(Μέρος Ι) Βιοδείκτες και μηχανισμοί οξειδωτικού στρες—Τα τελευταία 20 χρόνια έρευνας με έμφαση στη βλάβη των νεφρών και τη μεταμόσχευση νεφρού

edmund.chen@wecistanche.com

Αφηρημένη:Το οξειδωτικό στρες είναι μια ανισορροπία μεταξύ προ- και αντιοξειδωτικών που επηρεάζει αρνητικά τον οργανισμό σε διάφορους μηχανισμούς και σε πολλά επίπεδα. Η οξειδωτική βλάβη που εμφανίζεται ταυτόχρονα σε πολλές κυτταρικές δομές μπορεί να προκαλέσει επιδείνωση της λειτουργίας, συμπεριλαμβανομένης της απόπτωσης και της νέκρωσης. Η βλάβη αφήνει ένα μοριακό «αποτύπωμα», το οποίο μπορεί να ανιχνευθεί με συγκεκριμένη μεθοδολογία, χρησιμοποιώντας ορισμένους βιοδείκτες οξειδωτικού στρες. Υπάρχει μια στενή σχέση μεταξύ του οξειδωτικού στρες, της φλεγμονής και της λειτουργικής ανεπάρκειας, με αποτέλεσμα διάφορες ασθένειες να επηρεάζουν ολόκληρο το ανθρώπινο σώμα. Στην τρέχουσα ανασκόπηση αφήγησης, ενισχύουμε τη σύνδεση μεταξύ των μηχανισμών του οξειδωτικού στρες και των ενεργών ενώσεων τους, δίνοντας έμφασηνεφρική βλάβηκαιμεταμόσχευση νεφρού.Μια ανάλυση ενεργών ειδών οξυγόνου (ROS), αντιοξειδωτικών, προϊόντων υπεροξείδωσης και, τέλος, οδών σηματοδότησης δίνει πολλά υποσχόμενα δεδομένα που ενδεχομένως θα τροποποιήσουν τις κυτταρικές αποκρίσεις σε πολλά επίπεδα, συμπεριλαμβανομένης της γονιδιακής έκφρασης. Οι οξειδωτικές βλάβες, το στρες και τα ROS εξακολουθούν να αποτελούν αντικείμενο εντατικής εκμετάλλευσης της έρευνας. Συζητάμε τις ενώσεις που αναφέρθηκαν προηγουμένως ως βιοδείκτες του οξειδωτικού στρες και παρουσιάζουμε τον ρόλο τους που τεκμηριώθηκε τα τελευταία 20 χρόνια έρευνας. Οι ακόλουθες λέξεις-κλειδιά και όροι MeSH χρησιμοποιήθηκαν στην αναζήτηση: οξειδωτικό στρες, νεφρός, μεταμόσχευση, τραυματισμός ισχαιμίας-επαναιμάτωσης, IRI, βιοδείκτες, υπεροξείδωση και θεραπεία.

Λέξεις-κλειδιά:οξειδωτικό στρες? βιοδείκτες; αντιοξειδωτικά? υπεροξείδωση των λιπιδίων; υπεροξείδωση πρωτεϊνών; Υπεροξείδωση DNA; μονοπάτι σηματοδότησης? νεφρό; Μεταμόσχευση νεφρού? τραυματισμός ισχαιμίας-επαναιμάτωσης

Το CISTANCHE ΘΑ ΒΕΛΤΙΩΣΕΙ ΤΗ ΝΕΦΡΙΚΗ/ΝΕΦΡΙΚΗ ΝΟΣΟ

ΕισαγωγήΤο οξειδωτικό στρες είναι ένα σύνθετο φαινόμενο που επηρεάζει αρνητικά τον οργανισμό σε διάφορους μηχανισμούς και σε πολλά επίπεδα. Ορίζεται ως ανισορροπία μεταξύ των προοξειδωτικών και ενός δικτυακού συστήματος αντιοξειδωτικής άμυνας. Στην αξιολόγηση, μπορούμε να μετρήσουμε συγκεκριμένους βιοδείκτες σε μοριακό και κυτταρικό επίπεδο, να παρατηρήσουμε χαρακτηριστικές μικροσκοπικές αλλαγές στους ιστούς και τελικά να διαγνώσουμε ορισμένες παθολογίες σε όργανα που επηρεάζουν ολόκληρο τον οργανισμό. Η συνεχής τριάδα του οξειδωτικού στρες, της φλεγμονής και της λειτουργικής έκπτωσης έχει αναφερθεί στην παθογένεση πολλών ασθενειών και κλινικών καταστάσεων. Το οξειδωτικό στρες επηρεάζει τη γήρανση, την καρκινογένεση και το μεταβολικό σύνδρομο, συμπεριλαμβανομένου του διαβήτη και των καρδιαγγειακών παθήσεων [1,2]. Στη διάρκειαμεταμόσχευση νεφρού,Το οξειδωτικό στρες είναι ένας κρίσιμος μηχανισμός που επηρεάζει δυσμενώς τηννεφρόαλλομόσχευμα στην ισχαιμική φάση της διατήρησης οργάνων και κατά την επαναιμάτωση όταν η ξαφνική οξείδωση καθιστά το μόσχευμα επιρρεπές σε πρόσθετες βλάβες. Αυτό το φαινόμενο, που περιγράφεται ευρέως ως τραυματισμός ισχαιμίας-επαναιμάτωσης (IRI), έχει ως αποτέλεσμα την εξάντληση της κυτταρικής ενέργειας και μια ανισορροπία υπέρ των προοξειδωτικών με διαταραχή της μικροκυκλοφορίας, φλεγμονή και απόπτωση [3-5]. Το IRI ήταν το θεμέλιο αυτής της αναθεώρησης. Ωστόσο, παρά το μεταμοσχευτικό πλαίσιο, προσπαθήσαμε να παρουσιάσουμε μια ευρύτερη εικόνα των βασικών, της παρούσας γνώσης και των σύγχρονων προσεγγίσεων. Από την άποψη της μεταμόσχευσης, το οξειδωτικό στρες είναι ένας βασικός μηχανισμός στην IRI, όπου τόσο η IRI όσο και η οξεία απόρριψη (AR) είναι κύριες αιτίες δυσλειτουργίας και απώλειας του μοσχεύματος [6,7]. Οι επαρκείς παρεμβάσεις και λύσεις σε κυτταρικό επίπεδο μπορεί να βελτιώσουν τα αποτελέσματα μετά τη μεταμόσχευση και να βοηθήσουν να ξεπεραστεί ο αυξανόμενος αριθμός ασθενών στις λίστες αναμονής για μεταμόσχευση. Γενικά, μελέτες σχετικά με τους μηχανισμούς οξειδωτικού στρες και τις οδούς σηματοδότησης τους δίνουν πολλά υποσχόμενα δεδομένα. Είναι πιθανό ότι στο μέλλον, οι ερευνητές και οι κλινικοί γιατροί θα μπορούν να τροποποιούν τις κυτταρικές αποκρίσεις σε πολλά επίπεδα, συμπεριλαμβανομένης της γονιδιακής έκφρασης. Στην τρέχουσα ανασκόπηση της αφήγησης, προσπαθούμε να φέρουμε πιο κοντά τους μηχανισμούς οξειδωτικού στρες και τους κύριους συντελεστές τους - τα αντιδραστικά είδη οξυγόνου (ROS), τα οποία χρησιμεύουν επίσης ως βιοδείκτες. Η σχέση μεταξύ οξειδωτικού στρες και IRI, φλεγμονής καινεφρική βλάβηπαρουσιάζεται. Επιπλέον, παρουσιάζουμε αντιοξειδωτικά καθώς και προϊόντα υπεροξείδωσης και τον ρόλο τους ως βιοδείκτες. Τέλος, συζητάμε μια σύνδεση μεταξύ του οξειδωτικού στρες, των μονοπατιών σηματοδότησης και των πιθανών θεραπευτικών επιλογών. Οι ακόλουθες λέξεις-κλειδιά και όροι MeSH χρησιμοποιήθηκαν στην αναζήτηση: οξειδωτικό στρες, νεφρός, μεταμόσχευση, τραυματισμός ισχαιμίας-επαναιμάτωσης, IRI, βιοδείκτες, υπεροξείδωση και θεραπεία.

Οξειδωτικό ΣτρεςΤο οξειδωτικό στρες συχνά ορίζεται ως μια ανισορροπία μεταξύ προοξειδωτικών και αντιοξειδωτικών [8]. Εμφανίζεται όταν η παραγωγή δραστικών ειδών οξυγόνου (ROS) κατακλύζει τα εγγενή αντιοξειδωτικά. Τα ζωντανά κύτταρα υφίστανται συνεχή οξειδωτική επίθεση από τα ROS, οδηγώντας σε «οξειδωτική βλάβη» και το πολύπλοκο αντιοξειδωτικό αμυντικό σύστημα γενικά κρατά αυτή την επίθεση σε ισορροπία [9]. Η ρύθμιση της οξειδοαναγωγικής κατάστασης (αναγωγή και οξείδωση) είναι κρίσιμη για τη βιωσιμότητα των κυττάρων, την ενεργοποίηση, τον πολλαπλασιασμό και τη λειτουργία των οργάνων. Μια παθολογική αλλαγή σε αυτή την ισορροπία οδηγεί σε αυξανόμενες συγκεντρώσεις ROS, με αποτέλεσμα δυσμενείς τροποποιήσεις σε κυτταρικά συστατικά, όπως λιπίδια, πρωτεΐνες και DNA [10]. Η ισορροπία διατηρείται είτε από ενζυματικά αντιοξειδωτικά, τα οποία θα συζητηθούν περαιτέρω λόγω του ρόλου τους ως βιοδείκτες είτε από μη ενζυματικά αντιοξειδωτικά, τα οποία συνθέτουν τη συνολική αντιοξειδωτική ικανότητα (TAC) και υποδεικνύουν την ικανότητα των κυττάρων να εξουδετερώνουν τη βλάβη που προκαλείται από το οξειδωτικό στρες. Το TAC υποστηρίζεται σε μεγάλο βαθμό από ανηγμένες και οξειδωμένες μορφές της γλουταθειόνης GSH/GSSG. Ωστόσο, η ισορροπία διατηρείται από πολλές άλλες χημικές ουσίες και φαίνεται να ρυθμίζεται μέσω διακριτών οδών οξειδοαναγωγής και όχι μέσω άμεσης απόκρισης σε χημικές τοξικές ουσίες και φυσιολογικά ερεθίσματα. Έτσι, το οξειδωτικό στρες μπορεί επίσης να οριστεί ως διαταραχή της σηματοδότησης και του ελέγχου οξειδοαναγωγής [8]. Μικρές διαταραχές οδηγούν σε ομοιοστατικές προσαρμογές, ενώ σημαντικές διαταραχές μπορεί να οδηγήσουν σε ανεπανόρθωτη βλάβη και κυτταρικό θάνατο [9]. Το οξειδωτικό στρες ενεργοποιεί πολλαπλή ενδοκυτταρική σηματοδότηση, η οποία προκαλεί απόπτωση ή υπερανάπτυξη κυττάρων, οδηγώντας σε δυσλειτουργία οργάνων της καρδιάς, του παγκρέατος,νεφράκαι τους πνεύμονες, προκαλώντας περαιτέρω υπέρταση, διαβήτη, χρόνιαΝεφρική Νόσος, και πνευμονικές διαταραχές [11]. Εμπλέκονται διάφορα μονοπάτια, συμπεριλαμβανομένων των αποπτωτικών γονιδίων: κασπάση-3, -8, -9, Bim, Bcl-2, Bak και Bax. και γονίδια οξειδωτικού στρες: CYGB (κυτταροσφαιρίνη), GSTP1 (γλουταθειόνη S-τρανσφεράση pi 1), NCF1 (ουδετεροφιλικός παράγοντας κυτταροπλασμάτων 1), GPX1 (υπεροξειδάση γλουταθειόνης 1), SOD1 (δισμουτάση υπεροξειδίου 1), SOD2, CCS (συνοδός χαλκού για υπεροξείδιο δισμουτάση), και NOS2 (συνθάση νιτρικού οξειδίου 2) [12]. Η έκφραση GSTP1 και η αποπτωτική σηματοδότηση μέσω της ενεργοποίησης της C-Jun N-τερματικής κινάσης (JNK) φαίνεται να είναι μηχανισμοί που συνδέουν το οξειδωτικό στρες και την υπέρταση σε αυθόρμητα υπερτασικούς αρουραίους [13].

Το CISTANCHE ΘΑ ΒΕΛΤΙΩΣΕΙ ΤΗΝ ΝΕΦΡΙΚΗ/ΝΕΦΡΙΚΗ ΑΝΕΠΑΡΚΕΙΑ

Το οξειδωτικό στρες αναγνωρίζεται ως παράγοντας κινδύνου για διάφορες ανεπιθύμητες ενέργειες, συμπεριλαμβανομένης της αθηροσκλήρωσης και της θνησιμότητας σε χρόνιαΝεφρική Νόσοςασθενείς (ΧΝΝ). Από τα αρχικά στάδια της νόσου, το οξειδωτικό στρες συνοδεύει την επιδείνωση τηςνεφρική λειτουργία, η οποία επιδεινώνεται περαιτέρω από την αιμοκάθαρση [14-16]. Τα δεδομένα υποδηλώνουν ότι οι καρδιαγγειακές επιπλοκές σε ασθενείς που υποβάλλονται σε αιμοκάθαρση επιδεινώνονται από την οξειδωτική ανισορροπία, η οποία μπορεί να είναι ένας πιθανός στόχος για θεραπεία [17]. Αργότερα, οι παραλήπτες εισέρχονται στομεταμόσχευση νεφρούδιαδικασία (KTx) με διαταραγμένη ομοιόσταση, που τροποποιείται περαιτέρω από προεγχειρητικούς και μετεγχειρητικούς παράγοντες. Το οξειδωτικό στρες και η οξειδωτική βλάβη αναγνωρίζονται ως σημαντικοί παράγοντες για την ανάπτυξη διαφόρων ασθενειών: νόσος Alzheimer [18], αθηροσκλήρωση [19], ανδρική υπογονιμότητα [20], ΧΑΠ [21], γλαύκωμα [22], χρόνια φλεγμονή και αμυλοείδωση [23] , η νόσος του Πάρκινσον [24], η παχυσαρκία [25-28] και ο διαβήτης [29] καθώς και η γήρανση [30]. Εάν η οξειδωτική βλάβη συμβάλλει σημαντικά στην παθολογία της νόσου, τότε οι ενέργειες που τη μειώνουν θα πρέπει να είναι θεραπευτικά ωφέλιμες. Μερικά από αυτά συζητούνται περαιτέρω. Το οξειδωτικό στρες προκαλείται άμεσα από το ROS. Σε κανονική ισορροπία, παίζουν σημαντικό ρόλο ως δεύτεροι αγγελιοφόροι σε πολλούς καταρράκτες ενδοκυτταρικής σηματοδότησης που στοχεύουν στη διατήρηση του κυττάρου σε ομοιόσταση με το άμεσο περιβάλλον του. Προκαλούν αδιάκριτες βλάβες σε βιολογικά μόρια σε υψηλότερα επίπεδα, οδηγώντας σε απώλεια λειτουργίας και κυτταρικό θάνατο. Τα βιομόρια των ζωντανών οργανισμών εκτίθενται σε μεγάλο βαθμό στο οξειδωτικό στρες. Τα ROS παράγονται από μοριακό οξυγόνο λόγω του φυσιολογικού κυτταρικού μεταβολισμού. Ωστόσο, πολλοί άλλοι παράγοντες αλλάζουν αυτή τη διαδικασία. Μερικά από αυτά παρουσιάζονται στο Σχήμα 1.

Εικόνα 1. Οξειδωτικό στρες και νεφρική βλάβη. DT—τυροσίνη, NY—3-νιτροτυροσίνη, DiBrY—διβρωμοτυροσίνη, ACR—ακρολεΐνη, CRA—κροτοναλδεΰδη, HHE—4-υδροξυ-τρανς-2-εξενάλη, 4- HNE—{ {6}}υδροξυνονενάλη, 7-KC—7-κετοχοληστερόλη, HEL—προσαγωγή εξανοϋλ-λυσίνης, 8OHdG—8- υδροξυ-20 -δεοξυγουανοσίνη

Τα ROS μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες: ελεύθερες ρίζες και μη ρίζες. Οι ελεύθερες ρίζες είναι μόρια που περιέχουν ένα ή περισσότερα ασύζευκτα ηλεκτρόνια (•), γεγονός που τους προσδίδει υψηλή αντιδραστικότητα. Τα ROS που μοιράζονται τα μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια τους είναι μη ριζικές μορφές. Έχουν σημαντικές χημικές διαφορές, αλλά μοιράζονται παρόμοιους μηχανισμούς βλάβης σε επίπεδο βιομορίων [31]. Τα κύρια ROS που έχουν φυσιολογική σημασία από την πρώτη ομάδα είναι ανιόν υπεροξειδίου (O2 συν e → O2 •−), ρίζα υδροξυλίου (H2O2 συν e → OH– συν OH• ) και ρίζα υδροϋπεροξυλίου (O2•− συν H2O→H2O• ) από τη δεύτερη ομάδα — υπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O• συν e συν H → H2O2) [10]. Όλες οι ρίζες οξυγόνου είναι ROS, αλλά δεν είναι όλες οι ρίζες οξυγόνου. Παρόλο που είναι σωματίδια συνήθως μικρού χρόνου ημιζωής, έχουν αναγνωριστεί από καιρό ως χημικές ουσίες με σημαντικούς διπλούς ρόλους. Προκαλούν κυτταρική βλάβη αντιδρώντας με βιομόρια, αλλά λειτουργούν και ως κυτταρικοί παράγοντες σηματοδότησης [32]. Τα δραστικά είδη (RS) που προέρχονται από μοριακό οξυγόνο (ROS) και άζωτο (RNS) έχουν μελετηθεί σε βάθος. Ωστόσο, νέα είδη ριζών όπως το χλώριο (RCS), το βρώμιο (RBS) και τα είδη που προέρχονται από θείο έχουν επίσης εντοπιστεί [33]

Τα κύρια ROS παρουσιάζονται στον Πίνακα 1. Τα περιγραφικά χαρακτηριστικά επεκτάθηκαν με ιστογράμματα που αντιπροσωπεύουν το ερευνητικό ενδιαφέρον στη βάση δεδομένων PubMed. Το "Γενικό" ενδιαφέρον προσδιορίστηκε από τον τύπο αναζήτησης: {"ROS"[Title]}. Το ερευνητικό ενδιαφέρον στον τομέα της μεταμόσχευσης, ως επικεφαλίδες ιατρικών θεμάτων, προσδιορίστηκε με τον τύπο αναζήτησης: {("ROS") ΚΑΙ (transplantation [MeSH Major Topic])}. Μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι το μέγιστο ενδιαφέρον έχει περάσει για ROS όπως ανιόν υπεροξειδίου, αλκοξυλ & υπεροξύλιο, μονοξείδιο του αζώτου και υπεροξυνιτρώδη. Ωστόσο, εξακολουθούν να υπάρχουν ευρέως δημοσιευμένα άρθρα σχετικά με τη ρίζα υδροξυλίου, το υπεροξείδιο του υδρογόνου, το απλό οξυγόνο, το όζον, το υποχλωριώδες οξύ και το διοξείδιο του αζώτου. Υπήρξε αξιοσημείωτο ενδιαφέρον για το ανιόν υπεροξειδίου, το υπεροξείδιο του υδρογόνου και το μονοξείδιο του αζώτου στη μεταμόσχευση. Ωστόσο, μειώθηκε σημαντικά καθώς μιλάμε για το ρόλο των ενεργών ειδών οξυγόνου. Υπάρχουν περισσότερα ROS γνωστά. Ωστόσο, εκπροσωπούνται λιγότερο στην έρευνα

Στην ομάδα των ελεύθερων ριζών πρέπει να αναφερθούν τα εξής: ανθρακικό (CO3•−), διοξείδιο του άνθρακα (CO2•−), ατομικό χλώριο (Cl•). Στην ομάδα των μη ριζών: υπεροξυνιτρουσικό οξύ (ONOOH), χλωριούχο νιτρύλιο (νιτρόνιο) (NO2Cl), χλωραμίνες, αέριο χλώριο (Cl2), νιτρώδες οξύ (HNO2), κατιόν νιτροζυλίου (NO συν), ανιόν νιτροξυλίου (NO–), τριοξείδιο του διαζώτου (N2O3), τετραοξείδιο του διαζώτου (N2O4), χλωριούχο νιτρύλιο (NO2Cl), κατιόν νιτρόνιο (νιτρύλιο) (NO2 συν), αλκυλ υπεροξυνιτρώδη (ROONO).

Οξειδωτικό στρες στη μεταμόσχευση νεφρού

Οξειδωτικό στρες σε τραυματισμό ισχαιμίας-επαναιμάτωσηςΟ τραυματισμός ισχαιμίας/επαναιμάτωσης (IRI) απέκτησε σημασία λόγω της πανταχού παρούσας δυσμενούς ανησυχίας σε κάθε διαδικασία μεταμόσχευσης. Οι επιβλαβείς επιπτώσεις αφορούν τόσο την επαναιμάτωση όσο και την ισχαιμία και είναι προσθετικές. Γενικά, το IRI περιγράφει λειτουργικές και δομικές αλλαγές που γίνονται εμφανείς και στις δύο φάσεις. Διάφοροι μοριακοί μηχανισμοί έχουν προταθεί για να εξηγήσουν το IRI, ωστόσο το οξειδωτικό στρες και η δημιουργία ROS συνεχίζουν να τυγχάνουν μεγάλης προσοχής ως βασικοί παράγοντες στην παθογένεση [34]. Η πρώτη υπερδομική εκδήλωση της ισχαιμίας είναι το οίδημα, το οποίο μακροσκοπικά εκφράζεται με ωχρότητα και αύξηση της ώθησης και του βάρους των οργάνων. Σε μοριακό επίπεδο, εξαρτάται από την υποξία των ιστών και την επακόλουθη εξάντληση του κυτταρικού ATP. Η ισχαιμική βλάβη οδηγεί σε συστηματική φλεγμονή λόγω παραγωγής κυτοκίνης και αυξημένης έκφρασης μορίων προσκόλλησης από υποξικά παρεγχυματικά και ενδοθηλιακά κύτταρα [35]. Η ξαφνική επανεισαγωγή του Ο2 στον υποξικό ιστό έχει ως αποτέλεσμα έναν επιπλέον μοναδικό τύπο τραυματισμού, ο οποίος δεν υπάρχει κατά την ισχαιμική φάση. Έχουν περάσει σαράντα χρόνια από τότε που επισημάνθηκε για πρώτη φορά το ROS στην IRI. Τα στοιχεία ήταν

βασίζεται σε τρεις γραμμές: (1) Οι σαρωτές ROS προστατεύουν από IRI, (2) η τεχνητή παραγωγή ROS μοιάζει με την απόκριση IRI και (3) οι μετα-ισχαιμικοί ιστοί χαρακτηρίζονται από την ενισχυμένη παραγωγή ROS και τα προϊόντα τους. Οι πρώτες μελέτες διεξήχθησαν σε SOD τόσο in vivo όσο και ex vivo μοντέλα IRI, το επόμενο CAT, GPx και ο ρόλος του H2O2 ως ενεργού μεταβολίτη, τελικά ως δεύτερος αγγελιοφόρος σηματοδότησης [36]. Η σύνδεση μεταξύ της παραγωγής ROS και του IRI προσδιορίστηκε με βάση τα προϊόντα υπεροξείδωσης ως βιοδείκτες. Οι περισσότεροι από τους περαιτέρω συζητηθέντες βιοδείκτες μελετήθηκαν, με τους πιο "δημοφιλείς" να είναι το MDA, 4-HNE, πρωτεϊνικά καρβονύλια, 3-νιτροτυροσίνη και 8OHdG.

Το οξειδωτικό στρες μετά το IRI συνδέθηκε επίσης με άλλες μη ενζυματικές πηγές: αιμοσφαιρίνη και μυοσφαιρίνη. Ωστόσο, αυτές οι ενζυμικές ή σχετικές με τα ένζυμα διεργασίες ήταν οι πιο τεκμηριωμένες, συμπεριλαμβανομένων της οξειδάσης της ξανθίνης, της οξειδάσης NADPH, των μιτοχονδρίων, του NOS, του κυτοχρώματος P450, της λιποξυγενάσης/κυκλοοξυγενάσης και της μονοαμινοξειδάσης. Τέλος, το οξειδωτικό στρες συνδέθηκε με την IRI μέσω κυτταρικής σηματοδότησης και ενεργοποίησης ορισμένων μεταβολικών οδών και γονιδίων. Η επαναοξυγόνωση κινητοποιεί ουδετερόφιλα, CD4 συν Τ λεμφοκύτταρα, αιμοπετάλια. Τα ενεργοποιημένα κύτταρα παράγουν ROS, TNF- και φλεγμονώδεις μεσολαβητές [37]. Η επαναοξυγόνωση αυξάνει την ποσότητα των ROS στα παρεγχυματικά, ενδοθηλιακά και λεμφοκυτταρικά κύτταρα. Τα κατεστραμμένα μιτοχόνδρια χαρακτηρίζονται από την ατελή μείωση του οξυγόνου, με αποτέλεσμα την παραγωγή ανιόντων υπεροξειδίου. Υπάρχουν μειωμένα επίπεδα ΝΟ που οδηγούν σε αγγειοσυστολή, που συνοδεύεται από αυξημένη έκφραση των μορίων προσκόλλησης [4]. Τα αίτια και οι επιπτώσεις του οξειδωτικού στρες στονεφρό, που παρουσιάζεται στο Σχήμα 1, μοιράζονται παγκοσμίως, συμπεριλαμβανομένων των χρόνιωνΝεφρική Νόσος,IRI σε KTx,νεφρόμόσχευμα στη μακροπρόθεσμη έκβαση, άλλες παθολογίες καθώς και υγιείς νεφροί σε φυσιολογική λειτουργία. Οι διαφορές προέρχονται από πρόσθετους παθομηχανισμούς που σχετίζονται με τη συγκεκριμένη φάση της διαδικασίας μεταμόσχευσης ή την κλινική κατάσταση. Η βλάβη νεφρικής ισχαιμίας-επαναιμάτωσης (I/R) είναι μια κύρια αιτία οξείας νεφρικής βλάβης (ΑΚΙ), η οποία στην KTx συνήθως εκδηλώνεται ως καθυστερημένη λειτουργία μοσχεύματος (DGF) [38]. Οι πρώιμοι παράγοντες που επηρεάζουν την καθυστερημένη έκβαση της KTx να λάβει χώρα στον δότη και ακόμη πολύ πριν ο ασθενής θεωρηθεί δότης. Είναι ευρέως γνωστό ότι τα όργανα με εκτεταμένα κριτήρια είναι πιο επιρρεπή σε τραυματισμό ισχαιμίας-επαναιμάτωσης (IRI). Πολλοί παράγοντες και οι συνέπειές τους μπορούν να συνδεθούν με το οξειδωτικό στρες και τη χρόνια φλεγμονή, με κύριο καθοριστικό παράγοντα μετά τη μεταμόσχευση - καθυστερημένη λειτουργία μοσχεύματος (DGF) - καθώς και σχετικές επιπλοκές, συμπεριλαμβανομένης της αυτοανοσολογικής απόρριψης (AR) [6,35,39] .

Το CISTANCHE ΘΑ ΒΕΛΤΙΩΣΕΙ ΤΗΝ ΝΕΦΡΙΚΗ/ΝΕΦΡΙΚΗ ΛΟΙΜΩΞΗ

Οξειδωτικό στρες και φλεγμονήΤο οξειδωτικό στρες μπορεί να ενεργοποιήσει διάφορους μεταγραφικούς παράγοντες, οι οποίοι οδηγούν στη διαφορική έκφραση ορισμένων γονιδίων που εμπλέκονται σε φλεγμονώδεις οδούς. Οι κύριοι στόχοι του οξειδωτικού στρες είναι οι πρωτεΐνες, τα λιπίδια και το DNA/RNA, τα οποία θα συζητηθούν περαιτέρω. Η οξειδωτική βλάβη προκαλεί ορισμένες τροποποιήσεις στα μόρια που προκαλούν μια πολύπλοκη απόκριση διαφόρων μεταβολικών και σηματοδοτικών αποκρίσεων. Η φλεγμονή είναι ένας φυσικός αμυντικός μηχανισμός ενάντια στα παθογόνα και συνδέεται με πολλές παθολογίες: λοιμώξεις, ακτινοβολία, τοξίνες και ασθένειες. Υπάρχουν πολλές ενδείξεις ότι το οξειδωτικό στρες και η συστηματική φλεγμονή είναι τα συνυπάρχοντα φαινόμενα που επηρεάζουν το ένα το άλλο. Η μείωση της γλουταθειόνης (GSH) συσχετίζεται θετικά με την αύξηση του οξειδωτικού στρες και συμμετέχει στην οξειδοαναγωγική ρύθμιση της ανοσίας [40]. Τα φλεγμονώδη ερεθίσματα προκαλούν την απελευθέρωση ενός πανταχού οξειδοαναγωγικού ενεργού ενδοκυτταρικού ενζύμου (PRDX2), το οποίο δρα ως εξαρτώμενος από οξειδοαναγωγή φλεγμονώδης μεσολαβητής ενεργοποιώντας τα μακροφάγα για την παραγωγή προφλεγμονώδους TNF- [32]. Η χρόνια φλεγμονή αναφέρθηκε ότι αυξάνει τα προϊόντα υπεροξείδωσης των λιπιδίων, τα επίπεδα νιτρωδών αλάτων και τη μηλονοδιαλδεΰδη (MDA) [41]. Το οξειδωτικό στρες αναφέρθηκε επίσης ότι ανυψώνει το επίπεδο της προφλεγμονώδους ιντερλευκίνης-6 (IL{{-6), του μορίου προσκόλλησης αγγειακών κυττάρων-1 (VCAM-1), του μορίου διακυτταρικής προσκόλλησης{ {13}} (ICAM-1) και πυρηνικός παράγοντας-κάπα Β (NF-κB) [42]. Η ενεργοποίηση της φλεγμονώδους απόκρισης οδηγεί επίσης στην ενεργοποίηση των κυτταρικών υποδοχέων προσκόλλησης. Τα ουδετερόφιλα μεταναστεύουν μέσω του ενδοθηλιακού τοιχώματος στο παρέγχυμα των ιστών απελευθερώνοντας κυτταροτοξικούς μεσολαβητές όπως TNF, ιντερλευκίνες (ILs) και NOS, οδηγώντας άμεσα ή έμμεσα στην παραγωγή εξαιρετικά αντιδραστικών ROS: O2 •−,H2O2 και ONOO– [43]. Η αύξηση των επιπέδων των κυκλοφορούντων ROS και των προφλεγμονωδών κυτοκινών προκαλεί οξειδωτικό στρες και φλεγμονή σε απομακρυσμένα όργανα [4]

Οξειδωτικό στρες και βλάβες στα νεφράΗ παρουσία ROS σε βιολογικούς ιστούς οδηγεί σε επιβλαβή επίδραση οξείδωσης σε όλα τα βιοχημικά συστατικά τους: λιπίδια, πρωτεΐνες, υδατάνθρακες και νουκλεϊκά οξέα. Έτσι, παίζει επίσης ρόλο στην παθοφυσιολογία της νεφρικής δυσλειτουργίας και είναι μεσολαβητής της χρόνιαςΝεφρική Νόσοςεξέλιξη [44]. Το οξειδωτικό στρες και η δημιουργία ROS στο νεφρό διαταράσσουν την απεκκριτική λειτουργία κάθε τμήματος του νεφρώνα. Διαταράσσει την ισορροπία νερού-ηλεκτρολύτη και οξεοβασικής ισορροπίας και επηρεάζει τους ρυθμιστικούς μηχανισμούς των νεφρών: σωληναριακή σπειραματική ανάδραση, μυογονικό αντανακλαστικό στην αρτηρία παροχής και το σύστημα ρενίνης-αγγειοτασίνης-αλδοστερόνης [45]. Το οξειδωτικό στρες συνδέεται άμεσα με τη βλάβη των ποδοκυττάρων (οίδημα, απόπτωση και νέκρωση), τον μειωμένο ρυθμό σπειραματικής διήθησης, την πρωτεϊνουρία [46] και τη σωληναρισιακή διάμεση ίνωση [47]. Οι ανεπιθύμητες μεταβολικές αλλαγές συνδέονται συνεργιστικά με αλλοιώσεις στην αιμοδυναμική των νεφρών [48]. Τα ποδοκύτταρα είναι ευάλωτα σε οξειδωτική βλάβη. Η συνέπεια ενός τραυματισμού είναι η πρωτεϊνουρία [49], η οποία γίνεται ουσιαστικός παράγοντας για την πρόκληση μεσαγγειακής και σωληναριακής τοξικότητας και εμπλέκεται σε τοπικές και συστηματικές φλεγμονώδεις οδούς [50]. Η φλεγμονή και ο TGF- εμπλέκονται στη σηματοδότηση της ενδοθηλίνης των ποδοκυττάρων, η οποία καταστέλλει τη μιτοχονδριακή λειτουργία και προκαλεί οξειδωτικό στρες στο σπειραματικό ενδοθήλιο [51]. Μετά την αρχική νεφρική βλάβη, οι μηχανισμοί επιδιόρθωσης, οι αυξητικοί παράγοντες, οι κυτοκίνες και οι συγκεκριμένες μοριακές οδοί οδηγούν σε σωληναρισιακή διάμεση ίνωση, εναπόθεση μιας διάμεσης μήτρας με φλεγμονώδη κύτταρα, απώλεια σωληναριακών κυττάρων, συσσώρευση ινοβλαστών και αραίωση της περισωληναριακής μικροαγγείωσης [52]. Η βλάβη των νεφρών ενισχύεται από την ανοδική ρύθμιση της σύνθεσης NOX [53], του συστήματος Nrf2/Keap1 [54] και της ανισορροπίας στη σηματοδότηση της αυτοφαγίας [55]. Το οξοξειδωτικό στρες σχετίζεται επίσης με την ενδοθηλιακή δυσλειτουργία και διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στην εξέλιξη της ΧΝΝ [56]. Ο κρίσιμος παράγοντας είναι το μονοξείδιο του αζώτου (ΝΟ), το οποίο εμπλέκεται σε διάφορες βιολογικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένης της αγγειοδιαστολής στα λεία μυϊκά κύτταρα, της φλεγμονής και των ανοσολογικών αποκρίσεων [57]. Η μικροαγγειακή δυσλειτουργία στο οξειδωτικό στρες της νεφρικής βλάβης προκαλείται μέσω της συνθάσης του μονοξειδίου του αζώτου (NOS), της βλάβης της αυτορρύθμισης του νεφρικού προσαγωγού αρτηριδίου [58], της αύξησης της πίεσης αιμάτωσης, η οποία αυξάνει την ποσότητα της ρίζας υπεροξειδίου (O2 •−) [59]. Το IRI προκαλεί δομική και λειτουργική βλάβη των νεφρικών σωληναρίων προκαλώντας άμεσα τον θάνατο των σωληναριακών κυττάρων, γεγονός που μπορεί περαιτέρω να προκαλέσει κατεστραμμένες αποκρίσεις [60]. Η μη φυσιολογική απόπτωση και το στρες στο ενδοπλασματικό δίκτυο (ERS) των νεφρικών σωληναριακών επιθηλιακών κυττάρων μπορεί να επηρεάσουν την εμφάνιση και την εξέλιξη της οξείας νεφρικής βλάβης (ΑΚΙ) [61].

Βιοδείκτες του οξειδωτικού στρεςΤα ενεργά είδη οξυγόνου είναι ενώσεις που είναι δύσκολο να μετρηθούν κατά την αξιολόγηση του οξειδωτικού στρες, κυρίως λόγω του πολύ μικρού χρόνου ημιζωής, επομένως δεν παίζουν σχεδόν καθόλου το ρόλο βιοδεικτών. Ωστόσο, εάν το ROS συνδυαστεί με ένα συγκεκριμένο βιολογικό μόριο, αφήνει ένα μοναδικό χημικό «δαχτυλικό αποτύπωμα». Οι βιοδείκτες που λαμβάνονται με αυτόν τον τρόπο μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αξιολόγηση της οξειδωτικής βλάβης ή των επιδράσεων των αντιοξειδωτικών, συμπεριλαμβανομένων των θεραπευτικών παραγόντων. Το βασικό κριτήριο για τον βιοδείκτη είναι ο ρόλος του στην πρόβλεψη της μετέπειτα εξέλιξης της νόσου. Επιπλέον, σημαντικά τεχνικά κριτήρια ενός βιοδείκτη είναι ότι πρέπει να ανιχνεύει μεγάλο μέρος της συνολικής συνεχιζόμενης οξειδωτικής βλάβης in vivo, να παρέχει συνεκτικές εργαστηριακές δοκιμές, τα αποτελέσματα να μην ποικίλλουν υπό τις ίδιες συνθήκες, να είναι σταθερά κατά την αποθήκευση, να χρησιμοποιεί χημικά ισχυρή τεχνολογία μέτρησης , και δεν πρέπει να συγχέεται με τη διατροφή [31]. Δεν υπάρχει ιδανικός βιοδείκτης, ωστόσο πολλοί παρέχουν επαρκή ακρίβεια. Τα ROS, ως εξαιρετικά δραστικές ουσίες, αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον in vivo, εμπλέκοντας και διεγείροντας διάφορους ενδογενείς μηχανισμούς καθώς και αντιδρώντας με πολλά μόρια, αφήνοντας ένα αναφερόμενο δακτυλικό αποτύπωμα, το οποίο γίνεται το σημείο ενδιαφέροντος σε συγκεκριμένες αξιολογήσεις. Το ROS, οι αντιδράσεις και τα απαραίτητα αντιοξειδωτικά παρουσιάστηκαν στο Σχήμα 2. Οι μηχανισμοί πυρηνικής σηματοδότησης αναφέρονται στην Ενότητα 5.

Ενδογενή ΑντιοξειδωτικάΗ παραγωγή κυττάρων ATP συνδέεται εγγενώς με την οξείδωση, τη μείωση και τη δημιουργία ROS. Οι εξωτερικοί παράγοντες περιλαμβάνουν μικροβιακές λοιμώξεις, ξενοβιοτικά, διατροφικές τοξίνες, ακτινοβολία, περιβαλλοντική ρύπανση και άλλα. Οι ζωντανοί οργανισμοί ανέπτυξαν συγκεκριμένα συστήματα άμυνας έναντι της επιβλαβούς δράσης των ελεύθερων ριζών. Οι πιο σημαντικοί μηχανισμοί είναι οι ενδοκυτταρικοί. Ωστόσο, δρουν τόσο με εξωκυτταρικά όσο και με διατροφικά εξωγενή αντιοξειδωτικά. Τα ενδογενή αντιοξειδωτικά χωρίζονται σε δύο ομάδες: πρωτεϊνικές (με ενζυματική δράση) και μη πρωτεϊνικές. Οι πρωτεϊνικές είναι η πρώτη γραμμή άμυνας, με τρεις τις πιο σημαντικές: CAT, SOD και GPx. Ο τύπος αναζήτησης του PubMed για γενικό ενδιαφέρον προσδιορίστηκε από: {("biomarker"[Title/Abstract]) AND (οξειδωτικό στρες)}. Το ερευνητικό ενδιαφέρον στον τομέα της μεταμόσχευσης, ως επικεφαλίδες ιατρικών θεμάτων, προσδιορίστηκε με τον τύπο αναζήτησης: {("biomarker" [Title/Abstract]) AND (transplantation)} (Πίνακας 2).

Η καταλάση (CAT), ένα τετραμερές ένζυμο που περιέχει πορφυρίνη που βρίσκεται σε όλους σχεδόν τους ζωντανούς οργανισμούς που εκτίθενται στο οξυγόνο, εντοπίζεται κυρίως στα υπεροξισώματα. Η μετατροπή του H2O2 σε νερό και μοριακό οξυγόνο πραγματοποιείται σε δύο στάδια: (1) CAT-Fe (III) συν H2O2 → H2O συν O=Fe(IV)-CAT(• συν ) και (2) O{ {11}}Fe(IV)-CAT(• συν ) συν H2O2 → CAT-Fe(III) συν 2H2O συν O2. Η υψηλότερη δραστηριότητα της CAT φαίνεται να είναι στο ήπαρ και τα ερυθροκύτταρα [62]. Μπορεί επίσης να καταλύσει την οξείδωση, με υπεροξείδιο του υδρογόνου, διαφόρων μεταβολιτών και τοξινών, συμπεριλαμβανομένης της φορμαλδεΰδης, του μυρμηκικού οξέος, των φαινολών, της ακεταλδεΰδης και των αλκοολών. Η CAT σε συνδυασμό με το οξειδωτικό στρες αντιπροσωπεύεται ευρέως στην έρευνα τα τελευταία είκοσι χρόνια. Για αρκετές δεκαετίες, διαπιστώθηκε ότι τα επίπεδα της CAT σχετίζονται με πολυάριθμες παθολογίες ως αντιοξειδωτικά γενικά. Υπήρξε αξιοσημείωτο ενδιαφέρον για το CAT στον τομέα της μεταμόσχευσης την τελευταία δεκαετία, με παρόμοιες αιχμές με άλλους βιοδείκτες (Πίνακας 2). Η δισμουτάση του υπεροξειδίου (SOD) είναι μια ομάδα ενζύμων που λειτουργούν ως το κρίσιμο μέρος της αντιοξειδωτικής άμυνας έναντι των εξαιρετικά δραστικών ριζών υπεροξειδίου, διαχωρίζοντάς τις (δυσμετάλλαξη) σε H2O2 και O2. Υπάρχουν τέσσερα ισοένζυμα, τα οποία εξαρτώνται από το είδος και τον ενδοκυτταρικό εντοπισμό. Αυτές οι μεταλλοπρωτεΐνες δεσμεύουν χαλκό και ψευδάργυρο, μαγγάνιο, σίδηρο ή νικέλιο. Λειτουργούν μαζί με την υπεροξειδάση της γλουταθειόνης και την καταλάση και η δραστηριότητά τους ανταποκρίνεται σε μεγάλο βαθμό στο οξειδωτικό στρες. Το υπεροξείδιο (O2 •−) παράγεται ως υποπροϊόν του μεταβολισμού του οξυγόνου. Το SOD καταλύει τη διάσπαση (ή τον καταμερισμό) αυτής της ρίζας σε συνηθισμένο μοριακό οξυγόνο (O2) και H2O2. Μια σειρά αντιδράσεων περιλαμβάνει κατιόντα μετάλλων με αλλαγή της κατάστασης οξείδωσής τους μέχρι συν 3 για να μεταφέρουν και να ζευγαρώσουν ένα ηλεκτρόνιο στο υπεροξείδιο. Υπάρχουν τρεις μορφές στον άνθρωπο: το SOD1 βρίσκεται στο κυτταρόπλασμα, το SOD2 στα μιτοχόνδρια και το SOD3 είναι εξωκυτταρικό. Παρά το γεγονός ότι η ρίζα ανιόντος υπεροξειδίου (O2• ) αμφισβητεί αυθόρμητα, τα SOD επιταχύνουν σημαντικά την αναφερόμενη αντίδραση και συναγωνίζονται τις επιβλαβείς αντιδράσεις του υπεροξειδίου, προστατεύοντας το κύτταρο από την τοξικότητα.

Η υπεροξειδάση της γλουταθειόνης (GPx) είναι το γενικό όνομα μιας οικογένειας ενζύμων με δράση υπεροξειδάσης. Υπάρχει σε δύο μορφές: εξαρτώμενο από σελήνιο και ανεξάρτητο από σελήνιο και καταλύει την αναγωγή του H2O2 ή του οργανικού υπεροξειδίου (ROOH) σε νερό ή αλκοόλ [63]. Η διαδικασία λαμβάνει χώρα παρουσία GSH, η οποία μετατρέπεται σε GSSG (οξειδωμένη γλουταθειόνη) κατά τη διάρκεια αυτής της αντίδρασης. Είναι ζωτικής σημασίας η προστασία των πολυακόρεστων λιπαρών οξέων που βρίσκονται εντός των κυτταρικών μεμβρανών από το οξειδωτικό στρες. Έτσι, το GPx λειτουργεί ως μέρος ενός πολυσυστατικού αντιοξειδωτικού αμυντικού συστήματος εντός του κυττάρου [64]. Αντιπροσωπεύεται κυρίως στους νεφρούς και στο ήπαρ [62]. Ωστόσο, είναι γνωστό για τη σχέση του με παθολογίες σε άλλα όργανα. Το GPx είναι το πρώτο ένζυμο που ενεργοποιείται υπό υψηλά επίπεδα ROS. Συνήθως, μετριέται φασματοφωτομετρικά ή άμεσος προσδιορισμός συνδέοντας την αντίδραση υπεροξειδάσης με αναγωγάση γλουταθειόνης με μέτρηση της μετατροπής του NADPH σε NADP. Το γενικό και το ερευνητικό ενδιαφέρον για τη μεταμόσχευση είναι λιγότερο εκφρασμένο από το CAT ή το SOD. Ωστόσο, αντιπροσωπεύει παρόμοιες κορυφές (Πίνακας 2). Οι S-τρανσφεράσες της γλουταθειόνης (GSTs) είναι μια οικογένεια μεταβολικών ισοενζύμων που είναι περισσότερο γνωστά για την ικανότητά τους να καταλύουν τη σύζευξη της ανηγμένης μορφής γλουταθειόνης (GSH) σε ξενοβιοτικά υποστρώματα για αποτοξίνωση. Υπάρχουν τρεις μορφές: κυτοσολική, μιτοχονδριακή και μικροσωμική. Η σύζευξη της GSH μέσω μιας σουλφυδρυλικής ομάδας σε ηλεκτροφιλικά κέντρα διαφόρων υποστρωμάτων καταλύεται από τα GST και τέτοιες ενώσεις γίνονται πιο υδατοδιαλυτές. Επιπλέον, η πυρηνόφιλη GSH αντιδρά με ηλεκτροφιλικά άτομα άνθρακα, θείου ή αζώτου μη πολικών ξενοβιοτικών υποστρωμάτων, εμποδίζοντας τις κυτταρικές πρωτεΐνες, τα λιπίδια και τα νουκλεϊκά οξέα από το να αλληλεπιδράσουν με τοξικές, δραστικές ουσίες.

Το CISTANCHE ΘΑ ΒΕΛΤΙΩΣΕΙ ΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΩΝ ΝΕΦΡΩΝ/ΝΕΦΡΩΝ

Η αναγωγάση της γλουταθειόνης (GR) καταλύει την αναγωγή της δισουλφιδίου της γλουταθειόνης (GSSG) στη σουλφυδρυλική μορφή γλουταθειόνη (GSH). Έτσι, αποτρέπει το οξειδωτικό στρες διατηρώντας τη σωστή λειτουργία των κυττάρων και την αναλογία GSSG/GSH, ενώ είναι ζωτικής σημασίας για το κύτταρο να διατηρεί υψηλά επίπεδα GSH. Η δραστηριότητά του ως βιοδείκτη μπορεί να παρακολουθηθεί από την κατανάλωση NADPH, με απορρόφηση στα 340 nm. Υπάρχουν τουλάχιστον δύο ακόμη «καινοφανή» αντιοξειδωτικά ενζύμων πρωτεΐνης: η οξυγενάση της αίμης 1 (HO-1) και η οξειδορεδουκτάση της NADPH-κινόνης-1 (NQO1). Το πρώτο καταλύει την αποικοδόμηση της αίμης σε μπιλιβερδίνη/χολερυθρίνη, ιόν σιδήρου και μονοξείδιο του άνθρακα (CO). Το HO-1 είναι μέλος της οικογένειας των πρωτεϊνών θερμικού σοκ (HSP) που προσδιορίζεται ως HSP32, με τις υψηλότερες συγκεντρώσεις στον σπλήνα, το ήπαρ και τους νεφρούς, και σε κυτταρικό επίπεδο βρίσκεται κυρίως στο ενδοπλασματικό δίκτυο. Το HO-1 αποτελεί αντικείμενο εκτενούς έρευνας για τους ρυθμιστικούς σηματοδοτικούς, ανοσοτροποποιητικούς και κρυοπροστατευτικούς του ρόλους λόγω των ευεργετικών θεραπευτικών πτυχών της μπιλιβερδίνης και του μονοξειδίου του άνθρακα [65]. Το HO{10}} κέρδισε ενδιαφέρον λόγω των αντιοξειδωτικών του ιδιοτήτων και του ρόλου του σε πολλές ανθρώπινες ασθένειες, όπως η αθηροσκλήρωση, το Αλτσχάιμερ και η απόρριψη μοσχεύματος οργάνων. Μπορεί να προστατεύσει από την αγγειακή αναδιαμόρφωση και την αθηρογένεση [66]. Η χολερυθρίνη που δημιουργείται από την αίμη έχει ιδιότητες δέσμευσης ριζών. Το HO-1 ρυθμίζει μια μεγάλη ποικιλία αντιφλεγμονωδών, αντιοξειδωτικών και αντι-αποπτωτικών οδών. Περιορίζει τη διαθεσιμότητα της αίμης για την ωρίμανση της υπομονάδας Nox2 της οξειδάσης NADPH, εμποδίζει τη συναρμολόγηση ενός λειτουργικού ενζύμου και μειώνει τη δημιουργία κυτταρικών ROS [67]. Το CO που παράγεται από το HO-1 έχει αντιπολλαπλασιαστικές, αντιφλεγμονώδεις και αγγειοδιασταλτικές ιδιότητες. Τα αντιφλεγμονώδη και αντιαποπτωτικά αποτελέσματα εμφανίζονται μέσω της οδού ενεργοποιημένης από μιτογόνο πρωτεΐνη κινάσης (MAPK) [68]. Οι πιθανές κυτταροτοξικές επιδράσεις του σιδήρου περιορίζονται από την ταυτόχρονη ενίσχυση της ενδοκυτταρικής φερριτίνης [69]. Η κορύφωση του γενικού ερευνητικού ενδιαφέροντος πέφτει κατά μέσο όρο το έτος 2010. Ωστόσο, υπήρξε ένα αξιοσημείωτο, σχετικά σταθερό ενδιαφέρον για το HO-1 στον τομέα της μεταμόσχευσης κατά τα τελευταία 20 χρόνια (Πίνακας 2)

Το NQO1 εκτελεί μια αναγωγή των κινονών σε υδροκινόνες. Είναι μια αντίδραση δύο ηλεκτρονίων, η οποία δεν έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή ριζικών ειδών, όπως η αναγωγή ενός ηλεκτρονίου που εκτελείται π.χ. από NADPH: οξειδορεδουκτάση του κυτοχρώματος c. Τυπικά υποστρώματα είναι η ουβικινόνη, η βενζοκινόνη, η ζουγλόνη και η ντουροκινόνη. Οι ενώσεις κινονοειδών παράγουν δραστικά είδη οξυγόνου μέσω μηχανισμών οξειδοαναγωγής κύκλου και αρυλίωσης πυρηνόφιλων. Το NQO1 αφαιρεί μια κινόνη από τα βιολογικά συστήματα στην αντίδραση αποτοξίνωσης που περιλαμβάνει NADPH, η οποία εξασφαλίζει πλήρη οξείδωση του υποστρώματος χωρίς το σχηματισμό ημικινονών και ROS. Το NQO1 παίζει ρόλο στο μεταβολισμό της ουβικινόνης και της βιταμίνης Ε κινόνης. Προστατεύει τις κυτταρικές μεμβράνες από υπεροξειδωτικούς τραυματισμούς στη μειωμένη τους κατάσταση. Η επαγωγή του NQO1 μεσολαβείται μέσω της οδού σηματοδότησης Keap1/Nrf2/ARE, η οποία προάγει την έκφραση κυτταροπροστατευτικών γονιδίων. Το NQO1 ρυθμίζει έμμεσα τις πρωτεΐνες καταστολής όγκου p53 και p73 [70]. Διάφοροι μηχανισμοί και ευρεία επιρροή του NQO1 έχουν αποκτήσει μεγάλο ερευνητικό ενδιαφέρον τελευταία, με μέγιστη κορύφωση το έτος 2020. Ωστόσο, το ερευνητικό ενδιαφέρον για τη μεταμόσχευση είναι λιγότερο εκφρασμένο.

Στην ομάδα των μη πρωτεϊνικών αντιοξειδωτικών, το πιο σημαντικό είναι η γλουταθειόνη (GSH). Μπορεί να αποτρέψει τη βλάβη σε σημαντικά κυτταρικά συστατικά που προκαλούνται από διάφορα ROS, ξενοβιοτικά και βαρέα μέταλλα. Είναι ένα τριπεπτίδιο και η πιο άφθονη θειόλη στα ζωικά κύτταρα. Το πρωτεύον ζεύγος οξειδοαναγωγής στα ζωικά κύτταρα είναι ανηγμένες (GSH) και οξειδωμένες (GSSG) καταστάσεις. Η αυξημένη αναλογία GSSG-GSH είναι ένα μέτρο του μεγαλύτερου κυτταρικού οξειδωτικού στρες. Η GSH αναγεννάται από το GSSG από την GR. Η γλουταθειόνη δεσμεύει και ενεργοποιεί τους ιονοτροπικούς υποδοχείς, καθιστώντας την ενδεχομένως νευροδιαβιβαστή [71]. Η άμεση συμπλήρωση της γλουταθειόνης ως αντιοξειδωτικού δεν ήταν επιτυχής. Ωστόσο, η συμπλήρωση πρώτων διατροφικών υλικών όπως η κυστεΐνη και η γλυκίνη χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία GSH. Η γλουταθειόνη, ως το κύριο συστατικό του TAC, εμφανίζεται τακτικά σε ιατρικά περιοδικά με κριτές. Ο αριθμός των δημοσιεύσεων ήταν σταθερός την τελευταία δεκαετία και ξεπέρασε σημαντικά τους άλλους βιοδείκτες. Το ερευνητικό ενδιαφέρον για τις μεταμοσχεύσεις ήταν ανάλογο με το γενικό, συγκρίσιμο με το SOD (Πίνακας 2). Το συνένζυμο Q (CoQ10, ουβικινόνη, 1,4-βενζοκινόνη) αναφέρθηκε στην περιγραφή του NQO1. Το Q αναφέρεται στη χημική ομάδα κινόνης και το 10 αναφέρεται στον αριθμό των χημικών υπομονάδων ισοπρενυλίου στην ουρά του. Μοιάζει με βιταμίνες και είναι λιποδιαλυτό. Συμμετέχει στην αερόβια κυτταρική αναπνοή και στην παραγωγή ATP ως συστατικό της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων. Παραμένει κυρίως σε όργανα με τις υψηλότερες ενεργειακές απαιτήσεις: καρδιά, συκώτι και νεφρό. Θεωρείται ένα ενδογενώς συντιθέμενο λιποδιαλυτό αντιοξειδωτικό που υπάρχει σε όλες τις μεμβράνες. Κατά τη μεταφορά ηλεκτρονίων μέσω των συστάδων σιδήρου-θείου, μπορεί να δεχθεί μόνο ένα ηλεκτρόνιο τη φορά, αυτό που είναι κρίσιμο για τη σάρωση των ελεύθερων ριζών. Η διατριβή βιοσύνθεσης απαιτεί τουλάχιστον 12 γονίδια. Το CoQ10 μπορεί να μετρηθεί στο πλάσμα του αίματος. Ωστόσο, πιο ακριβείς μετρήσεις μπορούν να γίνουν σε καλλιεργημένους ινοβλάστες δέρματος, βιοψίες μυών και μονοπύρηνα κύτταρα αίματος [72].

Το άλφα-λιποϊκό οξύ (ALA) είναι μια οργανική ένωση θείου που συντίθεται για αερόβιο μεταβολισμό. Το λιποϊκό οξύ συνδέεται με πρωτεΐνες και λειτουργεί ως συμπαράγοντας για τουλάχιστον πέντε ενζυμικά συστήματα, συμπεριλαμβανομένων των ενδιάμεσων του κύκλου του κιτρικού οξέος, μιας καταβολικής οδού των αμινοξέων διακλαδισμένης αλυσίδας και του συστήματος διάσπασης γλυκίνης. Το ALA είναι ένα άμεσο αντιοξειδωτικό. Ωστόσο, μπορεί επίσης να ενεργοποιήσει την αντιοξειδωτική άμυνα, να ενισχύσει την κυτταρική πρόσληψη γλυκόζης και να ρυθμίσει τη δραστηριότητα διαφόρων μορίων κυτταρικής σηματοδότησης και παραγόντων μεταγραφής. Οι αντιοξειδωτικές δραστηριότητες περιλαμβάνουν (1) άμεση σάρωση ROS και NOS. (2) αναγέννηση άλλων αντιοξειδωτικών, ενώ το ALA είναι ένας ισχυρός αναγωγικός παράγοντας οξειδωμένων μορφών CoQ10, βιταμίνης C και GSH. (3) χηλίωση μετάλλων και αναστολή οξειδωτικής βλάβης που προκαλείται από χαλκό και σίδηρο. (4) ενεργοποίηση αντιοξειδωτικών οδών σηματοδότησης μέσω της ενεργοποίησης του παράγοντα 2 που σχετίζεται με τον πυρηνικό παράγοντα Ε2-(Nrf2) με αύξηση της έκφρασης του -GCL και άλλων αντιοξειδωτικών ενζύμων [73]. και (5) προς τα πάνω ρύθμιση της οδού σηματοδότησης ινσουλινο-φωσφατιδυλινοσιτίδης (PI3K)-πρωτεϊνικής κινάσης Β (PKB/Akt) μέσω αναστολής της οξειδάσης φωσφορικής δινουκλεοτιδίου νικοτιναμίδης αδενίνης (NADPH) (NOX) [74]. Το ALA χρησιμοποιήθηκε ως ενδοφλέβιος παράγοντας για τη θεραπεία της διαβητικής περιφερικής νευροπάθειας [75]. Ωστόσο, ένα τέτοιο συμπλήρωμα δεν ωφέλησε τους ασθενείς με νόσο του Αλτσχάιμερ [76]. Η χολερυθρίνη (BR) εμφανίζεται στην καταβολική οδό της διάσπασης της αίμης, η οποία προκύπτει από γηρασμένα ή μη φυσιολογικά ερυθρά αιμοσφαίρια. Η παραγωγή της μπιλιβερδίνης από την αίμη είναι το πρώτο βήμα, μετά το οποίο το ένζυμο αναγωγάση της μπιλιβερδίνης (BVR) παράγει χολερυθρίνη από τη μπιλιβερδίνη. Η χολερυθρίνη αποτελείται από μια τετραπυρρόλη ανοιχτής αλυσίδας και σχηματίζεται από την οξειδωτική διάσπαση της πορφυρίνης στην αίμη. Απεκκρίνεται μετά από σύζευξη με γλυκουρονικό οξύ. Το BR έχει την ικανότητα να καθαρίζει τις ελεύθερες ρίζες. Όταν η χολερυθρίνη δρα ως αντιοξειδωτικό, οξειδώνεται σε μπιλιβερδίνη, η οποία ανάγεται αμέσως σε χολερυθρίνη με το BVR. Αυτός ο κύκλος λειτουργεί αναλογικά με το GSH και το GSSG [77]. Η απουσία κυτταρικής χολερυθρίνης οδηγεί σε οξειδωτικό στρες [78]. Το BR αναφέρθηκε ότι προστατεύει τους νεφρούς, το ήπαρ, την καρδιά και το έντερο από τραυματισμό ισχαιμίας-επαναιμάτωσης [79,80]. Έχει αρκετές ανοσοτροποποιητικές επιδράσεις που μπορούν να μειώσουν το ανοσοποιητικό σύστημα για να προωθήσει την αποδοχή των οργάνων [81]. Υπήρχε συνεχώς αυξανόμενο ερευνητικό ενδιαφέρον για το BR ως οξειδωτικό, το οποίο κορυφώθηκε το 2018-2019. Σημαντικό ενδιαφέρον για το BR ως οξειδωτικό στη μεταμόσχευση απασχολεί τα τελευταία δέκα χρόνια.

Η φερριτίνη είναι ένα παγκόσμιο σύμπλεγμα ενδοκυτταρικών σφαιρικών πρωτεϊνών που αποθηκεύει και απελευθερώνει σίδηρο με ελεγχόμενο τρόπο. Είναι η κύρια ενδοκυτταρική πρωτεΐνη αποθήκευσης σιδήρου σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς, διατηρώντας τον σίδηρο σε διαλυτή και μη τοξική μορφή. Ο ελεύθερος σίδηρος είναι τοξικός για τα κύτταρα καθώς δρα ως καταλύτης στο σχηματισμό ελεύθερων ριζών από αντιδραστικά είδη οξυγόνου μέσω της αντίδρασης Fenton, παράγοντας εξαιρετικά επιβλαβή ρίζα υδροξυλίου [82]. Η δέσμευση του σιδήρου σε διάφορα διαμερίσματα ιστών είναι ζωτικής σημασίας για την επιβίωση των κυττάρων. Υπό συνθήκες σταθερής κατάστασης, τα επίπεδα φερριτίνης στον ορό του αίματος συσχετίζονται με τις συνολικές αποθήκες σιδήρου στο σώμα. Οι συγκεντρώσεις φερριτίνης αυξάνονται δραστικά παρουσία λοίμωξης, καρκίνου και οξειδωτικού στρες [83]. Οι αποθήκες σιδήρου του μολυσμένου σώματος απορρίπτονται στον μολυσματικό παράγοντα, εμποδίζοντας τον μεταβολισμό του [84]. Το ερευνητικό μας ενδιαφέρον μοιάζει με αυτό που αφορά τη χολερυθρίνη.