Toxikológia živočíchov

Obsah

OS a toxicita

VOĽNÉ RADIKÁLY

  • Atómy, molekuly alebo ich fragmenty, ktoré majú 1 alebo viac nespárených elektrónov a sú schopné samostatnej existencie
  • Krátka životnosť
  • Mimoriadne vysoká reaktivita
  • Kontakt s neradikálovou molekulou: odtrhnutie e- → radikálové reťazové reakcie

Produkcia voľných radikálov

Fyziologické funkcie:

  • Fagocytóza
  • Bunková komunikácia
  • Oxidačné a hydroxylačné reakcie (detoxikácia)
  • Karboxylačné reakcie: syntéza protrobmínu
  • Syntéza nukleových kyselín
  • Samčia reprodukcia (kapacitácia, hyperaktivácia, akrozómová reakcia)
  • Udržiavanie cievneho tonusu a krvného tlaku

Oxidatívny stres

Narušenie rovnováhy dvojice systémov oxidant-antioxidant v prospech prooxidanta, ktoré spôsobuje poškodenie

  • Neschopnosť vychytávať voľné radikály
  • Neschopnosť opraviť vzniknuté poškodenie

ANTIOXIDANTY

  • Látky, ktoré zabránia oxidácii inej zlúčeniny oxidantom tým, že sa samé oxidujú
  • Zlúčeniny, ktoré v reakcii s oxidantom tvoria relatívne stabilné a netoxické produkty
  • Ochrana pomocou:
    • Prevencie
    • Vychytávania
    • Reparácie
  • 2 kategórie
    • Enzymatické (SOD, CAT, GPx)
    • Neenzymatické (vitamíny C, E a A, albumín, karotenoidy, flavonoidy, polyfenoly, etc.)

Enzymatické antioxidanty

  • Superoxiddizmutázy
  • Kataláza
  • Glutatión peroxidázy

Neenzymatické antioxidanty

  • Glutatión
  • Vitamín C
  • Vitamín E
  • Albumín
  • Taurín
  • Kyselina močová
  • Bilirubín
  • Polyfenoly
  • Flavonoidy

INTOXIKÁCIE ŤAŽKÝMI KOVMI A OS

  • Afinita k „podeleniu“ sa o e- → kovalentné väzby, primárne s –SH skupinami
    • GSH
    • enzýmy
  • Zámena za stopové prvky v aktívnych centrách enzýmov

Olovo

  • Lipidové membrány
    • ↓fosfatidylcholín
    • Zmena zloženia PUFA kyselín
    • Zmena zloženia membrán →
    • zmena integrity a permeability →
    • ↑ citlivosť voči peroxidácii lipidov
  • Hemolýza
  • Antioxidanty
    • Deštrukcia disulfidickej väzby Gr
    • Vytlačenie selénu z aktívneho centra GPx
    • Deštrukcia hému: nízka aktivita CAT

Kadmium

  • Alterácia GSH
  • Oxidácia plazmatických a mitochodnriálnych membrán
  • Antioxidačné enzýmy
    • SOD a CAT
    • Hemoxygenáza-I, Glutatión-Stransferáza

Arzén

  • Priama produkcia hydroxylového radikálu
  • Nepriamo
    • Poškodenie SOD, CAT, GSH
    • Oxidácia DNA

Ortuť

  • Sulfhydrylová aktivita: priama deštrukcia GSH
  • Inhibícia mitochondriálnej oxidatívnej fosforylácie
  • Alterácie v Ca2+ homeostáze
  • Zámena za Fe/Cu vo väzobných centrách enzýmov → urýchľovanie produkcie voľnýchradikálov ň

Meď a železo - dvojsečný meč

  • Meď
    • Kofaktor enzýmov dýchacieho reťazca
    • Súčasť superoxiddizmutáz
  • Železo
    • Syntéza nukleových kyselín a proteínov, syntéza energie, bunkové dýchanie, proliferácia a diferenciácia
    • Súčasť katalázy

HERBICÍDY A OS (PARAQUAT, DIQUAT)

  • Vstupujú do cyklických oxidačno-redukčných procesov
    • Redukcia za účasti NADPH (donor redukčných ekvivalentov)
    • Tvorba voľných radikálov
    • O2 → superoxid → hydroxylový radikál
  • Pľúca: najcitlivejší orgán
    • Deštrukčná fáza
    • Proliferačná fáza
    • Fibróza pľúc

Organofosfáty a OS

  • Oxidatívna inhibícia hydroláz esteru kyseliny karboxylovej: Acetylcholínesteráza (AChE)
  • Lipidová peroxidácia mozgového tkaniva a erytrocytov, mozgové záchvaty, nekróza nervového tkaniva

Organochloridy a OS (DDT, cyklodiény, hexachlórcyklohexán)

  • Akumulácia v tukoch: intenzívna lipidová peroxidácia (krv, nervové a mozgové tkanivo)
  • Reprodukčné orgány: endokrinná disrupcia, alterácie génov pre reprodukčné hormóny
  • Pečeň: hepatotoxicita → zápal, oxidačné mediátory
  • Deštrukcia komponentov glutatiónového cyklu

Mykotoxikózy a OS

  • Primárny enzým detoxikácie mykotoxínov: cytochróm P450 (mitochondrie, mikrozómy)
  • Primárny mechanizmus
    • toxicity: lipidová peroxidácia, rozklad GSH
    • mitochondriálna dysfunkcia, apoptóza

Nádorové Ochorenia a OS

Primárny mechanizmus ROS-onkogenézy:

  • mutácie DNA
    • 8-hyroxydeoxyguanozín
    • Delécie génov pre Cu/Zn SOD, GPx1/2, peroxiredoxíny
  • Iniciácia
    • Poškodenie DNA
    • Min. 1 replikácia DNA pre deaktiváciu reparačných mechanizmov
  • Promócia
    • Expresia latentných bunkových latentných fenotypov (proliferácia, blokácia apoptózy)
  • Progresívna fáza
    • Ireverzibilná zmena buniek na malígne

OS v procese karcinogenézy

OS sa zúčastňuje na:

  • Proliferácii: vplyv na signálne proteíny (Nrf2, Ras, Raf, MAP-kinázy, p53)
  • Metastázovaní: proces epiteliálno- mezenchymálnej tranzície (TGF-β, MMP-3/matrixová metaloproteináza)
  • Angiogenéze:
    • VEGF/vaskulárny endotelový rastový faktor, FGF, PDGF, IL-8 → hypoxia
    • voľné radikály umožňujú malígnej bunky prežiť

OS, onkogény, tumor-supresorové a stabilizačné gény

  • Proto-onkogény (Ras, myc, src, etc.): proteíny pre rast a diferenciáciu – Kontrolované tumor- supresorovými génmi (p53)
  • Stabilizačné gény: proteíny pre stabilizáciu a opravu DNA
  • Aktivácia prooxidačných (NADPH oxidázy-Nox1- Nox5) a deaktivácia antioxidačných génov (Nrf-2, Nf-κB)