Biomarkery oxidačného stresu pri metabolickom syndróme - Synevo
Biomarkery oxidačného stresu pri metabolickom syndróme
Metabolický syndróm
Metabolický syndróm spája konšteláciu vzájomne prepojených fyziologických, biochemických, klinických a biologických faktorov, ktoré identifikujú ľudí s vysokým rizikom vzniku kardiovaskulárnych chorôb a cukrovky typu 2. Prítomnosť metabolického syndrómu teda predstavuje trikrát vyššie riziko vzniku ochorenia. ischemická choroba srdca a cievna mozgová príhoda, čím sa zdvojnásobuje úmrtnosť na tieto príčiny. Riziko náhlej smrti je päťkrát vyššie u pacientov s cukrovkou a 2-3krát vyššie u pacientov s metabolickým syndrómom. Ak cukrovka ešte nie je prítomná, zvyšuje metabolický syndróm päťnásobné riziko vzniku cukrovky 2. typu.
Rezistencia na inzulín, brušná obezita, aterogénna dyslipidémia, endotelová dysfunkcia, vysoký krvný tlak, stav hyperkoagulability, genetická predispozícia a chronický stres sú hlavnými faktormi, ktoré stoja za týmto syndrómom.
Metabolický syndróm sa často vyznačuje oxidačný stres, podmienkou, že existuje nerovnováha medzi výrobou a inaktiváciou reaktívnych foriem kyslíka. Na vzniku oxidačného stresu sa môže podieľať zvýšená tvorba reaktívnych druhov kyslíka, znížená aktivita antioxidačných systémov alebo obidva mechanizmy.
Existuje veľa experimentálnych údajov, ktoré podporujú potenciálnu úlohu oxidačného stresu pri produkcii prejavov spojených s metabolickým syndrómom ateroskleróza, hypertenzia a cukrovka 2. typu. Okrem toho pacienti s metabolickým syndrómom vykazujú na jednej strane zníženie antioxidačnej kapacity, čoho dôkazom sú nízke sérové hladiny vitamínu C, α-tokoferolu a znížená aktivita superoxiddismutázy, a na druhej strane zvýšenie peroxidácie lipidov vedúce k zvýšeniu plazmatické hladiny malondialdehydu, zvýšenie karbonylových skupín v dôsledku oxidačnej degradácie proteínov a zvýšenie aktivity xantínoxidázy vedúce k nadmernej produkcii voľných radikálov.
Oxidované lipoproteíny s nízkou hustotou (oxidované LDL) sú uznávaným biomarkerom oxidačného stresu. Oxidovaný LDL aktivuje cirkulujúce monocyty a zvyšuje ich schopnosť infiltrovať do cievnej steny, čo je skoré štádium procesu aterogenézy. Pozdĺžna štúdia ukázala, že zvýšené plazmatické hladiny oxidovaného LDL boli spojené so zvýšeným rizikom vzniku metabolického syndrómu. Na druhej strane sa pozorovali korelácie medzi zložkami metabolického syndrómu a hladinami cirkulujúceho oxidovaného LDL. Asociáciu LDLoxidátu s obezitou je teda možné vysvetliť zvýšením hmotnosti tukového tkaniva v dôsledku priamej stimulácie proliferácie adipocytov alebo nepriamo zvýšením zápalového infiltrátu s monocytmi/makrofágmi, čo následne podporuje adipogenézu. Vzťah medzi oxidovaným LDL a hyperglykémiou môže byť spôsobený zníženou signalizáciou inzulínu cez jeho receptory a absorpciou glukózy, ako aj zničením β buniek v pankreatických ostrovčekoch.
Pokiaľ ide o spojenie medzi Oxidovaný LDL a hypertriglyceridémia, to by bolo založené na zmenenom ukladaní triglyceridov. Metabolický syndróm zase zhoršuje produkciu oxidovaného LDL prostredníctvom mechanizmu spätnej väzby. Dôležité je, že zvýšené plazmatické koncentrácie oxidovaného LDL boli spojené so zvýšeným rizikom infarktu myokardu, nezávisle od LDL-cholesterolu a ďalších kardiovaskulárnych rizikových faktorov, čo naznačuje, že oxidovaný LDL by bol biomarkerom prediktívnej hodnoty. Tieto objavy majú tiež terapeutické následky, sú však potrebné ďalšie výskumy, aby sa preukázala úloha zmien stravovania a životného štýlu, ako aj medikamentózna liečba, ktorá inhibuje oxidáciu LDL v prevencii metabolického syndrómu. V laboratóriu sa oxidovaný LDL stanoví enzýmovo viazaným imunosorbentným testom s použitím monoklonálnych protilátok namierených proti oxidačne špecifickým epitopom na molekulách LDL.
Ďalším biomarkerom oxidačného stresu je konečný produkt peroxidácie lipidov. Nedávna štúdia ukázala, že dospelí so zvýšenými hladinami MDA v plazme mali vyššiu prevalenciu metabolického syndrómu, ako aj vyššie hladiny obvodu brucha, glukózy, triglyceridov a gama-glutamyltransferázy (GGT). Okrem toho hladiny MDA priamo korelovali s príjmom sacharózy. Budúci výskum bude analyzovať účinnosť MDA inhibítorov pri metabolickom syndróme. V laboratóriu sa MDA stanovuje vysokotlakovou kvapalinovou chromatografiou (HPLC).
Je považovaný za relatívne špecifický biomarker pre oxidačné zmeny sprostredkované peroxynitritom - silným antioxidantom, ktorý indukuje nitráciu tyrozínových zvyškov v štruktúre proteínov. Po predchádzajúcom preukázaní, že NT je nezávislým rizikovým faktorom pre kardiovaskulárne ochorenia, bola v jednej štúdii zaznamenané progresívne zvýšenie plazmatických hladín NT spolu s hodnotami HOMA (Homeostasis Model Assessment) na základe počtu zložiek metabolického syndrómu prítomných v pacient. Voľná plazma 3-NT sa stanoví v laboratóriu technikou kvapalinovej chromatografie spojenej s hmotnostnou spektrometriou (LC/MS).
Na vyhodnotenie antioxidačného systému, ktorý má úlohu inaktivovať reaktívne formy kyslíka, je možné v praxi použiť na stanovenie aktivity enzýmov. glutatiónperoxidáza (GPX) a superoxiddismutáza (SOD). GPX, enzým obsahujúci selén, zasahuje do degradácie organických hydroperoxidov vznikajúcich pri normálnych metabolických procesoch a zaisťuje ochranu bielkovín, lipidov a nukleových kyselín pred pôsobením oxidujúcich molekúl. Podľa skupiny vedcov bola aktivita GPX významne znížená u pacientov s metabolickým syndrómom, čo bolo spojené so zvýšeným oxidačným stresom a prozápalovým stavom. Ďalej sa ukázalo, že existuje inverzná korelácia medzi aktivitou GPX a hodnotou indexu telesnej hmotnosti (BMI)/brušného obvodu. SOD je skupina antioxidačných metaloenzýmov, ktoré bránia akumulácii superoxidového aniónu, ktorý môže reagovať s oxidom dusnatým a vytvárať peroxynitrit. Pri metabolickom syndróme sa zistilo, že došlo k poklesu aktivity SOD, nepriamo úmernému počtu zložiek metabolického syndrómu prítomných u pacienta. V laboratóriu sa aktivita GPX a SOD v erytrocytoch stanovuje fotometrickými metódami.
Záverom možno povedať, že metabolický syndróm je klinická entita s komplexnými endokrinnými, metabolickými a kardiovaskulárnymi bázami a zvýšený oxidačný stres je spojený so zložkami syndrómu, čo sa považuje za skorý jav v ich patogenéze. Stanovenie biomarkerov v krvi by mohlo byť relevantné na jednej strane pri hodnotení stupňa oxidačného stresu u pacientov s vysokým rizikom alebo s metabolickým syndrómom a na druhej strane pri použití terapeutických stratégií zameraných na oxidačný stres, aby sa oddialiť nástup alebo zabrániť progresii klinických prejavov.
Bibliografia:
1. Chen SJ a kol. Vzťahy medzi zápalom, adiponektínom a oxidačným stresom pri metabolickom syndróme. PloS One. 2012 (9): e45693.
2. Esposito K a kol. Oxidačný stres pri metabolickom syndróme. J Endocrinol Invest. Október 2006; 29 (9): 791-5.
2. Isogawa A a kol. Aktivita sérovej superoxiddismutázy koreluje so zložkami metabolického syndrómu alebo hrúbky intimálneho média krčnej tepny. Diabetes Res Clin Pract. 2009; 86 (3): 213-8.
4. Moreto L a kol. Vyššie plazmatické koncentrácie malondialdehydu sú určené glukolipotoxicitou súvisiacou s metabolickým syndrómom. Oxid Med Cell Longev. 2014; 2014: 505 368.
5. Roberts CK, Sindhu KK. Oxidačný stres a metabolický syndróm. Life Sci. 2009 22. mája; 84 (21-22): 705-12.
6. Yuberro-Serrano EM a kol. Oxidačný stres súvisí s počtom zložiek metabolického syndrómu: štúdia LIPGENE. Pozri komentár v PubMed Commons nižšieExp Mol Med. 2013 21. júna; 45: e28.