Dokáže sirovodík ochránit beta buňky a srdeční buňky při diabetu a obezitě?

Toto je volné pokračování předchozího příspěvku o účincích sirovodíku (H₂S) na buněčný metabolizmus. Tentokrát se podíváme na studii týkající se diabetu, zaměřenou na ochranu buněk produkujících inzulín, tedy na ochranu beta buněk pankreatu před vysokými hladinami glukózy v krvi. Uvidíme, že sirovodík aktivuje deacetylázu SIRT2, zlepšuje antioxidační ochranu pomocí GSH, snižuje hladinu aldehydů vzniklých oxidací polynenasycených tuků v prostředí s vysokou hladinou glukózy aktivací enzymu ALDH2, tedy působí tak že beta buňky jsou odolnější a přežijí i v nepříznivém prostředí. Na obrázku vlastně vidíme vše, co potřebujeme vědět. Pokud bych měl navázat na post, kde jsem ukazoval, že nedostatek aminokyselin aktivuje enzym SIRT2 a potlačuje tvorbu nových tuků, pak zde vidíme přesněji mechanismus.

ALDA1 je aktivátor enzymu ALDH2, který odstraňuje toxické aldehydy vzniklé peroxidací polynenasycených olejů omega-6. Vidíme, že ALDA1 aktivuje tvorbu H₂S a ten také aktivuje ALDH2, vzájemně se tedy podporují. Doplnění H₂S (NaHS) zvyšuje procento přežití beta buněk (Cell Viability) při vysoké hladině glukózy (HG) pomocí aktivace produkce molekul NADPH dráhou PPP (G6PD) a recyklací GSH.

V prostředí s vysokou hladinou glukózy v krvi, tedy při diabetu, dochází k velkému oxidačnímu stresu. To se projeví peroxidací linolové kyseliny na aldehyd 4-hydroxy-2-nonenal (4HNE), který blokuje řadu enzymů. Molekuly 4HNE jsou odstraňovány enzymem ALDH2, ale zároveň také tento enzym účinně brzdí v činnosti. V prostředí s vysokou hladinou glukózy prakticky zmizí a odstraňování nefunguje.

4-hydroxy-2-nonenal (4HNE) potlačuje funkci enzymů odstraňujících toxiny/aldehydy (ALDH2), enzymů zajišťujících antioxidační ochranu (G6PD) a enzymů zajišťujících deacetylaci (SIRT2).

Nevíme sice, jestli aktivace SIRT2 sirovodíkem probíhá také sulfhydratací některých míst na tomto enzymu, jako v předchozím příspěvku, ale spolehlivě víme, že sirovodík produkovaný zpracováním cysteinu nebo cystathioninu pomáhá s odstraněním toxických produktů peroxidace linolové kyseliny, jako je třeba 4HNE. Je tedy docela pravděpodobné, že pozorovaný efekt omezení proteinů ve stravě,  např. termogeneze a vysoký výdej energie, souvisí s touto detoxikací. Termogeneze je totiž také řízena a zřejmě i omezena kvalitou antioxidační ochrany. Čím rychlejší a účinnější je recyklace glutathionu, tím víc tepla může být bezpečně produkováno. Tím víc jsou enzymy chráněny před poškozením například molekulami 4HNE, buňky mohou být velmi aktivní a nespadnou do buněčné senescence nebo do apoptózy/zničení. Zvýšení aktivity ALDH2 je známým ochranným prostředkem, už jsem to zde dříve probíral.

Pojďme se podívat ještě na jednu studii, tentokrát o tom, jak H₂S chrání před lipotoxicitou, před poškozením srdečních buněk tuky. Problémy s tuky jsou vždy složitější na pochopení a výzkum než třeba problémy s glukózou nebo fruktózou. Tuky představují příliš mnoho různých molekul, každá s jiným posláním, jinou signální funkcí. Přesto se zdá, že zvýšení hladiny H₂S dokáže chránit srdeční buňky před poškozením vysokými hladinami volných mastných kyselin, které by jinak oxidačním stresem (ROS) způsobily buněčnou senescenci (p21), ztrátu obnovovací funkce tkáně. Sirovodík dodaný jako NaHS mění situaci a snižuje oxidační stres.

Můžeme si ještě z této práce ukázat enzymatické dráhy produkující H₂S. Substrátem není jen aminokyselina L-cystein, ale i homocystein. 

Vzhledem k tomu, že zvýšená hladina homocysteinu je spojována s metabolickými problémy, dovolím si vyslovit hypotézu, že omezení sirných aminokyselin změní poměry aktivit enzymatických drah tak, že se právě homocystein stane hlavním substrátem pro produkci H₂S, který následně aktivuje i produkci glutathionu ze stejného substrátu. Nadměrná přítomnost cysteinu zřejmě tlumí enzym  cystathionin-γ-lyázu (CSE/CTH) jednoduše tak, že zvýšená hladina produktu utlumuje činnost příslušného enzymu. Tak se ale utlumí i produkce H₂S. Ostatní dráhy zřejmě nedokáží nahradit výpadek CSE. Vzniká tak paradoxní situace, kdy nedostatek je pro produkci lepší než nadbytek.


Předchozí 

Následující 


Zdroje:

Mitochondrial aldehyde dehydrogenase-2 coordinates the hydrogen sulfide - AMPK axis to attenuate high glucose-induced pancreatic β-cell dysfunction by glutathione antioxidant system

Hydrogen sulfide (H₂S) attenuates lipotoxicity and cardiac cell senescence by regulating protein acetylation

Komentáře

Okomentovat

Populární příspěvky z tohoto blogu

Umí ocet opravit poškozenou DNA?

Obrázek
Ocet / octan / acetát vzniká ve zdravém organizmu jako hlavní produkt metabolizmu střevních bakterií v tlustém střevě . Odtud se dostává do celého těla krevním oběhem. Již několikrát jsem tady zmínil jeho pozitivní účinky na metabolizmus tuků, sacharidů nebo třeba podpůrných buněk nervového systému . Ale dnes to bude kalibr nejvyšší. Může acetát spustit opravu naší poškozené DNA? Tedy předejít rakovině? Na první pohled se to zdá být nesmysl. Taková obyčejná věc jako ocet nebo octan sodný? To už by se přece dávno vědělo, ne? Jak vypadá DNA dnes ví asi každý. Jsou to dvě vlákna stočená do šroubovice. Informace uložená v DNA je tedy redundantní, každé vlákno obsahuje kompletní informaci. Pokud je nějak jedno vlákno poškozeno, např. radiací, druhé vlákno na přesně stejném místě obsahuje informaci, podle které lze první poškozené vlákno opravit. Lehké opravitelné poškození vyvolává buněčnou senescenci. Zastaví se buněčné dělení. Je to logické, protože při buněčném dělení dojde k rozpletení ...
Další informace

Peroxid vodíku, medicínský zázrak

Obrázek
Cože? Peroxid vodíku? To je přece jen dezinfekční prostředek při poranění, anebo ne? Vypůjčil jsem si titulek z názvu stejnojmenné knihy, kterou napsal doktor medicíny William Campbell Douglass. Dovolím si zde přeložit předmluvu.  Citace : Co se to děje? Peroxidy by pro nás měly být špatné. Volné radikály a tak. Ale teď slyšíme, že peroxid vodíku je pro nás dobrý. K tomuto jsem byl velmi skeptický, ale tolik pacientů se mě ptalo na můj názor na H2O2, až mi bylo trapné říkat „nevím“. Nechtěl jsem se vzdát pondělního nočního fotbalu kvůli výzkumu H2O2, ale nebylo vyhnutí. (Hry byly stejně mizerné.) Byl jsem ohromen, když jsem zjistil, že již v roce 1914 byl proveden vynikající klinický výzkum lékařského využití peroxidu vodíku! (Padne na to pondělní večerní fotbal - možná i nedělní odpoledne.) Lékař J.S. Haldone v roce 1919 uvedl, že kyslík rozpuštěný v krvi by pravděpodobně byl dobrým způsobem boje proti infekci. (Pamatujte, že v té době to byla infekce. Pokud jste nebyli ubiti k sm...
Další informace

Co je to buněčná senescence? Může stát za obezitou, kardiovaskulárními chorobami nebo i za Alzheimerem?

Obrázek
Pokusím se o shrnutí posledních poznatků tak, jak jsem k nim přišel z publikovaných studií, které silně podporují moji původní představu o tom, že problémy s metabolizmem nastávají, když určité množství buněk přepne z oxidačního metabolizmu na fermentační v tkáních nebo buňkách, které to normálně nedělají . Mohou to být tukové buňky nebo jaterní buňky, nebo podpůrné buňky nervového systému, ale i buňky kostní dřeně, imunitního systému apod. Velice široká škála. V tomto blogu jsem tento jev pojmenovával dosud jako pseudo-hypoxii, tedy stav, kdy buňka aktivuje mechanizmy stejné jako při nedostatku kyslíku, ale v situaci, kdy je kyslíku dostatek, při tzv. normoxii. Tento stav se také projevuje jako chronický zánět, takže řada výzkumníků považuje za příčinu zánět, aniž by věděli, co je konkrétní příčinou. Od této chvíle budu tento stav nazývat senescencí . Proč? Protože senescence je oficiální termín pro popis buňky ve stavu, při kterém se zastavila ve svém vývoji, čeká a jen přežívá, ale...
Další informace