Ο ρόλος του οξειδωτικού στρες στα συγγενή σύνδρομα

Ο ρόλος του οξειδωτικού στρες στα συγγενή σύνδρομα

Τα παιδιά που γεννιούνται με διάφορα σύνδρομα που προκαλούνται από γενετικούς ή επίκτητους παράγοντες έχουν βρεθεί στο επίκεντρο πολυάριθμων κλινικών και επιστημονικών μελετών. Είναι σημαντικό τόσο να κατανοήσουμε τον υποκείμενο μηχανισμό όσο και να ανακουφίσουμε την κατάσταση αν είναι δυνατόν.

Ένα πρόσφατο Αντιοξειδωτικά Η ανασκόπηση εξετάζει τον ρόλο του οξειδωτικού στρες σε γενετικές διαταραχές όπως η τρισωμία 21 (σύνδρομο Down, DS), το σύνδρομο Marfan (MFS) και οι διαταραχές του φάσματος του εμβρυϊκού αλκοόλ (FASD). Αυτές οι πληροφορίες έχουν τη δυνατότητα να υποστηρίξουν την ανάπτυξη πιο συγκεκριμένων και αποτελεσματικών προληπτικών ή/και θεραπευτικών στρατηγικών στο μέλλον.

Μαθαίνω: Η επίδραση του οξειδωτικού στρες στα παιδιατρικά σύνδρομα.Πηγή εικόνας: SciePro / Shutterstock.com

εισαγωγή

Το οξειδωτικό στρες είναι η κατάσταση κατά την οποία η αντιοξειδωτική δράση δεν μπορεί να ρυθμίσει τη δραστηριότητα των οξειδωτικών ειδών στο σώμα. Αυτό οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στην υπερπαραγωγή οξειδωτικών ειδών, συμπεριλαμβανομένων των ριζικών ειδών οξυγόνου (ROS). Ωστόσο, θα μπορούσε επίσης να οφείλεται σε χαμηλά επίπεδα ROS.

Οξειδωτικά είδη

Τα ROS μεσολαβούν σε μια ποικιλία χρήσιμων λειτουργιών, συμπεριλαμβανομένης της θανάτωσης παθογόνων κατά τη διάρκεια φλεγμονωδών αποκρίσεων ή της ρύθμισης της καρδιαγγειακής λειτουργίας και της πρωτεϊνικής ενεργοποίησης. Ωστόσο, όταν τα ROS δεν ρυθμίζονται επαρκώς από κυτταρικά αντιοξειδωτικά, μπορούν να προκαλέσουν βλάβη στους ιστούς και δυσλειτουργία οργάνων.

Τα ROS περιλαμβάνουν υπεροξείδιο (O2-), υδροξύλιο (OH-) και υπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O2). Το O2- είναι το πιο σταθερό και πρωτεύον ROS από το οποίο προέρχονται τα άλλα δύο. Το πιο επιβλαβές ROS είναι το OH- καθώς μπορεί να βλάψει το DNA, τις πρωτεΐνες, τα λιπίδια και τους υδατάνθρακες.

Τα ανιόντα υπεροξειδίου σχηματίζονται στα μιτοχόνδρια μέσω ενός εσφαλμένου βήματος στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων (ETC), η οποία είναι υπεύθυνη για το σχηματισμό του πλούσιου σε ενέργεια μορίου τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP).

Η παραγωγή O2- κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας είναι πιο πιθανή όταν το κύτταρο παράγει περίσσεια ATP, που οδηγεί σε μείωση της δραστηριότητας ETC ή υπάρχει αποσύνδεση ορισμένων τμημάτων του ETC που προκαλείται από το στρες. Το ROS μπορεί επίσης να προκύψει από το κάπνισμα, την έκθεση στο όζον ή την ιονίζουσα ακτινοβολία, την υπεριώδη ακτινοβολία και ορισμένα βαρέα μέταλλα.

Οι επιπτώσεις της παραγωγής ROS περιλαμβάνουν θραύση του DNA και άλλους τύπους βλαβών που μπορεί να οδηγήσουν σε καρκίνο, επιταχυνόμενη γήρανση, νευροεκφυλιστικές ασθένειες, αυτοάνοσες ασθένειες ή καρδιαγγειακές παθήσεις. Μπορούν επίσης να συμβούν επιγενετικές αλλαγές που αλλάζουν την επιδιόρθωση του DNA.

Αντιοξειδωτικά

Τα αντιοξειδωτικά ανήκουν σε ενζυματικές και μη ενζυματικές ομάδες. Τα ενζυματικά αντιοξειδωτικά περιλαμβάνουν, μεταξύ άλλων, την υπεροξειδική δισμουτάση (SOD) στα μιτοχόνδρια, τα αναγωγικά ιόντα υπεροξειδίου, τις καταλάσες, την υπεροξειδάση της γλουταθειόνης (GTPx) και τις τρανσφεράσες της γλουταθειόνης (GSTs). Το GTPx είναι γνωστό για τη δράση του στην αποτοξίνωση των υπεροξειδίων των λιπιδίων και στη διάσπαση του H2O2 σε δύο μόρια νερού.

Τα μη ενζυματικά αντιοξειδωτικά περιλαμβάνουν τη βιταμίνη Ε ή την άλφα-τοκοφερόλη, τα καροτενοειδή και τη βιταμίνη C, η οποία λειτουργεί με τη βιταμίνη Ε, τη ρεσβερατρόλη και άλλες φυτικές πολυφαινόλες.

Παιδιατρικά σύνδρομα

Αρκετά σύνδρομα περιλαμβάνουν οξειδωτικό στρες, όπως DS, MFS, FASD, σύνδρομο Gaucher, αταξία-τηλεγεκτασία (AT), αναιμία Fanconi, διαταραχές του φάσματος του αυτισμού (ASD) και πρωτόγονες ανοσοανεπάρκειες (PIs).

FASD

Το FASD αναφέρεται σε ένα φάσμα γνωστικών και συμπεριφορικών διαταραχών στο νεογνό που σχετίζονται με την κατανάλωση αλκοόλ από τη μητέρα κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης. Το εμβρυϊκό αλκοολικό σύνδρομο (FAS) είναι η κύρια αιτία διανοητικής αναπηρίας παγκοσμίως και η κύρια αιτία νευροαναπτυξιακών διαταραχών που μπορούν να προληφθούν. Ως εκ τούτου, το αλκοόλ σε οποιαδήποτε δόση απαγορεύεται εντελώς κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης μέχρι να καθοριστεί ένα ασφαλές ελάχιστο.

Ο μηχανισμός της βλάβης στο FASD είναι το οξειδωτικό στρες που προκαλείται από το αλκοόλ στον αναπτυσσόμενο ιππόκαμπο. Αυτό προκαλείται από την αδυναμία του εμβρύου να μεταβολίσει αποτελεσματικά περισσότερο από το ήμισυ του αλκοόλ που προσλαμβάνεται από τη μητέρα.

Ο προκύπτων σχηματισμός ROS ως απόκριση στην υπερέκφραση των ενζύμων NOX2 και NOX4 βλάπτει τον εγκέφαλο, ιδιαίτερα λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς του σε λιπαρά οξέα, τα οποία αντιπροσωπεύουν το ιδανικό υπόστρωμα για τη δραστηριότητα του ROS.

Η αντιοξειδωτική θεραπεία για τις γυναίκες που πίνουν κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης θα μπορούσε να αποτρέψει τέτοιες επιβλαβείς επιπτώσεις, υποδεικνύουν πολλά πειράματα σε ποντίκια που χρησιμοποιούν βιταμίνη Ε, βιταμίνη C, ασταξανθίνη και ωμέγα-3 λιπαρά οξέα.

ΣΤΟ

Το ΑΤ είναι ένα καθαρά γενετικό σύνδρομο με πολλαπλές κλινικές εκδηλώσεις στα πρώτα 20 χρόνια της ζωής. Από αυτούς, οι όγκοι των Τ-κυττάρων και η παρεγκεφαλιδική αταξία είναι οι πιο εξουθενωτικοί. Η παθολογία έγκειται στο γονίδιο Ataxia Telangiectasia Mutated (ATM), το οποίο είναι κρίσιμο για την έναρξη της επιδιόρθωσης του DNA.

Όπως συμβαίνει με πολλές άλλες γενετικές διαταραχές, πολλά από τα ελαττώματα είναι επίσης δευτερογενή στην αυξημένη δραστηριότητα ROS μέσω της μιτοχονδριακής δυσλειτουργίας και της ανοδικής ρύθμισης άλλων πηγών ROS. Η οξειδωμένη λιποπρωτεΐνη χαμηλής πυκνότητας (ox-LDL) αποτελεί έναυσμα για φλεγμονή που προκαλείται από τα κύτταρα του ανοσοποιητικού και αγγειακές αλλαγές με αυξημένο κατακερματισμό του DNA.

Δ.Σ

Στο DS, το επιπλέον 21ο χρωμόσωμα είναι η θέση του κύριου ενζυματικού αντιοξειδωτικού SOD-1, το οποίο μετατρέπει το υπεροξείδιο σε H2O2 για περαιτέρω μετατροπή σε νερό από την καταλάση ή το GTPx. Η υπερέκφραση του SOD-1 κατά 50% σε αυτούς τους ασθενείς, χωρίς αντίστοιχη αύξηση στα άλλα δύο ένζυμα, θα μπορούσε να εξηγήσει τη συσσώρευση H2O2 και το οξειδωτικό στρες που προκύπτει.

Η πρόδρομη πρωτεΐνη του αμυλοειδούς βήτα-Α4 τριπλασιάζεται, με αποτέλεσμα μια περίσσεια βήτα-αμυλοειδούς (Αβ), που είναι χαρακτηριστικό της νόσου του Alzheimer (AD). Το DS είναι η κύρια αιτία πρώιμης έναρξης ΝΑ, η οποία σχετίζεται με το οξειδωτικό στρες καθώς εμποδίζει τη φυσιολογική κυτταρική αποβολή μη φυσιολογικών πρωτεϊνών. Η συσσώρευση συσσωματωμάτων Αβ θα μπορούσε να οδηγήσει στην υπεροξείδωση των λιπιδίων.

Αρκετές άλλες πρωτεΐνες και μεταγραφικοί παράγοντες που εμπλέκονται στη ρύθμιση των αντιοξειδωτικών αποκρίσεων έχει αναφερθεί ότι επηρεάζονται στο DS. Το οξειδωτικό στρες που σχετίζεται με αυτές τις αλλαγές μπορεί να είναι υπεύθυνο για τις γνωστικές και διανοητικές αναπηρίες που σχετίζονται με το DS, καθώς και για τις καρδιακές ανωμαλίες που παρατηρούνται συνήθως σε αυτά τα παιδιά.

Τα αντιοξειδωτικά συμπληρώματα και η άσκηση μπορεί να είναι χρήσιμα για τη μείωση ή τη βελτίωση των νευρολογικών εκδηλώσεων του DS.

Άλλα παιδιατρικά σύνδρομα

Μειωμένη αντιοξειδωτική δραστηριότητα στον εγκέφαλο έχει παρατηρηθεί σε ΔΑΦ. Οι συνεχιζόμενες μελέτες διερευνούν τον βαθμό στον οποίο η θεραπεία με εξωγενή αντιοξειδωτικά θα μπορούσε να βοηθήσει αυτούς τους ασθενείς.

Παρόμοια αποτελέσματα έχουν αναφερθεί σε πολλά άλλα γενετικά σύνδρομα, όπως η συσσώρευση τοξικών μεταβολιτών με επακόλουθη παραγωγή ROS στη νόσο του Gaucher και η υπερπαραγωγή H2O2 και μονοξειδίου του αζώτου (NO) που προκαλείται από την ανευρυσματική διαστολή της αορτής στο MFS οδηγεί σε υπερέκφραση των ενζύμων που παράγουν ROS NOX4 και OD.

συμπεράσματα

Η τρέχουσα ανασκόπηση αναφέρει ότι το οξειδωτικό στρες μπορεί να προκαλέσει πολλές ανατομικές και φυσιολογικές ανωμαλίες σε διάφορες συνδρομικές ασθένειες στα παιδιά. Ενώ αυτή είναι η κύρια αιτία της FASD, στα γενετικά σύνδρομα είναι μια δευτερεύουσα αιτία της πάθησης της νόσου.

Κλινικά, αυτό δείχνει ότι η FASD μπορεί να προληφθεί πλήρως αποφεύγοντας το οξειδωτικό στρες κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης. Στα γενετικά παιδιατρικά σύνδρομα, η συσσώρευση οξειδωτικών ειδών που προκύπτουν από τη δυσρύθμιση πολλαπλών οδών σηματοδότησης θα μπορούσε ενδεχομένως να αντιμετωπιστεί με συνετή συμπλήρωση αντιοξειδωτικών.

Εκτός από τέτοια συμπληρώματα διατροφής, θα πρέπει επίσης να τονιστούν τα οφέλη της τακτικής άσκησης και της υγιεινής διατροφής στη μείωση του οξειδωτικού στρες. Απαιτούνται περαιτέρω μελέτες για να καθοριστεί πώς οι γιατροί μπορούν να συστήσουν κατάλληλα αυτές τις στρατηγικές στους ασθενείς τους..

Αναφορά:

• Micangeli, G., Menghi, M., Profeta, G., et al. (2022). Der Einfluss von oxidativem Stress auf pädiatrische Syndrome. Antioxidantien. doi: 10.3390/antiox11101983. https://www.mdpi.com/2076-3921/11/10/1983

.