scholarly journals Oxidative stress, NADPH oxidases, and arteries

2016 ◽  
Vol 36 (02) ◽  
pp. 77-88 ◽  
Author(s):  
Qi-An Sun ◽  
Nageswara Madamanchi ◽  
Marschall Runge
Keyword(s):  
Oxidative Stress ◽  
Diabetes Mellitus ◽  
Nadph Oxidase ◽  
Oxidativer Stress ◽  
Nadph Oxidases ◽  
Reaktive Sauerstoffspezies ◽  
Oxidativer Streß

ZusammenfassungDie Atherosklerose und ihre wichtigsten Komplikationen – Myokardinfarkt und Schlaganfall – sind die Hauptursachen für Tod und Behinderung in den USA und weltweit. Eine dramatische Zunahme bei Adipositas und Diabetes mellitus wird wahrscheinlich auch in Zukunft zu einer hohen Prävalenz kardiovaskulärer Erkrankungen (CVD) und deren Auswirkungen auf das Gesundheitswesen führen. Große Fortschritte gibt es bei der Entwicklung neuer Therapien zur Senkung der Inzidenz von Atherosklerose und CVD, besonders bei der Behandlung der Hypercholesterinämie und Hypertonie. Der gemeinsame mechanistische Nenner bei vielen Risikofaktoren für CVD ist oxidativer Stress. Erst seit kurzem verfügen wir über Methoden, um die Schnittstelle zwischen oxidativem Stress und CVD im Tiermodell zu untersuchen. Die wichtigste Quelle für reaktive Sauerstoffspezies (und damit für oxidativen Stress) in vaskulären Zellen sind die Formen der Nicotin - amidadenindinukleotidphosphat-Oxidase (NADPH-Oxidase). Die jüngsten Studien belegen eindeutig, dass 1. NADPH-Oxidasen im Tiermodell von grundlegender Bedeutung für Atherosklerose und Hypertonie sind und 2. der vaskuläre oxidative Stress, angesichts der gewebespezifischen Expression wichtiger Bestandteile der NADPH-Oxidase, ein Ziel bei der Prävention der CVD sein könnte.

Das diabetische Herz und Herzinsuffizienz – Aktuelles zu Entstehung und Therapie

2019 ◽  
Vol 144 (03) ◽  
pp. 175-179
Author(s):  
Elric Zweck ◽  
Julia Szendrödi ◽  
Malte Kelm ◽  
Michael Roden
Keyword(s):  
Diabetes Mellitus ◽  
Oxidativer Stress ◽  
Klinisches Bild ◽  
Typ 2 Diabetes ◽  
Typ 2 Diabetes Mellitus ◽  
Diastolische Funktionsstörung ◽  
Oxidativer Streß

Was ist neu? Klinisches Bild Typ-2-Diabetes-mellitus (T2 D) ist ein unabhängiger Risikofaktor für Herzinsuffizienz, die als Komplikation oftmals unterschätzt wird. Bei T2 D kann sich früh eine diastolische Funktionsstörung ausbilden, die sich später zu einer Herzinsuffizienz entwickeln kann. Von einer ischämischen Kardiomyopathie ist eine Diabetes-bedingte Herzinsuffizienz aktuell nicht abgrenzbar. Pathophysiologie Hyperglykämie, Hyperinsulinämie und Hyperlipidämie bei T2 D verändern den myokardialen Stoffwechsel. Daraus resultieren oxidativer Stress, reduzierte mitochondriale Effizienz, Lipotoxizität und Apoptose im Herzen. Die T2D-assoziierte nicht-alkoholische Fettlebererkrankung (NAFLD) zeigt ähnliche Pathomechanismen und stellt einen potenziellen Risikofaktor dar. Therapiestrategien Zur Verbesserung der Herzfunktion wird die Kontrolle kardiovaskulärer Risikofaktoren sowie Reduktion der Insulinresistenz durch Bewegung und Gewichtsabnahme empfohlen. Neben Metformin scheinen SGLT2-Inhibitoren als zusätzliche Therapieoption besonders geeignet zu sein. Auch die NAFLD könnte ein Angriffspunkt zukünftiger Therapieansätze werden.

scholarly journals Redox Signaling of NADPH Oxidases Regulates Oxidative Stress Responses, Immunity, and Aging

2018 ◽  
Author(s):  
Collin Y. Ewald
Keyword(s):  
Oxidative Stress ◽  
Nadph Oxidase ◽  
Enzymatic Activity ◽  
Stress Responses ◽  
Healthy Aging ◽  
Model Organism ◽  
Redox Signaling ◽  
Small Gtpases ◽  
Endoplasmic Reticulum Membrane ◽  
Nadph Oxidases

An accumulating body of evidence suggests that physiological reactive oxygen species (ROS) generated by NADPH oxidases act as a redox signal to re-establish homeostasis, a capacity that progressively declines during aging, but is maintained in long-lived animals to promote healthy aging. In the model organism Caenorhabditis elegans, ROS generated by dual oxidases (Duox) are important for extracellular matrix integrity, pathogen defense, oxidative stress resistance, and longevity. The Duox enzymatic activity is tightly regulated and under cellular control. Developmental molting cycles, pathogen infections, toxins, mitochondrial-derived ROS, drugs, and small GTPases (RHO-1) can activate Duox (BLI-3) to generate ROS, whereas NADPH oxidase inhibitors and negative regulators, such as MEMO-1, can inhibit Duox to generate ROS. Three mechanisms-of-action have been discovered for the Duox/BLI-3-generated ROS: 1) enzymatic activity to catalyze cross-linking of free tyrosine ethyl ester in collagen bundles to stabilize extracellular matrices, 2) high ROS bursts/levels to kill pathogens, and 3) Redox signaling activating downstream kinase cascades to transcription factors orchestrating oxidative stress- and immunity responses to re-establish homeostasis. Although Duox function at the cell surface is well established, recent genetic and biochemical data also suggests a novel role for Duoxs at the endoplasmic reticulum membrane to control redox signaling. Evidence underlying these mechanisms initiated by ROS from NADPH oxidases and their relevance for human aging are discussed in this review. Appropriately controlling NADPH oxidase activity for local and physiological redox signaling to maintain cellular homeostasis might be a therapeutic strategy to promote healthy aging.

Nichtenzymatische Glykierung und oxidativer Streß bei chronischen Erkrankungen und Diabetes mellitus

1999 ◽  
Vol 94 (1) ◽  
pp. 29-38 ◽  
Author(s):  
Peter P. Nawroth ◽  
Angelika Bierhaus ◽  
Gabriele E. Vogel ◽  
Marion A. Hofmann ◽  
Martina Zumbach ◽  
...  
Keyword(s):  
Diabetes Mellitus ◽  
Oxidativer Stress ◽  
Oxidativer Streß

Zelluläre Mechanismen der systolischen Herzinsuffizienz

2017 ◽  
Vol 46 (10) ◽  
pp. 470-475
Author(s):  
Christoph Maack
Keyword(s):  
Oxidativer Stress ◽  
Reaktive Sauerstoffspezies ◽  
Pathologische Veränderungen ◽  
Oxidativer Streß

ZusammenfassungBei systolischer Herzinsuffizienz verursacht die kontraktile Dysfunktion des linken Ventrikels eine neuroendokrine Aktivierung, die zu maladaptiven Umbauprozessen des Herzens führt. Die Antagonisierung dieser neuroendokrinen Aktivierung ist daher das derzeit wichtigste Therapiekonzept bei systolischer Herzinsuffizienz. Auf zellulärer Ebene sind neben der Expression prohypertropher Gene insbesondere Störungen des kardiomyozytären Ca2+- und Na+-Haushalts, ein Energiedefizit und oxidativer Stress wichtige pathologische Veränderungen. Mitochondrien spielen hierbei eine zentrale Rolle, da sie die wichtigste Quelle für ATP, aber auch reaktive Sauerstoffspezies sind und ihre Funktion entscheidend durch Ca2+ und Na+ reguliert wird. Neuere pharmakologische Ansätze zielen daher auf eine Verbesserung der mitochondrialen und metabolischen Dysfunktion, um hierüber den Progress der Herzinsuffizienz abzumildern.

Hochintensives Intervalltraining (HIIT) und Typ-2-Diabetes mellitus

2019 ◽  
Vol 35 (02) ◽  
pp. 62-65
Author(s):  
Christian Brinkmann
Keyword(s):  
Diabetes Mellitus ◽  
Oxidativer Stress ◽  
Typ 2 Diabetes ◽  
Glykämische Kontrolle ◽  
Typ 2 Diabetes Mellitus ◽  
Kardiorespiratorische Fitness ◽  
Oxidativer Streß ◽  
Kardiovaskuläre Risiken

ZusammenfassungHochintensives Intervalltraining (HIIT) kann eine zeitsparende Alternative zu einem Training mit moderat-intensiv kontinuierlichen Sporteinheiten für Patientinnen und Patienten mit Typ-2-Diabetes mellitus mit guten bis überlegenen Effekten auf die kardiorespiratorische Fitness, glykämische Kontrolle und andere Variablen (z. B. oxidativer Stress, Endothelfunktion) sein. Ein sportmedizinischer Check-up vor Aufnahme des Trainings sollte verpflichtend sein, um kardiovaskuläre Risiken zu reduzieren. Bei schweren Folgeerkrankungen wie fortgeschrittenen Retinopathien oder autonomen Neuropathien ist grundsätzlich von HIIT abzuraten. Es ist noch weiter zu klären, wie sicher HIIT ist und wie gut es die Typ-2-Diabetes-Patientinnen und -Patienten zum Sporttreiben motivieren kann.

scholarly journals Redox Signaling of NADPH Oxidases Regulates Oxidative Stress Responses, Immunity and Aging

Antioxidants ◽  
2018 ◽  
Vol 7 (10) ◽  
pp. 130 ◽  
Author(s):  
Collin Ewald
Keyword(s):  
Oxidative Stress ◽  
Nadph Oxidase ◽  
Enzymatic Activity ◽  
Stress Responses ◽  
Healthy Aging ◽  
Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate ◽  
Redox Signaling ◽  
Small Gtpases ◽  
Endoplasmic Reticulum Membrane ◽  
Nadph Oxidases

An accumulating body of evidence suggests that transient or physiological reactive oxygen species (ROS) generated by nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) oxidases act as a redox signal to re-establish homeostasis. The capacity to re-establish homeostasis progressively declines during aging but is maintained in long-lived animals to promote healthy aging. In the model organism Caenorhabditis elegans, ROS generated by dual oxidases (Duox) are important for extracellular matrix integrity, pathogen defense, oxidative stress resistance, and longevity. The Duox enzymatic activity is tightly regulated and under cellular control. Developmental molting cycles, pathogen infections, toxins, mitochondrial-derived ROS, drugs, and small GTPases (e.g., RHO-1) can activate Duox (BLI-3) to generate ROS, whereas NADPH oxidase inhibitors and negative regulators, such as MEMO-1, can inhibit Duox from generating ROS. Three mechanisms-of-action have been discovered for the Duox/BLI-3-generated ROS: (1) enzymatic activity to catalyze crosslinking of free tyrosine ethyl ester in collagen bundles to stabilize extracellular matrices, (2) high ROS bursts/levels to kill pathogens, and (3) redox signaling activating downstream kinase cascades to transcription factors orchestrating oxidative stress and immunity responses to re-establish homeostasis. Although Duox function at the cell surface is well established, recent genetic and biochemical data also suggests a novel role for Duoxs at the endoplasmic reticulum membrane to control redox signaling. Evidence underlying these mechanisms initiated by ROS from NADPH oxidases, and their relevance for human aging, are discussed in this review. Appropriately controlling NADPH oxidase activity for local and physiological redox signaling to maintain cellular homeostasis might be a therapeutic strategy to promote healthy aging.

scholarly journals Die Rolle von oxidativem Stress auf die Zellviabilität von epithelialen Lungenzellen bei Ataxia-teleangiectasia

2021 ◽  
Author(s):  
◽  
Natascha Kowalski
Keyword(s):  
Oxidativer Stress ◽  
Reaktive Sauerstoffspezies ◽  
Ataxia Teleangiectasia ◽  
Oxidativer Streß ◽  
Nach Stimulation

Unter dem vielseitigen Symptomkomplex der autosomal-rezessiv vererbten Erkrankung Ataxia-teleangiectasia (A-T) nimmt die Lungenschädigung eine herausragende Rolle ein. Sie beeinflusst die Morbidität und Mortalität der Erkrankung durch rezidivierende Infekte, Bronchiektasien sowie akutes oder chronisches Lungenversagen nachhaltig. Als pathophysiologische Grundlage gilt oxidativer Stress mit einer erhöhten Sensitivität für reaktive Sauerstoffspezies (ROS) und DNA-schädigende Reagenzien. Das aus dem gleichnamigen Gen resultierende Protein ATM wird durch das Vorkommen von DNADoppelstrangbrüchen (DSB) und ROS auf verschiedene Arten aktiviert und reguliert anschließend diverse Prozesse wie der DNA-Reparatur und den zellulären Stressantwortmechanismen. Ziel dieser Arbeit war es die Sensitivität von ATM-defizienten Lungenzellen im Hinblick auf oxidativen Stress näher zu untersuchen. Hierfür wurden Atm-defiziente murine Lungenzellen spontan und nach Stimulation mit Bleomycin (BLM) auf ihre prozentuale Verteilung in der Lunge, auf den Level von ROS, ihre Viabilität und ROS-induzierte DNA-Schäden hin untersucht. Spontan zeigte sich ein signifikant erhöhtes Vorkommen von Alveolarepithelzellen vom Typ 2 (AT2-Zellen) in Atm-defizienten Mauslungen im Vergleich zu Wildtyp-Lungen, welches sich durch die Stimulation mit BLM noch verstärkte und auf erhöhte Regenerations- und Reparaturvorgänge in der Lunge hindeutet. Zudem ist der intrazelluläre Level an ROS in den Lungenzellen und AT2-Zellen signifikant erhöht. Mit steigenden Konzentrationen an BLM sank die Zellviabilität pulmonaler Atm-defizienter Zellen deutlich und die Resolution von DNA-Schäden ist im Vergleich zu Wildtyp-Zellen verzögert. Die Ergebnisse der Arbeit deuten auf eine Beteiligung von oxidativem Stress und DNA-Schäden als pathophysiologische Komponente bei der Entstehung der Lungenmanifestation bei A-T hin.

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