دسته: بیوشیمی

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.

محققان گزارش می‌دهند که سطح بالاتر استرس اکسیداتیو در مردان منجر به پایین آمدن یک کوفاکتور مورد نیاز برای ایجاد رقیق‌کننده قوی نیتریک‌اکساید رگ‌های خونی می‌شود.

دکتر جنیفر سی سالیوان، از دانشگاه آگوستا به همراه همکاران به این نتیجه رسیدند که سطح بالاتر نیتریک‌اکساید با ایجاد گشادشدن رگ‌های خونی و افزایش دفع سدیم کلیه‌ها به کاهش فشار خون کمک می‌کند و باعث کاهش حجم آن در رگ‌های خونی می‌شود. دکتر جنیفر سی سالیوان، فارماکولوژیست و فیزیولوژیست در بخش فیزیولوژی کالج پزشکی جورجیا در دانشگاه آگوستا، که در حال بررسی تفاوت‌های جنسیتی در فشار خون بالا است چنین گفت: “ما دریافتیم که استرس اکسیداتیو تفاوت زیادی در سطح BH ایجاد می کند.”

استرس اکسیداتیو که ناشی از مقادیر بالای فرآورده‌های جانبی طبیعی استفاده از اکسیژن است، اما به معنای کاهش فشار خون است، در فشار خون بالا نقش دارد و حداقل قبل از یائسگی، خانم‌ها نسبت به آن حساسیت کمتری دارند، احتمالاً به دلیل اثرات محافظتی استروژن در تلاش برای فهمیدن اینکه چرا زنان حتی در مواجهه با فشار خون بالا، نیتریک‌اکساید بیشتری دارند، دانشمندان سطح موش‌های صحرایی خون را در قسمت داخلی کلیه در موشهای صحرایی نر و ماده به طور خودبخود فشار خون اندازه‌گیری کردند.

سالیوان می‌گوید: “ما دریافتیم که میزان فشار خون در زنان فشار خون بالاتر از مردان دارای فشار خون بالا است.” زنان نیز دارای نیتریک‌اکساید بیشتر و فشار خون پایین – اما هنوز هم زیاد- بودند، و مردان دارای استرس اکسیداتیو بیشتری بودند.

آنها قبلاً نشان داده بودند كه موشهای صحرايی جوان، در قسمت داخلی کلیه نسبت به همتایان خود فشار خون بالاتر، و فعالیت نیتریک‌اکساید را در بخش داخلی کلیه به طور معنی داری نشان می دهند، و این اختلاف در بلوغ موش ها است.

دانشمندان دریافتند که افزایش سطح استرس اکسیداتیو در مردان به معنای فشار خون پایین تر و در نهایت نیتریک‌اکساید کمتر در مقایسه با زنان است. همچنین کاهش استرس اکسیداتیو باعث افزایش سطح BH ، و نیتریک‌اکساید می‌شود.

بدون BH ، سنتاز نیتریک‌اکساید “غیرقابل استفاده” می‌شود و در عوض سوپر اکسید تولید می‌کند، که تولید نیتریک‌اکساید را کاهش می‌دهد و با نیتریک‌اکساید موجود برای شکل گیری پراکسی‌نیتریت‌اکساید تعامل دارد که به نوبه خود، BH موجود را هدف قرار می دهد، واضح است که کوفاکتور به راحتی توسط استرس اکسیداتیو تغییر می‌کند تا همتای ناسالم آن BH شود.

BH بدون نسخه به طور گسترده ای در دسترس است و تأثیر آن در تعدادی از کارآزمایی های بالینی از جمله یک مطالعه حاضر در دانشگاه نبراسکا ، اوماها بررسی شده است و به بررسی تأثیر آن بر جریان خون و ظرفیت ورزش در بیماران مبتلا به بیماری شریان محیطی می پردازد.

همکاران تحقیق دکتر دیوید جی هریسون ، مدیر بخش داروسازی بالینی در مرکز پزشکی دانشگاه وندربیلت ، و دکتر وی چن ، معاون پژوهشی این بخش ، سطح BH در کلیه های موش را اندازه گیری کردند. این تحقیق توسط انستیتوی ملی بهداشت و انجمن قلب آمریکا حمایت شده است.

منابع:

Kattoor, A.J., Pothineni, N.V.K., Palagiri, D. and Mehta, J.L., 2017. Oxidative stress in atherosclerosis. Current atherosclerosis reports, 19(11), p.42.

Sinha, N. and Kumar Dabla, P., 2015. Oxidative stress and antioxidants in hypertension–a current review. Current hypertension reviews, 11(2), pp.132-142.

محققان بهداشتی به زودی اهمیت بیولوژیکی آنتی‌اکسیدان‌ها را به رسمیت می‌شناسند. با توجه به توانایی آن‌ها جهت جلوگیری از اکسیداسیون و پراکسیداسیون، این مواد مهم که در اکثر مواد غذایی یافت می‌شوند، مزایای سلامتی فراوانی را ارائه می‌دهند. آنتی‌اکسیدان‌ها از آسیب‌های سلولی و بیماری‌های تحلیل عصبی محافظت می‌کنند، چین و چروک‌ها را کم می‌کنند و میزان بروز آفتاب سوختگی را کاهش می‌دهند.

درحالی که اکثر افراد با آنتی‌اکسیدان‌های رایج مانند ویتامین‌های C و E آشنا هستند، یک آنتی‌اکسیدان وجود دارد که نسبتا ناشناخته است به نام گلوتاتیون. اما گلوتاتيون، عليرغم ناشناخته بودن آن، احتمالا مهم‌ترين آنتي‌اكسيدان است.

همانند دیگر آنتی‌اکسیدان‌ها، نقش اصلی گلوتاتیون محافظت از سلول‌ها از آسیب اکسیداتیو و پراکسیداسیون، شامل رادیکال‌های آزاد (اتم‌ها، یون‌ها یا مولکول‌های ناپایدار که می‌توانند بدون هیچ گونه مانع، باعث آسیب جدی به DNA و غشاهای سلولی شوند) است. در زمان کمبود شدید گلوتاتیون، فرد از مشکلات قلبی‌عروقی و التهابی، سرطان، خستگی عضلانی، اختلال عملکرد کبد و بیماری‌های مرتبط با سن مانند پارکینسون و آلزایمر رنج می‌برد.

اما برخلاف آنتی‌اکسیدان‌های دیگر، گلوتاتیون درون سلولی است. این بدان معنی است که “در داخل سلول‌ها” وجود دارد و به میزان قابل توجهی تجزیه عفونت، سرطان، استرس اکسیداتیو و رادیکال‌های آزاد را کاهش می‌دهد. به همین دلیل، گلوتاتیون اغلب به نام “آنتی‌اکسیدان اصلی” شناخته می‌شود.
گلوتاتیون به طور طبیعی در بدن ما تولید می‌شود و در تمام سلول‌های بدن یافت می‌شود. متاسفانه، رژیم‌های غذایی ضعیف، سموم، آلودگی، استرس، داروها، پیری و بسیاری دیگر از عوامل داخلی و خارجی به کاهش سطح گلوتاتیون کمک می‌کنند. علاوه بر این، زمانی که بار سمی بدن زیاد می‌شود، توانایی بدن برای بازیافت گلوتاتیون موجود، به خطر می‌افتد.
برای کمک به درمان این مسئله، بسیاری از ما به مکمل‌های گلوتاتیون به منظور افزایش تولید این آنتی‌اکسیدان ضروری نیازمندیم. با این حال، بیشتر مکمل‌های گلوتاتیون دارای قابلیت بیولوژیک ضعیف هستند و در موارد شدید حتی می‌توانند بر تولید گلوتاتیون طبیعی بدن ما تاثیر بگذارند. بنابراین، اگر به دنبال افزایش سطح گلوتاتیون هستید، ایده خوبی است که تمام غذاهای افزایش دهنده تولید گلوتاتیون مانند زردچوبه، سیر، کلم بروکلی، مارچوبه، آووکادو، گردو، گوشت قرمز، تخم مرغ و شیر را در رژیم غذایی خود بگنجانید.

منابع:

Rotruck, J.T., Pope, A.L., Ganther, H.E., Swanson, A.B., Hafeman, D.G. and Hoekstra, W., 1973. Selenium: biochemical role as a component of glutathione peroxidase. Science, pp.588-590.

Anderson, M.E., 1985. [70] Determination of glutathione and glutathione disulfide in biological samples. Methods in enzymology, 113, pp.548-555.

Flohé, L. and Günzler, W.A., 1984. [12] Assays of glutathione peroxidase. Methods in enzymology, 105, pp.114-120.

محققان نشان داده‌اند که چگونه میکروارگانیسم‌ها خود را در برابر رادیکال‌های آزاد محافظت می‌کنند.

مطالعات مختلف بی‌شماری وجود دارد که در آن، میکروارگانیسم‌ها در معرض مولکول‌های بسیار واکنشی شناخته شده به عنوان رادیکال‌های آزاد قرار دارند. این مولکول‌ها قادر به آسیب رساندن به اجزای مهم سلول هستند و ممکن است در طول متابولیسم سلول طبیعی یا در پاسخ به عوامل محیطی تولید شوند. رادیکال‌های آزاد نقش مهمی در اثربخشی آنتی بیوتیک ، ایجاد بیماری‌ها و عملکرد طبیعی سیستم ایمنی بدن انسان دارند. تیمی از محققان در  برلین مکانیسم قبلاً ناشناخته را کشف کرده است که میکروارگانیسم‌ها را قادر می‌سازد از خود در برابر رادیکال‌های آزاد محافظت کنند. یافته‌های آن‌ها ممکن است به بهبود اثربخشی مواد ضدمیکروبی کمک کند. نتایج حاصل از این تحقیق در Nature منتشر شده است.

اصطلاح رادیکال‌های آزاد اکسیژن به مولکول‌های اکسیژن بسیار واکنش پذیر اشاره دارد که قادرند به طیف وسیعی از ساختارهای سلولی مهم مانند پروتئین ، DNA  و غشای سلولی آسیب برساند. برخی از سلول‌های سیستم ایمنی بدن رادیکال‌های آزاد را به عنوان بخشی از مبارزه با میکروارگانیسم‌های مهاجم تولید می‌کنند. فرآیندهای متابولیک هم‌چنین در هنگام تماس سلول‌های میکروبی با آنتی بیوتیک‌ها منجر به تولید رادیکال‌های آزاد می‌شوند. این یک عامل مهم در فعالیت آن‌هاست. میکروارگانیسم‌ها مکانیسم‌های مختلفی را برای رهگیری و خنثی کردن این مولکول‌های بسیار واکنش پذیر ایجاد کرده اند تا بتوانند حمله سیستم ایمنی را خنثی کنند. یک تیم بین المللی از محققان به سرپرستی پروفسور دکتر مارکوس رالسر ، مدیر موسسه بیوشیمی شیمیایی Charité ، اکنون توانسته است نشان دهد که میکروارگانیسم‌ها همچنین یک استراتژی دفاعی دیگر را نیز در اختیار دارند. در مقایسه با سازوکارهای قبلاً مستند ، این استراتژی می‌تواند بسیار مؤثر باشد.

محققان، تحقیقات خود را با استفاده از مخمر نانوائی به عنوان ارگانیسم مدل شروع کردند و مشاهده کردند که سلول‌های مخمر مقادیر زیادی لیزین ، یک مونومر را که در تولید پروتئین‌های مخمر مورد استفاده قرار می‌گیرد ، جمع می‌کنند. پس از جذب محیط ، لیزین در سطوح 70 تا 100 برابر بیشتر از مقدار لازم برای رشد طبیعی ذخیره می‌شود. محققان با استفاده از مدل‌سازی ریاضی و تجزیه و تحلیل ژنتیکی برای تعیین هدف این “برداشت لیزین” ، دریافتند که سلول‌های مخمر از لیزین تجمع یافته برای تغییر متابولیسم خود استفاده می‌کنند. یکی از پیامدهای این تنظیم مجدد ، تولید مقادیر خارق العاده گلوتاتیون ، یکی از مهم‌ترین مولکولهای اصلاح رادیکال موجود در موجودات زنده بود. پس از برداشت لیزین ، سلول‌های مخمر مقاومت قابل توجهی در برابر رادیکال‌های آزاد افزایش داده‌اند. این امر به آن‌ها امکان می‌دهد مقادیر رادیکال‌های آزاد را که معمولاً منجر به مرگ سلولی می‌شوند ، تجزیه کنند. محققان نشان دادند كه این مکانیسم مقاومت، نه تنها توسط انواع مختلفی از مخمرها بلكه توسط باكتری‌ها نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مطالعات محققان نشان می‌دهد که میکروارگانیسم‌ها نه تنها برای فعال کردن رشد ، بلکه به عنوان یک اقدام احتیاطی ، مواد مغذی را از محیط اطراف خود جذب می‌کنند ، اما در برابر حمله احتمالی رادیکال‌های آزاد آماده می‌شوند. این دانش می‌تواند در آینده مفید باشد. اگر موفق شدیم این مکانیسم مقاومت را مختل کنیم ، می‌توانیم به طور بالقوه اثربخشی مواد ضدمیکروبی را بهبود بخشیم. این گروه تحقیق با استفاده از این هدف کار خود را ادامه می دهند. ما هم‌چنین مکانیسم‌های مقاومت ناشناخته دیگر را جستجو خواهیم کرد. از این گذشته ، درک فرایندهای بنیادی سلولی پیش شرط لازم برای تولید مواد ضد میکروبی است.

منابع:

Olin-Sandoval, V., Yu, J.S.L., Miller-Fleming, L., Alam, M.T., Kamrad, S., Correia-Melo, C., Haas, R., Segal, J., Navarro, D.A.P., Herrera-Dominguez, L. and Méndez-Lucio, O., 2019. Lysine harvesting is an antioxidant strategy and triggers underground polyamine metabolism. Nature, p.1.

بر اساس مطالعه انجام شده توسط محققان دانشگاه گرانادا، دانه‌های قهوه دارای فعالیت آنتی‌اکسیدانی 500 برابر بیشتر نسبت به ویتامین C هستند و به عنوان آنتی‌بیوتیک و ضد میکروبی قوی عمل می‌کنند. دانه‌های قهوه به عنوان آنتی‌اکسیدان قدرتمند و تقویت‌کننده ایمنی شناخته شده است.
تحقیقات جدید نشان داد که فلفل و ترکیبات فنلی دارای خواص آنتی‌اکسیدانی و ضد میکروبی بسیار زیاد هستند. اما قهوه 500 برابر قدرت آنتی اکسیدانی بیشتری نسبت به ویتامین C دارد. دانه‌های قهوه هم‌چنین حاوی مقادیر بالایی از ملانوئیدین‌ها هستند که به قهوه رنگ قهوه ای می‌دهند. ملانوئیدین‌ها ضدمیکروب قوی هستند. خواص بیولوژیکی این ملانوئیدین‌ها می‌تواند برای طیف وسیعی از کاربردهای علمی مانند جلوگیری از پاتوژن‌های مضر در محصولات غذایی استفاده شود.
استخراج آنتی‌اکسیدان قهوه و کاربرد آن در صنعت غذایی می‌تواند در کاهش آسیب‌های حاصل از استرس اکسیداتیو مفید باشد که در این راستا ملانوئیدین به عنوان ضدمیکروب قوی نقش اساسی را ایفا می‌کند. هم‌چنین قهوه دارای کافئین بوده که در رفع خستگی بسیار موثر است. خستگی آدرنال به مجموعه‌ای از نشانه‌ها گفته می‌شود که در اثر استرس اکسیداتیو به وجود آمده و در دراز مدت سلامت فرد را تهدید می‌کند.

هورمون‌های تولید شده توسط غده فوق کلیه به ویژه هورمون استرس کورتیزول، نقش مهمی در تنظیم سیستم ایمنی بدن ایفا می‌کند. اگر سطوح کورتیزول خیلی پایین یا زیاد باشد، می‌تواند به عفونت ، التهاب مزمن، بیماری‌های خود ایمنی یا آلرژی‌ها منجر شود.

افرادی که از خستگی بیش از حد آدرنال رنج می‌برند ممکن است نیاز به قهوه داشته باشند، مطالعات نشان می‌دهند مصرف قهوه و کافئین، غده فوق کلیه را تحت تأثیر قرار داده و باعث رفع خستگی شده و در دراز مدت می‌تواند بر جلوگیری از بروز بیماری‌های حاصل از استرس اکسیداتیو تاثیرگذار باشد.

منابع:

Svilaas, A., Sakhi, A.K., Andersen, L.F., Svilaas, T., Ström, E.C., Jacobs, D.R., Ose, L. and Blomhoff, R., 2004. Intakes of antioxidants in coffee, wine, and vegetables are correlated with plasma carotenoids in humans. The Journal of nutrition, 134(3), pp.562-567.

Nicoli, M.C., Anese, M., Manzocco, L. and Lerici, C.R., 1997. Antioxidant properties of coffee brews in relation to the roasting degree. LWT-Food science and Technology, 30(3), pp.292-297.

Borrelli, R.C., Visconti, A., Mennella, C., Anese, M. and Fogliano, V., 2002. Chemical characterization and antioxidant properties of coffee melanoidins. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50(22), pp.6527-6533.