Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Doctorado en Ciencias Químicas ESTRÉS OXIDATIVO

Transcripción

1 Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Doctorado en Ciencias Químicas ESTRÉS OXIDATIVO Programa semestral: 96 h. Objetivos del curso: El alumno adquirirá los conocimientos básicos de mecanismos moleculares de un estrés oxidativo y su aplicación en enfermedades. 1. Introducción a la toxicidad del oxígeno y las especies reactivas de oxigeno. 1.1 La historia del oxígeno: un contaminante del aire 1.2 Oxígeno y aerobios 1.3 Oxidasa y oxigenasas en aerobios 1.4 Toxicidad del oxígeno en aerobios 1.5 Que es un radical libre 1.6 El oxígeno y sus derivados 1.7 Preguntas de terminología: especies derivadas de oxígeno y especies de oxígeno reactivas y oxidantes. 1.8 Fuentes de peroxido en aerobios. 2. La química de radicales libres y especies reactivas relacionadas. 2.1 Química de radicales: termodinámica y cinética 2.2 Química de radicales importantes en biología: metales de transición, radical hidroxilo, radical superóxido, radical peroxil y alcocil, radical sulfuro. 2.3 Química de no radicales importantes de biología: peroxido de hidrógeno, ácido hipocloroso, oxígeno singulete, peroxinitrito. 3. Defensas antioxidantes 3.1 Que es un antioxidante 3.2 Enzimas antioxidantes: superóxido dismutasa (SOD) 3.3 usando SOD como prueba para superóxido 3.4 Evidencia para la importancia de la fisiología del SOD

2 3.5 Teoría del superóxido de toxicidad de oxígeno. 3.6 Enzimas antioxidantes de defensa: catalasas 3.7 Enzimas antioxidantes de defensa: familia de glutatión peroxidasa 3.8 Glutatión en el metabolismo. 3.9 Otras peroxidasas: Citocromo c peroxidasa, NADH peroxidasa, peroxidasa de rábano Defensa antioxidante: secuestración de metales iónicos: hierro, cobre, proteínas hem Protección antioxidante por agentes de masa molecular bajo: bilirrubina, alfa-ceto ácidos, hormonas sexuales, Coenzima Q, ácido úrico, melanina, etc Protección antioxidante por agentes de masa molecular bajo: compuestos derivados de la dieta: vit. C, Vit. E, alfa-tocoferol Carotenoides Fenoles de plantas. 4. Estrés oxidativo: adaptación, daño, reparación y muerte. 4.1 Consecuencias del estrés oxidativo: adaptación, daño o estimulación, muerte. 4.2 Estrés oxidativo y metales de transición: hierro, cobre. 4.3 Mecanismo de daño a las células blanco por estrés oxidativo: DNA, Telomeros, mutaciones, reparación. 4.4 Mecanismo de daño a células blanco por estrés oxidativo: lipoperoxidación. 4.5 Mecanismo de daño a células blanco por estrés oxidativo: daño a proteínas 4.6 Como el organismo responde al daño de proteínas oxidadas. 4.7 Consecuencia de estrés oxidativo: adaptación, regulación redox en bacterias, levaduras, en mamíferos. 4.8 Proteínas de shock térmico y proteínas inducidas por el estrés. 4.9 Citocinas: TNF, interleucinas y respuesta a fase aguda Consecuencias de estrés oxidativo: necrosis, apoptosis y genética. 5. Radicales libres, otras especies reactivas y enfermedad. 5.1 Introducción. 5.2 Aterosclerosis 5.3 Hipertensión 5.4 Diabetes

3 5.5 isquemia y repercusión 5.6 Daño por congelamiento 5.7 Estrés oxidativo y cáncer 5.8 Estrés oxidativo en la enfermedad de Parkinson 5.9 Estrés oxidativo en la enfermedad de Alzheimer. 6. Envejecimiento, nutrición, enfermedad y terapia: un papel para antioxidantes 6.1. Teorias de envejecimiento 6.2 Nutrición, salud y estrés oxidativo. 6.3 antioxidantes y tratamiento de enfermedades 6.4 Quelantes hierro 6.5 Inhibidores de generación de ROS/RNS Perfil del alumno al egresar del curso: El estudiante manejará claramente el conocimiento respecto del estrés oxidativo y los mecanismos de homeostasis involucrados en combatirlo a través de los mecanismos antioxidantes. Además, cuales son los agentes oxidantes más comunes en la naturaleza y sus acciones sobre proteínas y ácidos grasos, que conllevan a daño sobre la membrana celular, mitocondria y DNA. Con estos conocimientos serán capaces de aplicarlos a enfermedades humanas y conocer los mecanismos de estrategias terapéuticas utilizadas para disminuir el daño. Marco conceptual: Materia de especialización. El curso está estructurado para consolidar el aprendizaje del concepto básico de los agentes oxidantes y su funcionamiento. Las especies reactivas de oxígeno y nitrógeno, su estructura química y su reacción con las macromoléculas (proteínas, carbohidratos, ácidos grasos y ácidos nucleicos). Los mecanismos antioxidantes enzimáticos y no enzimáticos, así como su función y los blancos de las especies reactivas. Los mecanismos de adaptación, daño, reparación y muerte celular involucrados durante un proceso de estrés oxidativo. Finalmente, los alumnos conocerán las principales enfermedades humanas en donde el estrés oxidativo participa en la fisiopatología y en aquellos eventos naturales del desarrollo biológico del humano, como son en el envejecimiento, nutrición, enfermedad y terapia.

4 Proceso enseñanza aprendizaje Para cursar esta materia se debe asistir a las presentaciones que hacen el profesor responsable del curso y los invitados especialistas en cada una de los temas del curso. Las clases se realizan por medio de explicaciones que duran dos horas en las que se utiliza material audiovisual (diapositivas, acetatos, videos). Durante la clase se hacen preguntas al expositor para aclarar los conceptos que se presentan y al final de la presentación se establece una dinámica en la que el profesor resume la información presentada y se da la oportunidad de interacción profesor-estudiante. Posteriormente, al estudiante se le entrega material específico de los temas que se presentan, el cual se lee y se comprende. El material estudiado es discutido al día siguiente por el grupo de estudiantes con intervenciones participativas. Se busca que el estudiante sea dinámico en exponer lo comprendido y externe sus dudas, las cuales son aclaradas por el profesor. El material que se lee puede ser: capítulos de libros, revisiones científicas, artículos originales de investigación, reseñas o críticas actualizadas. En función del tema de estudio se entregan documentos originales, en los que se pone de manifiesto el momento histórico en que se realizó la investigación. En otros documentos originales se muestran los límites más nuevos de la ciencia y se contrasta la vanguardia de la ciencia con la historia científica. Así se expone críticamente el avance revolucionario del conocimiento de estrategias terapéuticas y se informa al estudiante de las herramientas actuales para la investigación en la fisiopatología humana. El estudiante también aprende de primera fuente (invitados especialistas) y discute acerca de los aspectos éticos de las estrategias terapéuticas. Los aspectos metodológicos experimentales son presentados y analizados al momento de presentar la clase, al leer y discutir los materiales escritos. Se puede resumir el proceso de enseñanza aprendizaje de la siguiente forma: dictado de clases y conferencias 30%, lectura 40% y discusión 30%. Con la dinámica del curso el estudiante no solo aprende de la materia en cuestión, también se le capacita para enfrentarse cotidianamente ante un auditorio crítico, inquisitivo y participativo, de esta forma se desarrolla la habilidad para transmitir el conocimiento, fomentando la habilidad de orador como la de diseñador de material audiovisual para reforzar las disertaciones cotidianas. Actividades de evaluación La calificación será emitida después de presentar 5 exámenes parciales, el primero respecto a la parte introductora de la toxicidad del oxígeno y las especies

5 reactivas del oxígeno, el segundo referente la química de radicales libres y especies reactivas relacionadas, el tercero respecto a defensas antioxidantes, el cuarto sobre estrés oxidativo: adaptación, daño, reparación y muerte y el último respecto a la radicales libres, otras especies reactivas y enfermedad y en el envejecimiento, nutrición, enfermedad y terapia: un papel para antioxidantes. En este ultimo parcial los alumnos expondrán la participación de las especies reactivas libres involucradas en el los mecanismos metabólicos y su desarrollo en la enfermedad, así como las estrategias terapéuticas que ha dado resultado. Las evaluaciones consisten en la presentación y discusión de material científico publicado y la resolución de un cuestionario sobre la temática revisada. Bibliografía 1. Barry Halliwell y John M.C. Gutteridge. Free radicals in biology and medicine. Edit. Oxford Artículos publicados en los últimos 5 años sobre los temas a tratar.