برچسب: کاتالاز

تیموس عضو بسیار حیاتی در بدن است که با گذر عمر پیر و چروکیده می‌شود و افراد پیر را در معرض خطر ابتلای بیشتری به عفونت‌های کشنده قرار می‌دهد. مقاله چاپ شده در مجله Cell Reports عنوان می‌کند که آتروفی تیموس ممکن است با عدم توان آن در حفاظت تخریب DNA در مقابل رادیکال‌های آزاد مرتبط باشد. این آسیب با تسریع اختلال عملکردی متابولیک در تیموس بصورت پیش‌رونده باعث کاهش تولید سلول‌های T مقابله‌کننده با پاتوژن می‌شود.

با وجو اینکه پیش‌تر عنوان شده‌ است که آنتی‌اکسیدانت‌ها جلوی پیری را نمی‌گیرند، این یافته‌ها نشان می‌دهد آنتی‌اکسیدانت‌های خوراکی معمول ممکن است باعث کاهش آتروفی تیموس شده و می‌تواند به عنوان یک درمان پیش‌گیرانه و محافظتی افراد مسن در مقابل عفونت‌ در نظر گرفته شود.

هووارد پتری نویسنده مسئول این مقاله می‌گوید:«تیموس نسبت به سایر اعضای بدن سریع‌تر دچار پیری می‌شود و این امر باعث کاهش توانایی افراد در تقابل با چالش‌های جدید ایمونولوژیک می‌شود. ما برای اولین بار یک حلقه مکانیکی بین آنتی‌اکسیدانت‌ها و عملکرد طبیعی ایمنی بدن تعیین کرده‌ایم که راهکارهای جدیدی برای استراتژی‌های جدید درمان ارائه می‌کند تا سیستم ایمنی در جامعه مسن بهبود یابد.»

تیموس سلول‌های ایمنی T را که بسیار حیاتی هستند را تولید می‌کند. این سلول‌های بصورت مداوم می‌میرند و نیاز به جایگزینی مداوم دارند. اما با رسیدن سن بلوغ، تیموس کوچک شده و قابلیت تولید سلول‌های جدید و به‌مقدار کافی را از دست می‌دهد. این نقص تا حدودی با تقسیم سلول‌های T موجود جبران می‌شود اما سلول‌های حاصل بیشتر به‌سمت سلول‌های خاطره تمایل پیدا می‌کنند که بر اساس عفونت‌های پیشین یا حال حاضر در بدن پاتوژن‌های را تشخیص می‌دهند. در نتیجه ایمنی طیف گسترده در مقابل پاتوژن‌های حدید و ایمنی محافظتی حاصل از واکسن‌های جدید با گذر عمر کاهش پیدا می‌کند.

این تیم تحقیقاتی طی مطالعات خود دریافتند که سلول‌های استرومایی دچار کمبود آنزیم آنتی‌اکسیدانتی به نام کاتالاز هستند که این امر باعث تجمع رادیکال‌های آزاد در این ارگان و صدمه متابولیک می‌شود.

برای بررسی اثر عدم وجود کاتالاز بر آتروفی تیموس محققین آزمون‌های ژنتیکی اجرا کردند که سطوح کاتالاز را در تیموس موش به‌دست آورند. در سن شش ماهگی، اندازه تیموس موش‌های مهندسی ژنتیک شده دو برابر اندازه آن در موش‌های معمولی بود. علاوه بر این، موش‌های درمان شده با ۲ آنتی‌اکسیدانت معمول از زمان از شیر گرفتگی، در ۱۰ هفتگی اندازه تیموس تقریبا نرمالی را داشتند.

به‌طور کلی، یافته‌های این پژوهش، نظریه رادیکال‌های آزاد و پیری را قوت بخشید، بدین صورت که گونه‌های فعال اکسیژن از جمله پراکسید هیدروژن باعث آسیب سلولی شده و نهایتا منجر به پیری و انواع بیماری‌های وابسته به سن می‌شوند. فرآیندهای پیری در تیموس بصورت پیشرونده اما آهسته شکل گرفته و تا اواخر عمر آشکار نمی‌شوند. مولکول‌های سمی، به عنوان یک محصول طبیعی فرعی که از متابولیسم اکسیژن در سلول تولید می‌شوند، با آتروفی پیشرونده در بسیاری از اندام‌ها و بافت‌ها به عنوان بخشی از روند طبیعی پیری در ارتباط هستند.

پتری همچنین می‌افزاید: «در مورد تیموس، آتروفی بسیار سریع‌تر از سایر بافت‌ها رخ می‌دهد، آنچه نتایج ما نشان می‌دهد، کمبود کاتالاز استرومایی ناشی از نیاز شدید متابولیک است که در جهت تامین محیط مناسب برای تکثیر سلول‌های T طراحی شده است. مطالعات ما همچنین  اثبات کرده است که آتروفی تیموس، فارغ از یک رابطه ویژه با استروئید‌های جنسی، نشان‌دهنده روند آسیب سلولی تجمعی ناشی از قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض فرآورده‌های فرعی اکسیداتیو تولیدی طی متابولیسم هوازی است.»

در مطالعات آتی، محققان به بررسی اثر مصرف مکمل‌های آنتی‌اکسیدانتی در دوران پیری بر عملکرد غده تیموس و سیستم ایمنی خواهند پرداخت. در صورتی که این مطالعات، فرضیه فوق را به اثبات برساند، آن‌ها می‌توانند راهکارهای جدید بالینی برای پیشگیری یا درمان آتروفی مرتبط با سن تیموس در انسان ارائه ‌دهند.

 

منبع:

 

Griffith AV, Venables T, Shi J, Farr A, Van Remmen H, Szweda L, Fallahi M, Rabinovitch P, Petrie HT. Metabolic damage and premature thymus aging caused by stromal catalase deficiency. Cell reports. 2015 Aug 18;12(7):1071-9.

محققان معتقدند که یک ساختار پروتئینی به نام بتاآمیلوئید، عامل اصلی آسیب عصبی بیماری آلزایمر است. مطالعات جدید نشان می‌دهد که بتاآمیلوئید، یکی از پروتئین‌های آنتی‌اکسیدانی مغز را مختل می‌کند و برای حفاظت از این پروتئین باید اثرات مضر بتا‌آمیلوئید را خنثی کرد.

آمیلوئید به نظر می‌رسد سبب آسیب به سلول‌ها شود اما روش‌های بسیاری جهت حفظ سلول‌ها از آسیب آمیلوئیدی معرفی شده است. مطالعه محققان بر روی کاتالاز، آنزیمی که اکسیدان‌های اضافی را تخریب می‌کند، متمرکز شده است زیرا کاتالاز به طور معمول به جلوگیری از آسیب دیدن مغز بیماران مبتلا به بیماری آلزایمر کمک می‌کند و بررسی پیشین، پروتئین‌های کاتالاز را در پلاک آمیلوئید را نشان می‌دهد.

محققان ارتباط بتاآمیلوئید و این آنزیم آنتی‌اکسیدانی کاتالاز را بررسی و بیان کردند زمانی که کاتالاز در معرض بتا‌آمیلوئید قرار می‌گیرد دچار آسیب ساختاری شده و نمی‌تواند عملکرد مناسب تجزیه پراکسیدهیدروژن به اکسیژن و آب را انجام دهد. هنگامی که بتاآمیلوئید با یک مولکول کوچک برای جلوگیری از تعامل آن با دیگر پروتئین‌ها پوشش داده شد، کاتالاز فعالیت نرمال خود را انجام داد و میزان پراکسیدهیدروژن به سطوح نرمال درون سلولی رسید. این پوشش مولکولی بتاآمیلوئید و کاتالاز یک گزینه دارویی می‌تواند محسوب شود.

بررسی‌های بیشتر نه تنها در مورد این بیماری اطلاعات بیشتری در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد بلکه یک استراتژی بالقوه برای درمان نیز محسوب می‌شود، که هم اکنون این روش جدید در مدل موش‌های مبتلا به این بیماری مورد آزمایش قرار گرفته است.

 

منابع:

Mucke, L., 2009. Neuroscience: Alzheimer’s disease. Nature, 461(7266), pp.895-897.

Allan Butterfield, D., 2002. Amyloid β-peptide (1-42)-induced oxidative stress and neurotoxicity: implications for neurodegeneration in Alzheimer’s disease brain. A review. Free radical research, 36(12), pp.1307-1313.

محققان معتقدند که یک ساختار پروتئینی به نام آمیلوئید بتا، عامل اصلی آسیب عصبی در بیماری آلزایمر است.
مطالعه‌ای در دانشگاه کالیفرنیا سان دیگو که در مجله Journal of Biological Chemistry به چاپ رسیده، نشان می‌دهد که آمیلوئید بتا یکی از پروتئین‌های آنتی‌اکسیدانتی مغز را مختل می‌کند، همچنین در این مطالعه راهی برای محافظت از اثرات مضر آمیلوئید بر روی پروتئین‌های آنتی اکسیدانتی پیشنهاد شده است.
پروفسور جری یانگ در این رابطه می‌گوید: به نظر می‌رسد آمیلوئید، سبب آسیب به سلول‌ها می‌شود. در مطالعه حاضر شیوه بسیار دقیقی از یک فعل و انفعال بالقوه، در رابطه با اینکه آمیلوئید چطور می‌تواند باعث ایجاد بیماری شود و راه مقابله با آن چیست را پیدا کردیم.
این مطالعه بر روی کاتالاز (آنزیمی که اکسیدانت‌های اضافی را از بین می‌برد) تمرکز داشته، زیرا کاتالاز به طور معمول به جلوگیری از آسیب مغزی در بیماران مبتلا به آلزایمر کمک می‌کند و در مطالعات قبلی نشان داده شده که پروتئین‌های کاتالاز در پلاک‌های آمیلوئیدی ذخیره می‌شوند.

واکنش میان رشته‌های تجمع یافته سمی پپتیدهای بتا آمیلوئیدی (یکی از نشانه‌های بیماری آلزایمر است) با پروتئین‌هایی مانند آنزیم کاتالاز (بعنوان یک آنتی‌اکسیدانت) که با رنگ قرمز نشان داده شده است. این واکنش، کاتالاز را غیرفعال می‌کند، که سبب آسیب اکسیداتیو به سلول‌های عصبی کشت داده شده، می‌شود. پوشش مقاوم در برابر پروتئین (آبی) بر روی آمیلوئید‌های تجمع یافته مانع از آسیب‌های اکسیداتیو شده و سلول را از سمیت بتا آمیلوئیدی مصون نگه‌می‌دارد.

لیلا حبیب، دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی زیستی و نویسنده نخست این مقاله می‌افزاید: در این مطالعه، آمیلوئید به محیط کشت سلول‌های عصبی اضافه شد و اثرات آن مورد بررسی قرار گرفت. وی گفت: ما توانستیم تعامل میان بتا آمیلوئید و کاتالاز را ارزیابی کرده و به این نتیجه برسیم که در این بین، عملکرد فیزیولوژیکی کاتالاز دچار اختلال شده و تبدیل پراکسید هیدروژن به اکسیژن و آب به درستی صورت نمی‌پذیرد.
این محققان جهت جلوگیری از تعامل آمیلوئید با دیگر پروتئین‌ها، اقدام به پوشاندن آمیلوئید توسط مولکول‌های کوچکی کردند و توانستند فعالیت کاتالاز و پراکسید هیدروژن درون سلول‌ها را به سطوح نرمال بازگردانند. این پوشش که محققان برای بررسی اثر متقابل آمیلوئید و کاتالاز استفاده کردند، نامزدی برای پیدایش یک داروست که در آزمایشگاه پروفسور یانگ توسعه یافته است.

 

منبع:

Habib, Lila K., Michelle TC Lee, and Jerry Yang. “Inhibitors of catalase-amyloid interactions protect cells from β-amyloid-induced oxidative stress and toxicity.” Journal of Biological Chemistry 285.50 (2010): 38933-38943.

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.

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.

دفاع آنتی‌اکسیدانی در اسکیزوفرنی ، اختلال دو قطبی کاهش می‌یابد

نتایج حاصل از یک مطالعه تونسی نشان می‌دهد که سیستم دفاعی آنتی‌اکسیدانی در بیماران مبتلا به اسکیزوفرنی و اختلال دو قطبی (BD) تغییر می‌کند.

انور مکری (دانشگاه موناستیر) و تیم او دریافتند که بیماران اسکیزوفرنی و BD سطح گلوتاتیون کل (GSHt) پایین‌تر و سطح پایین‌تر گلوتاتیون احیا (GSHr) نسبت به افراد سالم روانی (گروه کنترل) دارند. علاوه بر این ، فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی خاص در بیماران در مقایسه با گروه کنترل کاهش یافته است.

محققان اعصاب و روانشناسی و روانپزشکی بیولوژیکی اظهار داشتند: “کمبود GSH ممکن است یک نشانگر غیرمستقیم مهم استرس اکسیداتیو در اسکیزوفرنی و BD باشد.”

این تیم، 46 بیمار اسکیزوفرنی (میانگین سنی 33/2 سال) ، و30 بیمار مبتلا به BD ( میانگین سنی 31.3 سال) و 40 نفر شاهد (میانگین سنی 32.3 سال) را مورد مطالعه قرار دادند.

نمونه خون از كليه شركت كنندگان جمع آوري شد و سطح GSHt ، GSHr ، گلوتاتيون اكسيد شده ، سوپراكسيد دیسموتاز (SOD) ، گلوتاتيون پراكسيداز و كاتالاز مورد ارزيابي قرار گرفت.

محققان دریافتند که بیماران اسکیزوفرنی و BD میانگین سطح GSHt به طور معنی داری پایین‌تر از گروه شاهد داشتند که به ترتیب 601/64 و 552/21 در مقابل 826/15 میکرومول در لیتر نشان داد و سطح GSHr پایین‌تر به مقدار  579/85 و 526/23 در مقابل 794/91 میکرومول در لیتر بود.

علاوه بر این ، سطح فعالیت SOD در بیماران اسکیزوفرنی در مقایسه با بیماران مبتلا به BD و شاهد،1/63 در مقابل1/17 و 2/35 واحد در میلی‌گرم Hb ، سطح فعالیت کاتالاز 146/9 در مقابل 216/05 و 285/15 واحد در میلی گرم Hb گزارش شد.. تفاوت بین بیماران BD و گروه شاهد از نظر میزان کاتالاز نیز معنی دار بود.

از نظر سطح فعالیت گلوتاتیون پراکسیداز اختلاف معنی داری بین گروه‌ها مشاهده نشد.

مکری و تیم او نتیجه گرفتند: “نتایج مطالعه حاضر نشان می‌دهد که در اسکیزوفرنی و BD تغییری در سیستم دفاعی آنتی اکسیدانی وجود دارد.”

آن‌ها می‌افزایند: “پیوند پیشنهادی که بین سیستم دفاعی آنتی اکسیدانی و فیزیوپاتولوژی اسکیزوفرنی و BD وجود دارد ، یک مبنای نظری برای توسعه راهکارهای درمانی جدید مانند مکمل پیش ماده گلوتاتیون یا سایر آنتی‌اکسیدان‌ها فراهم می‌کند.”

 

منابع:

Das, T.K., Javadzadeh, A., Dey, A., Sabesan, P., Theberge, J., Radua, J. and Palaniyappan, L., 2019. Antioxidant defense in schizophrenia and bipolar disorder: A meta-analysis of MRS studies of anterior cingulate glutathione. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry, 91, pp.94-102.

 

Bai, Z.L., Li, X.S., Chen, G.Y., Du, Y., Wei, Z.X., Chen, X., Zheng, G.E., Deng, W. and Cheng, Y., 2018. Serum oxidative stress marker levels in unmedicated and medicated patients with schizophrenia. Journal of Molecular Neuroscience, 66(3), pp.428-436.