Дети, рожденные с различными синдромами, вызванными генетическими или приобретенными факторами, были в центре внимания многих клинических и научных исследований. Важно как понять основной механизм, так и улучшить состояние, когда это возможно.

В недавнем обзоре антиоксидантов рассматривается роль окислительного стресса в генетических состояниях, таких как трисомия 21 (синдром Дауна, СД), синдром Марфана (МФС) и расстройства алкогольного спектра плода (ФАСН). Эта информация может помочь в разработке более конкретных и эффективных профилактических и/или терапевтических стратегий в будущем.

Исследование:  Влияние окислительного стресса на педиатрические синдромы. Изображение предоставлено: SciePro / Shutterstock.com

Введение

Окислительный стресс относится к состоянию, при котором антиоксидантная активность не может сдерживать активность окисляющих соединений в организме. Во многом это связано с перепроизводством окислителей, в том числе радикальных форм кислорода (АФК); однако это также может возникать из-за низкого уровня АФК.

Окисляющие виды

АФК опосредуют множество полезных функций, включая уничтожение патогенов во время воспалительных реакций или регуляцию сердечно-сосудистой функции и активацию белков. Однако при неадекватной регуляции клеточными антиоксидантами АФК могут вызывать повреждение тканей и дисфункцию органов.

АФК включают супероксид (O2- ) , гидроксил (OH- ) и перекись водорода ( H2O2 ) . О2 — это наиболее стабильная и первичная АФК, из которой образуются две другие. Наиболее опасной АФК является OH- , так как она способна повреждать ДНК, белки, липиды и углеводы.

Анионы супероксида вырабатываются в митохондриях из-за ошибки в цепи переноса электронов (ЭТЦ), которая отвечает за образование высокоэнергетической молекулы аденозинтрифосфата (АТФ).

Продукция О2 — во время этого процесса более вероятно, когда клетка вырабатывает избыток АТФ, с последующим снижением активности ЭТЦ или при стресс-индуцированном расцеплении некоторых частей ЭТЦ. АФК также могут возникать в результате курения, воздействия озона или ионизирующего излучения, ультрафиолетовых лучей и некоторых тяжелых металлов.

Эффекты производства АФК включают разрывы ДНК и другие типы повреждений, которые могут привести к раку, ускоренному старению, нейродегенеративным заболеваниям, аутоиммунным состояниям или сердечно-сосудистым заболеваниям. Также могут происходить эпигенетические изменения, которые изменяют репарацию ДНК.

Антиоксиданты

Антиоксиданты относятся к ферментативным и неферментативным группам. Ферментативные антиоксиданты включают супероксиддисмутазу (СОД) в митохондриях, восстанавливающую ионы супероксида, каталазы, глутатионпероксидазу (ГТПх) и глутатионтрансферазу (ГСТ) и другие. GTPx хорошо известен своим действием по детоксикации перекисей липидов и расщеплению H 2 O 2 на две молекулы воды.

Неферментативные антиоксиданты включают витамин Е или альфа-токоферол, каротиноиды и витамин С, который сочетается с витамином Е, ресвератролом и другими растительными полифенолами.

Детские синдромы

Несколько синдромов включают окислительный стресс, включая СД, MFS, FASD, синдром Гоше, атаксию-телеангиэктазию (АТ), анемию Фанкони, расстройства аутистического спектра (РАС) и примитивные иммунодефициты (ПИ).

ФАСН

Nordic Naturals, Ultimate Omega, со вкусом лимона, 640 мг, 180 капсул

FASD обозначает спектр когнитивных и поведенческих нарушений у новорожденных, связанных с употреблением алкоголя матерью во время беременности. Алкогольный синдром плода (ФАС) является основной причиной умственной отсталости во всем мире и основной причиной предотвратимых аномалий развития нервной системы. В результате алкоголь в любых дозах полностью запрещен при беременности до установления безопасного минимума.

Механизм повреждения при ФАСН заключается в окислительном стрессе развивающегося гиппокампа, вызванном алкоголем. Это опосредовано неспособностью плода эффективно метаболизировать более половины алкоголя, принятого матерью.

Возникающее в результате образование АФК в ответ на сверхэкспрессию ферментов NOX 2 и NOX 4 повреждает мозг, особенно из-за богатого содержания жирных кислот, которые являются идеальным субстратом для активности АФК.

Антиоксидантная терапия для женщин, которые пьют во время беременности, может предотвратить такие вредные последствия, как показали несколько экспериментов на мышах с использованием витамина Е, витамина С, астаксантина и омега-3 жирных кислот.

В

АТ — чисто генетический синдром с множественными клиническими проявлениями в первые 20 лет жизни. Из них наиболее инвалидизирующими являются Т-клеточные опухоли и мозжечковая атаксия. Патология лежит в гене Ataxia Telangiectasia Mutated (ATM), который играет ключевую роль в инициации репарации ДНК.

Как и многие другие генетические нарушения, многие из дефектов также являются вторичными по отношению к повышенной активности АФК из-за митохондриальной дисфункции и активации других источников АФК. Окисленный липопротеин низкой плотности (ox-LDL) является триггером воспаления, опосредованного иммунными клетками, и сосудистых изменений с усиленной фрагментацией ДНК.

ДС

При СД дополнительная 21 -я хромосома является местом расположения ключевого ферментативного антиоксиданта СОД-1, который превращает супероксид в Н 2 О 2 для дальнейшего метаболизма в воду с помощью каталазы или ГТФ. Сверхэкспрессия SOD-1 на 50% у этих пациентов без соответствующего увеличения двух других ферментов может объяснить накопление H 2 O 2 и возникающий в результате окислительный стресс.

Белок-предшественник амилоида бета-А4 удваивается, что приводит к избытку бета-амилоида (Аβ), что характерно для болезни Альцгеймера (БА). СД является ведущей причиной ранней БА, которая связана с окислительным стрессом, поскольку последний препятствует нормальной клеточной элиминации аномальных белков. Накопление агрегатов Aβ может стимулировать перекисное окисление липидов.

Сообщалось, что несколько других белков и факторов транскрипции, участвующих в регуляции антиоксидантной реакции, затрагиваются при СД. Окислительный стресс, связанный с этими изменениями, может быть причиной когнитивных и интеллектуальных нарушений, связанных с СД, а также сердечных аномалий, часто обнаруживаемых у этих детей.

Антиоксидантные добавки и физические упражнения могут быть полезны для ограничения или улучшения неврологических проявлений СД.

Другие педиатрические синдромы

При РАС наблюдается снижение антиоксидантной активности головного мозга. Текущие исследования изучают, в какой степени терапия экзогенными антиоксидантами может помочь этим пациентам.

Подобные результаты были получены при многих других генетических синдромах, таких как накопление токсических метаболитов с последующей продукцией АФК при болезни Гоше, а также перепроизводство H 2 O 2 и оксида азота (NO), вызванное аневризматической дилатацией аорты. при МФС, что приводит к гиперэкспрессии АФК-продуцирующего фермента NOX 4 и СОД.

Выводы

В текущем обзоре сообщается, что окислительный стресс может опосредовать многие анатомические и физиологические аномалии при нескольких синдромальных заболеваниях у детей. Хотя это основная причина ФАСН, она является вторичной по отношению к болезненному состоянию при генетических синдромах.

Клинически это показывает, что ФАСН можно полностью предотвратить, избегая воздействия окислительного стресса во время беременности. При генетических педиатрических синдромах накоплению окисляющих соединений, вторичному по отношению к нарушению регуляции множественных путей, потенциально может противодействовать разумное добавление антиоксидантов.

Наряду с такими добавками следует также подчеркнуть преимущества регулярных физических упражнений и здорового питания с точки зрения снижения окислительного стресса. Необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, как клиницисты могут надлежащим образом рекомендовать эти стратегии своим пациентам .