) ílené studie na laboratorní atech retrospektivní studi ► epidemiologické studie - údaje z vybraných populací, vztahy mezi životním stylem a výskytem onemocnění ► migrační studie - důležité pro výzkum podílu dědičných faktorů a faktorů 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 PUF A jsou metabolický i funkčně odlišné. Jejich rovnováha je důležitá pro ivrnv^^^ffiMmmw^m^^^Mmmmj^mum iivwiWiMiiggimStl are a 11': i nto ^jjj^mga^KmnmjjHimt^m 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. ger 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 je dnes místo 1:1 až 10-25:1. Relativní procento různých mastných kyselin v potravě a změny způsobené průmyslovým zpracováním potravin 40 5 30 8 20 | a u 10 0 Hunter Gatherer i Agricultural | Industrial Vitamin C -4xl0ß -10,000 1,800 Years 1,900 2,000 Fig. 1. 1 ] y pot helical scheme of fat fatty acid (íůůs to3% trans and total) intake (as percentage of calories from fat) and intake of vitamins E and C (mg/d). Data were extrapolated from crass-sectional analyses of contemporary hunter-gatherer pop u la lions and hum longitudinal observations and Iheir putative changes during the preceding 100 years [75|. 72 SIGNAL (např. cytokiny) Biofyzikálni vlastnosti membrán Linidovv metabolismus Schematické znázornění úlohy vybraných složek fosfolipidového metabolismu v buněčných signalizacích Aktivace vnitrobun. receptoru - tr. faktorů Exprese pí Expres* -3 PUFA n-6 PUFA (AA, LA) membránové fosfolipidy arachidonová Mimobuněčné podněty (cytokiny, hormony, polutanty, záření) inhibice (NSAID) Mastná kyselina Ihydrophilíccarboxylfc acid head —, :Ho 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 COOl I I CH2 CH2 CH2 CH2 CM, I CH2 ( II, I CM, I (II, I CM I CH2 (II, I (II I CH2 CH2 CM; stearic acid (C1S) COOl I I ľ" CH, CM-I ' CH, r- CM I v- (II, I V" ľ" ľ-' ni. CH, CH3 palmitic acid (Cid COOl I I T' CM, I V" en. i CH, ľ'-' V' CM II CM I (II- I CH2 CH2 CM. I CM, I ' CM. I -CH2 CH3 oleic acid (Cib) oils) through an ester linkage to glycerol to form triacylglycerols, also known as triglycerides. H2C—OH I HC—OH I H2C—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. O , - x O O v 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 C SATURATED 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 iDir\c Phospholipids are the major constituents rrlUbrrlULInUo „f__,,____Ur„___ of cell membranĎC ^Y^s n c_ ^\ hydrophilic 'ť-c^^v __J group VT yLj 1 o ÉrXT o=p—o /q4^T o V- — CH-----CH2 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 film or form small micelles. P0LYIS0PRENOIDS long-chain polymers of isoprene o- I o —p— o- Their derivatives can form larger aggregates held together by hydrophobic forces: T-i.jly. -..11.1- -can form lary~ sph-nrM ■ |.l... ipi -and-jlv" i>-I form self-sealing lipid fat dr opl ets i n the cel I cytoplasm. bilay ers that are the basis for all eel I m em branes. c 300rrrt a rncra OTHER LIPIDS 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. °t S C —CH—CH, STEROIDS Steroids have a com in on m u Iti pi e-ring structure. HO c*»lrstrrol—found in many membranes t*st€M*<*-orv»—male steroid hormone 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 phosphate. H OH I I H I H ■ qua a C toi* \ hydrocarbon tails sugar residue . .■ .. . i.....l'i • důlními pfwi^Ji,.-. —used to carry activated sugars in the m em bran e-associate d synthesis of glycoproteins and some polysaccharides hydrophilic head two hydrophobic fatty acid tails ifliosphafe llycerqj water Q fatty acid ^\ ^-"""'^fatty acid J^ phospholipid molecule Figure 2-22. Molecular Biology of the Cell, 4th Edition. 11115551 drojer otrieny) uplatňujících se u Kyselina arachidonová (J eikosanoidů (prostaglandiny různých nádorů. xperimentálních systémech prokázán často podpůrný účinek pro vznik a rozvoj nádorů EPA a DHA (n-3) z rybích olejů inhibují metabolismus AA V experimentálních systémech prokázán často inhibi "'":" -1- -~o vznik a rozvoj nádorů UCl Struktura výchozích esenciálních mastných kyselin linoleové a a-linolenové ri-rior C-I3 n orüJ ,C-9 (A9) 'Oil 02 or a fl Linukic Acid (18 carbons i Z doubk bonds, fl-6) fl-3 or C-16 i-I \/=C=C^/\/\^/1 \» n>LinoLenic Acid {IK:3, n-l\ Původ n-3 and n-6 nenasycených mastných kyselin, biosynteza eikosanoidů z kys. arachidonove a eikosapentaenové PLANT METABOLISM Acetyl-CoA I Plastids Oleic acid \ Endoplasmic reticulum Llnoleic acid (co-6) w Chloroplast a-Linolenic acid (co -3) v Marine algae k \ I Plankton Fish \ MAMMALIAN METABOLISM COOH Vegetable » HC foods J COOH ~~~., marine , COOH , _, » Eicosapentaenoic acid J Marine algae T Plankton I Fish foods COOH Docosahexaenoic acid Arachidonic acid Leukotrienes 4 Leukotrienes 5 H3C^WW=W Eicosapentaenoic acid COOH. Prostaglandin G 2 O. O V J)v-^ coon |\AH Prostaglandin G 3 aWwwvw\ COOH 18:2n-6 Linoleic acid i:3n-3 /WWWVW\ GB, COOH Cíl A6 desaturase E longa s e 4_ a-linolenic acid I 18:4n-3 i 20:4n-3 I ►:5n-3 ,/wwwwwv\ i 18:3n-6 \ VVWWWVVVC00H 20:3o-6 Dihomo^y-linolenic acid (DGLA) J AJ desaturase CV\/WWWW\A 20-4n-6 COOH ÄV.1II O Arachidonic acid (AA) Eicosapentaenoic acid (EPA) I Elongase 1 22:4n-6 22:5n-3 A6 desaturase and \ peroxisomal ß-oxidation f WW^^WW^™" 22:5n-6 22:6n-3 /WWW^^A/™0" C 20:-lM^ COOJI CH, CHT 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 ftitty acids (FAs) within each phospholipid (PL) species of PC 12 cells PC PS PI PK PA 16:0 38.8b 6.2 2.8 9.8 SA 18:0 6.2 48.1 55.7 24.9 OA 19:1 (n-9) 54 41.6 12.3 37 AA 20:4 (h-6) 0.6 1.1 28.2 14.9 DHA 22:6 («-.*) 0.4 5.1 1 13.4 1 Within each PL species, the distribution of palmitic acid (PA, 16:0), stearic add (SA^ 18:0), oleic acid (OA, lS:lh z?-9), arachidonic add (AA, 20:4 w-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 EA 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.t 1983) Mastná kyselina Počet C : dvoj. vazbám Obsah % z veškerých mastných kyselin Pšenice Žito Oves Rýže Sója Palmitová Stearová Olejová Linolová E Línolenová E 16:0 18:0 i 18:1 18:2 18:3 14-17 1 - 3 20-45 40-50 2 - 3 —________________________________________-. ._______._____________■ 2 - 6 3 - 8 18-35 1 - 2 10 2 i 59 31 0 13- 16 1 - 2 <4g-52^ 29-40 stopy 7 10 2-5 1 22-30 50-60 E = esenciální (nezbytné) Tab. 23. Obsah mastných kyselin v důležitých rostlinných olejích (Davidek a kol., 1983) Mastná kyselina Počet C : dvoj. vazbám Obsah % z veškerých mastných kyselin Sójový olej Slunečnicový Olivový Podzem-nicový Repkový R. bezeruk. Myristová Palmitová Stearová Arachová Palmitooiej. Olejová Ikosenová Eruková Linolová E Linolenová E ft ■ ■ - ■ . ______ i 14:2 16:0 i 18:0 20:0 16:1 18:1 20:1 22:1(13) 18:2 i 18:3 ' | 0-0,2 7-10 2 - 5 0,2-1,0 0,0-0,5 22-30 0 0 "50-6j 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 I 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 15 10 h CD B o i- 5 h 25 30 35 40 45 Total cj6, % Účinky kys. linolenové a linoleové z potravy Změny mastných kyselin v játrech 0.5 1.0 1.5 DIETARY LINOLENATE (% OF CALORIES) 5 10 15 DIETARY LINOLEATE (% OF CALORIES) Účinky dietetické hladiny alfa-linolenové kyseliny na obsah jejích metabolitů v jaterních lipidech 12 _________________________________________________________________________________________________________________________________________^^^^^^^^^^__^^^^^^__^^^^^^_,_fc — ^^^"^ m 11 C/5 ■n ^^^20:5co3 •B 10 < J >, 9 *|*W ^■v* CO 8 LL C J^'^ ä 7 H 6 ^X___________________22:6oj3 i— ^*~y~~^ m ^ 4 *H— ° 3 luf A t^vc——"——""" 22-5gj3 * H J y j^**^ 2 1 jg^r i _______i_________i_________i________j_________ĺ________t ' i_________ 0 ( ) 1 23456789 10 a-Linolenicacid, % of calories Souvislost metabolismu esenciálních mastných kyselin ___________s karcinogenezí__________ Diet n-6 LA n-3 ALA J Mutagens Carcinogens Oncogenic viruses © d-6-d rGLA^-PLA Anti-cancer drugs Radiation Cytokines / DGLA - | d-5-d AA "•— ■**] series PGs TXs LTs d-5-d 0 PLA DHA ©I /3 series PGs ▼ TXs LTs @_Oxygen free radicals & LTs lipid peroxidation 2 series PGs TXs EPA j Tumoricidal action Dietary n-3 PUFAs Dietary n-6 PUFAs ^ .......*M Membrane Phospholipids y DHA YEPA ^ AA J «•.......*í EPA-derived AA-derived eicosanoids eicosanoids I ■ ^Inflammation ^— t? ► ľ Nitric oxide ■ —*• Angiogenesis Tumor-endctheliaJ cell adhesion H í+) T ROS/RNS (+) (+) (+) METASTASIS (+) NORMAL CELLS Initiation :> INITIATED CELLS Promotion i----------> Progression CANCER (+) A PROLIFERATION ------- - - * UNCONTROLLED GROWTH *----------------- £J {I APOPTOSIS) (+) FIGURE 2. Hypothetical scheme showing potential mechanisms whereby n— 6 polyunsaturated fatty acids (PUFAs) and n—3 PUFAs may promote and suppress carcinogenesis, respectively. In initiated tumor cells, phospolipase A:. cyclo oxygenase 2. and lipoxygenases are often overexpressed. which leads to overproduction of arachiclonic acid (AA. 20:4n—6)—derived eicosanoids that augment inflammation. Nitric oxide, which is elevated in mflarnmation. is 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 desaturation and elongation of Lmoleic acid (lS:2n—6} to A A, the incorporation of AA into membranes, and the biosynthesis of A A-derived eicosanoids: suppress inflammation: stimulate apoptosis: up-regulate the expression of genes coding for antioxidant enzymes; and thus inhibit tumor growth and metastasis. -+■ and solid arrows, stimulation; — and dashed arrows, suppression; I", increase. EPA, eicosapentaenoic acid (20:5n—3): DHA, docosahexaenoic acid (22:on—3); ROSr reactive oxygen species; RNS, reactive nitrogen species. Am J Clin Nutr 2004;79:935-45. kovalentní modifikace PUFA ligand aktivita transkripčních faktorů Tři skupiny: ► sekretovaná PLA2 (sPLA2), ► na vápníku nezávislá PLA2 (ÍPLA2), w JmTnntwmni „ohy v buněčném signálovani souvisej patologickými stavy, včetně zánětu, tkáňové re MUWM U řady nádorů jsou hladiny sPLA2 a cPLA2 zvýšeny. izny ládorů. yjw&mm u také cí \mtmjmmmjvsm ete \msm a Přenos signálu ^^^^^^ HíořTOiooW^ cAMP / ^^^^^^ v^^^_s ... receptor G-protein prostaglandins (PG) leukotrienes H O H R1 R2 C H H O O R3 H Phospholipase A2 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 (TN F-a) or interleukin 1 ß (ll_-1ß} 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 of neighbouring cells. Released tatty acids, such as arachidonic acidr are further metabolized into eicosanoids, generating an inflammatory response in neighbouring cells. Extracellular matrix Pro-tnf I ammatcry cytokines /--^ Activating stimul CD Drug Discovery Today Figure 3. Activation of cPLA2-a. (1) Pro-inflammatory cytokines including tumour necrosis factor ot induce expression of cPLA2-a. (2) Activation leads to mitogen-activated protein kinase-pathway-directed phosphorylation of cPLA2-ra. (3) Extracellular influx or mobilization of intracellular stores of Ca2+ bring about cPLA^-ot translocation from the cytosol to perinuclear membranes. This brings cPLA2-oc in close proximity to both its substrate and enzymes involved with eicosanoid synthesis. (4) Activated cPLA2-« lyses membrane phospholipids providing arachidonic acid (AA) to a range of enzymes involved with eicosanoid synthesis, specifically COX and LOX. Aktivace cPLA2 Prozánětlivé cytokiny indukují expresi cPLA2. Následuje fosfory lace zprostředkov?" 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 Model konstitutivní overexprese cPLA2 a COX-2 u nádorových buněk Pro-infíammatory cytokine -<-(e,g.TNF-a) Receptor (e.g. EGFR) I G-Proteins Phospholipid I MAPKinase cascade Drug Discovery Today Figure 4. Model of constitutive overexpression of cPLA2 and COX-2 in tumour cells (reviewed in [4]). COOH Cytochrome fM50 Epoxyarachktook; Ackf ArachkJctfilc Add OOH PGG2 /=V=V'\^'COüH OOH 12-hPĚTC COzH COOH :HETH COOH Loukolricno A* / LTA Hydrolase / \ GKjtalhkMW-S-Uan5ior3» \ HO H COOH ŕC*H,i H OH Leukolrione B4 řCsHs, H S I Cy^Ofy I y-GlU Leukotriene Q4 Ü*-H Ml-A COOH Fig, 1 Cyciooxygenase and lipoxygenase pathways of AA metabolism. Metabolites of cyciooxygenase pathway are called prostaglandins Gj (PGG?), E2 (PGE2), Hj (PGHř), D, (PGDj), F^ (PGFi(t), thromboxane A? (TXAj)t malondiaidehyde (MDA)P and prostacyclin Inducible J Stromal mononuclear cells Cel&coxib / \ Rofecoxib / \ TxA2 PGI2 PGE2 PGIi PGE, 1 I Platelets Endotheliums A ^ua-i Gl tract Kidney /1 \ 1 i i Tissue Homeostasis Figure 1. COX isoforms include constitutive COX-1 which is involved in normal tissue homeostasis and inducible COX-2 which is upregulated at sites of inflammation and in colorectal neoplasms. NSA1D inhibit both COX isoforms, whereas COX-2 inhibitors are selective for the COX-2 enzyme. TxA2 = -thromboxane. Table 1. COX2 expression in malignant or premalignant human tumours Premalignant or malignant lesion COX2 expression (%) Colorectal 30-90 Gastric SO Oesophageal 70 Hepatocellular (liver cirrhosis) 54 (81) Pancreatic 07 Head and neck 80 Non-small-cell lung cancer 70 Breast (ductal carclnoma-ln-sltu) 40 (00) Prostatic 83-93 Bladder 36 Cervix 43 Endometrial 37 Cutaneous basal cell 25 Cutaneous squamous cell 80 pPNET 100 Glioblastoma multiforme 71-74 Anaplastic astrocytoma (low grade) 44 (30) References available at http://lnnage.thelancet.conn/e)ítras/03oncl205webfr.pdf log CK* ratio, COX-2/1) i * >,; sV3 <-• O lumiracoKib rofecoxib etoricoxib valdecoxib do do lac me I osi cam nimesulide celecoxib diclofenac sulindac meelofftiamate tomoxiprol Piroxicam di fluni sal sodium salicylate nifiumic zomepirac fenoprofen ampyrone ibuprofen tolmetin naproxen aspirin indomeUiacin ketoprofen suprofen flurbiprofen ketorolac 51 r, n c ls> « (g ■o i __I v, ÍL n r: C E? r: - s v- I—■- Nuclear membrane PIP PI-PLC PLA2 DAG AA DAG K A i PGHS2 PKC activation PA Prostanoids \ RECYCLE Nuclear protein NuC|ear receptors eg PPARs phosphorylation (intracrine) Cell surface receptors (autocrine / paracrine) Předpokládaný mechanismus přenosu signálů v jádře Chronická zánětlivá onemocnení spojená s malignitou ojeni iíTilHl ludeP laboratory ytokinetics 4 Effect of pro-inflammatory stimuli on chromosomal instability and increased cell proliferation which, in combination, increase the risk of carcinogenesis. Pro-inflammatory stimuli Increased oxidative stress DNA oxidation Breaks in chromosomes Telomere shortening i Chromosomal instability i T Mitogen-activated protein kinases b Nuclear factor K"B activation 1 Increased cy cl o-oxy gen ase-2 expression i Increased cell proliferation 1 Increased cancer risk sy) Denotes steps in this carcinogenic process that may be inhibited by certain constituents of herbs and spices. Med. J. of Australia 185, 2006 co-3 mastné kyseliny membránové fosfolipidy signálová transdukce eikosanoidy genová exprese funkce buněk imunitního systému střevní bakterie zánět střeva Mechanismus imunomodulacnich a protizánětlivých účin co-3 mastných kyselin n-3 PUR 1] složení mastných kyselin v membránových fosfolipidech [i molekuly membránových fosfolipidu |j třídy membránových fosfolipidu [■■■■■■■■■■■■■:::|ii| fluidita membrán 11 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ interakce ligand - receptor |j|funkce G-proteinu funkce fosfolipázpl funkce ty ros in A2 C D \ I kináz, fosfatáz PUFA molekuly DAG molekuly fosfatidové kyseliny hladiny intracelulárního Ca funkce protein kináz např. PKC funkce proteinových fosfatáz další signální systémy např. přes cAMP, cGMP funkce transkripčních faktorů steroidní hormony Interakce n-3 PUFAs s AA při syntéze eikosanidů s prozánětlivou aktivitou kyselina linoleová (LA) (18:2 n-6) metabolismus kyselina linolenová (LNA) (18:3 n-3) DIETA metabolismus kyselina arachidonová (AA) (20:4 n-6) TXA2 PGE2 LTB4, LTC4, LTD4 faktor mediatory zánětu agregace destiček kyselina eikosapentaenova (EPA) (20:5 n-3) TXA3 PGE3 LTB5, LTC5, LTD5 slabší faktor agregace destiček slabší zánětlivá aktivita Protizánětlivé působení n-3 PUF As inhibuje (-) EPA PLA2 kyselina linolenova / linoleová KYSELINA ARACHIDONOVÁ eikosanoidy podporuje (+) Makrofág NFKb-IKb 'awa 1Kb NFKB 1 » ----------► TNF&IL-1 PGE2 výživový status proteiny lipidy vitamíny minerály infekce zánět neoplazie produkce a uvolňováni cytokinů lipidové mediatory biologická funkce cytokinů imunitní odpověď odpověď akutní fáze horečka anorexie změněný metabolismus Vzájemné vztahy mezi výživou a infekčními a zán chorobami zprostředkovanými cytokin Apoptóza indukovaná dietetickými faktory EGCG, LUTEOLJN RESVERATROL. LUPEOL, AHGEN1N, GENlSTEINXAPE DEATH LIGAND SURVIVAL FACTORS, GROWTH FACTORS .NVíV^ÍL,í'i-.1llV|'vMI:i':i^VÍ^ INTRINSIC PATHWAY EGCG, APlGENIN DELPHINIDIN, ITCh CÜRCUMIN. PFE, RESVERATROL.OSC, GENISrEIN. LUPEOL, LUTEOLIN.LYCQPENE SILťMARÍN.CAPSA'CJN EGCGANTHOCVAMINS RESVEKATRfrL, FTC, C Ľft ČUMÍM. LYCOPÉNÉ, AP1GEN1NDELPH1N1DIN, GENtSTEIM.GINGEROLt CAPSAICIN.OSC Khan N. et al, Carcinogenesis 28, 2007 Fi^ 1. Induction of apoptosis by dietary chemoprevenlive agents. The extrinsic pathway is initialed hy ligation of transmembrane dealh receptors (CD95h TNF receplor and TRAIL receptor) Lo üciivüle me m hrane-proximal (activator) caspase-8 via the adaptor molecule FADD. This in Lurn cleaves and activates effector caspase-3. Dietary agents hlock the death receptor and also target the caspases blocking the caspase cascade. This pathway can be regulated by c-FLIP, which inhibits upstream activator caspases and IA1\ lhal affects both activator and effector caspases. The intrinsic pathway requires disruption of the mitochondrial membrane and the release of mitochondrial proteins into the cytoplasm. Stress signals elicited hy the dietary chemoprevenlive compounds regulate the proapoplolic proteins and anliapoplolic proteins, leading to the release of cytochrome c from the mitochondrial inner memhrane. Cytochrome c forms an apoptosome with Apaf-I and caspase-9h thereby initiating the apoptotic caspase cascade, whereas Smac/DIABLO and high-temperature requirement protein-A2 bind to and antagonize lAPs. The activated caspase s catalyze the dissolution of intracellular structure that leads to apoptotic cell death. The Bel-2 family proteins regulate apoptosis as they form complexes that enter the mitochondrial memhrane, regulating the release of cytochrome c and other proteins. The activation of the caspase cascade occurs by the TNF family receptor and it also causes activation of Bid that activates mitochondria-mediated apoplosis. Bax is activated and releases cytochrome rand other mitochondrial proteins. Dietary agents can also hlock growth factor-mediated anti apoptotic signals through the direct inhibition of the binding of growth factors to the receptor or inhibition of the downstream phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)-Akt pathway. Blue color of dietary chemoprevenlive agents denotes that holh the in vivo and in vitm effects have heen demonstrated and red color denotes that only in vitro effects have heen Ttihk11. Dietary agents shown to induce apoplosis of cancer cells m vitro or during chemopreventive intervention D] ť L čirý agent Major dietary source Targe l/mec h a n i srn Reference. HGCG Curcumin Genistein Indo]e-3-carbino] Resveratrol Jsolhiocyanates LuLeolin Lycopene Anlhocyanins Delphinidin Lupeol Gaffe i c acid phenelhyl esler Apigenin Silymarin Gingero] Capsaicin Green tea Turmeric Soybean Cruciferous vegetables Grape, red wine Cruciferous vegetables Celery, green pepper and peppermint Tomato Pomegranate Pigmented fruits and vegetables such as straw berry and pomegranate Mango, olive and grape Honey Parsley, celery and lettuce Milk thistle Ginger Red pepper Organosulfur compounds Garlic and onion Ac t i v ati on of Fas (16) Enhancement of TRAIL-induced apoplosis (20) Activation of c aspases (34) Release of cytochrome c from mitochondria, inhibition of Bcl-2 (34, 35, ; Reduction in tumor growth and increase in apoptotic markers in mice (34) TRAlL-induced apoplosis, activation of c aspases (18) Release of cytochrome c from mitochondria (36) Increase in the number of apoptotic tumor cells in mice (61) De gr ad ati on of c -FL! P (24) Induced MMP change, caspase-3 activation and PARP cleavage (29) Downregulalion of Bcl-2 and Bcl-XL expression, activation of caspase-3 (40) Downregulalion of Bcl-2, Bcl-xL, JAP, X chromosome-I inked JAP and FLIP (23, 25) Downregulalion of survivin, I API, IAP2, X chromosome-] inked IAP, Bcl-2, (55) TNF receplor-associaLed factor I and c-FL IP Release of cytochrome c from mitochondria, activation of caspases, induction (15) of p53-dependent transcriptional activation Sensitizes TRAIL-induced apoplosis (19) Decrease in survivin, increase in Smac/DJABLO (63) Act i v ati on of c aspase s (39 ) Activation of p53 activity, induction of apoplosis in lung tissues, effect on (52) API and p53 Sensitizes TRAIL-induced apoplosis (21) Induction of TRAIL, along with Bid cleavage and the activation of caspases (22) Decrease in the expression of surviving (5(>) Release of cytochrome c from mitochondria (33) Effect on p53, activation of caspases, decrease in PC N A, increase in B ax (54) Bcl-XL downregulalion, mitochondrial release of cytochrome c\ activation (37) of caspases Shift in the ratio of B ax to Bcl-2 (43) PARP cleavage, nuclear condensation and fragmentation, induced MMP change (31) Activation of caspases, increase in Bax, decrease in Bcl-2, upregulalion of Bid, (48) Bak, downregulalion of Bcl-xL, inhibition of UVB-mediated apoplosis in mice Increase in the expression of Fas receptor and FADD, activation of caspases (14) Fas activation, induction of p53, Bax and activation of caspases (17, 68) Activation of caspases and PKCdella (41, 64) Activation of caspases and PARP cleavage (42) Decrease in the apoptotic sunburn cells, increase in p53, p21 (67) Induced MMP change, release of cytochrome c from mitochondria, (47) downregulation of Bcl-2 and enhancement of Bax Dissipation of the mitochondrial inner transmembrane potential, activation (30) of caspase-3, induced apoplosis of prostate tumor cells in nude mice Increase in protein expression of p53, p2 I and Bax (46) Induction of p53, Bax and downregulalion of Bcl-2, cytochrome c release, (49) activation of caspases This list provides selected examples. Príklady 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 Cytotoxicke účinky n-3 and n-6 EFA na nádorové a nenádorové buňky 100 -i 1 | 1 ^^^^i éJ < - 50 J « Vi ' i -! J 1 0 J É ü m] jJJ l 1 LA CLA AA DHA ALA DGLA EPA Časový průběh účinků kyseliny eikosapentaenové (n-3) na buňky PUFAS INDUCE APO PTOSIS 6 EPA / CONTROL RATIO ^Peroxidation (ratio) -25 D Půruxidation (ratio) O % Dead (EPA) A % Apoptotic (EPA) ■ Biomass (ratio) • % Dead (control) A % Apoptotic {control) r 12 -11 % cells / 100- -10 -9 80- / % Dead (EPA)___ -8 -7 60- ^A y^ % Apoptotic (EPA) -6 -5 40^ % Dead (control) -4 -3 20 1 0" .„..---*•-*........„ ....---......... .............. .........♦ :::::::::................ ...............--------------«-„-■............ ........ „„.........0 :::.......................* % Apoptotic (control) Biomass (ratio) -2 -1 -0 ' i------------ -----------1-------------------------------------1--------------------------------- —1— 0 10 20 30 40 50 TIME (hours) Suprese růstu buněk nádoru prsu EPA a DHA o 'J5 r 3ôh 25 h 20 16 10 O OOO CL50 1.0O 150 2.00 2.50 /ig/ml Fig- 2, Suppression of grim tb i>f (lit MDA-MB-231 breast cancer ceil line by F.PA (•) and DHA (O). Pointy mean values Tor triplicate welÍK /»arc. SĽ. fell number reduced Maricami} compared wiih control: ~P< 0,i>5. "P< 0.01. Účinky LA a OA na růst buněk nádoru prsu 45 40 35 30 X = 25 \ ě 20 h <3 15 h 10 h 5 h O ** O.OO 0P50 1,00 1 SO S?£>Q 2.50 Fíg. 1. The effects of LA (O) and OA (•) on growth of the MĎA-MB-231 breast cancer cell line. The cells were counted after 6 days. Culture was in scrum-free medium ran tabling L25 mg/ml nf dcÜpidized HS A. and ihc I As were Lidded dissolved in ethanoL An equal volume of ethunol was added to the cunirul wells. Points, mean values for triplicate weih; bars, ST.. Statistically significant differences in cell numberi unrtipared *iih those in thť absence of TA addition are: Modulation of prostate cancer cell growth by arachidonic acid JüOn t ---------------------------------■ h ■"■■"ifi - 220-'"■T ll- ^H _i L \J - 200-i ^H ^| M 1 ^ iSO-Í !-n_ ^K ji^^^M —. ■■ 1 "J 77. T l-ífi - ^^^^~ ■^ L-JIJ 1 1 d"l J — i^~ I 11 íl - H—-B Ĺ U 5 ňil l S*1 3" c ' t a L*" ich i ide n 5 10 20 3 ic jesd llM'i ů 4rt 50 n-6 n-3 n-9 KONCENTRACE MASTNÝCH KYSELIN D.G.Cornwell and N.Morisaki. Free Radicals in Biology. Vol.6. 1984 oboral Vlokineliky ■kalní ústav RVČR, ARNO LU O < LU 0Ĺ n-6 n-3 n-9 Q Q. LU O < Q X O CĽ LU Q. KONCENTRACE MASTNÝCH KYSELIN D.G.Cornwell and N.Morisaki. Free Radicals in Biology. Vol.6. 1984 ciborol Vlokineliky ■kôlni úslov nVČR, ARNO LU O < LU 0Ĺ Z O z < < H C/) o a. n-6 KONCENTRACE MASTNÝCH KYSELIN D.G.Cornwell and N.Morisaki. Free Radicals in Biology. Vol.6. 1984 .oboral _ ylokineliky f*iofVzik*lni úslov ilVČA, AANO Cytotoxicita indulovaná EFA a její vztah k superoxidovým radikálům a produktům degradace hydroperoxidu ■• AA 100 -] ^^ / / _J vi (J a i < tu tt>- P EPA CT EPA J-í / / Í DHA (5LA 0 1 1 1 1 1 1 2 3 i ^ TBAPM TUHORŕ TBARM fcQN-TUMOH ( |.) SUPEROXIDE TUMOR / SUPEROXIDE NON-TUhOR (-<>-) Ftg, 2. EFA-induced cytotoxicity and its relatfonship to superoxide radicals and hydroperoxide degradation products. Human breast tumor (ZR-75-1) cetfs and non-tumongemc human shn fibroblasts {CCD-41 SK} were exposed to EFAs as described in Table \. Celt viabitity and hydroperoxide degradation products were determined 6 days after supplementation. Superoxide radicals were determined by nitrobtue tetrazolium reduction 3 days after supplementation. Hydroperoxide degradation products were estimated by the amounts ot thiobarbituric acid reactive material expressed as malonakjehyde-equivalent (fmoie/ cefi). Nízké dávky DHA, ale ne EPA, suprimují bazálni a EGF-stimulovanou mitogenezi mesangiálních buněk BSA lOuM 50uM 100uM B. 8000 4 6000 f 4000 J 2000 i BSA (Basal) l BSA 10liM 50nM IQO^M +EGF Fig L Low dose of DHA. bul not EPA, suppresses basal and EGF-stimulated mitogenes^ oľ MC, MC were treaied with 10. 50. or 100 jiimol/L BSA {hatched bars), DHA {black bars), or EPA {white bars) Tor 24 hours in the absence iA) or presence tB) of EGF i20 ng/mL) before assessment of pHl-ihymUhne uptake. Dala expressed as mean ± SEM (n = 3 experiments, each performed in duplicate). 'Significantly different from BSA-trcatcd control (A) or EGF-si i m u I ate d BSA control (B) (P < .051 EFFECT OF DOCOSAHEXAENOIC ACID ALONE, OR IN COMBINATION WITH IRRADIATION, ON THE GROWTH OF Mia Pa Ca-2 CELLS o o c CO n o CO < V) in < O m 1200 n 1000 4 800 H 600-i 400 200 H NON-IRR IRR bef/sim IRR aft T w ,001 ■ ■ 1 1 ■ 11 T I T T I I M[ I y I I I I II 01 10 CONCENTRATION (uM) Apoptoza buněk tlustého střeva HT-29 ovlivněných rybím olejem, olivovým olejem, linoleovou a olejovou kyselinou ÚČINKY INHIBICE CYKLOOXYGENAZ A LIPOXYGENAZ 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 systénm • Inhibitory LOX (NDGA, esculetin, MK-886) inhibují proliferaci a indukují apoptózu řady nádorových lír • Produkty 5-LOX fungují jako „second messengers" řady růstových a viabilitních faktorů • Produkty 12-LOX se uplatňují v procesu invaze a tvorby met; adhezr jjTrajijjraggji^^jgffliijIl^gOT iění exprese proteáz, Stimulace produkce 5-HETE působením AA (účinek inhibice 5-LOX aktivujícího proteinu (FLAP) pomocí MK-886 :>',r«)-, Canirňl AA Treatment AA M Käse Reverze účinků inhibice 5-lipoxygenázy 5-oxoETE k-u -i : 9 10 jo m AA §0 AA AA 3£ ! .tu. nf M:^ ■jřitíi y A; AA 10 Účinky různých metabolických inhibitorů na růstově stimulační účinky kys. arachidonové 250 240 230 22(1 _ 210 " 190 -= IŮ0 = 150 .-i 140 - ľjfl 120 110 ion AA AA A A A^ AA AA ú l 2 5 10 20 '.'one. in" Ibuprofen luMI ja I ■■■■■! !S E I i E i i S ■■■■■■■ ^S 115 5 i í Účinky inhibitorů syntézy eikosanoidů na růst buněk nádoru prsu v přítomnosti kys. linoleové 5 o i. O "55 Ü 150 n ^^n iii»f ■ i » tti 1 10 Drug concentration (ng/ml) n 100 Fig. 2. The effects of eicosanoid synthesis inhibitors in the presence of linoleic acid on cell growth, •: indomethacin; O: piroxicam; ■:esculetin;a: nordihydroguaiaretic acid; *: p <0.05; **: p <0.01. c o 2 8. L. O Ü c G> C -5 E >> sz H 10 100 Drug concentration (ng/ml) Fig. 3. The effects of eicosanoid synthesis inhibitors in the presence of linoleic acid on ^H-thymidine incorporation. •: indomethacin; o: piroxicam; ■: esculetin; □: nordihydroguaiaretic acid; *p< 0.05;**: p < 0.01. Srovnání inhibičních účinků indometacinu, NDGA a esculetinu na buňky nádoru prsu 25 r 20 h % 15 jß 10 3 O 10 20 30 40 Inhibitor frjg/ml) Fig. 5. Comparison of the inhibit ury effects of indumeihacin (Q), NDGA (•}, and eseuletin (A) on MDA MB-23I ceil growth. The cctls were counted after 6 day.s of growth in scrum-free medium containing 625 rig/m I of I.A. Points, mean values für triplicate wells; bars, Sŕ', Účinky indometacinu nebo piroxicamu na růst buněk nádoru prsu CD O I <3 35 30 25 h 20 h 15 10 10 20 30 41.1 Inhibitor (y g/ml) J-"ír, 4. T h ľ effects o ľ indumethacin (O) or p i roxi cam (A) on MDA-MB-231 hre asi cancer cd I nrywih. The cells were cultured for 6 days in scrum-free medium containing 625 ng/ml of LA. Pointy mean \alues Tor triplicate wells; barst SE, Cell number tignificuntly less than control value: "P< O.OL Účinky piroxicamu, NDGA a esculetinu na růst neozářených nebo ozářených buněk nádoru prsu (A) a leukémie (B) x W 24 48 72 HOURS 48 72 HOURS Figure 3. Growth of HS578T (A) and U937 (B) cells cultivated in the absence (diamonds) or in the presence of 50 ^mol/1 PIROX (squares), 25 /tmol/1 NDGA (circles) or 50 //mol/l ESCUL (triangles). The solid lines and solid symbols represent nonirradiated cells. The dashed lines and open symbols represent cells irradiated with 5 Gy. The data are means ± S.E.M. for three independent experiments performed in triplicates. Účinky esculetinu na kumulativní výskyt prsních nádorů u krys krmených nízko- a vysokotukovou dietou o E id O 100 -. ao 4 60 A 40 -J 20 ■»—i—•—r 2 4 Weeks After Administration of DMBA Fig. 1. Eífects of esculetin on the cumulative incidence of palpable mammary tumors in rats fed high-'or low-fat diet. Ot high-fat; A, high-fat plus esculetin; •, low-fat; a, low-fat plus esculetin. Vhodnost volby modelu Studie in vivo - poskytují informaci o celkové (systémové) opdpovědi organismu, relativně méně vhodné ke studiu mechanismu účinků na subbuněčné úrovni Studie in vitro - nelze z nich mechanicky zobecňovat závěry pro systémy in vivo (chybí zapojení vyšších regulačních systémů), ideální pro studium mechanismů účinků na subbuněčné úrovni ■oberoleř ytokinetiky Biofvzikólaí vstav AVCII, BRNO prežívaní zvírat 120 % 100 80 4- 60 + 40 20 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 8 9 10 11 12 13 14 11 týdny s nádorem (G:5:113) PO TERAPII S INHIBITORY CYKLOOXYGENAZ ciborcitory ytokinetics Institute of Biophysics* ßrno Academy of Sciences Czech Republic 1 1 > A) Ibuprofen A -Control (n=37) g 0.9 W n o A - íbuprofen 0.5mg (n=20) 0.8 U 0.7 - .......A..... ibuprofen0.15mg (n=12) 0.6 - 0.5 0.4- 0.3 0.2 0.1 0 i /s * Jt—-----H----------+----------i---- B) Flurbiprofen 1 0.9 4 0.8 0.7 0.6 4 0.5 0.4 0.3 I 0.2 J 0.1 0 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 ♦ Control i r P-0.08 -| o 20-o 1 T -y O ^ 10-n- i Fn S' JI Peripheral Blood Monocytes Alveolar Macrophages 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-7 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 P 40 o OJ 5 30 i? o o 20 o S, O ^ 10 D -LTC 4 ■ +ITC4 r P = 0.02 -| 1 r P = 0.07 -] ŕ3"! A i- p = 0.08 n Peripheral Blood Monocytes Alveolar Macrophages Peritoneal Macrophages Fig. 5. Effect of the lipoxygenase metabolite, LTC4, on the development of tumoricidal function in NDGA-treatedt AM, PM, and PBM from cancer patients. LTC4 (10"10 m) was added simultaneously with 100 units/ml IFN-? and 40 ^m NDGA to macrophage cultures. The effector:target 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-guaiaretic acid (NDGA) Indomet haan l_TD< LTB, MOPC-315 tumor cell PGE, (b) AA861 lonophore A23187 P815 tumor cell db-cAMP DIETETICKÁ DOPORUČENI Zdraví a prevence chorob nedostatek a nadbvtek notravv. snrávná vvživa tm^wmw^^wgM^^MjwnMmu^mwmgM 33fi ~*FJ^W* ^M vf4 fflinraiiiiiiiBRiťsTiira»iwiRf8«RB«fiTg>iiiBaiinii»Riiii «Hfl »roaroar^kii enterální a enterální výživa r r r v v VYZNÁM SLOŽENI TUKU V PARENTERALNIVYZIVE PACIENTU 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 ' 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-nenádorovvch. volných reaktivních radikálů a biologicky aktivních metabolitů - eikosanoidů), což se rcLsjrjrinvrrjj ncmicy na rrni^zifiiamBHir;!^ ntocesv laiío ieíoii Dunecn apoptóza a dále funkce buněk imunitního systému Předpokládá se, že tyto látky jsou schopny ovlivňovat aktivitu transkripčních faktorů, které se pak váží na klíčové elementy spojené se specifickými geny. 4)Zm mohou modulovat jejich citlivost k různým terapeutickým zásahům. 5) Inhibitory metabolismu AA, ti. produkce eikosanoidů, k nimž patří i řada běžně v ůsobem modulovat zmíněné í SIMM aimitiwAmmMttiii procesy. A '' ' ■riiMirmaaM^iitsiiiiiiMiiKdii. Složení a vvužití liDÍdovvch emulzí Směsi přírodních olejů (sojový -LCT, kokosový - MCT), emulgované fosfolipidy (vaječný lecitin, sojové fosfolipidy) podobné chilomikronum Parenterální výživa - emulze součást tz Funkce - zdroj energie a esenciálních MK 1-in-one" vaků a základě nových poznatků o regulační úloze lipidů využití o farmaka VÝZKUM V LABORATOŘI CYTOKINETIKY BFU AV CR Výzkum je zaměřen zejména na na působení lipidových složek výživy a mechanismy působení látek lipidové povahy v kontextu jejich interakcí s fyziologickými regulatory růstu a environmentalnimi 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 podklade 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 uněčného dělení, diferenciace a apoptózy. Mdlili Tritiiu^nTfŤľil - VNMK s e tokmy, indu na cytokinetiku, mechanismy) - terapeutické aplikace, lipidové rust rWuTuTiTRT ^ro^Eugmc vyzivy ► Výzkum interakce VNMK s environmentálními polutanty (rozpustnost v tucích, aktivace metabolismu lipidů a jejich úloha T7 působení polutantů - cytokinetika, transdukce signálů, im^tiiiHiraqiKwxtmiiiiiirera ► Výzkum interakce VNMK s vybranými farmaky (mechanismy působení NSAID-nesteroidních antiflogisti1 modulace účinků cytostatik - terapeutické aplikace""