Stress oxy hóa là gì? Các công bố khoa học về Stress oxy hóa

Tóm tắt —Bằng chứng tích lũy cho thấy stress oxy hóa làm thay đổi nhiều chức năng của nội mô, bao gồm cả sự điều hòa trương lực mạch. Sự bất hoạt của nitric oxide (NO ^· ) bởi superoxide và các gốc oxy hóa mạnh khác (ROS) dường như xảy ra trong các điều kiện như tăng huyết áp, tăng cholesterol máu, tiểu đường, và hút thuốc lá. Mất NO ^· liên quan đến các yếu tố nguy cơ truyền thống này có thể phần nào giải thích tại sao chúng gây ra xơ vữa động mạch. Trong số nhiều hệ thống enzyme có khả năng sinh ra ROS, xanthine oxidase, NADH/NADPH oxidase, và synthase nitric oxide nội mô không ghép cóp đã được nghiên cứu kỹ lưỡng trong các tế bào mạch máu. Khi vai trò của các nguồn enzyme ROS khác nhau này trở nên rõ ràng, có thể sẽ có thể sử dụng các phương pháp điều trị cụ thể hơn để ngăn chặn sự sản sinh của chúng và cuối cùng là chỉnh sửa rối loạn chức năng nội mô.

Yếu tố phiên mã Nrf2 rất quan trọng đối với sự cảm ứng qua yếu tố đáp ứng chất chống oxy hóa (ARE) của các gen enzym giai đoạn II giải độc và chống stress oxy hóa. Phân tích chi tiết về hoạt động khác biệt của Nrf2 được thể hiện trong các dòng tế bào chuyển gen đã dẫn đến việc nhận dạng một loại protein mới, mà chúng tôi gọi là Keap1, protein này ức chế hoạt động phiên mã của Nrf2 bằng cách gắn đặc hiệu với miền điều hòa ở đầu N-terminal bảo tồn tiến hóa của nó. Homolog gần nhất của Keap1 là một protein liên kết actin thuộc loài Drosophila được gọi là Kelch, điều này cho thấy rằng Keap1 có thể là một yếu tố hiệu ứng tế bào chất của Nrf2. Sau đó, chúng tôi chứng minh rằng các tác nhân điện ly hóa kháng lại sự ức chế của Keap1 đối với hoạt động của Nrf2 in vivo, cho phép Nrf2 chuyển từ bào tương vào nhân và tăng cường phản ứng ARE. Chúng tôi suy luận rằng Keap1 và Nrf2 tạo thành một cảm biến tế bào quan trọng đối với sức ép oxy hóa và cùng nhau trung gian hóa một bước quan trọng trong con đường liên lạc tín hiệu dẫn đến sự kích hoạt phiên mã qua cơ chế chuyển vị nhân mới của Nrf2 này. Sự kích hoạt của Nrf2 sau đó dẫn đến sự cảm ứng của enzym giai đoạn II và các gen chống stress oxy hóa nhằm đối phó với các tác nhân điện ly hóa và các loại oxy phản ứng.

Stress oxy hóa và tổn thương oxy hóa đối với các mô là những điểm kết thúc phổ biến của các bệnh mãn tính, chẳng hạn như xơ vữa động mạch, tiểu đường và viêm khớp dạng thấp. Câu hỏi được đặt ra trong bài tổng quan này là liệu stress oxy hóa gia tăng có vai trò chính trong sinh bệnh học của các biến chứng tiểu đường hay nó chỉ đơn thuần là một chỉ báo thứ cấp của tổn thương mô giai đoạn cuối trong tiểu đường. Sự gia tăng các sản phẩm glycoxid hóa và lipoxid hóa trong huyết tương và protein mô cho thấy stress oxy hóa gia tăng trong tiểu đường. Tuy nhiên, một số sản phẩm này, chẳng hạn như các hợp chất 3-deoxyglucosone gắn với các dư lượng lysine và arginine, được hình thành độc lập với hóa học oxy hóa. Mức độ nền tảng cao của các nền tảng có thể oxy hóa cũng có thể giải thích cho sự gia tăng các sản phẩm glycoxid hóa và lipoxid hóa trong protein mô, mà không cần thiết phải viện dẫn sự gia tăng trong stress oxy hóa. Hơn nữa, mức độ amino acid bị oxy hóa đã điều chỉnh theo tuổi tác, một chỉ báo cụ thể hơn về stress oxy hóa, không tăng trong collagen da ở bệnh tiểu đường. Chúng tôi đề xuất rằng sự gia tăng sửa đổi hóa học của protein bởi carbohydrate và lipid trong tiểu đường là kết quả của sự quá tải lên các con đường trao đổi chất liên quan đến việc giải độc các hợp chất carbonyl phản ứng, dẫn đến mức độ ổn định chung tăng lên của các hợp chất carbonyl phản ứng được hình thành bởi cả phản ứng oxy hóa và không oxy hóa. Sự gia tăng glycoxid hóa và lipoxid hóa của protein mô trong tiểu đường do đó có thể được coi là kết quả của sự gia tăng stress carbonyl. Sự phân biệt giữa stress oxy hóa và stress carbonyl được thảo luận cùng với các ý nghĩa điều trị của sự khác biệt này.

Hệ thống chất chống oxy hóa phức tạp đã được phát triển ở động vật có vú để giảm thiểu stress oxy hóa. Tuy nhiên, các loài phản ứng dư thừa do oxy và nitơ vẫn có thể dẫn đến tổn thương oxy hóa cho mô và cơ quan. Stress oxy hóa được coi là một cơ chế bệnh lý kết hợp, và nó góp phần vào sự khởi đầu và tiến trình của tổn thương gan. Nhiều yếu tố nguy cơ, bao gồm rượu, thuốc, ô nhiễm môi trường và xạ trị, có thể làm tăng stress oxy hóa trong gan, điều này lại dẫn đến các bệnh gan nghiêm trọng, như bệnh gan do rượu và viêm gan nhiễm mỡ không do rượu. Việc ứng dụng các chất chống oxy hóa cho thấy đây là một chiến lược chữa trị hợp lý để ngăn ngừa và chữa trị các bệnh gan liên quan đến stress oxy hóa. Mặc dù các kết luận từ các nghiên cứu lâm sàng vẫn chưa chắc chắn, các nghiên cứu trên động vật đã chỉ ra tác dụng điều trị đầy hứa hẹn của các chất chống oxy hóa trên các bệnh gan. Các chất chống oxy hóa tự nhiên nằm trong các loại thực vật ăn được hoặc thuốc thường có khả năng chống oxy hóa và quét gốc tự do mạnh mẽ cũng như tác dụng kháng viêm, điều này cũng được cho là cơ sở cho các hoạt động sinh học khác và lợi ích sức khỏe. Trong bài tổng quan này, PubMed đã được tìm kiếm một cách rộng rãi cho các nghiên cứu tài liệu. Các từ khóa để tìm kiếm stress oxy hóa bao gồm gốc tự do, oxy phản ứng, các loài nitơ, liệu pháp chống oxy hóa, thuốc Trung Quốc, sản phẩm tự nhiên, chất chống oxy hóa và các bệnh gan. Các tài liệu, bao gồm cả của chúng tôi, với các nghiên cứu về stress oxy hóa và liệu pháp chống oxy hóa trong các bệnh gan đã được tập trung. Nhiều yếu tố gây ra stress oxy hóa ở gan và tác động của các chất chống oxy hóa trong việc ngăn ngừa và điều trị các bệnh gan đã được tóm tắt, đặt câu hỏi và thảo luận.

Thông tin nền: Chúng tôi chưa biết đến nghiên cứu nào chỉ ra tác động của việc tiêu thụ hàng ngày các thực phẩm bổ sung probiotics đa loài đối với các chỉ số chuyển hóa, protein phản ứng C nhạy cảm cao (hs-CRP) và stress oxy hóa ở bệnh nhân tiểu đường. Mục tiêu: Nghiên cứu này nhằm xác định tác động của các thực phẩm bổ sung probiotics đa loài đến các chỉ số chuyển hóa, hs-CRP và stress oxy hóa ở bệnh nhân tiểu đường. Phương pháp: Nghiên cứu thử nghiệm lâm sàng ngẫu nhiên, mù đôi, có kiểm soát giả dược này được thực hiện trên 54 bệnh nhân tiểu đường từ 35 đến 70 tuổi. Các đối tượng được phân bổ ngẫu nhiên để sử dụng hoặc một thực phẩm bổ sung probiotics đa loài (n = 27) hoặc giả dược (n = 27) trong 8 tuần. Thực phẩm bổ sung probiotics đa loài gồm 7 chủng vi khuẩn còn sống và đã được sấy khô: Lactobacillus acidophilus (2 × 109 CFU), L. casei (7 × 109 CFU), L. rhamnosus (1.5 × 109 CFU), L. bulgaricus (2 × 108 CFU), Bifidobacterium breve (2 × 1010 CFU), B. longum (7 × 109 CFU), Streptococcus thermophilus (1.5 × 109 CFU), và 100 mg fructo-oligosaccharide. Mẫu máu lúc nhịn ăn được lấy tại thời điểm cơ bản và sau can thiệp để đo các chỉ số chuyển hóa, hs-CRP và các chỉ số sinh học về stress oxy hóa bao gồm khả năng chống oxy hóa tổng thể trong huyết tương và tổng glutathione (GSH). Kết quả: So sánh giữa các nhóm về glucose huyết tương lúc nhịn ăn (FPG) cho thấy việc tiêu thụ các thực phẩm bổ sung probiotics ngăn ngừa sự gia tăng FPG (+28.8 ± 8.5 đối với giả dược so với +1.6 ± 6 mg/dl đối với nhóm probiotics, p = 0.01). Mặc dù sự gia tăng đáng kể trong insulin huyết thanh và nồng độ cholesterol lipoprotein mật độ thấp được tìm thấy ở cả nhóm probiotics và nhóm giả dược, nhưng những thay đổi này tương tự nhau giữa hai nhóm. Chúng tôi ghi nhận sự gia tăng đáng kể trong HOMA-IR (mô hình đánh giá nhà ở - kháng insulin) ở cả nhóm probiotics (p = 0.02) và nhóm giả dược (p = 0.001); tuy nhiên, sự gia tăng ở nhóm giả dược cao hơn đáng kể so với nhóm probiotics (+2.38 so với +0.78, p = 0.03). Những thay đổi trung bình trong hs-CRP huyết thanh có sự khác biệt đáng kể giữa hai nhóm (-777.57 đối với nhóm probiotics so với +878.72 ng/ml đối với nhóm giả dược, p = 0.02). Việc bổ sung probiotics dẫn đến sự gia tăng đáng kể nồng độ GSH trong huyết tương so với giả dược (240.63 so với -33.46 µmol/l, p = 0.03). Kết luận: Tóm lại, việc bổ sung probiotics đa loài, so với giả dược, trong 8 tuần ở bệnh nhân tiểu đường đã ngăn ngừa sự gia tăng FPG và dẫn đến giảm hs-CRP huyết thanh và tăng GSH tổng thể trong huyết tương.

Dioxide titani (TiO₂), còn được biết đến với tên gọi oxide titani (IV) hay anatase, là oxide tự nhiên của titani. Đây cũng là một trong những dạng được sử dụng rộng rãi nhất trong thương mại. Đến nay, không có thông số nào được thiết lập cho nồng độ trung bình của các hạt nano TiO₂ trong không khí. Các nghiên cứu trước đây đã xác định rằng các hạt nano này chủ yếu không có độc tính tế bào và nhiễm sắc thể, mặc dù chúng đã được phát hiện tạo ra các gốc tự do cả trong môi trường ngoài tế bào (đặc biệt thông qua hoạt động quang xúc tác) và bên trong tế bào. Nghiên cứu hiện tại xác định vai trò của hạt nano TiO₂ (anatase, ∅ < 100 nm) bằng cách sử dụng một số thông số như độc tính tế bào và độc tính di truyền, sự hình thành DNA-adduct và sự tạo ra các gốc tự do sau khi hạt được hấp thụ bởi các tế bào phổi người in vitro. Để so sánh, các hạt nano chứa sắt (hematite, Fe₂O₃, ∅ < 100 nm) cũng được sử dụng. Kết quả của nghiên cứu này cho thấy cả hai loại hạt nano đều nằm trong dịch tế bào gần nhân. Không có hạt nào được tìm thấy bên trong nhân, trong ty thể hoặc ribosome. Tế bào xơ phổi người (IMR-90) nhạy cảm hơn về các tác động độc tính tế bào và di truyền do hạt nano gây ra so với tế bào biểu mô phế quản người (BEAS-2B). Trái ngược với hạt nano hematite, hạt nano TiO₂ không gây đứt DNA được đo bằng phương pháp Comet-assay ở cả hai loại tế bào. Sự tạo ra các loài oxy phản ứng (ROS) được đo cả trong và ngoài tế bào cho cả hai loại hạt, tuy nhiên, các hạt nano chứa sắt cần các điều kiện khử đặc biệt trước khi tạo ra gốc tự do một cách rõ rệt. Mức độ hình thành DNA adduct cao (8-OHdG) đã được quan sát thấy ở các tế bào IMR-90 tiếp xúc với hạt nano TiO₂, nhưng không thấy ở các tế bào tiếp xúc với hạt nano hematite. Nghiên cứu của chúng tôi chỉ ra các cơ chế tác động khác nhau đối với hạt nano TiO₂ và Fe₂O₃. Trong khi hạt nano TiO₂ có khả năng tạo ra nhiều gốc tự do cao, dẫn đến độc tính di truyền gián tiếp chủ yếu do hình thành DNA-adduct, hạt nano Fe₂O₃ có tính chất làm đứt nhiễm sắc thể (gây ra đứt DNA) và cần các điều kiện khử để hình thành gốc tự do.

Mặc dù đã có những tiến bộ gần đây trong việc hiểu rõ cơ chế phân tử liên quan đến tiến triển của u nguyên bào thần kinh đệm, tiên lượng của khối u não ác tính nhất này vẫn tiếp tục ảm đạm. Vì flavonoid kaempferol được biết đến với khả năng ức chế sự phát triển của một số bệnh ung thư ở người, chúng tôi đã nghiên cứu tác động của kaempferol lên các tế bào u nguyên bào thần kinh đệm ở người. Kaempferol đã gây ra quá trình apoptosis trong các tế bào glioma bằng cách nâng cao stress oxy hóa nội bào. Stress oxy hóa gia tăng được đặc trưng bởi sự sản sinh gia tăng của các loại oxy phản ứng (ROS) đi kèm với sự giảm các chất gạt oxy hóa như superoxide dismutase (SOD-1) và thioredoxin (TRX-1). Việc giảm biểu hiện của SOD-1 và TRX-1 nhờ RNA can thiệp ngắn (siRNA) làm tăng sinh ROS và độ nhạy cảm của các tế bào glioma với quá trình apoptosis do kaempferol gây ra. Dấu hiệu của apoptosis bao gồm giảm biểu hiện của Bcl-2 và thay đổi điện thế màng ty thể với sự gia tăng của caspase-3 hoạt động và biểu hiện của poly(ADP-ribose) polymerase đã bị phân cắt. Sự thay đổi cả điện thế màng plasma và độ linh động màng trong các tế bào được xử lý với kaempferol. Kaempferol ức chế biểu hiện của cytokine tiền viêm interleukin-6 và chemokine interleukin-8, protein chemotactic đơn bào-1, và quy định về hoạt hóa, T-cell bình thường có biểu hiện và tiết ra. Kaempferol ức chế sự di cư của tế bào glioma theo cách phụ thuộc vào ROS. Đáng chú ý, kaempferol tăng cường tác dụng độc của chất hóa trị liệu doxorubicin bằng cách tăng cường độc tính của ROS và giảm sự xuất hiện của doxorubicin. Vì tác dụng độc của cả kaempferol và doxorubicin đều được tăng cường khi sử dụng kết hợp, nghiên cứu này đưa ra khả năng trị liệu kết hợp có cơ sở là tăng cường sự rối loạn redox làm chiến lược tiêu diệt các tế bào glioma. [Mol Cancer Ther 2007;6(9):2544–53]

Vai trò của căng thẳng oxy hóa trong trạng thái động kinh do pilocarpine gây ra đã được điều tra thông qua việc đo mức độ peroxid hóa lipid, hàm lượng nitrite, nồng độ GSH, và hoạt động của enzyme superoxide dismutase và catalase trong vùng hồi hải mã của chuột Wistar. Nhóm kiểm soát được tiêm dưới da dung dịch muối 0.9%. Nhóm thực nghiệm nhận được pilocarpine (400 mg/kg, tiêm dưới da). Cả hai nhóm đều bị giết sau 24 giờ điều trị. Sau khi trạng thái động kinh được gây ra, có sự tăng đáng kể (77% và 51% tương ứng) trong mức độ peroxid hóa lipid và hàm lượng nitrite, nhưng giảm 55% trong nồng độ GSH. Hoạt động của catalase tăng 88%, nhưng hoạt động của superoxide dismutase không thay đổi. Những kết quả này chứng minh sự tổn thương thần kinh trong vùng hồi hải mã do giảm nồng độ GSH và tăng peroxid hóa lipid và hàm lượng nitrite. Hoạt động của GSH và catalase có liên quan đến các cơ chế chịu trách nhiệm loại bỏ các gốc tự do oxy trong quá trình phát triển trạng thái động kinh ở vùng hồi hải mã. Ngược lại, không tìm thấy mối tương quan giữa hoạt động của superoxide dismutase và catalase. Kết quả của chúng tôi đề nghị rằng hoạt động của GSH và catalase đóng vai trò chống oxy hóa trong vùng hồi hải mã trong trạng thái động kinh.