ROS-uszkodzenie mienia sercowego 2015

Reperfuzyjne uszkodzenie serca

Reaktywne formy tlenu

Podczas spektaklu teatralnego zasłabła nagle na scenie, odtwórczyni głównej roli, 60- letnia Janina Z. • dolegliwości (gniotący ból za mostkiem) • wezwano Pogotowie Ratunkowe (zespół reanimacyjny). Wykonano na miejscu zapis EKG (elektrokardiogram), w którym stwierdzono uniesienie odcinka ST w odprowadzeniach z nad lewej komory serca. Lekarz kierujący zespołem wysunął podejrzenie wystąpienia „ostrego zespołu wieńcowego” (ACS; Acute coronary syndrom) - zespół kliniczny wskazujący na niedokrwienie mięśnia sercowego; zawał). Chorej podano: nitroglicerynę, leki przeciwbólowe, wdrożono tlenoterapię. Dołączono także: leki przeciwpłytkowe (hamują agregacje płytek krwi): 1. aspirynę - inhibitor cyklooksygenazy 1 (COX1) 2. klopidogrel (pochodna tienopirydyny) – nieodwracalny inhibitor receptora ADP

W celu dalszej obserwacji, leczenia oraz Diagnostyki przewieziono ją do oddziału kardiologicznego rejonowego szpitala. W OIT (Oddział Intensywnej Terapii) kontynuowano farmakoterapię (tlen, leki przeciwpłytkowe, nitrogliceryna).

Chora nie zgłasza dolegliwości bólowych z mostkiem. Monitorowano zapis EKG, ciśnienie tętniczego krwi, oraz parametry wydolności krążenia i oddychania. Po 1 godzinie od wystąpienia bólu, stwierdzono normalizację odcinków ST w zapisie EKG.

W chwili obecnej zalecaną i uznaną za optymalną metodą leczenia świeżego zawału serca (do 12 godzin od początku bólu) jest angioplastyka wieńcowa (PCI; Percutaneum Coronary Intervention). Podejmuje się ją w celu zapobieżenia m.in. następstwom reperfuzyjnego uszkodzenia mięśnia sercowego. W sytuacji, gdy nie ma możliwości wykonania angioplastyki pierwotnej, należy podać pacjentowi leki fibrynolityczne (rozpuszczające powstałe skrzepy) np. tPA - tkankowy aktywator plazminogenu lub streptolizynę. Dalsze postępowanie medyczne z wykorzystaniem metody PCI lub wykonaniem pomostów wieńcowych, prowadzi się dopiero po dłuższym czasie (około miesiąca od wystąpienia zawału mięśnia sercowego).

PYTANIA: 1. Jakie procesy są źródłem energii dla mięśnia sercowego?

PYTANIA: 1. Jakie procesy są źródłem energii dla mięśnia sercowego?

produkcja i zużycie dobowe ok. 5 kg

Czynność elektryczna serca (czynność

Na+/K+ATPazy)

SKURCZ (interakcja aktyny i miozyny)

Zużycie ATP: 80% praca mechaniczna (ATPaza miozynowa) 15% - pompy jonowe (Na/K ATPaza, Ca-ATPaza) 5% - inne procesy – biosynteza białek itp.

ROZKURCZ (aktywność Ca2+ ATPazy)

2. Dlaczego mięsień sercowy jest uzależniony od procesu fosforylacji oksydacyjnej?

Metabolizm kardiomiocyta • Zależny od metabolizmu tlenowego (liczne mitochondria, b. mało glikogenu) • Wysokie zapotrzebowanie na energię. Źródła ATP:

Metabolizm kardiomiocyta • Zależny od metabolizmu tlenowego (liczne mitochondria, b. mało glikogenu) • Wysokie zapotrzebowanie na energię. Źródła ATP ●β-oksydacja FFA dostarcza 60-80% ATP 98% – fosforylacja oksydacyjna, 2% - fosforylacja substratowa -glikoliza ●15 % pochodzi ze spalania glukozy ●15 % pochodzi ze spalania kwasu mlekowego ● kilka% pochodzi ze spalania aminokwasów, ciał ketonowych Zużycie glukozy – zależne od insuliny (po posiłku do 40% energii z glikolizy) W stanie głodu – wykorzystanie ciał ketonowych nieco wzrasta, ale nie są preferowanym paliwem To które substraty są wykorzystywane zależy od ich stężenia we krwi oraz od hormonów

ATP/O2

Produkcja ATP

Produkcja ATP

Konsumpcja O2

(mole ATP/mole

(mole ATP/g

(mole O2/mole

substratu)

substratu)

substratu)

Glukoza

38

0,2

6

3,17

K. mlekowy

18

0,2

3

3

K. palmitynowy

129

0,5

23

2,8

K. oleinowy

146

0,52

25,5

2,86

substrat

(mole ATP/mole atom. O)

stężenie takich substratów jak kwasy tłuszczowe czy glukoza, we krwi jest wysokie, syntezę ATP ogranicza tylko zaopatrzenie w tlen. Niekorzystną cechą kwasów tłuszczowych jako materiału energetycznego jest większa w porównaniu z glukozą ilość tlenu wymagana do produkcji ATP. O ile nie ma to znaczenia w sytuacji pełnej dostępności tlenu, zmienia się radykalnie w momencie niedokrwienia. Niedokrwienie mięśnia sercowego – wynikające najczęściej z obecności zmian miażdżycowych w naczyniach – jest konsekwencją zachwiania równowagi między zapotrzebowaniem na tlen i jego podażą, prowadząc do zaburzeń metabolicznych i upośledzenia funkcji serca jako pompy. Podczas niedokrwienia dominującym źródłem produkcji ATP staje się proces glikolizy beztlenowej, ogranicza się oksydacja kwasów tłuszczowych i glukozy.

3. Dlaczego lekarz zlecił określenie aktywności oraz formy kinazy kreatynowej we krwi Janiny Z.?

Z markerów biochemicznych świadczących o uszkodzeniu mięśnia sercowego, oznaczano w osoczu stężenia: troponiny I oraz CPK (izoenzymu MB). Bezpośrednio po przyjęciu do szpitala, stwierdzono w surowicy: Stężenie zakres normy CPK 300 U/L 30-135 UI/L (kobiety) 55-170 UI/L (mężczyźni) CPK MB 25 U/L 0-16 UI/L Troponina 0,08 mg/L <0,01 mg/L

•CK-MB - oznacza się go w postaci aktywności CK-MB lub stężeniu białka enzymu, zapisywanym jako CK-MBmass. Wartości decydujące dla zawału wynoszą dla CK-MB >6% aktywności kinazy kreatynowej a dla CK-MBmass 5-10 ug/l. Zaczyna wzrastać w trzeciej do dwunastej godziny zawału. Maksymalne stężenie uzyskuje w dwudziestej czwartej godzinie. Powrót do wartości wyjściowej zajmuje dwa-trzy dni. Poza zawałem mięśnia sercowego jego wzrost obserwuje się w chorobach mięśni prążkowanych takich jak postępująca dystrofia, miopatia alkoholowa oraz niedoczynności tarczycy, ostrych reakcjach psychotycznych, po drgawkach, po niektórych lekach, w zatruciach, po urazach i stłuczeniach, zastrzykach domięśniowych, jak również po intensywnym wysiłku fizycznym.

Degradacja  adenozyna Kinaza adenylanowa BB (or CK-1) found in brain, MB (or CK-2) found only in heart, and MM (or CK-3), found only in skeletal and heart muscle

ADP + ADP  ATP + AMP

(reguluje aktywność wielu enzymów)

4. Jaką rolę pełni fosfokreatyna i kinaza kreatynowa w komórkach mięśni?

Synteza kreatyny

Fosfokreatyna •rezerwa energetyczna mięśnia • przenosi wysokoenergetyczny fosforan między mitochondrium a aparatem kurczliwym ATP

ATP

Cr

Cr

ATP

PCr

ADP + Pi

Syntaza ATP

ADP + Pi

ADP PCr

MITOCHONDRIUM

ATPaza miozynowa

ATP i fosfokreatyna • Rolą fosfokreatyny jest utrzymywanie [ATP] na względnie stałym poziomie Kinaza kreatynowa fosfokreatyna + ADP kreatyna + ATP W spoczynku W czasie pracy

PK  K 20 10 2 28

ATP ADP 5.94 0.055 4.52 1.17

mM mM

Stabilne ATP zachowuje ok. 76% wyjściowego stężenia Ale [PK] spada 10x

0- MIOGLOBINA Troponiny: 1- TnT 2- TnI 3- CK-MB mass masa enzymu IZOFORMY MB KINAZY KREATYNOWEJ 4- LDH –DEHYDROGENAZA MLECZANOWA 5- AST ( DEHYDROGENAZA lub aminotransferaza ASPARAGINOWA, ASPAT, SGOT) 6- CK- KINAZA KREATYNOWA

Wczesne markery ostrego niedokrwienia mięśnia sercowego

Troponiny nie występują pozakomórkowo, wobec czego pojawienie się ich we krwi jest czułym i swoistym wskaźnikiem uszkodzenia komórek myocardium. W przebiegu martwicy kardiomiocytów i proteolitycznej degradacji białek kurczliwych następuje uwalnianie: wolnej troponiny T i I . cTnT dla rozpoznania zawału serca wynosi 0,03 µg/l, cTnI 0,012-0,4 µg/l, Rys. Struktura zespołu troponinowo-tropomiozynowego Przydatność kliniczna •Podstawowe zastosowania kliniczne oznaczeń cTn we krwi rozpoznanie świeżego zawału serca - w tym także •rozpoznawanie okołooperacyjnego zawału serca u chorych poddawanych zabiegom innym niż kardiochirurgiczne •ocena skuteczności leczenia reperfuzyjnego w świeżym zawale serca •ocena ryzyka w ostrych zespołach wieńcowych •wykrywanie uszkodzenia kardiomiocytów w stanach innych niż ostre zespoły wieńcowe

6% tpn T and 3% tpn I

5. Jak zmieni się metabolizm kardiomiocyta w wyniku niedokrwienia/niedotlenienia?

Białowy transporter kwasów tłuszczowych

Receptor insulinowy

Acylotransferaza karnitynowa

fosfofruktokinaza

pirogronian

Dehydrogenaza pirogronianowa

mleczan

6. Wskaż procesy które mogą być źródłem ATP tylko w warunkach tlenowych, oraz te mogące zachodzić beztlenowo ?

Figure 15.3 Glycolysis is a preparatory pathway for aerobic metabolism of glucose. Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 7e edited by Thomas M. Devlin © 2011 John Wiley & Sons, Inc.

wg. A. Berencewicz. Leczenie metaboliczne choroby niedokrwiennej serca i niewydolności serca

Kwasy tłuszczowe (FFA)

GLUKOZO-6-P

FFA-CoA

CPT-I

KWAS PIROGRONOWY

Acetyl-CoA Mitochondrium

Cykl Krebsa

NADH, FADH2 Fosforylacja oksydacyjna NAD+ FAD+

H2O

Skurcz. Przemiany podstawowe

Cytoplazma

Kwas mleko wy

Glukoza

• WYCHWYTYWANIE ZEWNĄTRZKOMÓRKOWEJ GLUKOZY ZALEŻY OD: - przezbłonowego gradientu stężeń glukozy - aktywności błonowych

transporterów glukozy. W sercu

zidentyfikowano 2 izoformy transporterów: GLUT 1 i GLUT 4

(90%) . Insulina i niedokrwienie zwiększają ilość transporterów na błonie komórkowej, zwiększając transport glukozy

• SZYBKOŚĆ WYCHWYTYWANIA FFA ZALEŻY OD: - stężenia FFA we krwi

- od zawartości na błonie komórkowej specyficznych białek transportujących FFA oraz zawartości w cytoplazmie komórki enzymu CPT-I, regulującego transport FFA do mitochondriów Ok. 80% wychwytywanych FFA ulega spalaniu, pozostałe są magazynowane w trójglicerydach

Hormony wpływające na przemiany substratów energetycznych wchłaniania glukozy, glikolizy, • Insulina – syntezy glikogenu,

• Aktywacja: • hamowanie

lipolizy w adipocytach i hamowanie beta-oksydacji kw. tłuszczowych.

• Katecholaminy – • Aktywacja: przemian dostarczających energii – glikogenolizy, glukoneogenezy w wątrobie, oraz lipolizy, => wzrasta we krwi stężenie wolnych kwasów tłuszczowych oraz glukozy

7.Wskaż trzy reakcje cyklu Krebsa, w których dochodzi do redukcji NAD+ do NADH. Żadna z tych reakcji nie wymaga bezpośredniego udziału tlenu, ale wszystkie trzy są silnie zahamowane w warunkach beztlenowych. Wyjaśnij dlaczego.

Cykl Krebsa akonitaza

Regulacja Cyklu Krebsa Dostepność Szczawiooctanu i AcetyloCoA

• β-oksydacja FFA dostarcza 60-90% ATP • 10-40%

ATP pirogornianu

pochodzi

ze

spalania

ok. 50% pirogronianu pochodzi z przemian kwasu mlekowego, pozostałe 50% powstaje z glukozy

 SUBSTRATY ENERGETYCZNE MIĘŚNIA SERCOWEGO 

Aminokwasy, ciała ketonowe 2% Wolne kwasy tłuszczowe

34%

Glukoza

Wolne kwasy tłuszczowe

21%

31%

16% 7%

28%

61%

Glukoza

Aminokwasy, ciała ketonowe Mleczan

STAN SPOCZYNKOWY

Mleczan

WYSIŁEK FIZYCZNY

• Usuwanie jonów Ca2+ i jonów H- z komórki mięśniowej podczas rozkurczu w zdrowym sercu HNa+

Na+/H-

Ca2+ Na+

Na+ /Ca2+

Ca2+ ATPaza

3Na+

Na+/K+ ATPaza

2K+ K+

• Niedokrwione lub reperfundowane komórki mięśnia sercowego Nasilenie aktywności wymiennika

HNa+

Odwrócenie kierunku wymiennika

Na+

Na+/H-

Na+ /Ca2+ Ca2+

pH [Na+] i [Ca2+]

– akumulacja kwasu mlekowego

Ca2+ ATPaza

Spadek aktywności Na+/K+ATPazy

3Na+

Na+/K+ ATPaza

2K+ K+

Skutki nadmiernego nagromadzenia Ca2+ w komórkach mięśnia sercowego

• efekt

„trwonienia” APT

–

pobudzenie ATP-az wapniowych,

czemu towarzyszy zwiększony rozkład ATP

• spadek stosunku synteza ATP/konsumpcja O2 – rozprzęganie procesów fosforylacji oksydacyjnej w mitochondriach, mitochondrialnej produkcji toksycznych wolnych rodników tlenowych

• uszkodzenie białek

wzrost

(m.i. białek kurczliwych oraz białek błony

komórkowej) – aktywacja komórkowych wapnio-zależnych proteaz

• spowolnienie

rozkurczu i rozkurczowa niewydolność mięśnia sercowego • reperfuzyjne zaburzenie rytmu • uszkodzenie szkieletu komórkowego • zaburzenia w kodzie genetycznym komórki

8. Jakiej zmiany w tempie glikolizy możemy się spodziewać w niedotlenionej tkance?

pirogronian

mleczan pirogronian

REGULACJA GLIKOLIZY 3 KLUCZOWE ENZYMY REGULOWANE ALLOSTERYCZNIE 1.

Heksokinaza (hexK)

2.

Fosfofruktokinaza-1 (PFK-1; FFK-1)

3.

Kinaza pirogronianowa (PyrK; PK)

Regulacja glikolizy AMP F2,6P

hexK

H+ ATP cytrynian

+-

PFK-1

ATP alanina

+PyrK-

Glc

Kierunek przebiegu glikolizy

Fatty oxidation

Figure 14.15 Regulation of the pyruvate dehydrogenase multienzyme complex. Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations, 7e edited by Thomas M. Devlin © 2011 John Wiley & Sons, Inc.

pirogronian

Zmiany metaboliczne podczas niedokrwienia mięśnia sercowego • Częściowe niedokrwienie/niedotlenienie: – ↑ wchłaniania glukozy – ↑ produkcji mleczanu (↑ FFK) – ↑ różnych procesów przez AMPK – ↓beta-oksydacji i utleniania pirogronianu Równocześnie: stres lipoliza  ↑ beta oksydacji przy przywróceniu dopływu tlenu JEST TO NIEKORZYSTNE, gdyż acetylo-CoA hamuje dehydrogenazę pirogronianową i powoduje ↑ wytwarzania mleczanu  ↑ [H+] w komórce

Pełne niedokrwienie: • ↑ degradacji glikogenu  ↑glikolizy – ATP głównie dla pomp jonowych • Później – zatrzymanie glikolizy spowodowane ↑ [mleczanu] i [H+] • Zatrzymanie pracy mięśnia • Po 40-60’ nieodwracalne zmiany – śmierć komórki

Zmiany metaboliczne w sercu w różnym czasie od zamknięcia krążenia wieńcowego • SEKUNDY:  Zahamowanie mitochondrialnej fosforylacji oksydacyjnej i zmniejszenie produkcji ATP

 Zmniejszanie się zasobów fosfokreatyny  Uwalnianie amin katecholowych; stymulacja cyklazy adenylanowej i wzrost stężenia cAMP  cAMP zależna aktywacja fosforylazy glikogenowej i aktywacja glikogenolizy  Aktywacja fosfofruktokinazy i stymulacja ciągu glikolitycznego

Zmiany metaboliczne w sercu w różnym czasie od zamknięcia krążenia wieńcowego • MINUTY:  Całkowite zahamowanie mitochondrialnego transportu elektronów  Zahamowanie zużycia kwasów tłuszczowych i akumulacja acylo-CoA

 Zużywanie zasobów glikogenu w beztlenowej glikolizie  Akumulacja NADH; zwiększona aktywność dehydrogenazy mleczanowej i akumulacja mleczanu; wyciek mleczanu z komórek serca  Wzrost stężenia AMP i stymulacja katabolizmu nukleotydów; akumulacja adenozyny, inozyny i hipoksantyny  Głęboka kwasica wewnątrzkomórkowa => zahamowanie fosfofruktokinazy i zahamowanie glikolizy  Wyczerpanie zasobów glikogenu  Całkowite zużycie wysokoenergetycznych związków fosforanowych  Aktywacja hydrolaz lizosomalnych

Zmiany metaboliczne w sercu w różnym czasie czasie od zamknięcia krążenia wieńcowego • GODZINY: – – – – – – – – –

Postępujący obrzęk komórkowy Ultrastrukturalne zmiany mitochondriów i aparatu kurczliwego Ucieczka makrocząsteczek (głównie białek) z komórek Utrata integralności struktury mitochondriów Destrukcja białek kurczliwych Utrata struktury błony komórkowej Intensywny wyciek enzymów i innych białek wewnątrzkomórkowych Autoliza komórki Powstanie martwicy w obszarze niedokrwionym

9. Wyjaśnij pojęcie „reaktywne formy tlenu” i podaj przykłady różnych rodzajów takich pochodnych cząsteczki tlenu.

Przykłady reaktywnych tlenowych substancji chemicznych: 1) wolne rodniki: wodorotlenowy (•OH), alkoksylowy (RO•), nadtlenkowy (ROO•), tlenek azotu (NO•), rodnik wodoronadtlenkowy HO2•, anionorodnik ponadtlenkowy O2•-.

2) nadtlenki: nadtlenek wodoru (H2O2), nadtlenki organiczne (ROOR). 3) tlen singletowy (1O2)

Skąd się biorą RFT Wbrew pozorom tlen nie wchodzi łatwo w reakcje chemiczne. Tlen, reagując z innymi pierwiastkami, utlenia je sam ulegając redukcji. Pełna redukcja dwuatomowej cząsteczki tlenu O2 oznacza przyłączenie czterech protonów H+ powstają dwie cząsteczki wody, związku, w którym tlen jest jeszcze bardziej stabilny jako gaz. Reaktywne formy tlenu to produkty częściowej, niekompletnej redukcji tlenu.

3% - 5% konsumowanego tlenu generuje RFT

Działanie RFT •Uszkodzenie lipidów

•Uszkodzenie białek •Uszkodzenie DNA

•Stres oksydacyjny •Uszkodzenie organelli np.. mitochondriów

Okazuje się, że każdego dnia reaktywne formy tlenu uszkadzają przeciętnie 10 tys. razy DNA w każdej komórce człowieka, a 100 tys. razy w komórce szczura, żyjącego znacznie krócej.

Białka – His; Pro; Arg; Cys; Met

T

10. Produktem redukcji tlenu w mitochondrialnym łańcuchu oddechowym jest woda. Czy w dobrze utlenowanej tkance powstają, w trakcie oddychania, reaktywne formy tlenu?

W przekształcaniu tlenu w aktywne formy uczestniczą także jony różnych metali obecnych w organizmie i ważnych dla niego: żelaza, miedzi, manganu, cynku, ołowiu, jak również wiele innych czynników: promieniowanie jonizujące, antybiotyki, leki przeciwnowotworowe, promieniowanie UV.

11. Dlaczego podczas reperfuzji łańcuch oddechowy wytwarza więcej reaktywnych form tlenu niż normalnie? Który element łańcucha oddechowego jest głównym źródłem reaktywnych form tlenu?

12. Rodnik hydroksylowy jest najbardziej reaktywną i stąd niebezpieczną formą rodników tlenowych. Podaj przykłady reakcji, w których może powstawać.

12. Rodnik hydroksylowy jest najbardziej reaktywną i stąd niebezpieczną formą rodników tlenowych. Podaj przykłady reakcji, w których może powstawać.

2 1

3

13. W pobudzonych, w odpowiedzi na infekcję neutrofilach, aktywowana jest oksydaza NADPH. Jaką rolę odgrywają produkty reakcji katalizowanej przez ten enzym w walce z zakażeniem?

16. Przedstaw reakcje enzymatyczne, które usuwają z tkanek zwierzęcych reaktywne formy tlenu.

Seleno proteina E-SeH

16. Przedstaw reakcje enzymatyczne, które usuwają z tkanek zwierzęcych reaktywne formy tlenu.

Cu+ Zn2+

Cu+ Zn2+

Mn2+

15. Wymień związki, które mogą być „zmiataczami” reaktywnych form tlenu.

Przeciwdziałanie RFT Enzymy :

Antyoksydanty :

•Dysmutaza ponadtlenkowa

•Witamina A, C, E

•Katalaza

•Peroksydaza glutationowa

•Glutation •Kwas moczowy •Bilirubina

Vit E

Skutecznymi antyoksydantami są również związki pochodzenia roślinnego, wśród których wymienia się flawonoidy. To one są przede wszystkim odpowiedzialne za antyoksydacyjne działanie czerwonego wina, zielonej herbaty czy innych ekstraktów roślinnych, np. ekstraktu z miłorzębu japońskiego.

Vit C

16. Produktami reakcji katalizowanej przez oksydazę ksantynową są kwas moczowy i nadtlenek wodoru. Czy w trakcie tej reakcji powstają inne reaktywne formy tlenu?

16. Produktami reakcji katalizowanej przez oksydazę ksantynową są kwas moczowy i nadtlenek wodoru. Czy w trakcie tej reakcji powstają inne reaktywne formy tlenu? Oksydaza ksantynowa (FAD)

O2- . H202 + moczany

2O2 + ksantyna +H20

ADP

ATP

ATP

Śródbłonkowa oksydaza ksantynowa

ADP

niedokrwienie=>

AMP

zwiększona degradacja nukleotydów adeninowych

Adenozyna

Inozyna

W nieuszkodzonej tkance oksydaza ksantynowa jest dehydrogenazą

Hipoksantyna NAD+ + H2O

XDH

XDH ksantyna

NADH + H+

NAD+ + H2O

Kwas moczowy NADH + H+

Spróbuj wyjaśnić dlaczego podczas reperfuzji wzrasta aktywność oksydazy ksantynowej?

Spróbuj wyjaśnić dlaczego podczas reperfuzji wzrasta aktywność oksydazy ksantynowej? Niedokrwienie XDH (dehydrogenaza ksantynowa)

Proteaza aktywowana przez jony Ca

XO (oksydaza ksantynowa) Wytwarza kwas moczowy+ H2O2 i O2- •

Uszkodzenie reperfuzyjne ATP

Reperfuzja

ADP AMP

XDH (dehydrogenaza ksantynowa)

Adenozyna

Ca-activated protease Inozyna XO (oksydaza ksantynowa)

Hipoksantyna

O2

Reperfuzja

Kwas moczowy + H2O2 + O2- • PMNs

Makrofagi, neutrofile

Reperfuzyjne uszkodzenie serca

„ Reperfuzyjne uszkodzenie serca” (IRI; ischemia-reperfusion injury – uszkodzenia niedokrwienno-reperfuzyjne). • W niedotlenionym mięśniu sercowym, ATP powstaje w glikolizie beztlenowej, a gromadzący się kwas mlekowy obniża pH cytoplazmy kardiomiocytów. •Napływ utlenowanej krwi powoduje reenergetyzację mitochondriów i powstawanie reaktywnych form tlenu (RFT). • wzrostu stężenia, jonów wapnia cytoplazmy komórek •gwałtowne przywrócenie fizjologicznego pH w obszarze zawału. •W miejscu uszkodzenia gromadzą się neutrofile. Skutkiem tych zmian może być otwarcie niespecyficznych kanałów białkowych mitochondrów (mPTP – mitochondrial permeability transition pores), •uszkodzenie błon •obrzęk mitochondriów •Nadmierny przykurcz miofibrylli, co prowadzi do zniszczenia komórek mięśnia sercowego (Rys. 1)..

 SYNTEZA TLENEKU AZOTU  Izoformy syntazy tlenku azotu (NO) • NOS-1 (nNOS)

• NOS-3 (eNOS)

konstytutywna, jonów Ca2+

wymagająca

• NOS-2 (iNOS)

indukowana, niezależna od jonów Ca2+, ale wymagająca aktywacji immunologicznej. Występuje w komórkach immunoreaktywnych, ale też w miocytach gładkich

• NO jest stale syntetyzowany, wydzielany i tonicznie zmniejsza napięcie mięśni gładkich ściany naczyń • Okres półtrwania NO w komórce wynosi ok. 6 sekund, ponieważ NO jest „wymiatany” przez tlen i związki utleniające • „Wymiatacze” anionów nadtlenkowych (dysmutaza ponadtlenkowa, katalaza, peroksydaza) oraz antyoksydanty (wit. E, C) przedłużają działanie NO

iNOS nie zależna od wapnia, produkuje duże ilości NO

nadtlenoazotyn

Reperfuzyjne uszkodzenie serca

Dysfunkcja śródbłonkowa Akumulacja leukocytów Martwica

UDZIAŁ ŚRÓDBŁONKA W REPERFUZYJNYM USZKODZENIU SERCA Niedokrwienie i reperfuzja

Uszkodzenie kardiomiocytów

Dysfunkcja śródbłonka wieńcowego Zwiększona adhezja leukocytów i agregacja płytek

No-reflow phenomenon

Lokalny odczyn zapalny

(czopowanie naczyń mikrokrążenia)

(toksyczne wolne rodniki, proteazy, itp.)

Niedokrwienie Śmierć kardiomiocytów

ROLE FIZJOLOGICZNE NIEKTÓRYCH SUBSTANCJI WYTWARZANYCH PRZEZ ŚRÓDBŁONEK Substancja

Rola fizjologiczna

NO

Rozkurcz naczyń, hamowanie adhezji leukocytów oraz agregacji płytek krwi

Śródbłonkowy czynnik hiperpolaryzujący (EDHF)

Rozkurcz naczyń

Prostacyklina

Rozkurcz naczyń, hamowanie agregacji płytek krwi

Endotelina

Skurcz naczynia, nasilenie adhezji leukocytów

Angiotensyna II

Skurcz naczynia, proliferacja komórek mięśni gładkich ściany naczynia

Tkankowy aktywator plazminogenu (tPA)

Aktywacja układu fibrynolitycznego

Inhibitor aktywatora plazminogenu-1 (PAI-1)

Hamowanie układu fibrynolitycznego

Czynnik tkankowy (TF)

Aktywacja układu krzepniecia

Cytokininy (TNF-alfa, PGDF, bFGF, interleukiny, PAF)

Regulacja proliferacji komórek mięśni gładkich ściany naczyniowej, migracji leukocytów do przestrzeni pozanaczyniowej

Stres oksydacyjny

Stan zaburzonej równowagi pomiędzy antyoksydantami, a utleniaczami, na rzecz utleniaczy.

Przyczyny stresu oksydacyjnego :

•Wzrost szybkości wytwarzania RFT •Niedobory niskocząsteczkowych antyoksydantów •Unieczynnienie niektórych enzymów o działaniu antyoksydacyjnym

Skutki stresu oksydacyjnego : •Inaktywacja niektórych białek •Wzrost szybkości peroksydacji lipidów •Uszkodzenie mitochondriów •Obniżenie poziomu ATP •Zaburzenie homeostazy wapniowej •Zwiększenie przepuszczalności i depolaryzacja błon komórkowych •Uszkodzenie DNA •Rozpad czerwonych krwinek

RFT biorą również udział w przbiegu niektórych chorób. •Grypa •Jaskra

•Astma •Anemia sierpowata •Choroba wrzodowa

•Schizofrenia •Rozedma płuc •Zawał serca •Stwardnienie rozsiane •Choroba alkoholowa •Choroba Parkinsona •Choroba popromienna •Zaćma