plik


WIADOMOZCI LEKARSKIE 2008, LXI, 1 3 Nr 1 3 67 Bo|ena RadwaDska-Wala, Ewa Buszman, Dominika Dru|ba UDZIAA REAKTYWNYCH FORM TLENU W PATOGENEZIE CHORB OZRODKOWEGO UKAADU NERWOWEGO Z Katedry i ZakBadu Chemii i Analizy Lekw Zlskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach Wyniki wielu prowadzonych ostatnio badaD wskazuj na udziaB reaktywnych form tlenu (RFT) i innych wolnych rodnikw w patoge- nezie r|nych schorzeD o[rodkowego ukBadu nerwowego (OUN). W pracy omwiono powstawanie RFT, mechanizmy obronne organizmu, nieenzymatyczne i enzymatyczne markery antyoksydacyjne oraz rol RFT i stresu oksydacyjnego w schorzeniach OUN u dzieci i dorosBych. [Wiad Lek 2008; 61(1 3): 67 73] SBowa kluczowe: reaktywne formy tlenu (RFT), stres oksydacyjny, choroby o[rodkowego ukBadu nerwowego (OUN). Reaktywne formy tlenu a stres oksydacyjny cyjne i niskoczsteczkowe antyoksydanty. W niektrych schorzeniach obrona antyoksydacyjna nie jest w stanie Tlen jest niezbdny w przebiegu wielu procesw usun powstajcych RFT, co prowadzi do zaburzenia zachodzcych w organizmie czBowieka, ale ten |ycio- rwnowagi midzy ich powstawaniem a eliminowaniem. dajny pierwiastek mo|e by tak|e zrdBem zagro|enia Stres mo|e by wynikiem dziaBania wielu czynnikw zwizanego z powstawaniem reaktywnych form tlenu egzogennych, takich jak: spo|ywanie alkoholu, zimno, (RFT) i reakcji wolnorodnikowych. Szkody bioche- przyjmowanie lekarstw, przebyte infekcje wirusowe miczne spowodowane przez metabolity tlenu prowadz i bakteryjne, urazy, promieniowanie elektromagnety- najcz[ciej do uszkodzenia tkanek i rozwoju r|nych czne, toksyny, ci|ki wysiBek fizyczny, stres, zBa dieta, stanw chorobowych. palenie papierosw [3]. Bardzo istotne s rwnie| Reaktywne formy tlenu to produkty peBnej lub wewntrzkomrkowe zrdBa RFT, do ktrych nale|: cz[ciowej redukcji oraz wzbudzenia czsteczki tlenu. BaDcuch oddechowy, peroksysomy, mikrosomalny BaD- W literaturze czsto mo|na spotka si z okre[leniem cuch transportu elektronw, reakcje enzymatyczne, utle-  wolne rodniki tlenowe , jednak nazwa ta nie jest precy- nianie biaBek oddechowych, utlenianie zredukowanych zyjna, poniewa| obok rodnikw tak|e czsteczki obojt- form niskoczsteczkowych skBadnikw komrkowych, ne zaliczane s do RFT. Do szeroko pojtej rodziny RFT utlenianie ksenobiotykw oraz generowanie RFT przez i form im pokrewnych, z ktrymi organizmy |ywe mog komrki ukBadu immunologicznego [4]. si spotka i ktre mog po[redniczy w toksycznym Najwicej zainteresowania budz patologiczne dziaBaniu tlenu, nale|y zaliczy tlen singletowy (1O2), ozon (O3), rodnik wodoronadtlenkowy ( ), aniono- implikacje reakcji RFT i stresu oksydacyjnego, prowa- dzce do podwy|szenia st|eD produktw peroksydacji rodnik ponadtlenkowy ( ), rodnik hydroksylowy lipidw oraz zmian aktywno[ci enzymw chronicych ( ), nadtlenek wodoru (H2O2), tlenek azotu ( ) przed RFT i st|eD niskoczsteczkowych antyoksy- oraz ditlenek azotu ( ) [1]. Reaktywne formy tlenu dantw. Najbardziej znanym biologicznym procesem w komrkach s naturalnymi produktami tlenowego wolnorodnikowym jest peroksydacja lipidw, w ktrej metabolizmu i w st|eniach fizjologicznych peBni dochodzi do utleniania i degradacji wielonienasyconych wa|ne funkcje regulacyjne, np. przekazywanie sygnaBw wewntrz- i midzykomrkowych, jednak niekontrolo- kwasw tBuszczowych zawartych w lipidach bBonowych, wany wzrost ich st|enia prowadzi do BaDcucha reakcji co w konsekwencji prowadzi do uszkodzenia komrki. rodnikowych, ktrych efektem jest uszkodzenie biaBek, Peroksydacja lipidw jest procesem lawinowym, za- lipidw, cukrowcw oraz kwasw nukleinowych [2]. pewniajcym cigB dostaw wolnych rodnikw, ktre Zaburzenie rwnowagi fizjologicznej midzy wytwa- inicjuj nastpne reakcje peroksydacji. Wodoronadtlenki rzaniem RFT a ich unieczynnianiem prowadzi do stresu lipidw powstajce w czasie procesw peroksydacji oksydacyjnego, czyli serii reakcji biochemicznych, wielonienasyconych kwasw tBuszczowych podlegaj ktrych efektem jest uszkodzenie komrek i ich [mier. dalszym przemianom, a| do stabilnych, nierodnikowych Helmut Sies zdefiniowaB stres oksydacyjny jako  zabu- zwizkw zawierajcych: aldehydowe, ketonowe, hy- rzenie rwnowagi prooksydacyjno-antyoksydacyjnej droksylowe, karboksylowe, peroksylowe i epoksydowe w kierunku reakcji utleniania [1]. Podczas zachowanej grupy funkcyjne, oraz do wglowodorw  alkanw homeostazy RFT usuwane s przez enzymy antyoksyda- i alkenw [5]. 68 B. RadwaDska-Wala i wsp. Nr 1 3 Mechanizmy obrony przed reaktywnymi formami tlenu Katalaza Katalaza jest bifunkcjonaln hemoprotein mogc Istotn rol w przeciwdziaBaniu wolnorodnikowym peBni rol katalazy oraz peroksydazy. W [rodowisku uszkodzeniom peBni zwizki hamujce generacj o wysokim st|eniu nadtlenku wodoru dominuje aktyw- wolnych rodnikw lub uczestniczce w ich przemianie no[ katalazowa polegajca na katalizowaniu reakcji w nieaktywne pochodne. Zwizki te s zarwno pocho- dysmutacji nadtlenku wodoru do tlenu czsteczkowego dzenia endogennego (organizm sam mo|e je syntetyzo- i wody [1]: wa), jak i egzogennego (dostarczane w po|ywieniu, poniewa| nie mog by wytwarzane przez organizm). H2O2 + H2O2 CAT!2H2O + O2 Ze wzgldu na mechanizm dziaBania obron przed RFT W [rodowisku o niskim st|eniu nadtlenku wodoru dzielimy na enzymatyczn i nieenzymatyczn [1,2]. przewa|a aktywno[ peroksydazowa [2]: np. 1. Enzymatyczna obrona antyoksydacyjna Katalaza organizmw eukariotycznych jest enzymem Podstawowe enzymy zaanga|owane w usuwanie o masie czsteczkowej 60 kDa, wykazujcym najwik- RFT to dysmutaza ponadtlenkowa (superoxide dismut- sz aktywno[ w wtrobie, nerkach i erytrocytach. Ze ase  SOD), katalaza (catalase  CAT), peroksydaza wzgldu na lokalizacj w komrce wyr|nia si 2 typy glutationowa (glutathione peroxidase  GPx) oraz wspB- katalaz, kodowane przez odrbne geny: typowa T (cyto- dziaBajca z GPx reduktaza glutationowa (glutathione plazmatyczna) oraz atypowa A (peroksysomalna) [1,2]. reductase  GR). Peroksydaza glutationowa Dysmutaza ponadtlenkowa W organizmach ssakw wystpuj 4 peroksydazy Dysmutaza ponadtlenkowa jest enzymem z grupy glutationiowe, wszystkie zawierajce selen [1,2]: oksydoreduktaz, katalizujcym reakcj dysmutacji anio-  GPx1 (klasyczna)  wewntrzkomrkowa hemoprote- norodnika ponadtlenkowego do tlenu czsteczkowego ina katalizujca reakcje midzy nadtlenkiem wodoru i nadtlenku wodoru [2]: oraz wodoronadtlenkami a glutationem, ktrych _ _ produktami s utleniony glutation oraz woda: O2 " + O2 " + 2H+ SOD!H2O2 + O2 !GSSG + 2H2O W organizmach wyr|nia si 3 izoenzymy SOD [1,6,7]: H2O2 + 2GSH GPx  SOD1 (CuZn-SOD)  enzym cytozolowy o masie ROOH + 2GSH GPx !ROH + H2O + GSSG czsteczkowej 32 kDa, obecny w znacznej ilo[ci  GPx2 (|oBdkowo-jelitowa)  wystpuje prawie wy- w wtrobie, jdrach i erytrocytach; skBada si z 2 Bcznie w [cianie przewodu pokarmowego, peBnic identycznych podjednostek, z ktrych ka|da zawiera rol ochronnej bariery przed nadtlenkami i ksenobio- po jednym atomie miedzi i cynku. Jest biaBkiem tykami; termostabilnym i odpornym na dziaBanie enzymw  GPx3 (osoczowa)  obecna w pBynach pozakomrko- proteolitycznych; wych i tkankach; podstawow jej funkcj jest ochrona  SOD2 (Mn-SOD)  enzym mitochondrialny o masie przestrzeni pozakomrkowej; czsteczkowej 23 kDa, zamiast atomw cynku i mie-  GPx4 (fosfolipidowa hydroperoksydaza)  gBwn dzi zawiera atom manganu. Wykazano, |e niedobr funkcj tej peroksydazy jest ochrona bBon biologicz- tego enzymu prowadzi do zaburzenia funkcjonowa- nych przed peroksydacj fosfolipidw. nia mitochondriw m.in. w neuronach i miocytach, a tak|e do [mierci zwierzt homozygotycznych typu Reduktaza glutationowa knock-out; Reduktaza glutationowa jest enzymem o masie cz-  SOD3 (EC-SOD)  zewntrzkomrkowa dysmutaza steczkowej okoBo 110 kDa, wystpujcym w cytozolu ponadtlenkowa o caBkowitej masie molekularnej i mitochondriach. Katalizuje reakcje przeksztaBcania 135 kDa, zawiera jeden atom miedzi i jeden atom utlenionego glutationu w form zredukowan kosztem cynku. Wystpuje w tkankach, osoczu krwi i pBynach utleniania zredukowanej postaci dinukleotydu nikoty- zewntrzkomrkowych, takich jak limfa, pByn [rd- namidoadeninowego (NADPH + H+) [1]: mi|szowy, maz stawowa i pByn mzgowo-rdzeniowy. GBwnym miejscem wystpowania w tkankach jest GBwn rol tego enzymu jest utrzymanie wewntrz macierz pozakomrkowa i powierzchnia komrek. komrek odpowiedniego st|enia glutationu poprzez Pozakomrkowa dysmutaza ponadtlenkowa bierze redukcj jego utlenionych grup tiolowych. udziaB w unieczynnianiu w przestrzeniach mi- dzykomrkowych i w naczyniach krwiono[nych, gdzie 2. Nieenzymatyczna obrona antyoksydacyjna jest najwa|niejszym enzymem antyoksydacyjnym. Zdolno[ci antyoksydacyjne organizmu zale| rw- Nie tylko katalizuje dysmutacj , ale podobnie nie| od obecno[ci niskoczsteczkowych zwizkw, jak CuZnSOD wykazuje aktywno[ peroksydazow. Nr 1 3 Reaktywne formy tlenu 69 tzw. antyoksydantw, ktre wystpujc w relatywnie ne, tj.: dysmutaz ponadtlenkow, katalaz oraz perok- niskich st|eniach, znaczco hamuj stopieD oksydacji sydaz i reduktaz glutationow. Zmiany aktywno[ci czsteczek i tym samym zabezpieczaj komrki i tkanki enzymw chronicych przed RFT s odzwierciedleniem przed reakcjami wolnorodnikowymi. Dzielimy je na zaawansowania zachodzcych procesw peroksydacji antyoksydanty hydrofilowe i hydrofobowe [8,9]. Do lipidw. antyoksydantw hydrofilowych, chronicych [rodowi- sko wodne komrki, nale| m.in. glutation, askorbinian Reaktywne formy tlenu i stres oksydacyjny w pato- (witamina C), cysteina, kwas moczowy, flawonoidy, genezie wybranych schorzeD o[rodkowego ukBadu kreatynina. Antyoksydanty hydrofobowe usuwaj RFT nerwowego u dzieci i dorosBych z obszaru bBon komrkowych i odgrywaj znaczc rol Nadmierna generacja RFT oraz niedostateczna ak- w hamowaniu peroksydacji lipidw. Nale| do nich to- tywno[ antyoksydacyjnych mechanizmw obronnych koferole, karotenoidy, bilirubina, koenzym Q, witamina ustroju odgrywaj rol w patogenezie coraz wikszej i prowitamina D3, cholesterol i in. liczby chorb, a w[rd nich wielu schorzeD o[rodkowego ukBadu nerwowego (OUN) u dzieci i dorosBych. Markery aktywno[ci reaktywnych form tlenu Podstawowym kryterium oceny obecno[ci wolnych Bezpo[rednim przejawem niekorzystnych zmian rodnikw jest wykazanie fizjologicznego, ochronnego wywoBanych dziaBaniem RFT jest zjawisko peroksydacji dziaBania systemu antyoksydacyjnego. Oszacowanie lipidw, prowadzce w konsekwencji do uszkodzenia zmian zachodzcych w tym systemie przez pomiar ak- bBon biologicznych i inaktywacji biaBek enzymatycz- tywno[ci SOD, CAT, GPx, GR oraz st|enia produktw nych. Do oceny aktywno[ci RFT, a tym samym stopnia peroksydacji lipidw i niskoczsteczkowych antyoksy- zaawansowania zachodzcych procesw peroksydacji dantw pozwala oceni wzrost lub spadek powstawania lipidw, wkorzystuje si markery nieenzymatyczne RFT i innych wolnych rodnikw [1]. i enzymatyczne. 1. Schorzenia wieku dziecicego 1. Nieenzymatyczne markery procesu peroksydacji Wiele chorb wieku dziecicego zwizanych jest lipidw z wystpowaniem stresu oksydacyjnego i dziaBaniem RFT, ktre mog by przyczyn schorzeD lub mog pro- W wyniku procesu peroksydacji lipidw powstaj wadzi do postpu chorb ju| istniejcych. W prowadzo- krtkoBaDcuchowe kwasy tBuszczowe, alkohole, cykliczne nych dotychczas badaniach potwierdza si udziaB RFT endonadtlenki oraz aldehydy, w tym dialdehyd malonowy jako czynnikw stymulujcych w przebiegu wzrostu (malondialdehyde  MDA) uwa|any za wskaznik procesu i dojrzewania, dlatego pojawiajce si markery procesw peroksydacji lipidw. Produkty reakcji MDA z kwasem oksydacyjnych w ustroju dziecka nale|y interpretowa tiobarbiturowym (thiobarbituric acid  TBA) okre[la si indywidualnie w zale|no[ci od wieku, stanu fizjologicz- jako produkty TBA-reaktywne i uwa|a za markery nie- nego i etapu rozwoju. enzymatyczne procesu peroksydacji lipidw [10]. Du|e Do schorzeD w okresie noworodkowym, w ktrych zainteresowanie wzbudza tak|e ostatnio inny aldehyd udziaB RFT zostaB potwierdzony, nale|: dysplazje  4-hydroksynonenal (4-HNE), ktrego poziom mo|e tchawiczo-pBucne, retinopatie, martwicze zapalenie [wiadczy o zaawansowaniu choroby Alzheimera [11]. okr|nicy, hemochromatozy, a w okresie pzniejszym Innym nieenzymatycznym markerem antyoksyda- astma, mBodzieDcze reumatoidalne zapalenie staww, cyjnym jest caBkowity potencjaB antyoksydacyjny (total cukrzyca typu 1, choroby wtroby zwizane z chole- antioxidant status  TAS), ktry odzwierciedla caBkowit staz, kwashiorkor oraz wiele schorzeD OUN, w tym: pojemno[ bariery antyoksydacyjnej danej komrki, wodogBowie, zespB Downa, autyzm, urazy mzgu tkanki czy narzdu. Na warto[ TAS zasadniczy wpByw i nowotwory mzgu [12]. maj enzymy antyoksydacyjne, jak rwnie| st|enia Badania wielu autorw, prowadzone in vivo i in vitro, niskoczsteczkowych antyoksydantw. Wydaje si, |e wskazuj na powizanie midzy efektami wywoBanymi warto[ tego parametru mo|e by miar rwnowagi przez zwizki generujce RFT a poziomem enzymw prooksydacyjno-antyoksydacyjnej organizmu, wskazni- antyoksydacyjnych (SOD, CAT, GPx, GR) i produktw kiem wyczerpania rezerw antyoksydacyjnych w wyniku peroksydacji lipidw (w tym MDA) oraz TAS [2,13]. wysiBku czy w przebiegu chorb oraz wskazaniem do spo|ywania wikszej ilo[ci witamin antyoksydacyjnych ZespB Downa [1]. Badania kory mzgowej pBodw z zespoBem Dow- na wykazaBy o 60% wy|sz aktywno[ cytozolowej 2. Enzymatyczne markery procesu peroksydacji lipidw dysmutazy ponadtlenkowej w stosunku do kory m- zgowej pBodw normalnych oraz niezmieniony poziom Do enzymatycznych markerw antyoksydacyjnych zaliczamy omwione wcze[niej enzymy antyoksydacyj- peroksydazy glutationowej i katalazy. Przypuszcza si, 70 B. RadwaDska-Wala i wsp. Nr 1 3 |e u dzieci z zespoBem Downa trisomia 21 chromosomu RFT i produktw peroksydacji lipidw oraz obni|enie prowadzi do zwikszonej aktywno[ci CuZnSOD, nad- aktywno[ci SOD w ependymie, splocie naczyniwko- produkcji nadtlenku wodoru, co najprawdopodobniej jest wym i hipokampie [18]. przyczyn powstawania stresu oksydacyjnego [2,12]. Zapalenie opon mzgowo-rdzeniowych Zitnanova i wsp. [14] nie wykazali u dzieci z zespoBem Jednym z czynnikw odpowiedzialnych za genero- Downa zmian w warto[ciach TAS oraz zmian st|enia wanie RFT w OUN s bakterie. W przypadku schorzeD 4-hydroksy-2-nonenalu w badanym materiale. bakteryjnych powstawanie nadmiernej ilo[ci RFT za- Pastor i wsp. [15] prowadzc badania w grupie osb obserwowano m.in. podczas zapalenia opon mzgowo- z zespoBem Downa w wieku od roku do 50 lat odno- -rdzeniowych wywoBanego przez bakterie Streptococcus towali znaczne zmiany aktywno[ci enzymw antyok- pneumoniae. Pneumokoki produkuj pneumolizyn oraz sydacyjnych w erytrocytach pacjentw w porwnaniu nadtlenek wodoru, ktre prowadz do uszkodzenia mi- z grup kontroln. Aktywno[ SOD1 wzrosBa o 37%, GPx tochondriw komrek nerwowych oraz kieruj neurony o 8,4%, GR o 37,4%, a CAT o 4%. Analizujc uzyska- na szlak apoptozy. Powa|ne konsekwencje infekcji bak- ne wyniki zaobserwowali wyrazny spadek aktywno[ci teriami mog by rwnie| skutkiem zbyt silnej reakcji SOD1 i GR z wiekiem, natomiast aktywno[ GPx byBa ukBadu immunologicznego czBowieka, w ktrej dochodzi wy|sza u osb starszych. Nie zaobserwowano |adnych do uwolnienia olbrzymiej ilo[ci RFT oraz prozapalnych zmian w warto[ciach st|enia -tokoferolu pomidzy cytokin, m.in. TNF i IL-2. Nadmierne powstawanie RFT osobami z zespoBem Downa a grup kontroln. nie tylko powoduje [mier patogenw, ale rwnie| staje Pourazowe uszkodzenie mzgu si przyczyn wielu uszkodzeD tkanki nerwowej [19]. Zmiany aktywno[ci enzymw antyoksydacyjnych Tsukahara i wsp. [20] w badaniach prowadzonych i antyoksydantw z towarzyszcym wzrostem produk- na pBynie mzgowo-rdzeniowym dzieci w wieku od 14 tw peroksydacji lipidw zaobserwowano rwnie| dni do 17 lat chorujcych na pneumokokowe zapalenie u dzieci z pourazowymi uszkodzeniami mzgu. Bayir opon mzgowo-rdzeniowych stwierdzili podwy|szony i wsp. [16] prowadzc badania na pBynie mzgowo- poziom 8-hydroksy-2 deoksyguanozyny, MDA, 4-HNE -rdzeniowym 11 dzieci w wieku od 2 miesicy do 16 lat oraz akroleiny. z pourazowym uszkodzeniem mzgu (gBwnie wypadki W pBynie mzgowo-rdzeniowym zaobserwowano samochodowe) wykazali obni|enie caBkowitego poten- rwnie| podwy|szony poziom tlenku azotu. Caksen cjaBu antyoksydacyjnego, wzrost st|enia produktw i wsp. [21] prowadzc badania w grupie dzieci z ostrym peroksydacji lipidw oraz spadek st|enia witaminy C. zapaleniem opon mzgowo-rdzeniowych wykazali pod- St|enie glutationu w pierwszych godzinach po wypadku wy|szony poziom SOD, GPx, CAT oraz ceruloplazminy ulegBo podwy|szeniu, po czym obni|yBo si. w osoczu pacjentw w porwnaniu z grup kontroln. WodogBowie Podobne wyniki uzyskali Kawakami i wsp. [22]. WodogBowie to stan patologiczny, w ktrym na 2. Choroby neurodegeneracyjne skutek zaburzenia rwnowagi midzy wytwarzaniem i wchBanianiem pBynu mzgowo-rdzeniowego dochodzi Przyczyny chorb neurodegeneracyjnych nie zostaBy do poszerzenia wewntrzczaszkowych przestrzeni pBy- do koDca wyja[nione. S to choroby heterogenne, w kt- nowych. Nadmiar pBynu mzgowo-rdzeniowego mo|e rych patogenezie uczestniczy co najmniej kilka procesw prowadzi do wzrostu ci[nienia wewntrzczaszkowego, prowadzcych do uszkodzenia neuronw. Rozwj tych ktre powoduje m.in. gwaBtowne powikszenie obwodu chorb determinowany jest wspBdziaBaniem wielu czyn- gBowy, ttnienie ciemiczek, rozej[cie si szww czasz- nikw, m.in. genetycznych, bodzcw neurotoksycznych, kowych, poszerzenie si |yB na czaszce. Nastpstwami RFT, odczynw zapalnych, lub obecno[ci r|nych zachodzcych zmian jest znaczny zanik tkanki nerwo- zwizkw, jak glin w chorobie Alzheimera i |elazo wej, a w nieleczonych przypadkach [mier w cigu w chorobie Parkinsona [23]. UdziaBu RFT upatruje si pierwszych 4 lat |ycia. W przebiegu tego schorzenia oraz w patogenezie wielu chorb o[rodkowego i obwodowe- w stanach bdcych jego powikBaniem, takich jak go ukBadu nerwowego, takich jak niedokrwienny udar zapalenie opon mzgowo-rdzeniowych, wylewy krwi mzgu, uszkodzenie mzgu, wylew krwi do mzgu. do mzgu czy niedokrwienia mzgu, stwierdzono nad- Z chorb neurodegeneracyjnych nale|y wymieni: cho- mierne powstawanie RFT i azotu, czego konsekwencj rob Alzheimera, Parkinsona, stwardnienie zanikowe jest rozwj stresu oksydacyjnego. Z badaD przeprowa- boczne oraz stwardnienie rozsiane. dzonych przez Bujoka i wsp. [17] na pBynie mzgo- Niedokrwienny udar mzgu wo-rdzeniowym pobranym od dzieci z wodogBowiem stwierdzono zmiany aktywno[ci SOD, st|enia MDA Niedokrwienny udar mzgu spowodowany jest oraz korelacje midzy GPx i GSH. gwaBtownym zatrzymaniem dopBywu krwi do mzgu. W badaniach przeprowadzonych na szczurach z wro- Mo|e by wynikiem niedro|no[ci ttnicy zaopatrujcej dzonym wodogBowiem potwierdzono wzrost produkcji lub niewystarczajcego przepBywu krwi przez dany ob- Nr 1 3 Reaktywne formy tlenu 71 szar mzgu. Do zamknicia ttnicy mo|e doprowadzi i CAT w istocie czarnej, jdrze ogoniastym i skorupie. zakrzep powstaBy w miejscu niedro|no[ci lub materiaB Zmniejszeniu aktywno[ci CAT w krwinkach czerwonych towarzyszy spadek aktywno[ci SOD [29]. zatorowy, ktry przemie[ciB si do naczynia mzgowego. W pBynie mzgowo-rdzeniowym i surowicy pacjentw Stwardnienie zanikowe boczne z niedokrwiennym udarem mzgu zaobserwowano Stwardnienie zanikowe boczne to rzadkie schorzenie obni|on aktywno[ SOD, CAT, GPx oraz GR [24]. neurodegeneracyjne, w ktrym dochodzi do uszkodze- Polidori i wsp. [25] analizujc osocze 28 pacjentw nia i zaniku motoneuronw kory mzgu, pnia mzgu z niedokrwiennym udarem mzgu wykazali obni|one i rdzenia krgowego. Efektem uszkodzeD jest rozwijaj- st|enie luteiny, likopenu, - i -karotenu. Poziom MDA ca si niewydolno[ mi[ni z postpujcym parali|em, w osoczu byB znacznie wy|szy w porwnaniu z grup prowadzca do [mierci chorego w cigu 3 (50% chorych) kontroln. Zaobserwowano rwnie| znacznie podwy|- do 5 lat (90% chorych). W 5 10% przypadkw choroba szony poziom witaminy A i kwasu moczowego oraz ta dziedziczy si autosomalnie dominujco. To kolejne obni|ony poziom kwasu askorbinowego. schorzenie, ktremu towarzyszy stres oksydacyjny. Aguirre i wsp. [30] w badaniach prowadzonych na Choroba Alzheimera szczurach ze stwardnieniem zanikowym bocznym wyka- Za podstawowy czynnik patogenny w chorobie zali znaczny wzrost produktw oksydacji DNA, w tym Alzheimera (Alzheimer s disease  AD) uznaje si nad- 8-hydroksy-2 -deoksyguanozyny i 8-hydroksyguaniny, miern kumulacj i agregacj biaBka -amyloidowego. w rdzeniu krgowym, korze mzgu i pr|kowiu. Liu Nagromadzenie -amyloidu w ttniczkach mzgowych i wsp. [31] wykorzystujc do badaD transgenicz- prowadzi do uszkodzenia poBczeD synaptycznych, ne myszy G93A ze zmutowanym ludzkim genem dziaBa rwnie| neurotoksycznie. Poniewa| AD dotyczy CuZnSOD wykazali po raz pierwszy podwy|szony ludzi w podeszBym wieku, nale|y zwrci uwag na poziom nadtlenku wodoru i rodnika hydroksylowego powizanie stresu oksydacyjnego z procesem starze- oraz obni|ony poziom anionorodnika ponadtlenkowego nia. Epizody niedotlenienia mzgu, czsto wystpujce w mzgu zwierzt. u ludzi starszych, mog prowadzi do nadmiernej syn- Stwardnienie rozsiane tezy RFT i produktw peroksydacji lipidw, a w ich To choroba OUN, charakteryzujca si obecno[ci nastpstwie do uszkodzenia bBon neuronw [23]. rozsianych ognisk demielinizacji w mzgu i rdzeniu Badania prowadzone przez szwedzkich i fiDskich krgowym z pocztkowo przemijajcymi, a potem badaczy wykazywaBy, |e chorzy z AD wytwarzaj utrwalonymi licznymi zaburzeniami neurologicznymi. wicej GPx (cyt. za [23]), natomiast Guemouri i wsp. W pBynie mzgowo-rdzeniowym pacjentw obserwuje [26] zaobserwowali spadek aktywno[ci GPx w erytro- si podwy|szony poziom MDA, obni|on aktywno[ cytach i surowicy krwi wraz z wiekiem. Chen i wsp. GPx oraz podwy|szon aktywno[ GR. W patogenezie [27] dokonali pomiarw aktywno[ci SOD, GPx i CAT stwardnienia rozsianego jedna z hipotez zakBada udziaB w tkance mzgowej pobranej po[miertnie od chorych tlenku azotu i nadtlenoazotynu. Pacjenci umierajcy na na AD. Z uzyskanych danych wynika znaczny wzrost t chorob wykazuj podwy|szon aktywno[ syntazy aktywno[ci SOD w obrbie m|d|ku, przedniej cz[ci tlenku azotu w astrocytach, a w pBynie mzgowo- kory mzgowej oraz w hipokampie. Aktywno[ CAT -rdzeniowym jest podwy|szony poziom nitrowanych byBa du|o wy|sza w m|d|ku oraz w przedniej cz[ci biaBek [32]. kory, natomiast aktywno[ GPx pozostaBa niezmieniona Inne schorzenia o[rodkowego ukBadu nerwowego w porwnaniu z grup kontroln. R|nice aktywno[ci enzymw antyoksydacyjnych mog by efektem r|nego Na podstawie wielu przeprowadzonych badaD nasilenia procesw metabolicznych, zatem zr|nico- w etiopatogenezie niektrych schorzeD psychiatrycz- wanego wytwarzania RFT, zale|nego m.in. od diety, nych oraz nowotworowych przyjmuje si udziaB stresu przyjmowanych lekw i rwnolegle toczcych si innych oksydacyjnego. W przebiegu fobii spoBecznej u chorych dochodzi do wzrostu aktywno[ci enzymw antyoksyda- procesw chorobowych. cyjnych (CAT, SOD, GPx) oraz produktw peroksydacji Choroba Parkinsona lipidw (MDA) [33]. Podwy|szenie poziomu enzymw Stres oksydacyjny ze wzgldu na wyjtkowe wBa[- antyoksydacyjnych zaobserwowano rwnie| u pacjen- ciwo[ci neuronw dopaminowych substancji czarnej tw z depresj [34]. W przypadku schizofrenii oprcz jest rwnie| Bczony z patomechanizmem choroby zmian w ukBadach neurotransmisyjnych mog pojawi Parkinsona. Komrki te charakteryzuj si wysokim si zaburzenia w systemie obrony antyoksydacyjnej. st|eniem dopaminy i znaczn aktywno[ci oksydazy U nieleczonych pacjentw z pierwszymi epizodami monoaminowej (monoamine oxidase  MAO), ktra choroby zaobserwowano obni|on aktywno[ SOD [2], katalizuje oksydacyjn deaminacj dopaminy z po- a Yao i wsp. [35] badajc po[miertnie aktywno[ GPx, wstaniem nadtlenku wodoru [2,28]. U pacjentw z cho- GR oraz st|enie glutationu w obrbie jdra ogoniastego rob Parkinsona dochodzi do spadku aktywno[ci GPx wykazali obni|ony poziom tych markerw. 72 B. RadwaDska-Wala i wsp. Nr 1 3 U osb dorosBych z nowotworami mzgu stwierdzono bocznym, schizofrenii, niedokrwiennym udarze mzgu, wzrost aktywno[ci SOD, GPx i GR oraz spadek pozio- zespole Downa, wodogBowiu i zapaleniu opon mzgo- wo-rdzeniowych. mu kwasu askorbinowego i glutationu we wszystkich Badania kliniczne i do[wiadczalne wskazuj na [cisBe przypadkach guzw mzgu [36]. powizanie midzy powstawaniem RFT a aktywno[ci enzymw antyoksydacyjnych (SOD, CAT, GPx, GR), Podsumowanie st|eniem produktw peroksydacji lipidw oraz caB- Analiza udziaBu RFT w patogenezie r|nych scho- kowitym potencjaBem antyoksydacyjnym w przebiegu rzeD OUN wykazuje, |e stres oksydacyjny zbli|a je do schorzeD OUN. Zmiany warto[ci tych markerw procesu siebie. Coraz wicej uwagi po[wica si roli wolnych peroksydacji lipidw mog stanowi cenne zrdBo infor- rodnikw w rozwoju choroby Alzheimera, Parkinsona, macji o rozwoju i postpie choroby oraz uBatwi wybr w stwardnieniu rozsianym, stwardnieniu zanikowym odpowiedniej terapii. Pi[miennictwo [1] Bartosz G. Druga twarz tlenu. Wolne rodniki w przyrodzie. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa 2003. [2] Gruber B. Enzymy chronice organizm przed reaktywnymi postaciami tlenu. Farm Pol 1996; 52: 263 271. [3] Ravindra PS, Shashwat S, Suman K. Free radicals and oxidative stress in neurodegenerative diseases: relevance of dietary antioxidants. JIACM 2004; 5: 218 225. [4] Thannickal VJ, Fanburg BL. Reactive oxygen species in cell signaling. AJP 2000; 279: 1005 1028. [5] Montine JT, Neely MD, Quinn F, Beal MF, Markesbery WR, Roberts LJ, Morrow JD. Lipid peroxidation in aging brain and Alzheimer s disease. Free Radic Biol Med 2002; 33: 620 626. [6] Kinnula VL, Crapo JD. Superoxide dismutases in the lung and human lung diseases. Am J Respir Crit Care Med 2003; 167: 1600 1619. [7] Zelko IN, Mariani TJ, Folz RJ. Superoxide dismutase multigene family: a comparison of the CuZn-SOD (SOD1), Mn-SOD (SOD2), and EC-SOD (SOD3) gene structures, evolution, and expression. Free Radic Biol Med 2002; 33: 337 349. [8] Young IS, Woodside JV. Antioxidants in health and disease. J Clin Pathol 2001; 54: 176 186. [9] Gilgun-Sherki Y, Rosenbaum Z, Melamed E, Offen D. Antioxidant therapy in acute central nervous system injury: current state. Pharmacol Rev 2002; 54: 271 284. [10] RadwaDska-Wala B, Buszman E, DybaBa R. WpByw cefotaksymu i meropenemu na caBkowity potencjaB antyoksydacyjny i proces peroksydacji lipidw w pBynie mzgowo-rdzeniowym u dzieci z wodogBowiem. Ann Acad Med Siles 2004; 58: 31 35. [11] Barrera G, Pizzimenti S, Dianzani MU. 4-Hydroxynonenal and regulation of cell cycle: effects on the pRb/E2F pathway. Free Radic Biol Med 2004; 37: 597 606. [12] Granot E, Kohen R. Oxidative stress in childhood  in health and disease states. Clin Nutr 2004; 23: 3 11. [13] Tsukahara H, Jiang MZ, Ohta N, Sato S, Tamura S, Hiraoka M, Maeda M, Mayumi M. Oxidative stress in neonates: evaluation using specific biomarkers. Life Sci 2004; 75: 933 938. [14] Zitnanova I, Korytar P, Sobotova H, Horakova L, Sustrova M, Pueschel S, Durackova Z. Markers of oxidative stress in children with Down syndrome. Clin Chem Lab Med 2006; 44: 306 310. [15] Pastor MC, Sierra C, Dolad M, Navarro E, Brandi N, Cabr E, Mira A, Sers A. Antioxidant enzymes and fatty acid status in erythrocytes of Down s syndrome patients. Clin Chem 1998; 44: 924 929. [16] Bayir H, Kagan VE, Tyurina YY, Tyurin V, Ruppel RA, Adelson PD, Graham SH, Janesko K, Clark RS, Kochanek PM. Assessment of antioxidant reserves and oxidative stress in cerebrospinal fluid after severe trau- matic brain injury in infants and children. Pediatr Res 2002; 51: 571 578. [17] Bujok G, Wrblewski P, BudziDski D. Relationship between concentration and activity of antioxidation system elements in cerebrospinal fluid in children with hydrocephalus. Med Sci Monitor 1999; 5: 253 257. [18] Socci DJ, Bjugstad KB, Jones HC, Pattisapu JV, Arendash GW. Evidence that oxidative stress is associated with the pathophysiology of inherited hydrocephalus in the H-Tx rat model. Exp Neurol 1999; 155: 109 117. [19] Braun JS, Sublett JE, Freyer D, Mitchell TJ, Cleveland JL, Tuomanen EI, Weber JR. Pneumococcal pneumolysin and H2O2 mediate brain cell apoptosis during meningitis. J Clin Invest 2002; 109: 19 27. [20] Tsukahara H, Haruta T, Todoroki Y, Hiraoka M, Noiri E, Maeda M, Mayumi M. Oxidant and antioxidant activities in childhood meningitis. Life Sci 2002; 71; 2797 2806. [21] Caksen H, Dede S, Cemek M, Dulger H, Cemek F. Evaluation of antioxidant status in children with acute bacterial meningitis and encephalitis. Int J Neurosci 2003; 113: 1497 1504. [22] Kawakami Y, Monobe M, Kuwabara K, Fujita T, Maeda M, Fujino O, Kojima S, Fukunaga Y. A comparative study of nitric oxide, glutathione, and glutathione peroxidase activities in cerebrospinal fluid from children with convulsive diseases/children with aseptic meningitis. Brain Dev 2006; 28: 243 246. [23] Birkner E, Zalejska-Fiolka J, Antoszewski Z. Aktywno[ enzymw antyoksydacyjnych i rola witamin o charakterze antyoksydacyjnym w chorobie Alzheimera. Post Hig Med Do[w 2004; 58: 264 269. [24] Dzhandzhgava TG, Shakarishivili RR. Activity of antioxidant protection enzymes and content of lipid peroxidation products in blood serum and cerebrospinal fluid in patients with ischemic brain disease. Vopr Med Khim 1992; 38: 33 35. [25] Polidori MC, Cherubini A, Stahl W, Senin U, Sies H, Mecocci P. Plasma carotenoid and malondialdehyde levels in ischemic stroke patients: relationship to early outcome. Free Radic Res 2002; 36: 265 268. [26] Guemouri L, Artur Y, Herbeth B, Jeandel C, Cuny G, Siest G. Biological variability of superoxide dismutase, glutathione peroxidase, and catalase in blood. Clin Chem 1991; 37: 1932 1937. [27] Chen L, Richardson JS, Caldwell JE, Ang LC. Regional brain activity of free radical defense enzymes in autopsy samples from patients with Alzheimer s disease and from nondemented controls. Int J Neurosci 1994; 75: 83 90. [28] Cohen G, Farooqui R, Kesler N. Parkinson disease: a new link between monoamine oxidase and mitochondrial electron flow. Proc Natl Acad Sci (USA) 1997; 94: 4890 4894. [29] Bostantjopoulou S, Kyriazis G, Katsarou Z, Kiosseoglou G, Kazis A, Mentenopoulos G. Superoxide dismutase activity in early and advanced Parkinson s disease. Funct Neurol 1997; 12: 63 68. [30] Aguirre N, Beal MF, Matson WR, Bogdanov MB. Increased oxidative damage to DNA in an animal model of amyotrophic lateral sclerosis. Free Radic Res 2005; 39: 383 388. [31] Liu D, Wen J, Liu J, Li L. The roles of free radicals in amyotrophic lateral sclerosis: reactive oxygen species and elevated oxidation of protein, DNA, and membrane phospholipids. FASEB J 1999; 13: 2318 2328. [32] Calabrese V, Scapagnini G, Ravagna A, Bella R, Butterfield DA, Calvani M, Pennisi G, Giuffrida Stella AM. Disruption of thiol homeostasis and nitrosative stress in the cerebrospinal fluid of patients with active multiple sclerosis: evidence for a protective role of acetylcarnitine. Neurochem Res 2003; 28: 1321 1328. [33] Atmaca M, Tezcan E, Kuloglu M, Ustundag B, Tunckol H. Antioxidant enzyme and malondialdehyde values in social phobia before and after citalopram treatment. Eur Arch Psychiatry Clin Neurosci 2004; 254: 231 235. [34] Bilici M, Efe H, Koroglu MA, Uydu HA, Bekaroglu M, Deger O. Antioxidative enzyme activities and lipid peroxidation in major depression: alterations by antidepressant treat- ments. J Affect Disord 2001: 64: 43 51. [35] Yao JK, Leonard S. Reddy R. Altered glutathione redox state in schizophrenia. Dis Markers 2006; 22: 83 93. [36] Dudek H, Farbiszewski R, Rydzewska M, Michno T, KozBowski A. Evaluation of the activity of antioxidant enzymes and concentration of nonenzymatic antioxi- dants in human brain tumours. Wiad Lek 2004; 57: 16 19. Adres autorek: Ewa Buszman, Katedra i ZakBad Chemii i Analizy Lekw SUM w Katowicach, ul. JagielloDska 4, 41-200 Sosnowiec, tel. (0-32) 364 16 11, e-mail: ebuszman@slam.katowice.pl Nr 1 3 Reaktywne formy tlenu 73 B. RadwaDska-Wala, E. Buszman, D. Dru|ba REACTIVE OXYGEN SPECIES IN PATHOGENESIS OF CENTRAL NERVOUS SYSTEM DISEASES Summary Many recent studies have provided evidence that reactive oxygen species (ROS) and other free radicals are implicated in pathogenesis of various central nervous system (CNS) diseases. In this paper the formation of ROS, protective mechanisms, nonenzymatic and enzymatic antioxidative markers are presented as well as the role of ROS and oxidative stress in CNS diseases in children and in adult patients. Key words: reactive oxygen species (ROS), oxidative stress, central nervous system (CNS) diseases. KOMUNIKAT W dniach 5 7 listopada 2008 r. odbd si w Poznaniu: KONFERENCJA  JAKOZ LECZENIA ONKOLOGICZNEGO poBczona z uroczysto[ci 55-lecia utworzenia Wielkopolskiego Centrum Onkologii Tematyka konferencji: Chirurgia onkologiczna Nowotwory gBowy i szyi Brachyterapia Biologia molekularna Radioterapia " " " " Chemoterapia Diagnostyka histopatologiczna Diagnostyka laboratoryjna Pielgnacja chorego " " " Techniki medyczne Dydaktyka w onkologii Organizacja [wiadczeD Diagnostyka obrazowa " " " " " " Psychoonkologia Fizyka medyczna Radiobiologia Kontrola jako[ci " " " Sympozja satelitarne: Young Scientists Forum Prewencja i wczesne wykrywanie nowotworw Planowanie 3D " " w brachyterapii ginekologicznej Transmisja operacji raka odbytnicy w Wielkopolskim Centrum Onkologii "  operator prof. R. J. Heald oraz IV ZJAZD POLSKIEGO TOWARZYSTWA RADIOTERAPII ONKOLOGICZNEJ ktrego obrady bd toczy si w nawizaniu do konferencji  Jako[ leczenia onkologicznego Tematyka zjazdu: Radioterapia Radiobiologia Brachyterapia Terapia izotopowa Fizyka medyczna " " " " Metody obrazowania Dydaktyka w onkologii " " SzczegBowe informacje znajduj si na stronie www.wco.pl/jubileusz/zjazdptro Miejsce konferencji i zjazdu: Centrum Konferencyjne Midzynarodowych Targw PoznaDskich ul. GBogowska 14, PoznaD Biuro konferencyjne: Wielkopolskie Centrum Onkologii ul. Garbary 15, 61-866 PoznaD Kierownik Biura Konferencyjnego: Marta Bogusz tel. (0-61) 885 08 75, fax (0-61) 885 08 01 e-mail: marta.bogusz@wco.pl

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
[11]Oddziaływanie reaktywnych form tlenu i azotu z białkami
Czynniki genetyczne w patogenezie chorób przyzębia
Reaktywne formy tlenu znaczenie w fizjologii i stanach patologii organizmu
reaktywne formy tlenu
REAKTYWNE FORMY TLENU
WYKŁAD 22 reaktywne formy tlenu (SKRYPT)
ANTYOKSYDANTY A REAKTYWNE FORMY TLENU
Reaktywne formy tlenu
udział zapalenia i infekcji w patogenezie miażdżycy
Udział warunkowo chorobotwórczych wirusów w etiologii biegunek u prosiąt i warchlaków
Rola adipokin i insulinooporności w patogenezie niealkoholowej stłuszczeniowej choroby wątroby
Normalizer Form
chorobyskry
CHOROBA Z LYME?RMAKOTERAPIA

więcej podobnych podstron