Oksüdatiivse stressi roll kaasasündinud sündroomides

Oksüdatiivse stressi roll kaasasündinud sündroomides

Erinevate geneetilistest või omandatud teguritest põhjustatud sündroomidega sündinud lapsed on olnud paljude kliiniliste ja teaduslike uuringute keskmes. Oluline on mõista nii alusmehhanismi kui ka võimalusel leevendada seisundit.

Hiljutine Antioksüdandid Ülevaade käsitleb oksüdatiivse stressi rolli sellistes geneetilistes häiretes nagu trisoomia 21 (Downi sündroom, DS), Marfani sündroom (MFS) ja loote alkoholispektri häired (FASD). See teave võib tulevikus toetada spetsiifilisemate ja tõhusamate ennetus- ja/või ravistrateegiate väljatöötamist.

Õppige: Oksüdatiivse stressi mõju laste sündroomidele.Pildi allikas: SciePro / Shutterstock.com

sissejuhatus

Oksüdatiivne stress on seisund, mille korral antioksüdantne aktiivsus ei suuda puhverdada oksüdeerivate liikide aktiivsust kehas. See on suuresti tingitud oksüdeerivate ainete, sealhulgas radikaalsete hapnikuliikide (ROS) ületootmisest; Kuid see võib olla tingitud ka madalast ROS-i tasemest.

Oksüdeerivad liigid

ROS vahendab mitmesuguseid kasulikke funktsioone, sealhulgas patogeenide tapmine põletikuliste reaktsioonide ajal või südame-veresoonkonna funktsiooni ja valkude aktiveerimise reguleerimine. Kui aga rakkude antioksüdandid ei reguleeri ROS-i piisavalt, võivad need põhjustada koekahjustusi ja elundite talitlushäireid.

ROS-ide hulka kuuluvad superoksiid (O2-), hüdroksüül (OH-) ja vesinikperoksiid (H2O2). O2- on kõige stabiilsem ja primaarsem ROS, millest ülejäänud kaks on tuletatud. Kõige kahjulikum ROS on OH-, kuna see võib kahjustada DNA-d, valke, lipiide ja süsivesikuid.

Superoksiidi anioonid tekivad mitokondrites elektronide transpordiahela (ETC) vale sammu kaudu, mis vastutab energiarikka molekuli adenosiintrifosfaadi (ATP) moodustumise eest.

O2- tootmine selle protsessi käigus on tõenäolisem, kui rakk toodab liigset ATP-d, mis viib ETC aktiivsuse vähenemiseni või kui ETC mõned osad on stressist tingitud lahtiühendamisest. ROS võib tekkida ka suitsetamisest, kokkupuutest osooni või ioniseeriva kiirgusega, ultraviolettkiirgusega ja mõnede raskmetallidega.

ROS-i tootmise tagajärjed hõlmavad DNA katkestusi ja muud tüüpi kahjustusi, mis võivad põhjustada vähki, kiirenenud vananemist, neurodegeneratiivseid haigusi, autoimmuunhaigusi või südame-veresoonkonna haigusi. Samuti võivad esineda epigeneetilised muutused, mis muudavad DNA paranemist.

Antioksüdandid

Antioksüdandid kuuluvad ensümaatilisse ja mitteensümaatilisse rühma. Ensümaatiliste antioksüdantide hulka kuuluvad muu hulgas mitokondrites leiduv superoksiiddismutaas (SOD), redutseerivad superoksiidioonid, katalaasid, glutatioonperoksüdaas (GTPx) ja glutatioontransferaasid (GST). GTPx on tuntud oma toime poolest lipiidperoksiidide detoksifitseerimisel ja H2O2 jagamisel kaheks veemolekuliks.

Mitteensümaatilised antioksüdandid hõlmavad E-vitamiini või alfa-tokoferooli, karotenoide ja C-vitamiini, mis toimib koos E-vitamiini, resveratrooli ja teiste taimsete polüfenoolidega.

Pediaatrilised sündroomid

Mitmed sündroomid hõlmavad oksüdatiivset stressi, sealhulgas DS, MFS, FASD, Gaucheri sündroom, ataksia-telegiektaasia (AT), Fanconi aneemia, autismispektri häired (ASD) ja primitiivsed immuunpuudulikkused (PI).

FASD

FASD viitab vastsündinu kognitiivsete ja käitumishäirete spektrile, mis on seotud ema alkoholitarbimisega raseduse ajal. Loote alkoholisündroom (FAS) on intellektipuude peamine põhjus kogu maailmas ja peamine ennetatavate neuroarenguhäirete põhjus. Seetõttu on alkohol raseduse ajal mis tahes annustes täielikult keelatud kuni ohutu miinimumini.

FASD kahjustuse mehhanism on alkoholist põhjustatud oksüdatiivne stress arenevas hipokampuses. Selle põhjuseks on loote suutmatus tõhusalt metaboliseerida enam kui poolt ema poolt tarbitavast alkoholist.

Sellest tulenev ROS-i moodustumine vastusena NOX2 ja NOX4 ensüümide üleekspressioonile kahjustab aju, eriti selle kõrge rasvhapete sisalduse tõttu, mis on ROS-i aktiivsuse ideaalne substraat.

Antioksüdantravi naistele, kes joovad raseduse ajal, võib selliseid kahjulikke mõjusid ära hoida, näitavad mitmed hiirekatsed, kus kasutati E-vitamiini, C-vitamiini, astaksantiini ja oomega-3 rasvhappeid.

AT

AT on puhtalt geneetiline sündroom, millel on esimese 20 eluaasta jooksul mitu kliinilist ilmingut. Neist T-rakulised kasvajad ja väikeaju ataksia on kõige kurnavamad. Patoloogia peitub Ataxia Telangiectasia Mutated (ATM) geenis, mis on DNA parandamise alustamiseks ülioluline.

Nagu paljude teiste geneetiliste häirete puhul, on paljud defektid ka sekundaarsed ROS-i aktiivsuse suurenemise tõttu mitokondriaalse düsfunktsiooni ja teiste ROS-i allikate ülesreguleerimise tõttu. Oksüdeerunud madala tihedusega lipoproteiin (ox-LDL) on immuunrakkude poolt vahendatud põletiku ja vaskulaarsete muutuste vallandaja koos suurenenud DNA fragmentatsiooniga.

D.S

DS-is on täiendav 21. kromosoom peamise ensümaatilise antioksüdandi SOD-1 asukoht, mis muudab superoksiidi H2O2-ks, et katalaasi või GTPx abil edasiseks muundamiseks veeks. SOD-1 üleekspressioon nendel patsientidel 50% võrra ilma ülejäänud kahe ensüümi vastava suurenemiseta võib seletada H2O2 akumuleerumist ja sellest tulenevat oksüdatiivset stressi.

Amüloid beeta-A4 prekursorvalk on kolmekordistunud, mille tulemuseks on Alzheimeri tõvele (AD) iseloomulik beeta-amüloidi (Aβ) liig. DS on varajase algusega AD peamine põhjus, mis on seotud oksüdatiivse stressiga, kuna see takistab ebanormaalsete valkude normaalset rakulist eliminatsiooni. Aβ agregaatide kogunemine võib põhjustada lipiidide peroksüdatsiooni.

On teatatud, et DS on mõjutanud mitmeid teisi antioksüdantide vastuste reguleerimisega seotud valke ja transkriptsioonifaktoreid. Nende muutustega kaasnev oksüdatiivne stress võib olla vastutav DS-ga seotud kognitiivsete ja intellektuaalsete puude, aga ka nende laste puhul tavaliselt esinevate südamehäirete eest.

Antioksüdantsed toidulisandid ja treening võivad olla abiks DS-i neuroloogiliste ilmingute vähendamisel või parandamisel.

Muud pediaatrilised sündroomid

ASD puhul on täheldatud antioksüdantide aktiivsuse vähenemist ajus. Käimasolevad uuringud uurivad, mil määral võiks ravi eksogeensete antioksüdantidega neid patsiente aidata.

Sarnastest tulemustest on teatatud ka paljude teiste geneetiliste sündroomide puhul, näiteks toksiliste metaboliitide kuhjumine, mille tulemuseks on ROS-i tootmine Gaucher' tõve korral, ning H2O2 ja lämmastikoksiidi (NO) ületootmine, mis on põhjustatud aordi aneurüsmilisest laienemisest MFS-is, põhjustab ROS-i tootvate ensüümide NOX4 ja SOD üleekspressiooni.

Järeldused

Praeguses ülevaates teatatakse, et oksüdatiivne stress võib lastel mitmete sündroomihaiguste korral põhjustada palju anatoomilisi ja füsioloogilisi kõrvalekaldeid. Kuigi see on FASD peamine põhjus, on see geneetiliste sündroomide puhul haigusseisundi sekundaarne põhjus.

Kliiniliselt näitab see, et FASD on täielikult välditav, vältides raseduse ajal oksüdatiivset stressi. Pediaatriliste geneetiliste sündroomide korral võib mitmete signaaliradade düsregulatsioonist tingitud oksüdeerivate liikide kuhjumist potentsiaalselt neutraliseerida mõistlik antioksüdantide lisamine.

Lisaks sellistele toidulisanditele tuleks esile tõsta ka regulaarse treeningu ja tervisliku toitumise kasulikkust oksüdatiivse stressi vähendamisel. Vaja on täiendavaid uuringuid, et teha kindlaks, kuidas arstid saavad neid strateegiaid oma patsientidele asjakohaselt soovitada..

Viide:

• 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

.