مالون‌دی‌آلدهید (MDA) بیومارکر مهمی در استرس اکسیداتیو محسوب می‌شود. تغییرات سطح MDA در سیستم‌های بیولوژیکی اغلب نشان‌دهنده تغییرات پاتولوژیک است که با انواع بیماری‌ها مرتبط است. اگرچه برای تشخیص MDA روش‌های مختلفی وجود دارد، این بیومارکر در سلول‌های زنده هنوز مورد بررسی قرار نگرفته است. در مطالعه‌ای، پروب فلورسنت روشن MDAP-1 را با مکانیسم انتقال پیوند الکترونی همراه کرده‌اند که برای اولین‌بار حساسیت MDA را تحت شرایط فیزیولوژیکی با حساسیت بالا نشان می‌دهد. ارزیابی‌های بیولوژیکی بیشتر نشان می‌دهد که MDAP-1 قادر به شناسایی MDA درونی و خارجی در سلول‌های زنده است که این موضوع می‌تواند برای ردیابی MDA تحت استرس اکسیداتیو کاربرد داشته باشد. این نتایج جهت مطالعات مربوط به رویدادهای بیولوژیک مرتبط با MDA و کشف مکانیزم آسیب شناختی در آینده مفید خواهد بود.
یک محصول جانبی پراکسیداسیون اسیدچرب اشباع نشده ناشی از ROS، مالون‌دی‌آلدهید (MDA) است که به عنوان یک بیومارکر استرس اکسیداتیو بررسی می‌شود. واکنش پذیری بالای MDA باعث سمی شدن آن شده که می‌تواند به راحتی با بیومولکول‌هایی مانند پروتئین‌ها و اسیدهای‌نوکئیک واکنش دهد. تغییرات سطح MDA در اندام‌های زنده اغلب نشان‌دهنده تغییرات پاتولوژیک و بروز بیماری‌های مختلف مانند لوسمی، دیابت، سرطان، بیماری قلبی عروقی، سندرم دائمی ماکولا، آسم، آترواسکلروز و بیماری‌های کبدی است بنابراين تشخيص MDA بسیار بااهمیت بوده تا مانع از پیشرفت بیماری و بررسی مکانیسم‌های پاتولوژیک گردد.

درحال حاضر روش‌های تشخیص MDA عبارتند از: تست تيوباربيتوريک اسيد TBA که به طور گسترده مورد استفاده قرار مي‌گيرد، تکنيک‌هاي تازه توسعه يافته عبارتند از کروماتوگرافي مايع، الکتروفورز، کروماتوگرافي گازي و طیف سنجی. با این حال، تقریبا تمام این روش‌ها با مشتقات شیمیایی نسبتا مضر و تحت شرایط سخت مانند اسیدیته قوی و یا درجه حرارت بالا انجام می‌گیرند، بنابراین فقط در نمونه های مایع بدن مانند سرم و ادرار قابل استفاده هستند. به همین دلیل نیاز بسیار شدید برای توسعه فلورسنت مولکول‌های کوچک، قابل نفوذ و بسیار انتخابی وجود دارد.

محققان اولین پروب فلورسنت MDA را که تحت شرایط فیزیولوژیکی کار می‌کند، گزارش کرده‌اند که برای بررسی MDA در سلول‌های زنده مناسب است. به طور خلاصه، یک پروب فلورسنت روشن (MDAP-1) برای MDA بر اساس مکانیسم پیوند الکترونی پیشنهاد شده است. MDAP-1 قادر به تشخیص MDA خارجی و درون سلولی در سلول‌های زنده است. هم‌چنین در تحقیق MDA تحت استرس اکسیداتیو قابل استفاده است. به طور کامل این اولین پروب فلورسنت برای MDA است که در شرایط فیزیولوژیکی کار می‌کند که می‌تواند برای مطالعات مربوط به رویدادهای بیولوژیک MDA مفید باشد

منبع:

Chen, J., Zeng, L., Xia, T., Li, S., Yan, T., Wu, S., Qiu, G. and Liu, Z., 2015. Toward a biomarker of oxidative stress: a fluorescent probe for exogenous and endogenous malondialdehyde in living cells. Analytical chemistry, 87(16), pp.8052-8056.

استرس اکسیداتیو یک نیروی ثابت در زندگی روزمره ماست. هنگامی‌که بدن ما قادر به مقابله با استرس‌های اکسیداتیو باشد، قوی‌تر و سالم‌تر به عمر خود ادامه می‌دهد. افزایش استرس اکسیداتیو عامل اصلی بروز بیماری‌های دژنراتیو مانند سرطان، بیماری قلبی، سندروم خستگی مزمن و بیماری‌های نوروژنیک است. این بیماری‌ها زمانی رخ می‌دهد که دفاع آنتی‌اکسیدانی بدن برای خنثی‌کردن ترکیبات رادیکال آزاد به نام گونه‌های فعال اکسیژن  (ROS) عمل نمی‌کند.

این رادیکال‌های آزاد، مولکول‌های ناپایدار مولکولی هستند که در طی فعالیت‌های متابولیسم پایه‌ای مثل فعالیت‌های ایمنی بدن، تولید انرژی در میتوکندری و سم‌زدایی در کبد تولید می‌شوند. برای محافظت در برابر اثرات مضر این رادیکال‌های آزاد، سلول‌ها از آنتی‌اکسیدان‌ها استفاده می‌کنند. آنتی‌اکسیدان‌ها اکثرا از رژیم‌های غذایی مانند بیوفلاوونوییدهای مرکبات، پروانتوسیانین‌های موجود در انواع توت، پلی‌فنول‌های موجود در چای سبز، شکلات ، قهوه و کاروتنوئید موجود در زرده تخم‌مرغ، ماهی قزل‌آلا و هویج تامین می‌شوند.

این آنتی‌اکسیدان‌ها یک اثر ضدالتهابی قوی در بدن و محافظت از سلول‌ها، بافت‌ها و اندام‌ها از عوامل استرس‌زای التهابی و اکسیداتیو دارند که نقش مهمی دردوره سالمندی، کیفیت زندگی و پیشگیری از بیماری‌های مزمن دارد. نیازهای آنتی‌اکسیدانی می‌تواند بین افراد متفاوت باشد و بنابراین آزمایش‌های بالینی برای ارزیابی سطح فردی استرس اکسیداتیو و ترکیبات آنتی‌اکسیدانی توسعه داده شده است. این تست به پزشک اجازه می‌دهد تا کمبودهای کلیدی را مشخص کند تا توانایی بدن برای انطباق و ابتلا به بیماری را محدود نماید.

اندازه‌گیری کلیدی باید شامل آنتی‌اکسیدان‌های اصلی و متابولیت‌های بیوشیمیایی باشد که شامل نسبت گلوتاتیون، سیستئین، سیستئین / سیستین، نسبت سولفات و سیتستین / سولفات و ظرفیت آنتی‌اکسیدانی کل است. این آزمایش هم‌چنین باید در آنزیم‌های مهم آنتی‌اکسیدانی مانند سوپراکسید دیسموتاز و گلوتاتیون پراکسیداز مشاهده شود. در نهایت، آزمون باید سطوح آسیب سلولی مانند لیپید پراکسیدازها را تحلیل کند.

بدن هم‌چنین آنتی‌اکسیدان‌هایی مانند سوپراکسید دیسموتاز، گلوتاتیون پراکسیداز و کاتالاز تولید می‌کند که در داخل سلول تولید می‌شوند و به محافظت از غشای بیرونی سلول، DNA  و تولید انرژی در میتوکندری کمک می‌کنند.

رادیکال‌های آزاد و استرس اکسیداتیو بخشی ضروری از زندگی هستند و باعث رشد و انطباق در سراسر بدن می‌شوند. فردی با حفاظت آنتی‌اکسیدانی بهینه شده با موفقیت به کاهش استرس اکسیداتیو طبیعی در بدن می‌پردازد. فردی که دارای حفاظت آنتی‌اکسیدانی ضعیف است قادر نخواهد بود با استرس اکسیداتیو مقابله کند و در طول زمان مشکلات جدی سلامتی را متحمل خواهد شد. افزایش شدید سطح استرس اکسیداتیو، یک فرآیند کشنده است که می‌تواند به طور مداوم  قبل از علائم علمی رخ دهد. ارزیابی توانایی بدن برای تولید و استفاده از آنتی‌اکسیدان‌ها می‌تواند به صورت جامع انجام شود که شامل بیومارکرهای زیستی  ذخایر آنتی‌اکسیدانی، عملکرد آنزیمی و آسیب سلولی است.

منابع:

Kovtun, Y., Chiu, W.L., Tena, G. and Sheen, J., 2000. Functional analysis of oxidative stress-activated mitogen-activated protein kinase cascade in plants. Proceedings of the National Academy of Sciences, 97(6), pp.2940-2945.

Sorolla, M.A., Reverter-Branchat, G., Tamarit, J., Ferrer, I., Ros, J. and Cabiscol, E., 2008. Proteomic and oxidative stress analysis in human brain samples of Huntington disease. Free Radical Biology and Medicine, 45(5), pp.667-678.

Kasai, H., 1997. Analysis of a form of oxidative DNA damage, 8-hydroxy-2′-deoxyguanosine, as a marker of cellular oxidative stress during carcinogenesis. Mutation Research/Reviews in Mutation Research, 387(3), pp.147-163.

تحقیقات نشان می‌دهد که درمان‌های سلولی با یک ترکیب شیمیایی که بقای آن را پشتیبانی می‌کند برای درمان طیف وسیعی از بیماری‌ها مفید هستند. بررسی‌های آزمایشگاهی نشان می‌دهد که مولکول ساخته شده جدید توسط انسان – یک نوع آنتی‌اکسیدان – از سلول‌های سالم در برابر آسیب‌هایی که به هنگام بیماری و در طول درمان سلول به بیمار منتقل می‌شوند، محافظت می‌کند. چنین روش‌هایی در حال حاضر برای درمان افراد مبتلا به اختلالات خون و هم‌چنین رشد بافت پوست برای بیماران مبتلا به سوختگی شدید استفاده می‌شود.

مطالعه برروی ترکیب جدید آزمایش‌شده نشان می‌دهد که این ترکیب 10 برابر از قوی‌ترین آنتی اکسیدان موجود در طبیعت در محافظت از سلول‌ها در مقابل آسیب‌ موثرتر است. تا حدود 90 درصد سلول‌ها می‌توانند در طول پروسه پیوند، آسیب‌دیده یا کشته شوند، این می‌تواند احتمال موفقیت درمان را تحت تأثیر قرار دهد. کارشناسان می‌گویند که قبل از درمان سلول‌ها و قبل از این‌که به بیماران پیوند زده شود، می‌تواند به بهبود میزان موفقیت درمان‌های مبتنی بر سلول کمک کند.

محققان در حال تلاش برای ایجاد چنین روشی برای درمان بیماری‌هایی مانند بیماری پارکینسون و مولتیپل اسکلروز هستند. دانشمندان دانشگاه ادینبورگ سلول‌ها را در معرض یک ماده سمی قرار می‌دهند که تقلید از شوک‌هایی است که سلول‌ها هنگام پیوند آن‌ را تجربه می‌کنند. سپس آن‌ها آزمایش کردند که درمان سلول‌ها با آنتی‌اکسیدان‌ها می‌تواند آن‌ها را از آسیب محافظت کند.

محققان ترکیب جدید مصنوعی را Proxison نامیده‌اند که 90 درصد از سلول‌ها را از مرگ نجات می‌دهد. مطالعات دیگری نیز در مورد zebrafish انجام شده است، آنتی‌اکسیدان ساخته شده توسط انسان که می‌تواند سلول‌ها را از مرگ محافظت کند. برای رسیدن به نتیجه مشابه، بیش از 10 برابر غلظت قوی آنتی‌اکسیدان طبیعی مورد آزمایش قرار گرفت.

محققان علاقه‌مندند بدانند که آیا آنتی‌اکسیدان‌ها می‌توانند به افزایش شانس انواع درمان‌های سلول‌ کمک کنند یا نه؟ بسیاری از بیماران ممکن است بتوانند از این درمان‌ها بهره مند شوند اگر بقای سلولی بتواند به طور قابل توجهی بهبود یابد. آنتی‌اکسیدان جدید بر اساس ترکیب طبیعی موجود در میوه و سبزیجات طراحی شده است. این تیم تغییرات کمی را در ساختار شیمیایی ایجاد کرد تا یک آنتی‌اکسیدان فوق‌العاده تولید کند که امیدوار است به یک داروی بالقوه جدید تبدیل شود.

دكتر تیلو کونات مدير ارشد پژوهشگاه علوم پزشكي دانشگاه ادينبورگ، گفت: “ما Proxison را به عنوان يك آنتي‌اكسيدان قدرتمند تشخيص داديم كه در محافظت از سلول‌ها از استرس اكسيداتيو و آسيب‌هاي راديكال آزاد بسيار موثر است.” این مطالعه در ادینبورگ یک گام مهم در جلوگیری از کنار گذاشتن موانع درمانی با پتانسیل افزایش کارایی سلول‌های پیوند شده در بیماران است و اجازه می‌دهد تا بیماران کمتر با منابع گران قیمت درمان شوند.”

منابع:

Halliwell, B., 1994. Free radicals, antioxidants, and human disease: curiosity, cause, or consequence?. The lancet, 344(8924), pp.721-724

Drummond, N.J., Davies, N.O., Lovett, J.E., Miller, M.R., Cook, G., Becker, T., Becker, C.G., McPhail, D.B. and Kunath, T., 2017. A novel mitochondrial enriched antioxidant protects neurons against acute oxidative stress. bioRxiv, p.109439

Sidransky, E., Nalls, M.A., Aasly, J.O., Aharon-Peretz, J., Annesi, G., Barbosa, E.R., Bar-Shira, A., Berg, D., Bras, J., Brice, A. and Chen, C.M., 2009. Multicenter analysis of glucocerebrosidase mutations in Parkinson’s disease. New England Journal of Medicine, 361(17), pp.1651-1661.

بیماری مزمن کلیه (CKD) یک عامل خطرناک مهم در جهت بروز بیماری‌های قلبی عروقی و مرگ ناشی از نارسایی قلبی است. افزایش استرس اکسیداتیو در افرادی که مبتلا به CKD هستند به عنوان یک عامل احتمالی برای برخی بیماری‌های قلبی عروقی شناخته می‌شود. درمان آنتی‌اکسیدانی می‌تواند مرگ و میر قلبی و عروقی در افراد مبتلا به CKD را کاهش دهد.

گرچه درمان آنتی‌اکسیدانی خطر ابتلا به بیماری قلبی عروقی و عوارض این بیماری‌ها را در افراد مبتلا به CKD کاهش نمی‌دهد، اما ممکن است در افرادی که تحت درمان دیالیزی هستند، تاثیر گذار باشد. با این حال، مطالعات اندک و به طور کلی کیفیت پایین تحقیقات گوناگون، اطلاعات کافی برای تایید این امکان را در اختیار قرار نمی‌دهد. شواهد موجود نشان می‌دهد که درمان آنتی‌اکسیدانی در بیماران مبتلا به CKD می‌تواند از پیشرفت بیماری تا مراحل پایانی (ESKD) جلوگیری کند؛ با این حال این یافته بر اساس تعداد بسیار کمی از آزمایشات به دست آمده است. مطالعات بیشتر با پیگیری طولانی‌تر برای تایید این مساله و بررسی اثربخشی آنتی‌اکسیدان در افراد مبتلا به CKD ضروری است.

افراد مبتلا به بیماری مزمن کلیه (CKD) دارای خطر بالای ابتلا به بیماری‌های قلبی و مرگ زودرس هستند. گرچه بیماری قلبی دارای علل زیادی است، به نظر می‌رسد آسیب ناشی از تبادل اکسیژن در سلول‌های بدن (استرس اکسیداتیو) یک مشکل اساسی است. افراد مبتلا به CKD اغلب دارای شواهدی از استرس اکسیداتیو هستند و این به طور مثبت با میزان پیشرفت بیماری کلیه ارتباط دارد. شواهد موجود، نحوه اثربخشی درمان آنتی‌اکسیدان را در بیماران مبتلا به CKD بررسی کرده و بیان می‌کند که به طور کلی درمان آنتی‌اکسیدانی در افراد مبتلا به CKD خطر ابتلا به بیماری قلبی یا مرگ را کاهش نمی‌دهد، اما این می‌تواند بسته به مرحله CKD متفاوت باشد. شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد افراد مبتلا به دیالیز ممکن است از درمان آنتی‌اکسیدانی بهره‌مند شوند و این درمان‌ها می‌توانند خطرات جانبی بیماری کلیوی را کاهش دهند . با این حال، این نتایج مبتنی بر شواهد بسیار محدود است و مطالعات بیشتری برای تأیید این‌که آیا درمان آنتی‌اکسیدان برای افراد مبتلا به CKD مفید است، مورد نیاز است…

منبع:

Jun, M., Venkataraman, V., Razavian, M., Cooper, B., Zoungas, S., Ninomiya, T., Webster, A.C. and Perkovic, V., 2012. Antioxidants for chronic kidney disease. The Cochrane Library.

غذاهای آنتی‌اکسیدانی و مواد تشکیل‌دهنده آن جزء مهمی از صنایع غذایی هستند. در گذشته، آنتی‌اکسیدان‌ها در درجه اول برای کنترل اکسیداسیون و تضعیف آسیب‌ها استفاده می‌شدند، اما امروزه بسیاری از آن‌ها به دلیل مزایای بهداشتی کاربرد دارند. با این حال، استرس اکسیداتیو، که شامل تولید گونه‌های فعال اکسیژن(ROS) است، زمینه‌ای برای بروز بیماری‌های مزمن و پیری است. شواهد جمع آوری شده نشان می‌دهد که ROS عملکردهای متابولیک ضروری را مختل می‌کند و حذف بسیاری از ROS ها می‌تواند مسیرهای سیگنالینگ سلول را بهبود بخشد و در واقع خطر ابتلا به بیماری مزمن را کاهش می‌دهد. ضروری است که صنایع غذایی از پیشرفت در این زمینه آگاهی یابند تا علم مربوط به مواد غذایی را به روشنی بیان کنند. این ممکن است به معنی بررسی دوباره پیامدهای سلامت و تغییر مقدار آنتی‌اکسیدانی مواد غذایی باشد.
امروزه در صنایع‌غذایی و دارویی استفاده گسترده‌ای از آنتی‌اکسیدان‌های طبیعی و مصنوعی می‌شود. آنتی‌اکسیدان‌های طبیعی مانند پلی‌فنل‌ها عمدتا از گیاهان حاصل می‌شوند، در حالی که آنتی‌اکسیدان‌های مصنوعی به طور صنعتی تولید می‌شوند و اهمیت این آنتی‌اکسیدان‌ها در حفاظت از مواد غذایی روشن است. چربی‌ها و مواد مغذی موجود در بسیاری از انواع غذاها مانند گوشت دودی، گوشت قرمز، غذاهای روزانه و غذاهای دریایی، می‌توانند فاسد شوند. فساد میکروبیولوژیک و اکسیداسیون چربی توسط رادیکال‌های آزاد که می‌تواند توسط نور، گرما یا یون‌های فلزی ایجاد شود رخ داده، سپس پراکسیدهای تشکیل‌شده در طول این واکنش‌ها، به‌نوبه خود، می‌توانند با لیپیدهای دیگر و اسیدهای چرب خاص واکنش دهند تا گونه‌های جدیدی از پراکسید را تشکیل دهند. اهمیت آنتی‌اکسیدان‌ها در این زمینه این است که ROS و رادیکال‌های آزاد را در طی واکنش جهت جلوگیری از تجزیه مواد غذایی از بین می‌برد.
عاملي که چالش اصلی در سنجش ظرفيت آنتي‌اکسيدان به حساب می‌آید بدین شرح است: در سيستم‌هاي بيولوژيک، حداقل چهار منبع عمومي آنتي‌اکسيدان‌ وجود دارد:
(1) آنزيم‌ها مانند سوپراکسيد ديسموتاز، گلوتاتيون پراکسيداز و کاتالاز
(2) مولکول‌های بزرگ (آلبومین، فریتین و پروتئین‌های دیگر)
(3) مولکول‌های کوچک ( اسید اسکوربیک، گلوتاتیون، اسید اوریک، توکوفرول، کاروتنوئیدها، (پلی) فنل )
(4) برخی از هورمون‌ها (استروژن، آنژیوتانسین، ملاتونین، و غیره)

از سوی دیگر، منابع چندگانه رادیکال و اکسیدان آزاد وجود دارد و هر دو اکسیدان و آنتی‌اکسیدان‌ها ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی متفاوت دارند. آنتی‌اکسیدان‌ها در بعضی موارد ممکن است با مکانیسم چندگانه در یک سیستم واحد یا با یک مکانیزم مختلف بسته به سیستم واکنش عمل کنند. علاوه بر این، آنتی‌اکسیدان‌ها ممکن است به شیوه‌ای متفاوت به منابع مختلف رادیکال و اکسیدکننده پاسخ دهند. به عنوان مثال، کاروتنوئیدها بر روی پراکسیل نسبت به فنول‌ها و سایر آنتی‌اکسیدان‌ها تاثیر کمتری داشته، با این حال، اکسیژن تنها یک رادیکال نیست و از طریق مکانیسم‌های رادیکالی واکنش نشان نمی‌دهد، بلکه واکنش بیشتر به صورت اضافه شدن از طریق پیوند و تشکیل آندوپروکسیدها صورت می‌گیرد که می‌توانند به رادیکال‌های آلوکسیل که باعث واکنش‌های زنجیره‌ای می‌شوند تبدیل شود.

از آنجایی که ویژگی‌های مکانی واکنش و مکانیسم‌های چندگانه در سنجش آنتی اکسیدانی تاثیرگذار هستند هیچ آزمایش واحدی به درستی تمام منابع رادیکال یا تمام آنتی‌اکسیدان‌ها را در یک سیستم پیچیده منعکس نمی‌کند. واضح است که مطابقت منابع رادیکال و ویژگی‌های سیستم با مکانیسم‌های واکنش آنتی‌اکسیدانی در انتخاب روش‌های مناسب آزمایش و همین‌طور در نظر گرفتن نحوه استفاده نهایی از نتایج، بسیار مهم است.

منابع:

Prior, R.L., Wu, X. and Schaich, K., 2005. Standardized methods for the determination of antioxidant capacity and phenolics in foods and dietary supplements. Journal of agricultural and food chemistry, 53(10), pp.4290-4302

Prieto, P., Pineda, M. and Aguilar, M., 1999. Spectrophotometric quantitation of antioxidant capacity through the formation of a phosphomolybdenum complex: specific application to the determination of vitamin E. Analytical biochemistry, 269(2), pp.337-341

Erel, O., 2004. A novel automated direct measurement method for total antioxidant capacity using a new generation, more stable ABTS radical cation. Clinical biochemistry, 37(4), pp.277-285

Janaszewska, A. and Bartosz, G., 2002. Assay of total antioxidant capacity: comparison of four methods as applied to human blood plasma. Scandinavian journal of clinical and laboratory investigation, 62(3), pp.231-236

Koleva, I.I., Van Beek, T.A., Linssen, J.P., Groot, A.D. and Evstatieva, L.N., 2002. Screening of plant extracts for antioxidant activity: a comparative study on three testing methods. Phytochemical analysis, 13(1), pp.8-17

Finley, J.W., Kong, A.N., Hintze, K.J., Jeffery, E.H., Ji, L.L. and Lei, X.G., 2011. Antioxidants in foods: state of the science important to the food industry. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 59(13), pp.6837-6846

Schillaci, C., Nepravishta, R. and Bellomaria, A., 2014. Antioxidants in food and pharmaceutical research. Albanian Journal of Pharmaceutical Sciences, 1(1), pp.9-15.

خواب یک فرآیند بیولوژیکی ضروری است با این حال، مطالعات مکانیزم‌های مولکولی مبتنی بر اثرات کم‌خوابی هنوز در اولین مراحل آن است. خطر ابتلا به بسیاری از اختلالات متابولیک، از جمله افزایش وزن، دیابت، چاقی و بیماری‌های قلبی‌عروقی به علت کم‌ خوابی، اساس تحقیقات پایه در این زمینه می‌باشد.
در یک مطالعه که در مجله “آکادمی ملی علوم” منتشر شده است، آمیتا سگل، استاد علوم اعصاب در دانشکده پزشکی Perelman در دانشگاه پنسیلوانیا و محقق موسسه پزشکی Howard Hughes همراه با پیتر میرلو ، از دانشگاه گرونینگن هلند، مولکول‌های رایج درگیر در متابولیسم پاسخ به کم‌خوابی در آنالیز خون موش و انسان را یافته‌اند. یافته‌های آن‌ها نشان می‌دهد که تغییر کلی در چگونگی متابولیسم لیپیدها حاصل از استرس اکسیداتیو ناشی از کاهش خواب در هر دو گونه مشاهده می‌شود.
استرس اکسیداتیو و متابولیسم لیپید عامل مهمی در بیماری‌های متابولیکی هستند، اگرچه برای ایجاد یک ارتباط بین نشانگرهای موجود و بیماری‌های خاص، باید مطالعات بیشتری صورت بگیرد.
سگل می‌گوید: “یک احتمال این است که خواب باعث رفع متابولیت‌ها می‌شود و بنابراین به عنوان یک فرآیند ترمیم در سطح متابولیک عمل می‌کند.” متابولیت‌ها مواد واسطه شیمیایی یا محصولات متابولیسم هستند، بنابراین درحالی‌که از طریق تجزیه چربی‌ها، کربوهیدرات‌ها و پروتئین تولید می‌شوند، عملکرد آن‌ها محدود به این فرآیندها نیست. آن‌ها هم‌چنین در سیگنالینگ، تنظیم فعالیت آنزیمی و رشد نیز نقش دارند.
این تیم در طی پنج روز موش و انسان را در شرایط محدودیت خواب مزمن قرار دادند. در هر دو مطالعه، سطوح متابولیتی در خون موش و انسان، پس از خواب مناسب و کافی و بعد از محدودیت خواب مورد بررسی قرار گرفت. سپس متابولیت‌های خون موش‌ها و انسان‌های با محدودیت خواب شناسایی شده که 38 متابولیت منحصر به فرد را معرفی می‌کند که نیمی از آن‌ها لیپید هستند. اکثریت متابولیت‌ها در افراد کم‌خواب ترکیبات لیپید یا اسید چرب را دارند.
هفت نوع فسفولیپید به نام plasmalogens که با استرس اکسیداتیو در ارتباط هستند در موش‌های با محدودیت خواب یافت شدند. به طور کلی، سطوح بالاتر این فسفولیپیدها و نقش اساسی آن‌ها در متابولیسم لیپیدی موش‌ها و انسان‌های دارای محدودیت خواب مشخص شده‌است. هم‌چنین برخی از انتقال‌دهنده‌های عصبی و متابولیت های روده (احتمالا از میکروب‌های روده) نیز به علت محدودیت خواب تغییر کرده‌اند.

هنگامی که محققین متابولیت‌های تغییر یافته در موش و انسان را در مقایسه با شروع اولیه قبل از محدودیت خواب مقایسه کردند، متوجه شدند که دو متابولیت oxalic acid و diacylglycerol 36:3 در شرایط محدودیت خواب محو شده و بعد از بهبودی در هر دو گونه‌ دوباره مشاهده شدند. oxalic acid یک محصول زائد است که از فرآورده‌های غذایی در رژیم‌هایی مانند گیاهان، به طور عمده از تجزیه ویتامین C و برخی اسیدآمینه‌ها تولید می‌شود. Diacylglycerol یک مولکول پیش‌رونده در تولید تری‌گلیسیرید است و مولکولی است که اکثر چربی‌ها به این شکل در بدن ذخیره می‌شود و همچنین در سیگنالینگ سلولی عمل می‌کند. محققان معتقدند که این دو مولکول می‌توانند به عنوان نشانگرهای زیستی بالقوه از آن‌جایی که در هر دو گونه موجودند، به کار روند.

این بیومارکرهای بین گونه‌ای به دو دلیل مورد توجه هستند. اول این‌که نیاز به بیومارکر کمی در بررسی محدودیت خواب و کیفیت خواب وجود دارد و این رویکرد نشان می‌دهد که متابولیت‌ها در این زمینه مفید هستند. دوم این‌که متابولیت‌های مشابهی را در انسان‌ها و موش‌ها معرفی می‌کند و به همین طریق اثرات متابولیکی خواب در موش صحرایی که ممکن است دارای کاربرد بالینی و درمانی باشد مورد بررسی قرار می‌گیرد.
به طور کلی، این مطالعه یک ارتباط بالقوه بین آسیب‌شناسی شناخته شده محدودیت خواب و اختلال عملکرد متابولیکی ایجاد می‌کند و بیان‌گر این است که یکی از عملکردهای خواب ترمیم و پاک‌سازی متابولیت‌ها در مغز و بازگرداندن تعادل آنتی‌اکسیدانی در بافت‌های محیطی است و از سوی دیگر از دست دادن خواب، باعث ایجاد حالت اکسیداتیو در متابولیت‌ها می‌گردد.

منبع:

Weljie, A.M., Meerlo, P., Goel, N., Sengupta, A., Kayser, M.S., Abel, T., Birnbaum, M.J., Dinges, D.F. and Sehgal, A., 2015. Oxalic acid and diacylglycerol 36: 3 are cross-species markers of sleep debt. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112(8), pp.2569-2574

بیماری مزمن انسداد ریوی (COPD) یک بیماری تنفسی مزمن با علائم سیستمیک است که به طور معنی‌داری بر کیفیت زندگی بیماران تاثیرگذار است. این بیماری با انسداد جریان هوا همراه با التهاب ریه و تخریب بافت ریوی همراه بوده و عموما یک بیماری در طی پروسه پیری است. نشانگرهای استرس اکسیداتیو در بیماری مزمن انسداد ریوی (COPD) و گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) می‌توانند مولکول‌های بیولوژیکی، مسیرهای سیگنالینگ و عملکرد مولکولی آنتی‌اکسیدان را تغییر دهند که بسیاری از آن‌ها در پاتوژنز COPD دخالت دارند.

شواهد نشان می‌دهد که عملکرد چندین سلول کلیدی در بیماران COPD در طی بیماری تغییر می‌کند و سطوح بیان مولکول‌های مهم اکسیدان و آنتی‌اکسیدان ممکن است غيرطبيعی باشد. آزمایشات درمانی در جهت تلاش برای بازگرداندن تعادل به این مولکول‌ها بر تمام جنبه های بیماری تأثیر نگذاشته این درحالیست که تاثیر ROS در COPD با مدل های فعلی و مسیرهای مربوط به آسیب بافت اثبات شده است.

روش‌های مختلفی برای ارزیابی حضور استرس اکسیداتیو در ریه بیماران مبتلا به COPD مورد استفاده قرار گرفته است و شواهد واضحی از افزایش بار اکسیداتیو در COPD در مقایسه با گروه‌های کنترل غیر سیگاری وجود دارد.

بررسی مایع تنفس ریه (EBC) یک روش موثر برای شناسایی محصولات استرس اکسیداتیو موجود در ریه است. مطالعات متعدد نشان داده است که H2O2 به میزان قابل توجهی در تراکم انسداد تنفس COPD در مقایسه با کنترل‌های سالم افزایش می‌یابد. با افزایش سطح H2O2 اسید آراشیدونیک که اسید چرب اشباع نشده در غشای سلولی است، افزایش چشمگیری یافته و می‌تواند توسط رادیکال‌های آزاد در in vivo پراکسیده شود تا ایزوپروستان‌ها را تشکیل دهد که در EBC اندازه گیری می‌شوند و در بیماری COPD قابل مشاهده است. همچنین میزان تولید پروتئین اسیدچرب، مالون دی آلدهید (MDA) نیز در EBC بیماران مبتلا به COPD افزایش یافته است. سطوح سرمی MDA و GPx (تعیین شده توسط فعالیت) با شدت COPD ارتباط دارد، با افزایش MDA سرم و کاهش GPx شدت بیماری COPD افزایش می‌یابد.

با استفاده از رنگ‌آمیزی ایمونوهیستولوژیکی، می‌توان برخی از محصولات استرس اکسیداتیو مانند 4HNE، محصول نهایی پراکسیداسیون لیپید که به آسانی با چندین پروتئین واکنش می‌دهد را در اجزای مجزای سلولی ریه مشخص کرد. این رنگ‌آمیزی بیان‌گر افزایش نشانگرهای استرس اکسیداتیو نیتروژن، نیتروتیروسین و اکسید نیتریک القا شده (iNOS) در COPD است.

تحقیقات نشان داده است که مولکول‌های ضدالتهابی یا آنتی‌اکسیدان‌های مختلف توانایی کاهش التهاب و شدت علائم COPD در مدل موش را دارند. موش های ترانس‌ژنیک بیان‌کننده تریروتوكسین (TRX) كه مولكول آنتی‌اكسیدان است، كاهش بسیاری در شدت COPD نشان می‌دهد که می‌تواند یک روش درمانی باشد. در مدل‌های موش، تحت تاثیر قرار گرفتن در معرض ROS منجر به ابتلا به COPD و پیشرفت این بیماری می‌شود و شناسایی مکانیسم‌ آن می‌تواند یک روش درمانی مفید محسوب شود.

استرس اکسیداتیو از طریق H2O2 ناشی از اختلال عملکرد میتوکندری اختلال در COPD را  شدیدتر می‌کند. درمان آنتی‌اکسیدانی هدفمند میتوکندری باعث مهار و کاهش علایم بیماری COPD می‌گردد. علاوه بر این، شواهدی از اختلال عملکرد میتوکندری در ماکروفاژ بیمارهای مبتلا به COPD در طی فاگوسیتوز یافت شده و مطالعات دیگر از اختلال عملکرد میتوکندری طی استرس اکسیداتیو گزارش می‌دهد.

دلایل نظری قابل ملاحظه ای وجود دارد که چرا آزاد شدن ROS باعث ایجاد یا پیشرفت COPD می شود. افزایش میزان اکسیدان‌ها از 4700 ترکیب شیمیایی و بیش از 1015 اکسیدان / رادیکال‌های آزاد موجود در سیگار حاصل می‌شود با این حال، این محرک به تنهایی نمی‌تواند کافی یا ضروری باشد تا COPD در سیگاری‌ها ایجاد شود، و این نشان می‌دهد که باید فاکتورهای دیگری به صورت تعاونی با این عوامل در جهت بروز بیماری همکاری کنند.

بسیاری از محصولات استرس اکسیداتیو در COPD در مقایسه با کنترل افزایش می‌یابد، در حالی که سطح آنزیم‌های مربوط به حذف ROS در برخی مطالعات کاهش یافته است. مطالعات سلولی نشان می‌دهد که آزادی ROS از واسطه‌های اصلی واکنش التهابی در COPD، از جمله نوتروفیل‌ها، ماکروفاژهای هوا و مونوسیت‌ها، افزایش یافته است. اگر چه مدل حیوانی COPD وجود ندارد که تمام جنبه‌های بالینی بیماری بررسی شود، مدل‌های دیگر نشان‌دهنده افزایش بار اکسیداتیو در اثر قرار گرفتن در معرض دود سیگار و آسیب بافتی بعد از آن، از جمله ایجاد آمفیزم است که می‌تواند با هدف‌گیری مسیرهای اکسیداسیون، کاهش یابد.

ارائه درمان بالینی برای COPD با توجه به تغییر در پروتئین‌ها، آنزیم‌ها، مولکول‌ها و سلول‌های دخیل در این بیماری چالش مهم بوده و در حال حاضر مشخص نیست که آیا تغییرات نسبت اکسیدان‌ها به آنتی‌اکسیدان‌ها به صورت ثابت رخ می‌دهد که درک این موضوع برای تعیین درمان‌هایی که بیشتر از آنتی‌آکسیدان‌ها استفاده می‌کنند، حیاتی است. واضح است که تحقیقات پایه و تحلیلی بیشتر برای شناسایی بیماران حساس به آسیب های مرتبط با ROS ضروری است و باید مشخص شود آیا ROS هدف موثر برای تغییر در COPD است یا خیر؟

منبع:

McGuinness, A.J.A. and Sapey, E., 2017. Oxidative Stress in COPD: Sources, Markers, and Potential Mechanisms. Journal of clinical medicine, 6(2), p.21.

زمانی که آنتی‌اکسیدان‌ها در بدن ضعیف می‌شوند و یا کاهش می‌یابند، سلول‌های بدن و بافت‌ها مستعد ابتلا به اختلالات عملکرد و بیماری می‌شوند بنابراین حفظ سطوح آنتی‌اکسیدانی کافی برای جلوگیری و یا حتی کنترل بسیاری از بیماری‌ها ضروری است.
استفاده از ظرفیت آنتی‌اکسیدانی تام (TAC) ، در بیوشیمی، پزشکی، علوم تغذیه و در بسیاری از بیماری‌های مختلف پاتوفیزیولوژی (بیماری‌های قلبی و عروقی، دیابت، بیماری‌های عصبی، روانپزشکی، اختلالات کلیوی و بیماری‌های ریوی) می‌تواند به عنوان یک بیومارکر قابل اعتماد تشخیصی و پیش آگهی مورد مطالعه قرار بگیرد، اگرچه چندین توصیه برای سنجش آن باید مورد توجه باشد. مطالعه بیومارکرهای آنتی‌اکسیدانی دیگر نیز مانند عناصر پاسخ آنتی‌اکسیدانی ژنتیکی (ARE) و یا ویتامین‌های آنتی‌اکسیدانی و دیگر بیومارکرهای ارزشمند اکسیداتیو / نیتروژنیک نیز می‌تواند برای ارزیابی مداخلات تغذیه‌ای با غذاهای غنی از TAC در مورد خطر و پیشگیری از بیماری، از جمله استراتژی های ضد پیری مفید باشد.

رادیکال‌های آزاد زمانی که بیش از حد تولید می‌شوند و یا در اثر کمبود آنتی‌اکسیدان‌ها سطح بالایی در سلول دارند، می‌توانند ساختار و عملکرد پروتئین را تغییر دهند و باعث پراکسیداسیون لیپیدها شده و باعث آسیب DNA گردد. تجزیه پراکسید‌های لیپید محصولات متنوعی را تولید می‌کند. از جمله آن، مالون‌دی‌آلدهید (MDA) یک محصول پراکسیداسیون لیپیدی است که به خوبی مطالعه و بررسی شده است. سطح MDA نشان دهنده میزان پراکسیداسیون لیپید به طور کلی است و به عنوان نشانگر آسیب سلولی در نتیجه حضور رادیکال‌های آزاد عمل می‌کند.

پراکسیداسیون لیپید ناشی از ROS در تغییرات بدخیم دخیل بوده و اهداف اولیه پراکسیداسیون توسط ROS اسید چرب غیر اشباع شده در چربی‌های غشایی است. علاوه بر این، تجزیه این لیپیدهای پراکسیداسیون، انواع محصولات نهایی مانند MDA را تولید می‌کند. MDA به عنوان بیومارکر موتاژنیک و سرطان زایی مورد توجه قرار گرفته است. همچنین می توان از آن به عنوان بیومارکر تشخیص بیان ژن‌های مربوط به پیشرفت تومور استفاده کرد. بنابراین، سطح MDA نشان دهنده میزان پراکسیداسیون لیپید به طور کلی است و به عنوان نشانگر آسیب سلولی حاصل از رادیکال‌های آزاد عمل می‌کند. افزایش سطح MDA در بیماران OSCC ( سرطان سلول‌های سنگفرشی دهان) نسبت به گروه شاهد مشاهده شده است. این افزایش در MDA ممکن است به علت شکل‌گیری رادیکال های آزاد بیش از حد و تجزیه اسیدهای چرب اشباع‌نشده موجود در غشاء باشد و یا ممکن است به علت اصلاح ناکافی رادیکال‌های آزاد توسط سیستم آنتی‌اکسیدانی ضعیف سلولی باشد. افزایش سطح MDA و کاهش میزان TAC موجود در سرم و بافت بیماران OSCC در مطالعات به خوبی بررسی و اثبات شده است.

اثرات آنتی‌اکسیدانی NO-MDA با یکدیگر مرتبط هستند؛ NO باعث پراکسیداسیون لیپید می‌شود که به نوبه خود MDA را تولید می‌کند. فعالیت های MDA و NO در سرطان زایی بستگی به وضعیت آنتی‌اکسیدانی کل دارد. بدین ترتیب که این مکانیزم‌ها به طور متقابل در ارتباط هستند، نیاز به مطالعه آن‌ها با هم وجود دارد.
مطالعات نشان می‌دهد میزان استرس اکسیداتیو و نیتروژنیک در بیماران سرطانی دهان افزایش یافته و بیانگر سطح بالایی از NO و MDA و کاهش TAC به عنوان دفاع آنتی‌اکسیدانی اثبات شده است. افزایش سطح NO سرم و بافت منجر به پراکسیداسیون لیپیدها و در نتیجه باعث افزایش سطح سرمی و بافتی MDA می‌گردد. ارتباط مثبت NO-MDA نشان می‌دهد که DNA آسیب دیده در اثر اکسیداسیون، یک پدیده حیاتی برای سرطان زایی است که به دلیل تعامل ROS و RNS ( گونه‌های فعال نیتروژن) همراه با TAC رخ می‌دهد.

هم چنین در بیماران مزمن کلیوی، سطح MDA و گلوتاتیون اکسیدشده (GSSG) افزایش و غلظت GSH و GPx کاهش یافته که بررسی‌ها در این بیماران سطح پایینی از TAC را نشان می‌دهد. بیماران مبتلا به صرع دارای گلوتاتیون ردوکتاز اریتروسیتوز و سطح ویتامین‌های A و C پایین نسبت به گروه شاهد هستند و سطوح بالاتری از اریتروسیت MDA، سرولوپلاسمی و همولیز را نسبت به افراد کنترل نشان دادند که در این بیماران نیز TAC کاهش یافته است.
Pleural effusion لنفوسیت‌ها در بیماران مبتلا به سرطان، کاهش سطح TAC و درجه بالاتری از آسیب اکسیداتیو DNA را نشان می‌دهد. کودکان مبتلا به سرطان استخوان، لنفوم Burkitt و لوسمی حاد ميلوئژن، سطح پلاسماي MDA بالاتري داشته و در زنان مبتلا به سرطان سینه ، بیماران مبتلا به فیبروآدنوم و آدنوکارسینوم پستان سطح پلاسما و اریتروسیت MDA افزایش یافته و غلظت GSH و ویتامین های C و E کاهش می‌یابد.

در نتیجه می‌توان به این نکته اشاره کرد که با افزایش سطح رادیکال‌های آزاد در سلول مانند NO و فعالیت اکسیداسیونی آن، سطح MDA به عنوان یک بیومارکر افزایش می‌یابد و سطح TAC که دفاع آنتی اکسیدانی در مقابل استرس اکسیداتیو محسوب می‌شود، در مقایسه با گروه شاهد کاهش معناداری را از خود نشان می‌دهد.  سنجش میزان TAC سلولی می‌تواند به تشخیص و پیش‌آگاهی بیماری و میزان استرس اکسیداتیو سلولی در نتیجه حضور رادیکال‌های آزاد منجر شود.

منابع:

Alipour, M., Mohammadi, M., Zarghami, N. and Ahmadiasl, N., 2006. Influence of chronic exercise on red cell antioxidant defense, plasma malondialdehyde and total antioxidant capacity in hypercholesterolemic rabbits. Journal of sports science & medicine, 5(4), p.682

Sies, H., 2007. Total antioxidant capacity: appraisal of a concept. The Journal of nutrition, 137(6), pp.1493-1495

Castillo, C., Hernandez, J., Valverde, I., Pereira, V., Sotillo, J., Alonso, M.L. and Benedito, J.L., 2006. Plasma malonaldehyde (MDA) and total antioxidant status (TAS) during lactation in dairy cows. Research in veterinary science, 80(2), pp.133-139

Samouilidou, E. and Grapsa, E., 2003. Effect of dialysis on plasma total antioxidant capacity and lipid peroxidation products in patients with end-stage renal failure. Blood purification, 21(3), pp.209-212

Korde, S.D., Basak, A., Chaudhary, M., Goyal, M. and Vagga, A., 2011. Enhanced nitrosative and oxidative stress with decreased total antioxidant capacity in patients with oral precancer and oral squamous cell carcinoma. Oncology, 80(5-6), pp.382-389.