Search

The inhibition of acetylcholinesterase (AChE) and butyrylcholinesterase (BChE) by organophosphates (OPs) as nerve agents and pesticides compromises normal cholinergic nerve signal transduction in the peripheral and central nervous systems (CNS) leading to cholinergic crisis. The treatment comprises an antimuscarinic drug and an oxime reactivator of the inhibited enzyme. Oximes in use have quaternary nitrogens, and therefore poorly cross the brain–blood barrier. In this work, we synthesized novel uncharged thienostilbene oximes by the Wittig reaction, converted to aldehydes by Vilsmeier formylation, and transformed to the corresponding uncharged oximes in very high yields. Eight trans,anti- and trans,syn-isomers of oximes were tested as reactivators of nerve-agent-inhibited AChE and BChE. Four derivatives reactivated cyclosarin-inhibited BChE up to 70% in two hours of reactivation, and docking studies confirmed their productive interactions with the active site of cyclosarin-inhibited BChE. Based on the moderate binding affinity of both AChE and BChE for all selected oximes, and in silico evaluated ADME properties regarding lipophilicity and CNS activity, these compounds present a new class of oximes with the potential for further development of CNS-active therapeutics in OP poisoning.

U ovome istraživanju analizirane su esteraze, najčešće korištene u biomonitoringu izloženosti pesticidima. Uspoređena je aktivnost acetilkolinesteraze (AChE) i karboksilesteraze (CES) između 2020. i 2021. u plazmi ptića bijele rode. Rezultati ukazuju na inhibiciju aktivnosti esteraza na područjima s povećanom upotrebom pesticida i gnojiva - Donje Podravlje i Podunavlje.

Rafinerija nafte Brod utječe na kvalitetu zraka obližnjih područja zbog ispuštanja SO2, NO2, H2S i lebdećih čestica. Kako bi se istražio mogući utjecaj rafinerije na faunu tla mjerila se enzimska aktivnost biomarkera na gujavicama Eisenia fetida s obzirom na udaljenost od rafinerije nafte na području Slavonskog Broda . Gujavice održavaju kvalitetu tla perturbacijom i prozračivanjem. Zbog svoje vlažne kože i načina hranjenja u sebe apsorbiraju različite kemijske spojeve što ih čini odličnim vrstama za ekotoksikološka istraživanja. Mjereni biomarkeri su: acetilkolinesteraza (AChE), glutation-s-transferaza (GST), karboksilesteraza (CES), reaktivne supstance tiobarbiturne kiseline (TBARS). S povećanjem udaljenosti povećala se aktivnost AChE i GST, dok se aktivnost CES i koncentracija MDA smanjivala što bi povezivalo na povećano zagađenje po udaljenosti.

Štetni učinci pesticida na okoliš i neciljne organizme dobro su poznati. Kako bi se smanjio štetan utjecaj pesticida pojavljivale su se različite metode kojima je cilj smanjiti njihovu uporabu. Jedan od načina smanjenja pesticida je primjena nanočestica kao pesticida ili primjena istih kao nosača pesticida. Cilj ovog rada je bilo utvrditi pojedinačne i kombinirane učinke cinkovog oksida (ZnO) u nano i ne nano obliku te propikonazola (PCZ) na reprodukcijski uspjeh te biokemijske markere (acetilkolinesteraza (AChE), katalaza (CAT), glutation S-transferaza (GST) i reaktivne supstance tiobarbiturne kiseline (TBARS)) enhitreida (Enchytraeus albidus). Izračunata je manja EC50 vrijednost za ne nano čestice nego za nanočestice cinkovog oksida (ZnO). Rezultati eksperimenta pokazuju kako PCZ uzrokuje lipidnu peroksidaciju kod kombiniranog izlaganja. Kombinirano izlaganje nije utjecalo na povećanje oksidativnog stresa u usporedbi s pojedinačnim izlaganjem.

Današnja intenzivna poljoprivreda rezultirala je sve većom uporabom pesticida koji nose određen rizik za okoliš. Stoga je predmet istraživanja u ovome radu odrediti toksičnost komercijalnih pripravaka herbicida na gujavice. Zbog njihove ekološke važnosti, gujavice su korištene kao indikatori za procjenu potencijalnog utjecaja kemikalija na organizme tla. U ovome radu istražen je utjecaj herbicida (dikvat, tembotrion, glifosat i nikosulfuron) na ekspresiju tri molekularna biomarkera (acetilkolinesteraze (AChE), glutation-S-transferaze (GST) i katalaze (CAT)), utjecaj na reprodukciju kod vrste Dendrobaena veneta (Rosa, 1886).

Bambuterol je ireverzibilni inhibitor kolinesteraza koji selektivno inhibira butirilkolinesterazu (BChE ; EC 3.1.1.8). Za inhibiciju acetilkolinesteraze (AChE ; EC 3.1.1.7) i BChE s racemičnim, (R)- i (S)-bambuterolom određene su sveukupne konstante brzine inhibicije (ki) pri 12, 20, 25, 30 i 37 °C. Selektivnost inhibicije je izražena kao omjer ki konstanti određenih za inhibiciju AChE i BChE s racemičnim bambuterolom, dok je stereoselektivnost BChE određena kao omjer ki konstanti za (R)- i (S)-bambuterol. Za BChE je pokazano da brzina inhibicije raste linearno s porastom temperature do 30 °C dok je brzina inhibicije pri 37 °C jednaka onoj na 25 °C. Utvrđena ovisnost brzine inhibicije o temperaturi ukazuje da se kod 37 °C mijenja odnos konstanti brzina koje opisuju pojedine reakcije složenog mehanizma inhibicije BChE s bambuterolom definiranog ki konstantom, u odnosu na temperature do 30 °C. Porastom temperature selektivnost inhibicije bambuterolom opada, dok se stereoselektivnost BChE prema enantiomerima bambuterola s promjenom temperature ne mijenja.

Organofosforni spojevi (OP) koriste se u svakodnevnom životu kao dezinficijensi, herbicidi i insekticidi. Kod nestručnog i nepravilnog rukovanja takvim spojevima postoji mogućnost trovanja pa je problematika zaštite i liječenja pri trovanju OP spojevima kao i potraga za univerzalnim antidotom i danas aktualna iz razloga što još uvijek nije pronađen antidot koji bi djelovao na širok spektar toksičnih OP spojeva. Kao sintetski antidoti koriste se mono- ili bis- kvaterni derivati piridina s jednom ili dvije oksimske skupine u molekuli. Danas su u kliničkoj primjeni samo četiri piridinijeva oksima (terapija u kombinaciji s atropinom). Nedostatak ovih oksima je slaba biodostupnost, transport i distribucija, te kratko zadržavanje u tijelu. Da bi se poboljšala ova svojstva antidota istraživanja su usmjerena i prema glikokonjugatima piridinijevih, ali i drugih heterocikličkih oksima. Glikokonjugati su pokazali manju toksičnost od odgovarajućih nešećernih analoga, dulje zadržavanje u organizmu, lakši prijelaz barijere krv-mozak, a neki su pokazali i veću antidotsku aktivnost.

Alzheimerova bolest uzrokuje poremećaje koje nazivamo demencijama. Očituje se u poremećaju aktivnosti acetilkolina te se smatra da inhibicija enzima koja uzrokuje njegovu hidrolizu ima važnu ulogu u tretmanu ove teške bolesti. Smatra se također da su brojna oksidativna oštećenja u organizmu povezana s poremećajem metabolizma acetilkolina. Budući da su supstance koje se koriste u liječenju ove bolesti potencijalno opasne po zdravlje ljudi (takrin, donepezil, rivastigmin, galantamin, mamantin) nastoje se pronaći supstance prirodnog podrijetla koje će ih uspješno zamijeniti. U tu svrhu proučavaju se kinetički paramentri (vmax i Km) reakcije hidrolize acetilkolina uz pomoć enzima acetilkolinesteraze. Cilj ovog rada je odrediti kinetičke parametre vmax i Km za reakciju hidrolize acetiltiokolin-jodida, kao supstrata, potpomognute enzimom acetilkolinesteraza. Na osnovu Michaelis-Menten-ovog, Lineweaver-Burk-ovog, Hanes-Woolf-ovog i Eadie-Hofstee-ovog prikaza te vrijednosti iznose: vmax = 0, 345 A/min i Km = 0, 330 mM.

Alzheimerova bolest je bolest koja uzrokuje poremećaje koje nazivamo demencijama. Očituje se u poremećaju aktivnosti acetilkolina te se smatra da inhibicija enzima koja uzrokuje njegovu hidrolizu ima važnu ulogu u tretmanu ove teške bolesti. Smatra se također da su brojna oksidativna oštećenja u organizmu povezana s poremećajem metabolizma acetilkolina. Budući su supstance koje se koriste u liječenju ove teške bolesti potencijalno opasne po zdravlje ljudi (takrin, donepezil rivastigmin, galantamin i mamantin) nastoje se pronaći one prirodna podrijetla koje će ih uspješno zamijeniti. U ovom radu ispitana je sposobnost inhibicije enzima acetilkolinesteraze u reakciji sa supstratom acetiltiokolin-jodidom uz pomoć poznato dobrog antioksidansa, fenol-propanskog spoja timola. Testiranje sposobnosti inhibicije enzima određeno je spektrofotometrijski, metodom po Ellman-u. Rezultati su pokazali da je koncentracija timola potrebna za 50%-tnu inhibiciju enzima 8, 2 g/L, kao i to da je timol kompeticijski inhibitor enzima acetilkolinesteraze, što znači da se zajedno sa supstratom acetiltiokolin-jodidom natječe za isto mjesto na enzimu smanjujući tako broj enzimskih molekula u reakciji sa supstratom, odnosno usporavajući biokatalitičku reakciju. Inhibicijska konstanta (Ki) enzimske reakcije inhibirane timolom iznosi 0, 714 g/L.

Snažan razvoj tehnologije i industrije u posljednjih nekoliko desetaka godina uzrokom je sve većeg unosa različitih zagađivala u okoliš. Za učinkovitu zaštitu cjelokupnog sustava potrebno je pravodobno detektirati promjenu kako bi se mogle na vrijeme sanirati posljedice. Za ispravnu procjenu izloženosti okolišnim zagađivalima i njihovom učinku na organizam, pa i na cjelokupan ekološki sustav potrebno je uz kemijsko-analitičke metode primjeniti biološke testove, tj. mjeriti razinu odgovora biomarkera. Biomarkeri se definiraju kao biokemijske, stanične, histološke ili fiziološke promjene koje se mogu izmjeriti u uzorcima tkiva ili tjelesnoj tekućini ili na nivou cijelog organizma, koje pružaju rani dokaz o izloženosti i učincima jednog ili više kemijskih zagađivala (i / ili radijacije). Pri odabiru metoda kojima želimo dokazati toksičnost nekog spoja velikupažnju treba posvetiti odabiru testnih organizama pogodnih zaodređena ispitivanja. U ovome radu istraživan je utjecaj 3-metilkolantrena (policiklički aromatski ugljikovodik) i temefosa (organofosfatni pesticid) na šarana (Cyprinus carpio) i na gujavicu (Eisenia fetida). Ciljevi rada su bili: utvrđivanje osnovne značajke fiziološkog odgovora, utvrđivanje različitosti fiziološkog odgovora na izloženost zagađivalima 3-metilkolantrenskog tipa i tipa inhibitora AChE. U radu su obrađena tri biomarkera izloženosti organizma toksičnim tvarima: inhibicija enzima acetilkolinesteraze (AChE), indukcija etoksirezorufin-O-deetilaze (EROD) i utjecaj na enzim katalazu (CAT). Na osnovu rezultata u ovom radu i predhodnih spoznaja, iznosimo predpostavku da se vrsta Eisenia fetida ne može koristiti za monitoring tla za spojeve 3-metilkolantrenskog tipa pomoću nespecifične monooksigenaze kao biomarkera. Postoje velike fiziološke razlike između šarana i gujavice u mjeri koja utječe da su različitosti i njihove promjenjivosti kao test organizama ograničavajući za monitoring okoliša. Na razini obavljenih eksperimenata nije moguće ustanoviti međusobne koreltivne odnose među mjerenim markerima.

Svaka procjena okolišnog rizika od zagađenja mora početi utvrđivanjem podrijetla i razine prisutnih ksenobiotika. Moderne i vrlo osjetljive analitičko-kemijske metode omogućuju kvalitativnu i kvantitativnu identifikaciju tih spojeva, ali ostaju ekotoksikološki nedostatne ako ih ne prati i procjena biolškog značaja takve izloženosti, odnosno utvrđivanje pojedinačnih i kombiniranih bioloških učinaka različitih ksenobiotika. Stoga je mjerenje upotrebom biomarkera optimalan pristup u kvantificiranju izlaganja okolišnim zagađivalima i procjeni bioloških učinaka na organizme kao bioindikatore zagađenja. Povećana EROD aktivnost izmjerena na postajama u Kaštelanskom zaljevu i na referentnoj nezagađenoj postaji na istočnom dijelu otoka Šolte ukazuje da dobiveni rezultati mogu korelirati s ljudskom djelatnošću, odnosno organiskim zagađenjem antropogenog podrijetla iz domaćinskih i/ili industrijskih izvora. Mjerenje aktivnosti EROD i inhibicije AchE može se upotrijebiti u ekotoksikološkim istraživanjima kao superiorni rani, subletalni i objektivno mjerljiv biomarker izloženosti ribe ksenobioticima.

Procjena izloženosti biote zagađivalima, te njihovi učinci ima presudno značenje u ekotoksikološkim istraživajima. Biomarkeri upozoravaju na veličinu kontaminacije u određenom području i istodobno su pokazatelj toksikološkog rizika za populaciju tog područja. Ogroman broj podataka dobiven monitoringom rezidua svih prisutnih zagađivala je skup, teško provediv i obiman. Biomarkerima se izdvajaju učinci koji štetno djeluju na biotu, a svaka uočena metabolička promjena je često specifični odgovor organizma na pojedino zagađivalo, ili skupinu sličnih. Kompilacijski rad.

Biomarkeri danas imaju vrlo veliku ulogu u planiranju zaštite prirode i okoliša i ključnu ulogu u razumijevanju mehanizama utjecaja ksenobiotika na ekološki sustav i sve njegove komponente.Acetilkolin esteraza i nespecifična monooksigenaza, molekularni su biomarkeri učinka i izloženosti koji imaju vrlo veliki značaj u monitoringu i istraživanju vodenog okoliša.U radu su mjerene aktivnosti enzima AChE i EROD u krvi i S9 frakciji homogenata jetre kod intaktnih riba, te nakon izlaganja 3-metilkolanatrenu i malationu. Utvrđena je statistički značajna povezanost između aktivnosti AChE u krvi i aktivnosti AChE u S9 frakciji homogenata jetre. Najjača ndukcija EROD utvrđena je nakon 6. dana kod patuljastog somića.