Artykuły w Czytelni Medycznej o SARS-CoV-2/Covid-19

Zastanawiasz się, jak wydać pracę doktorską, habilitacyjną lub monografię? Chcesz dokonać zmian w stylistyce i interpunkcji tekstu naukowego? Nic prostszego! Zaufaj Wydawnictwu Borgis – wydawcy renomowanych książek i czasopism medycznych. Zapewniamy przede wszystkim profesjonalne wsparcie w przygotowaniu pracy, opracowanie dokumentacji oraz druk pracy doktorskiej, magisterskiej, habilitacyjnej. Dzięki nam nie będziesz musiał zajmować się projektowaniem okładki oraz typografią książki.

Poniżej zamieściliśmy fragment artykułu. Informacja nt. dostępu do pełnej treści artykułu tutaj
© Borgis - Postępy Fitoterapii 1/2013, s. 36-41
*Karolina Siewiera1, Magdalena Łabieniec-Watała2
Rola polifenoli roślinnych w łagodzeniu niekorzystnego wpływu cukrzycy na homeostazę funkcjonowania mitochondriów**
The role of plant polyphenols in alleviate the negative impact of diabetes on the functioning of mitochondrial homeostasis
1Zakład Zaburzeń Krzepnięcia Krwi, Katedra Diagnostyki Laboratoryjnej, Uniwersytet Medyczny w Łodzi
Kierownik Zakładu: prof. dr hab. Cezary Watała
2Katedra Termobiologii, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Łódzki
Kierownik Katedry: dr hab. Aneta Koceva-Chyła, prof. nadzw. UŁ
Summary
Mitochondria are multifunctional ogranella crucial for the proper cell homeostasis. State of chronic hyperglycaemia causes numerous changes in their structure and function, thus contributing to the formation of late complications associated with diabetes. The main reason of such failure are the processes of increased formation of advanced glycation end-products and reactive oxygen species. A diet rich in polyphenols, as well as prophylactic consumption of plant extracts, which are the source of these substances, may limit these adverse effects caused by diabetes or at least delay their emergence. Polyphenols can improve mitochondrial respiration and help in maintaining of the efficient production of ATP. Antioxidant properties of polyphenols and their ability to reduce formation of reactive oxygen species have protective effect on mitochondrial structures. Some polyphenols affect the regulation of gene expression and can enhance the mitochondrial biosynthesis. Polyphenolic extracts, in the form of dietary supplements, can help in a natural way in our combat with the growing epidemic of diabetes and prevent severe complications associated with this disease. It is possible that the use of such preparations could delay the emergence of late diabetic complications or even prevent the development of the disease complications.
Cukrzyca jest przewlekłą chorobą metaboliczną związaną z powstawaniem wielu długofalowych komplikacji o charakterze mikro- i makroangiopatii, w tym retinopatii, neuropatii, nefropatii, czy zaćmy (katarakty). Dane Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) podają, że w sierpniu 2011 roku ponad 346 mln ludzi chorowało na cukrzycę (1). W porównaniu z danymi ze stycznia tego samego roku liczba ta wzrosła o 126 mln. Szacuje się, że co roku przybywać będzie 10 mln chorych. Oznacza to, że w 2030 roku na każde 10 osób jedna będzie chorowała na cukrzycę, a zatem 552 mln ludzi będzie wymagało do końca swojego życia stałego, mniej lub bardziej intensywnego leczenia (2). Problem przybrał już skalę epidemii, a cukrzyca i związane z nią powikłania stały się jednym z głównych zagrożeń dla zdrowia człowieka w XXI wieku.
W ostatnich latach wiele badań nad cukrzycą zarówno typu pierwszego, jak i drugiego, ujawniło zaburzenia w funkcjonowaniu mitochondriów. Rośnie przekonanie, że pierwotne dysfunkcje mitochondrialne mogą mieć kluczowe znaczenie dla rozwoju insulinooporności, a nawet powstawania cukrzycy. Natomiast wtórne zaburzenia w pracy tych organelli, związane z przewlekłą hiperglikemią, mogą przyczyniać się do pogorszenia stanu chorobowego. Przypuszcza się, że zaburzenia w prawidłowym przebiegu oddychania mitochondrialnego mogą prowadzić do powstawania późniejszych powikłań związanych z cukrzycą (3, 4). Nieprawidłowości w funkcjonowaniu mitochondriów powodują niekorzystne z punktu widzenia całego organizmu zmiany w komórkach, mogące w konsekwencji prowadzić do zmian na poziomie tkankowym. Głównym sprawcą tych uszkodzeń jest przewlekła hiperglikemia i związane z nią procesy: autooksydacja glukozy, glikacja białek, wzmożone powstawanie końcowych produktów zaawansowanej glikacji (AGE) i nasilona produkcja reaktywnych form tlenu (RFT) (5).
WHO jednoznacznie zaleca potrzebę regularnej aktywności fizycznej, zachowania zdrowej diety oraz utrzymania prawidłowej masy ciała, jako środek zapobiegawczy i opóźniający rozwój cukrzycy typu drugiego (1). Dieta bogata w owoce, warzywa oraz ich przetwory, ze względu na bogactwo substancji w nich zawartych, w tym polifenoli, może ograniczać niekorzystne zmiany spowodowane przewlekłą hiperglikemią. Hipotezę tę wspierają również badania epidemiologiczne (6).
Związki polifenolowe są obiektem niesłabnącego zainteresowania, m.in. związanego z ich antyoksydacyjnymi i antyglikacyjnymi właściwościami. Badania ostatnich lat wskazują, że są one również w stanie ograniczać niekorzystny wpływ cukrzycy na funkcjonowanie mitochondriów. Zdolności te związane są z różnorodnymi mechanizmami charakterystycznymi dla polifenoli zawartych w ekstraktach, czy też naparach konkretnych roślin. Polifenole mogą wykazywać ochronne działanie wobec struktur mitochondrialnych, poprawiać ich oddychanie oraz pomagać w zachowaniu wydajnej produkcji ATP. Ponadto, związki polifenolowe często wykazują właściwości antyoksydacyjne i zdolność do obniżania powstawania reaktywnych form tlenu (RFT) potocznie zwanych „wolnymi rodnikami”. Niektóre polifenole wpływają również na regulacje ekspresji genów oraz mogą wzmagać biosyntezę mitochondrialną.
Hiperglikemia i jej wpływ na prawidłowe funkcjonowanie mitochondriów
Glukoza w organizmie jest obecna w stosunkowo wysokich stężeniach, zarówno w płynach zewnątrz- jak i wewnątrzkomórkowych, stanowiąc przede wszystkim substrat energetyczny pokrywający około 70% całkowitego zapotrzebowania organizmu. Ulega ona jednak również różnorodnym transformacjom, a niektóre produkty takich przemian mogą wykazywać efekty toksyczne i wpływać niekorzystnie na metabolizm komórkowy, szlaki sygnałowe oraz ekspresję genów. Niekorzystne działanie glukozy na komórki i tkanki zależy od jej stężenia (5), dlatego przewlekła hiperglikemia jest powszechnie łączona z powikłaniami późnocukrzycowymi (7). Za uszkodzenia wynikające z powodu utrzymującej się hiperglikemii odpowiada kilka mechanizmów, w tym m.in. wzmożone wytwarzanie końcowych produktów zaawansowanej glikacji białek (AGE) i stres oksydacyjny. Procesy te splatają się ze sobą powodując, m.in. obserwowane w cukrzycy zaburzenia funkcjonowania mitochondrialnego łańcucha oddechowego oraz upośledzone działanie systemów antyoksydacyjnych, nadprodukcję RFT i oksydacyjne uszkodzenia komponentów mitochondrialnych.
Powstawanie zaawansowanych produktów glikacji
Reakcje nieenzymatycznej glikozylacji (glikacji białek) i glikooksydacji białek, prowadzące do powstawania końcowych produktów zaawansowanej glikacji (znane również pod nazwą reakcji Maillarda), to wieloetapowy proces zachodzący w organizmie w warunkach fizjologicznych i wzmagający się w następstwie długo utrzymującego się zwiększonego stężenia glukozy we krwi. Proces ten polega na nieenzymatycznym przyłączaniu cukru redukującego do wolnej grupy aminowej, co ostatecznie może prowadzić do powstania prekursorów, a następnie końcowych produktów zaawansowanej glikacji (AGE). Powstawanie prekursorów AGE prowadzi do naruszenia integralności funkcjonalnej komórki poprzez modyfikację białek prowadzącą do zmian w aktywności enzymów, zmniejszeniu ich zdolności do wiązania ligandów, modyfikowaniu okresu półtrwania oraz wpływaniu na ich immunogenność. Procesy glikacji przyczyniają się również do powstawania reaktywnych form tlenu, które mogą powodować fragmentację i utlenianie lipidów oraz kwasów nukleinowych (8).
Wzmożona glikacja oraz gromadzenie się w tkance struktur AGE zostało zarejestrowane, m.in. w mięśniu sercowym zwierząt z eksperymentalnie wywołaną cukrzycą, co – jak się uważa – było przyczyną powstawania różnych objawów kardiomiopatii cukrzycowej u tych zwierząt, w tym także zaburzeń w metabolizmie energetycznym komórki (9). Ponadto, glikacji mogą ulegać białka mitochondrialne (10), w wyniku czego dochodzi do uszkodzenia łańcucha oddechowego i zwiększenia produkcji RFT (11, 12). Głównym miejscem „ataku” glukozy wydają się być pompy protonowe łańcucha oddechowego, czyli kompleksy I, III i IV (13, 14, 15).
Hiperglikemia i powstawanie reaktywnych form tlenu
Hiperglikemii zwykle towarzyszy zwiększona produkcja wolnych rodników, szczególnie anionorodnika ponadtlenkowego, jak również upośledzenie systemów obrony antyoksydacyjnej. Wskazuje to na szczególną rolę RFT w powstawaniu i rozwoju cukrzycy oraz jej późniejszych powikłań (7). Najbardziej prawdopodobna hipoteza, łącząca wzmożoną produkcję RFT przez mitochondria w stanie przewlekłej hiperglikemii sugeruje, że spowodowany wysokim stężeniem glukozy wzrost liczby zredukowanych form przenośników elektronów i protonów, takich jak zredukowany dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy (NADH) oraz zredukowany dinukleotyd flawinoadeninowy (FADH2), powoduje zwiększenie przepływu elektronów przez mitochondrialny łańcuch oddechowy i w konsekwencji hiperpolaryzację wewnętrznej błony mitochondrialnej. Wysoka różnica potencjału elektrochemicznego wytworzona przez gradient protonów, powoduje częściowe zahamowanie działania łańcucha oddechowego na kompleksie III i akumulację elektronów na koenzymie Q. Sprzyja to wytwarzaniu anionorodnika ponadtlenkowego i jest prawdopodobnie głównym źródłem mitochondrialnych dysfunkcji w cukrzycy (16). Ponadto, wszystkie etapy glikacji prowadzące do powstania AGE również przyczyniają się do powstawania wolnych rodników tlenowych, a oba procesy – glikacja i stres oksydacyjny – określane są wspólnym mianem „glikooksydacji”. Dodatkowo, zglikowane białka aktywują swoiste receptory błonowe RAGE, indukując i pogłębiając wewnątrzkomórkowy stres oksydacyjny, a także wpływają na szlaki sygnałowe poprzez aktywację niektórych czynników transkrypcyjnych (5).
Glikacja białek, stres oksydacyjny i uszkodzenia mitochondrialne
Mitochondria to wielofunkcyjne ogranelle, których prawidłowe funkcjonowanie jest kluczowe dla działania całej komórki. Odpowiedzialne są nie tylko za dostarczanie komórce energii zmagazynowanej w postaci wysokoenergetycznych wiązań ATP (17), ale również decydują o apoptotycznej lub nektotycznej śmierci komórki (18). Regulują homeostazę wapniową (19), biosyntezę aminokwasów, kwasów tłuszczowych i kofaktorów witamin (20). Odgrywają rolę w syntezie grupy hemowej, steroidów oraz mocznika (21).
Mitochondria oprócz tego, że są głównym miejscem produkcji RFT w komórce, są również głównym miejscem ich działania (22). Stres oksydacyjny poprzez swoje oddziaływanie na mitochondrialny DNA może prowadzić do powstawania zmienionych białek łańcucha oddechowego i zaburzenia komórkowej bioenergetyki (23), doprowadzając nawet do śmierci komórki. Na uszkodzenia oksydacyjne podatne są również lipidy błon mitochondrialnych. Peroksydacja mitochondrialnych fosfolipidów powoduje zmiany w ich strukturze i w konsekwencji może powodować zaburzenia w organizacji dwuwarstwy lipidowej, wpływając na zmiany jej płynności, jak i przepuszczalności. Może mieć to wpływ na zdolność do utrzymywania potencjału mitochondrialnego, oddychanie mitochondrialne oraz proces fosforylacji oksydacyjnej (24). Reaktywne formy tlenu powodują także zmiany w strukturze białek, ich podatności na działanie proteaz i spontanicznej fragmentacji. Uszkodzenia oksydacyjne dotyczą, m.in. białek mitochondrialnego łańcucha oddechowego, powodując zaburzenia w ich pracy, a nawet ich inaktywację.
Zaburzenia w funkcjonowaniu łańcucha oddechowego mogą prowadzić do depolaryzacji błony mitochondrialnej, zmniejszenia produkcji ATP oraz wzmożonej produkcji RFT (18). Nadprodukcja anionorodnika ponadtlenkowego wpływa na aktywność wielu enzymów komórkowych, czynników transkrypcyjnych oraz szlaków sygnałowych. Rodnik ten powoduje zahamowanie aktywności dehydrogenazy aldehydu 3-fosfoglicerynowego – jednego z enzymów uczestniczących w glikolizie. Efektem tego jest akumulacja glukozy i włączenie jej w alternatywne szlaki metaboliczne oraz zwiększone wytwarzanie AGE. Nadmierny poziom anionorodnika ponadtlenkowego jest również przyczyną zaburzonego działania antyoksydacyjnych systemów komórkowych poprzez spadek stężenia glutationu, cysteiny, kwasu askorbinowego oraz rezerw witaminy E. W wyniku takich zmian nasila się jeszcze bardziej proces nieenzymatycznej autooksydacji glukozy oraz glikacja białek, co prowadzi do masowego wytwarzania RFT (5), przekierowując metabolizm mitochondriów na tor „błędnego koła” (18).
Ochronne działanie polifenoli na mitochondria w cukrzycy

Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.

Płatny dostęp tylko do jednego, POWYŻSZEGO artykułu w Czytelni Medycznej
(uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony)

Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu wraz z piśmiennictwem , należy wprowadzić kod:

Kod (cena 19 zł za 7 dni dostępu) mogą Państwo uzyskać, przechodząc na tę stronę.
Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.

 

 

Płatny dostęp do wszystkich zasobów Czytelni Medycznej

Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu wraz z piśmiennictwem oraz WSZYSTKICH około 7000 artykułów Czytelni, należy wprowadzić kod:

Kod (cena 49 zł za 30 dni dostępu) mogą Państwo uzyskać, przechodząc na tę stronę.
Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.

otrzymano: 2012-10-08
zaakceptowano do druku: 2012-11-29

Adres do korespondencji:
*mgr Karolina Siewiera
Zakład Zaburzeń Krzepnięcia Krwi Uniwersytet Medyczny w Łodzi
ul. Żeromskiego 113, 90-549 Łódź
tel: +48 (42) 639-34-71
e-mail: karolina.siewiera@umed.lodz.pl

Postępy Fitoterapii 1/2013
Strona internetowa czasopisma Postępy Fitoterapii