ostecenje celijekon

OŠTEĆENJE ĆELIJE I ADAPTACIJAOŠTEĆENJE ĆELIJE I ADAPTACIJA

• NNormalormalne ćelije su u dinamičnom stanjune ćelije su u dinamičnom stanju - - homeostazahomeostaza

NormalNormalni fiziološki stresni fiziološki stres : : NormalNormalnana homeosta homeostazaza

Stres Stres - Adapta- Adaptacijacija,,(( h hiipertropertrofija)fija)

Stres Stres - - oštećenje ćelije oštećenje ćelije

ReverReverzzibibilno ilno IreverIreverzzibibilnoilno smrt ćelijesmrt ćelije

Sudbina ćelije u multićelijskom organizmu

APOPTOZA

DIFERENCIJACIJA PROLIFERACIJA

TRANSFORMACIJA

• AAdaptivni odgovordaptivni odgovor– AtroAtrofijafija– HHipertrofijaipertrofija– HHiperplazijaiperplazija– MetaplaMetaplazziijjaa

• Oštećenje ćelijeOštećenje ćelije– ReverReverzibilnozibilno– IreverIreverzibilnozibilno

ĆELIJSKA ĆELIJSKA ADAPTACIJAADAPTACIJAĆELIJSKA ĆELIJSKA ADAPTACIJAADAPTACIJA

– AtroAtrofijafija– HHipertrofijaipertrofija– HiperplazijaHiperplazija– MetaplaMetaplazijazija– DDisplazijaisplazija

Ćelijska Ćelijska adaptacijaadaptacija

AtrofijaHipertrofijaHiperplazijaMetaplazijaDisplazija

OŠTEĆENJE ĆELIJE - poremećaj ćelijske funkcije ili strukture kao posledica delovanja različitih etioloških faktora (stresora) koje prevazilazi kompenzatorne kapacitete ćelije i njene fiziološke adaptacione mehanizme.

OŠTEĆENJE ĆELIJEOŠTEĆENJE ĆELIJE

OštećenjOštećenje ćelijee ćelije

• ReverReverzibilnozibilno

• IreverIreverzibilnozibilno

Normalna ćelija

Adaptacija

Smrtćelije

Reverzibilnooštećenjećelije

Ireverzibilnooštećenje ćelije

Stepen oStepen oššteteććenja enja ććelijeelije zavisi od:

•vrste etiološkog faktora,

•intenziteta i dužine njegovog dejstva,

•tipa ćelije (tj. od njene osetljivosti - vulnerabilnosti na dejstvo etiološkog agensa)

•drugih faktora (npr. prokrvljenosti i nutricionih karakteristika zahvaćenog tkiva).

OŠTEĆENJEOŠTEĆENJE ĆELIJEĆELIJE

Oštećenja:Oštećenja:• biohemijska oštećenja,

•morfološke promene na pojedinim organelama ili u citoplazmi

*reverzibilne ili *ireverzibilne

OŠTEĆENJE OŠTEĆENJE ĆELIJEĆELIJE

UZROCI OŠTEĆENJA ĆELIJEUZROCI OŠTEĆENJA ĆELIJE

• HipoksijaHipoksija• FiziFizički agensički agensi (mehanička trauma, opekotine, smrzotine, (mehanička trauma, opekotine, smrzotine,

iznenadne promene pritiska – barotrauma, zračenje, električni iznenadne promene pritiska – barotrauma, zračenje, električni šok)šok)

• Hemijski agensiHemijski agensi (otrovi – toksini, lekovi, insekticidi, herbicidi, (otrovi – toksini, lekovi, insekticidi, herbicidi, CO, azbest, alkohol, duvan, narkotici)CO, azbest, alkohol, duvan, narkotici)

• Infektivni agensiInfektivni agensi (prioni, virusi, rikecije, bakterije, gljive, (prioni, virusi, rikecije, bakterije, gljive, paraziti)paraziti)

• Imunske reakcijeImunske reakcije (reakcije preosetljivosti, autoimunske reakcije)(reakcije preosetljivosti, autoimunske reakcije)• Abnrmalno nakupljanje metaboliAbnrmalno nakupljanje metaboličkih produkatačkih produkata (npr. slobodnih (npr. slobodnih

radikala kiseonika)radikala kiseonika)• Genetske promeneGenetske promene (kongenitalne malformacije, abnormalni (kongenitalne malformacije, abnormalni

proteinproteinii – hemoglobinopatije, abnormanost ili nedostatak enzima) – hemoglobinopatije, abnormanost ili nedostatak enzima)• Nutricioni disbalansNutricioni disbalans (proteinsko-kalori(proteinsko-kalorijjske deficijencije, ske deficijencije,

vitaminske deficijencije, prekomerni unos hrane – gojaznost, vitaminske deficijencije, prekomerni unos hrane – gojaznost, ateroskleroza)ateroskleroza)

MehaniMehanizmi oštećenja zmi oštećenja ćelijećelije

• HHipoksijsko oštećenjeipoksijsko oštećenje– IshemiIshemijjaa – – insuficijencija cirkulacijeinsuficijencija cirkulacije– AnoAnoksijaksija – – nedostatak kiseonika nedostatak kiseonika

(smanjen(smanjen Hb, Hb, plućnih bolesti...)plućnih bolesti...)– Ćelijski odgovoriĆelijski odgovori

•SmanjenjeSmanjenje ATP ATP – – oštećenje Na/K pumpe oštećenje Na/K pumpe i Na/Ca++ izmenei Na/Ca++ izmene

•Otok ćelijeOtok ćelije

• Slobodni radikali i reaktivni Slobodni radikali i reaktivni kiseonični metabolitikiseonični metaboliti– LipidLipidnana pero peroksksidaidacijacija– Oštećenje Oštećenje proteinproteinaa– Oštećenje Oštećenje DNADNA– MehaniMehanizmizmi za inaktivaciju slobodnih za inaktivaciju slobodnih

radikalaradikala

• Hemijsko oštećenjeHemijsko oštećenje– OlovoOlovo – – toksin toksin CNS – CNS – intereaguje sa intereaguje sa

neurotransmiterneurotransmiterima uzrokujući ima uzrokujući hiperreaktivnosthiperreaktivnost. .

– COCO – – ireverzibilno vezivanje zaireverzibilno vezivanje za Hb Hb– Etanol – celularEtanol – celularnini to toksksin – in – toksin za ćelije toksin za ćelije

jetrejetre– ŽivaŽiva – neuroto – neurotoksksinin– Brojni lekoviBrojni lekovi

Oštećenje Oštećenje ćelijećelijeOštećenje Oštećenje ćelijećelije

• DireDirektno oštećenje ktno oštećenje proteina, membrana, proteina, membrana,

DNADNA

• Smanjenje Smanjenje ATP ATP

• Stvaranje slobodnih Stvaranje slobodnih radikalaradikala

• Povećanje Povećanje intraćelijske intraćelijske koncentracije Ca++koncentracije Ca++

HIPOKSIJAHIPOKSIJAMANJAK SUPSTRATAMANJAK SUPSTRATADISFUNKCIJA ATP-aze DISFUNKCIJA ATP-aze HIFHIF

• HIPOENERGOZA HIPOENERGOZA ANAEROBNI ANAEROBNI • METABOLIZAMMETABOLIZAM

• 1. HIPOFUNKCIJA, AFUNKCIJA1. HIPOFUNKCIJA, AFUNKCIJA• -specifičnih tkivnih funkcija-specifičnih tkivnih funkcija• -glavnih funkcija ćelije-glavnih funkcija ćelije

2.2. APOPTOZAAPOPTOZA 3. NEKROZA3. NEKROZA

HIF -hipoksijom HIF -hipoksijom indukovan faktorindukovan faktor

4. ACIDOZA4. ACIDOZA

VIŠAK KISEONIČNIH RADIKALA indukcija VIŠAK KISEONIČNIH RADIKALA indukcija HSP-aHSP-aHIPERTERMIJA aktivacija NF-kBHIPERTERMIJA aktivacija NF-kBJONIZUJUĆE ZRAČENJE indukcija proteazaJONIZUJUĆE ZRAČENJE indukcija proteaza indukcija PARP-a indukcija PARP-a

• HipoenergozaHipoenergoza

• 5. POPRAVAK DNA5. POPRAVAK DNA• 6. KATABOLIZAM BELANČEVINA6. KATABOLIZAM BELANČEVINA• 7. ZAPALJENSKI SIGNALI7. ZAPALJENSKI SIGNALI

• 8. POPRAVAK BELANČEVINA8. POPRAVAK BELANČEVINA

• HSP (heat shock protein)HSP (heat shock protein)• NF-kB (nuklearni faktor kB)NF-kB (nuklearni faktor kB)• PARP - poli(ADP-riboze) polimerazaPARP - poli(ADP-riboze) polimeraza

OŠTEĆENJE ĆELIJSKEOŠTEĆENJE ĆELIJSKEMEMBRANEMEMBRANE

• smanjenje ili gubitaksmanjenje ili gubitak

• elektrilitnih gradijenataelektrilitnih gradijenata

• NEKROZANEKROZA hipoenergoza hipoenergoza

• 9.HIPOEKSCITABILNOST9.HIPOEKSCITABILNOST elektrofiziološkielektrofiziološki

10.HIPEREKSCITABILNOST 10.HIPEREKSCITABILNOST poremećajiporemećaji

FUNKCIJSKO povećanje FUNKCIJSKO povećanje intenziteta intenziteta

PREOPTEREĆENJE TKIVAPREOPTEREĆENJE TKIVA funkcija odg. funkcija odg. strukturastruktura

• povećana povećana • genska aktivnostgenska aktivnost

11.TKIVNA HIPERTROFIJA 11.TKIVNA HIPERTROFIJA 12.TKIVNA HIPERPLAZIJA deoba 12.TKIVNA HIPERPLAZIJA deoba tkivnih ćelijatkivnih ćelija

SMANJENO FUNKCIJSKO smanjenje SMANJENO FUNKCIJSKO smanjenje intenziteta intenziteta OPTEREĆENJE TKIVA funkcija odg. OPTEREĆENJE TKIVA funkcija odg. strukturastruktura(imobilizacija, inaktivacija)(imobilizacija, inaktivacija)

• • smanjena smanjena

• genska aktivnostgenska aktivnost

13. TKIVNA HIPOTROFIJA13. TKIVNA HIPOTROFIJA

14. TKIVNA ATROFIJA14. TKIVNA ATROFIJA aktiviranje aktiviranje apoptoze apoptoze

OŠTEĆENJE ĆELIJEOŠTEĆENJE ĆELIJE

OOŠTEĆENJE ĆELIJE:ŠTEĆENJE ĆELIJE:

Zračenje,toplota, Zračenje,toplota, anoksija,toksinianoksija,toksini

Denaturacija ćelijskih Denaturacija ćelijskih proteinaproteina

Pojačana ekspresija stresnih proteinaPojačana ekspresija stresnih proteina (engl. heat shock protein, HSP) = proteini ispravljači (engl. chaperon-proteins; chapron = čuvarka mladih dama)

Vezivanje denaturisanih proteina i HSP-a

Stabilizacija proteina

Ubrzani Ubrzani katabolizam katabolizam oštećene oštećene belančevinebelančevinede novode novo sinteza i sinteza i nadoknada nadoknada oštećenih oštećenih proteinaproteina

Ponovno uspostavljanje funkcije Ponovno uspostavljanje funkcije proteinaproteina

Minimiziranje akutnog ćelijskog Minimiziranje akutnog ćelijskog oštećenjaoštećenja

Najčešća inicijalnNajčešća inicijalnaa oštećenja ćelije oštećenja ćelije

• Integritet ćelijske membraneIntegritet ćelijske membrane

• Aerobno disanjeAerobno disanjepromene u promene u ATP sintezATP sintezii utič utičuu na pH, influks Ca na pH, influks Ca++++

• Sinteza proteinaSinteza proteina sinteza proteina citoskeleta, bubrenje ćelijske sinteza proteina citoskeleta, bubrenje ćelijske

membranemembrane

Najčešća inicijalnNajčešća inicijalnaa oštećenja ćelije oštećenja ćelije

• Genetski aparatGenetski aparatNpr. oštećenje DNK zračenjem Npr. oštećenje DNK zračenjem

* može da ostane neprimetno do deobe ćelije* može da ostane neprimetno do deobe ćelije* prvo se vidi na ćelijama koje se brže dele* prvo se vidi na ćelijama koje se brže dele

sinteza sinteza ATP ATP u mitohondrijamau mitohondrijama aktivnost Naaktivnost Na++/K/K++ ATPaze ATPaze

*ćelija zadržava Na*ćelija zadržava Na++ i H i H22O i O i BUBRIBUBRI*nagomilava se mlečna kiselina, razvija se *nagomilava se mlečna kiselina, razvija se

ACIDOZAACIDOZA

*lipidi se nagomilavaju u ćeliji (specijalno u ćelijama *lipidi se nagomilavaju u ćeliji (specijalno u ćelijama

jetre izazivajući cirozu)jetre izazivajući cirozu)

MehaniMehanizmizmi o oštećenja ćeliještećenja ćelije

• IshemiIshemijjaa

• ReaktivniReaktivni oblici oblici kiseonikiseonikaka ((OO22.-.-, H, H22OO22, OH, OH.. ) )

– RadiaRadiacijacija

– InflamaInflamacijacija

– HemijHemijski faktoriski faktori

– ReperfuReperfuziono oštećenjeziono oštećenje

JONIZUJUĆE ZRAČENJEJONIZUJUĆE ZRAČENJE

MehaniMehanizmi oštećenja ćelijezmi oštećenja ćelije

ISHISHEEMIMIJAJA II H HIPOKSIJAIPOKSIJA

GGlavnilavni bbiohemiiohemijskijski mmehaniehanizmi oštećenja ćelijezmi oštećenja ćelije

• 1. 1. SmanjenjeSmanjenje energ energijeije ( (smsmaanjenje njenje ATPATP, , smanjenje smanjenje O2)O2)

• 2. 2. Oštećenje mitohondrijaOštećenje mitohondrija

• 3. 3. Oštećena homeostaza kalcijumaOštećena homeostaza kalcijuma

• 4. 4. OštećenaOštećena permeabilnostpermeabilnost pla plazzma ma membrane membrane

• 5. 5. StvaranjeStvaranje reaktivnih kiseoničnih reaktivnih kiseoničnih metabolitametabolita (O2•,H2O2, OH•) (O2•,H2O2, OH•)

IISHEMIJA I HIPOKSIJASHEMIJA I HIPOKSIJA

•ReReverzibilno oštećenjeverzibilno oštećenje

– Smanjena oksidativna fosforilacijaSmanjena oksidativna fosforilacija stvaranje stvaranje ATP-a, ATP-a, aa koncentracijakoncentracija ADP-a, AMP-aADP-a, AMP-a i i neorganskog fosfataneorganskog fosfata

– AMP/ATP AMP/ATP aktivnosti fosfofruktokinaze aktivnosti fosfofruktokinaze, , pa pa razlaganje razlaganje glukoze glukoze dodo piruvat piruvataa

– Istovremeno se zbog manjka kiseonika Istovremeno se zbog manjka kiseonika koncentracijakoncentracija NADHNADH (( izostaje njegova oksidacija izostaje njegova oksidacija u mitohondrijamau mitohondrijama)) i on i on prelazak prelazak piruvata u piruvata u laktatlaktat što što,, pH pH

(faza brze glukolize 2(faza brze glukolize 2 min., a min., a zzatim faza spore atim faza spore glgluukolize zbog inhibitornog delovanja niskog kolize zbog inhibitornog delovanja niskog pHpH i NADH)i NADH)

aktivnostaktivnost “ “Na+/K+ Na+/K+ pump pumpee””

-akumulacija Na+ u ćelijiakumulacija Na+ u ćeliji

-isoisoosmotskoosmotsko zadržavanje vodezadržavanje vode ( (edemedem))

koncentracija Ca++ u citosolukoncentracija Ca++ u citosolu

- d- diifuzija K+ iz ćelijefuzija K+ iz ćelije



IZVORIIZVORI

•mitohondrimitohondrijeje

•endoplaendoplazmzmatski retiatski retikulumkulum

•vanćelijskivanćelijski


koncentracija Cakoncentracija Ca++++ u citosolu u citosoluPOSLEDICEPOSLEDICE• CaCa++++ ulazi u mitohondrije i uzrokuje stvaranje pora ulazi u mitohondrije i uzrokuje stvaranje pora

u mitohondrijskoj membrani (u mitohondrijskoj membrani (permeabilitetna permeabilitetna tranzicijatranzicija))

((UspostUspostaavi li svi li see normalna oksigenacija , mitohondrije normalna oksigenacija , mitohondrije počinju da proizvode ATP, pore se zatvaraju i počinju da proizvode ATP, pore se zatvaraju i popravlja se funkcija mitohondrija, a oporavljena popravlja se funkcija mitohondrija, a oporavljena proizvodnja energije oporavljproizvodnja energije oporavljaa i druge ćelijske i druge ćelijske funkcijefunkcije))


koncentracija Cakoncentracija Ca++++ u citosolu u citosolu

POSLEDICE POSLEDICE

– AAktivacijaktivacija enz enzimaima

• ATPaATPazaza

– ↓↓ ATPATP

• fosfolipazafosfolipaza

– ↓↓ fosfolipidifosfolipidi

ISHEMIJA I HIPOKSIJAISHEMIJA I HIPOKSIJA

koncentracija Cakoncentracija Ca++++ u citosolu u citosoluPOSLEDICEPOSLEDICE• AAktivacijaktivacija enz enzimaima

• fosfolipazefosfolipaze– Aktivacija membranskih fosfolipaza A1 i A2Aktivacija membranskih fosfolipaza A1 i A2

Odcepljuju se masne kiseline, medju Odcepljuju se masne kiseline, medju kojima je i kojima je i arahidonska kisarahidonska kiselinaelina

Arahidonska kisArahidonska kiselinaelina sse metaboliše e metaboliše ciklooksigenaznim ciklooksigenaznim // lipooksigenaznim putem , lipooksigenaznim putem , pri čemu nastaju pri čemu nastaju slobodni radikali kiseonikaslobodni radikali kiseonika



POSLEDICEPOSLEDICE• Aktivacija enzimaAktivacija enzima• Aktivira Aktivira se se fosfolipazfosfolipazaa C C koja pokreće koja pokreće

fosfoinozitolski glasnički putfosfoinozitolski glasnički put, pri čemu nastaju , pri čemu nastaju diacilglicerol idiacilglicerol i inozitolinozitol--trifosfattrifosfat koji koji povećavaju koncentraciju Capovećavaju koncentraciju Ca++++ ((delujući na delujući na

prenosne prenosne mehanizme u membranama ćelije i mehanizme u membranama ćelije i endoplazmatskog retikulumaendoplazmatskog retikuluma))

(Ca(Ca++++, koji se u početnoj reverzibilnoj f, koji se u početnoj reverzibilnoj faazi nakupio u zi nakupio u mitohondrijama smitohondrijama saad izlazi napolje d izlazi napolje dalje dalje povećavajući povećavajući koncentraciju Cakoncentraciju Ca++++))



POSLEDICEPOSLEDICE– AAkktivativacija enzimacija enzima

• endonuendonukleazkleazee–oštećenje jedarnog hromatinaoštećenje jedarnog hromatina

• proteaproteazzee–razgradnjarazgradnja protein proteinaa membrane membrane ii

proteinproteinaa c ciitoskeletatoskeleta


koncentracija Cakoncentracija Ca++++ u citosolu u citosoluPOSLEDICEPOSLEDICE• Aktivira Aktivira se enzim - se enzim - proteazproteazaa koja na odredjenom mestu koja na odredjenom mestu

razlaže enzim razlaže enzim ksantin-dehidrogenazuksantin-dehidrogenazu i prevodi ga u i prevodi ga u ksantin-oksidazuksantin-oksidazu

– ksantin-dehidrogenazaksantin-dehidrogenaza,, pri oksidaciji hipoksantina i pri oksidaciji hipoksantina i ksantinksantin, , prenosi elektrone i vodonik na NAD, a prenosi elektrone i vodonik na NAD, a ksantin-oksidazaksantin-oksidaza prenosi elektrone na molekulskiprenosi elektrone na molekulski kiseonik i tako nastaje kiseonik i tako nastaje OO22

--..,, koji u prisustvu tragova koji u prisustvu tragova FeFe++++ prelazi u H prelazi u H22OO22, a ovaj u hidroksilni radikal (, a ovaj u hidroksilni radikal (OHOH..))

ATP ADPAMP AdenozinInozinHIPOKSANTIHIPOKSANTINN

HIPOKSI

JA

KSANTINKSANTIN MOKRAĆNA MOKRAĆNA KISELINAKISELINA

OO22

reoksigenacijareoksigenacija

2H2H++ + +

OO22..

HH220022

HOHO.. + HO + HO.. + + OO22

Ksantin-oksidazaKsantin-oksidaza

Ksantin-Ksantin-dehidrogenazadehidrogenaza

CaCa++++ proteazaproteaza

ISHEMIJAISHEMIJA I HIPOKSIJAI HIPOKSIJA

koncentracija Ca++ u citosolukoncentracija Ca++ u citosolu (u nervnim i (u nervnim i endotelnim ćelijama)endotelnim ćelijama)

POSLEDICEPOSLEDICE

• Podstiče aktivnost Podstiče aktivnost NO sintazeNO sintaze, pa se povećava , pa se povećava stvaranje stvaranje NONO, koji deluje citotoksično prelaskom , koji deluje citotoksično prelaskom u u peroksinitritni anjonperoksinitritni anjon i dalje stvaranjem i dalje stvaranjem OHOH..

↓↓ATP

Oks. Fosf. ↑Ca2+

ER

Ca2+/Mg2+ ATPaze

Na+/K+ ATPazeH20 Na2+

K+

Lizozom

Enzimi degradacije

Smanjenje ćelijskog sadržaja

↓pH

Aktivacija fosfolipaza, ATPaza, proteaza, endonukleaza

H+

Reaktivne O2 vrste

Lipidi, proteini, oštećenje DNA


• Slobodni rSlobodni raaddiikali kiseonikakali kiseonika koji nastaju tokom koji nastaju tokom hipoksije u reverzibilno oštećenim ćelijama deluju hipoksije u reverzibilno oštećenim ćelijama deluju kao glasničke molekule i podstiču aktivaciju sistema kao glasničke molekule i podstiču aktivaciju sistema

NF-kBNF-kB

Oksidansi (slobodni radikali) mogu da menjaju ćelijske signale modifikacijom membranskih receptora, fosfataza, fosforilacijom proteina itd. Ova pojava je značajna u aktivaciji transkripcionih faktora i aktivaciji/inaktivaciji transkripcije gena koji regulišu reakcije u razvoju bolesti. Dva klasična signalna puta

- Mitogen-aktivirane protein kinaze (MAPK) i - Signal koji dovodi do aktivacije NF-B, bivaju aktivirani oksidansima.

Slobodni radikali uzrokuju aktivaciju MAPK , pri čemu se stvara aktivator proteina-1 (AP-1), koji se vezuje za promoter odgovarajućeg gena – ćelijska proliferacija, diferencijacija...

Dva klasična signalna putaDva klasična signalna puta//ttransranskripcioni faktori kripcioni faktori koji su povezani izlaganjem oksidanasakoji su povezani izlaganjem oksidanasa

• MAPK/AP-1 (AMAPK/AP-1 (Akktivator Proteintivator Proteinaa-1)-1) • NF-NF-B * (NuB * (Nuklearni faktorklearni faktor – – B)B)

Proliferacija

Apoptoza/Smrt

Inflamacija

Kontrola ćelijskog ciklusa

Ćelijski signali (In)aktivacijagenske transkripcije

Genski produkt Biološki efekat bolest•Ćelijska proliferacija•Ćelijska transformacija•Ćelijska smrt/apoptoza

Značaj ćelijskih signala u razvoju proliferativnih Značaj ćelijskih signala u razvoju proliferativnih bolesti kao što je kancer ili fibrozabolesti kao što je kancer ili fibroza

•Protein•Transkripcioni faktor

NF-NF-B (nuklearni faktor B (nuklearni faktor B)B)

• Geni koje NF –Geni koje NF –B aktivira kodiraju sintezu B aktivira kodiraju sintezu proteina koji proteina koji neposrednoneposredno,, ili putem posrednika ili putem posrednika,, učestvuju u učestvuju u lokalnoj inflamatornoj reakcijilokalnoj inflamatornoj reakciji i opštoj i opštoj

reakciji organizma na oštećenjereakciji organizma na oštećenje

[[ Aktivacija Aktivacija NF NF ––jejecentralni događaj u centralni događaj u aktivaciji endotelnih ćelija i vodi povećanoj aktivaciji endotelnih ćelija i vodi povećanoj ekspresiji aekspresiji addhezivnih molekula hezivnih molekula ii adheziji adheziji leukocita za endotel (aktivacijom leukocita leukocita za endotel (aktivacijom leukocita oslobađa se velika količina slobodnih radikoslobađa se velika količina slobodnih radikaala)la)]]

NF-kB (nuklearni faktor kB)NF-kB (nuklearni faktor kB)

• Transkripcioni faktor Transkripcioni faktor NF-kBNF-kB se nalazi u citoplazmi se nalazi u citoplazmi različitih ćelija vezan za inhibicijski molekul različitih ćelija vezan za inhibicijski molekul I-kBI-kB

• Aktivacijske poruke Aktivacijske poruke ((IL-1, TNF-a, HIL-1, TNF-a, H22OO22, virusi, LPS , virusi, LPS

bakterija)bakterija) p podstiču odvajanje odstiču odvajanje I-kBI-kB, a nakon toga , a nakon toga oslobodjeni oslobodjeni NF –kBNF –kB putuje u jedro i vezuje se za putuje u jedro i vezuje se za pobudđvače gena kojepobudđvače gena koje aktivira aktivira

((kortizol potiskuje aktivnostkortizol potiskuje aktivnost NF –kBNF –kB ) )


ReverReverzibilnozibilno oštećenjeoštećenje• Biohemijske promeneBiohemijske promene

– anaerobanaerobnana gl glikolizaikoliza

• smanjenje glikogenasmanjenje glikogena

• akakumulaumulacija laktatacija laktata

• akakumulaumulacija neorganskih fosfatacija neorganskih fosfata

• ↓↓ pH intracelularpH intracelularnno o


ReverzibReverzibilnoilno oštećenjeoštećenje

• MorfoloMorfološke promeneške promene

– OdvajanjeOdvajanje ribo ribozzomomaa ssiintenteza proteinaza proteina

– PogoršanjePogoršanje funkcije mitohondrijafunkcije mitohondrija

– permeabilnostpermeabilnost membrane membrane

– Razgradnja citoskeletaRazgradnja citoskeleta

• gubitak mikrovilagubitak mikrovila

• stvaranje evaginacija ćelijske membranestvaranje evaginacija ćelijske membrane


ReverReverzibilnozibilno oštećenjeoštećenje

• MorfoloMorfološke promeneške promene– BubrenjeBubrenje mitohondri mitohondrijja, a,

endoplaendoplazzmiminnog retiog retikkulumulumaa ii cele cele ćelijćelijee

MorMorfološke promenefološke promene

• Oštećenje ćelije - Oštećenje ćelije - morfološkimorfološki – HHidropsne promeneidropsne promene ( (rrevereverzibilno oštećenje zibilno oštećenje

ćelijećelije))– Masne promeneMasne promene ( (rrevereverzibilno oštećenje zibilno oštećenje

ćelijećelije))

ii – NeNekrozakroza ( (iireverreverzibilno oštećenje ćelijezibilno oštećenje ćelije))– ApoptoApoptozaza ( (iireverreverzibilno oštećenje ćelije)zibilno oštećenje ćelije)

MorMorfološke promenefološke promene

•HHidropsne promeneidropsne promene– Teško se uočavaju svetlosnim Teško se uočavaju svetlosnim

mikrosk.mikrosk. Sitne vakuole u citoplazmiSitne vakuole u citoplazmi

•Masne promeneMasne promene– Akumulacija TG u ćelijama (srce, Akumulacija TG u ćelijama (srce,

jetra, mišići..)jetra, mišići..)– UzrociUzroci: al: alkohol, gojaznostkohol, gojaznost, DM, , DM,

anoanoksija, toksiniksija, toksini, protein, proteinskaska malnutrimalnutricijacija

Uzroci masnih promenaUzroci masnih promena

• ↑ ↑ ulazak masnih kiselina u jetru (gladovanje)ulazak masnih kiselina u jetru (gladovanje)

• ↑ ↑ povećana sinteza masnih kiselina (alkohol)povećana sinteza masnih kiselina (alkohol)

• ↓ ↓ oksidacija masnih kiselina (anoksija, alkohol)oksidacija masnih kiselina (anoksija, alkohol)

• ↓ ↓ sintezsintezaa a apoproteinpoproteinaa (CCl(CCl4, 4, proteinproteinskaska malnutri malnutricijacija))

IISHEMIJASHEMIJA ii H HIPOKSIJAIPOKSIJAIreverIreverzibilnozibilno oštećenjeoštećenje• Morfološke promeneMorfološke promene

– MitohondriMitohondrijskejske promenepromene• izražena izražena vavakukuolizaolizacijacija• amoramorfna,fna, kalci kalcijjumumomom--bogatabogata zgusnućazgusnuća

– Izražena oštećenjaIzražena oštećenja pla plazzma membrane ma membrane

– ProminentProminentnono bubrenjebubrenje l lizozomaizozoma koje vodi njihovoj rupturi i koje vodi njihovoj rupturi i ‚‚curenju‚‚‚‚curenju‚‚ degradativ degradativnihnih enz enziimma (a (aaktivacijaktivacija kiselihkiselih h hiidroladrolazza a zbog zbog intracelularnog intracelularnog pH, pH, sasa degrada degradacijomcijom ćelijskihćelijskih kkomponentomponenti)i)

– Promene u jedruPromene u jedru (kondenzacija – (kondenzacija – piknoza i fragmentacija – piknoza i fragmentacija – karioreksa, ili razgradnja - karioliza)karioreksa, ili razgradnja - karioliza)

Ćelijska smrtĆelijska smrt

IISHEMIJASHEMIJA ii H HIPOKSIJAIPOKSIJA

• IreverIreverzzibibiillnono oštećenjaoštećenja– KontinualniKontinualni gubitak ćelijskih proteinagubitak ćelijskih proteina, ,

enzima, koenzimenzima, koenzima, a, RNKRNK ii dr.dr. metabolita metabolita– ‚‚‚‚Curenje‚‚Curenje‚‚ enz enzimaima me merrljivo ljivo uu serum serumu – u –

dijagnostički značajdijagnostički značaj*iz ćelija srčanog mišića oslobadja se CK *iz ćelija srčanog mišića oslobadja se CK

i troponini troponin* iz ćelija srčanog mišića i jetre * iz ćelija srčanog mišića i jetre

oslobadja se AST (SGOT)oslobadja se AST (SGOT)*iz ćelija jetre se oslobadja *iz ćelija jetre se oslobadja ALT (SGPT)ALT (SGPT)

** AST i ALT - aminotransferaze** AST i ALT - aminotransferaze

INFARKT MIOKARDAINFARKT MIOKARDA

• > > ENZIMI SRCAENZIMI SRCA – CPCPKK - k - kreatinreatin fosfokinaza fosfokinaza = = 4-8 h4-8 h posle IM, max. 12-posle IM, max. 12-

24 h, vraća se na normalu za 3-4 dana24 h, vraća se na normalu za 3-4 dana– ASTAST - - asparat transaminaasparat transaminaza –povećanje8-12 hposle za –povećanje8-12 hposle

IM, max. 18-36 h, vraća se na normalu za 3-4 danaIM, max. 18-36 h, vraća se na normalu za 3-4 dana– LDHLDH - - lalakktat dehtat dehiidrogenadrogenazaza = = 8-24 h posle IM, max. 8-24 h posle IM, max.

3-6 dana, vraća se na normalu 8-14 dana3-6 dana, vraća se na normalu 8-14 dana– Troponin: proteinTroponin: proteinski marker za ranu detekciju IMski marker za ranu detekciju IM


• Mehanizmi Mehanizmi ireverzibilnog oireverzibilnog oštećenjaštećenja– Fenomeni koji karakterišu Fenomeni koji karakterišu

ireverzibilnostireverzibilnost

•Nesposobnost obnavljanja funkcije Nesposobnost obnavljanja funkcije mitohondrijamitohondrija

•Duboki poremećaji funkcije plazma Duboki poremećaji funkcije plazma membranemembrane (jedan od glavnih faktora)(jedan od glavnih faktora)

Mitohondrije Mitohondrije

• su energetske fabrike eukariotskih ćelija.su energetske fabrike eukariotskih ćelija.

• Imaju dve membraneImaju dve membrane - - spoljašnju i unutrašnju spoljašnju i unutrašnju koja je nabrana tako da formira koja je nabrana tako da formira kriste. kriste.

• Enzimi koju učestvuju u ciklusu limunske Enzimi koju učestvuju u ciklusu limunske kiselinekiseline ( (Krebsov ciklus iliKrebsov ciklus ili TCATCA ciklus) su ciklus) su smeštenismešteni u mitohondrijama u mitohondrijama

Ovi Ovi enzimi enzimi učestvuju u učestvuju u degradaciji razgradnih produkata degradaciji razgradnih produkata proteina, šećera i masti do CO2 i H2O, pri čemu se proteina, šećera i masti do CO2 i H2O, pri čemu se osobadjaju visoko-energizovani elektroni koji se prenose osobadjaju visoko-energizovani elektroni koji se prenose na proteine respiratornog lanca lokalizovanna proteine respiratornog lanca lokalizovanii na na unutrašnjoj membrani, gde se njihova energija prenosi na unutrašnjoj membrani, gde se njihova energija prenosi na ATPATP (poslednje 2 fosf (poslednje 2 fosfaatne grupe ATP-a su vezane za tne grupe ATP-a su vezane za ostatak moleostatak molekkule specijalnim energijom bogatim ule specijalnim energijom bogatim hemijskim vezama – energija pohranjena u ovim vezama hemijskim vezama – energija pohranjena u ovim vezama oslobaoslobađđa se njihovom razgradnjom za ćelijke potrebe, kao a se njihovom razgradnjom za ćelijke potrebe, kao što je kretanje, izbacivanje soli, ingestija nutrijenata itd.). što je kretanje, izbacivanje soli, ingestija nutrijenata itd.). Ovaj proces je Ovaj proces je aerobanaeroban – zahteva kiseonik – zahteva kiseonik

Kiseonik je potreban da primi elektrone koji su preneti na Kiseonik je potreban da primi elektrone koji su preneti na respiratorni lanac respiratorni lanac Elektroni se kombinuju sa kiseonikom (O2) i protonima Elektroni se kombinuju sa kiseonikom (O2) i protonima (H+) stvarajući vodu(H+) stvarajući vodu

MitohondriMitohondrijjaa

MitohMitohoondrijendrije• Ako nema kiseonika ćelija stvara ATP iz Ako nema kiseonika ćelija stvara ATP iz

glukoze glukoze anaerobnim putemanaerobnim putem

• Ovaj process je znatno manje efikasan nego Ovaj process je znatno manje efikasan nego aerobna glikoliza i njegov krajnji produkt aerobna glikoliza i njegov krajnji produkt - - mlečna kiselina može da bude štetmlečna kiselina može da bude štetnana po po ćelije. (U trkača na duge staze mogu da se ćelije. (U trkača na duge staze mogu da se jave grčevi u mišićima zbog nedovoljnog jave grčevi u mišićima zbog nedovoljnog snabdevanja kiseonikom i stvaranja velikih snabdevanja kiseonikom i stvaranja velikih količina mlekoličina mleččne kiseline)ne kiseline)

Plazma membranaPlazma membrana

• (dvoslojna, izgradjena od (dvoslojna, izgradjena od fosfolipidafosfolipida – lipida– lipida koji koji čine njen unutrašnji deo čine njen unutrašnji deo ii koji su povezani sa koji su povezani sa negativno negativno naelektrisanim fosfatnim grupamanaelektrisanim fosfatnim grupama koje koje su okrenute ka spoljašnjoj sredini i unutrašnjosti su okrenute ka spoljašnjoj sredini i unutrašnjosti ćelije)ćelije)


OkOkružuje i štiti ćeliju i kontroliše njenu ružuje i štiti ćeliju i kontroliše njenu unutrašnjost tako što: unutrašnjost tako što:

• 1) kontroliše ulazak vode, soli i nutritienata i 1) kontroliše ulazak vode, soli i nutritienata i

• 2) interreaguje sa spoljašnjom sredinom 2) interreaguje sa spoljašnjom sredinom posredstvom ćelijskih receptora. posredstvom ćelijskih receptora.


• ProteiniProteini su uronjeni u fosfolipidni su uronjeni u fosfolipidni dvosloj plazma membrane.dvosloj plazma membrane.

• Ovi proteini imaju obično Ovi proteini imaju obično jedan jedan eksterni domen, transmembranski eksterni domen, transmembranski domen, i jedan citoplazmatski domen. domen, i jedan citoplazmatski domen.

• Ovi proteini služe kao most izmedju Ovi proteini služe kao most izmedju unutrašnjosti ćelije i spoljašnje unutrašnjosti ćelije i spoljašnje sredine.sredine.

Neki od ovih proteina su Neki od ovih proteina su receptorireceptori,, koji vezuju koji vezuju specifične substance iz spoljašnje sredine – specifične substance iz spoljašnje sredine – ligande ligande (receptor i ligand odgovaraju jedan drugom kao (receptor i ligand odgovaraju jedan drugom kao brava i ključ i kada se ligand veže za receptor brava i ključ i kada se ligand veže za receptor emituje se signal u unutrašnjost ćelije koji može da emituje se signal u unutrašnjost ćelije koji može da uzrokuje nastanak promena u ćeliji omogućavajući uzrokuje nastanak promena u ćeliji omogućavajući joj da se adaptira na promene u okruženju). joj da se adaptira na promene u okruženju). Neki od ovih proteina služe kao Neki od ovih proteina služe kao adhezivni molekuliadhezivni molekuli, , posredstvom kojih se meposredstvom kojih se međđusobno povezuju ćelije usobno povezuju ćelije (npr., epitelne ćelije) ili se ćelije vezuju za proteine (npr., epitelne ćelije) ili se ćelije vezuju za proteine bazalne membrane (epitelne ćelije) ili strome bazalne membrane (epitelne ćelije) ili strome (mezenhimske ćelije).(mezenhimske ćelije).


• MehaniMehanizazam m ireverzibilnogireverzibilnog oštećenjaoštećenja– PotenPotencijalni uzroci oštećenja cijalni uzroci oštećenja

membranemembrane•ProgresivProgresivan gubitak fosfolipida ćelijske an gubitak fosfolipida ćelijske

membranemembrane– aktivacija fosfolipazaaktivacija fosfolipaza– rreduedukovana sinteza fosfolipidakovana sinteza fosfolipida


• MehaniMehanizmi zmi ireverzibilnog ireverzibilnog oštećenjaoštećenja– PotenPotenccialialnini uzroci oštećenja uzroci oštećenja

membranemembrane

•cciitoskelettoskeletnene abnormal abnormalnostinosti– aakktivativacijacija protea proteazaza – bubrenje ćelijebubrenje ćelije

•totoksičniksični kiseoničnikiseonični radi radikkalalii


• MehaniMehanizmizmi iireverreverzzibibilnogilnog oštećenjaoštećenja– PotenPotencciijjalalnini uzroci oštećenjauzroci oštećenja

membranemembrane

• Razgradni produkti lipidaRazgradni produkti lipida ( (nastali degradacijom nastali degradacijom fosfolipidafosfolipida) imaju detergent) imaju detergentnini efe efekatkat n naa membran membranuu

•MMasivasivnini influ influksks CaCa++++

MehaniMehanizmi oštećenja zmi oštećenja ćelijećelije

SLOBODNI RADIKALI KAO SLOBODNI RADIKALI KAO MEDIJATORI OŠTEĆENJA MEDIJATORI OŠTEĆENJA

ĆELIJEĆELIJE

- - SuperoSuperoksksidid O O22--

- Vodonik peroksid- Vodonik peroksid HH22OO22

- - HHiidrodroksilniksilni radi radikkalal OH - OH -

Reaktivni kiseonični radikali

• RadikaliRadikali – – takodje poznati kaotakodje poznati kao SLOBODNI SLOBODNI RADIKALIRADIKALI su atomi od kojih jedan sadrži su atomi od kojih jedan sadrži 1 nesparen elektron u spoljašnjoj orbiti, 1 nesparen elektron u spoljašnjoj orbiti, tako da je ovakva konfiguracija izrazito tako da je ovakva konfiguracija izrazito nestabilna, pa brzo reaguje sa drugim nestabilna, pa brzo reaguje sa drugim molekulima ili radikalima u cilju molekulima ili radikalima u cilju uspostavljanja stabilne konfiguracije od 4 uspostavljanja stabilne konfiguracije od 4 para elektrona u spoljašnjoj orbiti para elektrona u spoljašnjoj orbiti

-Slobodni radikali-Slobodni radikali::

-proliferacija ćelije-proliferacija ćelije

-ekspresija gena-ekspresija gena

-ubijanje ćelije-ubijanje ćelije

- SLOBODNI RADIKALI I AZOT MONOKSID KAO - SLOBODNI RADIKALI I AZOT MONOKSID KAO FIZIOLOŠKI MODULATORI FUNKCIJA MITOHONDRIJAFIZIOLOŠKI MODULATORI FUNKCIJA MITOHONDRIJA

- U VEĆIM KOLIČINAMA DELUJU TOKSIČNO- U VEĆIM KOLIČINAMA DELUJU TOKSIČNO

• Slobodni radikali (Slobodni radikali (H2O2, OH-, O2-) H2O2, OH-, O2-) i azot monoksidi azot monoksid (NO) (NO) deluji kao fiziološki modulatori nekih funkcija mitohondrija, deluji kao fiziološki modulatori nekih funkcija mitohondrija, a takođe može dovesti do oštećenja mitohondrijaa takođe može dovesti do oštećenja mitohondrija. .

• Vodonik peroksid, koji nastaje u mitohondrijama reakcijom Vodonik peroksid, koji nastaje u mitohondrijama reakcijom enzenziimmaa supero superoksksid diid dizzmutamutazeze, , uzrokuje oksidaciju uzrokuje oksidaciju mitohondrimitohondrijalnih jalnih nunukkleotidleotidaa, , stimulišući oslobađanje stimulišući oslobađanje CaCa++++ iziz mitohondrimitohondrijja. a. Vodonik peroksidVodonik peroksid doprinosi održavanju doprinosi održavanju ravnoteže ravnoteže CaCa++++ u ćelijiu ćeliji. .

• StimulaStimulacija produkcije slobodnih radikala –cija produkcije slobodnih radikala –povećano oslobađanje povećano oslobađanje CaCa++++ iz mitohondrija – iz mitohondrija – nekroza i apoptoza ćelijenekroza i apoptoza ćelije. .

SLOBODNI RADIKALI KAO SLOBODNI RADIKALI KAO MEDIJATORI OŠTEĆENJA ĆELIJEMEDIJATORI OŠTEĆENJA ĆELIJE

• Slobodni radikaliSlobodni radikali učestvuju u učestvuju u::– Ubijanju mikroba u fagocitimaUbijanju mikroba u fagocitima – HemiHemijskom i radijacijskom oštećenjujskom i radijacijskom oštećenju– Toksičnom delovanju kiseonika i drugih Toksičnom delovanju kiseonika i drugih

gasovagasova– Starenju ćelijeStarenju ćelije– InflamatorInflamatornomnom oštećenjuoštećenju– Makrofagnoj destrukciji tumoraMakrofagnoj destrukciji tumora– DrugimDrugim

SLOBODNI RADIKALISLOBODNI RADIKALI

• imaju i neke imaju i neke bitne uloge u ćelijibitne uloge u ćeliji• Na primer:Na primer:

U U ćelijama tireoidne žlezdećelijama tireoidne žlezde H H22OO22 je neophodan da veže je neophodan da veže atome joda atome joda zza tireoglobulin u sklopu sinteze a tireoglobulin u sklopu sinteze tiroksinatiroksina

Makrofage i neutrofiliMakrofage i neutrofili stvaraju ROS kako bi stvaraju ROS kako bi ubile neke ubile neke tipove tipove bakterijabakterija koje unose fagocitozom: koje unose fagocitozom:

**Bakterija uneta u ove ćelije fagocitozomBakterija uneta u ove ćelije fagocitozom nalazi se nalazi se u u fagozomufagozomu

**Fagozom sa bakterijom se spaja sa lizozomomFagozom sa bakterijom se spaja sa lizozomom

**Subjedinice enzima NADPH oSubjedinice enzima NADPH oksksidaze se povezuju idaze se povezuju uu membranmembranii lizozoma čime nastaje aktivni enzim lizozoma čime nastaje aktivni enzim kojikoji kkatalizujeatalizuje sintezu sintezu O2O2 ..

((NADPH − 2 e- + 2O2 -> NADP+ + H+ + 2 O2− NADPH − 2 e- + 2O2 -> NADP+ + H+ + 2 O2− .).)

**Ova aktivnost uzrokuje veliku potrošnju Ova aktivnost uzrokuje veliku potrošnju kiseonika, kiseonika, - - “respiratorna eksplozija” (engl. “respiratorna eksplozija” (engl. "respiratory "respiratory burst") burst")

**SOD konvertuje O2− SOD konvertuje O2− .. u H2O2, koji ubija u H2O2, koji ubija bakterije bakterije (sem onih(sem onih koje produkuju dovoljno koje produkuju dovoljno katalaze da se katalaze da se zaštite). zaštite).

• NeutrofilNeutrofilii (ne makrofag(ne makrofagii) takodje ubijaju fagocitovane ) takodje ubijaju fagocitovane bakterije, ali uz bakterije, ali uz učešće enzima učešće enzima mijeloperoksidaze mijeloperoksidaze koji katalizujekoji katalizuje reakciju reakciju

izmedju Hizmedju H22OO22 (nastalog iz O (nastalog iz O22− .− .) i hlorida kojom nastaje ) i hlorida kojom nastaje

jak ajak anntiseptik hipohloritni jon tiseptik hipohloritni jon (OCl−(OCl−))..

H2O2 + Cl− -> HOCl (hipohlorna kiselina) + OH−H2O2 + Cl− -> HOCl (hipohlorna kiselina) + OH−

HOCl -> H+ + HOCl -> H+ + OCl−OCl−

Hronična Granulomatozna bolestHronična Granulomatozna bolest

• RRedak edak genetski poremećajgenetski poremećaj (uzrokovan defektom gena na (uzrokovan defektom gena na X hromozomu koji X hromozomu koji kodira jednu subjedinicu NADPH kodira jednu subjedinicu NADPH ooksksidazeidaze, tako da muškarci oboljevaju, a žene su , tako da muškarci oboljevaju, a žene su uglavnom prenosioci) koji pokazuje značaj ROS-a u uglavnom prenosioci) koji pokazuje značaj ROS-a u zaštiti od mnogih tipova bakterijskih infekcija.zaštiti od mnogih tipova bakterijskih infekcija.

• Osobe sa ovim oboljenjem teško se oslobadjaju Osobe sa ovim oboljenjem teško se oslobadjaju bakterijskih infekcija, posebno onih izazvanih bakterijskih infekcija, posebno onih izazvanih bakterijamabakterijama ( (SSaphylococci, Salmonella, E. coli, aphylococci, Salmonella, E. coli, MMycobacteria) ycobacteria) koje produkuju katalazukoje produkuju katalazu, tako da često , tako da često dolazi do formiranja perzistentne ndolazi do formiranja perzistentne naakupine inficiranih kupine inficiranih ćelijaćelija - - granulomagranuloma. .

OOksksidatividativni sni strestres

OOksksidatividativni ni stres stres je oštećenje je oštećenje strukture i funkcije ćelije slobodnim strukture i funkcije ćelije slobodnim radikalimaradikalima. .

• Smanjenje cinka, povećanje bakra i Smanjenje cinka, povećanje bakra i smanjenje antioksidanasasmanjenje antioksidanasa..

• Mozak i GIT su naročito osetljivi na Mozak i GIT su naročito osetljivi na oksidativni stres.oksidativni stres.

OOksksidatividativnini sstrestres i i nneurodegeneraeurodegeneracijacija

• AlzheimerAlzheimer-ova bolest-ova bolest, Parkinson, Parkinson--ovaova bolest i druge bolest i druge neurodegenerativne bolesti su neurodegenerativne bolesti su uzrokovane oksidativnim stresomuzrokovane oksidativnim stresom..

IZVORI SLOBODNIH RADIKALA I OŠTEĆENJE ĆELIJE

= oksidativni stres

Ćelijski slobodni radikaliĆelijski slobodni radikali


Izvori slobodnih radikalaIzvori slobodnih radikala

– Neizbežni produkti ćelijskog disanjaNeizbežni produkti ćelijskog disanja (neki elektroni pri prelasku na respiratorni (neki elektroni pri prelasku na respiratorni lanac “iscure” sa glavnog putalanac “iscure” sa glavnog puta ( (specijalno oni specijalno oni koji se prenose ubikvinonomkoji se prenose ubikvinonom)) i odlaze direktno i odlaze direktno da redukuju molekule kiseonika u superoksidni da redukuju molekule kiseonika u superoksidni anjonanjon

– NepotpunNepotpunaa redukcij redukcijaa kiseonika kiseonika ((ovome ovome pogoduju hipoksija i hiperoksijapogoduju hipoksija i hiperoksija))

- Re- Reaakcije kataliziranekcije kataliziraneenzimimaenzimima (ksantin-oksidaza, NADPH oksidaza u (ksantin-oksidaza, NADPH oksidaza u neutrofilima i makrofagama i mijeloperoksidaza u neutrofilima i makrofagama i mijeloperoksidaza u neutrofilima)neutrofilima)metalima (Fentonova reakcija)metalima (Fentonova reakcija)

- - MetaboliMetabolizamzam EgzEgzogenogenihih molekula (molekula (CCl4 CCl4 konverzija ukonverzija u CCl3 CCl3)). . ))Endogenih molekula (sinteza prostaglandina, Endogenih molekula (sinteza prostaglandina, aktivnost aktivnost

citohroma P-450)citohroma P-450)

- - RadiolozaRadioloza vode vode u u OH OH ii H. H.

MEHANIZMI OŠTEĆENJA ĆELIJE SLOBODNIM RADIKALIMA

ANTIOKSIDANTNI MEHANIZMI ĆELIJE

Glutathion

Glutathione

Cytoplasm

Glutathione

Glutathione

Glutation

Glutatation

Glutation

Citoplazma

Glutation

Glutation

OKSIDATIVNI STRES ANTIOKSIDANSNA ODBRANA

SUPEROXIDE DISMUTASEGSH PEROKSIDAZAGSH REDUKTAZA

VITAMIN EVITAMIN C

LIPOIČNA KISGSTSGSH

HIDROKSILNI RADIKALVODONIK PEROKSID

SUPEROKSIDONOO-GSSGLOO-NO-

OKSIDATIVNI STRES I ANTIOKSIDANSNA ODBRANA

OKSIDATIVNI STRES ANTIOKSIDANSNA ODB.

SUPEROXIDE DISMUTASEGSH PEROKSIDAZAGSH REDUKTAZA

VITAMIN EVITAMIN C

LIPOIČNA KISGSTSGSH

HIDROKSILNI RADIKALVODONIK PEROKSID

SUPEROKSIDONOO-GSSGLOO-NO-

SMRT ĆELIJE

ReaReaktivni oblici kiseonikaktivni oblici kiseonika

- Oštećenje DNA

- Oštećenje proteinskih struktura

Oštećenje ćelije:

- Lipidna peroksidacija membrane

OXIDATIVNI STRES: VIŠAK SLOBODNIH RADIKALA

Reaktivni oblici kiseonika (ROS) 1O2

•OH O2 H2O2

Reaktivn oblici azota (RNS) NO ONOO N2O3

MDA(malondialdehid)

4HNE(4-hidroksinonenal)

Oštećenje DNAi mutacija

Nitrozamini/Deaminacija8-nitrogvaninS-nitrozotiol

Lipidna peroksidacija

Arahidonskakiselina

Eikosanoidi

Ćelijska proliferacija

Oštećenje proteina (enzimi DNA reparacije, kaspaze)

• – –

Kancer

NFBAP-1

preživljavanje

OOksidativni stres i ksidativni stres i transkripcioni faktoritranskripcioni faktori

STIMULUS(IL2,TNF,)(Ca2+ ; NO°)

REAKTIVNEKISEONIČNEVRSTE(O-

2, H2O2)

MEMBRANAInaktivni NF-B

NUKLEUSAktivni NF-B (TF)

Genska aktivacija

OŠTEĆENJE ĆELIJE

CITOPLAZMA

OOksksidatividativnini sstrestres

Kancer

Ishrana

Faktori okoline Genetski faktori

Infekcija i hronična inflamacija

ANTIOKSIDANSI I PROOKSIDANSI U ANTIOKSIDANSI I PROOKSIDANSI U MALIGNIM BOLESTIMAMALIGNIM BOLESTIMA

• MagneMagnezijumzijum ssuperouperoksidksid ddiizzmutamutazaza – u većini kancerau većini kancera

• Cu/Zn Cu/Zn ssuperouperoksksid id ddiizzmutamutazaza • KKatalaatalazaza • Glutation Glutation pperoeroksksidaidazaza-1 -1 • CCikikloolooksiksigenagenazaza-2 -2 • Azot monoksidAzot monoksid-2-2

Prooksidantno stanje je karakteristika malignitetaProoksidantno stanje je karakteristika maligniteta Većina kancera slabo metabolišu vodonik peroksidVećina kancera slabo metabolišu vodonik peroksid

Antioksidansi

Prooksidansi

Reaktivni oblici kiseonika (ROS)

Molekuli kao H2O2 (5) Joni kao hipohloridni jon (6) Radikali kao hidroksilni radikal (3)

– najreaktivniji Superoksidni anjon koji je jon i

radikal (2)

SLOBODNI RADIKALI KAO SLOBODNI RADIKALI KAO MEDIJATORI OŠTEĆENJA MEDIJATORI OŠTEĆENJA ĆELIJEĆELIJE


• MehaniMehanizmizmi oštećenja slobodnim radikalimaoštećenja slobodnim radikalima

– LipidLipidnana pero peroksksidaidacijacija membrane membrane

(( permeabilnosti) permeabilnosti)•DDvostruke veze u polinezasićenim lipidimavostruke veze u polinezasićenim lipidima

CClCCl44

CClCCl33..

mikrozomne mikrozomne polienolskepolienolske masne kiselinemasne kiseline

Lipidni radikaliLipidni radikali

+ 0+ 022

LIPIDNA PEROKSIDACIJALIPIDNA PEROKSIDACIJA

(autokatalitičko širenje)(autokatalitičko širenje)

Oštećenje Oštećenje membrane membrane GERGER

Odvajanje Odvajanje polizomapolizoma

Smanjena Smanjena sinteza sinteza apoproteinaapoproteina

MASNA JETRAMASNA JETRA

Oslobadjanje Oslobadjanje produkata lipidne produkata lipidne peroksidacijeperoksidacije Oštećenje plazma Oštećenje plazma membranemembrane Permeabilnosti za Permeabilnosti za NaNa++, H, H220, Ca0, Ca2+2+

Ćelijski edemĆelijski edem Masivni influks Masivni influks CaCa2+2+

INAKTIVACIJA MITOHONDRIJA, ENZIMADENATURACIJA PROTEINA

IndireIndirektno oštećenje ćelije toksinimaktno oštećenje ćelije toksinima

Dva primera ovog tipa oštećenja su hepatotoksini

CCL4 and acetaminofen

Metabolizam - P450 sistem oksidaza endoplazmatskog retikuluma

Lipidna peroksidacija fosfolipida membrane

IndireIndirektno oštećenje ćelije toksinimaktno oštećenje ćelije toksinima

Nastaje kao rezultat formiranja slobodnih radikala u toku

metabolizma toksina

CCl4 CCl3

Acetaminofen O2

AcetaminophenAcetaminophen

Sulfat Glukuronid

95%NAPQI(N-acetil-p-benzoquinoneimin)

5%

P450

Glutation konjugat

Glutation

Normalna doza

AcetaminoAcetaminoffenen

Sulfate Glucuronide

95%NAPQI(N-acetil-p-benzoquinoneimin)

5%

P450

Glutation konjugati

Glutation Kovalentno vezivanje sa

makromolekulima

Smrt ćelije

zasićen

Velike doze

Acetaminofen

Izražena nekroza hepatocita

LipidLipidnana pero peroksksidaidacijacija membrane membrane

•Medju najznačajnije efekte slobodnih radikala ubrajaju se oni koji nastaju njihovim delovanjem na masne kiseline bočnih lanaca lipida različitih na masne kiseline bočnih lanaca lipida različitih membrana ćelijemembrana ćelije, pre svega membrane mitohondrija ( direktno eksponirana O2. koji nastaje tokom ćelijskog disanja). •Na slici je prikazan najverovatniji sled dogadjajaNa slici je prikazan najverovatniji sled dogadjaja:

Hidroksilni radikalHidroksilni radikal uklanja H atom sa 1 od C atoma ugljenika masne kiseline bočnog lanca lipida (prikazan samo deo lanca) formirajući 1 molekul H2O2 i ostavljajući C atom sa 1 nesparenim elektronom (carbon-centred carbon-centred radicalradical, crveno) koji može da reaguje sa molekulom kiseonika (O2) formirajući peroksilni radikalperoksilni radikal, koji sad može da “ukrade” 1 H atom iz obližnjeg lanca stvarajući tako 1 NOVI RADIKAL1 NOVI RADIKAL.

LipidLipidnana pero peroksksidaidacijacija membrane membrane

• Jedna od podmuklih karakteristika Jedna od podmuklih karakteristika slobodnih radikalaslobodnih radikala je ta što oni je ta što oni interreaguju sa drugim molekulimainterreaguju sa drugim molekulima da bi postigli stabilnu konfiguraciju da bi postigli stabilnu konfiguraciju elektrona i elektrona i tom prilikom konvertuju tom prilikom konvertuju taj target molekul u radikaltaj target molekul u radikal. .

• Tako započinje Tako započinje lančana reakcijalančana reakcija koja koja se propagira sve dok se nesretnu dva se propagira sve dok se nesretnu dva radikala, koja dajući po jedan elektron radikala, koja dajući po jedan elektron oforme oforme kovalentnu vezu kovalentnu vezu kojom se kojom se povezuju. povezuju.

SLOBODNI RADIKALI KAOSLOBODNI RADIKALI KAO

• MehaniMehanizazam m oštećenja slobodnim oštećenja slobodnim radikalimaradikalima– LeLezijezije DN DNKK(( sinteza proteina sinteza proteina))

•ReaReakcije sa timinomkcije sa timinom sa prekidima sa prekidima jednog lanca (jednog lanca ( sinteza proteina sinteza proteina))

Slobodni radikali Nestabilni, spontano degradiraju

Degradaciju ubrzavaju superoksid dismutaza (konvertuje 2 O2

.- → u molekul O2 i H2O2)

katalaza (konvertuje H2O2 → O2 + H2O)

2H2O2 -> 2H2O + O2

ANTIOKSIDANSI

1.ĆELIJSKA PROLIFERACIJA (fosforilacija proteina, transkripcionih faktora)

2.ČIŠĆENJE VIŠKA SLOBODNIH RADIKALA (oslobađanje metalnih jona)

3.ZAŠTITA ADAPTACIONIH MEHANIZAMA NA OKSIDATIVNO OŠTEĆENJE

4.INHIBICIJA APOPTOZE

AntioAntioksiksidandansisi

•Uklanjaju Uklanjaju slobodne radikaleslobodne radikale (vitamin (vitamin CC,, E, E, flavonoidi, fenoli, karotenoid, mokraćna kiselina, flavonoidi, fenoli, karotenoid, mokraćna kiselina, koenzim Q, tiolne molekule: cistein, cistamin, koenzim Q, tiolne molekule: cistein, cistamin, metionin, glutation, ubikvinon)metionin, glutation, ubikvinon)

•Blokiraju stvaranje Blokiraju stvaranje slobodnih slobodnih rradikalaadikala ((ceruloplaceruloplazzminmin, feritin), feritin)

* I neke egzogene molekule mogu u ćeliji delovati * I neke egzogene molekule mogu u ćeliji delovati kao antioksidansi (deferoksamin)kao antioksidansi (deferoksamin)

Funkcionalne posledice smanjenja GSH/GSSG i povećanje oksidativnog stresa

Smanjena sposobnost detoksik. toksina i teških metala: Neurotoksičnost; ImunotoksičnostOksidacija aktivnih mesta cisteina (-SH grupe) u enzimima; oštećenje strukture/funkcije: Abnormalan metabolizam metionina; oštećenje membranskih signalaSmanjenje sinteze GSH u jetri: redukcija prenosa cisteina do mozga: Redukcija astroglialne/neuronalne sinteze GSH: povećanje osetljivosti na teške metale; Neurotoksičnost Oštećen integritet crevnog epitela: Povećana propustljivost mukozne membrane; malapsorpcija Oštećena subpopulacija T-ćelija: Smanjenje Th1:Povećanje Th2; autoimunitet; inflamacija creva

AntioAntioksidansiksidansi I.EnzI.Enzimiimi

nazivnaziv Deluju Deluju protivprotiv

PPrrisutni uisutni u

SODSOD (Supero(Superoksidksid didizzmutamutazaza))

SSuper uper ooksksididaa

CCitosoluitosolu

mitomitohondrijihondriji

KKATALAATALAZAZA HH22 O O22 Krvi, kostnoj srži, Krvi, kostnoj srži, memb. bubreg,memb. bubreg, jetrajetra

GP(Glutation GP(Glutation peroperoksksidaidazaza))

HH22 O O22, ,

lipidlipidne ne peroperoksksidaidacijcijee

Lipidne Lipidne membranemembrane,, Hemoglobin Hemoglobin ii ertrocertrocitiiti

Mokraćna Mokraćna kiselinakiselina

• Smatra se da je visok nivo Smatra se da je visok nivo mokraćne kiselinemokraćne kiseline odgovoran za dug život nekih reptila i pticaodgovoran za dug život nekih reptila i ptica

• Čovek takodje izlučuje Čovek takodje izlučuje mokraćnu kiselinumokraćnu kiselinu (nastaje u (nastaje u peroksizomimaperoksizomima kao reziltat kao reziltat metabolizma nukleinskih kiselina, a ne proteina)metabolizma nukleinskih kiselina, a ne proteina)..

• PeroPeroksksiizzomomi su veličinei su veličine l lizozomaizozoma (0.5–1.5 (0.5–1.5 µm)µm), i slično lizozomima, obavijeni , i slično lizozomima, obavijeni jednoslojnom membranom. (Slični su jednoslojnom membranom. (Slični su lizozomima jer su bogati enzimima)lizozomima jer su bogati enzimima). . Za Za razliku od lizozoma koji nastaju od razliku od lizozoma koji nastaju od GoGodždži i aparataparata, a, pperoeroksksiizzomom nastaju od nastaju od endoplazmatskog retikuluma.endoplazmatskog retikuluma.

• Enzimi i proteini Enzimi i proteini pperoeroksksiizzomomaa se sintetišu u se sintetišu u

citosolu. Svaki protein sadrži jedancitosolu. Svaki protein sadrži jedan pperoxisomal eroxisomal ttargeting argeting ssignal (ignal (PTSPTS)) kojim se kojim se vezuje za receptorni molekul koji obezbedjuje vezuje za receptorni molekul koji obezbedjuje ulazak proteina u peroksizom, a potom se ulazak proteina u peroksizom, a potom se “vraća” po novi protein“vraća” po novi protein. .

• Dva Dva PTSPTS su identifikovana: su identifikovana: 9-amino 9-amino kiselinskakiselinska se sekvenca nakvenca na N-terminal N-terminalnom delu nom delu proteina iproteina i tripeptid tripeptid nana C-terminal C-terminalnom delunom delu..

• Svaki od ova dva Svaki od ova dva PTSPTS ima svoj receptor ima svoj receptor. .

Funkcija Funkcija pperoeroksksiizzomomaa u ćelijama jetre u ćelijama jetre čoveka sučoveka su: :

1. Razgradnja 1. Razgradnja ((oksidacijomoksidacijom)) viška viška masnih kiselinamasnih kiselina.. 2. Razgradnja 2. Razgradnja H2O2H2O2, poten, potencijalno opasnog cijalno opasnog produkta oksidacije masnih kiselina. produkta oksidacije masnih kiselina. 3.Uloga u sintezi 3.Uloga u sintezi holesterolaholesterola (jedan od enzima koji (jedan od enzima koji je uključen je je uključen je HMG-CoA reduHMG-CoA redukktatazaza,, target target lekova za snižavanje nivoa holesterola - statina lekova za snižavanje nivoa holesterola - statina 4. Uloga u sintezi 4. Uloga u sintezi žučnih soližučnih soli 5. Uloga u sintezi 5. Uloga u sintezi lipidalipida koji se koriste za sintezu koji se koriste za sintezu mijelinamijelina 6. Uloga u razgradnji viška 6. Uloga u razgradnji viška purinapurina (AMP, GMP) (AMP, GMP) do mokraćne kiseline do mokraćne kiseline

O2

Mitohondrije

ERPeroksizomi

Enzimi respiratornog lanca

Citosolni enzimi

Oksidaze

P-450oksidaze

NADPH

oksidaze

OO22.-.-

→→ HH22OOSuperoksidSuperoksid

dismutazdismutazaa

HH22OO22

Cu 2+/Fe 2+

Fentonova reakcija

OO22.-.-

Cu 3+/Fe 3+

OHOH.. + OH+ OH--

KatalazaKatalaza

HH22OO HH22OO

2GHS

GSSG

Glutation Glutation peroksidazperoksidazaa

Glutation Glutation reduktazareduktaza

•Lipidna peroksidacija

•Oštećenje proteina

•Oštećenje DNK

ULOGA GVOŽĐAULOGA GVOŽĐA

Slobodni joni gvožđa (Fe3+) učestvuju u oštećenju ćelija

redukcijom kiseoničnih radikala

Fe3+ je superoksid anjonom ( O.2 )

redukovano u fero jone (Fe2+)

ULOGA GVOŽĐAULOGA GVOŽĐA

Vodonik peroksid ( H2O2 ) zatim reaguje sa Fe2+ - produkcija

hidroksi radikala ( OH. )

Ova reakcija se naziva Fenton-ova reakcija

SLOBODNI RADIKALI SLOBODNI RADIKALI KAO MEDIJATORI OŠTEĆENJA ĆELIJEKAO MEDIJATORI OŠTEĆENJA ĆELIJE

BOLESTI U ČIJEM NASTANKU BOLESTI U ČIJEM NASTANKU UČESTVUJUUČESTVUJU::

•Promene u starenju

•Ateroskleroza

•Moždani poremećaji (Alchajmerova bolest)

•Kancer

•Srčana miopatija

•Hronični glomerulonefritis

•Dijabetes

•Očni poremećaji (katarakta)

SLOBODNI RADIKALI SLOBODNI RADIKALI KAO MEDIJATORI OŠTEĆENJA ĆELIJEKAO MEDIJATORI OŠTEĆENJA ĆELIJE

BOLESTI U ČIJEM NASTANKU UČESTVUJUBOLESTI U ČIJEM NASTANKU UČESTVUJU::

•Inflamatorne bolestiInflamatorne bolesti

•Plućne bolesti (emfizem)Plućne bolesti (emfizem)

•Kožne promene (izazvane sunčanjem)Kožne promene (izazvane sunčanjem)

•Nutricioni deficitiNutricioni deficiti

•Radijacione povredeRadijacione povrede

•Reperfuzioni sindromReperfuzioni sindrom

•Toksična stanja Toksična stanja

IntraIntraćelijske ćelijske akumulacijeakumulacije

Lipida

Proteina

Glikogena

Pigmenata

Kalcijuma

LipidLipidii

Masne promene se najčešće zapažaju u jetri koja je glavni organ za metabolizam masti, a

takođe masne promene se dešavaju u srcu, mišićima i

bubregu

Masne promeneMasne promene

Postoje 4 glavna mehanizma akumulacije masti (triglicerida) u

ćelijama

TaloženjeTaloženje mastimasti

Pvećana periferna mobilizacija slobodnih masnih kiselina i njihovo preuzimanje u ćelije

1

Diabetes Mellitus


Povećano pretvaranje masnih kiselina u trigliceride

2

Alkohol


Smanjena oksidacija triglicerida do acetil-CoA

3

Hipoksija

Alkohol


Deficijencija apoproteina

4

Genetičke bolesti

Proteinska malnutricija


Najznačajniji uzrok masnih promena u jetri je konzumiranje alkohola


Alkoholna jetra

mast

Mallory telašca

MASNE MASNE PROMENEPROMENE

“Masna jetra”- steatoza

GlGlikikogenogen

Preterano taloženje glikogena u ćeliji zbog poremećaja

metabolizma glukoze ili glikogena -

glikogenoze

PigmentPigmentii

Pigmenti su obojene supstance koje mogu biti normalni sastav ćelije ili se

nagomilavaju u ćelijama u raznim poremećajima. Mogu biti endogeni i

egzogeni

UgljenikUgljenik

Akumulacija u plućima i limfnim

čvorovima - antrakoza

AntraAntrakozakoza-limfni čvor--limfni čvor-

AntraAntrakozakoza

Depoziti ugljenika u

plućima

LipofuscinLipofuscin

Takođe poznat kao lipohrom ili pigment starenja

Nastaje procesom lipidne peroksidacije polunezasićenih masti

subcelularnih membrana


Lipofuscin ne dovodi do oštećenja funkcije ćelije.

Lipofuscin – znak oštećenja slobodnim radikalima i lipidna

peroksidacija


Izraženo nagomilavanje lipofuscina

-u srcu i jetri starijih pacijenata

-u teškoj malnutriciji

-u malignoj kaheksiji.

Braon atrofija organa


jetra

HemosiderinHemosiderin

Hemosiderin urenalnim tubulima

HemosideroHemosiderozaza

Depoziti hemosiderina u ćelijama zbog povećane

količine gvožđa

Hemosiderin u plućima

Hemosiderin u jetri

HemohromatoHemohromatozaza

Ekstremna akumulacija gvožđa – hemohromatoza

sa oštećenjem jetre, pankreasa i drugih organa

BilirubinBilirubin

Normalni pigment žuči, nastaje u metabolizmu hemoglobina.

Žutica je klinički poremećaj nastao zbog viška bilirubina u ćelijama i

tkivima

Bilirubin Bilirubin - - pigmentpigment

KalcifikacijaKalcifikacija

Patološka kalcifikacija-nenormalno taloženje soli kalcijuma, zajedno sa manjim količinama gvožđa, magnezijuma i drugih

Dva oblika patološke kalcifikacije

-Distrofična

-Metastatska

DDistrofična kalcifikacijaistrofična kalcifikacija

Nastaje uprkos normalnih vrednosti kalcijuma u serumu i

normalnog metabolizma kalcijuma

DDiistrostrofična kalcifikacijafična kalcifikacija

Mada može biti znak ranijeg oštećenja ćelije, često je uzrok organske disfunkcije.

- Kalcifikacija valvula

- Ateroskleroza

MetastatMetastatska kalcifikacijaska kalcifikacija

Taloženje kalcijuma u tkivima u uslovima hiperkalcijemije.

KalcifikacijaKalcifikacija

Metastatska kalcifikacijapluća

Distrofična kalcifikacija želuca

OBLICI I MORFOLOGIJA OBLICI I MORFOLOGIJA ĆELIJSKOG OŠTEĆENJAĆELIJSKOG OŠTEĆENJA

OŠTEĆENJE OŠTEĆENJE ĆELIJEĆELIJE

Reverzibilno

-Bubrenje ćelije (hidropsne promene)

-Masne promene

-Ireverzibilno

- Apoptoza

- Nekroza

• RRevereverzzibilno oštećenjeibilno oštećenje– Bubrenje Bubrenje ććelijeelije (h (hiidropdropsnesne promenepromene, ,

vavakkuoluolnana degenera degeneracijacija))•najranijenajranije promenepromene

•Bledilo organaBledilo organa, , težine (makroskopski) težine (makroskopski)

•MaleMale, , čistečiste va vakuolekuole uu c citoplazmi itoplazmi ((mikroskopski)mikroskopski)

Bubrenje ćelijeBubrenje ćelije

Normalni hepatociti

Otok hepatocita

Bubrenje ćelijeBubrenje ćelije

• ReverReverzibilno oštezibilno ošteććenjeenje– Bubrenje Bubrenje ććelije elije –– ultrastrukturne ultrastrukturne

promenepromene•Evaginacije pEvaginacije plasma membranelasma membrane, gubitak , gubitak

jasnih granicajasnih granica, distor, distorzijazija mi mikrovilakrovila•Bubrenje mitohondrijaBubrenje mitohondrija, , pojava pojava amoramorfnihfnih

zgusnućazgusnuća bogatih fosfolipidimabogatih fosfolipidima

• ReverReverzibilne promenezibilne promene– Bubrenje ćelije Bubrenje ćelije --ultraultrastrustrukkturturnene

promenepromene•dilatdilatacijaacija endopla endoplazzmiminognog reti retikulumakuluma sa sa

disdisoocijacijom polizomacijacijom polizoma

•disagregadisagregacijacija granular granularnihnih ii fibrilar fibrilarnihnih elemenelemenaattaa nukleus nukleusaa

SMRT ĆELIJESMRT ĆELIJE

•NNekrozaekroza

•ApoptoApoptozaza

NeNekrozkrozaa

Enzimska digestija ćelije i denaturacija proteina

NeNekrozakrozaNeNekrozakroza

• Uzroci: fizički, hemilski, biološki faktori, ishemija/hipoksijaUzroci: fizički, hemilski, biološki faktori, ishemija/hipoksija

• Biohemijske promene: denaturacija proteina, enzimska liza ćelijeBiohemijske promene: denaturacija proteina, enzimska liza ćelije

• Morfološke promene: citoplazmatski edem, edem Morfološke promene: citoplazmatski edem, edem mitohondrija,intracitoplazmatske inkluzije denaturisanih mitohondrija,intracitoplazmatske inkluzije denaturisanih proteina,promene u jedru (karioliza, karioreksa i kariopiknoza)proteina,promene u jedru (karioliza, karioreksa i kariopiknoza)

• Nekroza-enzimska digestija ćelije i denaturacija proteina-Smrt Nekroza-enzimska digestija ćelije i denaturacija proteina-Smrt ćelijećelije

• Ćelije podležuĆelije podležu:: lliikvefakciji, koagulaciji, ikvefakciji, koagulaciji, infarnfarkciji, kazeoznoj nekrozikciji, kazeoznoj nekrozi

• Ćelijski sadržaj se osobađa i uklanja enzimskom razgradnjom i Ćelijski sadržaj se osobađa i uklanja enzimskom razgradnjom i fagocitozom ili ukoliko se ne uklone nastaje distrofična fagocitozom ili ukoliko se ne uklone nastaje distrofična kalcifikacija (vezivanje Ca2+)kalcifikacija (vezivanje Ca2+).

• Zapaljenska reakcija okolnog tkivaZapaljenska reakcija okolnog tkiva

NeNekkrorozaza

Jedro je malo, piknoza,

NeNekrozakroza

karioreksa

NeNekkrorozaza

karioliza

?

?

?

KarKariolizaioliza

NeNekrozakroza

Normalnaćelija

Piknoza

Karioreksa

Karioliza

APOPTOZA

• visoko organizovani oblik ćelijske smrti (programirana ćelijska smrt)

• značajnu ulogu u razvoju, homeostazi, embrionalnom razvoju, sinaptogenezi, imunskom odgovoru...

• Apoptoza: malo apoptoze – kancer i autoimunske bolesti;mnogo apoptoze - neurodegeneracija (Alzheimer’s disease)

• Apoptoza može biti pokrenuta stresom - oksidansi (slobodni radikali), faktori koji oćtećuju DNA (UV, jonizujući zraci), lekovi...

APOPTOZA

- Apoptoza je aktivan proces - genska transkripcija i de novo sinteza proteina) - Smanjenje zapremine ćelije i jedra.- Fragmentacija –apoptotska tela- Za razliku od nekroze, apoptozu ne prati inflamacija okolnog tkiva- Biohemijske promene: smanjenje vode u ćeliji, razlaganje ledarmog materijala endonukleazama, aktivacija kaspaza-razgradnja citoskeleta, proteina- Morfološke promene: Smanjenje zapremine ćelije, kondenzacija citoplazme, hromatina, fragmentacija, apoptotska tela

APOPTOZA

Programirana smrt ćelije

Normalna ćelija

Formiranje apoptotskih

telaLiza apoptotskih tela

Kolaps ćelijeKondenzacija hromatina

Nabiranje membrane

Kolaps jedra

Kontinuirana invaginacija

STADIJUMI APOPTOZESTADIJUMI APOPTOZE• 1.1. Stadijum inicijacije (aktivacija apoptoze)Stadijum inicijacije (aktivacija apoptoze)• - - Vezivanjem molekula-liganda za receptoreVezivanjem molekula-liganda za receptore na membrani ćelije ili jedra (TNF-a, FasL) na membrani ćelije ili jedra (TNF-a, FasL)• - - NedostatakNedostatak - -faktora rasta faktora rasta -- faktori rasta neurona faktori rasta neurona, , • -hormona - -hormona - estrogenestrogenaa,, progesteronprogesteronaa• --citokina citokina --IL-2IL-2 i dr i dr • - - Delovanje etioloDelovanje etiološškikihh faktora faktora (slobodni radikali, jonizujuće zračenje, ishemija/hipoksija itd.) – (slobodni radikali, jonizujuće zračenje, ishemija/hipoksija itd.) –

nedovoljno oštećenje ćelije da nastane nekroza nekrozunedovoljno oštećenje ćelije da nastane nekroza nekrozu

• 2.2. Stadijum kontrole i integracijeStadijum kontrole i integracije

--Spoljašnji put (ekstrizični put)Spoljašnji put (ekstrizični put) Apoptoza indukovana Fas-FasL interakcijomApoptoza indukovana Fas-FasL interakcijom Apoptoza indukovana aktivacijom TNF receptoraApoptoza indukovana aktivacijom TNF receptora

Apoptoza indukovana citotoksičnim T-LimfocitimaApoptoza indukovana citotoksičnim T-Limfocitima

--Unutrašnji put (intrizični put) Unutrašnji put (intrizični put) Apoptoza indukovana odsustvom faktora rastaApoptoza indukovana odsustvom faktora rasta

• Indukcija apoptoze oštećenjem DNKIndukcija apoptoze oštećenjem DNK

• 3.3. Izvršni stadijumIzvršni stadijum

• 44. . Stadijum uklanjanja mrtvih ćelijaStadijum uklanjanja mrtvih ćelija

DOGAĐAJI U APOPTOZI

Nedostatak faktora rasta ili hormona

Recaptor-ligand interakcijaFas-Fas ligandTNF-TNF receptor

Citotoksične T ćelijeOštećenjeRadijacijaToksiniSlobodni radikali

Inicijacija kaspaza

Proteinski adapter sa domenima smrti

Egzekucija kaspaza

Granzim B

p53DNA

Aktivacija endonukleaza

Katabolizam citoskeleta

Mitohondrija

Ligandiza fagocitozu ćelijskih receptora

TNFR1 Fas/CD95Mitohondrija

Bax/BcL2

MPTCyt c

Cyt cApaf-1

Kaspaza-9

Prokaspaza-9 ApoptozomiEfektor kaspaze(kaspaza-3)

APOPTOZA

Ćel. stres: oksidansiFas LTNF

Kaspaza-8

Receptori smrti i putevi apoptoze ćelije

domeni smrti

spoljašnji Unutrašnji

Mitohon.ROS/NOGSH/GSSGoštećenje DNA

ROS

Mitohondrija i apoptozaMitohondrija je ključna u kontroliživota i smrti ćelije. Kako mitohondrija “ubija” ćeliju ?

Tri osnovna mehanizma:

1. Oštećenje transporta elektrona (na mestu citohroma c ), oksidativna fosforilacija i ATP produkcija: količina ATP je

ključni faktor koji određuje da li će ćelija podleći apoptozi ili nekrozi

2. Poremećaj ćelijskog redukcija-oksidacija (redox) potencijala (povećano stvaranje slobodnih radikala)

3. Oslobađanje proteina koji pokreću aktivaciju kaspaza (familiju proteaza)

Mitohondrijalna aktivacija kaspaza

Pokretači (triggers)ćelijske smrti

Oksidansi, Ca++ Otvar. kanala, spoljna memb. intaktna

Otok matriksa, ruptura spoljne memb.

Citohrom c

Citohrom ci drugi akt. kaspaza

Nekroza

ATP, ROS

Inaktivni Apaf-1

Aktivni Apaf-1

Kaspaza 9

Aktiv. kaspaza

Apoptoza

3. Izvršni stadijum3. Izvršni stadijum

- - uključena je familija kaspaza koje se u ćeliji uključena je familija kaspaza koje se u ćeliji nalaze u neaktivnom obliku, a kada se aktiviraju –nalaze u neaktivnom obliku, a kada se aktiviraju –kaskadni proces-nastaje fragmentacija proteina kaskadni proces-nastaje fragmentacija proteina citoskeleta i jedra i fragmentacija hromatinacitoskeleta i jedra i fragmentacija hromatina

• -apoptotska tela - fragmenti citoskeleta obuhvataju -apoptotska tela - fragmenti citoskeleta obuhvataju delovi citoplazmedelovi citoplazme

4. Stadijum uklanjanja mrtvih ćelija4. Stadijum uklanjanja mrtvih ćelija

Fagocitoza apoptotskih tela (makrofagi...), ali bez Fagocitoza apoptotskih tela (makrofagi...), ali bez oslobađanja enzima i respiratornog praska, nema oslobađanja enzima i respiratornog praska, nema inflamacijeinflamacije

ApoptoApoptozaza NeNekkrorozaza

MitohondriMitohondrije ije i llizozomi ostaju izozomi ostaju intaktniintaktni

Održavanje strukture Održavanje strukture i funkcije plazma i funkcije plazma membranemembrane

Pov. oslobađanje Ca+Pov. oslobađanje Ca++ + intracelularintracelularnono

KKondenondenzacija zacija hromatinahromatina

AAkktivativacijacija endonuendonukleazakleaza

Degradacija Degradacija DNA DNA

Otok mitohondrijaOtok mitohondrija

RupturRupturaa pla plazzma ma membranemembrane

OslobađanjeOslobađanje cciitoplatoplazmatskog zmatskog sadržaja uključujući sadržaja uključujući proteolitičke enzimeproteolitičke enzime

Hromatin pokazujeHromatin pokazuje poljapolja kondenzacijekondenzacije NuNukkleus leus podleže podleže

karkarioliziiolizi

TeoriTeorijeje starenjastarenja

• Nagomilavanje štetnih i patoloških Nagomilavanje štetnih i patoloških reakcija – dugotrajna izlaganja otrovnim reakcija – dugotrajna izlaganja otrovnim hemikalijama i patogenim faktorimahemikalijama i patogenim faktorima

• GenetGenetskiski kkontrolontrolisani isani programprogram u u ćelijamaćelijama

• TeoriTeorijeje– GenetGenetski faktori i faktori sredineski faktori i faktori sredine– Oštećenje ćelijskih kontrolnih mehanizamaOštećenje ćelijskih kontrolnih mehanizama– DegenerativDegenerativnene e ekskstracelulartracelularnene promenepromene – –

nutrinutricijenticijenti i slobodni radikalii slobodni radikali

TeoriTeorije starenjaje starenja

Documents

ostecenje celijekon