De rol van oxidatieve stress bij aangeboren syndromen

Kinderen geboren met verschillende syndromen veroorzaakt door genetische of verworven factoren zijn de focus geweest van veel klinische en onderzoeksstudies. Het is belangrijk om het onderliggende mechanisme te begrijpen en de aandoening waar mogelijk te verbeteren.

nieuw Antioxidanten De review gaat in op de rol van oxidatieve stress bij genetische aandoeningen zoals trisomie 21 (Down-syndroom, DS), Marfan-syndroom (MFS) en foetale alcoholspectrumstoornissen (FASD). Deze informatie kan in de toekomst de ontwikkeling van meer specifieke en effectieve preventie- en/of behandelingsstrategieën ondersteunen.

Stadion: Effect van oxidatieve stress op pediatrische syndromen. Afbeelding tegoed: SciePro / Shutterstock.com

een introductie

Oxidatieve stress verwijst naar de toestand waarin de antioxidantactiviteit de activiteit van oxidatieve soorten in het lichaam niet kan voorkomen. Dit is grotendeels te wijten aan de overproductie van oxiderende soorten, waaronder radicale zuurstofsoorten (ROS); Het kan echter ook optreden als gevolg van lage ROS-niveaus.

oxiderende soorten

Reactieve zuurstofsoorten bemiddelen een reeks gunstige functies, waaronder het doden van pathogenen tijdens ontstekingsreacties of het reguleren van de cardiovasculaire functie en eiwitactivering. Wanneer ze echter niet adequaat worden gereguleerd door cellulaire antioxidanten, kunnen reactieve zuurstofsoorten weefselbeschadiging en orgaandisfunctie veroorzaken.

Reactieve zuurstofspecies omvatten superoxide (O2.).^–), hydroxyl (OH^–), en waterstofperoxide (H₂a₂). O2^– Het is het meest stabiele en basale type ROS waarvan de andere twee typen zijn afgeleid. Het meest schadelijke type zuurstof is OH.^–Het is in staat DNA, eiwitten, vetten en koolhydraten te infecteren.

Super-anionen worden geproduceerd in mitochondriën via een fout in de elektronentransportketen (ETC) die verantwoordelijk is voor de vorming van het hoogenergetische molecuul adenosinetrifosfaat (ATP).

O2 productie^– Tijdens dit proces is het waarschijnlijker dat de cel een overmaat aan ATP produceert, met een daaropvolgende afname van de ETC-activiteit, of dat sommige delen van de ETC door stress dissociëren. Reactieve zuurstofsoorten kunnen ook ontstaan ​​door roken, blootstelling aan ozon of ioniserende straling, ultraviolette straling en sommige zware metalen.

Effecten van de productie van reactieve zuurstofspecies (ROS) omvatten DNA-breuken en andere soorten schade die kunnen leiden tot kanker, versnelde veroudering, neurodegeneratieve, auto-immuunziekten of hart- en vaatziekten. Genetische veranderingen die het DNA-herstel veranderen, kunnen ook optreden.

Antioxidanten

Antioxidanten behoren tot de enzymatische en niet-enzymatische groepen. Enzymatische antioxidanten omvatten superoxide-dismutase (SOD) in mitochondriën, dat onder andere superoxide-ionen, katalasen, glutathionperoxidase (GTPx) en glutathiontransferasen (GST’s) vermindert. GTPx staat bekend om zijn werking bij het ontgiften van lipideperoxiden en het afbreken van H₂a₂ in twee delen water.

Niet-enzymatische antioxidanten omvatten vitamine E of alfa-tocoferol, carotenoïden en vitamine C, die gemeen hebben met vitamine E, resveratrol en andere plantaardige polyfenolen.

pediatrische syndromen

Verschillende syndromen omvatten oxidatieve stress, waaronder DS, MFS, FASD, Gaucher-syndroom, ataxie-telangiëctasie (AT), Fanconi-anemie, autismespectrumstoornissen (ASS) en primaire immunodeficiëntie (PI’s).

corrupt

FASD verwijst naar een groep neonatale cognitieve en gedragsafwijkingen die verband houden met alcoholmisbruik door de moeder tijdens de zwangerschap. Foetaal alcoholsyndroom (FAS) is wereldwijd de belangrijkste oorzaak van mentale retardatie en de belangrijkste oorzaak van vermijdbare neurologische afwijkingen. Als gevolg hiervan is de consumptie van alcohol in elke dosis tijdens de zwangerschap ten strengste verboden, in afwachting van het vaststellen van een veilig minimum.

Het mechanisme van schade bij FASD is oxidatieve stress op de zich ontwikkelende hippocampus veroorzaakt door alcohol. Dit wordt gemedieerd door het onvermogen van de foetus om meer dan de helft van de door de moeder ingenomen alcohol effectief te metaboliseren.

Resulterende vorming van ROS, als reactie op overexpressie van NOX-enzymen₂ en stikstofoxiden₄is schadelijk voor de hersenen, vooral vanwege het rijke gehalte aan vetzuren, die het ideale substraat zijn voor de activiteit van reactieve zuurstofsoorten.

Antioxidanttherapie voor vrouwen die drinken tijdens de zwangerschap kan dergelijke nadelige effecten voorkomen, zoals gesuggereerd door verschillende rattenexperimenten met vitamine E, vitamine C, astaxanthine en omega-3-vetzuren.

in

AT is een puur genetisch syndroom met meerdere klinische manifestaties in de eerste twintig levensjaren. Hiervan zijn T-celtumoren en cerebellaire ataxie de meest invaliderende hiervan. De pathologie ligt in het Ataxia Telangiectasia Mutated (ATM) -gen, dat het primaire gen voor de initiatie van DNA-herstel is.

Net als veel andere genetische aandoeningen zijn veel defecten ook secundair aan verhoogde ROS-activiteit door mitochondriale disfunctie en regulering van andere ROS-bronnen. Geoxideerd lipoproteïne met lage dichtheid (ox-LDL) is een promotor van immuuncel-gemedieerde ontsteking en vasculaire veranderingen met verhoogde DNA-fragmentatie.

DS

In DS is het extra getal 21^Straat Het chromosoom is de plaats van de belangrijkste enzymatische antioxidant SOD-1, die superoxide omzet in H₂a₂ Voor verdere waterstofwisseling door katalase of GTPx. Overexpressie van SOD-1 met 50% bij deze patiënten, zonder een overeenkomstige toename van de andere twee enzymen, zou de accumulatie van H₂O2 en de resulterende oxidatieve stress.

Het voorlopereiwit amyloïde bèta A4 verdrievoudigt, wat resulteert in een toename van amyloïde bèta (Aβ), een kenmerk van de ziekte van Alzheimer (AD). DS is de belangrijkste oorzaak van het vroege begin van AD geassocieerd met oxidatieve stress, aangezien deze de normale cellulaire eliminatie van abnormale eiwitten verhindert. Accumulatie van Aβ-aggregaten kan lipideperoxidatie stimuleren.

Verschillende andere eiwitten en transcriptiefactoren die betrokken zijn bij het reguleren van antioxidantreacties zijn gemeld bij DS. De oxidatieve stress die met deze veranderingen gepaard gaat, zou de cognitieve en intellectuele stoornissen kunnen verklaren die gepaard gaan met DS, evenals de hartafwijkingen die vaak bij deze kinderen worden gevonden.

Suppletie met antioxidanten en lichaamsbeweging kunnen nuttig zijn bij het verminderen of verbeteren van de neurologische manifestaties van DS.

Andere pediatrische syndromen

Bij ASS wordt een verminderde antioxidantactiviteit in de hersenen waargenomen. Lopende studies onderzoeken in hoeverre behandeling met exogene antioxidanten deze patiënten kan helpen.

Vergelijkbare resultaten zijn gemeld bij verschillende andere genetische syndromen, zoals accumulatie van toxische metabolieten met resulterende ROS-productie bij de ziekte van Gaucher, evenals overproductie van H₂a₂ en door stikstofmonoxide (NO) geïnduceerd aorta-aneurysma bij MFS dat leidt tot overexpressie van het ROS-producerende NOX-enzym₄ en SOD.

conclusies

De huidige beoordeling geeft aan dat oxidatieve stress veel anatomische en fysiologische afwijkingen bij veel syndromale kinderziekten kan mediëren. Hoewel dit de primaire oorzaak van FASD is, is het secundair aan de ziektetoestand bij genetische syndromen.

Klinisch laat dit zien hoe FASD volledig kan worden voorkomen door blootstelling aan oxidatieve stress tijdens de zwangerschap te vermijden. Bij pediatrische erfelijke syndromen kan accumulatie van oxidatieve soorten secundair aan ontregeling van meerdere routes worden tegengegaan door oordeelkundige suppletie van antioxidanten.

Naast deze supplementen moeten ook de voordelen van regelmatige lichaamsbeweging en een gezond dieet in termen van het verminderen van oxidatieve stress worden benadrukt. Aanvullende studies zijn nodig om te bepalen hoe clinici deze strategieën op de juiste manier aan hun patiënten kunnen aanbevelen.​​​​​​