Visual Field Test Logo

Oksidatīvais stress, hormēze un hiperoksijas paradokss glaukomā

ā€¢8 min lasÄ«Å”ana
How accurate is this?
Oksidatīvais stress, hormēze un hiperoksijas paradokss glaukomā

Ievads

Glaukoma ir acu slimÄ«ba, kurā redzes nerva bojājumi izraisa pakāpenisku redzes zudumu. Glaukomā un citās acu slimÄ«bās oksidatÄ«vais stress ā€“ kaitÄ«go reaktÄ«vo skābekļa sugu (ROS) uzkrāŔanās ā€“ jau sen ir saistÄ«ta ar audu bojājumiem (en.wikipedia.org). Tomēr paÅ”am skābeklim ir divējāda loma veselÄ«bā. MÅ«su acÄ«m skābeklis ir vitāli svarÄ«ga degviela: piemēram, tÄ«klenei ir viena no augstākajām skābekļa vajadzÄ«bām organismā, un skābeklis tiek pastāvÄ«gi izmantots nervu Ŕūnu metabolismā. Tāpēc papildu skābeklis (pat hiperbariskās skābekļa terapijas (HSKT) apstākļos) var palÄ«dzēt dziedēt dažos stāvokļos. Bet paradoksāli, pārāk daudz skābekļa var radÄ«t pārmērÄ«gu ROS un izraisÄ«t audu bojājumus. Hiperoksisos apstākļos (augsts skābekļa lÄ«menis) organisms ražo superoksÄ«du, Å«deņraža peroksÄ«du un citus radikāļus, kas izraisa iekaisumu un Ŕūnu bojājumus (en.wikipedia.org). ÄŖsumā, skābeklis mērenos lÄ«meņos ir dzÄ«vÄ«bu uzturoÅ”s, bet lielās devās var bÅ«t toksisks (en.wikipedia.org) (en.wikipedia.org). Å is ā€œhiperoksijas paradokssā€ ā€“ skābeklis kā zāles un inde ā€“ ir galvenais, lai izprastu oksidatÄ«vo stresu glaukomā.

Skābeklis: Zāles un drauds acī

Skābeklis ir nepiecieÅ”ams normālai acu darbÄ«bai. TÄ«klenes Ŕūnas (Ä«paÅ”i dzeltenajā plankumā un fotoreceptoru slānÄ«) izmanto skābekli, lai pārvērstu barÄ«bas vielas enerÄ£ijā. PastāvÄ«ga skābekļa piegāde no dzÄ«slenes un tÄ«klenes asinsvadiem uztur Å”os neironus un atbalsta Ŕūnas dzÄ«vus. Turklāt skābeklis, ko asinis piegādā trabekulārajai sietiņstruktÅ«rai (filtrējoÅ”ais audums, kas palÄ«dz izvadÄ«t intraokulāro Ŕķidrumu) un akomodējoÅ”ai lēcai, atbalsta to metabolismu. KlÄ«niski papildu skābekli dažkārt izmanto, lai uzlabotu dzÄ«Å”anu. Piemēram, hiperbariskā skābekļa terapija (HSKT) ā€“ 100% skābekļa elpoÅ”ana zem spiediena ā€“ tiek izmantota hroniskām brÅ«cēm un radiācijas bojājumiem, un tā var palielināt skābekļa piegādi acu audiem.

Tomēr, kā brÄ«dina medicÄ«nas avoti, pārāk daudz skābekļa var bÅ«t kaitÄ«gi (en.wikipedia.org). Hiperoksija izjauc organisma normālo lÄ«dzsvaru un rada ROS uzplÅ«dus (en.wikipedia.org). ā€œReaktÄ«vās skābekļa sugas ir zināmas kā hiperoksijas problemātiskas blakusprodukti,ā€ norāda medicÄ«nas literatÅ«ra, kas skaidro, ka pārmērÄ«gs ROS izraisa audu bojājumu, iekaisuma un Ŕūnu nāves ciklu (en.wikipedia.org). Citiem vārdiem sakot, tas, kas palÄ«dz mazās devās, var kaitēt lielās devās. BrÄ«vie radikāļi, ko rada hiperoksija, nediskriminējoÅ”i Ä·Ä«miski modificēs tuvumā esoŔās molekulas (membrānas, DNS, olbaltumvielas), potenciāli paralizējot Ŕīs Ŕūnas. Piemēram, ilgstoÅ”a vai ļoti augsta spiediena skābekļa terapija var izraisÄ«t skābekļa toksicitāti, ietekmējot jutÄ«gus orgānus. AcÄ« tas nozÄ«mē, ka, lai gan Ä«slaicÄ«ga liela skābekļa apstrāde var veicināt dzÄ«Å”anu vai asinsriti, tā var arÄ« izraisÄ«t bojājoÅ”u oksidatÄ«vo stresu.

Hormēze: Labvēlīgs stress?

Hormēzes jēdziens palÄ«dz izskaidrot, kā viegls oksidatÄ«vais stress dažkārt var bÅ«t labvēlÄ«gs. Hormēze ir labi zināma divfāžu reakcija bioloÄ£ijā: zems vai mērens stresa faktora pieaugums mēdz aktivizēt adaptÄ«vās aizsargspējas, savukārt ļoti augsts lÄ«menis pārslogo Ŕīs aizsargspējas un kļūst toksisks (en.wikipedia.org). Pats skābeklis ir klasisks hormētisks piemērs: nedaudz virs normāla skābekļa lÄ«meņa palÄ«dz Ŕūnām funkcionēt, bet ekstrēma hiperoksija tās bojā (en.wikipedia.org). Daži eksperti pat ir ieteikuÅ”i, ka mērenas, intermitējoÅ”as skābekļa devas varētu sagatavot audus un stiprināt antioksidantu mehānismus. Kā skaidro kāds zinātnes jaunumu raksts, kontrolēts brÄ«vo radikāļu lÄ«menis ā€œpalielina reakcijas spējuā€, lai organisms bÅ«tu labāk sagatavots pret bojājumiem (www.livescience.com). Citiem vārdiem sakot, Ä«si oksidatÄ«vie ā€œÅ”okiā€ varētu regulēt stresa aizsargspējas trabekulārajā sietiņstruktÅ«rā vai tÄ«klenē, padarot Ŕīs Ŕūnas izturÄ«gākas laika gaitā (koncepcija, ko dažreiz sauc par hiperoksisku priekÅ”sagatavoÅ”anu).

Teorētiski Ä«slaicÄ«ga pakļauÅ”ana augstam skābekļa lÄ«menim (piemēram, Ä«sas HSKT sesijas) varētu aktivizēt aizsardzÄ«bas ceļus acu Ŕūnās. Viens no galvenajiem ceļiem ietver olbaltumvielu NRF2 (kodolfaktors eritroÄ«da izcelsmes 2-lÄ«dzÄ«gs 2). NRF2 ir galvenais antioksidantu aizsardzÄ«bas slēdzis: kad tas tiek aktivizēts, NRF2 pārvietojas uz kodolu un ieslēdz gēnus, kas atbild par detoksikāciju un antioksidantu fermentiem (en.wikipedia.org). Piemēram, NRF2 spēcÄ«gi inducē hēma oksigenāzi-1 (HO-1) un citus ā€œII fāzesā€ fermentus, kas neitralizē ROS (en.wikipedia.org). Stiprinot Ŕīs aizsargspējas, Ŕūnas var izdzÄ«vot turpmākos oksidatÄ«vos izaicinājumos.

Atbalstot Å”o ideju, nesenie pētÄ«jumi citos audos ir atklājuÅ”i, ka intermitējoÅ”a augstu devu skābekļa lietoÅ”ana patieŔām var aktivizēt NRF2 un samazināt oksidatÄ«vos bojājumus. Jaunā dzÄ«vnieku pētÄ«jumā par tā saukto FLASH staru terapiju zinātnieki parādÄ«ja, ka liela skābekļa deva aktivizēja NRF2 atkarÄ«gos antioksidantu ceļus un samazināja brÄ«vo radikāļu bojājumus (arxiv.org). Å ajā pētÄ«jumā apstrādātajos audos bija zemāks malondialdehÄ«da (lipÄ«du peroksidācijas marÄ·ieris) lÄ«menis un mazāk mirstoÅ”u Ŕūnu, jo NRF2 un saistÄ«tās aizsargspējas tika aktivizētas (arxiv.org). Lai gan tas nav specifiski glaukomai, Å”is rezultāts norāda uz vispārēju principu: viegls oksidatÄ«vais stress var sagatavot Nrf2 sistēmu un mazināt kaitējumu. Ir iedomājams, ka lÄ«dzÄ«gs hormētisks efekts varētu notikt glaukomā ā€“ piemēram, kontrolēta hiperoksiska ārstÄ“Å”ana varētu palielināt antioksidantu lÄ«meni tÄ«klenes gangliju Ŕūnās un trabekulārajā sietiņstruktÅ«rā, potenciāli aizsargājot tās no slimÄ«bas.

Riski: Oksidatīvie bojājumi acu audos

No otras puses, hiperoksijas riski glaukomai nozÄ«mÄ«giem audiem ir reāli. JebkurÅ” ROS pieaugums no pārmērÄ«ga skābekļa var pasliktināt bojājumus trabekulārajā sietiņstruktÅ«rā, lēcā vai tÄ«klenē. Piemēram, trabekulārajā sietiņstruktÅ«rā hronisks oksidatÄ«vais stress jau ir saistÄ«ts ar glaukomu. Ja augsts skābekļa lÄ«menis vēl vairāk palielina ROS tur, TM Ŕūnas vai to ekstracelulārā matrica var tikt bojātas vai iznÄ«cinātas, samazinot Ŕķidruma aizplÅ«Å”anu un paaugstinot acu spiedienu. PatieŔām, glaukomas skarto acu pētÄ«jumos bieži tiek konstatētas oksidatÄ«vu bojājumu pazÄ«mes sietiņstruktÅ«rā. LÄ«dzÄ«gi, acs lēca ir ļoti jutÄ«ga pret oksidÄ“Å”anos. Lēcas olbaltumvielām jāpaliek caurspÄ«dÄ«gām, un tās parasti aizsargā antioksidantu sistēmas, taču pārmērÄ«gs ROS var salipināt olbaltumvielas un veidot kataraktu. Hiperbariskā skābekļa apstākļos (piemēram, nirÅ”anas medicÄ«nā) ir zināms, ka ilgstoÅ”a skābekļa iedarbÄ«ba var paātrināt kodola kataraktas veidoÅ”anos, oksidējot lēcas Ŕķiedras. Tādējādi glaukomas pacientiem hiperoksija var radÄ«t risku izraisÄ«t vai paātrināt lēcas apduļķoÅ”anos, ja tā netiek rÅ«pÄ«gi kontrolēta.

TÄ«klene ā€“ Ä«paÅ”i iekŔējās tÄ«klenes gangliju Ŕūnas, ko skar glaukoma ā€“ arÄ« ir neaizsargāta. Fotoreceptori un gangliju Ŕūnas patērē daudz skābekļa, taču pārāk daudz skābekļa (vai gaismas un skābekļa kombinācija) var radÄ«t bojājoÅ”us radikāļus tÄ«klenē. Pat jaundzimuÅ”ajiem papildu skābeklis var izraisÄ«t priekÅ”laicÄ«gas dzimÅ”anas retinopātiju oksidatÄ«vu bojājumu dēļ; pieauguÅ”ajiem augsts skābekļa lÄ«menis joprojām var radÄ«t stresu tÄ«klenes neironiem. Hiperoksija var traucēt tÄ«klenes asinsrites regulāciju un izraisÄ«t iekaisumu. Rezumējot, jebkura iespējamā papildu skābekļa hormētiskā labuma potenciāls ir jāsalÄ«dzina ar risku, ka ROS pārsniegs acu audu antioksidantu kapacitāti. Kā norāda viens pārskats, tiklÄ«dz homeostatiskais lÄ«dzsvars tiek traucēts ar hiperoksiju, ROS ā€œmēdz izraisÄ«t audu bojājumu ciklu, ar iekaisumu, Ŕūnu bojājumiem un Ŕūnu nāviā€ (en.wikipedia.org). Glaukomā tas nozÄ«mē, ka hiperoksiska iejaukÅ”anās var netÄ«Å”i pasliktināt oksidatÄ«vos bojājumus tieÅ”i tajās struktÅ«rās (TM, lēca, tÄ«klene), kuras mēs vēlamies aizsargāt.

Redoksu efektu mērÄ«Å”ana: BiomarÄ·ieri un testi

Lai rÅ«pÄ«gi pētÄ«tu hiperoksijas oksidatÄ«vo vai hormētisko ietekmi glaukomā, ārsti un pētnieki izmanto dažādus redoksu biomarÄ·ierus. Tie ietver tieÅ”us bojājumu marÄ·ierus un antioksidantu aktivitātes mērÄ«jumus. Piemēram:

  • LipÄ«du peroksidācijas produkti: Savienojumus, piemēram, malondialdehÄ«du (MDA) vai 4-hidroksinonenālu, var mērÄ«t asinÄ«s vai acu Ŕķidrumos (ar plānslāņa hromatogrāfiju vai ELISA), lai novērtētu ROS bojājumus Ŕūnu membrānās. Kā parādÄ«ja viens pētÄ«jums, aizsargājoÅ”a ārstÄ“Å”ana samazināja ROS un malondialdehÄ«da lÄ«meni audos (arxiv.org), tāpēc MDA uzraudzÄ«ba varētu sekot lÄ«dzi oksidatÄ«viem bojājumiem HSKT laikā.
  • DNS oksidācijas marÄ·ieri: Modificētā bāze 8-hidroksi-2ā€²-dezoksiguanozÄ«ns (8-OHdG) ir paaugstināta, ja oksidatÄ«vais stress bojā DNS. To var mērÄ«t urÄ«nā vai serumā kā vispārēju oksidatÄ«vā stresa rādÄ«tāju. Ir ziņots par augstu 8-OHdG lÄ«meni glaukomas pacientu Ŕķidrumos, un tā pieaugums intensÄ«vas skābekļa terapijas laikā varētu signalizēt par kaitējumu.
  • Olbaltumvielu oksidācijas marÄ·ieri: Olbaltumvielu karbonilgrupu saturs vai progresÄ«vi oksidēti olbaltumvielu produkti (AOPP) atspoguļo ROS bojājumus olbaltumvielām. Tos var noteikt serumā un tie pieaugtu, ja alkohola skābekļa stress bojātu acu olbaltumvielas.
  • Antioksidantu enzÄ«mu lÄ«menis: EnzÄ«mu, piemēram, superoksÄ«da dismutāzes (SOD), katalāzes un glutationa peroksidāzes, aktivitātes kalpo kā funkcionāli biomarÄ·ieri. Piemēram, SOD un katalāzes aktivitātes mērÄ«Å”ana asinÄ«s vai acs priekŔējā kameras Ŕķidrumā HSKT laikā varētu parādÄ«t, vai organisma aizsargspējas ir aktivizētas. Pieaugums liecinātu par hormētisku reakciju, savukārt kritums varētu norādÄ«t uz pārslogotiem antioksidantiem.
  • Glutationa attiecÄ«ba: Reducētā glutationa (GSH) un oksidētā glutationa (GSSG) attiecÄ«ba ir klasisks redoksu indikators. KrÄ«toÅ”a GSH/GSSG attiecÄ«ba atklāj oksidatÄ«vo stresu. To var mērÄ«t audos vai cirkulējoŔās Ŕūnās un ir sagaidāms, ka tā mainÄ«sies hiperoksijas ietekmē.
  • NRF2 un HO-1 ekspresija: No Ä£enētiskās puses var izmērÄ«t paÅ”u NRF2 aktivizāciju. IegÅ«stot acu Ŕūnas vai izmantojot dzÄ«vnieku modeli, pētnieki var izmantot PCR vai imÅ«ntestus, lai uzraudzÄ«tu NRF2 olbaltumvielu lÄ«meni vai kodola translokāciju, un lejupējos mērÄ·us, piemēram, HO-1. Piemēram, Western blot vai ELISA HO-1 vai gēnu testi NRF2 mērÄ·gēniem norādÄ«tu, ka antioksidantu reakcija sāk darboties (en.wikipedia.org).
  • Oksidēti vielmaiņas produkti: Var sekot lÄ«dzi arÄ« kopējās antioksidantu kapacitātes testiem (piemēram, plazmas dzelzs reducējoÅ”ajai spējai) un C/E vitamÄ«nu lÄ«menim. Å o antioksidantu kritums HSKT laikā var liecināt par to patēriņu ROS dēļ.
  • Iekaisuma marÄ·ieri: Tā kā oksidatÄ«vais stress bieži izraisa iekaisumu, klÄ«nicisti var mērÄ«t arÄ« citokÄ«nus (piemēram, IL-6, TNF-Ī±) acÄ« vai asinÄ«s. Pieaugums skābekļa terapijas laikā varētu liecināt, ka notiek kaitÄ«gi procesi.

Praksē varētu izmantot Å”o testu paneli. Piemēram, pirms un pēc HSKT sesijas ārsti varētu paņemt asins vai acs priekŔējās kameras Ŕķidruma paraugus un izmērÄ«t MDA, 8-OHdG un GSH/GSSG, vienlaikus pārbaudot arÄ« SOD un katalāzes aktivitāti. Vienlaikus viņi varētu pārbaudÄ«t NRF2 vadÄ«to enzÄ«mu, piemēram, HO-1 (en.wikipedia.org) ekspresiju ar PCR vai ELISA. Izmaiņas Å”ajos biomarÄ·ieros kvantificētu terapijas redoksu ietekmi. DroÅ”s hormētisks protokols varētu parādÄ«t tikai nelielu ROS marÄ·ieru pieaugumu ar vienlaicÄ«gu antioksidantu enzÄ«mu lÄ«meņa pieaugumu. Turpretim protokols, kas saasina oksidatÄ«vo stresu, izraisÄ«tu lielu bojājumu marÄ·ieru pieaugumu un antioksidantu izsÄ«kumu.

Secinājums

Skābekļa loma glaukomā ir sarežģīta. No vienas puses, papildu skābekļa piegāde (piemēram, ar HSKT) teorētiski varētu stimulēt hormētisku ar Nrf2 saistÄ«to antioksidantu aizsargspēju pieaugumu, potenciāli palÄ«dzot aizsargāt tÄ«klenes nervus un trabekulāro sietiņstruktÅ«ru (arxiv.org) (en.wikipedia.org). No otras puses, pārmērÄ«gs skābeklis var pārslogot aizsargspējas un tieÅ”i bojāt lēcu, tÄ«kleni un izplÅ«des ceļus ar ROS (en.wikipedia.org). Tas, vai intermitējoÅ”a hiperoksija glaukomā galu galā ir labvēlÄ«ga vai kaitÄ«ga, ir atkarÄ«gs no Å”o efektu lÄ«dzsvara. NepiecieÅ”ami rÅ«pÄ«gi testi: pētÄ«jumos jāuzrauga oksidatÄ«vā stresa marÄ·ieri (malondialdehÄ«ds, 8-OHdG, enzÄ«mu lÄ«menis utt.) un antioksidantu gēnu aktivizācija (NRF2, HO-1) ārstÄ“Å”anas laikā. Ar stingriem biomarÄ·ieru testiem pētnieki var noteikt, vai pastāv skābekļa dozÄ“Å”anas ā€œzelta vidusceļŔā€ ā€“ pietiekami, lai izraisÄ«tu adaptÄ«vas reakcijas, nepārsniedzot toksicitātes robežu.

Vai esat gatavs pārbaudīt savu redzi?

Sāciet bezmaksas redzes lauka testu mazāk nekā 5 minūtēs.

  • No account required
  • Works on any device
  • Results in 5 minutes
  • 100% free screening
Sākt testu tagad

Patika Å”is pētÄ«jums?

Abonējiet mÅ«su jaunumus, lai saņemtu jaunāko informāciju par acu kopÅ”anu, ilgmūžību un redzes veselÄ«bas rokasgrāmatas.

Å is raksts ir paredzēts tikai informatÄ«viem nolÅ«kiem un nav medicÄ«nisks padoms. Diagnozei un ārstÄ“Å”anai vienmēr konsultējieties ar kvalificētu veselÄ«bas aprÅ«pes speciālistu.

šŸ”„Populārā

glaukomaneiroprotekcijaintraokulārais spiedienstÄ«klenes ganglija Ŕūnasredzes lauksoksidatÄ«vais stressantioksidantiendotēlija funkcijamitohondrijitÄ«kleneantioksidantsiekaisums
Oksidatīvais stress, hormēze un hiperoksijas paradokss glaukomā | Visual Field Test