Mitokondriális stressz és ROS

Az oxidatív stressz állatkísérletekben és humán vizsgálatokban egyaránt szerepet játszik a lipotoxicitás patogenezisében. A krónikus oxidatív stressz több szövetben is összefügg az inzulinrezisztenciával. Az oxidatív stresszt részben a számos sejtfolyamat által termelt reaktív oxigénfajok közvetítik, és a sejtek antioxidáns mechanizmusai, például enzimatikus fosztók vagy antioxidáns modulátorok szabályozzák. Amikor a ROS-termelés meghaladja a sejtek antioxidáns kapacitását, a sejtkomponensek, például a fehérjék, a lipidek és a DNS oxidatív károsodása következik be. Több útvonal járulhat hozzá a sejtes ROS-képződéshez, beleértve a mitokondriális elektrontranszportláncot (ETC), a gyulladásos jelátvitelt és az endoplazmatikus retikulum stresszt.

Az ETC a sejt endogén szuperoxid-termelésének fő forrása. Ahogy az elektronok áthaladnak az ETC-n, egy kis hányaduk elszökik, és idő előtt reakcióba lép a molekuláris oxigénnel, ami szuperoxid termelését eredményezi. A tápanyagtöbblet elméletileg növeli az ETC-n keresztül történő elektronáramlást, ami a szuperoxid-termelés növekedését eredményezi. A túlzott ROS-termelés inzulinrezisztenciát idézhet elő a stressz-aktivált jelátviteli kaszkádok aktiválásával vagy a mitokondriális fehérjék és a DNS károsodásával.

1. ábra. A reaktív oxigénfajok okozta károsodások korlátozására a sejt több enzimatikus fosztóanyagot használ. Ezek a fosztók közé tartoznak a szuperoxid-dizmutáz (SOD) család tagjai, a kataláz és a glutation-peroxidáz.

1. táblázat Az oxidatív stresszben részt vevő enzimek

		Név	Megnevezés	Katalógus  sz.
Kataláz szarvasmarha májból		A kataláz aktiválja a hidrogén-peroxid, egy reaktív oxigénfaj bontását vízre és oxigénre. Természetes antioxidánsként működik, védi a sejteket a fehérjék, lipidek és nukleinsavak oxidatív károsodásával szemben. A katalázt a reaktív oxigénfajok génexpresszióban és apoptózisban játszott szerepének tanulmányozására is felhasználták.	C9322
Kataláz emberi eritrocitákból		A kataláz aktiválja a hidrogén-peroxid, egy reaktív oxigénfaj bontását vízre és oxigénre. Természetes antioxidánsként működik, védi a sejteket a fehérjék, lipidek és nukleinsavak oxidatív károsodásával szemben. A katalázt a reaktív oxigénfajok génexpresszióban és apoptózisban játszott szerepének tanulmányozására is felhasználták.	C3556
Glutation-peroxidáz szarvasmarha eritrocitákból	-	G6137
Glutation-peroxidáz humán eritrocitákból	-	G4013
Nitrogén-oxid-szintáz, indukálható egérből		A NOS felelős a nitrogén-oxid bioszintéziséért L-argininből. Az iNOS nem kalcium/kalmodulinfüggő, és Km = 16 µM az L-arginin számára.	N2783
Peroxiredoxin I Aktív humán		Humán peroxiredoxin I (GenBank Accession No. NM_005614), teljes hosszúságú, N-terminális HIS6 taggel, MW = 23 kDa, Baculovírussal fertőzött Sf9 sejt expressziós rendszerben kifejezve.	SRP0202
Peroxiredoxin II Active human		Humán peroxiredoxin 2, teljes hosszúságban (Genbank hozzáférési szám NM_005809), N-terminális HIS taggel, MW = 22.7 kDa, Baculovírussal fertőzött Sf9 sejt expressziós rendszerben expresszálódik.	SRP0203
Protein Disulfide Isomerase szarvasmarha májból		Elősegíti a megfelelő diszulfidkötések kialakulását a diszulfidpárosítások gyors átrendeződésének elősegítésével.	P3818
Szuperoxid-diszmutáz szarvasmarha		S9697
Szuperoxid-diszmutáz szarvasmarha eritrocitákból		Katalizálja a szuperoxid gyökök dismutációját hidrogén-peroxiddá és molekuláris oxigénné. Kritikus szerepet játszik a sejtek védelmében az oxigéngyökök toxikus hatásaival szemben. Versenyez a nitrogén-oxiddal (NO) a szuperoxid-anionért (amely az NO-val peroxinitrit képződésével reagál), ezáltal a SOD elősegíti az NO aktivitását. Kimutatták továbbá, hogy a SOD elnyomja az apoptózist tenyésztett patkány petefészek tüszőkben, idegi sejtvonalakban és transzgenikus egerekben.	S7571
Szuperoxid-dizmutáz humán eritrocitákból		Katalizálja a szuperoxid gyökök dismutációját hidrogén-peroxiddá és molekuláris oxigénné. Kritikus szerepet játszik a sejtek védelmében az oxigéngyökök toxikus hatásaival szemben. Versenyez a nitrogén-oxiddal (NO) a szuperoxid-anionért (amely az NO-val peroxinitrit képződésével reagál), ezáltal a SOD elősegíti az NO aktivitását. Kimutatták továbbá, hogy a SOD elnyomja az apoptózist tenyésztett patkány petefészek tüszőkben, idegi sejtvonalakban és transzgenikus egerekben.	S9636
Thioredoxin reduktáz patkánymájból	A tioredoxin reduktáz (TrxR) egy NADPH-függő, alegységenként egy FAD-ot tartalmazó oxidoreduktáz, amely az oxidált tioredoxin (Trx) aktív helyének diszulfidját redukálja.	T9698

2. táblázat Az oxidatív stressz tanulmányozására szolgáló termékek

Név	leírás	Katalógus sz.
Ceramid szarvasmarha agyból	-	22244
Dexametazon		Egy gyulladáscsökkentő glükokortikoid, amely számos hatást gyakorol a sejtek túlélésére, a sejtek jelátvitelére és a génexpresszióra. Apoptózis, sejtjelátviteli útvonalak és génexpresszió tanulmányozására használják. Glükokortikoid gyulladáscsökkentő szer.	D4902
2',7'-Diklórfluoreszcin-diacetát	A sejtáteresztő szonda intracellulárisan de-észterifikálódik, és oxidációval erősen fluoreszcens 2',7'-diklórfluoreszcinné alakul.	D6883
Dihidroetidium		Redoxindikátor. Kék fluoreszcencia, amíg etídiummá nem oxidálódik.	D7008
Dihidrorhodamin 123		-	D1054
2,4-Dinitrofenol	-	D198501
Flavin-adenin-dinukleotid-dinátriumsó-hidrát	-	F6625
ß-Nikotinamid-adenin-dinukleotid, redukált dinátriumsó-hidrát	-	N8129
ß-Nikotinamid-adenin-dinukleotid, redukált dinátriumsó-hidrát	-	N1161
Nátrium-azid	-	71289

2. ábra. A szabad gyökök, például a reaktív oxigénfajok a sejtek "rozsdásodásán" keresztül sejtkárosodást okoznak.

3. táblázat Antioxidánsok

Név	leírás	Katalógus  No.
N-Acetil-l-cisztein		Antioxidáns és nyálkaoldó szer. Növeli a szabadgyök-leválasztó anyagok sejtszintű poolját. Jelentették, hogy megakadályozza az apoptózist a neuronsejtekben, de apoptózist indukál a simaizomsejtekben. Gátolja a HIV replikációt. Szubsztrátként szolgálhat a mikroszomális glutation-transzferáz számára.	A9165
Aminoguanidin-hemiszulfát só		Gátolja mind a konstitutív, mind az indukálható nitrogén-oxid-szintetázt.	A7009
L-Glutation redukált	Endogén antioxidáns, amely fontos szerepet játszik a sejtanyagcsere és a légzésrobbanás során képződő reaktív oxigénfajok csökkentésében. A glutation-S-transzferáz katalizálja a glutation-tioéterek képződését xenobiotikumokkal, leukotriénekkel és más, elektrofil centrummal rendelkező molekulákkal. A glutation diszulfidkötéseket is képez a fehérjék ciszteinmaradványaival. Ezeken a mechanizmusokon keresztül paradox módon csökkentheti a rákellenes szerek hatékonyságát.	G4251
(±)-α-Liponsav		Antioxidáns és koenzim, amely olyan enzimkomplexek aktivitásához szükséges, mint a piruvát-dehidrogenáz és a glicin-dekarboxiláz.	T1395
Liponsav, redukált	-	T8260
Nikotinamid	-	-	N0636