Katarzyna Komosi ska-Vassev, Katarzyna Winsz

Komórki
KWAS FOLIOWY
macierzyste
– SK£ADNIK
– RodzajeAKTYWNY
i w³aœciwoœci
KOSMETYKÓW
Kaszel – klasyfikacja
Nr 11-12/2007
i leczenie
ANALIZA STATUSU PRZECIWUTLENIAJ¥CEGO
USTROJU W PRZEBIEGU FIZJOLOGICZNEGO
STARZENIA SIÊ USTROJU
ANTIOXIDANT STATUS ANALYSIS DURING PHYSIOLOGICAL AGEING
Dr Katarzyna Komosiñska-Vassev, Dr Katarzyna Winsz-Szczotka,
Mgr Kornelia KuŸnik-Trocha, Prof. Krystyna Olczyk
Katedra i Zak³ad Chemii Klinicznej i Diagnostyki Laboratoryjnej, Œl¹ski Uniwersytet Medyczny
Prof. dr hab. n.med. Krystyna Olczyk
Katedra i Zak³ad Chemii Klinicznej i Diagnostyki Laboratoryjnej
Œl¹ski Uniwersytet Medyczny
Streszczenie
Abstract
Nadmierne wytwarzanie reaktywnych form tlenu
stanowi jeden z czynników patogenetycznych leżących
u podłoża procesu starzenia. Celem niniejszej pracy
była ocena wpływu procesu fizjologicznego starzenia
się ustroju na obecne we krwi enzymy przeciwutleniające i nieenzymatyczne antyoksydanty. W tym celu
oznaczono aktywność dysmutazy ponadtlenkowej
(SOD), katalazy (CAT) i peroksydazy glutationowej
(GSHPx) w lizatach krwinkowych oraz całkowite stężenie przeciwutleniaczy (TAS) w osoczu krwi 60 zdrowych osób w różnym wieku. Zaobserwowano związany z wiekiem wzrost aktywności SOD (r = 0.78; p <
0.01). Badania wskazały ponadto na istnienie wysokiej
korelacji pomiędzy zmienną wiek, a aktywnością dwóch
enzymów rozkładających H2O2 – katalazy (r = – 0.76;
p < 0.01) i peroksydazy glutationowej (r = – 0.86; p
< 0.01). Ujemną korelację z wiekiem stwierdzono także
analizując potencjał antyoksydacyjny płynu pozakomórkowego, miarą którego był poziom TAS w osoczu
krwi (r = – 0.78; p < 0.01).
Zachodzące z wiekiem obniżanie aktywności enzymów antyoksydacyjnych, takich jak katalaza i peroksydaza glutationowa, może być związane z oksydacyjną modyfikacją cząsteczek enzymów, ich obniżoną syntezą i/lub zwiększonym zużyciem w usuwaniu reaktywnych form tlenu. Z kolei, stwierdzony
w niniejszej pracy wzrost aktywności dysmutazy ponadtlenkowej można traktować jako odpowiedź adaptacyjną komórek na wystąpienie stresu oksydacyjnego. Uzyskane w niniejszej pracy wyniki badań wskazują na istnienie różnych mechanizmów, poprzez które fizjologiczny proces starzenia się ustroju wpływa
na wskaźniki potencjału antyoksydacyjnego krwi.
Excessive reactive oxygen species formation has
been proposed as one of important pathogenetic factors involved in ageing process. This study was conducted in order to reveal how physiological ageing
process influences the blood scavenging enzymes and
non-enzymatic antioxidants. We measured activities
of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and
glutathione peroxidase (GSHPx) in erythrocyte lysates as well as plasma total antioxidant status (TAS)
level in samples obtained from 60 healthy subjects of
different age. SOD activity showed age-dependent increase in erythrocyte lysates (r = 0.78; p < 0.01). A negative correlation existed between age and activity of two
H2O2 detoxifying enzymes – catalase (r = – 0.76; p <
0.01) and glutathione peroxidase (r = – 0.86; p < 0.01),
respectively. Extracellular anti-free radical scavenging system potential measured by plasma TAS level was also
negatively correlated with age (r = – 0.78; p < 0.01).
The age-dependent decrease in antioxidant enzymes activity may be attributed to oxidative modifications of enzymes, their decreased synthesis and/or
increased consumption in reactive oxygen species removal. Found in our study age-related upregulation
of superoxide dismutase could be explained as an
adaptive phenomenon for oxidative stress.
Thus, the obtained results indicate for different
mechanisms by which physiological ageing process
affect the blood antioxidants status indices.
Słowa kluczowe: starzenie, enzymy antyoksydacyjne, nieenzymatyczne antyoksydanty
Key words
words: ageing, antioxidant enzymes, nonenzymatic antioxidants
Farmaceutyczny
Przegl¹d Naukowy
Nr 11-12/2007
ANALIZA STATUSU PRZECIWUTLENIAJ¥CEGO USTROJU ...
Wstêp
Nadmierne wytwarzanie reaktywnych form tlenu stanowi
niekwestionowany już czynnik
patogenetyczny, leżący u podłoża wielu chorób wieku starszego, takich jak: miażdżyca,
niedokrwienie czy choroby neurodegeneracyjne [1-3]. Obecnie
uważa się, że za destrukcję
składników komórki w procesie
starzenia się odpowiedzialne są
nie tylko reaktywne formy tlenu, lecz także i inne utleniacze,
powstające w wyniku procesów
metabolicznych [4,5]. Szkodliwe działanie RFT związane jest
ponadto z akumulacją produktów oksydacyjnych uszkodzeń
białek, kwasów nukleinowych,
węglowodanów i lipidów [4].
W celu przeciwdziałania tym
zmianom organizm wykształcił
mechanizmy chroniące komórki przed działaniem oksydantów. Należą do nich związki hamujące wytwarzanie reaktywnych form tlenu lub uczestniczące w ich przemianie w nieaktywne pochodne [4-6]. Dotychczasowa analiza statusu
przeciwutleniającego ustroju,
obejmująca ocenę nieenzymatycznych i enzymatycznych antyoksydantów, w przebiegu procesu starzenia wykazała szereg
rozbieżności [4,7-9]. Stąd też,
za cel niniejszej pracy przyjęto
ocenę aktywności enzymów
układu antyoksydacyjnego –
dysmutazy ponadtlenkowej,
katalazy i peroksydazy glutationowej w erytrocytach, a ponadto – ocenę całkowitego stężenia przeciwutleniaczy krwi,
obejmującego łącznie stężenie
witaminy C i E, b-karotenu,
kwasu moczowego, bilirubiny i albumin, poddając
także analizie ewentualną zależność między wspomnianymi – enzymatycznymi i nieenzymatycznymi – wskaźnikami obrony antyoksydacyjnej, a wiekiem osób
uczestniczących w badaniach.
Rycina 1. Dynamika zmian aktywności katalazy (CAT),
peroksydazy glutationowej (GSHPx), dysmutazy ponadtlenkowej (SOD) oraz całkowitego stężenia przeciwutleniaczy (TAS) w przebiegu fizjologicznego starzenia się ustroju
Farmaceutyczny
Przegl¹d Naukowy
!
ANALIZA STATUSU PRZECIWUTLENIAJ¥CEGO USTROJU ...
Materia³y i metody
Materiał do badań stanowiła krew 60 osób zdrowych, obojga płci, w tym, 33 kobiet i 27 mężczyzn.
Wyniki rutynowych oznaczeń hematologicznych i biochemicznych, pozwoliły na wyeliminowanie osób,
u których parametry te odbiegały od przyjętych wartości referencyjnych. Pomiaru aktywności dysmutazy
ponadtlenkowej i peroksydazy glutationowej oraz całkowitego stężenia przeciwutleniaczy we krwi dokonano z wykorzystaniem testów diagnostycznych firmy
Randox. Aktywność katalazy we krwi oznaczono według metody Aebiego [10].
Wyniki i ich omówienie
Przeprowadzone w niniejszej pracy badania wykazały, iż w przebiegu fizjologicznego starzenia się ustroju dochodzi do zmian potencjału przeciwutleniającego ustroju, przejawiających się sukcesywnie obniżającą się na przestrzeni lat aktywnością katalazy, peroksydazy glutationowej oraz całkowitego stężenia
przeciwutleniaczy. Postępujące stopniowo wraz z wiekiem obniżenie aktywności CAT i GSHPx – enzymów
rozkładających H2O2, opisuje wartość współczynnika
korelacji, wynosząca odpowiednio – 0.76 i – 0.86.
Obserwowaną zaś w przypadku całkowitego stężenia
przeciwutleniaczy tendencję spadkową w przebiegu
starzenia się, obrazuje wartość współczynnika r wynosząca – 0.78. Odmiennym kierunkiem związanych
z wiekiem zmian potencjału przeciwutleniającego
ustroju osób zdrowych, wykazała się natomiast aktywność dysmutazy ponadtlenkowaj. Niniejsze badania wskazały na istnienie wysokiej dodatniej korelacji
pomiędzy aktywnością tego enzymu, a zmienną wiek
(r = 0.78). Dynamikę zmian sytemu antyoksydacyjnego w przebiegu starzenia przedstawia rycina 1.
Obserwowany spadek potencjału antyoksydacyjnego ustroju może wskazywać na modyfikację cząsteczek enzymów przeciwutleniających, jak również antyoksydantów nieenzymatycznych przez reaktywne
formy tlenu. Obniżenie rezerwy antyoksydacyjnej
wynikać może ponadto z obniżonej syntezy badanych
przeciwutleniaczy i/lub ze zwiększonego ich zużycia
w reakcjach z powstającymi w nadmiarze reaktywnymi formami tlenu. Z kolei, stwierdzona w niniejszej
pracy zwiększona aktywność dysmutazy ponadtlenkowej wydaje się stanowić wyraz adaptacyjnej odpowiedzi komórki na nasilone tworzenie RFT. Odpowiedź ta sprowadza się bowiem do wzmożenia syntezy białek enzymatycznych, chroniących komórkę przed
nadmiarem RFT. Szczególnie zaś to właśnie dysmutaza ponadtlenkowa uznawana jest za enzym „indukowany”, którego aktywność stymulowana jest, na zasa-
"
Farmaceutyczny
Przegl¹d Naukowy
Nr 11-12/2007
dzie indukcji substratowej, nadmiarem anionorodnika ponadtlenkowego.
Różny jest więc prawdopodobnie mechanizm odpowiedzi poszczególnych składników rezerwy antyoksydacyjnej ustroju na stan rozwijającego się, bądź
utrwalonego stresu oksydacyjnego w przebiegu fizjologicznego starzenia się ustroju.
Wnioski
Zaburzenia aktywności systemu antyoksydacyjnego, niewydolność którego pogłębia zachwianą równowagę prooksydacyjno-antyoksydacyjną w przebiegu
fizjologicznego starzenia się ustroju, mogą wskazywać na celowość włączenia antyoksydantów, jako leków zapobiegających powstawaniu – indukowanych
nadmiarem RTF – uszkodzeń składników komórek.
Zmieniająca się w przebiegu fizjologicznego starzenia się ustroju aktywność komórkowych enzymów
antyoksydacyjnych, jak i całkowita zdolność przeciwutleniająca osocza, mogą być ponadto przydatne w interpretacji wyników oznaczeń antyoksydantów, stosowanych w diagnostyce wielu schorzeń.
Piœmiennictwo
1. Barja G. Free radicals and aging. Trends Neurosci
2004;27: 595-600.
2. Harman D. Free radical theory of aging: an update: increasing the functional life span. Ann. N Y Acad. Sci.
2006;1067:10-21.
3. Augustyniak A, Ostrowska J, Skrzydlewska E. Oksydacyjne modyfikacje białek w procesie starzenia się organizmu. Post Hig Med Dośw 2001;55:53-69.
4. Augustyniak A, Skrzydlewska E. Zdolności antyoksydacyjne w starzejącym się organizmie. Post Hig Med Dośw
2004;58:194-201.
5. Linnane AW, Eastwood H. Cellular redox regulation and
prooxidant signaling systems: a new perspective on the
free radical theor y of aging. Ann N Y Acad Sci
2006;1067:47-55.
6. Yu BP, Chung HY. Adaptive mechanisms to oxidative stress
during aging. Mech. Aging Dev 2006;127:436-43.
7. Congy F et al. Study of oxidative stress in the elderly.
Press Med 1995;24:1115-8.
8. Ceballos-Picot I et al. Age-correlated modifications of cooper-zinc superoxide dismutase and glutathione-related
enzyme activities in human erythrocytes. Clin Chem
1992;38:66-70.
9. Inal M, Kanbak G, Sunal E. Antioxidant enzyme activities
and malondialdehyde levels related to aging. Clin Chim
Acta 2001;305:75-80.
10. Aebi H. Catalase. In: Methods of enzymatic analysis. Ed.
By Bergmayer W.U. New York: Academic Press 1974,
pp.673-684.