Fyziologie buněčných systémů
Některé terapeutické možnosti ovlivnění organismu 1
A. Kozubík
Biofyzikální ústav AVČR, v.v.i., (Oddělení cytokinetiky)
Ústav experimentální biologie, PřF MU
(Oddělení fyziologie a imunologie živočichů)
Brno
Další možnosti ovlivnění
Další efekty inhibitorů
metabolismu AA
význam rovnováhy
v přísunu prekursorových PUFAs
a
v produkci jednotlivých jejich metabolitů
Deregulace cytokinetiky:
možnosti jejího ovlivnění modulací
metabolismu PUFAs
ARACHIDONIC
ACID
MEMBRANE PHOSPHOLIPIDS
INDOMETHACIN
DICLOPHENAC
MK - 886
NDGA ESC
5-LIPOXYGENASE
CYCLOOXYGENASES 12-LIPOXYGENASE
P450-MONOOXYGENASES
FLAP
Arachidonic acid: metabolic pathways and its
possible modulations
abbreviations:
ETYA = 5,8,11,14 -eicosatetraynoic acid ESC
= esculetin NDGA =
nordihydroguaiaretic acid
FLAP = 5-lipoxygenase activating protein 9HE
= 9-hydroxyellipticin HETEs =
hydroxyeicosatetraenoic acids HPETEs =
hydroperoxyeicosatetraenoic acids EETs
= epoxyeicosatrienoic acids SKF525A
= proadifen
SKF525A,
9-HE
ETYA
PROSTAGLANDINS
THROMBOXANES
PROSTACYCLINS
12-HETEs
12-HPETEs
LEUKOTRIENES
EETs
HETEs
DIOLS
(15-LIPOXYGENASE)
dříve - dnes
Zhodnocení dat: vymezení významných interakcí
pomocí matematické analýzy dat upřesnění modelových
exp. podmínek pro detailnější studium mechanismů
Vytvoření souboru dat detekcí proliferace, diferenciace
a apoptózy u buněk v definovaných časových intervalech
Ovlivnění metabolismu eikosanoidů
I. dodáním exogenní
kyselimy arachidonové
(AA)
II. ovlivněním produkce eikosanoidů
s využitím inhibitorů:
LPO nebo CO nebo P450
TGF- b1 TGF- b1
TNFa TNFa
TGF-b1/ TNFa TGF-b1/ TNFa
diferenciace (+)
po indukci do:
granulocytů
nebo
monocytů -
makrofágů
+
-
Some interactions
of TGF-b1 and AA
metabolism with other
regulatory molecules
which should be studied
(unknown effects)
effect
+
lipoxygenase inhibitors
(MK886, esculetin) +
differentiation agents
(TPA, RA, DMSO)
lipoxygenases
leukotrienes
cell membraneTGF-b1
receptor
serin -
threonin
kinase
arachidonic
acid
induction of
differentiation
inhibition of
proliferation
G1 SDNA synthesis
unknown well documented
cell cycle turnover
cytosol
nucleus
EETs
HETEs
diols
prostaglandins
thromboxanes
p21 c-myc c-fos?
?
?
? ?(G1 cyclins)
p27
p27
Rb Rb
cyclin E
cyclin E
cdk2
cdk2
P
P
?
cyclooxygenases
P450
TGF-b1
An example of interactions of two factors (data from Eur. J.
Pharmacol. 316, 349-357, 1996, see Publications.)
Intaktní buňky
„předkultivace“DMSO „předkultivace“DMSO
„předkultivace“
RA
TGF/ MK5
TGF/MK5
TGF/ MK1
TGF/ MK5
TGF/ esculetin
„Diferenciační“ účinky měřené pomocí chemiluminiscence (%)
Ve spolupráci se skupinou doc. Lojka
Mechanismus:
Produkty 5LOX stimulují
u hem. buněk proliferaci.
MK-886 tento efekt inhibuje
(zahájení diferenciace
a zesílení RA u b. HL-60)
Příklad využití inhibitorů biosyntézy eikosanoidů in vitro
Posílení přirozených regulátorů
diferenciace a apoptózy
pomocí různých inhibitorů
přeměny AA nádorových
Leukemických buněk
„Diferenciační
Terapie“
Příklad působení
NSAIDs na nádorové
buňky in vivo
PŘEŽÍVÁNÍ ZVÍŘAT
s nádorem (G:5:113)
PO TERAPII
S INHIBITORY
CYKLOOXYGENÁZ
Trends Biochem Sci. 2010 Apr 27.
[Epub ahead of print]
Mitochondrial reactive oxygen
species regulate cellular signaling
and dictate biological outcomes.
Hamanaka RB, Chandel NS
Lipidy patří spolu s proteiny a sacharidy mezi hlavní složky výživy.
Důležité je nejen jejich množství a kvalita těchto živin, ale také
časové rozložení jejich příjmu.
Lipidy jsou nejen významným zdrojem energie, ale
představují i jedny z hlavních stavebních kamenů buněk.
Kromě strukturní úlohy (jako složky membránových fosfolipidů)
je neméně podstatná řada jejich funkčních vlastností.
Změny spektra mastných kyselin (MK/VNMK) v membránových
strukturách mají dopad nejen na fyzikálně-chemické vlastnosti
(fluiditu, konformaci apod.), ale zejména na interakce receptorů s jejich ligandy.
MK/VNMK tak hrají důležitou úlohu v přenosu signálů a fungují jako
intra- i intercelulární mediátory a modulátory b. signalizační sítě.
Proto patří mezi významné faktory schopné ovlivnit jak dělení a zánik normálních,
ale i transformovaných buněčných populací, tak proces maligní transformace.
Shrnutí a závěry (teoreticko praktické dopady)
Hlavní mechanismy působení PUFA v
buněčných signalizacích
1) přímé ovlivnění aktivity transkripčních faktorů regulujících expresi genů
významných z hlediska cytokinetiky
2) produkce eikosanoidů působících na přenos signálů růstových faktorů,
cytokinů a imunitní systém
3) produkce reaktivních kyslíkových metabolitů (ROS) vznikajících peroxidací
lipidů.
Významným faktorem je množství lipidů v potravě.
Vysoké koncentrace VNMK (anebo přílišná aktivace lipidového/fosfolipidového
Metabolismu) mohou nepříznivě ovlivnit buněčné funkce.
Tyto negativní účinky VNMK lze účinně inhibovat (např. NSAIDs)
a tak napomáhat navrátit deregulovaný systém k homeostáze.