Свободные радикалы и болезни человека презентация

Содержание

Фосфолипазы Фосфолипаза В работает как сумма фосфолипаз А1 и А2, т.е. гидролизует обе сложноэфирные связи с жирнокислотными остатками R1 и R2.

Слайд 1Свободные радикалы и болезни человека
Ю.А. Владимиров, А.Н. Осипов
2018
Биофизические основы патологии клетки


Слайд 2Фосфолипазы
Фосфолипаза В работает как сумма фосфолипаз А1 и А2, т.е. гидролизует

обе сложноэфирные связи с жирнокислотными остатками R1 и R2.

Слайд 3Как образуются свободные радикалы ?
1) Путем разрыва химической связи:



Слайд 4Кислород
Супероксидный
анион-радикал
+e¯ ( )


Пероксид водорода
Гидроксильный
радикал
+ H+
+e¯
2) Путем восстановления кислорода

(присоединения электрона):

Как образуются свободные радикалы ?


Слайд 5Классификация свободных радикалов
Первичные
Вторичные
Третичные
Супероксид
Нитроксид
Семихинонные
Гидроксил
Радикалы липидов
Радикалы антиоксидантов
Свободные радикалы


Слайд 6Активные формы кислорода (Reactive oxygen species, ROS)


Слайд 7O2 ⇒ ∙O2- ⇒ H2O2 ⇒ OH- + ∙OH ⇒ H2O
Стадии

последовательного одноэлектронного восстановления кислорода

+e-

+e-

+e-

+e-

+2H+

+H+

1

2

3

4



Слайд 8Какие частицы относят к активным формам кислорода?
●O2─ супероксидный радикал
H2O2 пероксид водорода
●OH гидроксильный радикал
1O2 синглетный

кислород
ClO─ гипохлорит
ONOO─ пероксинитрит
NO● оксид азота
Радикалы липидов: LO● (алкоксильный), LOO● (пероксильный)

Слайд 9Метаболизм супероксидного радикала и пероксида водорода в водной среде

NADPH – оксидаза:

O2 + e¯ → ·O2¯

Супероксиддисмутаза (СОД): ·O2¯ + ·O2¯ + 2H+ → O2 + H2O2

Глутатионпероксидаза: 2H2O2 + 2GSH → 2H2O + O2 + GSSG

Каталаза: 2H2O2 → 2H2O + O2

Миелопероксидаза: H2O2 + Cl¯ → H2O + ClO¯/HOCl

Реакция Фентона: H2O2 + Fe2+ → Fe3+ + HO¯ + ·OH

Реакция c HOCl: HOCl + Fe2+ → Fe3+ + Cl¯ + ·OH


Слайд 10Супероксидный радикал


Слайд 11Образование супероксидного радикала фагоцитами
Одним из основных источников супероксидных радикалов в нашем

организме являются клетки-фагоциты, к которым относятся гранулоциты и моноциты крови, и тканевые макрофаги

Встретив бактерию, фагоцит прикрепляется к ней и начинает выделять активные формы кислорода, первая из которых - супероксидный радикал. Кроме него образуются пероксид водорода и гипохлорит.


Слайд 12а—схематическое изображение клетки фагоцита;
1 — захват клеткой чужеродной частицы (фагоцитоз);
2 —

активация клетки химическим веществом, например хематтрактантом;

Активация фагоцита внешним стимулом

б—участок клеточной мембраны;
НАДФН, образующийся при окислении глюкозы (гексозомонофосфатный шунт), окисляется ферментным комплексом цитоплазматической мембраны (НАДФН-оксидазой) с образованием супероксидных радикалов. В присутствии люминола наблюдается интенсивная хемилюминесценция.



а

б


Слайд 13НАДФН-оксидаза
Образование супероксида происходит при переносе двух электронов от НАДФН к кислороду.


Эта реакция катализируется ферментным комплексом НАДФН - оксидазой, которая содержится в плазматической мембране фагоцитов, а также в мембранах внутриклеточных везикул - фагосом.


Слайд 14Строение электрон-транспортной цепи митохондрий
Межмембранное пространство
Матрикс
Электрохимический градиент протонов


Слайд 15Дыхательные комплексы митохондрий в норме
Римскими цифрами обозначены дыхательные комплексы. Строчными буквами

обозначены цитохромы. Комплекс II (сукцинат дегидрогеназа) на рисунке не показан.

Образование супероксидных радикалов в митохондриях

C(Fe+3)


NADH-дегидрогеназа

Цитохром b-c1

Цитохром c оксидаза


Слайд 16C(Fe+3)

Образование супероксидных радикалов в митохондриях
Дыхательные комплексы митохондрий при гипоксии


Слайд 17 

 
 
+О2
+О2
+О2
Образование супероксидных радикалов в митохондриях
Дыхательные комплексы митохондрий при реоксигенации


Слайд 18Факторы, способствующие образованию супероксида митохондриями
Гипоксия и последующая реоксигенация
Отравление дыхательной цепи (например

цианидом)
Ингибирование цитохромоксидазы (например, нитроксидом)
Выход цитохрома c из митохондрий через мегапоры при апоптозе

Слайд 19
Реакции супероксидного радикала и оксида азота
Реакции 1-4 протекают в нормальных условиях;

реакции 5-10 – при патологии.

Слайд 20Синглетный кислород
1О2


Слайд 21Синглетный кислород: строение электронных оболочек


Слайд 22Синглетный кислород: строение электронных оболочек
1О2 – является возбужденным состоянием обычного 3О2
Обычно

образуется при фотохимических реакциях в присутствии фотосенсибилизаторов

Используется при фотодинамической терапии опухолей (обычно поверхностных, кожных).

Полифенолы (флавоноиды) и каротеноиды могут защищать клетки от повреждающего действия 1О2.


Слайд 23Препараты, используемые для фотодинамической терапии: Аласенс, Аминолевулиновая кислота, Гелеофор, Димегин, Радахлорин,

Фотосенс, Хлорин Е6, Фотолон, Фотогем

Слайд 24Фотографии пациентов, получавших фотодинамическую терапию
Лечение базальноклеточной рака кожи лица методом ФДТ.

А – до лечения. Обширная опухоль кожи щеки с изъязвлением. В – после курса лечения методом ФДТ.

Слайд 25Гипохлорит
OCl-/HOCl


Слайд 26Гипохлорит
Образуется миелопероксидазой нейтрофилов из H2O2 и Cl-
H2O2 + Cl- ➔ OCl-/HOCl
pK

(OCl-/HOCl) = 7.5

Это означает, что при нормальном рН концентрации OCl- и HOCl почти равны

Обладает хлорирующим действием и таким образом разрушает бактерии и вирусы в очаге воспаления

Может образовывать ОН ● радикалы в реакции с ионами железа:

HOCl + Fe2+ ➔ Cl- + OH● + Fe3+


Слайд 27Пероксинитрит
ONOO-


Слайд 28Пероксинитрит: химические свойства
Образуется в реакции оксида азота и супероксидного радикала:
NO● +

●O2- ➔ ONOO-/ONOOH

Является сильным окислителем, может взаимодействовать с липидами, белками и нуклеиновыми кислотами.

ONOOH ➔ OH● + ●NO2

ONOOH ➔ HNO3/NO3-


Слайд 29Пероксинитрит: биологическое действие


Слайд 30Оксид азота


Слайд 31участвует в процессе внутриклеточной передачи сигналов у млекопитающих, включая человека. Он

играет ключевую роль в неврологии, физиологии и иммунологии.
как свободный радикал - обладает высокой химической активностью. Он легко взаимодействует с кислородом и озоном, превращаясь в двуокись азота (∙NO2) или с супероксидом, превращаясь в пероксинитрит (ONOO-).

В 1992 году Американское химическое общество присвоило оксиду азота титул – «молекула года»

Химические свойства NO


Слайд 32Химические свойства NO
1. Реакция с кислородом:
2NO∙ + O2 ⇒ 2NO2∙
2. Реакция

с супероксидным радикалом:

NO∙ + O2 ∙- ⇒ ОNOО-

3. Реакция с тиолами:

NO∙ + RSH ⇒ RSNO

4. Реакция с металлопротеинами:

NO∙ + Hb(Fe3+) ⇒ Hb(Fe2+)NO


Слайд 33В каких формах NO существует в организме?
Нитрозотиолы (RSNO):
нитрозоцистеин (CysNO),
нитрозоглутатион (GSNO),


нитрозоальбумин (AlbNO) и др.

Нитрозометаллопротеины (Hb(Fe2+)NO):

нитрозогемоглобин (HbNO),
нитрозомиоглобин (MbNO),
нитрозоцитохром (CytNO) и др.


Слайд 34Оксид азота синтезируется в организме из L-аргинина ферментом NO-синтазой.

В организме

есть 3 типа NO-синтаз (NOS):
eNOS – эндотелиальная (эндотелий),
nNOS – нейрональная (глиальные клетки) и
iNOS – индуцибельная (тканевые макрофаги)

eNOS и nNOS активируются ионами Ca2+, в то время как активация iNOS происходит в макрофагах в присутствии ФНО или интерферона-g.

Образование NO в организме


Слайд 35Физиологические функции NO

NO важен для передачи сигнала между нервными клетками в

мозге

NO участвует в защите от бактериальной инфекции и паразитов


Макрофаг


Нейроны в мозге



NО регулирует тонус сосудов



Сосуды в организме



Слайд 36тормозит агрегацию тромбоцитов и адгезию лейкоцитов к эндотелию.

может вызывать повреждения при

гипокии-реперфузии: при гипоксии синтезируется много оксида азота, а при реперфузии появляется супероксид, который реагируя с оксидом азота, образует токсичный пероксинитрит

Физиологические функции NO

Кроме того:


Слайд 37Схема образования NO в сосудах и тканях


Слайд 38Нитроглицерин, взрывчатка 100 летней давности, и сердечное лекарство
При атеросклерозе бляшки уменьшают

кровоток в артериях. Это уменьшает доставку кислорода к сердечной мышце и вызывает боль в груди (стенокардию), а иногда - даже инфаркт миокарда. Лечение нитроглицерином приводит к выделению NO, который расширяет сосуды и увеличивает кровоток. Благодаря Нобелевским лауреатам 1998 года мы теперь понимаем, как работает нитроглицерин, это важное сердечное лекарство. Он действует как донор NO, вызывая расширение кровеносных сосудов, увеличивая их снабжение кислородом и тем самым защищая клетки сердца от повреждения.

Слайд 39



Роберт Фуршготт, Родился в 1916. Работает в Отд. Фармакологии, SUNY

Health Science Center New York

Луис Иньяро, Родился в 1941. Работает в Отд. Молекулярной фармакологии, UCLA School of Medicine, Los Angeles

Ферид Мурад,
Родился в 1936. Работает в Отд. Интегративной биологии, фармакологии и физиологии, University of Texas Medical School, Houston

Нобелевская Премия по Физиологии и Медицине 1998

"за открытие касающееся окиси азота как сигнальной молекулы в сердечно-сосудистой системе"


Слайд 40Бутерброд Фуршготта
Роберт Ф Фурчготт показал, что вызванное ацетилхолином расслабление кровеносных сосудов

зависит от эндотелия. Его эксперимент "бутерброда" было важным этапом в последующем развитии науки. Он использовал две различных части аорты; одна имела неповрежденный слой эндотелия, в другой этот слой был удален.

Эндотелий удален – ацетилхолин вызывает сокращение стенки сосуда

Эндотелий сохранен – ацетилхолин вызывает расслабление сосуда

Так был открыт EDRF – эндотелиальный фактор расслабления


Слайд 41Спектральный анализ Иньярро
Луи Иньярро сообщил, что EDRF расслабляет кровеносные сосуды. Он

также идентифицировал EDRF как молекулу, используя спектральный анализ гемоглобина. Когда гемоглобин был подвергнут действию EDRF, максимум поглощения света сдвигался; такое же изменение спектра наблюдали при действии на гемоглобин окиси азота. Так был открыт новый принцип передачи сигналов между клетками человеческого организма.

Спектрофотометр

Гемоглобин (желтый) при взаимодействии с клетками эндотелия давал сдвиг спектра, точно такой же, как при действии на гемоглобин окиси азота (зеленый).


Слайд 42Активация гуанилат-циклазы (по данным Мюрада)
Ферид Мюрад знал, что нитроглицерин вызывает расслабление

клеток гладкой мышцы. Фермент, гуанилатциклаза, был активирован, и это вызвало рост концентрации циклического ГМФ, что привело к расслаблению мышцы. Нитроглицерин действовал через образование оксида азота? Мюрад барботировал NO-газ через ткань, содержащую фермент; циклический GMP увеличивался. Так был обнаружен новый способ действия лекарственного средства!

Слайд 43Расслабление стенок сосудов благодаря передаче сигнала между клетками

NO индуцирует синтез ц-ГМФ

путем активации гуанилат-циклазы. Это приводит к релаксации миозина гладких мышц


Ацетилхолин стимулирует синтез оксида азота, в клетках эндотелия. Затем NO проникает в гладкомышечные клетки и вызывает их расслабление.


Слайд 44Расслабление стенок сосудов благодаря передаче сигнала между клетками


Ацетилхолин стимулирует синтез оксида

азота, в клетках эндотелия. Затем NO проникает в гладкомышечные клетки и вызывает их расслабление.

NO индуцирует синтез цГМФ путем активации гуанилат-циклазы.


Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика