VOLNÌ RADIKÁLOVÁ TEORIE STÁRNUTÍ

Transkript

1 VOLNÌ RADIKÁLOVÁ TEORIE STÁRNUTÍ V. HOLEÈEK, R. ROKYTA SOUHRN Z mnoha teorií multifaktoriálního procesu stárnutí patří k nejdůležitějším i volně radikálová teorie. Vysvětluje etiologii a patogenezu některých chorob a poruch během stárnutí. Volné radikály poškozují lipidy, proteiny, glycidy a DNA. Ve stáří klesá antioxidační obrana tvořená zvláště redukovaným glutationem, glutationperoxidázou, katalázou, karotenoidy, estrogeny, Mg, Se, Zn a podobně se snižuje i schopnost opravovat poškozené biomolekuly. Naopak stoupá intracelulární vápník, oxidované nebo modifikované LDL, produkty lipoperoxidace, aldehydy, oxidované proteiny, homocystein a ferritin. Volné radikály se podílejí na vzniku a průběhu mnoha onemocnění, jako jsou např. diabetes mellitus, zhoubné nádory, ateroskleróza, katarakta, makulární degenerace, choroby kůže, zubů, uší, degenerativní choroby mozku Alzheimerova a Parkinsonova choroba, amyotrofická laterální skleróza, roztroušená skleróza, ale i na revmatoidní artritida a další. Volné radikály mohou mít vliv i na osteoporózu a snižují také imunitu. Ještě není dostatečně prokázáno, zda antioxidanty prodlužují život, ale určitě chrání před předčasnou smrtí. Budoucí výzkum různých směsí antioxidantů a jejich preventivní používání pravděpodobně přispěje i k prodloužení života. ABSTRACT Free radical theory of ageing. There are many theories of the multifactorial processes of aging. One of the most important represents the free radical theory. It explains at least several diseases and disturbancies during aging. Free radicals destroy lipids, proteins, sacharides and DNA. Antioxidant defence decreases with age, especially are reduced glutathion, glutathion peroxidase, catalase, carotenoids, estrogens, Mg, Se, Zn and others, as well as the ability to repair the injured biomolecules. On the other hand there is increasing of intracellular calcium, oxidized or modified LDL, products of lipoperoxidation, aldehydes, oxidised proteins, homocystein, ferritin. Free radicals take part in the etiology and pathogenesis in many diseases, especially in diabetes mellitus, malignant tumors, atherosclerosis, cataract, macular degeneration, in the diseases of skin, teeth, ears, in degenerative diseases of brain like Alzheimer s and Parkinson s diseases, amyotrophical lateral sclerosis, sclerosis multiplex, in rheumatoid arthritis and the others. Free radicals may take part also in the pathogeny of osteoporosis, they also decrease immunity. It is not yet satisfactory demonstrated, that antioxidants prolong the live, but they protect against premature death. The future research of different mixtures of antioxidants and their preventive use may lead also to the extension of the life span. KLÍÈOVÁ SLOVA volné radikály stárnutí, antioxidanty degenerativní choroby kardiovaskulární poruchy délka života KEY WORDS free radicals aging antioxidants degenerative diseases cardiovascular diseases expectation of the life span OBECNÁ TEORIE STÁRNUTÍ Z HLEDISKA VOLNÝCH RADIKÁLÙ V současné době existuje několik desítek teorií stárnutí. Mezi nejvýznamnější patří volně radikálová teorie. Pokusíme se vysvětlit její podstatu a uvést fakta, která ji podporují, ale i zpochybňují. Stárnutí je multifaktoriální jev, a proto jej těžko může některá teorie beze zbytku vysvětlit. Stárnutí lze definovat jako progresivní nepříznivou ztrátu schopnosti adaptace, způsobující zvýšenou zranitelnost, sníženou vitalitu a zhoršení životního očekávání. V krevní plazmě jsou nejdůležitějšími antioxidanty kyselina močová, bílkoviny, vitamíny C a E, karotenoid; nejdůležitějšími intracelulárními antioxidanty jsou glutation a tioredoxin reduktáza. Rovněž genetické defekty způsobené volnými radikály a nahromaděné věkem mohou inhibovat oxidační fosforylaci, a tím způsobit přesměrování elektronů z tohoto systému do tvorby ROS (reactive oxygen species) [39]. Může být ovšem i vysoká spotřeba kyslíku mitochondriemi a tvorba volných radikálů, resp. nízká ROS; proto nelze spotřebu kyslíku mitochondriemi považovat za indikátor velikosti produkce volných radikálů. Kritickým cílem poškození volnými radikály ve vztahu ke stárnutí se jeví poškození DNA molekul. Zvýšení aktivity antioxidačních enzymů snižuje počet předčasných úmrtí, ale neovlivňuje signifikantně délku života. volně radikálová teorie antioxidanty 27

2 biochemické pochody ve stáří aktivita SOD antioxidační ochrana enzymové antioxidanty pokles antioxidační ochrany Ve stáří dochází mnohem častěji k poškození proteinů, glycidů, lipoproteinů i DNA; zvyšuje se množství intracelulárního vápníku, snižují se i mnohé nízkomolekulární antioxidanty. Rovněž klesají antioxidační svalové bílkoviny. Při malabsorpci se snižuje i albumin (významný přirozený antioxidant). U lidí nad 70 let se zvyšují procesy sulfonace, chlorace, deaminace bílkovin, oxidace tryptofanu, tvorby dityrosinů a hydroperoxidů proteinů. Proteazom, který odstraňuje oxidované proteiny, stářím snižuje svou aktivitu, a tím stoupají oxidované proteiny. Snad i proto dochází u starších lidí snáze k úrazům. Není vhodné přijímat potraviny s vyšším obsahem lyzinu a histidinu to znamená aminokyselin, které se snadno peroxidují. Z aminokyselin vznikají i látky s neurotoxickými a nefrotoxickými vlastnostmi. Stoupá hladina homocysteinu, zvláště u vegetariánů. Pokles myeloperoxidázy se neprojevuje ani tak poklesem schopnosti ničit bakterie, ale tím, že na tvorbu kyseliny chlorné se spotřebovává relativně hodně kyslíku. Stárnutí je ovlivňováno zvláště schopností opravy DNA a antioxidační ochranou. Mitochondrie (biologické hodiny stárnutí), které jsou nejen hlavním zdrojem energie, ale i tvorby volných radikálů, obsahují vlastní mitochondriální DNA a jsou prvním cílem útoku volných radikálů. Každá lidská buňka je denně napadena asi krát volnými radikály, buňka krysy cca krát. Rychlost stárnutí je závislá i na velikosti metabolizmu. Vyšší metabolický obrat působí i vyšší oxidační stres. Mouchy chované tak, že mohly jen lézt mezi dvěma skly a nemohly létat, žily 2krát déle [36]. Je zajímavé, že ptáci žijí déle než jim velikostí těla podobní savci. Ukázalo se totiž, že jejich mitochondrie v srdci mají menší spotřebu kyslíku a produkují méně peroxidu vodíku [14]. Stárnutím stoupá citlivost myokardu na peroxidy [38]. Pro zpomalení rychlosti stárnutí jsou významné především enzymové antioxidanty SOD-superoxiddismutáza, GSHPx-(GPx) glutationperoxidáza, kataláza, glutationreduktáza a další. S přibývající průměrnou délkou života živočichů klesá v krvi průměrná celková antioxidační kapacita, tedy se z depot ztrácí méně antioxidantů. Antioxidační kapacita ovšem může být snížená i u anémie. Studenokrevní živočichové žijí kratší dobu, jsou- -li vystaveni vyšším teplotám. Vyšší zátěž volnými radikály, ale i nižší příjem antioxidantů tedy zřejmě zkracují délku života, protože se ze tkání rychleji vyčerpá antioxidační ochrana. Stoupá i velikost poškození tkání a orgánů, snižuje se jejich funkční aktivita, klesá tvorba ATP [37]. Akutním nedostatkem ATP se vyznačuje nekróza; apoptóza je programovaná smrt. Volné radikály snižují výkonnost imunitního i endokrinního systému, poškozují paměť, makromolekuly, a tím podporují stárnutí. Stárnutím stoupá v plazmě hladina ACTH a kortikosteroidů, dysreguluje se produkce cytokinů [24]. Syndromy urychleného stárnutí spojují genomickou a volně radikálovou teorii stárnutí [28]. Je zajímavé, že délka života dvojčat se liší cca o 3 roky, zatímco u nepříbuzných jedinců v průměru o více než 10 let. Dlouhověcí lidé mají vysoké aktivity SOD. Je však možné, že vysoký denní příjem antioxidantů může tlumit jejich endogenní syntézu. Navíc antioxidanty mohou snižovat respiraci, a tím i produkci ATP, současně však vzniká méně SOD a peroxidu vodíku [30]. Staří lidé potřebují vyšší suplementaci antioxidanty než lidé mladí. Účinkem volných radikálů na vícenenasycené mastné kyseliny vzniká tromboxan, který zvyšuje krevní tlak, vznikají prostagladiny, prostacykliny aj. Ve stáří ovšem klesají i vícenenasycené mastné kyseliny (PUFA), které snadno podléhají lipoperoxidaci, ale z nich vzniklé plyny n-pentan a etan ve vydechovaném vzduchu stoupají. To lze vysvětlit sníženou hladinou antioxidantů, ale i sníženým katabolizmem alkanů aj. Přibližně od 66 let klesá aktivita Cu, Zn-SOD, mírně stoupá Mn-SOD, stoupá lipoperoxidace. Lipidové hydroperoxidy funkčně nedokáží nahradit normální lipidy v biologických membránách, vznikají kancerogenní aldehydy a lipofuscin, který katalyzuje tvorbu dalších volných radikálů. Aldehydy vznikají hlavně oxidací vícenenasycených mastných kyselin. Reagují s proteiny a nukleovými kyselinami, přičemž pozměňují jejich funkci. Jsou odbourávány aldehyd dehydrogenázou, aldehyd reduktázou a glutation S-transferázou. Hlavně jsou však vázány na glutation. Ve stáří klesá i schopnost utilizace aldehydů ve tkáních, což má význam v patogenezi některých chorob [8]. Lipofuscin a ceroidní lipopigmenty se stářím hromadí a mohou obsadit až 12 % objemu myokardiální buňky a dokonce až 80 % lidské mozkové pyramidální buňky [35]. Hromadění lipofuscinu v kůži se projevuje stařeckými skvrnami. Poškození kůže volnými radikály lze zmírnit antioxidanty, např. koenzymem Q10 [5]. Ve stáří je snížena vazodilatace, a tím termoregulace kůže. Příčinou je snížení oxidu dusnatého nebo snížená reakce na něj [17]. Od 76 let stoupá hladina oxidovaného glutationu 28

3 (GSSG), a snad i množství karbonylů, které vznikají účinkem volných radikálů na proteiny [13]. Oxidace proteinů poškozuje paměť, poškození DNA a chromozomů zkracuje délku života. Doporučuje se sledovat i kvocient Cu, Zn-SOD/GSHPx, který indikuje zvýšenou produkci peroxidu vodíku a zrychlení procesu stárnutí (to bylo prokázáno u Downova syndromu) [10]. PØÍKLADY ZMÌN VOLNÝCH RADIKÁLÙ VE STÁØÍ S věkem stoupá hladina vitamínu E v krvi, nejvyšší hladiny měli století lidé. Přitom poměr vitaminu E k cholesterolu klesá, takže vzestup vitamínu E není způsoben zvyšováním množství lipidů. Asi jde o zvýšenou absorpci, možná i o snížený katabolizmus a utilizaci. Nelze vyloučit protektivní reakci proti smrti [3]. Studie s podáváním antioxidantů se dost liší. Příčinou je, že je třeba podávat směsi antioxidantů a jejich složení by mělo být závislé na aktuálním stavu člověka. Podle jedné studie z USA prodloužil příjem 500 mg vitamínu C/den život. Rovněž podání vitamínu E nebo estrogenů v některých studiích bylo prospěšné, podobně jako inhibice 15-lipoxygenázy. Byl popsán i statisticky významný nižší výskyt aterosklerotických změn u dárců krve. Velmi zajímavá je studie z Francie, kde použili z každoročně vyšetřovaných osob referenční skupinu dospělých osob starších 25 let: jednalo se o nekuřáky, kteří pili méně než 44 g alkoholu denně, nebyli silně obézní a nebrali žádné léky. Matematickou analýzou vybrali 8 parametrů, které se ukázaly jako vhodné pro předpověď dosažení vysokého věku [11]: ztráta sluchu rozměr pasu měřený od boku k boku systolický krevní tlak počet zdravých zubů hladina glukózy v krvi hladina cholesterolu v krevním séru střední objem krvinek hladina hemoglobinu. Je zajímavé, že mnoho těchto parametrů má vztah k volným radikálům. I ztráta sluchu má vztah k volným radikálům, především k superoxidu [33]. Obranou je hlavně SOD (superoxid dismutáza), která odstraňuje superoxid, ale vytváří rovněž nebezpečný peroxid vodíku. Nedostatek SOD snad potencuje ztrátu sluchu vlivem hluku u starých jedinců, ale dodání genu pro SOD-l u myší nepůsobilo dostatečně protektivně. Oxidační poškození mitochondriální DNA jako indexu stárnutí v akustickém nervu je vyšší vlivem hluku. Oxidativní metabolizmus v hlemýždi vnitřního ucha je významnější, než se dříve předpokládalo [7]. Obvod pasu souvisí s obezitou. Obezita je často spojena s dalšími parametry, jako diabetem, zvýšeným systolickým krevním tlakem a hladinou cholesterolu. Je známo, že oxidační stres (tj. převaha volných radikálů nad antioxidanty) oxiduje LDL-cholesterol, který není rozpoznán a není zachycován receptory pro LDL do buněk. Oxidovaný LDL je pro buňky toxický, inhibuje jejich motilitu, takže se nemohou vrátit z endotelu do cirkulace. Endoteliální buňky se snadno oxidují, protože mají nízkou aktivitu katalázy, mají zvýšenou hladinu ferritinu, dostatek vícenenasycených mastných kyselin, které se snadno peroxidují a obsahují xantinoxidázu, která produkuje superoxid. V endotelu je přítomný elastin lamininový receptor umožňuje relaxaci závislou na radikálu oxidu dusnatého, která však ve stáří klesá [32]. Protože ve stáří naopak stoupají volné radikály a prostanoidy, vzniká endotelová dysfunkce, kterou lze definovat jako sníženou kapacitu endotelu rozšiřovat cévy účinkem fyzikálních a chemických podnětů. Ve stáří je poškozena myokardiální funkce a regulace vaskulárního tonu, což působí progresi kardiálního nebo vaskulárního onemocnění [1]. Z tohoto pohledu se antioxidační terapie jeví jako slibná [26] modifikuje LDL oxidace vazbou na malondialdehyd (produkt lipoperoxidace), dále vazbou na imunokomplexy nebo oxidací kyseliny chlorné, která vzniká účinkem myeloperoxidázy. Antioxidanty dále zachycují scavengerové receptory makrofágů v cévním endotelu, a tak je odstraňují z krevního oběhu. Tím se do buněk dostává cholesterol. Volné radikály poškozují Ca-ATP pumpu, takže v buňkách se hromadí vápník, který aktivuje proteázy (např. elastázu a kolagenázu), a ty štěpí buněčné bílkoviny, a tak vzniká pěnová buňka, základ aterosklerotického plátu [16]. Při delším onemocnění stoupá krevní tlak, vzniká tkáňová hypoxie, která snižuje fyzickou výkonnost, může se zvyšovat obezita. Riziková hyperhomocysteinemie svou sulfhydrylovou skupinou zřejmě reaguje katalyticky s železitými a měďnatými ionty, přičemž oxidativně vznikají kyslíkové i homocysteinové radikály s nepříznivými důsledky [29]. I zuby a jejich lůžka jsou poškozovány volnými radikály. Při zánětech (periodontitis) se hromadí obezita vitamin E poškození myokardiální funkce parametry pro dosažení vysokého věku poškození Ca-ATP pumpy zuby 29

4 osteoklasty mozek vliv výživy vliv životního prostředí bílé krvinky, které obsahují velké množství volných radikálů, kterými zabíjejí infekční agens [23]. Klesá ph, přičemž při kyselém ph stoupá aktivita např. superoxidu, při kousání potravy se objevují krátké ischemie, které jsou následovány reperfuzemi známými faktory vzniku volných radikálů. Glykemie v ústech zvyšuje oxidační stres a současně s bílkovinami se tvoří škodlivé AGE-látky (advanced glycosylation end products) [15]. AGE-látky se hromadí stárnutím, snižují elasticitu a permeabilitu cév, zhoršují odstraňování odpadových produktů z buňky [10]. Nejvíce jsou volnými radikály poškozeny bílkoviny s dlouhým poločasem trvání (cévní endotel, bílkoviny glomerulární membrány, retiny, nervový myelin od těchto faktorů se odvozují diabetické komplikace). Těžce bývá poškozen i mozek. Snížením průtoku krve mozkem se snižují i jeho kognitivní funkce [10]. Je známo, že diabetici mají vysokou hladinu malondialdehydu produktu volných radikálů. Přidávání malondialdehydu myším do pití zkrátilo jejich život. Oxiduje se i dentin kariézního zubu [21]. Lze tedy předpokládat významný vliv volných radikálů i na vznik zubního kazu. Ovšem také potrava obsahuje volné radikály, vydatným zdrojem radikálů je kouření a inhalace škodlivin z vnějšího prostředí. Kovové plomby, ale i krvácení z dásní, kdy se z hemoglobinu uvolňuje železo, mohou katalyzovat Fentonovu reakci, při níž vznikají zvláště škodlivé volné hydroxylové radikály. Též lidé s hladinou ferritinu nad 200 ng/ml jsou více ohroženi. Ozáření sliznice UV paprsky může být dalším zdrojem radikálů. Osteoklasty remodelují kosti i pomocí volných radikálů, nabízí se proto spojitost s osteoporózou. Zvýšená hladina volných radikálů u periodontitidy již byla prokázána [9]. Zdá se tedy, že i počet zdravých zubů je ovlivňován volnými radikály. Jistě by bylo zajímavé vyšetřit ochranný účinek vhodné směsi antioxidantů na vznik zubního kazu. HLAVNÍ PØÍÈINY POŠKOZENÍ STÁRNOUCÍHO ORGANIZMU A NÌKTERÉ MO NOSTI JEHO ZÁBRANY I když se v posledním století prodlužuje věk, některé změny jsou pro lidský život nepříznivé. Zvýšilo se množství tuků ve výživě, naopak ubylo vláknin, stouplo množství volných radikálů vlivem kouření, spalování, automobilizmem, vlivem ozónových děr a UV paprsků. Ovšem i nadbytek ozónu je z hlediska volných radikálů škodlivý. Vyskytuje se hlavně ve městech s rozvojem automobilizmu, při fotokopírování, v laserových tiskárnách, při čištění vzduchu. Ke stárnutí přispívá i nedostatek nízkomolekulárních antioxidantů jako Mg, Se a Zn v potravě, na druhé straně je třeba ve stáří snížit příjem Cu, Fe a Mn. Volné radikály uvolňují z hemoglobinu Fe, které opět katalyzuje tvorbu volných hydroxylových radikálů. Tato fakta podporují volně radikálovou teorii stárnutí. Zajímavé je pozorování, že u dárců krve probíhá pomaleji ateroskleróza. Stářím stoupá kvocient Cu/Zn, což je rovněž nepříznivé vzhledem k Fentonově reakci. Zn účinkuje protektivně proti aktivaci oxidačního stresu způsobeného cytokiny. Jako syndrom dlouhověkosti se považují vysoké hladiny HDL-cholesterolu, apolipoproteinu A, I a E, nízké hladiny LDL-cholesterolu a apolipoproteinu B. Krysy na dietě s nedostatkem Mg a Zn se dožívaly kratšího věku. Stoupala hladina prostanoidů a malondialdehydu, který se váže na aminoskupiny cytosinu a guaninu v DNA, což může vyvolat mutace. Mutagenní je též oxidace guaninu na hydroxyguanin, což způsobí, že místo vazby cytozinu na guanin se váže na 8-hydroxyguanin adenin. Nedávno byl však izolován a klonován enzym 8-oxoguanin-DNA glykosyláza, který dokáže opravit tuto mutaci, ale toho je bohužel ve stáří v lymfocytech nedostatek [18]. Zvýšené uvolňování katecholaminů a jejich oxidace zvyšují obsah vápníku a kolagenu v srdci. To vše ovlivňuje vznik mnoha nemocí ve stáří, z nichž kromě již popsané aterosklerózy stručně uvedeme některé další: POŠKOZENÍ FUNKCÍ MOZKU VOLNÝMI RADIKÁLY A SOUÈASNÉ TERAPEUTICKÉ MO NOSTI Mozek je ve stáří nejzranitelnější volnými radikály. Ty značně poškozují neurony. Snížení oxidačního stresu aplikací inhibitorů monoaminooxidázy zpomaluje stárnutí [2]. Antioxidační terapie zlepšuje senzorickou neurovaskulární funkci [20]. Tetanický syndrom působí předčasné stárnutí, čemuž brání Mg [12]. Deficit glutationu společně s oxidací dopaminu snižuje kognitivní funkce mozku. Mozek chrání i nízkomolekulární antioxidant melatonin, který do něj rychle proniká, osvědčuje se i kyselina alfalipoová. Paměť u lidí starších 65 let pomáhají udržovat kyselina askorbová a betakaroten [31]. Byly zkoušeny různé složky potravy a léky, které by mohly zlepšovat paměť (fosfatidylserin, fosfatidylcholin, piracetam, acetyl-l-karnitin, vitamin E a C aj.). Byly pozorovány určité příznivé účinky, 30

5 např. acetyl-l-karnitin bránil poklesu počtu neuronových membránových receptorů, piracetam zlepšil aktivitu neurotransmiterového systému apod. Ani antioxidanty nezlepšily významně paměť u Alzheimerovy choroby, a proto na způsobu, jak zlepšit paměť ve stáří, je nutno dále pracovat [27]. ALZHEIMEROVA CHOROBA Pro spoluúčast volných radikálů na tomto onemocnění svědčí několik faktů: v některých oblastech mozku je snížená aktivita SOD a katalázy, ve frontální mozkové kůře je zvýšená hladina Fe, ale i zvýšené množství peroxidů. Gen pro amyloid i pro SOD je na 21. chromozomu. Betaamyloid podporuje tvorbu volných radikálů, jeho toxicita je snižována scavengery volných radikálů. Volné radikály peroxidují lipoproteiny, které jsou pak neurotoxické a snižují antioxidační kapacitu. V séru pacientů s Alzheimerovou nemocí jsou nižší hladiny antioxidantů, zvláště GSHPx, vitaminů E, A; Zn, transferinu a albuminu. Vitamín C, který patří k nejdůležitějším antioxidantům v mozku, kde je jeho koncentrace 10krát vyšší než v krevním séru, je rovněž u pacientů významně nižší, stejně jako celková antioxidační kapacita [28]. Některé antioxidanty jako vitamíny C a E, extrakt z Ginkgo biloba, desferrioxamin a estrogeny se jeví pro dlouhodobou léčbu jako slibné [19]. Antioxidanty rovněž chrání muskarinové cholinergní receptory, které jsou důležité pro učení a paměť. U Alzheimerovy choroby bývá vysoká hladina homocysteinu a endogenního inhibitoru syntázy oxidu dusnatého (NOS), jímž je asymetrický dimetylarginin, proto je nízká hladina oxidu dusnatého a snížený průtok krve mozkem [34]. AMYOTROFICKÁ LATERÁLNÍ SKLERÓZA (ALS), DOWNÙV SYNDROM (DS), PARKINSONOVA CHOROBA (PD) A MITOCHONDRIÁLNÍ ENCEFALOPATIE Volné radikály značně ovlivňují vznik a rozvoj těchto onemocnění. U ALS je progresivní degenerace motorických neuronů, pokles GSHPx v precentrálním gyru mozkové kůry a mutace Cu, Zn-SOD. U DS je porucha 21. chromozomu se zvýšenou aktivitou SOD, ale bez zvýšené aktivity katalázy a GSHPx, takže se hromadí peroxid vodíku a později i volný hydroxylový radikál. V neuronech je vysoká hladina ROS látek, a proto i urychlená apoptóza neuronů. PD je charakterizována mj. poklesem dopaminu v corpus striatum a ztrátou neuronů v substantia nigra. Uvažuje se, že spolupříčinou jsou opět volné radikály, které mohou vznikat při sníženém průtoku krve mozkem, opakovanými ischemiemi a reperfuzemi, vlivem Mn, metamfetaminu aj. U mitochondriální encefalopatie (ataxie, vaskulární bolesti hlavy, demence, myoklonus aj.) jsou mutace DNA velmi časté, protože mitochondriální DNA nemají dostatečný protektivní účinek antioxidantů a účinný systém oprav. Oxidativní fosforylace produkuje dost volných radikálů, které ohrožují mitochondrie v mozku. SCLEROSIS MULTIPLEX V mozkomíšním moku lze prokázat zvýšenou lipoperoxidaci a pokles SH-skupin [6]. DALŠÍ ONEMOCNÌNÍ, PØI KTERÝCH HRAJÍ ÚLOHU VOLNÉ RADIKÁLY CHRONICKÁ OBSTRUKÈNÍ PLICNÍ NEDOSTATEÈNOST V krvi je zvýšená hladina malondialdehydu a peroxidu vodíku, nízká je hladina GSH. ZHOUBNÉ NÁDORY O mutacích DNA účinkem volných radikálů bylo již pojednáno. Je zajímavé, že léčení nádorů volnými radikály (RTG ozařování, některá cytostatika) urychlují stárnutí. Nádorová buňka intenzivně absorbuje antioxidanty, a tak se chrání před volnými radikály. Zvýšená absorpce Se, který s glutationem vytváří toxickou sloučeninu, může být pro nádorovou buňku sebevražedným mechanizmem. Nádorová buňka se chrání též tím, že v buněčné membráně má málo vícenenasycených mastných kyselin, a tak je omezena lipoperoxidace, která ji ničí. VIROVÁ ONEMOCNÌNÍ U chronických virových onemocnění (AIDS, virová hepatitida aj.) je zvýšený oxidační stres. Staré hepatocyty syntezují méně DNA a mají menší odolnost vůči peroxidu vodíku [25]. Protektivně účinkuje např. melatonin. NEMOCI LEDVIN Stárnutím stoupá oxidační stres, klesá glomerulární filtrace, v ledvinách klesá GSH. EREKTILNÍ FUNKCE Ve stáří se tvoří v kavernózní tkáni větší množství superoxidu, který reaguje s oxidem dusnatým na peroxynitrit. Tím je snížena vazodilatace a zhoršena erekce. SOD, která metabolizuje superoxid, působí příznivě [4]. Alzheimerova choroba další závažná onemocnění způsobená volnými radikály další neurologická onemocnění 31

6 KATARAKTA, MAKULÁRNÍ DEGENERACE Obě tato onemocnění jsou do značné míry vyvolána volnými radikály. Oxidační stres v čočce podporují UV paprsky, singletový kyslík a oxid siřičitý, klesají vitaminy C, E a karotenoidy. REVMATICKÁ ARTRITIDA Zánět v synoviální tekutině působí oxidační stres a snížení antioxidantů. Podpořeno VZ J 13/98: , CNS LN 00B122. LITERATURA 1. Adler A, Messina E, Shreman B et al. NAD(P)H oxidase generated superoxide anion accounts for reduced control of myocardial O 2 consumption by NO in old Fischer 344 rat. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2003; 285: Alper G, Girgin FK, Ozgonul M et al. MAO inhibitors and oxidant stress in aging brain tissue. Europ Neuropsychopharmacol 1999; 9: Battisti C, Dotti MT, Manneschi L et al. Increase of serum levels of vitamin E during human aging: is it a protective factor against death? Arch Gerontol Geriatr 1994; suppl 4: Bivalacqua TJ, Armstrong JS, Biggerstaff J et al. Gene transfer of extracellular SOD to the penis reduces O2 and improves erectile function in aged rats. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2003; 284: Blatt T, Mundt C, Mummert C et al. Modulation of oxidative stresses in human aging skin. Z Gerontol Geriatr 1999; 32(2): Calabrese V, Bella R, Testa D et al. Increased cerebrospinal fluid and plasma levels of ultraweak chemiluminiscence are associated with changes in the thiol pool and lipid-soluble fluorescence in multiple sclerosis: the pathogenic role of oxidative stress. Drugs Exp Clin Res 1998; 24(3): Coling DE, Yu KC, Somand D et al. Effect of SOD 1 overexpression on age and noise related hearing loss. Free Radic Biol Med 2003; 34: Davydov VV, Bozhkov AL. Metabolism of endogenous aldehydes: participation in oxidative stress- -induced lesions and its age aspects. Biomed Khim 2003; 49: Fredriksson M, Gustafsson A, Asman B et al. Hyperreactive peripheral neutrophils in adult periodontitis: generation of chemiluminiscence and intracellular hydrogen peroxide after in vitro priming and FcgammaR-stimulation. J Clin Periodontol 1998; 25: Gispen WH. The biochemistry of aging. Clin Chem Lab Med 2001; 39(Abstract Euromedlab 2001): Gueguen R. Proposition of an aging indicator. Clin Chem Lab Med 2001; 39(Abstract Euromedlab 2001): Guenther T. Magnesium deficiency, oxygen radicals and ageing. Magnesium Bulletin 1991; 13: Harman D. Role of antioxidant nutrients in aging: Overview Age 1995; 18: Herrero A, Barja G. H2O2 production of heart mitochondria and aging rate are slower in canaries and parakeets than in mice: sites of free radical generation and mechanisms involved. Mech ageing dev 1998; 103: Holeček V, Racek J. Význam volných radikálů a pokročilých produktů glykace (AGE) u diabetes mellitus. Klin Biochem Metab 1995; 3: Holeček V, Racek J. Kritický přístup k teorii vzniku aterosklerózy účinkem volných radikálů na lipoproteiny. Klin Biochem Metab 1997; 5: Holowatz LA, Houghton BL, Wong BJ et al. Nitric oxide and attenuated reflex cutanous vasodilatation in aged skin. Am J Physiol Heart Circ Physiol 2003; 284: Chen SK, Hsich WA, Tsai MH et al. Age-associated decrease of oxidative repair enzymes, human 8-oxoguanidine DNA glycosylases (hogg1), in human aging. J Radiat Res 2003; 44: Christen Y. Oxidative stress and Alzheimer disease. Am. J Clin Nutr 2000; 71: Khodr B, Howard J, Watson K et al. Effect of short-term and long-term antioxidant therapy on primary and secondary aging neurovascular processes. J Gerontol Biol Sci Med Sci 2003; 58: Kleter GA, Damen JJ, Buijs MJ et al. Modification of amino acid residues in carious dentin matrix. J Dent Res 1998; 77: Knight JA. The biochemistry of aging. Adv Clin Chem 2000; 35: Knight JA. Free radicals, antioxidants, aging, diseases. Washington: AACC Press Narayanan S. Laboratory markers as an index of aging. Ann Clin Lab Sci 1996; 26: Li J, Holbrook NJ. Common mechanism for declines in oxidative stress tolerance and proliferation with aging. Free Radic Biol Med 2003; 35: Matz RL, Andriantsitohaina R. Age related endothelial dysfunction: potential implication for pharmacotherapy. Drugs Aging 2003; 20: Mc Daniel MA, Maier SF, Einstein GO. Brain specific nutrients: a memory cure? Nutrition 2003; 19: Mitrevski A, Aleksovski V, Mitrevska J. Oxidative stress in Alzheimer disease. Clin Chem Lab Med 2001; 39(Abstract volume Euromedlab 2001): Olszewski AJ, McCully KS. Homocysteine metabolism and the oxidative modification of proteins and lipids. Free Rad Biol Med 1993; 14: Pansarasa O, Bertorelli L, Vecchiet J et al. Age dependent changes of antioxidant activities and markers of free radical damage in human skeletal muscle. Free Rad Biol Med 1999; 27: Perrig WJ, Perrig P, Stahelin HB. The relation between antioxidants and memory performance in 32

7 the old and very old. J Am Geriatr Soc 1997; 45: Robert L. Aging of the vascular wall and atherogenesis: role of the elastin-laminin receptor. Atheroscler 1996; 123: Seidman MD, Khan MJ, Bai U et al. Biologic activity of mitochondrial metabolites on aging and agerelated hearing loss. Am J Otology 2000; 21: Selley ML. Increased concentrations of homocysteine and asymmetric dimethylarginine and decreased concentrations of nitric oxide in the plasma of patients with Alzheimer s disease. Neurobiol Aging 2003; 24: Shapira L, Borinski R, Sela MN et al. Superoxide formation and chemiluminiscence of peripheral polymorhonuclear leukocytes in rapidly progressive periodontitis patients. J Clin Periodontol 1991; 18: Sohal RS, Orr WC. Relationship between antioxidants, prooxidants, and the aging process. Ann NY Acad Sci 1992; 666: Sohal RS. The free radical hypothesis of aging: An appraisal of the current status. Aging Clin Exp Res 1993; 5: Tanguy S, de Leiris J, Besse S et al. Aging exacerbates the cardiotoxicity of hydrogen peroxide through the Fenton reaction in rats. Mech Ageing Dev 2003; 124: Wallace DC. A mitochondrial paradigm for degenerative diseases and ageing. Novartis Foundation symposium (England) 2001; 235: do redakce doručeno dne přijato k publikaci dne MUDR. VÁCLAV HOLEÈEK, CSC. ODDÌLENÍ KLINICKÉ BIOCHEMIE, MULAÈOVA NEMOCNICE, PLZEÒ VHOLECEK@VOLNY.CZ PROF. MUDR. RICHARD ROKYTA, DRSC. ÚSTAV NORMÁLNÍ, PATOLOGICKÉ A KLINICKÉ FYZIOLOGIE 3. LF UK, PRAHA MUDR. VÁCLAV HOLEÈEK, CSC. Narodil se v roce 1931 v Trutnově. Vystudoval lékařskou fakultu UK v Plzni, promoval v roce Krátce pracoval na interním oddělení krajské nemocnice v Karlových Varech. V letech 1957 až 1970 byl odborným asistentem chemického ústavu Lékařské fakulty v Plzni. Odtud přešel v roce 1970 na místo přednosty oddělení klinické biochemie Fakultní nemocnice Plzeň, kde pracoval s 2 přestávkami do roku V roce přešel jako primář na oddělení klinické biochemie a hematologie Mulačovy nemocnice v Plzni a na částečný úvazek do nemocnice Primaved Plzeň. Na těchto pracovištích pracuje dosud. Kromě několika krátkých stáží pracoval v letech jako konzultant klinické biochemie na Maltě ve Fakultní nemocnici Gwardamange a současně přednášel i na Lékařské a farmaceutické fakultě na univerzitě na Maltě. V letech pracoval v Deptartment of Pathology v Nemocnici 2. prosince v Phnompenhu v Kambodži. V roce 1965 obhájil disertační práci Pyridinové koenzymy a jejich analoga a byl mu udělen titul CSc. Publikoval odborné práce především z oboru pyridinových koenzymů a enzymologie, acidobazické rovnováhy a vnitřního prostředí, ze sportovní medicíny a v současné době se zabývá hlavně problematikou volných radikálů a antioxidantů. Celkem má cca 300 odborných publikací v domácím i zahraničním tisku, podílel se i na 2 monografiích a několika učebnicích. 33