на сайте с 27 декабря 2008

Тиоредоксин: принцип действия

В антиоксидантную систему защиты клеток наряду с ключевыми антиоксидантными ферментами существенный вклад вносят тиоредоксин- и глутаредоксин-зависимые системы, которые играют важную роль в обеспечении редокс-гомеостаза клетки посредством регуляции тиол-дисульфидного обмена.

Изоформы тиоредоксина Trx1 и Trx2 способны восстанавливать внутри- и межмолекулярные дисульфидные связи в белках, в частности, в окисленных пероксиредоксинах, разлагающих органические гидроперекиси, Н2О2, пероксинитрит. НАДФН-зависимая тиоредоксинредуктаза, восстанавливающая целый ряд субстратов, в т.ч. окисленную форму тиоредоксина, также может напрямую восстанавливать гидроперекиси липидов, Н2О2,
дегидроаскорбиновую и липоевую кислоты. Глутаредоксин, основными изоформами
которого у человека и млекопитающих являются Grx1, Grx2, Grx5, как и тиоредоксин, катализирует S-глутатионилирование белков, защищая SH-группы от окисления и
деглутатионилирование, восстанавливая функционально активные тиолы.

Основой редокс-сигнализации является то, что окисляющие условия поддерживаются стабилизирующими дисульфидами на внешней поверхности клетки, в то время как внутренняя среда поддерживается в восстановленном состоянии с помощью свободных сульфгидрильных групп.


Итак, главная дисульфидредуктаза — тиоредоксин, ответственная за поддержание внутри клетки восстановленного состояния, представляет собой низкомолекулярный редокс-активный белок с двумя цистеиновыми остатками в активном центре.

Тиоредоксин присутствует во всех клетках животных, включая клетки сердца.

Тиоредоксин: роль в организме

Имеются указания на то, что тиоредоксин может быть индуцирован при окислительном стрессе и играть важную роль в регулировании передачи сигналов активными формами кислорода при ишемии-реперфузии. Он может быть важным компонентом защиты клеток от ишемического повреждения мышцы сердца. Было обнаружено, что окисленный тиоредоксин поступает в кровь у пациентов, перенесших операцию кардиопульмонального шунтирования. Занятия плаванием сопровождались уменьшением окислительного стресса, вызванного ишемией-реперфузией, и сопутствующим
увеличением уровня тиоредоксин-редуктазы, что приводило к защите миокарда от повреждения.
Тиоредоксин ослаблял повреждение мышиных эндотелиальных клеток после гипоксии-реоксигенации в среде без тиолов, что свидетельствовало о защитном действии
тиоредоксина при ишемическом повреждении миокарда с помощью механизма редокс-сигнализации.

Активация МАР-киназ под действием активных форм кислорода (АФК) начинается с активации редокси-зависимой киназы ASK-1 (Apoptosis Signal Regulating Kinase-1).
Активность ASK-1 зависит от тиоредоксина — низкомолекулярного многофункционального тиолсодержащего белкового фактора. В зависимости от состояния SH-группы, тиоредоксин находится либо в окисленном, либо в восстановленном состоянии.

Таким образом, тиоредоксин довольно чувствителен к изменению равновесия "АФК/антиоксиданты" и является внутриклеточным буфером АФК.

Помимо роли в клеточной антиоксидантной защите все рассматриваемые редокс-белки (тиоредоксин, тиоредоксинредуктаза, глутаредоксин, пероксиредоксин), участвующие в редокс-зависимых процессах, выполняют ряд важных функций необходимых для обеспечения жизнеспособности клеток: участвуют в регуляции активности транскрипционных факторов, выполняют роль ростового фактора, служат кофактором ферментов, принимают участие в регуляции клеточного цикла, а также в механизмах ингибирования апоптоза.

Тиоредоксин: диагностика

Учитывая все вышеописанные особенности и роль тиоредоксина в организме человека, этот белок можно отнести к одним из перспективных биомаркеров определения биологического возраста человека.

В настоящее время диагностики по тиоредоксину клиническими лабораториями проводятся в иммунологии в качестве белка острой фазы воспаления.

Однако ведутся исследования по использованию его в качестве маркера ревматоидного артрита.

Также, при сердечно-сосудистых заболеваниях, для предотвращения сердечных осложнений предлагают также использовать миметики антиоксидантных ферментов и терапию, направленную на сверхэкспрессию антиоксидантов – металлотионеина и тиоредоксина-1.

Существуют сведения о возможном  использовании тиоредоксина в качестве предиктора/маркера

1) карциномы печени
2) рака лёгких

Очень любопытно исследования с использованием наночастиц, покрытых тиоредоксином для маркирования раковых (простата) клеток в организме. Оказалось, что наночастицы состоящие из гибридной молекулы тиоредоксина-метилтрансферазы и флуоресцеина специфически связавыются с мембранами раковых клеток, а не со здоровыми клетками  окружения, что позволяет А)визуализировать клетки опухоли Б) использовать это свойство в качестве диагностики.

Лаборатории, занимающиеся исследованиями тиоредоксина:


Лаборатория Эрлана Ричардсона (Arlan G Richardson),PhD  - Центр Баршопа по изучению старения и продолжительности жизни

Лаборатория Йодой Й. (Yodoi J)
  - Лаборатория инфекции и их предотвращения университета Киото

Лаборатория Юдит Хэнделер (Judith Haendeler) - Институт медицинских исследований при университете Дюссельдорф

Резюме:
может служить перспективным потенциальным биомаркером определения биологического возраста, возможны измерения в сыворотке крови

пероксиредоксин: принцип действия

Недавно было обнаружено новое семейство тиолспецифических белков-антиоксидантов, получившее название пероксиредоксинов, представители которых в присутствии тиолов способны предохранять макромолекулы от повреждений, вызванных действием ряда окислительных систем. В настоящее время известно более 70 представителей данного семейства, обнаруженных практически во всех живых организмах от бактерий до человека.

Пероксиредоксины принадлежат семейству антиоксидантных белков. Группа белков Prx млекопитающих была первоначально разделена на три подсемейства - Prxs I, II и III - все три были обнаружены в гомогенатах легкого крысы. Пероксиредоксин I также был обнаружен в некоторых злокачественных опухолях. Позже были также идентифицированы ещё IV, V и VI подсемейства. Открытие и значительная часть работы по изучению функций пероксиредоксина 6 было сделано в Пущино, в Институте биофизики клетки.

Пероксиредоксин: роль в организме

Пероксиредоксины (Prx) – это семейство неселеновых пероксидаз, участвующих в защите клеток от окислительного стресса и в процессе редокс-регуляции внутриклеточной сигнализации. Пероксиредоксин 6 млекопитающих является представителем подсемейства
1-Cys пероксиредоксинов. 
В лаборатории биофизики рецепции ИБК РАН выделен и идентифицирован представитель подсемейства пероксиредоксинов типа VI - секреторный 28 кДа 1-Cys пероксиредоксин VI. Данный пероксиредоксин локализован в тканях, контактирующих с атмосферой (обонятельный эпителий, трахея, бронхи легких), его вклад в нейтрализацию активных
форм кислорода составляет 70-80%.

пероксиредоксин: диагностика

В настоящее время в лабораторной диагностике не используется.

Ведутся исследования о роли пероксиредоксина в апоптозе и продлении жизни дрозофилы.

Обсуждается использование пероксиредоксина в качестве маркера сквамовой карциномы лёгкого и раковых преобразований в лёгком.

А также для диагностики ревматоидного артрита и в качестве биомаркера болезни Альцгеймера.

Лаборатории, работающие по этой теме:

Е. Фесенко в Институте биофизики клетки

Лаборатория Лесли Пул - в медицинской школе Университета Уэйк Форест

Резюме:

может служить потенциальным маркером, но на данный момент слишком мало данных о значении и роли этого белка в процессе старения

Супероксиддисмутаза: принцип действия

Супероксиддисмутазы - ферменты класса оксидоредуктаз. катализирующие диспропорционирование супероксидного анион-радикала:




Анион-радикал образуется в организме из О2 при фагоцитозе (поглощении бактерий, фрагментов клетки или др. частиц некоторыми клетками). При ряде патологич. состояний (напр., при ишемии ткани) может играть важную роль в развитии заболевания.

Супероксиддисмутазы присутствуют во всех тканях аэробионтов (обитатели суши и воздуха). В клетках млекопитающих супероксиддисмутазы в осн. локализованы в цитозоле; ок. 10% фермента (по массе) находится в митохондриальных мембранах.

Молекула изофермента супероксиддисмутазы из цитозоля состоит из 2 идентичных субъединиц с мол. м. 16 тысупероксиддисмутазы, каждая из которых содержит по 1 атому Сu2+ и Zn2+. Фермент активен при рН 6-10, ингибируется NaCN и м.б. экстрагирован
смесью хлороформ-этанол. Изофермент, содержащий в качестве кофермента Сu2+ и Zn2+, обнаружен также в матриксе митохондрий и в ядрах, а также в зрелых эритроцитах.

Изофермент митохондриальных мембран состоит из 4 идентичных субъединиц с мол. м. 20 ты супероксиддисмутазы, каждая из которых содержит по 1 атому Мn3+ на субъединицу. Оптим. ката-литич. активность такой супероксиддисмутазы при рН ок. 7; фермент не ингибируется NaCN, разрушается при обработке смесью хлороформ-этанол. Mn-содержащий изофермент, выделенный из бактерий, в отличие от митохондриального тетра-мера является димером. В бактериях Escherichia coli обнаружена также Fe3+-содержащая супероксиддисмутазы с мол. м. 39 ты супероксиддисмутазы, которая в отличие от др. изоферментов ингибируется NaN3.

Механизм действия супероксиддисмутазы можно представить схемой (Е—Сu2+-фермент):

Донором протонов, вероятно, является имидазольное кольцо остатка гистидина. связывающее ионы металлов. супероксиддисмутазы, содержащие Си2+ и Zn2+ , инактивируются Н2О2 из-за образования комплексов ионов этих металлов с ОН.

Ген, ответственный за биосинтез супероксиддисмутазы, локализован в 21-й хромосоме человека. При трисомии по этой хромосоме (когда организм содержит 3 гомологич. хромосомы) активность супероксиддисмутазы в клетках крови увеличена на 50%. При увеличении парциального давления О2 кол-во супероксиддисмутазы в организме увеличивается. Имеются сведения о радиопротекторном действии супероксиддисмутазы.

Эти белки характеризуется необычайной структурной стабильностью и является одним из наиболее термостабильных глобулярных белков.

Супероксиддисмутаза: физиологическая функция

Физиологическую функцию СОД связывают с защитой клеток от свободно радикального повреждения. К настоящему времени выяснены далеко не все биологические источники супероксидных радикалов. Супероксидные радикалы могут продуцировать лейкоциты в процессе фагоцитоза. Источниками супероксидных радикалов являются цепи переноса электронов (митохондрии), некоторые флавинсодержащие оксидоредуктазы, локализованные в цитозоле, такие как ксантиноксидаза, альдегидоксидаза, дегидрооротатдегидрогеназа и др. В цитозоле О - радикалы могут образовываться также в процессах автоокисления
некоторых белков и низкомолекулярных метаболитов, таких как катехоламины, гидро- хиноны и др.

В условиях нормального обмена супероксиддисмутазы поддерживают стационарную концентрацию супероксидных радикалов на определенном уровне, защищая тем самым клеточные структуры от повреждающего действия как самих радикалов О -, так и от появления гидроксильных радикалов, которые могут образовываться из О - и Н О .

В литературе большое внимание уделяется изучению изменений в активности эритроцитарной СОД в процессе старения организмов и при некоторых заболеваниях, таких как гемолитическая анемия, ишемия, ряд нейрологических заболеваний.

Существенная роль отводится супероксидным радикалам в развитии воспалительных процессов. Результатом этих исследований явилось использование СОД в качестве противовоспалительного средства (орготеин, пероксинорм). Орготеин применяется в клинике для лечения воспалительных процессов, остеоартритов, бурситов, практитов, циститов. Успешное лечение СОД воспалительных процессов позволяет рассматривать этот фермент как альтернативу кортикостероидам.

Изменение активности супероксиддисмутазы возникает при некоторых заболеваниях (напр., атеросклерозе, инфаркте миокарда), что м. б. использовано для диагностич. целей.

Препараты супероксиддисмутазы применяют в качестве противовоспалит. ср-ва, например при артритах.

Удалось показать, что удельная активность СОД в тканях и видовая продолжительность жизни животных тесно коррелируют друг с другом, но не напрямую, а через отношение к интенсивности кислородного метаболизма на единицу ткани. В связи с этим, перспективным являлось бы изучение для различных возрастов у человека отношения потребления кислорода в расчете на единицу массы к относительной активности СОД, например, эритроцитов.

Этот подход к исследованию механизмов старения привел к выпуску и широкому применению огромного числа антиоксидантов, в том числе применению самого очищенного фермента СОД с целью борьбы с интоксикацией, профилактике опухолей, сердечно-сосудистых заболеваний и влиянию на сам процесс старения на молекулярном уровне. Для снижения кислородного метаболизма разработаны лечебные и профилактические методики гипокситерарапии - тренировки физиологических и тканевых систем в условиях повышения количества углекислого газа и сниженного количества кислорода.
Этим объясняют также эффект горной местности для долгожительства и т.п. Важным направлением здесь является попытка активировать собственные системы антиоксидантной защиты, например, вводя окислители, а также используя ЭХАС-системы (электрохимически-активированные растворы). Было бы интересным исследовать влияние на активность СОД естественных индукторов, в том числе пищевых режимов, кислотности клеточной среды, зависящей от диеты, режима голодания, потребляемых микроэлементов, состава газовой среды и режимов дыхания и т.п.
В целом, предлагаемый критерий для диагностики (отношение удельного потребления кислорода к удельной активности СОД) может быть применен для оценки "метаболического риска" в процессах старения.

Супероксиддисмутаза: диагностика

Широко используется в диагностике различных заболеваний путём определения содержания в эритроцитах.

Процедура
  • Забор крови производится из локтевой вены в пробирку с ЭДТА,
    перемешивается без встряхивания, хранится при температуре 2-8 °С до
    поступления в лабораторию в день забора крови.

Референтные значения
  • Содержание в эритроцитах - 1,092-1,817 Ед/гр/гемоглобина.

Цель исследования
Оценка антиоксидантного статуса организма при ряде патологичесих состояний
  • Сердечно-сосудистые заболевания.
  • Сахарный диабет.
  • Атеросклероз.
  • Нефропатии.
  • Хронические воспаления (ревматоидный артрит).

Отклонения от нормы
Увеличение активности изоформы Cu/Zn SOD
  • Нефропатии.
  • Ревматоидный артрит.
  • Ишемический миокардит в стадии реперфузии.
  • Синдром Дауна (трисомия 21 хромосомы).

 Супероксиддисмутаза (СОД) является уникальным
антиоксидантом, который успешно применяется в качестве основного
действующего вещества при производстве косметических средств, лечебной
косметики, в рецептурах биологически активных пищевых добавок и в
исследованиях по клеточной биологии.
Известные фирмы Франции (Lancome), Америки (Jason,
Neways) и Англии (Mary Kay) уже давно используют СОД в косметических
средствах различного назначения. В России также имеется положительный
опыт его использования.
Источником для выделения суперокиддисмутазы рекомбинантной человека (rSOD) являются дрожжи Saccharomyces cerevisiae Y2134. Штамм Y2134 защищен патентом РФ № 2044771.

Лаборатории, занимающиеся этой темой:

Абдеррахим Ломри  - Институт ИНСЕРМ при Университете Парижа
2 его интересные работы: негативная регуляция промотора СОД тироидным гормоном
и роль СОД и оксилативного стресса в болезнях суставов

Лаборатория Алан Расселла
- Институт регенеративной медицины МакГована

Резюме:

используется в качестве биомаркера многих болезней, связанных со
старением, анализ быстр и легкодоступен, возможность измерения в
сывортке крови
.

Аполипротеины: принцип действия

Аполипопротеин А1 (Апо А1) - основной белок крови в составе липопротеинов высокой плотности (ЛПВП), который синтезируется в печени и в кишечнике, участвует в транспорте
холестерина и триглицеридов, способствуя обратному переносу холестерина из стенок сосудов в печень. Поступив из кишечника в кровь в составе хиломикронов, он накапливается в липопротеидах высокой плотности, которые препятствуют образованию атеросклеротических бляшек в артериях.
Аполипопротеин А1 поддерживает структуру ЛПВП, которая обеспечивает облегчение растворимости и транспорт липидов, он способен активировать фермент - лецитин-холестерол-ацилтрансферазу (ЛХАТ), с помощью которой удаляется свободный холестерин из внепечёночных тканей, осуществляющей этерификацию свободного холестерина жирными кислотами посредством реакции с лецитином, способствует удалению свободного холестерина из клеток периферических тканей, является структурным белком.

Аполипопротеин В – основной белок всех липопротеинов, кроме липопротеинов высокой плотности. Он отражает опасность развития атеросклероза. У человека выделяют две формы аполипопротеина В. Наиболее распространенная форма – аполипопротеин
В-100 (выявляется в липопротеинах, синтезирующихся в печени); другая – аполипопртеин В-48 (предполагается, синтезируется в кишечнике). Синтез аполипопротеин В и его включение в хиломикроны и липопротеиды очень низкой плотности важны для формирования и поступления в циркуляцию этих частиц, что повышает растворимость и транспорт холестерина, ведущий к его отложению в стенках артерий. Аполипопротеин В важен при механизмах распознавания и связывания липопротеинов низкой плотности специфическими рецепторами клеточных мембран, которые присутствуют практически на всех клетках организма, кроме клеток нервной системы и эритроцитов.

Аполипротеины: функциональное значение

Основные аполипопротеины – апо А, апо В, апо С и апо Е и их подклассы, различающиеся метаболическими функциями. Подклассы аполипопротеинов А и С обозначаются римскими цифрами. Апо В встречается в двух формах – большей по размерам апо В100 и апо В48, которая составляет 48% от молекулярной массы апо В100. Все апопротеины являются гидрофобными соединения (плохо растворяются в воде). Вырабатываются печенью и
частично тонким кишечником. В клинической лабораторной практике нашло применение определения уровня Апо А-1 и Апо-В белков.

Аполипротеин А-I - является основным белком липопротеинов высокой плотности (ЛПВП). Он участвует в транспорте триглицеридов и холестерина, активирует лицетин-холестерин-ацетилтрансферазу, способствуя обратному транспорту холестерина с периферии (в том числе из стенки сосудов) в печень.

Аполипопротеин В - основной структурный белок богатых триглицеридами атерогенных липопротеинов низкой плотности (ЛПНП). Благодаря наличию этого белка ЛПНП реагируют со специфическими рецепторами эндотелиальных, гладкомышечных и др. клеток. Апо-В – главный транспортер триглицеридов из кишечника в жировые клетки.

Апо-А-I и апо-В формируют мицеллярную структуру липопротеиновых комплексов, служат «ядром» липопротеиновых частиц и не покидают их в процессе трансформаций. Поэтому определение в крови аро А-I и аро В имеет большое значение для выявления факторов риска атеросклероза коронарных артерий, а соотношение аро В/аро А-I превосходит прогностическое значение определения отдельных аполипопротеинов.

Чем больше в сыворотке крови Апо А-I и меньше Апо-В, тем ниже вероятность развития сердечно-сосудистой патологии. В связи с этим в лабораторной диагностике предложен коэффициент соотношения Апо В/Апо А-I. В норме это соотношение превышает «1» и служит одним из надежных показателей атерогенного сдвига.

Аполипротеины: диагностика

Широко используются в лабораторной диагностики сердечно-сосудистых заболеваний.

Показания к назначению анализа Аполипротеин А1:

Атеросклероз и связанные с ним заболевания сердечно-сосудистой системы: ишемическая болезнь сердца, инфаркт миокарда (оценка риска, диагностика, прогнозирование)
Болезни печени

Подготовка к исследованию: забор крови рекомендуется проводить в утренние часы, строго натощак, не менее чем через 12 часов после последнего приема пищи.

Материал для исследования: сыворотка крови

Единицы измерения: - г/л

Референсные значения:

Возраст
Пол
Уровень апо АI, г/л

Дети до 1 года
Муж
0,61 – 1,64
Жен
0,59 – 1,69

1 – 12 лет
Муж
0,93 – 1,72
Жен
0,86 – 1,79

12 – 60 лет
Муж
0,95 – 1,86
Жен
1,01 – 2,23

Старше 60 лет
Муж
0,73 – 1,86
Жен
0,91 – 2,24

Показания к назначению анализа Аполипротеин Б:

Атеросклероз и связанные с ним заболевания сердечно-сосудистой системы: ишемическая болезнь сердца, инфаркт миокарда (оценка риска, диагностика, прогнозирование)
Болезни печени

Подготовка к исследованию: забор крови рекомендуется проводить в утренние часы, строго натощак, не менее чем через 12 часов после последнего приема пищи.

Материал для исследования: сыворотка крови

Единицы измерения: - г/л

Референсные значения:

Возраст
Пол
Уровень апо B, г/л

Дети до 1 года
Муж
0,16 – 1,24
Жен
0,17 – 1,20

1 – 12 лет
Муж
0,48 – 1,25
Жен
0,51 – 1,26

12 – 60 лет
Муж
0,49 – 1,73
Жен
0,53 – 1,82

Старше 60 лет

Муж
0,54 – 1,63
Жен
0,64 – 1,82

Лаборатории, занимающиеся этой темой:

Лорен Б. Крупп - Отдел нейрологии университета Нью-Йорк
Лаборатория А. Капурзо - отдел Гериатрии, университет Бари, Италия

Резюме:
используется в качестве биомаркера многих болезней, связанных со старением, анализ быстр и легкодоступен, возможность изменрения в сывортке крови.

Комментарии

23 марта 2012 в 23:12
 
Ну почему же так сложно? С такими выводами, Вы никогда старость не победите, так как там другая природ.

Оставить комментарий

Поделиться с друзьями

Share on Twitter