Med Preg12009; LXII (11-12): 547-553. Novi Sad: novembar-decembar. 547

Medicinski fakultet, BeogradInstitut za patolosku fiziologiju

Pregledni clanakReview articleUDK 61o-OOR. 9:[6! 6.36-05o.R:613.X IDOl: I0.2298/MPNS04 1254 7R

ULOGA OKSIDACIJSKOG STRESA U ALKOHOLNOM OSTECENJU JETRE

THE ROLE OF OXIDATIVE STRESS IN ALCOHOLIC LIVER INJURY

Tatjana RADOSAVLJEVIC, Dusan MLADENOVIC i Danijela VUCEVICSazetak - Oksidacijski stres predstavlja jedan od kljucnih mehanizama alkoholnog ostecenja jetre. Glavni izvor slobodnih radikala iecitohrom P450 zavisna monooksigenaza. Mitohondrije su najosetljivije na oksidacijski stres. Osim citohroma P450. dodatni izvorislobodnih.radikala su Kupferove celije, neutrofili koji infiltriraju jetru i azot-rnonoksid. Endotoksin. koji se II alkoholizrnu pojacanooslobada IZ creva, stirnulise Kupferove celije na produkciju slobodnih radikala. lako ispoljava citoprotektivno dejstvo u malimkolicinama, azot-monoksid u velikirn kolicinarna pospesuje oksidacijski stres stvaranjern peroksinitrita i azot-trioksida, Oksidacijskistres u alkoholnoj bolesti jetre nije posledica sarno povecanog stvaranja slobodnih radikala. vee i smanjene antioksidacijske zastitehepatocita, pre svega smanjenog sadrzaja glutationa i smanjene aktivnosti superoksid-dismutaze. katalaze i glutation-pcroksidazc.Kljucne reci: Oksidativni stres; Alkoholno ostecenje jetre: Antioksidanti: Slobodni radikali

Uvod

Oksidacijski stres koj i nastaje pod dejstvomalkohola predstavlja jedan od kljucnih patogenet-skih mehanizama alkoholnog ostecenja jetre [1-5].Indukcija citohroma P4502E 1 (CYP2E 1) etanolomje centralni put nastanka oksidacijskog stresa [6-9].Produkti CYP2E l-zavisnog oksidacijskog stresakao sto su vodonik-peroksid (H~O~), lipidni perok-sidi (LOOH), malonildialdehid -(rv1DA) su difuzi-bilni, izlaze iz hepatocita i stimulisu zvezdaste (Ito)celije na produkciju kolagena i razvoj fibroze. Ualkoholizmu, zbog prisustva visokog sadrzaja gvoz-da nastaju i drugi oksidansi, kao sto su hidroksilniradikal (OH), .radikali gvozda i hidroksietil radikali[5]. Ovi radikali toksicno deluju na celiju, dovodecido lipidne peroksidacije celijske membrane sa pro-dukcijom reaktivnih lipidnih aldehida (malonildial-dehid i 4-hidroksinonenal). Osim toga, oksidacijaetanola pod dejstvom alkoholne dehidrogenazeuzrokuje promenu redoks stanja (smanjenje koncen-tracijskog odnosa oksidovanog (NAD-) i redukova-nog nikotinamidadenindinukleotida - NADH) [5].Takode, kao posledica oksidacije alkohola stvarajuse reaktivni produkti acetaldehida. U alkoholnoj bo-lesti jetre dolazi do ostecenja mitohondrija, sto zaposledicu ima smanjenje produkcije adenozin trifos-fata (ATP) [10-14]. Etanol uzrokuje hipoksiju, naro-cito u hepatocitima pericentralne zone, korisccnjemkiseonika za detoksikaciju etanola. Kupferove(Kupffer) celije imaju znacajnu ulogu u ostecenjujetre alkoholom [5,15-17]. Hronicno konzumiranjeetanola uzrokuje povecano oslobac1anje endotoksinaiii lipopolisaharida poreklom iz gram-negativnihbakterija creva u portnu cirkulaciju, pokrecuci pritom inflamacijski odgovor u jetri. Aktivirane Kup-ferove celije produkuju slobodne radikale koji, po-tom, aktivacijom nuklearnog faktora kapaB (NF-kB)uzrokuju povecanu sintezu brojnih citokina, hemo-kina, faktora rasta, eikosanoida, reaktivnih kiseonic-nih vrsta (RKY) i azot monoksida (NO) [5,18-20].

Uloga citohroma P4502E1 u oksidacijskomstresu izazvanom etanolom

U patogenezi alkoholne bolesti jetre kljucnu ulo-gu ima oksidacijski stres, sa stvaranjem RKY(superoksid-anjona (O~') i H~Oo]. U prisustvu metalau tragovirna, posebno gvozda, 0,' i H~O, stvarajuvrlo reaktivan OH, koji je toksican za - bioloskesisterne [] -5].

Brojne eksperimentalne studije opisuju mehaniz-me dejstva alkohola [1,6-8]. Enzimski sistemi, kaosto su citohrom P4502E I-zavisni mikrozomski mo-nooksigenazni sistem, citosolni flavoenzimi (ksan-tin-oksidaza i aldehid-oksidaza) i enzimi mitohon-drijskog respiracijskog lanca predstavljaju znacajanizvor O~' i H~O") u hepatocitima u akutnoj i hronic-noj intoksikacij I alkoholom [1,5].

Metabolizam alkohola se odvija preko tri enzim-ska sistema: alkoholne dehidrogenaze, mikrozorn-skog etanol-oksidisuceg sistema (MEOS) i katalaze.Alkoholna dehidrogenaza je glavni enzimski put zaoksidaciju etanola do acetaldehida [5]. MEOS pred-stavlja minorni put oksidacije etanola (manje od10% etanola se oksidise pomocu ovog enzimskcgsistema). Medutirn, znacajna cinjenica je da se ak-tivnost MEOS-a povecava posle hronicnog 'llnosaalkohola. Razlog je povecan sadrzaj citohroruaP450, odnosno indukcija CYP2E I etanolom, sto po-vecava kapacitet za njegovu oksidaciju [8]. Zahva-ljujuci otkricu MEOS-a, [21] prouceni su osnovnipatrofizioloski mehanizmi alkoholne bolesti jetre.Indukcija CYP2E 1 etanolom je centralni put nas-tanka oksidacijskog stresa [3,6,7,22]. Brojne ek-sperimentalne i klinicke studije ukazuju na pozitiv-nu korelaciju sadrzaja CYP2E 1 u mikrozomirna he-patocita, aktivnosti nikoti nam idaden ind inukleotid-fosfat oksidaze (NADPH oksidaze) i nivoa produ-kata lipidne peroksidacije u bepatocitima [23].CYP2E 1 dovodi do oksidacijskog stresa direktnopreko aktivnosti NADPH oksidaze, i indirektno,preko metabolizma ksenobiotika [6,7]. CYP2E I

Adresa autora: Dr Tatjana Radosavljevic, lnstitut za patolosku fiziolugiju,11000 Beograd, Dr Subotica 9. E-mail: tanjamrneinned.bg.ac.yu

548 Radosavljevic T, i sar. Oksidacijski stres i alkoholno ostecenje jetre

metabolise mnoge toksicne supstancije, kao sto suetanol, ugljen-tetrahlorid, paracetamol, halotan idruge [6,24-27]. U pocetnoj fazi hepatociti odgo-varaju na CYP2E l-zavisan oksidacijski stres induk-cijom transkripcije antioksidacijskih enzima, stopredstavlja adaptivni odgovor, odnosno kratkotrajnuzastitu od oksidacijskog stresa [3]. CYP2El 1I zna-cajnoj meri ispoljava aktivnost NADPH oksidaze, ina taj nacin dovodi do produkcije velikih kolicina0,- i H,O, [2]. U alkoholizmu, zbog prisustva vi-- --

Glukoza oksidazaGlucose oxidaseMonoamin oksidazaMonoamine oxidaseSuperoksid dizmutazaSuperoxide dismutase

i Citohrom P450I Cltochrome P45U

HemoglobinHemoglobinMethemoglobinMethemoglobinOksidarivna fosforilacijaOxidativephosphorylationNeutrofiliNeutropbilsKsantin oksidazaXanthine oxidaseX'v zraciX:"{ rays

, . Slcbodn ra dikali "."'"H,,,,medijer!

IFree radicals / Reactive intermediates

(c-mctalima. kovalentnim vezivanjem; antioksidansima)(increased by metals. covalent binding.attenuated by antioxidants)

J. .l. ~

I LIPIDI / LIPIDS PROTEI'i11 PROTEI'iS D'iK/DNA II Oksidacija vitamina r-- Tiol oksidacija/Thiol oxidation I Ostecenje DNK IVitamin OXIdatIOn (GSIlxSH) ~ DNA damageStvaranje karbonila

Carbonyl formationStvaranje oksohistidinaOxohistidine formation

Ribozilacija Izmenjena

I Peroksidacija lipidaPoli-ADP-a ekspresija

Ostecenjc jonskih transportnihRibosylation genaLipid peroxidation of poly-

Ostccenje membrane sistema (ea"" i drugi joni] AD?Altered gene

Membrane damage Ion transport systems are expression

damaged (ea:::'-and others)

1Poremecaj odrzavanja jonskih ~

Med Pregl 2009; LXn (11-12): 547-553. Novi Sad: novembar-decembar. 549

cane sinteze kolagena. kojeg stvaraju zvezdastecelije, moze znacajno doprineti rasvetljavanju tok-sicnog dejstva alkohola na jetru [13].

Uloga mitohondrija u oksidacijskom stresuizazvanom alkoholom

Mitohondrije su eiljne organele za hepatotok-sicnost alkohola, rnnozih lekova i toksina. Ostecenafunkeija ovih vitalnih'-cclijskih organela c1ovodi doporemecaja energetskog metabolizma i intracelular-nog oksidacijskog stresa sa stvaranjen RKV i perok-sinitrita (ONOO-) [13]. Poznato je da je O~- produktaktivnosti mitohondrijskog respiracijskog Janca. Sobzirom da mitohondrije sadrze aktivnu mangan-su-peroksid c1ismutazu (MnSOD), njenim katalitickimdejstvorn stvara se H~O" koj i se, zatim. razlaze dovode dejstvom mitoliondrijske glutation peroksi-daze. Medutim, u prisustvu jona gvozda, deo I-LO~.koji je ostao van domasaja glutation peroksidaze,ucestvuje u nastanku vrlo reaktivnih slobodnih radi-kala, koj i su uzrok morfoloskorn i funkcijskom oste-cenju mitohondrija u alkoholnoj bolesti jetre [13.14]. Naime, ove prornene m itohondrij a predstav ljajunajranije manifestacije alkoholnog ostcccnja jetre[29]. Pri hronicnorn tretiranju zivotinja alkoholomsmanjena je aktivnost mitohondrijske glutation-transferaze, kao i sadrzaj glutationa (GSH), pa do-lazi do prevage oksidanasa, koji su uzrok oksidacij-skog ostecenja celije. Kao poslediea smanjenogsadrzaja mitohondrijskog GSH ostecena je sintezaATP-a [30]. Pored ovog, stimulacijom lipidneperoksidacije, etanol remeti mitohondrijsku oksi-dacijsku fosforilaeiju i dovodi do stvaranja mega-mitohondrija [31]. Produkti lipidne peroksidacijeuzrokuju alkilaciju eitohrom e oksidaze, pri cernu sesmanjuje aktivnost respiracijskog lanea u mitohon-drijama [12]. Posle akutnog i hronicnog izlaganjaetanolu dolazi do oksidacije mitohondrijske dezok-siribonukleinske (DNK) kiseline i proteina [32].Povecan je sadrzaj proteinskih karbonilnih grupa 1Imitohondrijskim proteinima [33]. Ostecena sintezacitohroma b respiraeijskog lanea kao poslediea oksi-daeijskog ostecenja mitohondrijske ONK verovatnoje odgovorna za poveeanll produkciju RKV II mito-hondrijama hepatocita pacova koji Sll hronicno treti-rani etanolom [12]. Takoc:le. odgovor hepatocita nacx-faktor tllmorske nekroze (TNFcx) predstavlja do-datni mehanizam stvaranja mitohondrijskih oksi-danasa [34]. RKV osteellju mitohondrijskll ONK iimaju dvostruko dejstvo na apoptozll. AktivacijomNF-kB poveeana je sinteza antikaspaza i sllperok-sid-dismutaze (SOD) i ispoljava se antiapoptoznodejstvo RKV. S druge strane, indllkcija oksidacij-skog stresa u mitohondrijama jetre lIdruzena je sakolapsom i poveeanom penneabilnoseu membranemitohondrija otvaranjem megakanala u membrani istimulacijom translokaeije proapoptoznih proteinap53 i Sax [12]. Kao poslediea poveeane pennea-bilnosti membrane. dolazi do ulaska jona i vode IIcelijll, sto predstavlja bitan faktor celijske apoptoze

i nckroze. Povecana permeabilnost membrane mito-hondrija dovodi do otoka matriksa i rupture spoljnemembrane sa oslobadanjern citohrorna c. koji akti-vira kaspazu 9. a zatim kaspazu 3 u eitosolu i uzro-kuje apoptozu [35]. U alkoholnoj bolesti jctrc, oksi-dacijsko osteccnje mitohoudrija je jeelan oel mehani-zarna inicijacije apoptoze hepatocita [11,36]. Tako-de. zbog osteccne funkcije mitohonelrija. smanjenaje ~ oksielacija masnih kisclina. sto dovoeli elo mi-krovezikulske steatoze jctre. Nairne, ostecenje mito-honelrijske ONK i inhibicija rcspiracijskog lancauzrokuju inhibiciju ~ oksidacijc [10]. Z'1 ~ oks ida-ciju neophodan je NAO", koji se transformise u svojrcdukovani oblik. NAOH sc, potorn. procesom mi-tohondrijske respiracije reoksiduje u NAD", tako ciaostecena rcspiracija inhibira 0oksidaciju [13].

Uloga Kupferovih celija u ostecenju jetrealkoholom

Kupferove celije su specificni makrofagi jetre,koj i adheriraju na povrsini fenestriranih endotelnihcelija, Proeesima fagoeitoze i pinocitoze, Kupferovecelije odstranjuju, kako velike partikule, kao sto subakterije, tako i male cestice i molekuli, S obzirornna ulogu koju irnaju, ove celije su bogate enzimirna,kao sto su glukozo-o-fosfat dehidrogenaza(G6POH). NAOPI--I oksidaza, enzirni citohrornaP450, posebno P4502E I (CYP2E 1) i izoenzimiglutation-S-transferaze (GST) i glutation peroksi-daze [37-40].

Kupferove celije imaju znacajnu ulogu II oste-cenju jetre alkoholorn [20]. Hronicno konzumiranjeetanola uzrokuje povecano oslobadanje endotoksinaiii lipopolisaharida poreklom iz gram-ncgativnih (-)bakterija creva II portnu cirkulaciju, koji pokrecu in-flamacijski odgovor 1I jetri. Nairne, oslobodeni en-dotoksini stimulisu Kupferovc cclije preko LPSCD 14/TLR4 receptora [41]. Aktivirane Kupferovecelije produkuju sloboelne radikale, koji aktivirajuNF-kS. Ovaj nuklearni faktor, zatirn, uzrokuje po-vecanu sintezu brojnih citokina, hernokina, faktorarasta, eikosanoida, RKV i NO [19]. Najznacajnijiinflamacijski eitokin poreklom iz ovih celija jeTNF-cx, koji ima znacajnu ulogu u alkoholnoj bo-lesti jetre. Takode, imunohistohemijskim putem sudetektovani i drugi intlamacijski medijatori pore-klom iz Kupferovih eel ija, k'1o 5tO Sll interleukin-l(IL-I), inter1eukin-6 (IL-6) i interlellkin-8 (lL-8)[18].

Uloga neutrofilnih leukocita u ostecenjujetre allmholom

U brojnim patofizioloskim stanjima, kao sto SlItrauma, ishemija/reperfuzija. sepsa, ostecenje jetrelekovima iIi dejstvo endotoksina (alkohol), zapa-ieno je cia se pored KlIpferovih eelija, aktiviraju ineutrofili. Naime, komponente komplementa, naro-tito C5a komponenta, citokini (TNFcx. IL-l, IL-8),eikosanoidi i hemot'1ksijski protein-I makrofaga

550 Radosavljevic T, i sar. Oksidacijski stres i alkoholno ostecenje jetre

(MCP-I) aktiviraju eksprcsiju adhezivnih molekulaB" integrina (CDll b/CD18) na neutrofilirna, kao iintercelularnog adhezivnog molekula-l (ICAM-l)na endotelnim celijarna i hepatocitima [42]. Zahva-ljujuci adheziji neutrofila na endotelnim celijama,ornogucena je njihova marginacija, migracija. kao iprodukcija slobodnih radikala. Istovrerneno, akti-vacijom ekspresije adhezivnih molekula na hepato-citima, leukociti primaju hemotaksijske signale,koje im salju parenhimske celije, sto uzrokuje nji-hovu aktivaciju i degranulaciju, tj. oslobadanje pro-teaza i razvoj oksidacijskog stresa. Oksidansi oslo-bodeni iz neutrofila podsticu dalju inflamaciju II he-patocitima aktivacijom NF-kB, koji kontrolise pro-dukciju citokina, hemokina i adhezivnih molekula[43]. Kao rezultat ove aktivacije nastaje nekrozacelija. Medijatori oslobodeni u toku hepatocelularnenekroze (produkti Iipidne peroksidacije i hernok ini)predstavljaju hernotaksijske signale, koji dodatnoolaksavaju dalju aktivaciju i migraciju neutrofila[43-45]. Brojne studije su pokazale da je apoptozahepatocita snazan signal za povecanje i ekstra-vazaciju neutrofila u ostecenju jetre izazvanom en-dotoksinirna. Kod pacijenata sa alkoholnim hepatiti-som dokazano je da se oko apoptoticnih hepatocitanagomilavaju neutrofili, uzrokujuci izrazeno tkivnoostecenje. U alkoholnom ostecenju jetre, bitan do-gadaj je apoptoza hepatocita i nagomilavanje nell-trofila sa njihovorn ekstravazacijorn [46].

Uloga azot-monoksida u oksidacijskom stresuizazvanom alkoholom

Azot-rnonoksid moze da ima dvojako dejstvo ujetri, u zavisnosti od kolicine u kojoj se sintetise,odnosa njegovog sadrzaja i sadrzaja RKY u jetri,prirode stimulusa koji je izazvao sintezu ovog jedi-njenja, tipa celija koje ga proizvode, kao i od pl-l,prisustva prelaznih metala 1I jetri i drugih cinilaca[3]. Najvazniji cinilac koji deterrninise efekat NO jenjegova kolicina i kolicina RKY 1I jetri. U uslovimaniske produkcije slobodnih radikala, NO ispoljavacitoprotektivno dejstvo, dok u uslovima oksidacij-skog stresa, NO ostvaruje citotoksicno dejstvo najetru [3,47,48].

U fizioloskim lIslovima najveci deo NO u jetri sesintetise u sinusoidnim endotelnim celijall1a pod ka-talitickim dejstvom konstitutivne endotelne azot--monoksid sintetaze (eNOS). Ovim putem sinteti-sani NO ispoljava vazodilatacijsko i antiagregacij-sko dejstvo [47]. Eksperimenti na pacovima poka-zali su da hronicna administracija alkohola dovodido povecanja produkcije NO u jetri [3,49]. Glavniizvor NO u ovim llslovima su Kupferove celije. 1n-teresantno je napomenuti da se produkcija NOpovecava i u endotelnim celijama i hepatocitima [2,50]. Takode, primeceno je da i aktivirane zvezdastecelije postaju znacajan izvor NO u alkoholnomostecenju jetre [47,51]. Porast sinteze NO 1I ovimcelijama je posledica aktivacije inducibilne azot-monoksid sintetaze (iNOS), do koje dovode endo-

toksini i razliciti medijatori zapaljenjske reakcije,Pokazano je da administracija inhibitora azot-rnono-ksid sintctazc (NOS) II uslovima niske produkcijeslobodnih radikala kiseonika povecava osteccnjcjetre, za razliku od administracije donora NO, koji uistim uslovima srnanjuje nckrozu hepatocita [47.50.52,53]. Ovo protektivno dejstvo se moze objasnitismanjenom produkcijorn OH II prisustvu NO. NOuklanja O2' II celiji i time smanjuje produkciju I-LO,.Buduci da je H202 glavni izvor OH u Fentonovoj rc-akciji, smanjenje proclukcije H,O, c1ovocli do sma-njcnja produkcije OH, a samirn tim. smanjuje se ok-sidacijsko ostecenje jetre. Pored toga, NO 1I nisk imkoncentracijama sprccava Iipidnu pcroksidaciju, uk-lanjajuc: lipiclne alkoksidne (Lo-) i pcroksidne(LOO-) radikale [47]. Medutim, II uslovirna oksi-dacijskog stresa u jetri, NO pojacava alkoholornizazvano ostecenje ovog organa. sto su potvrd iii ieksperimenti na knockout misevirna kojirna je uk-lonjcn gen za iNOS [3,541. Ovi misevi su irnaliznatno slabije izrazeno ostecenje jctre II poredenjusa divlj im sojern. Slicni nalazi Sll dobijeni ina mise-vima kojima je administriran 1400 W, sclektivni in-hibitor iNOS-a [3,54]. Citotoksicno dejstvo NO uuslovima njegove visoke produkcije se objasnjavapovecanim stvaranjern ONOO' i azot-trioksida(N"O,) u ce lijama. ONOO- nastaju u rcakc iji NO sa02~ a N20 J nastaje II reakciji NO sa molekulskimkiseonikom (OJ. Ova reaktivna azotna jedinjenjauzrokuju ostecenja bioloskih makrornolekula proce-sima oksidacije i nitrozilacije. Tako. N.O~ i ONOO'uzrokuju kidanje DNK lanca, lipidnu percksidacijui inaktivaciju enzima i strukturnih proteina [47].

Osirn ovih, i drugi mehanizmi ucestvuju Ll ost-varivanju citotoksicnih i citoprotektivnih efekataNO u alkoholnoj bolesti jetre. S tim u vezi je poka-zano da NO sprecava apoprozu hepatocita induko-vanu dejstvorn TNF-cx i anti-Fas antitelima, kao inedostatkom faktora rasra. Ovaj antiapoptozni efe-kat je moguce objasniti Svnitrozilacijom nekolikoproteina iz farnilije kaspaza [47,55,561. Takode, po-kazano je da NO sprecava proliferaciju zvezdastihcelija u jetri, cime se ostvarujc njcgovo antifibro-geno dejstvo [47,57j. Ipak, u/oga NO u patogenezialkoholne bolesti jetre jos uvek nije u potpllnostirazjasnjena, te stoga zasluzllje cia bllcle predll1et da-\jih istrazivanja.

Uloga antioksidacijske odbranc uoksidacijskom stresu izazvanom etanolom

U alkoholnoj bolesti jetre do/azi do sll1anjenjaantioksidacijske zastite. U zastiti od oksidacijskogstresa izazvanog alkohololl1 vaznu UIOgll ill1a GSH.Nakon hronicnog izlaganja alkoholll \manjllje sesadrzaj ovog jedinjenja II jetri [2,3]. i to znacajnovise ll1itohondrijskog GSH 1I odnosll na GSH u ci-tosolu [58]. Razlika u sadrzajll ovog antioksidansaobjasnjava se njegovim ostecenim transportom izcitosola u mitohondrijc, do koga dolazi usled ve-zivanja alkohola sa proteinskim nosacel11 za GSI-I. lj

Med Preg12009; LXII (11-12): 547-553. Novi Sad: novernbar-decembar. 551

552 Rtulosavljevic T, i sal'. Oksidacijski stres i alkoholno ostecenje jetre

16. Nanji Ai\.. Role of Kupffer cells in alcoholic hepatitis.Alcohol 2002:27: 13-5.

17. Vrba J. Modriansky M. Oxidative burst of Kupffer cells:target for liver injury treatment. Biorned Papers 2002: 146(2): 15-20.

18. Clain CJ. Bane S. Barve S. Deaciuc I. lIill DB. Tumornecrosis factor and alcoholic liver disease. Alcohol Clin ExpRes 1998:22:248S-52S.

19. Hines IN. Wheeler !\lD Recent advances in alcoholicliver disease fIT: role of the innate immune response in alcoholichepatitis. Am .I Physiol 2004:287:G31 0-G4.

20. Cubero FJ. Nieto N. Kupffer cells and alcoholic liverdisease. Rev Esp Enfcrm Apar Dig 2006:98(6):460-72.

21. Lieber CS. DeCarli LM. Ethanol oxidation by hepaticmicrosomes: adaptive increase after ethanol feeding. Science1968: 162:417-8.

22. French SW. Fish oil. alcohol. and liver pathology: roleof cytochrome P450 2E 1. PIOC Soc Exp BioI Med 1994:207:197-205.

23. Ronis M.JJ. Lindros KO, Ingclman-Sundberg M. TheCYP2E family. In: Ioa.mides C. ed. Cytochromes P450: meta-bolic and toxicological aspects. Boca Raton (FL): CRC Press;1996. p. 211-39.

24. Koop DR. Oxidative and reductive metabolism by cyto-chrome P450 2E I. FASEB .I 1992:6:724-30.

25. Lieber CS. Cytochrome P-4502E 1: its physiological andpathological role. Physiol Rev 1997:77:517-44.

26. Bolt Hi'v1. Roos PH. Thier R. The cytochrome P-450isoenzyme CYP2E 1 in the biological processing of industrialchemicals: consequences for occupational and environmentalmedicine. lnt Arch Occup Environ Health 2003:76: 174-85.

27. Tanaka E. Terada M. Misawa S. Cytochrome P450 21-: 1:its clinical and toxicological role. J Clin Pharm Thcr2000;25: 165-75.

28. Bradford BU. Kona H. Isayama F. Kosyk O. WheelerMD. Akivama TE. et al. Cytochrome P450 CYP2E I. but not

.I . T

nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase is re-quired for ethanol-induced oxidative DNA damage in rodentliver. Hepatology 2005:41 :336-44.

29. Ishak KG. Zimmerman H.I. Ray MB. Alcoholic liverdisease: pathology. pathogenetic and clinical aspects. AlcoholClin Exp Res 199L15:45-66.

30. Fcrnandez-Checa JC, Kaplowitz N. Hepatic mitochon-drial glutathione: transport and role in disease and toxicity.Toxicol Appl Pharrnacol 2005:204:263-73.

31. Matsuhashi T. Karbowski M, Liu X. Usukura .I.Wozniak M. Wakabayashi T. Complete suppression of ethanol-induced formation of megamitochondria by -l-hydroxy-2.2.6.6-tetreamethyl-piperidine-I-oxyl (4-0H-TEMPO). FreeRadic BioI Med 1998:24:139-47.

32. Huck m. Pastorino JG. Ethanol. oxidative stress. andcytokine-induced liver cell injury. Alcohol 2002:27:63-8.

33. Bailey SM. Patel VB. Young TA. Asayama K. Cunning-ham Ce. Chronic ethanol consumption alters the glutathi-one/glutathione peroxidase-I system and protein oxidationstatus in rat liver. Alcohol Clin Exp Res 2001:25:726-33.

34. Garcia-Ruiz C. Colell A. Paris R, Fernandez-Chcca .Ie.Direct interaction of GD3 gangl ioside with mitochondria gener-ates reactive oxygen species followed by mitochondrial permc-

ability transition. cytochrome c release and caspase activation.F/\SEI3 J 2000: 14:847-50.

35. Bradham CI\. Qian T. Street> K. Trautwein C. Brenner.DA. Lemasters JJ. The mitochondrial permeability transition isrequired for tumor necrosis factor tz-rncdiatcd apoptosis and cy-tochrome c release. Mol Cell Bio] 1998: 18:6353-64.

36. Natori S. Rust C. Siadheirn U\L Srinivasan :\. BurganLJ. Gores GJ. Hepatocyte apoptosis is a pathological feature orhuman alcoholic hepatitis . I 1Icpatol 2001:34:248-53.

37. Steinberg P. Schramm 1-1. Schladt L. Robertson LW.Thomas II. Oesch F. The distribution. induction and isoenzymeprofile of glutathione S transferase and glutathione peroxidasein isolated rat liver parenchymal. Kupffer and endothelial cells.Biochem J 1989:264:737-44.

38. Steinberg P. Schlcmper 13. Molitor E. Platt KL. SeidelI\. Oesch F. Rat liver endothelial and Kuplfcr cell mediatedmutagenicity of polycyclic aromatic hydrocarbons and aflatoxinBI. Environ I1ealth Perspcct 1990:88:71-6.

39. Koop DR. Chernosky A. Brass EP. Identification andinduction of cytochrome P450 2E I in rat Kupffer cells . J Phar-macol Exp Tiler 1991;258: 1072-6.

40. Kono 1-1. Rusyn I. Yin iVI. Gabelc E. Yarnushina S. Di-kaleva A NADPH oxidase-derived free radicals are key oxi-dants in alcohol induced liver disease. J Clin Invest2000:106:867-72.

41. Wheeler MD. Yamashina S. Froh M. Rusyn L ThurmanRG. Adenoviral gene delivery can inactivate Kupffer cells: roleof oxidants in NF-kappaB activation and cytokine production . JLcukoc BioI 200 1:69:622-30.

42. Bautista A.P. Ncutroph iIic in Ii Itration in alcoho Iic hepa-titis. Alcohol 2002:27: 17-21.

43. Jaeschke H. Smith CWo Clemens :'v1Ci. Ganey PC RothRA. Mechanisms of inflammatory liver injury: adhesion mole-cules and cytotoxicity of neutrophils. Toxicol Appl Pharmacol1996: 139:213-26.

44. Jaeschke I I. Reactive oxygen and mechanisms of in-flarnrnatory liver injury. .I Gastroentcrol l-lepatol 2000: 15:718-24.

45 . Jaeschke H. fisher MA. Lawson .IA. Simmons CA Far-hood A. Jones DA. Activation of caspasc 3 (CPP32)-like proto-ascs is essential for TNF-a-induced hepatic parenchymal cellapoptosis and neutrophil-mediated necrosis in a murine endo-toxin shock model. Llmmunol 1998: 160:3480-6.

46. liol M. Tepper M. Lohcz M. Arcangeli G. Gannc N.Christidis C. et al. Clinical and biological relevance of hepato-cyte apoptosis in alcoholic hepatitis. J Hepatol 2001:34:254-60.

47. Parola M. Robino Ci. Oxidative stress-related moleculesand liver fibrosis . .I Hcpatol 2001:35:297-306.

48. lima T, Kalousova M. Oxidative stress and signal trans-duction pathways in alcoholic liver disease Alcohol Clin l.xpRes 2005:29(\ 1 Suppl):IIOS-115S.

49. Wang .IF. Greenberg SS. Spitzer Jl. Chronic alcohol ad-ministration stimulates nitric oxide formation in the rat liverwith or without pretreatment by lipopolvsnccharide AlcoholClin Exp Res 1995: 19:387-lJ3.

50. Li J. Billiar TR. Nitric oxide. IV: determinants or nitricoxide protection and toxicity in liver. Am .I Ph) siol 19'.19:276:(; I06 l)-Ci73.

Med Preg12009; LXII (11-12): 547-553. Novi Sad: novcmbar-decembar. 553

51. Rockey DC. Chung .1.1. Inducible nitric oxide synthase inrat hepatic lipocytes and the effect of nitric oxide on lipocytecontractility. J Clin Invest 1995:95: 1199-206.

52. Clemens MG. Nitric oxide in liver injury. Hepatology1999:30: 1-5.

53. Harbrecht BG. Billiar TR. Stadler J. Dernetris A.I.Ochoa J, Curran RD. et al. Inhibition of nitric oxide synthesisduring endotoxemia promotes intrahepatic thrombosis and anoxygen radical-mediated hepatic injury. J Leukoc Bioi 1992:52:390-4.

54. McKim SE, Gabele E. Isayama F, Lambert .Ic, TuckerLM. Wheeler MD. et al. Inducible nitric oxide synthase is re-quired in alcohol-induced liver injury: studies with knockoutmice. Gastroenterology 2003: 125: 1834-44.

55. Kim YM. Talanian RV. Billiar TR. Nitric oxide inhibitsapoptosis by preventing increases in caspase-3-like activity viatwo distinct mechanisms. .I Bioi Chern 1997:272:3 1138-48.

,56. Kim 'I'M. Kim nr. Chung liT. Talanian RV. Yin X\r.Billiar TR. Nitric oxide prevents tumor necrosis factor a-induced rat hepatocyte apoptosis by the interruption of mito-chondrial apoptotic signaling through S-nitrosylation of caspasc8. Hepatology 2000:32:770-8.

57. Bataller R. Brenner DA. Liver fihrosis . .I Clin Invest2005:115:209-18.

58. Fernandez-Checa ic, Garcia-Ruiz C, Ookhtens M.Kaplowitz N. Impaired uptake of glutathione by hepatic mito-chondria from ethanol fed rats . .I Clin Invest 1991;87:397-405.

59. Nanji Ai\, Sadrzadeh SMH. Yang EK. Fogt F. MaydaniM. Dannenberg AT. Dietary saturated fatty acids: a novel treat-ment for alcoholic liver disease. Gastroenterology 1995: 109:547-54.

Summary

IntroductionOxidative stress plays an important role in pathogenesis of al-coholic liver injury. The main source offree oxygen species iscytochrome P450-dependent monooxygenase, which can he in-duced by ethanol..Role ofcytochrome P4502EJ in ethanol-induced oxidativestressReactive oxygen species produced by this enzyme are more im-portant in intracellular oxidative damage compared to speciesderived from activated phagocytes. Free radicals lead to lipidperoxidation, enzymatic inactivation and protein oxidation.Role ofmitochondria in alcohol-induced oxidative stressProduction of mitochondrial reactive oxygen species is in-creased. and glutathione content is decreased in chronicallyethanol-fed animals. Oxidative stress in mitochondria leads tomitochondrial D/\A damage and has a dual effect on apoptosis.Role ofKupffer cells in alcohol-induced liver injuryChronic ethanol consumption is associated with increasedrelease of endotoxin from gut lumen into portal circulation.

Endotoxin activates Kupffer cells, which then release proin-flammatory cytokines and oxidants.Role ofneutrophils in alcohol-induced liver injuryAlcoholic liver injury leads to the accumulation ofneutrophils,which release reactive oxygen species and lysosomal enzymesand contribute to hepatocyte damage and necrosis.Role ofnitric oxide in alcohol-induced oxidative stressHigh amounts of nitric oxide contribute to the oxidative dam-age, mainly by generating peroxynitrites.Role ofantioxidants in ethanol-induced oxidative stressChronic ethanol consumption is associated with reduced liverglutathione and a-tocopherol level and with reduced superox-ide dismutase, catalase and glutathione peroxidase activity.ConclusionOxidative stress in alcoholic liver disease is a consequence ofincreased production ofoxidants and decreased antioxidant de-fense in the liver.

Key words: Oxidative Stress: Liver Diseases, Alcoholic; Antioxidants, Free Radicals

Rad je prirnljen 2. X 2007.Prihvaccn za stampu 21. Xl 2007.BlBLlD.0025-81 05 :(2009):LXII: 11-12:547-553.