Сучасний погляд на механізми розвитку оксидативного стресу і його біомаркери при найбільш поширених неінфекційних захворюваннях
DOI:
https://doi.org/10.30978/UTJ2020-1-51Ключові слова:
оксидативний стрес, біомаркери, вільні радикали, антиоксиданти, неінфекційні захворювання.Анотація
Останнім часом широко досліджується вплив процесів оксидативного стресу (ОС) на розвиток різних неінфекційних захворювань (НІЗ). Відомо, що ОС також впливає на формування темпів старіння, що відіграє певну роль у появі нових НІЗ, асоційованих з віком. У даному огляді широко представлено сучасні уявлення щодо утворення вільних радикалів та регуляції їх рівнів за участю оксидантних та антиоксидантних систем, наведено інформацію щодо використання та ролі ранніх і високочутливих біомаркерів ОС у пацієнтів з найбільш поширеними НІЗ. Серед сучасних індикаторів ОС виділяють неферментні антиоксиданти, з яких глутатіон є найбільш вивченим, рівні прооксидантних та антиоксидантних ферментів, а також біомаркери перекисного окиснення ліпідів, білків, вуглеводів, нуклеїнових кислот (НК). До ферментних систем, які регулюють продукцію вільних радикалів, відносять оксидазу відновленого нікотинамідаденіндинуклеотид-фосфату, ксантиноксидазу, ксантиндегідрогеназу, мієлопероксидазу, ліпоксигенази, циклооксигеназу 2, моноаміноксидази А і Б та ендотеліальну синтазу оксиду азоту. Серед ферментів антиоксидативного захисту для оцінки ОС найбільш часто використовують рівні супероксиддисмутази, каталази, глутатіонпероксидази і параоксоназ. Серед біомаркерів окиснення макромолекул найбільш часто зустрічаються 8-ізопростагландин F2α, F2-ізопростани і малоновий діальдегід як продукти окиснення ліпідів, карбонільні похідні, вторинні продукти окиснення протеїнів, нітротирозин та нітрований альбумін для оцінки окиснення білків, кінцеві продукти повного глікозилювання для вивчення впливу ОС на вуглеводи та 8-оксо-2’-дезоксигуанозин і 8-гідроксигуанозин як біомаркери окисного ушкодження НК. Наведені маркери ОС є досить стабільними, що збільшує час для їх виявлення, а сучасні методи їх оцінки дозволяють отримати точні та відтворювані результати. Тому є доцільним використання саме цих показників як маркерів метаболічного запалення та предиктора прогресування НІЗ на ранніх етапах.Посилання
Adeshara KA, Diwan AG, Jagtap TR, et al. Relationship between plasma glycation with membrane modification, oxidative stress and expression of glucose trasporter-1 in type 2 diabetes patients with vascular complications. Journal of Diabetes and its Complications. 2017 Feb 1;31(2):439-48. doi: 10.1016/j.jdiacomp.2016.10.012.
Bigagli E, Lodovici M. Circulating oxidative stress biomarkers in clinical studies on type 2 diabetes and its complications. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2019;19:1-17. doi: 10.1155/2019/5953685.
Black CN, Bot M, Scheffer PG, Penninx BW. Sociodemographic and lifestyle determinants of plasma oxidative stress markers 8-OHdG and F2-isoprostanes and associations with metabolic syndrome. Oxidative medicine and cellular longevity. 2016;2016:1-10. doi: 10.1155/2016/7530820.
Bonaccorsi G, Piva I, Greco P, Cervellati C. Oxidative stress as a possible pathogenic cofactor of post-menopausal osteoporosis: Existing evidence in support of the axis oestrogen deficiency-redox imbalance-bone loss. The Indian journal of medical research. 2018 Apr;147(4):341. doi: 10.4103/ijmr.ijmr_524_18.
Canpolat U, Сetin EH, Cetin S, et al. Association of monocyte-to-HDL cholesterol ratio with slow coronary flow is linked to systemic inflammation. Clinical and Applied Thrombosis/Hemostasis. 2016 Jul;22(5):476-82. doi: 10.1177/1076029615594002.
Chacko BK, Zhi D, Darley-Usmar VM, Mitchell T. The Bioenergetic Health Index is a sensitive measure of oxidative stress in human monocytes. Redox biology. 2016 Aug 1;8:43-50. doi: 10.1016/j.redox.2015.12.008.
Cuevas S, Van Anthony MV, Jose PA. Genetic polymorphisms associated with reactive oxygen species and blood pressure regulation. The pharmacogenomics journal. 2019 Aug;19(4):315-36. doi: 10.1038/s41397-019-0082-4.
Dikalov SI, Dikalova AE. Crosstalk between mitochondrial hyperacetylation and oxidative stress in vascular dysfunction and hypertension. Antioxidants & redox signaling. 2019 Oct 1;31(10):710-21. doi: 10.1089/ars.2018.7632.
Fukuda S, Nojima J, Motoki Y, et al. A potential biomarker for fatigue: Oxidative stress and anti-oxidative activity. Biological psychology. 2016 Jul 1;118:88-93. doi: 10.1016/j.biopsycho.2016.05.005.
Giner M, Miranda C, Jose MM, et al. Association among oxidative stress, Wnt signaling and trabecular bone microstructure in osteoporosis and osteoarthritis. In 43rd Annual European Calcified Tissue Society Congress 2016 Apr 21; 5. BioScientifica. doi: 10.1530/boneabs.5.p237.
Gluhovschi C, Gluhovschi G, Petrica L, et al. Urinary biomarkers in the assessment of early diabetic nephropathy. Journal of diabetes research. 2016;2016. doi: 10.1155/2016/4626125.
Granata S, Zaza G, Simone S, et al. Mitochondrial dysregulation and oxidative stress in patients with chronic kidney disease. BMC Genomics. 2009;10:388. doi: 10.1186/1471-2164-10-388.
Ingles M, Gambini J, Dromant M, et al. Oxidative stress is related to frailty, not to age or sex, in a geriatric population. Free Radical Biology and Medicine. 2017 Jul 1;108:S31. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2017.04.128.
Isık M, Beydemir S. AChE mRNA expression as a possible novel biomarker for the diagnosis of coronary artery disease and Alzheimer’s disease, and its association with oxidative stress. Archives of physiology and biochemistry. 2019 Nov 9:1-8. doi: 10.1080/13813455.2019.1683584.
Ito F, Sono Y, Ito T. Measurement and clinical significance of lipid peroxidation as a biomarker of oxidative stress: Oxidative stress in diabetes, atherosclerosis, and chronic inflammation. Antioxidants. 2019 Mar;8(3):72. doi: 10.3390/antiox8030072.
Kim KS, Kwak JW, Lim SJ, et al. Oxidative stress-induced telomere length shortening of circulating leukocyte in patients with obstructive sleep apnea. Aging and disease. 2016 Oct;7(5):604. doi: 10.14336/AD.2016.0215.
Kim M, Yoo HJ, Lee SY, et al. Age-specific determinants of pulse wave velocity among metabolic syndrome components, inflammatory markers, and oxidative stress. Journal of atherosclerosis and thrombosis. 2017:39388. doi: 10.5551/jat.39388.
Li S, Tan HY, Wang N, et al. The role of oxidative stress and antioxidants in liver diseases. International journal of molecular sciences. 2015 Nov;16(11):26087-124. doi: 10.3390/ijms161125942.
Loperena R, Harrison DG. Oxidative stress and hypertensive diseases. Medical Clinics. 2017 Jan 1;101(1):169-93. doi: 10.1016/j.mcna.2016.08.004.
Marrocco I, Altieri F, Peluso I. Measurement and clinical significance of biomarkers of oxidative stress in humans. Oxidative medicine and cellular longevity. 2017;2017:1-32. doi: 10.1155/2017/6501046.
Martínez de Toda I, Vida C, Sanz San Miguel L, De la Fuente M. Function, oxidative, and inflammatory stress parameters in immune cells as predictive markers of lifespan throughout aging. Oxidative medicine and cellular longevity. 2019;2019:1-11. doi: 10.1155/2019/4574276.
Morelli NR, Scavuzzi BM, Miglioranza LH, et al. Metabolic syndrome components are associated with oxidative stress in overweight and obese patients. Archives of endocrinology and metabolism. 2018 May;62(3):309-18. doi: 10.20945/2359-3997000000036.
Myoren T, Kobayashi S, Oda S, et al. An oxidative stress biomarker, urinary 8-hydroxy-2’-deoxyguanosine, predicts cardiovascular-related death after steroid therapy for patients with active cardiac sarcoidosis. International journal of cardiology. 2016 Jun 1;212:206-13. doi: 10.1016/j.ijcard.2016.03.003.
Nativel M, Schneider F, Saulnier PJ, et al. Prognostic values of inflammatory and redox status biomarkers on the risk of major lower-extremity artery disease in individuals with type 2 diabetes. Diabetes care. 2018 Oct 1;41(10):2162-9. doi: 10.2337/dc18-0695.
Patel RS, Ghasemzadeh N, Eapen DJ, et al. Novel biomarker of oxidative stress is associated with risk of death in patients with coronary artery disease. Circulation. 2016 Jan 26;133(4):361-9. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.115.019790.
Pennathur S, Jaiswal M, Vivekanandan-Giri A, et al. Structured lifestyle intervention in patients with the metabolic syndrome mitigates oxidative stress but fails to improve measures of cardiovascular autonomic neuropathy. Journal of diabetes and its complications. 2017 Sep 1;31(9):1437-43. doi: 10.1016/j.jdiacomp.2017.03.008.
Sallam N, Laher I. Exercise modulates oxidative stress and inflammation in aging and cardiovascular diseases. Oxidative medicine and cellular longevity. 2016;2016:1-32. doi: 10.1155/2016/7239639.
Samadi A, Gurlek A, Sendur SN, et al. Oxysterol species: reliable markers of oxidative stress in diabetes mellitus. Journal of endocrinological investigation. 2019 Jan 1;42(1):7-17. doi: 10.1007/s40618-018-0873-5.
Sánchez-Flores M, Marcos-Pérez D, Costa S, et al. Oxidative stress, genomic features and DNA repair in frail elderly: A systematic review. Ageing research reviews. 2017 Aug 1;37:1-15. doi: 10.1016/j.arr.2017.05.001.
Sepehrmanesh Z, Kolahdooz F, Abedi F, et al. Vitamin D supplementation affects the beck depression inventory, insulin resistance, and biomarkers of oxidative stress in patients with major depressive disorder: a randomized, controlled clinical trial. The Journal of nutrition. 2016 Feb 1;146(2):243-8. doi: 10.3945/jn.115.218883.
Sun JT, Chen YY, Mao JY, et al. Oxidized HDL, as a Novel Biomarker for Calcific Aortic Valve Disease, Promotes the Calcification of Aortic Valve Interstitial Cells. Journal of cardiovascular translational research. 2019 Dec 1;12(6):560-8. doi: 10.1007/s12265-019-09903-3.
Zhou Q, Zhu L, Zhang D, et al. Oxidative stress-related biomarkers in postmenopausal osteoporosis: a systematic review and meta-analyses. Disease markers. 2016;2016:1-12. doi: 10.1155/2016/7067984.
