Reaktiva syreformer

Question 1

Vad är ROS?

Answer 1

Reaktiva syrespecies

Question 2

Vad är RNS?

Answer 2

Reaktiva kvävespecies

Question 3

När uppstår oxidativ stress?

Answer 3

När kroppens skyddsmekanismer mot ROS och RNS inte räcker till för den mängd som cellen utsätts för.

Question 4

På vilket sätt kan ROS ge upphov till vissa av sjukdomar?

Answer 4

Kontinuerlig oxidativ stress på cellulära strukturer kommer resultera i sämre funktioner. I slutändan kan det ge upphov till celldöd och vävnadsdegeneration vilket kan yttra sig som olika sjukdomar.

Question 5

Vad är en radikal?

Answer 5

Atom eller molekyl med en oparad fritt rörlig elektron.

Question 6

Vad är en reaktiv syreform, ROS?

Answer 6

En radikal eller en molekyl som lätt konverteras till radikal.

Question 7

Hur bildas superoxid?

Answer 7

Genom att O2 tar upp en elektron. En radikal! Negativt laddad så kan inte gå in genom membran själv.

Question 8

Hur bildas väteperoxid?

Answer 8

Genom att superoxid tar upp 2H+ och en elektron till. Det är ingen radikal men en ROS eftersom den lätt blir en radikal. Denna kan gå in genom membran.

Question 9

Hur bildas hydroxylradikaler?

Answer 9

Genom att väteperoxid, som har en extra proton, tar upp en till elektron och spjälkar av en H2O.

Question 10

Vad är Haber-Weiss reaktion?

Answer 10

En reaktion där O2- + H2O2 + H+ –> O2 + H2O + •OH

Question 11

Vad är Fenton reaktion?

Answer 11

H2O2 + Fe2+ –> OH- + •OH + Fe3+

Järnet reducerar alltså väteperoxid

Question 12

På vilka sätt kan ROS skada cellen?

Answer 12

• Proteinskada
• Membranskada
• DNA-skada
• Lipidperoxidation
• Massivt inflöde av Ca2+
• Ökad permeabilitet
• Cellen sväller genom att vatten går in genom osmos som svar på att joner kan gå in i cellen
• Mitokondrieskada

Question 13

Var i cellen är det vanligast att det blir DNA-skada och varför?

Answer 13

I mitokondrien eftersom ROS kan bildas i andningskedjan genom att syre bara tar upp en elektron

Question 14

Vilken sorts lipider skadas främst av ROS?

Answer 14

Fleromättade lipider

Question 15

Hur skadas lipider av ROS?

Answer 15

1. Initiering: •OH reagerar med en dubbelbindning i kolkedjan. Därefter tas ett väte från kedjan så att en lipidradikal bildas samtidigt som en H2O spjälkas.
2. Fortplantning: lipidradikalen binder en O2 till den oparade elektronen så att en lipidperoxylradikal bildas. Denna reagerar vidare med en annan lipid så att en lipidperoxid bildas.
3. Fragmentering: en metaljon kan klyva lipidperoxiden så att det bildas ett fragment med två aldehydändar och en kolvätekedja. Malondialdehyd kan sedan interagera med två olika molekyler i ändarna.

Question 16

Hur påverkas proteiner av ROS?

Answer 16

De påverkas genom oxidation i sidokedjorna på aminosyrorna. Det kan leda till funktionsnedsättning, interaktion med andra molekyler, korslänkning och aggregation mellan molekyler.

Question 17

Hur påverkas nukleinsyror av ROS?

Answer 17

Om det sker en attack på ribosen kommer ett strängbrott uppstå och om baser angrips leder det till felparning och därmed mutationer.

Question 18

Vilka olika källor har vi i cellen som kan ge upphov till ROS?

Answer 18

• Olika enzymsystem
• ER - felveckade protein –> ER-stress –> ROS
• LCFA –> peroxisom och betaoxidation –> ROS
• Mitokondrien

Question 19

Vilka yttre faktorer kan ge upphov till ROS i kroppen?

Answer 19

Läkemedel, strålning, luftföroreningar, näringsämnen och andra kemikalier.

Question 20

Hur kan ROS uppkomma från koenzym Q?

Answer 20

Om ubikinon antingen tappar en elektron eller bara tar upp en bildas en radikel. Denna kommer sedan lätt i kontakt med syre som ska ta emot elektroner från komplex IV och bildar då superoxid. Det finns dock enzymer som hindrar att detta ska hända.

Question 21

Hur spelar syretrycket in på risken att bilda ROS i cellen?

Answer 21

Vid ett högt syretryck ökar risken att ubikinon tappar en elektron och då finns det mycket syre som kan fånga upp denna.

Question 22

Vad gör cytokrom P450 monooxygenas-systemet?

Answer 22

Det är ett enzymkomplex som skyddar mot ROS. Den har en hemegrupp som prostetisk grupp och finns framförallt i levern. Den gör ROS vattenlöslig så att den inte kan passera membran. NADPH donerar två elektroner till komplexet som sedan går genom redoxreaktioner i hemegruppens järn och släpper sedan ut en elektron i taget. Detta gör dock att risken är att en radikal slipper undan.

Question 23

Vad är methemoglobin och hur fungerar det?

Answer 23

Det är hemoglobin med järn som har oxiderats till Fe3+ så att en superoxid har bildats. Detta gör att syre inte binder medan cyanid binder extra starkt.

Question 24

Vad gör histidin i hemoglobinet?

Answer 24

Det hjälper till att binda och stabilisera O2 och minskar risken att det släpper som radikal

Question 25

Varför finns normalt mindre än 1% methemoglobin i blodet?

Answer 25

Methemoglobinreduktas är ett enzym som reducerar Fe3+ till Fe2+.

Question 26

Hur sker reaktionen då joniserande strålning når vatten i kroppen?

Answer 26

H2O –> •OH + H•

Question 27

Vid vilka förhållanden riskerar NO att bilda RNS?

Answer 27

Vid höga koncentrationer och miljöfaktorer såsom rök.

Question 28

Hur fungerar ROS/RNS som skydd mot mikrober inom immunförsvaret?

Answer 28

• Patogenet sätts fast på receptorer på cellen via lgG.
• En receptormedierad endocytos sker och en vacuol formas runt denna till en så kallad fagosom.
• Fagosomen slås ihop med lysosomen till en fagolysosom. Här i sker först en pH-förändring och sedan bildning av ROS/RNS. •OH, •O2- och HOCl är de som kan förstöra bakterien.

Question 29

Vad blir en fysisk anpassning till att ROS produceras som ett immunologiskt svar?

Answer 29

Syrebehovet ökar vilket leder till en ökad respiratorisk aktivitet - en respiratory burst.

Question 30

Vad är risken med att immunceller kan producera ROS vid oskadliggörande av bakterier?

Answer 30

Alla ROS och RNS kan läcka ut från fagolysosomen till cellens omgivning och skada strukturer.

Question 31

Hur kan cellerna skydda sig mot skadliga effekter av ROS?

Answer 31

• Enzymer
• Antioxidanter
• Metalljonfångare
• Kompartmentalisering av cellen
• Reparationsprocesser

Question 32

Vilka enzym finns det som skyddar mot ROS?

Answer 32

Katalas, superoxiddismutas och glutationperoxidas.

Question 33

Hur fungerar Superoxiddismutas, SOD?

Answer 33

Det omvandlar superoxid till väteperoxid. Enzymet har två identiska subenheter som gör att två cykler av reaktioner kan ske i varje enzym. Först tar den emot en elektron från superoxid så att enzymet reduceras. Därefter doneras den mottagna elektronen till nästa superoxid tillsammans med två vätejoner. Därmed har två radikaler eliminerats samtidigt som enzymet har återtagit sin grundform.

Question 34

Vad gör katalas?

Answer 34

Omvandlar väteperoxid till vatten och syre. Det finns framförallt i peroxisomer i lever samt i immunceller där det är en högre risk att radikaler bildas.

Question 35

Vad gör glutationperoxidas?

Answer 35

Omvandlar väteperoxid till vatten utanför peroxisomen - i cytosolen. Den har glutation som kofaktor, ett ämne med selen som sin kofaktor.

Question 36

Hur skyddar glutation mot oxidativa skador?

Answer 36

Glutation har en positivt laddad thiolgrupp som kan oxideras. Den kan omvandlas ROS till vatten eller ofarliga alkoholer. Dessutom förhindrar det att proteiner i cytosolen bildar svavelbryggor genom att hålla proteinet reducerat, något som är särskilt viktigt för hemoglobinet i erytrocyter.

Question 37

Hur sker återställningen av glutation efter användning?

Answer 37

Detta kan ske antingen spontant eller med enzym. För att återfå den reducerade formen efter att glutation har blivit oxiderat krävs en kofaktor som kan donera elektroner - NADPH. Denna process sker med enzymet glutationreductas.

Question 38

Varför finns det två olika former av samma molekyl - NADH och NADPH?

Answer 38

Det är viktigt för att kunna hålla isär anabola och katabola processer. Det finns en tydlig skillnad i kvoten mellan den reducerade och den oxiderade formen av de båda. För NADH/NAD+ blir det ca 0.001 och för NADPH/NADP+ är det ca 10. Fosfatgruppen är som en flagga som enzymer kan särskilja och binda till.

Question 39

Var och hur bildas NADPH?

Answer 39

I den oxidativa, irreversibla delen av pentosfosfatshunten. Från delen då glukos 6-fosfat blir ribulos 5-fosfat. I aeroba celler kan också NADPH+H+ bildas vid reaktionen från malat till pyruvat vid glukoneogenesen.

Question 40

Vad är pentosfosfatshunten?

Answer 40

Det är ett sidospår av glykolysen för olika biosyntesreaktioner. Den består av en irreversibel och en reversibel del. Vilken väg som väljs beror på vilka mediärer som finns och vilka byggstenar som efterfrågas.

Question 41

Vad kan göras av den irreversibla respektive den reversibla delen av pentosfosfatshunten?

Answer 41

• Irreversibla: från NADPH kan man köra fettsyrasyntes, glutationreduktion och andra reaktioner
• Reversibla: nukleotidbiosyntes från ribos 5-fosfat

Question 42

Hur skyddar sig röda blodkroppar mot oxidativ stress?

Answer 42

Den förlitar sig till största del på NADPH från pentosfosfatshunten. Detta är beroende av glukos 6-fosfatdehydrogenas som ger det första steget i denna väg.

Question 43

Vilka är de kroppsegna, endogena, antioxidanter?

Answer 43

• Uric acid: går till olika kroppsvätskor och fångar upp ROS framförallt i lungorna där vi inte har så stor tillgång på andra antioxidanter
• Melatonin: kan avge elektroner till radikaler.

Question 44

Vad gör vitamin E?

Answer 44

Det är en fettlöslig antioxidant. Den kan ge bort två elektroner och eliminera två radikaler. Särskilt viktig är den gällande att förhindra att oxidering sprider sig genom ett lipidlager då den fungerar som en terminator för radikalisering av lipider. Vitaminen i sig har en egen radikalintermediär men då den har en så extremt hög red-ox-potential har den en väldigt liten benägenhet att vara radikal.

Question 45

Vad gör vitamin C?

Answer 45

Det är en vattenlöslig antioxidant. Den fungerar dels som antioxidant själv men också som kofaktor för vissa enzymer som ska oxidera sina substrat, exempelvis ett substrat som ger kollagena trådar sin stabilitet genom hydroxylgrupper.

Question 46

Vad händer med antioxiderande vitaminer efter en reaktion?

Answer 46

De kommer att förbrukas. Vitamin C kan dock donera sina elektroner till vitamin E, reducera den och själv återgå till sin normala form. Vissa kan även själva regenereras.

Question 47

Vad är karotenoider och flavonoider?

Answer 47

De kan fungera som antioxidanter, även om de även kan vara prooxidanter om de ger ifrån sig en elektron och blir en radikal själv.

Question 48

Hur fungerar flavonoider?

Answer 48

De kan binda en metaljon och förhindra att de ingår i fentonreaktionen. Dessutom kan den hämma vissa enzymer som skapar radikaler, exempel NADPH-oxidas så att radikalproduktionen minskar.

Question 49

Vilka skyddande mekanismer mot ROS finns i peroxisomen?

Answer 49

Katalas och SOD

Question 50

Vilka skyddande mekanismer mot ROS finns i cellmembranet?

Answer 50

Ett dubbelt lipidlager, vitamin E och betakaroten.

Question 51

Vilka skyddande mekanismer mot ROS finns i mitokondrien?

Answer 51

SOD, glutationperoxidas och glutation

Question 52

Vilka skyddande mekanismer finns mot ROS i cytoplasman?

Answer 52

Glutationperoxidas, SOD, glutation

Question 53

Var i kärnan finns framför allt ett fokus på reparerande funktioner som skydd mot ROS?

Answer 53

I kärnan för att minska risken för DNA-skada

Question 54

Vilka är samtliga faktorer som minskar risken för ROS-skada?

Answer 54

Antioxiderande enzymer (SOD, CAT, GPx), antioxiderande vitaminer (A,C,E), små molekyler (glutation, carnosin, uric acid), molekyler som binder metaljoner (albumin, transferrin, ferritin, hemopexin, haptoglobin)

Question 55

Vilka är samtliga faktorer som ökar risken för ROS-skada?

Answer 55

Metaller, inflammation, droger och alkohol, miljö-agents, ozon, hyperglykemi.

Question 56

Vad händer på en biokemisk nivå vid ateroskleros?

Answer 56

Oxiderade och radikalskadade lipider avlagras i extracellulärutrymmet runt blodkärl. Monocyter lockas då dit, mognar till makrofager och fagocyterar lipiderna. De bildar foam cells där de skickar ut tillväxtfaktorer som gör att de aktiverar slätmuskulatur att producera kollagen och ta upp lipiderna och kan då även de bilda foam cells. Det gör att extra matrixproteiner produceras så att det bildas plack. Ju mer radikaler som finns - desto mer plack bildas.

Question 57

Vad händer i kroppen då vi utsätts för ozon (eller en annan förorening)?

Answer 57

Lungepitelet är det mest utsatta och om dess kapacitet att hantera oxidanter överstigs kommer oxidanter bildas som attackerar underliggande epitel. Då aktiveras olika enzym och skadan lockar dit neutrofiler. Dessa producerar själva ROS för att eliminera patogenet, vilket i det här fallet gör att systemet belastas ytterligare. Då finns en risk att de kroppsegna mekanismerna inte hinner med och lungepitelet utsatt för en oxidativ skada som leder till sjunkande funktionalitet och tilltagande andningsbesvär.