Especies Reactivas del Oxígeno (ROS, ERA)

Transcripción

1 Especies Reactivas del Oxígeno (ROS, ERA)

2 Introducción ØO2 es esencial para los organismos aerobios ØA Tº ambiente no es muy reactivo (inerte) ØHace falta bastante energía para activarlo

3 Introducción Ø90% del O2 se usa en la cadena respiratoria ØAprox. 10% en reacciones de hidroxilación y oxigenación Ø1% forma especies reactivas del Oxígeno

4 Formación de ROS

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7 Enzimas que usan O2 son metaloenzimas ØHierro, cobre y Manganeso ØForman complejos metal-oxo reactivos ØTambién las proteínas transportadoras de O2 tienen metales: Hemoglobina, mioglobina ØLos metales proporcionan un e- al O2 para activarlo en el metabolismo

8 Metales y ROS ØMetales libres son peligrosos en el cuerpo. Están usualmente secuestrados por proteínas o en compartimentos ØLas proteínas que tienen metales normalmente sufren daños, a causa de los ROS que se forman

9 ROS, Fe y enfermedades ØPersonas que necesitan transfusiones de sangre muy a menudo acumulan mas hierro ØLa sobrecarga de hierro conduce a más ROS ØEsto afecta al ADNmt ØEn corazón y las células beta tienen muchas mitocondrias ØMiopatías y diabetes

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11 Estrés oxidativo (OxS) ØEstado en que la velocidad de generación de ROS excede nuestra capacidad de protección frente a ellas ØOxS ocurre en: enfermedades inflamatorias-s. inmune produce ROS. Artritis, Lupus, aterosclerosis, diabetes

12 Estrés oxidativo (OxS) ØEl H 2 O 2 es la ROS más abundante en nuestro cuerpo. Es estable y no tan reactiva ØEL radical hidroxilo (OH ) es la más reactiva y dañina de las ROS. (ns) ØSuperóxido (O 2 ). Estabilidad intermedia. Puede ser oxidante (forma H2O) o reductor (forma O2).

13 Mecanismos de formación de ROS Ø3 mecanismos principales: Reacciones con iones metálicos descompartimentalizados Reacción secundaria del transporte de electrones en la mitocondria Oxidasas de ac. grasos en el peroxisoma También se forman en el macrófago (ácido hipocloso, HOCl. Lejías)

14 Mecanismos de formación de ROS

15 Mecanismos de formación de ROS en la mitocondria

16 Mecanismos de formación de ROS en la mitocondria

17 El exceso de O2 y problemas respiratorios ØHipoxemia, dificultad respiratoria, exposición a CO -> Tratamiento con 100% O2 ØProblemas en el paciente: dolor de pecho, tos, daño alveolar. Edemas, afección de función pulmonar ØCausa: Hiperproducción de ROS

18 O2 e Isquemia (Cirugías, infartos al miocardio) ØTejidos privados de O2 comienzan a producir energía por medio de la glucólisis. Se acumula Lactato y NADH ØLa cadena transportadora de e- está totalmente reducida ØCon la reposición de O2 Gran cantidad de ROS y daños en las células ØADN, proteínas, membranas -> Necrosis

19 Especies reactivas de Nitrógeno (RNS) ØProducidas por las óxido nítrico sintasas (NOS)

20 Especies reactivas de Nitrógeno (RNS) Ø3 isoformas: v nnos: neuronas, función neurotransmisora v inos: sistema inmune, regulación de respuesta v enos: células endoteliales. (Factor de relajación derivado del endotelio, ERDF)

21 Especies reactivas de Nitrógeno (RNS) En una reacción secundaria, reacciona con el O 2 para formar el potente oxidante, peroxinitrito (ONOO ) Posee muchas de las potentes propiedades oxidantes del OH, pero que tiene una vida media biológica más prolongada. ØBalance NO peroxinitrito (ONOO ), parece tener un rol en vasodilatación/inflamación pared del vaso

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23 Daños causados por los ROS El OH sustrae un átomo de hidrógeno de un PUFA, inicia una reacción de peroxidación de la cadena de lípido, que implica los productos de oxidación secundarios, peróxidos lipídicos y radicales peroxilo de lípidos

24 Daños causados por los ROS Estos compuestos reaccionan con las proteínas para formar aductos y uniones cruzadas, conocidas como productos avanzados de la lipoxidación (ALE). Se les encuentra en al Aterosclerosis y en placas neuronales en Alzheimer

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27 ROS y diabetes Ø ROS reaccionan con carbohidratos. Ø Forman compuestos carbonílicos que son capaces de reaccionar con proteínas formando aductos y uniones cruzadas Ø Estos productos de conocen como productos de glucoxidación o productos avanzados de la glicosilación (AGE) Ø En la diabetes hay hiperglucemia y ROS. Complicaciones vasculares, renales y en la retina

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30 Rol de la metionina con los ROS MetSo: Sulfóxido de Metionina

31 Rol de la metionina con los ROS Ø Los residuos de metionina (Met) en las proteínas pueden ser oxidados a metionina sulfóxido (MetSO) por H 2 O 2 o HOCl Ø Se encuentra en la superficie de las proteínas Ø No tiene función catalítica, pero puede proteger al sitio activo Ø MetSO puede ser reducido por la metionina sulfóxido reductasa

32 Rol de la metionina con los ROS. Enfisema Ø 1-antitripsina (A1AT) producida por el hígado. Es inhididor de la elastasa y protege contra el daño de los neutrófilos en los tejidos Ø Los ROS causan oxidación de un residuo de metionina en la (A1AT) y la inactivan (problema en los fumadores) Ø Aumento del daño por la actividad de las proteasas

33 Ø Daños: Ø Lípidos Ø ADN Defensas antioxidantes Ø Proteínas. Degradación proteosomal Ø Problemas. Algunas proteínas no pueden ser recambiadas tan rápido. Se altera función Ø Ej. Proteínas del cristalino, colágeno

34 Defensas antioxidantes Ø Tres niveles de defensa Ø Quelación de iones metálicos Ø Enzimas Ø Vitaminas

35 Defensas antioxidantes Ø Quelación de iones metálicos Ø Transferrina y ferritina Ø Haptaglobina > Hemoglobina > Hígado Ø Hemopexina > grupo hemo > Hígado Ø Albúmina > unión de Cobre Ø Carnosina. Quelantes de cobre en músculo y cerebro

36 Defensas antioxidantes: Enzimas Ø Súper óxido dismutasa (SOD) Ø Catalasa (CAT). Ø Glutatión Peroxidasa (Gpx) GPx MnSOD GPx CuZnSOD GPx CuZnSOD

37 Defensas antioxidantes: Enzimas

38 Fe + O2: Producción espontánea de ROS: Súperoxido Tiene gran cantidad de CAT, SOD y GPx También hay methemoglobina reductasa Gran catidad de CSH, no sólo para la GPx, sino que para proteger a las proteínas de formar enlaces disulfuros indeseables

39 Defensas antioxidantes: Enzimas Glutatión reducido (GSH) es cosustrato Cociente de 100:1 de GSH:GSSG en la célula

40 Glutatión: cisteína, glutamato y glicina.

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42 Inducción de respuesta antioxidante. Elementos de respuesta antioxidante (ARE)

43 Defensas antioxidantes: Vitamina C. Hidrosoluble

44 Defensas antioxidantes: Vitamina E (tocoferol). Membranas

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46 Defensas antioxidantes: Vitamina A (carotenoides)

47 Otras funciones de los ROS

48 Otras funciones de los ROS Ø Activation de ARE (Elementos de respuesta antioxidante) Ø Sustratos de enzimas. Homperoxidasas -> yodación de hormona tiroidea Ø Señalización. Ej. En el caso de la insulina podría ayudar inhibiendo a algunas fosfatasas

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