دسته: بیوشیمی

برای اولین بار دانشمندان دانشگاه لیون از تکنیکpath-breaking optical imaging برای مشخص کردن محل کلسترول استفاده کردند و به واقعیتی دست یافتند که در آن کلسترول علاوه بر فعالیتهای دیگری که داشته، به عنوان حامل پیام در سلول مطرح می‌باشد، این یافته در مجله Nature Chemical Biology به چاپ  رسیده و نشان می‌دهد که کلسترول با اینکه جزو ریسک فاکتورهای بد برای بیماریهای قلبی عروقی بوده و وجهه خوبی در بین مردم و پزشکان ندارد ولی با این وجود در سلول نقش حیاتی را اعمال می‌کند.

نصف مغز انسان متشکل از چربی می‌باشد که بیشترین ماده تشکیل دهنده آن کلسترول می‌باشد و کمبود این ماده می‌تواند بیماریهای خطرناکی را به دنبال داشته باشد به عنوان مثال هورمونهای استروئیدی از کلسترول ساخته شده اند که نقش حیاتی را در بدن دارند.

دانشمندان بر این معتقدند که با توجه به حجم بالای کلسترول در دیواره و داخل سلول، نشان از اهمیت و ارزش آن در عملکرد سلول می‌باشد ولی اهمیت بالای این ماده زمانی مشخص می‌شود که بتواند پیامی‌را از پیرامون سلول به داخل سلول انتقال دهد. در تحقیق صورت گرفته بر روی رده‌های سلولی با استقاده از تکنیک اشاره شده در بالا متوجه شدند که در تحریک سلولی، میزان کلسترول داخلی دو برابر افزایش می‌یابد این تشخیص با استفاده از رنگ فلورسنت باند شونده به کلسترول توسط پروتئین مخصوص بوده که میزان لیپید ( کلسترول) را به صورت زنده در سلول نشان می‌دهد.

منبع:

Liu SL, Sheng R, Jung JH, Wang L, Stec E, O’Connor MJ, Song S, Bikkavilli RK, Winn RA, Lee D, Baek K. Orthogonal lipid sensors identify transbilayer asymmetry of plasma membrane cholesterol. Nature Chemical Biology. 2016 Dec 26.

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

از آنزیم‌های آنتی‌اکسیدان مهم شناخته شده می‌توان به گلوتاتیون پراکسیداز اشاره کرد. گلوتاتیون پراکسیداز (GPx) نام عمومی خانواده‌ای از آنزیم‌ها با فعالیت پراکسیدازی است که نقش بیولوژیکی اصلی آن‌ها محافظت ارگانیسم‌ها در برابر آسیب‌های اکسیداتیو می‌باشد. عملکرد بیوشیمیایی آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز کاهش هیدروپراکسیدهای لیپیدی به الکل‌های مربوطه و کاهش پراکسید هیدروژن آزاد به آب است. آنزیم‌های GPx با استفاده از گلوتاتیون، پراکسیدها را به الکل کاهیده و از تشکیل رادیکال‌های آزاد جلوگیری می‌کنند. در واقع گلوتاتیون پراکسیدازها کاهش پراکسید هیدروژن (آب اکسیژنه) و طیف گسترده ای از پراکسیدهای آلی به الکل مربوطه و آب را با استفاده از گلوتاتیون سلولی کاتالیز می‌کنند. گلوتاتیون فراوان‌ترین ترکیب تیول دار غیرپروتئینی با جرم مولکولی پایین می‌باشد که نقش مهمی را در دفاع سلولی علیه استرس اکسیداتیو به عنوان کوفاکتور گلوتاتیون پراکسیداز برعهده دارد؛ همچنین گلوتاتیون در تنظیم بیان ژن،‌ انتقال سیگنال، تکثیر و مرگ سلولی، تولید سیتوکین‌ها و پاسخ ایمنی دخیل می‌باشد. نسبت گلوتاتیون احیا/ گلوتاتیون اکسید مهمترین شاخص کارایی و سلامتی یک سلول می‌باشد. کمبود گلوتاتیون در فرایند پیری و پاتوژنز بسیاری از بیماری‌ها شامل بیماری‌های قلبی – عروقی، دیابت، ایدز، بیماری‌های سیستم عصبی و تنفسی نقش ایفا می‌کند. استفاده از مواد پروتئینی حاوی پیش‌ماده سنتز گلوتاتیون و دوری از عوامل اکسیدان خارجی مانند اشعه‌های یونیزه کننده، سیگار، ورزش‌های شدید و مصرف بی‌رویه برخی داروها همگی می‌توانند راهکارهای مناسبی در جهت جلوگیری از تهی شدن سلول‌ها از منابع گلوتاتیون باشند.

رادیکال‌های آزاد مولکول‌هایی هستند که از نظر شیمیایی بسیار فعال بوده و طی واکنش‌های متابولیسمی بدن یا در نتیجه موارد دیگر نظیر استعمال دخانیات، قرار گرفتن در معرض اشعه‌های یونیزان، انجام فعالیت‌های شدید بدنی یا در ادامه‌ی برخی بیماری‌ها مانند دیابت ممکن است تولید گردند. ترکیبات ناپایدار رادیکال‌های آزاد بر روی چربی، پروتیین، DNA و کربوهیدرات‌های سلول‌ها تاثیر می‌گذارند؛ که از بین این مواد چربی‌ها بیشترین حساسیت را نسبت به رادیکال‌های آزاد دارا می‌باشند. تاثیر این رادیکال‌ها توسط سیستم دفاعی بدن در حالت طبیعی خنثی می‌گردد. عدم تعادل بین تاثیر دفاعی بدن و کاهش ظرفیت تولید آنتی‌اکسیدانی بدن باعث ایجاد استرس اکسیداتیو می‌شود. این حالت که از تولید اکسیدان‌هایی مثل اکسیژن فعال به‌وجود می‌آید، ممکن است باعث بروز آسیب سلولی شده و در ظهور برخی بیماری‌ها نقش اساسی ایفا کند.

بیماری دیابت یکی از بیماری‌های اصلی در کشورهای پیشرفته می‌باشد. میزان مرگ و میر بیماران دیابتی تیپ ۲ نسبت به افراد سالم به خصوص در رابطه با بیماری‌های قلبی و عروقی افزایش معناداری نشان داده است. مطالعات جدید نشان داده که دیابت با استرس اکسیداتیو در ارتباط بوده و باعث افزایش تولید رادیکال‌های آزاد می‌گردد.هایپرگلیسمی که از نتایج بیماری دیابت می‌باشد نیز یکی از عوامل ایجاد این استرس است. دیابت با افزایش گلوکز و تغییرات بیوشیمیایی در پراکسیداسیون قند و چربی‌ها همراه است. افزایش قند خون از یک سو و از سوی دیگر اختلال در سیستم دفاع آنتی‌اکسیدانی در دیابت، سبب تولید بیش از حد رادیکال‌های آزاد می‌شود. مطالعات آزمایشگاهی نشان داده‌اند استرس اکسیداتیو ناشی از افزایش قند خون مدت‌ها پیش از این که عوارض دیابت به صورت بالینی نمود کند، رخ می‌دهد. درنتیجه این استرس علاوه بر افزایش مقاومت به انسولین و تشدید دیابت، نقش مهمی در پاتوژنز عوارض و تشدید پیامدهای بعدی دیابت دارد. با این وجود مطالعات مختلفی که بر روی مدل‌های حیوانی و همچنین در گروه‌های مختلف بیماران دیابتی صورت گرفته، نتایج ضد و نقیضی در مورد تغییر فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی در ابتلا به دیابت نوع ۲ نشان داده‌اند.
در آزمایش صورت گرفته توسط مرجانی و همکاران (۱۳۸۴) بر روی افراد دیابتی، میانگین فعالیت آنزیم گلوتاتیون پراکسیداز در بیماران دیابتی بالاتر از افراد سالم و دارای اختلافی معنادار بوده است. در مطالعه‌ای دیگر توسط Pasaoglu و همکاران درباره‌ی بررسی وضعیت آنتی‌اکسیدانی در افراد سالم و دیابتی، نتایج نشان داده که پراکسیداسون لیپیدها در بیماران دیابتی بالاتر و سطح گلوتاتیون احیا در گلبول‌های قرمز پایین‌تر از افراد سالم است. همچنین در این بررسی گزارش شده که در بیماران دیابتی در مراحل اولیه بیماری، سیستم دفاع آنتی‌اکسیدانی به مقابله با رادیکال‌های آزاد می‌پردازد ولی با پیشرفت مراحل بیماری به تدریج سیستم آنتی‌اکسیدانی دچار اختلال شده و فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی کاهش می‌یابد.
با توجه به نتایج جدیدتر حاصل از تحقیقات طاهری و همکاران (۱۳۹۱) اختلاف در نتایج می‌تواند به علت تفاوت مطالعات در زمینه جنس، مدت ابتلا به دیابت، میزان و نحوه کنترل قند خون و گونه‌های مورد مطالعه مدل‌های حیوانی باشد. این تفاوت‌ها در آزمایشات انسانی نیز مطرح است. در این مطالعات بیان می‌شود که افزایش سطح آنزیم‌های گلوتاتیون پراکسیداز می‌تواند ناشی از پاسخ جبرانی بدن به شرایط اکسیداتیو باشد. همچنین در همان مقاله ذکر شده است که احتمالا پس از بالارفتن سطح آنزیم به دلیل پاسخ جبرانی بدن، با رشد و شدت یافتن بیماری یا کنترل ضغیف قند خون، سطوح آنزیمی گلوتاتیون پراکسیداز با کاهش روبرو خواهد شد.
دیابت نوع ۲ تا حد زیادی ناشی از پیروی ناسالم از سبک زندگی‌های پرخطر و ماشینی شدن بیش از اندازه آن‌ها است. همه روزه راهکارهایی برای جوگیری از دچار شدن به آسیب‌های ناشی از کاهش توان بدن در مقابله با استرس اکسیداتیو ارائه می‌شود. این راهکارها شامل توصیه‌های تجویزی و هم‌چنین دستورهایی جهت اجتناب از مصرف برخی مواد یا انجام ندادن برخی کارهای روزمره و پرخطر می‌شود. شما نیز برای سهیم شدن در مبارزه و پیشگیری با این بیماری تلخ و خطرناک، اطلاعات خود را در رابطه با این بیماری و مقابله با استرس اکسیداتیو ناشی از آن زیر این مطلب با دیگران به اشتراک بگذارید؛ یا برای اطلاع از راهکارهای جدید مقابله در خبرنامه ما عضو شوید.

منابع:

Pasaoglu, H., Sancak, B. and Bukan, N., 2004. Lipid peroxidation and resistance to oxidation in patients with type 2 diabetes mellitus. The Tohoku journal of experimental medicine, 203(3), pp.211-218.

PeerapatditMD, T., 2007. Glutathione and glutathione peroxidase in type 1 diabetic patients. J Med Assoc Thai, 90(9), pp.1759-67.

Sailaja Devi, M.M., Suresh, Y. and Das, U.N., 2000. Preservation of the antioxidant status in chemically‐induced diabetes mellitus by melatonin. Journal of pineal research, 29(2), pp.108-115.

Nangle, M.R., Gibson, T.M., Cotter, M.A. and Cameron, N.E., 2006. Effects of eugenol on nerve and vascular dysfunction in streptozotocin-diabetic rats. Planta medica, 72(6), p.494.

چرا یک آنتی‌اکسیدان که از مغز محافظت می‌کند، در مناطق مستعد بیماری آلزایمر باعث وخامت بیماری می‌شود؟
آنتی اکسیدان‌‌هایی مانند سوپراکسید دیسموتاز یا SOD1، با مبارزه با رادیکال‌های آزاد که باعث آسیب اکسیداتیو در مغز می‌شوند، شناخت را بهبود می‌بخشد. با این‌حال، یک تیم تحقیقاتی دانشگاه ایالتی آیووا دریافتند که با افزایش سطح پروتئین‌های تاو (مشخصه بارز بیماری آلزایمر) فواید محافظ SOD1 به طرز چشمگیری تضعیف می‌شود. براساس نتایج بدست آمده، محققان گمان می‌كنند كه SOD1 برای خنثی‌کردن اثرات مضر پروتئین‌های تاو در حال جنگ است ، اما سرانجام نبرد را از دست می‌دهد.

دکتر کلسی مک لیمانز، فارغ التحصیل و دستیار تحقیقات در علوم غذایی و تغذیه انسانی گفت: “در افراد مبتلا به آلزایمر یا اختلال‌شناختی خفیف، SOD1 مربوط به ماده خاکستری بیشتری است که برای حافظه بسیار مهم است.” وی افزود “با این حال ، نتایج ما نشان می‌دهد که 90 درصد از این ارتباط مثبت توسط تاو رد می‌شود. این فرضیه ما را تأیید می‌کند که خود SOD1 مضر نیست؛ بلکه فقط سعی در محدود کردن آسیب اکسیداتیو ناشی از تاو است.” بریجیت کلارک گفت: “این مطالعه می تواند بیشتر در مورد چگونگی کاهش تغذیه و جلوگیری از تولید عصبی و پیری در مغز بیشتر تحقیق کند.”

اوریل ویلت، استادیار علوم غذایی و تغذیه انسان، نظارت بر این تحقیق را بر عهده داشت. آنامانتا کنتاسامی، استاد برجسته و ریاست علوم زیست پزشکی؛ ولاردی آنانتارام، دانشیار تحقیقات علوم زیست پزشکی؛ الكساندرا پلاگمن، دستیار تحقیقات و کالین پاپاس، همکار تحقیقاتی فوق دکترا، بخشی از تیمی بودند که با مک لیمانس و کلارک همکاری می‌کردند. این گروه اولین کسی است که ارتباط بین پروتئین SOD1 و تاو را در افرادی که درجات مختلفی از بیماری آلزایمر دارند ، شناسایی کرد.

تاو مانند آتش پخش می‌شود

محققان داده های مربوط به بزرگسالان، از سن 65 تا 90 سال را مورد بررسی قرار دادند و در ابتکار عمل Neuroimaging Alzheimer Disease از ۲۸۷ نفر در این مطالعه، 86 مورد اختلال‌شناختی، 135 نفر دارای نقص خفیف و 66 نفر مبتلا به آلزایمر بودند.

مک لیمانس گفت بسیاری از آنچه محققان در مورد SOD1 و مغز می دانند مبتنی بر آنالیز مغز پس از مرگ در بیماران مبتلا به آلزایمر است. تاکنون ناشناخته بود که چگونه SOD1 مربوط به شناخت و نشانگرهای زیستی در مغز و مایع مغزی نخاعی برای بزرگسالان مبتلا به این بیماری است. ویلت می‌گوید نتایج آنها شواهد دیگری در مورد نقش تاو در پیشرفت آلزایمر ارائه می‌دهد.

ویلت گفت: “این بیماری ممکن است تا حدودی آغاز شود یا پیشرفت کند زیرا آنتی‌اکسیدان‌ها در مغز ما با افزایش سطح تاو به طور موثر متوقف می‌شوند. این شبیه به یک ساختمان در حال سوختن است. شما می‌توانید تا آنجا که ممکن است آب را بر روی آتش پمپ کنید، اما پس از پخش‌شدن خارج از کنترل است، هیچ مقدار آب برای متوقف کردن آن کافی نیست.”

محققان ایالت آیووا می‌گویند مطالعات اضافی برای تعیین اینکه آیا افزایش تولید SOD1 – احتمالاً از طریق رژیم غذایی یا دارو – ممکن است پیشرفت بیماری آلزایمر را به تأخیر اندازد، لازم است.

منبع:

Kelsey E. McLimans, Bridget E Clark, Alexandra Plagman, Colleen Pappas, Brandon Klinedinst, Vellareddy Anantharam, Anumantha Kanthasamy, Auriel A Willette. Is CSF SOD1 a Biomarker of Tau but not Amyloid Induced Neurodegeneration in Alzheimer’s Disease? Antioxidants & Redox Signaling, 2019; DOI: 10.1089/ars.2019.7762

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.

بیومارکرها مولکول‌هایی هستند که فرایند طبیعی یا غیرطبیعی را در بدن شما نشان می‌دهند و ممکن است نشانه‌ای از وضعیت یا بیماری باشند. انواع مختلف مولکول‌ها، مانند DNA، ژن‌ها، پروتئین‌ها و هورمون‌ها می‌توانند به عنوان نشانگرهای زیستی عمل کنند، زیرا همه آن‌ها در مورد سلامتی اطلاعات بسیاری را در اختیار قرار می‌دهند. بیومارکرها ممکن است توسط خود بافت سرطانی و یا توسط سلول‌های دیگر در بدن در پاسخ به سرطان تولید شوند. آن‌ها می‌توانند در خون، مدفوع، ادرار، بافت تومور یا سایر بافت‌ها و یا مایعات بدن یافت شوند. به طور مشخص، نشانگرهای زیستی محدود به سرطان نیستند. بیومارکرها برای بیماری‌های قلبی، مولتیپل اسکلروز و بسیاری از بیماری‌های دیگر وجود دارد.

یادگیری برخی از حقایق اولیه برای درک اهمیت بیومارکر‌ها در سرطان، داشتن اطلاعات در مورد DNA، RNA و پروتئین مفید است. DNA یک مولکول درون سلولی است که اطلاعات ژنتیکی را حمل می‌کند و از یک نسل به نسل بعد منتقل می‌شود RNA یا اسیدریبونوکلئیک شامل اطلاعاتی است که از DNA کپی شده است. سلول‌های بدن چندین مولکول RNA مختلف را تشکیل می‌دهند که برای سنتز مولکول‌های پروتئین ضروری هستند. به عنوان مثال، mRNA، یا مولکول های RNA messenger، به عنوان الگوهایی برای تولید پروتئین از واحد‌های آمینو اسید عمل می‌کنند، در حالی که tRNA یا مولکول‌های RNA ناقل، واحدهای اسید‌آمینه را به ریبوزوم می‌رسانند. داخل ریبوزوم، فرآیند ترجمه به پروتئین انجام می‌گیرد.

پروتئین به عملکرد بدن کمک می‌کند و اساس ساختار بدن مانند پوست و مو است. آنها طیف گسترده‌ای از توابع در داخل بدن انسان دارند. برخی از پروتئین‌ها (آنزیم‌ها) سرعت واکنش‌های شیمیایی را افزایش می‌دهند، برخی (سیتوکنین‌ها) بر عملکرد سیستم ایمنی بدن تاثیر می‌گذارند و در عین حال سایر پروتئین‌ها که آنتی‌بادی نامیده می‌شوند، واکنش‌های ایمنی خاص را در پاسخ به آنتی‌ژن‌ها انجام می‌دهند.
بیومارکرهای سرطانی می‌توانند شامل موارد زیر باشند:

• پروتئین‌ها
• جهش‌های ژنی (تغییرات)
• بازسازی ژن
• کپی‌های اضافی از ژن‌ها
• حذف ژن‌ها
• مولکول های دیگر

هنگامی که مردم در مورد بیومارکرهای سرطانی صحبت می‌کنند، معمولا به پروتئین‌ها، ژن‌ها و مولکول‌های دیگر اشاره دارند که بر روی سلول‌های سرطانی رشد می‌کنند. در سال‌های اخیر، دانشمندان شروع به مطالعه درباره الگوهای بیان ژن و تغییرات در DNA به عنوان بیومارکرهای سرطانی پرداختند. در حالی‌که برخی از بیومارکرهای سرطانی می‌توانند در جهت پیش‌بینی سرطان، روند پیشرفت، درمان و بهبودی کمک کنند.

در قسمت‌های بعدی به تفصیل درباره انواع عملکرد بیومارکرهای سرطانی و به خصوص بیومارکرهای آنتی‌اکسیدانی بحث خواهیم کرد…

بیومارکرهای سرطان ( قسمت دوم )

بیومارکرهای استرس اکسیداتیو ( قسمت سوم )

شواهد فراوانی وجود دارد مبنی براینکه اختلالات آلرژیک، مانند آسم، رینیت و درماتیت آتوپیک توسط استرس اکسیداتیو واسطه می‌شوند. قرار گرفتن بیش‌از حد در معرض اکسیژن فعال و گونه‌های نیتروژن مشخصه استرس اکسیداتیو است و منجر به آسیب پروتئین‌ها، چربی‌ها و DNA می‌شود. استرس اکسیداتیو نه تنها در نتیجه التهاب بلکه در اثر قرار گرفتن در معرض محیط زیست در اثر آلودگی هوا و دود سیگار رخ می‌دهد. محلی‌سازی خاص آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی در ریه و واکنش سریع اکسیدنیتریک با گونه‌های فعال اکسیژن مانند سوپراکسید، نشان می‌دهد که آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی ممکن است به عنوان عوامل سیگنالینگ سلولی یا تنظیم‌کننده سیگنالینگ سلولی نیز عمل کنند. مداخلات درمانی که باعث کاهش مواجهه با گونه‌های اکسیژن واکنش‌پذیر محیطی یا تقویت دفاع آنتی‌اکسیدانی درون‌زا می‌شوند، می‌توانند به عنوان روش‌های درمانی کمکی برای اختلالات تنفسی آلرژیک مفید باشند.
اکسیژن برای زندگی هوازی بسیار مهم است، اما به‌طور متناقض، حتی در غلظت اتمسفر نیز می تواند سمی باشد. در سلول‌های هوازی اکسیژن به عنوان یک گیرنده الکترونی در بسیاری از واکنش‌های آنزیمی و غیرآنزیمی عمل می‌کند. با این وجود، افزودن الکترون‌ها به اکسیژن می‌تواند منجر‌به تشکیل گونه‌های اکسیژن واکنش‌پذیر سمی شود. همه ارگانیسم‌ها دفاعی پیچیده سلولی را دارند که به طور جمعی آنتی‌اکسیدان‌ها برای غلبه بر این سمیت تکامل یافته‌اند.

عدم تعادل بین گونه‌های اکسیژن فعال و آنتی‌اکسیدان‌ها، استرس‌اکسیداتیو نامیده می‌شود که می‌تواند منجربه استرس بالا شود. الف؛ به طور معمول، آنتی اکسیدان‌های کافی در دستگاه تنفسی وجود دارد به طوری که تولید مقدار کمی از انواع اکسیژن واکنش‌پذیر بی‌نتیجه است. ب؛ اگر هم آنتی اکسیدان‌ها کاهش یافته و یا تولید گونه‌های اکسیژن واکنش‌پذیر افزایش یابد (به عنوان مثال، در هنگام تشدید آسم)، تعادل آنتی‌اکسیدان‌ها و گونه‌های اکسیژن فعال به سمت استرس اکسیداتیو سوق می‌یابد.
استرس اکسیداتیو در بسیاری از اختلالات آلرژیک و سیستم ایمنی بدن رخ می‌دهد. اگرچه بیشتر تحقیقات در مورد بیماری‌های آلرژیک و سیستم ایمنی بر اثرات سمی گونه‌های اکسیژن فعال انجام شده‌است، شواهد در حال افزایش وجود دارد که گونه‌های اکسیژن واکنش‌پذیر در غلظت های فیزیولوژیکی ممکن است نقش‌های اضافی مانند واسطه‌های سیگنالینگ سلولی ایفا کند.

استرس اکسیداتیو در آسم

بسیاری از مشاهدات نشان می دهد که استرس اکسیداتیو نقش مهمی در پاتوژنز آسم دارد. اگرچه اندازه گیری مستقیم گونه های واکنش دهنده اکسیژن در بیماران آسم دشوار است، اما مطالعات اخیر در مورد گازهای بازدم‌شده از بیماران آسم افزایش سطح پراکسید هیدروژن و اکسیدنیتریک را نشان داده است.  سلول های التهابی راه هوایی منبع احتمالی این افزایش‌ها هستند. به عنوان مثال، ماکروفاژهای راه هوایی از بیماران آسم تولید سوپراکسید بیشتری نسبت به گروه شاهد دارند، بروز آنتی‌ژن باعث افزایش گونه‌های اکسیژن واکنش‌پذیر خودبه‌خود از ائوزینوفیل‌های راه هوایی در بیماران مبتلا به آسم می‌شود. IFN-γ این پاسخ را در بیماران آلرژیک افزایش می‌دهد. همچنین یک منبع است که در هنگام اتصال IgE به گیرنده‌های غشایی،و ائوزینوفیل‌های جدا شده از بیماران آسم 24 ساعت پس از چالش آنتی‌ژن، مونوسیت‌های خون محیطی برای ترشح سوپراکسید فعال می‌شوند و 24 ساعت پس از چالش آنتی‌ژن جداشده، باعث تولید پراکسیدهیدروژن بیشتری می‌شوند. با این‌حال، هر دو سلول هوایی و التهاب داخل عروقی باعث افزایش استرس اکسیداتیو در آسم می‌شوند.

محققان متعدد نشان داده‌اند که افزایش در گونه‌های اکسیژن واکنشی که در هنگام آسم رخ می‌دهد، با آسیب طیف گسترده‌ای از مولکول‌های بیولوژیکی در ریه همراه است. افزایش در isoprostanes راه هوایی،و همچنین ایزوپرواستان‌های ادراری، نشان می‌دهد که استرس اکسیداتیو هر دو در غشای سلول‌های اپیتلیال و غشای سلول‌های اندوتلیال رخ می‌دهد. nitrotyrosine بالا و chlorotyrosine، سطح از نمونه‌های لاواژ مجاری هوایی نشان می‌دهد که پروتئین ها نیز آسیب دیده‌اند. اگرچه عواقب تغییرات اکسیداتیو در پروتئین‌ها به خوبی مورد مطالعه قرار نگرفته‌است، محققان متعددی فعالیت کاهش‌یافته پروتئین‌ها، مانند مهارکننده  پروتئیناز را نشان داده‌اند. درمان با استروئید باعث کاهش پراکسیدهیدروژن، نیتروتیروزین و تشکیل اتان می‌شود و این نشان‌دهنده ارتباط بین التهاب و استرس اکسیداتیو است. افزایش گونه‌های واکنش پذیر اکسیژن در هنگام تشدید آسم ممکن است دفاع آنتی‌اکسیدانی درون‌زا را تحت‌الشعاع قرار دهد. اگرچه گلوتاتیون در مجاری هوایی در بیماران آسم افزایش یافته است، اما نسبت اکسیدشده به گلوتاتیون کاهش‌یافته نیز افزایش می‌یابد. افزایش این گلوتاتیون کاهش‌یافته نشانگر پاسخ تطبیقی ​​است. با این‌حال، دیگر آنتی‌اکسیدان‌های راه هوایی، مانند آسکوربات و توکوفرول کاهش‌یافته‌است، و فعالیت SOD در سلول‌های حاصل از نمونه‌های لاواژ و مسواک‌زدن بیماران مبتلا به آسم کاهش می‌یابد.

منبع:

Bowler, R.P. and Crapo, J.D., 2002. Oxidative stress in allergic respiratory diseases. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 110(3), pp.349-356.