برچسب: استرس اکسیداتیو

باکتری‌های Streptococcus pneumoniae از سطح بالایی از پراکسید هیدروژن (H202) با کمک تیول پراکسیداز (TpxD) دفاع می‌کنند.

محققان گزارش دادند كه P.pneumoniae فاقد پروتئین كاتالاز برای محافظت در برابر استرس اکسیداتیو است ، اما ژن tpxD در S.pneumoniae پروتئین TpxD عملکردی را درگیر در مهار H202 كد می‌كند.

محققان به رهبری نوریث پورات (مرکز پزشکی دانشگاه سوروکا ) ، گفتند که پنوموکوک در طی عفونت در معرض سطوح مختلف اکسیژن است. در مرحله رشد هوازی ، S.pneumoniae  مقدار بالایی از H202 تولید می‌کند که می‌تواند مرگ سلول را در غلظت‌های زیاد القا کند.

پورات و همكارانش در رابطه با عفونت و ايمونولوژي توضيح مي‌دهند كه برخي از آنزيم‌هاي كليدي كه در پاسخ اكسيداتيو نقش دارند، از جمله سوپراكسيد دیسموتاز ، NADH oxidase و alkyl hydroperoxidase به تفصيل شرح داده شده اند ، اما پاسخ كامل مشخص نيست.

در آزمایش اول ، این گروه نشان داد كه پروتئین TpxD فعالیت پراكسیداز را در خود دارد ، و TpxD نوترکیب كاهش H202 را كاتالیزه می‌كند.

در آزمایش‌های داخل بدن ، با این حال ، نشان داد که TpxD فقط بخشی از H202 تولید شده توسط پنوموکوک را سم زدایی می‌کند. در تجزیه و تحلیل طیف سنجی جرمی ، TpxD- سیستئین تحت شرایط مشابه در جایی که H202 تشکیل شده است ، “تأیید فعالیت تیول پراکسیداز” ، “اکسیداسیون انتخابی” را در داخل بدن و تحت شرایط اکسیداسیون انتخابی قرار می‌دهد.

بیان و سنتز در شرایط آزمایشگاهی TpxD در سلول‌های رشد یافته هوازی در مقایسه با سلول‌های رشد یافته بی هوازی به طور معنی داری افزایش یافت. محققان توضیح می‌دهند که محل psa  در pneumoniae  که یک کمپلکس ABC Mn2 + -permease psaBCA را در بالادست کدنویسی برای پراکسیداز تیول رمزگذاری می‌کند.

با نگاهی به رابطه بین سطح بیان psaBCA و tpxD ، مشخص شد که psaBCA در شرایط هوازی در مقابل شرایط بی‌هوازی و در پاسخ به H202 تنظیم می‌شود. هماهنگی psaBCA و tpxD در داخل بدن با مقایسه سطح بیان موش‌های آلوده ، با آزمایش نشان داد که یک رابطه معکوس در سطح بیان وجود دارد.

“گزارش ما نشان می‌دهد که اثر H202 در بیان psaBCA توسط TpxD واسطه می‌یابد.” “این ممکن است یکی از مؤلفه‌های استراتژی اساسی ارگانیسم برای تنظیم دقیق فرآیندهای سلولی در پاسخ به H202 باشد.”

 

منابع:

Yesilkaya, H., Andisi, V.F., Andrew, P.W. and Bijlsma, J.J., 2013. Streptococcus pneumoniae and reactive oxygen species: an unusual approach to living with radicals. Trends in microbiology, 21(4), pp.187-195.

Hajaj, B., Yesilkaya, H., Benisty, R., David, M., Andrew, P.W. and Porat, N., 2012. Thiol peroxidase is an important component of Streptococcus pneumoniae in oxygenated environments. Infection and immunity, 80(12), pp.4333-4343.

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 مانع از وقفه تنفسی در خواب می‌شود؟

محققان می‌گویند ، وقفه تنفسی خواب ممکن است با افزایش بار اکسیداتیو همراه باشد.

این اطلاعات از آنجا که OSAS سندرم وقفه تنفسی  درخواب با عوارض قابل توجهی همراه است که شامل عوارض قلبی و عروقی نیز می‌شود ، مهم است ، بنابراین افزایش استرس اکسیداتیو ممکن است توضیحی مناسب برای رابطه بین OSAS و عوارض قلبی عروقی باشد.

آنها دریافتند که تغییرات یک شبه در کاهش گلوتاتیون و نسبت گلوتاتیون احیا (GSH) به گلوتاتیون اکسیده شده (GSH: GSSG) در بیماران مبتلا به OSAS شدید با افراد دارای اختلال خواب تفاوت معنی داری دارد.

این یافته ها می‌گوید: “یافته‌های ما نشان می‌دهد كه بیماران OSAS ، افزایش سطح GSH خود را در طی شب نسبت به گروه كنترل نشان داده‌اند.” “این ممکن است در دوره طبیعی OSAS از آنجا که پیشنهاد شده است که غلظت بالای GSH خون با طول عمر طولانی در حیوانات و انسان‌ها ارتباط دارد ، مهم باشد.”

18 بیمار مبتلا به OSAS شدید ، که به عنوان شاخص وقفه تنفسی (AHI)  بالای 30 سال تعریف شده بودند ، هیچ درمان قبلی برای OSAS دریافت نکرده بودند و عاری از عوارض جانبی شناخته شده برای افزایش استرس اکسیداتیو بودند.

بیماران مبتلا به OSAS و 13 فرد مبتلا به خروپف اولیه اما AHI زیر 5 سنجش شده با اسپیرومتری ، اکوکاردیوگرافی و مطالعه کامل پلی‌مونوگرافی قرار گرفتند. قبل و صبح روز بعد از پلی‌مونوگرافی ، نمونه خون برای ارزیابی نشانگرهای استرس اکسیداتیو جمع آوری شد.

این‌ها شامل نشانگرهای پراکسیداسیون لیپیدها و مواد واکنش پذیر اسید تیوباربیتوریک [TBARS] ، اکسیداسیون پروتئین (سطح کربونیل) و پراکسیداسیون  GSH نسبت GSSG به عنوان معیار سمیت سلولی ، تولید پراکسید اکسیژن (کاتالاز) و سوپر اکسید دیسموتاز مس و روی و ظرفیت آنتی اکسیدانی کل هستند.

شرکت کنندگان با و بدون OSAS قبل از پلی‌مونوگرافی سطح مشابهی از نشانگرهای استرس اکسیداتیو ارزیابی شده داشتند. اما در طول شب ، سطح GSH به طور متوسط ​​15٪ در بیماران مبتلا به OSAS کاهش یافته و به طور متوسط ​​63٪ در افراد فاقد OSAS افزایش یافته است. تغییر مشابهی برای نسبت GSH: GSSG مشاهده شد. این اختلافات هر دو معنی دار بود.

اما در تغییر یک شبه در سایر نشانگرهای استرس اکسیداتیو بین دو گروه تفاوت وجود نداشت. محققان خاطرنشان كردند كه تغييرات سطح نشانگرهاي زيستي با شاخص AHI ، برانگيختگي و عدم اشباع ارتباطي ندارد.

آنها گفتند: “مطالعه حاضر شواهدی را ارائه می‌دهد که نشان می‌دهد استرس اکسیداتیو یک شبه در بیماران OSAS حداقل در مسیر GSH / GSSG افزایش می‌یابد.”

 

منابع:

Gupta, V., Mo, L., Modi, R., Munnur, K., Nerlekar, N., Cameron, J., Seneviratne, S., Joosten, S., Hamilton, G. and Wong, D., 2018. Apnoea–Hypopnoea Index is a Better Predictor than Measures of Hypoxemic Burden for Significant Coronary Artery Plaque Burden in Obstructive Sleep Apnoea. Heart, Lung and Circulation, 27, p.S217.

 

Tang, T., Huang, Q., Liu, J., Zhou, X., Du, J., Wu, H. and Li, Z., 2019. Oxidative stress does not contribute to the release of proinflammatory cytokines through activating the Nod-like receptor protein 3 inflammasome in patients with obstructive sleep apnoea. Sleep and Breathing, 23(2), pp.535-542.

بیماری‌های مرتبط با رژیم غذایی مانند بیماری کبد چرب غیر الکلی (NAFLD)، دارای یک عنصر التهابی عمده هستند. با این حال، مسیرهای مولکولی مرتبط با رژیم غذایی که منجر به التهاب می‌شوند، ناشناخته است. در یک مطالعه جدید، دانشمندان مرکز تحقیقاتی CeMM دانشکده مولکولی آکادمی علوم اتریش و دانشگاه پزشکی وین، پروسه‌های التهابی مهمی را در بیماری NAFLD شناسایی کردند. علاوه بر این، مطالعه منتشر شده در Hepatology نشان می‌دهد که مالون‌دی‌آلدهید (MDA) بیومارکر استرس اکسیداتیو، نقش مهمی در بروز NAFLD دارد و می‌تواند توسط آنتی‌بادی‌های طبیعی خنثی شود که به عنوان یک رویکرد جدید در درمان بالقوه این بیماری شایع معرفی می‌شود.

ترکیبی از رژیم غذایی غلط و فقدان ورزش می‌تواند به مشکلات جدی سلامتی منجر شود: در سراسر جهان، موارد چاقی، فشار خون بالا یا مقاومت به انسولین در سطح هشداردهنده قرار دارند. در نتیجه، خطر ابتلا به بیماری‌های مرتبط با التهاب مانند دیابت نوع 2، NAFLD و بیماری‌های قلبی عروقی بر این اساس افزایش یافته است. با این حال، مسیرهای دقیق که عادات غذایی را با التهاب ناشی از آن پیوند دهند تاکنون به خوبی شناخته نشده است.

محققان تنها توانسته‌اند پروسه‌های زیست شناختی را که منجر به التهاب مزمن حاصل از رژیم غذایی غلط در موش‌ها بروز می‌کند را شناسایی کنند علاوه بر این، دانشمندان MDA را یک عامل کلیدی در التهاب کبدی می‌دانند که می‌تواند با آنتی‌بادی‌های طبیعی خنثی شود.

مالون‌دی‌آلدهید مولکول بسیار واکنشی، محصولی از تجزیه چربی و بیومارکر استرس اکسیداتیو است که بر روی سطح سلول‌های مرده در کبد تجمع می‌یابد. این مولکول به طور شیمیایی به پروتئین‌های غشایی و یا فسفولیپید‌ها متصل می‌شود و به این ترتیب اپیتوپ‌های MDA را تشکیل می‌دهد. گروه تحقیقاتی نشان داد که این اپیتوپ‌های MDA باعث ایجاد ترشح سیتوکین و همچنین استخراج لکوسیت‌ها می‌شود و در نتیجه باعث التهاب می‌گردد.

محققان نقش مهم این اپیتوپ‌های MDA را در التهاب کبدی ناشی از رژیم غذایی بررسی کرده‌اند. با تزریق داخل وریدی از یک آنتی بادی MDA خاص که به طور انتخابی به اپیتوپ‌های MDA متصل می‌شود، می‌توان التهاب را در موش‌ها بهبود بخشید. این مطالعه نشان می‌دهد که با بررسی توالی RNA و تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیک داده‌های مربوط به ترجمه، مکانیزم‌های کلیدی در برخی از بیماری‌های شایع را می‌توان بررسی کرد که این یافته‌ها در مدل‌های موش تایید می‌کند که استفاده از آنتی‌بادی‌های خاص برای اپیتوپ‌های MDA یک رویکرد جدید امیدوار کننده برای توسعه استراتژی‌های درمانی می‌باشد.

 

 

منبع:

Busch, C.J.L., Hendrikx, T., Weismann, D., Jäckel, S., Walenbergh, S., Rendeiro, A.F., Weißer, J., Puhm, F., Hladik, A., Göderle, L. and Papac‐Milicevic, N., 2017. Malondialdehyde epitopes are sterile mediators of hepatic inflammation in hypercholesterolemic mice. Hepatology, 65(4), pp.1181-1195.

بسیاری‌ از انواع استرس‌ها در سلول‌های دارای ژن HD (بیماری هانتینگتون) رخ می‌دهد و بررسی مکانیزم آن می‌تواند روش جدیدی را در جهت معرفی داروهای HD معرفی کند. در مطالعه جدید، مخمر برای تعیین این‌که کدام پروتئین می‌تواند این سلول‌ها را از آسیب و مرگ محافظت کند و کشف یک آنتی‌اکسیدان محافظ و یک داروی مرتبط بررسی شد.

ژن‌ها الگوی ساخت پروتئین‌ها در هر موجود زنده هستند که هر پروتئین نقش منحصر به فردی در سلول دارد.‌ ژنی که باعث بروز بیماری هانتینگتون می‌شود الگوی نادرست فولدینگ پروتئین را کد کرده و باعث بروز بیماری هانتینگتون می‌شود. مکانیسم این جهش به درستی مشخص نشده است اما حضور آن به سلول‌های مغزی آسیب می‌رساند.

بروز علایم HD و سایر اختلالات عصبی به صورت ناگهانی اتفاق می‌افتد، زیرا سلول‌های مغزی دارای مکانیسم‌های مبارزه با عوارض جانبی پروتئین‌های معیوب هستند. در حقیقت، برخی از مکانیسم‌های مولکولی به طور خاص جهت کمک به سلول‌ها برای محافظت در برابر اشتباهات ژنتیکی که باعث بیماری می‌شوند، ایجاد شده است. بنابراین، کدام بخش‌ مهمترین دفاع در برابر محیط سمی تولید شده توسط هانتینگتون جهش یافته ارائه می‌دهد؟ اگر محققان بتوانند مشخص کنند که کدام پروتئین‌ها به سلول‌ها کمک می‌کنند تا از مرگ سلولی در امان باشند، داروهای موثر برای تقویت دفاع سلولی معرفی می‌شود.

اما حتی ساده‌ترین سلول‌ها از هزاران پروتئین تشکیل شده‌است و این چالشی برای یافتن پروتئین موثر در این سیستم دفاعی است. اخیرا گروهی از محققین به مطالعه HD در سیستم بسیار ساده مخمر پرداختند. محققان می‌توانند قطعه کوچک از ژن HD انسان را به یک سلول مخمر وارد کنند تا مخمر بتواند پروتئین هانتینگتون جهش یافته تولید کند. سلول‌های مخمر تحت تاثیر ژن جهش یافته قرار گرفته و رشد این سلول‌ها را طی چند روز متوقف می‌کند. جهت بررسی مکانیسم تاثیرگذار در دفاع از مرگ سلولی جمعیت بزرگی از مخمرهای جهش‌یافته بررسی شدند و این آزمایش برای همه پروتئین‌های سلولی تکرار شد. اکثر گروه‌های مخمر دچار مرگ سلولی شدند اما برخی دیگر که دارای پروتئین اضافی بودند محافظت شدند.

محققین بیش از 300 پروتئین سرکوب کننده را کشف کردند که هنگام سنتز، مخمرها را از مرگ توسط هانتینگتون محافظت می‌کرد. آن‌ها از پایگاه‌های داده ژنتیکی و نرم‌افزار بررسی عملکرد پروتئین مخمر استفاده کردند تا مشخص شود کدام یک از آن‌ها مشابه پروتئین بدن است. یکی از قوی‌ترین پروتئین‌های سرکوب کننده، گلوتاتیون‌پراکسیداز1 یا Gpx1 نامیده می‌شود. از 300 پروتئین که به مخمرهای HD برای زنده‌مانی کمک کرد، Gpx1 نقش به‌سزایی داشته و می‌تواند به کاهش اثرات آنتی‌اکسیدانی کمک کند.

شواهد قوی وجود دارد که  نشان می‌دهد ROS در سلول‌های مغزی بیماران مبتلا به هانتینگتون افزایش می‌یابد. تاکنون، استراتژی‌های آنتی‌اکسیدانی برای درمان HD بسیار موثر بوده‌اند. بااین حال، Ebselen، که نقش پروتئین Gpx1 را تقلید می‌کند، نقش اندکی در مطالعات بالینی اولیه برای اختلالات سکته مغزی که در اثر افزایش تولید ROS به وجود آمده‌اند نشان می‌دهد.

مخمر دارای ژن HD زمانی‌که پروتئین آنتی‌اکسیدانی Gpx1 را دریافت می‌کند زنده‌مانی بهتری از خود نشان می‌دهد. اما چه موجودی نزدیکی سلولی بیشتری به انسان نسبت به مخمر دارد؟ مگس دارای ژن HD دارای مشکلات خواب و حرکت پروازی است و سلول‌های عصبی نور سنجی در چشمشان دچار اختلال می‌شود. زمانی‌که Gpx1 به صورت ژنتیکی به مگس‌های بیمار وارد شود، رفتار و سلول‌های عصبی آن‌ها بهبود می‌یابد. مگس های تیمارشده با Ebselen پیشرفت بیشتری را در بهبودی نشان می‌دهند. افزایش مقدار Gpx1 و یا تیمار با Ebselen سلول‌های موش را از افزایش مقدار ROS و دیگر مولکول‌های مضر محافظت می‌کند.

این‌ها یافته‌های هیجان انگیزی است، اما اگر آنتی‌اکسیدان‌های دیگر در مدل‌های حیوانی و آزمایش‌های بالینی HD بی‌اثر باشند، چرا Gpx1 یا Ebselen تاثیرگذارند؟ یک دلیل برای شکست درمان‌های آنتی‌اکسیدانی این است که آن‌ها با روش‌های متفاوت از سلول‌های مغزی HD عمل می‌کنند.

واقعیت این است که Gpx1 و Ebselen به بهبود تقریبی ​​در مخمر، سلول‌های موش و مگس منجر شده‌است اما به این معنی نیست که Ebselen آماده آزمایش‌های بالینی در HD است زیرا مطالعات نشان نمی‌دهند که آیا این ماده بر بهبود مستقیم سلول‌های مغزی تاثیرگذار هستند یا نه؟ با این وجود این دارو نقش محافظتی یک پروتئین آنتی‌اکسیدان را تقلید می‌کند و می‌تواند گام مهمی در درمان‌های مبتنی بر Ebselen باشد.

یکی از نتایج مهم این مطالعه که با استفاده از یک ارگانیسم ساده انجام شده است، معرفی 300 پروتئین است که احتمالا در حفاظت سلولی در HD نقش دارند. هم‌چنین مطالعات بیشتر نشان داد برخی از پروتئین‌ها به صورت تعاونی عمل کرده و در یک شبکه مشترک به رغم حضور ژن معیوب باعث زنده‌مانی بیشتر سلول می‌شوند.

 

منابع:

Giorgini, F., Guidetti, P., Nguyen, Q., Bennett, S.C. and Muchowski, P.J., 2005. A genomic screen in yeast implicates kynurenine 3-monooxygenase as a therapeutic target for Huntington’s disease. Nature genetics, 37(5), p.526.

Bates, G.P., MacDonald, M.E., Baxendale, S., Sedlacek, Z., Youngman, S., Romano, D., Whaley, W.L., Allitto, B.A., Poustka, A., Gusella, J.F. and Lehrach, H., 1990. A yeast artificial chromosome telomere clone spanning a possible location of the Huntington disease gene. American journal of human genetics, 46(4), p.762.

Mason, R.P. and Giorgini, F., 2011. Modeling Huntington disease in yeast: perspectives and future directions. Prion, 5(4), pp.269-276.