(ตอนที่ 1) ไบโอมาร์คเกอร์และกลไกของความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน—การวิจัยในช่วง 20 ปีที่ผ่านมาโดยเน้นที่ความเสียหายของไตและการปลูกถ่ายไต

edmund.chen@wecistanche.com

เชิงนามธรรม:ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันคือความไม่สมดุลระหว่างโปรและสารต้านอนุมูลอิสระที่ส่งผลเสียต่อสิ่งมีชีวิตในกลไกต่างๆ และในหลายระดับ ความเสียหายที่เกิดจากออกซิเดชันที่เกิดขึ้นพร้อมกันในโครงสร้างเซลล์จำนวนมากอาจทำให้การทำงานแย่ลง ซึ่งรวมถึงการตายของเซลล์และเนื้อร้าย ความเสียหายทำให้เกิด "รอยเท้า" ของโมเลกุล ซึ่งสามารถตรวจพบได้โดยวิธีการเฉพาะ โดยใช้ไบโอมาร์คเกอร์ความเครียดออกซิเดชันบางอย่าง มีความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดระหว่างความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน การอักเสบ และการด้อยค่าของฟังก์ชัน ส่งผลให้เกิดโรคต่างๆ ที่ส่งผลต่อร่างกายมนุษย์ทั้งหมด ในการทบทวนการบรรยายในปัจจุบัน เรากระชับความสัมพันธ์ระหว่างกลไกการเกิดความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันและสารประกอบออกฤทธิ์ โดยเน้นย้ำไตเสียหายและการปลูกถ่ายไตการวิเคราะห์ชนิดของออกซิเจนที่เกิดปฏิกิริยา (ROS) สารต้านอนุมูลอิสระ ผลิตภัณฑ์ของเปอร์ออกซิเดชัน และเส้นทางการส่งสัญญาณในท้ายที่สุด ให้ข้อมูลที่น่ายินดีมากมายที่อาจปรับเปลี่ยนการตอบสนองของเซลล์ในหลายระดับ รวมถึงการแสดงออกของยีน ความเสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน ความเครียด และ ROS ยังคงถูกเอารัดเอาเปรียบอย่างเข้มข้นในหัวข้อการวิจัย เราหารือเกี่ยวกับสารประกอบที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ว่าเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันและนำเสนอบทบาทที่ได้รับการบันทึกไว้ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมาของการวิจัย คำหลักและคำศัพท์ MeSH ต่อไปนี้ถูกใช้ในการค้นหา: ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน ไต การปลูกถ่าย การบาดเจ็บจากการขาดเลือดขาดเลือด IRI ไบโอมาร์คเกอร์ เปอร์ออกซิเดชัน และการรักษา

คำสำคัญ:ความเครียดออกซิเดชัน ไบโอมาร์คเกอร์; สารต้านอนุมูลอิสระ ลิพิดเปอร์ออกซิเดชัน; โปรตีนเปอร์ออกไซด์ ดีเอ็นเอเปอร์ออกซิเดชัน; เส้นทางการส่งสัญญาณ ไต; การปลูกถ่ายไต; ภาวะขาดเลือดขาดเลือด-การบาดเจ็บซ้ำ

CISTANCHE จะปรับปรุงโรคไต/โรคไต

บทนำความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันเป็นปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนซึ่งส่งผลเสียต่อสิ่งมีชีวิตในกลไกต่างๆ และในหลายระดับ มันถูกกำหนดให้เป็นความไม่สมดุลระหว่างโปรออกซิแดนท์และระบบเครือข่ายของการป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระ ในการประเมิน เราสามารถวัด biomarkers เฉพาะในระดับโมเลกุลและเซลล์ สังเกตการเปลี่ยนแปลงทางจุลทรรศน์ในเนื้อเยื่อ และสุดท้ายวินิจฉัยโรคบางอย่างในอวัยวะที่มีอิทธิพลต่อสิ่งมีชีวิตทั้งหมด มีรายงานการเกิดความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน การอักเสบ และการด้อยค่าของฟังก์ชันสามอย่างต่อเนื่องในการเกิดโรคและสภาวะทางคลินิกต่างๆ ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันส่งผลต่ออายุ การก่อมะเร็ง และกลุ่มอาการเมตาบอลิซึม รวมถึงโรคเบาหวานและโรคหลอดเลือดหัวใจ [1,2] ในระหว่างการปลูกถ่ายไตความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันเป็นกลไกสำคัญที่ส่งผลเสียต่อไตallograft ในระยะขาดเลือดของการรักษาอวัยวะและในระหว่างการกลับคืนสู่สภาพเดิมเมื่อเกิดออกซิเดชันอย่างกะทันหันทำให้การปลูกถ่ายอวัยวะมีแนวโน้มที่จะเกิดความเสียหายเพิ่มเติม ปรากฏการณ์นี้ ซึ่งอธิบายอย่างกว้าง ๆ ว่าเป็นการบาดเจ็บจากการขาดเลือดขาดเลือด (ischemia-reperfusion trauma - IRI) ส่งผลให้เกิดการสูญเสียพลังงานของเซลล์และความไม่สมดุลในการสนับสนุนโปรออกซิแดนท์ที่มีความบกพร่องของจุลภาค การอักเสบ และการตายของเซลล์ [3–5] IRI เป็นรากฐานของการทบทวนนี้ อย่างไรก็ตาม แม้จะมีบริบทของการปลูกถ่าย แต่เราพยายามนำเสนอภาพรวมที่กว้างขึ้นของพื้นฐาน ความรู้ในปัจจุบัน และแนวทางสมัยใหม่ จากมุมมองของการปลูกถ่าย ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันเป็นกลไกสำคัญใน IRI โดยที่ทั้ง IRI และการปฏิเสธเฉียบพลัน (AR) เป็นสาเหตุหลักของความผิดปกติและการสูญเสียการต่อกิ่ง [6,7] การแทรกแซงและการแก้ปัญหาในระดับเซลล์ที่เพียงพออาจช่วยปรับปรุงผลลัพธ์หลังการปลูกถ่าย และช่วยเอาชนะจำนวนผู้ป่วยที่เพิ่มขึ้นในรายการรอการปลูกถ่าย โดยทั่วไปแล้ว การศึกษาเกี่ยวกับกลไกการเกิดความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันและเส้นทางการส่งสัญญาณของพวกมันให้ข้อมูลที่น่าสนใจมากมาย เป็นไปได้ว่าในอนาคต นักวิจัยและแพทย์จะสามารถปรับเปลี่ยนการตอบสนองของเซลล์ได้ในหลายระดับ รวมทั้งการแสดงออกของยีน ในการทบทวนการบรรยายในปัจจุบัน เราพยายามนำกลไกความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันและปัจจัยสนับสนุนหลัก—สปีชีส์ออกซิเจนปฏิกิริยา (ROS) มาใช้อย่างใกล้ชิดยิ่งขึ้น ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพด้วย ความเชื่อมโยงระหว่างความเครียดออกซิเดชันกับ IRI การอักเสบและไตเสียหายถูกนำเสนอ. นอกจากนี้เรายังนำเสนอสารต้านอนุมูลอิสระรวมถึงผลิตภัณฑ์เปอร์ออกซิเดชั่นและบทบาทของสารเหล่านี้ในฐานะไบโอมาร์คเกอร์ สุดท้ายนี้ เราจะหารือเกี่ยวกับความเชื่อมโยงระหว่างความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน เส้นทางการส่งสัญญาณ และตัวเลือกการรักษาที่เป็นไปได้ คำหลักและคำศัพท์ MeSH ต่อไปนี้ถูกใช้ในการค้นหา: ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน ไต การปลูกถ่าย การบาดเจ็บจากการขาดเลือดขาดเลือด IRI ไบโอมาร์คเกอร์ เปอร์ออกซิเดชัน และการรักษา

ความเครียดออกซิเดชันความเครียดที่เกิดจากออกซิเดชันมักถูกกำหนดให้เป็นความไม่สมดุลระหว่างโปรออกซิแดนท์และสารต้านอนุมูลอิสระ [8] มันเกิดขึ้นเมื่อการผลิตออกซิเจนชนิดปฏิกิริยา (ROS) ครอบงำสารต้านอนุมูลอิสระที่แท้จริง เซลล์ที่มีชีวิตอยู่ภายใต้การโจมตีด้วยปฏิกิริยาออกซิเดชันอย่างต่อเนื่องจาก ROS ซึ่งนำไปสู่ ​​"ความเสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน" และระบบป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระที่ซับซ้อนโดยทั่วไปจะรักษาสมดุลของการโจมตีนี้ไว้ [9] การควบคุมสภาวะรีดอกซ์ (รีดักชันและออกซิเดชัน) มีความสำคัญต่อความมีชีวิตของเซลล์ การกระตุ้น การเพิ่มจำนวน และการทำงานของอวัยวะ การเปลี่ยนแปลงทางพยาธิสภาพในความสมดุลนั้นนำไปสู่ความเข้มข้นของ ROS ที่เพิ่มขึ้น ส่งผลให้เกิดการปรับเปลี่ยนส่วนประกอบของเซลล์ในทางลบ เช่น ไขมัน โปรตีน และ DNA [10] ความสมดุลจะคงอยู่โดยการใช้สารต้านอนุมูลอิสระด้วยเอนไซม์ ซึ่งจะมีการหารือเพิ่มเติมเนื่องจากบทบาทของสารเหล่านี้ในฐานะตัวบ่งชี้ทางชีวภาพหรือโดยสารต้านอนุมูลอิสระที่ไม่ใช่เอนไซม์ ซึ่งประกอบขึ้นจากความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระทั้งหมด (TAC) และบ่งชี้ถึงความสามารถของเซลล์ในการต่อต้านความเสียหายที่เกิดจากความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน TAC ได้รับการสนับสนุนอย่างมากจากกลูตาไธโอน GSH/GSSG ในรูปแบบรีดิวซ์และออกซิไดซ์ อย่างไรก็ตาม ดุลยภาพถูกรักษาไว้โดยสารเคมีอื่นๆ มากมาย และดูเหมือนว่าจะควบคุมผ่านวิถีรีดอกซ์แบบไม่ต่อเนื่อง มากกว่าโดยการตอบสนองโดยตรงต่อสารพิษจากสารเคมีและสิ่งเร้าทางสรีรวิทยา ดังนั้น ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันยังอาจถูกกำหนดเป็นการหยุดชะงักของการส่งสัญญาณรีดอกซ์และการควบคุม [8] การรบกวนเล็กน้อยนำไปสู่การปรับตัวแบบ homeostatic ในขณะที่การรบกวนที่สำคัญอาจนำไปสู่ความเสียหายที่ไม่สามารถแก้ไขได้และการตายของเซลล์ [9] ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันกระตุ้นการส่งสัญญาณภายในเซลล์หลายอย่าง ซึ่งทำให้เกิดการตายของเซลล์หรือเซลล์ที่มากเกินไป นำไปสู่ความผิดปกติของอวัยวะของหัวใจ ตับอ่อนไตและปอดทำให้เกิดโรคความดันโลหิตสูง เบาหวาน เรื้อรังต่อไปโรคไตและความผิดปกติของปอด [11]. รวมถึงยีน apoptotic: caspase-3, -8, -9, Bim, Bcl-2, Bak และ Bax; และยีนความเครียดออกซิเดชัน: CYGB (cytoglobin), GSTP1 (glutathione S-transferase pi 1), NCF1 (neutrophil cytosolic factor 1), GPX1 (glutathione peroxidase 1), SOD1 (superoxide dismutase 1), SOD2, CCS (copper chaperone for superoxide dismutase) และ NOS2 (ไนตริกออกไซด์ซินเทส 2) [12] การแสดงออกของ GSTP1 และการส่งสัญญาณ apoptotic ผ่านการกระตุ้น c-Jun N-terminal kinase (JNK) ดูเหมือนจะเป็นกลไกที่เชื่อมโยงความเครียดออกซิเดชันและความดันโลหิตสูงในหนูที่มีความดันโลหิตสูงตามธรรมชาติ [13]

CISTANCHE จะปรับปรุงไต/ความล้มเหลวของไต

ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันถือเป็นปัจจัยเสี่ยงต่อเหตุการณ์ไม่พึงประสงค์ต่างๆ รวมถึงภาวะหลอดเลือดและการตายในเรื้อรังโรคไต(CKD) ผู้ป่วย จากระยะเริ่มต้นของโรคความเครียดออกซิเดชันมาพร้อมกับการเสื่อมสภาพของการทำงานของไตซึ่งรุนแรงขึ้นอีกจากการฟอกไต [14–16] ข้อมูลแนะนำว่าภาวะแทรกซ้อนทางระบบหัวใจและหลอดเลือดในผู้ป่วยที่ได้รับการฟอกไตจะรุนแรงขึ้นจากความไม่สมดุลของปฏิกิริยาออกซิเดชัน ซึ่งอาจเป็นเป้าหมายในการรักษา [17] ต่อมาผู้รับป้อนการปลูกถ่ายไตขั้นตอน (KTx) ที่มีสภาวะสมดุลที่บกพร่อง เปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมโดยปัจจัยก่อนการผ่าตัดและหลังการผ่าตัด ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันและความเสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชันถือเป็นปัจจัยสำคัญในการพัฒนาโรคต่างๆ: โรคอัลไซเมอร์ [18] หลอดเลือด [19] ภาวะมีบุตรยากในผู้ชาย [20] ปอดอุดกั้นเรื้อรัง [21] โรคต้อหิน [22] การอักเสบเรื้อรังและโรคอะไมลอยด์ [23] , โรคพาร์กินสัน [24], โรคอ้วน [25–28] และโรคเบาหวาน [29] เช่นเดียวกับอายุ [30] หากความเสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชันมีส่วนสำคัญต่อพยาธิสภาพของโรค การกระทำที่ลดลงก็ควรเป็นประโยชน์ในการรักษา บางส่วนของเหล่านี้จะกล่าวถึงเพิ่มเติม ความเครียดออกซิเดชันเกิดจาก ROS โดยตรง ในสภาวะสมดุลปกติ พวกมันมีบทบาทสำคัญในฐานะผู้ส่งสารที่สองในการส่งสัญญาณภายในเซลล์จำนวนมากที่ลดหลั่นกันโดยมีจุดประสงค์เพื่อรักษาเซลล์ให้อยู่ในสภาวะสมดุลกับสภาพแวดล้อมในทันที พวกมันทำให้เกิดความเสียหายตามอำเภอใจต่อโมเลกุลทางชีววิทยาในระดับที่สูงขึ้น นำไปสู่การสูญเสียการทำงานและการตายของเซลล์ ชีวโมเลกุลในสิ่งมีชีวิตต้องเผชิญกับความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันสูง ROS ผลิตจากโมเลกุลออกซิเจนเนื่องจากการเผาผลาญของเซลล์ปกติ อย่างไรก็ตาม ปัจจัยอื่นๆ มากมายที่เปลี่ยนแปลงกระบวนการนี้ บางส่วนถูกนำเสนอในรูปที่ 1

รูปที่ 1 ความเครียดออกซิเดชันและความเสียหายของไต DT—tyrosine, NY—3-nitrotyrosine, DiBrY—dibromotyrosine, ACR—acrolein, CRA—crotonaldehyde, HHE—4-hydroxy-trans-2-hexenal, 4- HNE—{ {6}}ไฮดรอกซีโนเนนอล, 7-KC—7-คีโตโคเลสเตอรอล, HEL—เฮกซาโนอิล-ไลซีนแอดดักต์, 8OHdG—8- ไฮดรอกซี-20 -ดีออกซีกัวโนซีน

ROS สามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: อนุมูลอิสระและไม่ใช่อนุมูล อนุมูลอิสระเป็นโมเลกุลที่ประกอบด้วยอิเล็กตรอน (•) หนึ่งตัวหรือมากกว่าซึ่งทำให้เกิดปฏิกิริยาสูง ROS ที่ใช้อิเล็กตรอนร่วมกันไม่ได้เป็นรูปแบบที่ไม่รุนแรง พวกเขามีความแตกต่างทางเคมีที่สำคัญ แต่มีกลไกที่คล้ายกันสำหรับความเสียหายในระดับโมเลกุลชีวภาพ [31] ROS หลักที่มีนัยสำคัญทางสรีรวิทยาจากกลุ่มแรก ได้แก่ ซูเปอร์ออกไซด์แอนไอออน (O2 บวก e → O2 •−), ไฮดรอกซิลเรดิคัล (H2O2 บวก e → OH– บวก OH• ) และไฮโดรเปอร์ออกไซด์เรดิคัล (O2•− บวก H2O→H2O• ); จากกลุ่มที่สอง—ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H2O• บวก e บวก H → H2O2) [10] อนุมูลออกซิเจนทั้งหมดคือ ROS แต่ไม่ใช่ ROS ทั้งหมดที่เป็นอนุมูลออกซิเจน แม้ว่าจะเป็นอนุภาคที่มีครึ่งชีวิตสั้น แต่ก็ได้รับการยอมรับว่าเป็นสารเคมีที่มีบทบาทสำคัญสองประการ พวกมันทำให้เซลล์เสียหายโดยทำปฏิกิริยากับชีวโมเลกุล แต่พวกมันยังทำหน้าที่เป็นตัวส่งสัญญาณเซลลูลาร์อีกด้วย [32] ชนิดของปฏิกิริยา (RS) ที่ได้มาจากโมเลกุลออกซิเจน (ROS) และไนโตรเจน (RNS) ได้รับการศึกษาอย่างลึกซึ้ง อย่างไรก็ตาม ยังมีการระบุชนิดอนุมูลอิสระใหม่ เช่น คลอรีน (RCS), โบรมีน (RBS) และสายพันธุ์ที่ได้มาจากกำมะถัน [33]

ROS หลักถูกนำเสนอในตารางที่ 1 ลักษณะเชิงพรรณนาถูกขยายโดยฮิสโตแกรมที่แสดงความสนใจในการวิจัยในฐานข้อมูล PubMed ความสนใจ "ทั่วไป" ถูกกำหนดโดยสูตรการค้นหา: {"ROS"[Title]} ความสนใจด้านการวิจัยในด้านการปลูกถ่าย ตามหัวข้อทางการแพทย์ ถูกกำหนดโดยสูตรการค้นหา: {("ROS") AND (transplantation [MeSH Major Topic])} เราสามารถสังเกตได้ว่าดอกเบี้ยสูงสุดได้ผ่านสำหรับ ROS เช่น superoxide anion, alkoxyl & peroxyl, nitric oxide และ peroxynitrite; อย่างไรก็ตาม ยังมีบทความที่ตีพิมพ์อย่างกว้างขวางเกี่ยวกับไฮดรอกซิลเรดิคัล ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ออกซิเจนเดี่ยว โอโซน กรดไฮโปคลอรัส และไนโตรเจนไดออกไซด์ มีความสนใจอย่างเห็นได้ชัดในไอออนซูเปอร์ออกไซด์ ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ และไนตริกออกไซด์ในการปลูกถ่าย อย่างไรก็ตามลดลงอย่างมากเมื่อเราพูดถึงบทบาทของชนิดของออกซิเจนที่มีปฏิกิริยา มี ROS ที่รู้จักมากขึ้น อย่างไรก็ตาม มีตัวแทนน้อยกว่าในการวิจัย

ในกลุ่มของอนุมูลอิสระ ควรกล่าวถึงสิ่งต่อไปนี้: คาร์บอเนต (CO3•−), คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2•−), อะตอมคลอรีน (Cl•). ในกลุ่ม non-radicals: peroxynitrousacid (ONOOH), nitryl (nitronium) chloride (NO2Cl), chloramines, ก๊าซคลอรีน (Cl2), กรดไนตรัส (HNO2), nitrosyl cation (NO plus ), nitroxyl anion (NO–), ไดไนโตรเจนไตรออกไซด์ (N2O3), ไดไนโตรเจนเตตระออกไซด์ (N2O4), ไนไตรล์คลอไรด์ (NO2Cl), ไนโตรเนียม (ไนไตร) ไอออนบวก (NO2 บวก ), อัลคิลเปอร์ออกซีไนไตรต์ (ROONO)

ความเครียดออกซิเดชันในการปลูกถ่ายไต

ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันในการบาดเจ็บจากการขาดเลือดขาดเลือดภาวะขาดเลือดขาดเลือด/การบาดเจ็บซ้ำ (IRI) มีนัยสำคัญเนื่องจากความกังวลที่ไม่พึงประสงค์ที่แพร่หลายในทุกขั้นตอนการปลูกถ่าย ผลกระทบที่สร้างความเสียหายจะพิจารณาทั้งการเกิดซ้ำและการขาดเลือด และสิ่งเหล่านี้เป็นสารเติมแต่ง โดยทั่วไป IRI จะอธิบายการเปลี่ยนแปลงการทำงานและโครงสร้างที่เห็นได้ชัดระหว่างทั้งสองขั้นตอน มีการเสนอกลไกระดับโมเลกุลต่างๆ เพื่ออธิบาย IRI อย่างไรก็ตาม ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันและการสร้าง ROS ยังคงได้รับความสนใจอย่างมากในฐานะปัจจัยสำคัญในการเกิดโรค [34] การแสดงโครงสร้างพิเศษครั้งแรกของการขาดเลือดขาดเลือดคืออาการบวมน้ำซึ่งแสดงออกโดย macroscopically โดยความซีดและการเพิ่มขึ้นของ turgor และน้ำหนักอวัยวะ ในระดับโมเลกุล ขึ้นอยู่กับการขาดออกซิเจนของเนื้อเยื่อและการพร่องของ ATP ของเซลล์ที่ตามมา การบาดเจ็บจากการขาดเลือดส่งผลให้เกิดการอักเสบทั้งระบบเนื่องจากการผลิตไซโตไคน์และการแสดงออกของโมเลกุลการยึดเกาะที่เพิ่มขึ้นโดยเซลล์เนื้อเยื่อและเยื่อบุผนังหลอดเลือดที่ขาดออกซิเจน [35] การกลับคืนสู่สภาพเดิมอย่างฉับพลันของ O2 กับเนื้อเยื่อขาดออกซิเจนส่งผลให้เกิดการบาดเจ็บประเภทพิเศษเพิ่มเติม ซึ่งไม่ปรากฏในระหว่างระยะขาดเลือด สี่สิบปีผ่านไปตั้งแต่ ROS ถูกชี้ให้เห็นครั้งแรกใน IRI หลักฐานคือ

ตามสามบรรทัด: (1) ROS scavengers ป้องกัน IRI (2) การสร้าง ROS เทียมคล้ายกับการตอบสนองของ IRI และ (3) เนื้อเยื่อหลังขาดเลือดมีลักษณะเฉพาะโดยการผลิต ROS ที่เพิ่มขึ้นและผลิตภัณฑ์ของพวกมัน การศึกษาในช่วงต้นได้ดำเนินการกับ SOD ทั้งแบบจำลอง IRI ในร่างกายและภายนอกร่างกาย, CAT ถัดไป, GPx และบทบาทของ H2O2 ในฐานะเมตาโบไลต์ที่ออกฤทธิ์ ในที่สุดก็เป็นผู้ส่งสัญญาณที่สอง [36] การเชื่อมต่อระหว่างการสร้าง ROS และ IRI ถูกกำหนดโดยผลิตภัณฑ์เปอร์ออกซิเดชันเป็นไบโอมาร์คเกอร์ ไบโอมาร์คเกอร์ที่อภิปรายเพิ่มเติมส่วนใหญ่ได้รับการศึกษา โดยที่ "เป็นที่นิยม" มากที่สุดคือ MDA, 4-HNE, โปรตีนคาร์บอนิลส์, 3-ไนโตรไทโรซีน และ 8OHdG

ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันตาม IRI ยังเชื่อมโยงกับแหล่งอื่นๆ ที่ไม่ใช่เอนไซม์ ได้แก่ เฮโมโกลบินและไมโอโกลบิน อย่างไรก็ตาม กระบวนการที่เกี่ยวข้องกับเอนไซม์หรือเอนไซม์เหล่านั้นได้รับการจัดทำเป็นเอกสารมากที่สุด รวมถึง xanthine oxidase, NADPH oxidase, mitochondria, NOS, cytochrome P450, lipoxygenase/cyclooxygenase และ monoamine oxidase ในที่สุด ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันเชื่อมโยงกับ IRI โดยการส่งสัญญาณของเซลล์และการกระตุ้นวิถีเมแทบอลิซึมและยีนบางอย่าง Reoxygenation ระดมนิวโทรฟิล, CD4 บวก T ลิมโฟไซต์, เกล็ดเลือด เซลล์ที่เปิดใช้งานจะผลิต ROS, TNF- และสารไกล่เกลี่ยการอักเสบ [37] การให้ออกซิเจนซ้ำจะเพิ่มปริมาณ ROS ในเซลล์ parenchymal, endothelial และ lymphocytic ไมโทคอนเดรียที่เสื่อมสภาพมีลักษณะเฉพาะด้วยการลดออกซิเจนที่ไม่สมบูรณ์ ส่งผลให้มีการผลิตซูเปอร์ออกไซด์แอนไอออน มีระดับ NO ที่ลดลงซึ่งนำไปสู่การหดตัวของหลอดเลือดพร้อมกับการแสดงออกที่เพิ่มขึ้นของโมเลกุลการยึดเกาะ [4] สาเหตุและผลกระทบของความเครียดออกซิเดชันที่มีต่อไตนำเสนอในรูปที่ 1 มีการใช้ร่วมกันในระดับสากลรวมถึงเรื้อรังโรคไต,IRI ใน KTxไตการรับสินบนในผลระยะยาว โรคอื่น ๆ รวมทั้งไตที่แข็งแรงในการทำงานปกติ ความแตกต่างมาจากกลไกทางพยาธิวิทยาเพิ่มเติมที่เกี่ยวข้องกับขั้นตอนเฉพาะของขั้นตอนการปลูกถ่ายหรือสถานะทางคลินิก การบาดเจ็บของไตขาดเลือด-การกลับเป็นซ้ำ (I/R) เป็นสาเหตุสำคัญของการบาดเจ็บที่ไตเฉียบพลัน (AKI) ซึ่งใน KTx มักปรากฏเป็นฟังก์ชันการต่อกิ่งที่ล่าช้า (DGF) [38] ปัจจัยเริ่มต้นที่มีอิทธิพลต่อผลลัพธ์ที่ล่าช้าของ KTx ที่จะเกิดขึ้นในตัวผู้บริจาคและนานก่อนที่ผู้ป่วยจะถือว่าเป็นผู้บริจาค เป็นที่ทราบกันดีว่าอวัยวะที่มีเกณฑ์เพิ่มเติมจะไวต่อการบาดเจ็บจากการขาดเลือดกลับคืนสู่สภาพเดิม (IRI) มากกว่า หลายปัจจัยและผลที่ตามมาสามารถเชื่อมโยงกับความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันและการอักเสบเรื้อรัง โดยมีปัจจัยสำคัญหลังการปลูกถ่าย—หน้าที่การรับสินบนล่าช้า (DGF)—เช่นเดียวกับภาวะแทรกซ้อนที่เกี่ยวข้องรวมถึงการปฏิเสธภูมิต้านทานผิดปกติ (AR) [6,35,39] .

CISTANCHE จะปรับปรุงการติดเชื้อในไต/ไต

ความเครียดออกซิเดชันและการอักเสบความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันสามารถกระตุ้นปัจจัยการถอดรหัสต่างๆ ซึ่งนำไปสู่การแสดงออกที่แตกต่างกันของยีนบางตัวที่เกี่ยวข้องกับเส้นทางการอักเสบ เป้าหมายหลักของความเครียดออกซิเดชันคือโปรตีน ลิพิด และ DNA/RNA ซึ่งจะกล่าวถึงต่อไป ความเสียหายที่เกิดจากออกซิเดชันทำให้เกิดการดัดแปลงบางอย่างต่อโมเลกุลที่กระตุ้นการตอบสนองที่ซับซ้อนของการตอบสนองเมตาบอลิซึมและการส่งสัญญาณต่างๆ การอักเสบเป็นกลไกการป้องกันตามธรรมชาติต่อเชื้อโรค และเกี่ยวข้องกับพยาธิสภาพต่างๆ เช่น การติดเชื้อ การฉายรังสี สารพิษ และโรคต่างๆ มีหลักฐานมากมายที่แสดงว่าความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันและการอักเสบในระบบเป็นปรากฏการณ์ที่มีอยู่ร่วมกันซึ่งมีอิทธิพลต่อกันและกัน การลดกลูตาไธโอน (GSH) มีความสัมพันธ์เชิงบวกกับการเพิ่มขึ้นของความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันและมีส่วนร่วมในการควบคุมรีดอกซ์ของภูมิคุ้มกัน [40] สิ่งเร้าการอักเสบกระตุ้นการหลั่งของเอนไซม์ภายในเซลล์ที่ออกฤทธิ์รีดอกซ์ที่แพร่หลาย (PRDX2) ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวกลางไกล่เกลี่ยการอักเสบที่ขึ้นกับรีดอกซ์ซึ่งกระตุ้นมาโครฟาจเพื่อผลิต TNF- ที่ทำให้เกิดการอักเสบ มีรายงานการอักเสบเรื้อรังเพื่อเพิ่มผลิตภัณฑ์ลิพิดเปอร์ออกซิเดชัน ระดับไนไตรต์ และมาลอนไดอัลดีไฮด์ (MDA) [41] มีรายงานความเครียดออกซิเดชันเพื่อเพิ่มระดับของ interleukin โปรอักเสบ-6 (IL-6) โมเลกุลการยึดเกาะของเซลล์หลอดเลือด-1 (VCAM-1) โมเลกุลการยึดเกาะระหว่างเซลล์{ {13}} (ICAM-1) และปัจจัยนิวเคลียร์-คัปปา B (NF-κB) [42] การกระตุ้นการตอบสนองการอักเสบยังนำไปสู่การกระตุ้นตัวรับการยึดเกาะของเซลล์ นิวโทรฟิลเคลื่อนตัวผ่านผนังบุผนังหลอดเลือดไปยังเนื้อเยื่อพาเรงคิมาโดยปล่อยสารสื่อกลางที่เป็นพิษต่อเซลล์ เช่น TNF, อินเตอร์ลิวกินส์ (ILs) และ NOS ทั้งทางตรงและทางอ้อมซึ่งนำไปสู่การผลิต ROS ที่มีปฏิกิริยาสูง: O2 •−, H2O2 และ ONOO– [43] การเพิ่มขึ้นของระดับของ ROS ที่ไหลเวียนและไซโตไคน์ที่ก่อให้เกิดการอักเสบทำให้เกิดความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันและการอักเสบในอวัยวะที่อยู่ห่างไกล [4]

ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันและความเสียหายของไตการปรากฏตัวของ ROS ในเนื้อเยื่อชีวภาพทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันที่เป็นอันตรายต่อส่วนประกอบทางชีวเคมีทั้งหมด: ไขมัน โปรตีน คาร์โบไฮเดรต และกรดนิวคลีอิก ดังนั้นจึงมีบทบาทในพยาธิสรีรวิทยาของการด้อยค่าของไตและเป็นสื่อกลางของโรคเรื้อรังโรคไตความก้าวหน้า [44]. ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันและการสร้าง ROS ในไตขัดขวางการทำงานของการขับถ่ายของไตแต่ละส่วน มันบั่นทอนความสมดุลของอิเล็กโทรไลต์น้ำและกรด-เบส และส่งผลกระทบต่อกลไกการควบคุมไต: การตอบสนองของไตในท่อ การสะท้อนของกล้ามเนื้อในหลอดเลือดแดงที่จ่าย และระบบเรนิน-แองจิโอเทนซิน-อัลโดสเตอโรน [45] ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันเชื่อมโยงโดยตรงกับความเสียหายของ podocyte (อาการบวมน้ำ การตายของเซลล์ตาย และเนื้อร้าย) อัตราการกรองไตที่หดหู่ โปรตีนในปัสสาวะ [46] และภาวะพังผืดในท่อไต [47] การเปลี่ยนแปลงเมตาบอลิซึมที่ไม่พึงประสงค์มีความเชื่อมโยงกับการเปลี่ยนแปลงในการไหลเวียนของไต [48] Podocytes มีความเสี่ยงต่อความเสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน ผลที่ตามมาของการบาดเจ็บคือโปรตีนในปัสสาวะ [49] ซึ่งกลายเป็นปัจจัยสำคัญในการกระตุ้นความเป็นพิษของ mesangial และ tubular และเกี่ยวข้องกับเส้นทางการอักเสบเฉพาะที่และระบบ [50] การอักเสบและ TGF- เกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณของเอ็นโดเทลินของ podocytes ซึ่งยับยั้งการทำงานของไมโตคอนเดรียและทำให้เกิดความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันในเอ็นโดทีเลียมของไต [51] หลังจากได้รับบาดเจ็บที่ไตในระยะแรก กลไกการซ่อมแซม ปัจจัยการเจริญเติบโต ไซโตไคน์ และวิถีทางโมเลกุลจำเพาะจะทำให้เกิดพังผืดที่ทับถมกันของท่อทูบูโลอินเทอร์สติเชียล การสะสมของเมทริกซ์คั่นระหว่างหน้าที่มีเซลล์อักเสบ การสูญเสียเซลล์ในท่อ การสะสมไฟโบรบลาสต์ และการเกิดหายากของหลอดเลือดขนาดเล็กในช่องท้อง [52] ความเสียหายของไตเพิ่มขึ้นโดยการเพิ่มการควบคุมการสังเคราะห์ NOX [53], ระบบ Nrf2/Keap1 [54] และความไม่สมดุลในการส่งสัญญาณอัตโนมัติ [55] ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันยังเกี่ยวข้องกับความผิดปกติของบุผนังหลอดเลือดและมีบทบาทสำคัญในการลุกลามของ CKD [56] ปัจจัยสำคัญคือไนตริกออกไซด์ (NO) ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการทางชีววิทยาหลายอย่าง รวมถึงการขยายหลอดเลือดในเซลล์กล้ามเนื้อเรียบ การอักเสบ และการตอบสนองของภูมิคุ้มกัน [57] ความผิดปกติของหลอดเลือดขนาดเล็กในความเสียหายของไตที่เกิดจากความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันเกิดขึ้นจากกระบวนการสังเคราะห์ไนตริกออกไซด์ (NOS) การด้อยค่าของการควบคุมหลอดเลือดแดงในไต [58] ความดันเลือดไปเลี้ยงเพิ่มขึ้น ซึ่งเพิ่มปริมาณของอนุมูลซูเปอร์ออกไซด์ (O2 •−) [59] IRI ทำให้เกิดความเสียหายต่อโครงสร้างและการทำงานของท่อไตโดยการกระตุ้นเซลล์ท่อให้ตายโดยตรง ซึ่งอาจกระตุ้นการตอบสนองที่เสียหาย [60] อะพอพโทซิสที่ผิดปกติและความเครียดเอนโดพลาสมิกเรติคิวลัม (ERS) ของเซลล์เยื่อบุผิวท่อไตอาจส่งผลต่อการเกิดขึ้นและความก้าวหน้าของการบาดเจ็บที่ไตเฉียบพลัน (AKI) [61]

ไบโอมาร์คเกอร์ของความเครียดออกซิเดชันชนิดของออกซิเจนที่เกิดปฏิกิริยาเป็นสารประกอบที่ยากต่อการวัดเมื่อประเมินความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน สาเหตุหลักมาจากครึ่งชีวิตที่สั้นมาก ดังนั้นจึงแทบไม่มีบทบาทเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ อย่างไรก็ตาม หาก ROS รวมกับโมเลกุลทางชีววิทยาใดโมเลกุลหนึ่ง ก็จะทิ้ง "ลายนิ้วมือ" ทางเคมีที่มีลักษณะเฉพาะ ไบโอมาร์คเกอร์ที่ได้รับด้วยวิธีนี้สามารถใช้เพื่อประเมินความเสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชันหรือผลกระทบของสารต้านอนุมูลอิสระ ซึ่งรวมถึงสารรักษาโรค เกณฑ์หลักสำหรับตัวบ่งชี้ทางชีวภาพคือบทบาทในการทำนายการพัฒนาของโรคในภายหลัง นอกจากนี้ เกณฑ์ทางเทคนิคที่สำคัญของไบโอมาร์คเกอร์คือ ควรตรวจหาส่วนสำคัญของความเสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชันทั้งหมดในร่างกาย ควรมีการตรวจทางห้องปฏิบัติการที่สอดคล้องกัน ผลลัพธ์ไม่ควรเปลี่ยนแปลงภายใต้สภาวะเดียวกัน ควรมีความเสถียรระหว่างการเก็บรักษา ต้องใช้เทคโนโลยีการวัดที่ทนทานทางเคมี และต้องไม่ถูกรบกวนด้วยอาหาร [31] ไม่มีไบโอมาร์คเกอร์ในอุดมคติ แต่มีจำนวนมากที่ให้ความแม่นยำเพียงพอ ROS ในฐานะสารที่มีปฏิกิริยาสูง มีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมในร่างกาย ซึ่งเกี่ยวข้องและกระตุ้นกลไกภายในร่างกายต่างๆ รวมทั้งทำปฏิกิริยากับโมเลกุลจำนวนมาก ทิ้งรอยนิ้วมือดังกล่าวไว้ ซึ่งกลายเป็นจุดสนใจในการประเมินที่เฉพาะเจาะจง ROS ปฏิกิริยาและสารต้านอนุมูลอิสระที่จำเป็นถูกนำเสนอในรูปที่ 2 กลไกการส่งสัญญาณนิวเคลียร์ถูกกล่าวถึงในหัวข้อที่ 5

สารต้านอนุมูลอิสระภายในร่างกายการผลิตเซลล์ ATP นั้นเกี่ยวข้องกับการเกิดออกซิเดชัน รีดักชัน และการสร้าง ROS โดยเนื้อแท้ ปัจจัยภายนอก ได้แก่ การติดเชื้อจุลินทรีย์ ซีโนไบโอติก สารพิษจากอาหาร การฉายรังสี มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม และอื่นๆ สิ่งมีชีวิตพัฒนาระบบป้องกันเฉพาะต่อการกระทำที่เป็นอันตรายของอนุมูลอิสระ กลไกที่สำคัญที่สุดคือภายในเซลล์ อย่างไรก็ตามพวกมันทำหน้าที่กับสารต้านอนุมูลอิสระทั้งภายนอกเซลล์และจากภายนอกในอาหาร สารต้านอนุมูลอิสระภายในร่างกายแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: โปรตีน (ที่มีฤทธิ์ของเอนไซม์) และไม่ใช่โปรตีน โปรตีนเป็นแนวป้องกันแรก โดยมีสามสิ่งที่สำคัญที่สุด: CAT, SOD และ GPx สูตรการค้นหา PubMed สำหรับความสนใจทั่วไปถูกกำหนดโดย: {("biomarker"[Title/Abstract]) AND (oxidative stress)} ความสนใจด้านการวิจัยในสาขาการปลูกถ่าย ตามหัวข้อทางการแพทย์ ถูกกำหนดโดยสูตรการค้นหา: {("biomarker" [Title/Abstract]) AND (transplantation)} (ตารางที่ 2)

Catalase (CAT) ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่ประกอบด้วย porphyrin tetrameric ที่พบในสิ่งมีชีวิตเกือบทั้งหมดที่สัมผัสกับออกซิเจน ส่วนใหญ่อยู่ใน peroxisomes การแปลง H2O2 เป็นน้ำและออกซิเจนระดับโมเลกุลเกิดขึ้นในสองขั้นตอน: (1) CAT-Fe (III) บวก H2O2 → H2O บวก O=Fe(IV)-CAT(• plus ) และ (2) O{ {11}}Fe(IV)-CAT(• บวก ) บวก H2O2 → CAT-Fe(III) บวก 2H2O บวก O2 กิจกรรมสูงสุดของ CAT อยู่ที่ตับและเม็ดเลือดแดง [62] นอกจากนี้ยังสามารถกระตุ้นการเกิดออกซิเดชันด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ของสารเมตาโบไลต์และสารพิษต่างๆ รวมถึงฟอร์มาลดีไฮด์ กรดฟอร์มิก ฟีนอล อะซีตัลดีไฮด์ และแอลกอฮอล์ CAT ร่วมกับความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันได้รับการนำเสนออย่างกว้างขวางในการวิจัยในช่วงยี่สิบปีที่ผ่านมา เป็นเวลาหลายทศวรรษที่ระดับของ CAT เกี่ยวข้องกับโรคต่างๆ มากมายในฐานะสารต้านอนุมูลอิสระโดยทั่วไป มีความสนใจอย่างเห็นได้ชัดใน CAT ในด้านการปลูกถ่ายในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา โดยมียอดที่ใกล้เคียงกับไบโอมาร์คเกอร์อื่นๆ (ตารางที่ 2) ซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเตส (SOD) คือกลุ่มของเอนไซม์ที่ทำงานเป็นส่วนสำคัญของการป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระต่ออนุมูลซุปเปอร์ออกไซด์ที่มีปฏิกิริยาสูง โดยแบ่ง (การแตกตัว) ออกเป็น H2O2 และ O2 มีสี่ isoenzymes ซึ่งขึ้นอยู่กับสายพันธุ์และการแปลภายในเซลล์ เมทัลโลโปรตีนเหล่านั้นจับกับทองแดงและสังกะสี แมงกานีส เหล็กหรือนิกเกิล พวกมันทำงานร่วมกับกลูตาไธโอนเปอร์ออกซิเดสและคาตาเลส และกิจกรรมของพวกมันตอบสนองต่อความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันสูง ซูเปอร์ออกไซด์ (O2 •−) เป็นผลพลอยได้จากการเผาผลาญออกซิเจน SOD กระตุ้นการแตกตัว (หรือการแบ่งตัว) ของอนุมูลอิสระนี้เป็นออกซิเจนโมเลกุลธรรมดา (O2) และ H2O2 ชุดของปฏิกิริยาเกี่ยวข้องกับไอออนบวกของโลหะที่เปลี่ยนสถานะออกซิเดชันของพวกมันเป็นบวก 3 เพื่อถ่ายโอนและจับคู่อิเล็กตรอนในซูเปอร์ออกไซด์ มนุษย์มีสามรูปแบบ: SOD1 อยู่ในไซโตพลาสซึม SOD2 ในไมโตคอนเดรีย และ SOD3 อยู่นอกเซลล์ แม้ว่าที่จริงแล้ว superoxide anion radical (O2• ) จะโต้เถียงกันโดยธรรมชาติ SODs จะเร่งปฏิกิริยาดังกล่าวอย่างมีนัยสำคัญและเอาชนะปฏิกิริยาที่สร้างความเสียหายของซูเปอร์ออกไซด์ได้ ซึ่งช่วยปกป้องเซลล์จากความเป็นพิษ

กลูตาไธโอนเปอร์ออกซิเดส (GPx) เป็นชื่อทั่วไปของตระกูลเอนไซม์ที่มีฤทธิ์เปอร์ออกซิเดส มันมีอยู่ในสองรูปแบบ: ขึ้นอยู่กับซีลีเนียมและซีลีเนียมและมันเร่งปฏิกิริยาการลดลงของ H2O2 หรือเปอร์ออกไซด์อินทรีย์ (ROOH) ให้เป็นน้ำหรือแอลกอฮอล์ [63] กระบวนการนี้เกิดขึ้นต่อหน้า GSH ซึ่งจะถูกแปลงเป็น GSSG (กลูตาไธโอนออกซิไดซ์) ระหว่างปฏิกิริยานี้ การปกป้องกรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อนที่อยู่ภายในเยื่อหุ้มเซลล์จากความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันเป็นสิ่งสำคัญ ดังนั้น GPx จึงทำงานเป็นส่วนหนึ่งของระบบป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระหลายองค์ประกอบภายในเซลล์ [64] ส่วนใหญ่จะแสดงในไตและตับ [62]; อย่างไรก็ตามเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่ามีความสัมพันธ์กับโรคในอวัยวะอื่น GPx เป็นเอนไซม์ตัวแรกที่ทำงานภายใต้ ROS ระดับสูง โดยปกติ จะวัดด้วยสเปกโตรโฟโตเมตริกหรือการทดสอบโดยตรงโดยเชื่อมโยงปฏิกิริยาเปอร์ออกซิเดสกับกลูตาไธโอนรีดักเตสด้วยการวัดการแปลงของ NADPH เป็น NADP ความสนใจในการวิจัยทั่วไปและการปลูกถ่ายมีน้อยกว่า CAT หรือ SOD อย่างไรก็ตามมันแสดงถึงยอดเขาที่คล้ายกัน (ตารางที่ 2) Glutathione S-transferases (GSTs) เป็นตระกูลของเมแทบอลิซึมไอโซไซม์ที่รู้จักกันเป็นอย่างดีสำหรับความสามารถในการกระตุ้นการผันของกลูตาไธโอนในรูปแบบรีดิวซ์ (GSH) ไปสู่สารตั้งต้นซีโนไบโอติกเพื่อล้างพิษ มีสามรูปแบบ: cytosolic, mitochondrial และ microsomal การผัน GSH ผ่านกลุ่มซัลฟไฮดริลไปยังศูนย์อิเล็กโตรฟิลลิกของซับสเตรตต่างๆ ถูกเร่งปฏิกิริยาโดย GST และสารประกอบดังกล่าวจะละลายน้ำได้มากขึ้น นอกจากนี้ GSH ที่เป็นนิวคลีโอฟิลิกทำปฏิกิริยากับอะตอมของอิเล็กโตรฟิลลิกคาร์บอน กำมะถัน หรือไนโตรเจนของซับสเตรตซีโนไบโอติกที่ไม่มีขั้ว ป้องกันไม่ให้โปรตีนในเซลล์ ลิปิด และกรดนิวคลีอิกทำปฏิกิริยากับสารที่เป็นพิษและเกิดปฏิกิริยา

CISTANCHE จะปรับปรุงการทำงานของไต/ไต

กลูตาไธโอนรีดักเตส (GR) กระตุ้นการลดลงของกลูตาไธโอนไดซัลไฟด์ (GSSG) ไปเป็นกลูตาไธโอนรูปแบบซัลไฮดริล (GSH) ดังนั้นจึงป้องกันความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันโดยการรักษาการทำงานของเซลล์และอัตราส่วน GSSG/GSH ที่เหมาะสม ในขณะที่เซลล์จะต้องรักษาระดับ GSH ให้อยู่ในระดับสูง กิจกรรมของมันในฐานะตัวบ่งชี้ทางชีวภาพสามารถตรวจสอบได้โดยการใช้ NADPH โดยมีการดูดกลืนแสงที่ 340 นาโนเมตร มีสารต้านอนุมูลอิสระของเอนไซม์โปรตีน "ใหม่" อีกอย่างน้อย 2 ชนิด ได้แก่ heme oxygenase 1 (H2O-1) และ NADPH-quinone oxidoreductase-1 (NQO1) ตัวแรกเร่งการสลายตัวของ heme เป็น biliverdin/bilirubin, ferrous ion และ carbon monoxide (CO) HO-1 เป็นสมาชิกของตระกูลโปรตีนช็อตด้วยความร้อน (HSP) ที่ระบุว่าเป็น HSP32 โดยมีความเข้มข้นสูงสุดในม้าม ตับ และไต และในระดับเซลล์ส่วนใหญ่อยู่ในเอนโดพลาสมิกเรติเคิล HO-1 เป็นหัวข้อของการตรวจสอบอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับบทบาทการส่งสัญญาณควบคุม การปรับภูมิคุ้มกัน และการป้องกันความเย็น เนื่องจากลักษณะการรักษาที่เป็นประโยชน์ของบิลิเวอร์ดินและคาร์บอนมอนอกไซด์ [65] HO-1 ได้รับความสนใจเนื่องจากคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระและบทบาทในโรคต่างๆ ของมนุษย์ รวมทั้งโรคหลอดเลือดแข็ง โรคอัลไซเมอร์ และการปฏิเสธการปลูกถ่ายอวัยวะ สามารถป้องกันการเปลี่ยนแปลงของหลอดเลือดและการเกิดเส้นเลือดใหม่ได้ [66] บิลิรูบินที่สร้างขึ้นจาก heme มีคุณสมบัติในการขจัดอนุมูลอิสระ HO-1 ควบคุมเส้นทางการต้านการอักเสบ สารต้านอนุมูลอิสระ และการป้องกัน apoptotic ที่หลากหลาย มันจำกัดความพร้อมของ heme สำหรับการเจริญเติบโตของหน่วยย่อย Nox2 ของ NADPH ออกซิเดส ป้องกันการประกอบของเอนไซม์ที่ใช้งานได้ และลดการสร้าง ROS ของเซลล์ [67] CO ที่สร้างโดย H2O-1 มีคุณสมบัติต้านการงอกขยาย ต้านการอักเสบ และขยายหลอดเลือด ฤทธิ์ต้านการอักเสบและต้านอะพอพโทซิสปรากฏขึ้นผ่านทางวิถีโปรตีนไคเนสที่กระตุ้นด้วยไมโตเจน (MAPK) [68] ผลกระทบที่เป็นพิษต่อเซลล์ของธาตุเหล็กอาจถูกจำกัดโดยการเพิ่มประสิทธิภาพของเฟอร์ริตินภายในเซลล์พร้อมกัน [69] จุดสูงสุดของความสนใจในการวิจัยทั่วไปลดลงโดยเฉลี่ยในปี 2010 อย่างไรก็ตาม มีความสนใจที่สังเกตได้ค่อนข้างคงที่ใน HO-1 ในด้านการปลูกถ่ายในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา (ตารางที่ 2)

NQO1 ทำหน้าที่ลดควิโนนเป็นไฮโดรควิโนน เป็นปฏิกิริยาสองอิเล็กตรอน ซึ่งไม่ส่งผลให้มีการสร้างสปีชีส์หัวรุนแรง เช่น การลดอิเล็กตรอนหนึ่งตัวที่ทำโดย เช่น NADPH: cytochrome c oxidoreductase พื้นผิวทั่วไป ได้แก่ ยูบิควิโนน เบนโซควิโนน จูกโลน และดูโรควิโนน สารประกอบควินโนนอยด์จะสร้างออกซิเจนชนิดปฏิกิริยาผ่านกลไกการหมุนเวียนรีดอกซ์และนิวคลีโอไฟล์ที่เป็นอะริเลตติง NQO1 กำจัดควิโนนออกจากระบบชีวภาพในปฏิกิริยาล้างพิษที่เกี่ยวข้องกับ NADPH ซึ่งช่วยให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันที่สมบูรณ์ของซับสเตรตโดยไม่เกิดเซมิควิโนนและ ROS NQO1 มีบทบาทในการเผาผลาญของยูบิควิโนนและวิตามินอีควิโนน ช่วยปกป้องเยื่อหุ้มเซลล์จากการบาดเจ็บของสารเปอร์ออกซิเดชันในสภาวะที่ลดลง การเหนี่ยวนำของ NQO1 อาศัยสื่อกลางผ่านวิถีการส่งสัญญาณ Keap1/Nrf2/ARE ซึ่งส่งเสริมการแสดงออกของยีนที่ปกป้องเซลล์ NQO1 ควบคุมโปรตีนต้านเนื้องอก p53 และ p73 ทางอ้อม [70] กลไกต่างๆ และอิทธิพลในวงกว้างของ NQO1 ได้รับความสนใจในการวิจัยเป็นจำนวนมากในช่วงที่ผ่านมา โดยมีจำนวนสูงสุดสูงสุดในปี 2020 อย่างไรก็ตาม ความสนใจในการวิจัยเรื่องการปลูกถ่ายมีการแสดงน้อยลง

ในกลุ่มสารต้านอนุมูลอิสระที่ไม่ใช่โปรตีน ที่สำคัญที่สุดคือกลูตาไธโอน (GSH) สามารถป้องกันความเสียหายต่อส่วนประกอบสำคัญของเซลล์ที่เกิดจาก ROS, xenobiotics และโลหะหนักต่างๆ เป็นไตรเปปไทด์และไทออลที่มีมากที่สุดในเซลล์สัตว์ คู่รีดอกซ์ปฐมภูมิในเซลล์สัตว์ลดลง (GSH) และสถานะออกซิไดซ์ (GSSG) อัตราส่วน GSSG ต่อ GSH ที่เพิ่มขึ้นเป็นตัววัดความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของเซลล์ที่มากขึ้น GSH ถูกสร้างขึ้นใหม่จาก GSSG โดย GR กลูตาไธโอนจับและกระตุ้นตัวรับไอโอโนทรอปิก ซึ่งอาจทำให้เป็นสารสื่อประสาท [71] การเสริมกลูตาไธโอนโดยตรงเป็นสารต้านอนุมูลอิสระไม่ประสบผลสำเร็จ อย่างไรก็ตาม การเสริมสารอาหารดิบ เช่น ซิสเทอีนและไกลซีนถูกใช้เพื่อสร้าง GSH กลูตาไธโอนซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของ TAC มักปรากฏในวารสารทางการแพทย์ที่ผ่านการตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญ จำนวนสิ่งพิมพ์คงที่ในทศวรรษที่ผ่านมาและเกินไบโอมาร์คเกอร์อื่นๆ อย่างมีนัยสำคัญ ความสนใจในการวิจัยการปลูกถ่ายเป็นสัดส่วนกับงานวิจัยทั่วไป เทียบได้กับ SOD (ตารางที่ 2) Coenzyme Q (CoQ10, ubiquinone, 1,4-benzoquinone) ถูกกล่าวถึงในคำอธิบาย NQO1 Q หมายถึงกลุ่มเคมีของควิโนน และ 10 หมายถึงจำนวนหน่วยย่อยเคมีไอโซพรีนิลในหางของมัน มีลักษณะคล้ายวิตามินและละลายในไขมัน มีส่วนร่วมในการหายใจระดับเซลล์แอโรบิกและการสร้าง ATP เป็นส่วนประกอบของห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน ส่วนใหญ่ยังคงอยู่ในอวัยวะที่ต้องการพลังงานสูงสุด ได้แก่ หัวใจ ตับ และไต ถือว่าเป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่ละลายในไขมันสังเคราะห์ภายในเยื่อหุ้มทั้งหมด ในระหว่างการขนส่งอิเล็กตรอนผ่านกระจุกเหล็ก-กำมะถัน อิเล็กตรอนสามารถรับได้ครั้งละหนึ่งอิเล็กตรอนเท่านั้น ซึ่งเป็นอิเล็กตรอนที่สำคัญต่อการขับอนุมูลอิสระ วิทยานิพนธ์ Biosyn ต้องมีอย่างน้อย 12 ยีน CoQ10 อาจวัดได้ในเลือด อย่างไรก็ตาม การวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้นสามารถทำได้ในเซลล์ไฟโบรบลาสต์ที่เพาะเลี้ยง การตัดชิ้นเนื้อของกล้ามเนื้อ และเซลล์โมโนนิวเคลียร์ในเลือด [72]

กรดอัลฟาไลโปอิก (ALA) เป็นสารประกอบออร์กาโนซัลเฟอร์ที่สังเคราะห์ขึ้นเพื่อการเผาผลาญแบบแอโรบิก กรดไลโปอิกจับกับโปรตีนและทำงานเป็นโคแฟกเตอร์สำหรับระบบเอนไซม์อย่างน้อยห้าระบบ รวมถึงตัวกลางของวัฏจักรกรดซิตริก วิถีทางแคแทบอลิซึมของกรดอะมิโนสายโซ่กิ่ง และระบบการแตกแยกของไกลซีน ALA เป็นสารต้านอนุมูลอิสระโดยตรง อย่างไรก็ตาม มันอาจกระตุ้นการป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระ เพิ่มการดูดซึมกลูโคสในเซลล์ และปรับกิจกรรมของโมเลกุลการส่งสัญญาณของเซลล์และปัจจัยการถอดรหัสต่างๆ กิจกรรมต้านอนุมูลอิสระเกี่ยวข้องกับ (1) ROS และ NOS ขับตรง; (2) การสร้างสารต้านอนุมูลอิสระอื่น ๆ ขึ้นใหม่ ในขณะที่ ALA เป็นตัวรีดิวซ์ที่มีศักยภาพของรูปแบบออกซิไดซ์ของ CoQ10 วิตามินซี และ GSH (3) การขับโลหะและการยับยั้งความเสียหายออกซิเดชันที่เกิดจากทองแดงและเหล็ก (4) การกระตุ้นเส้นทางการส่งสัญญาณของสารต้านอนุมูลอิสระโดยการกระตุ้นปัจจัยนิวเคลียร์ E2-ปัจจัยที่เกี่ยวข้อง 2 (Nrf2) โดยการปรับการแสดงออกของ -GCL และเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระอื่นๆ [73] อินซูลิน-ฟอสฟาติดิลลิโนซิไทด์-3 ไคเนส (PI3K)-โปรตีนไคเนส B (PKB/Akt) ควบคุมวิถีการส่งสัญญาณโดยการยับยั้งนิโคตินาไมด์อะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์ฟอสเฟต (NADPH) ออกซิเดส (NOX) [74] ALA ถูกใช้เป็นยาทางหลอดเลือดดำเพื่อรักษาโรคระบบประสาทส่วนปลายที่เป็นเบาหวาน [75]; อย่างไรก็ตาม การเสริมดังกล่าวไม่เป็นประโยชน์ต่อผู้ป่วยโรคอัลไซเมอร์ [76] บิลิรูบิน (BR) เกิดขึ้นในเส้นทาง catabolic ของการทำลาย heme ซึ่งเกิดจากเซลล์เม็ดเลือดแดงที่มีอายุหรือผิดปกติ การผลิตบิลิเวอร์ดินจากฮีมเป็นขั้นตอนแรก หลังจากนั้นเอ็นไซม์บิลิเวอร์ดิน รีดักเตส (BVR) จะผลิตบิลิรูบินจากบิลิเวอร์ดิน บิลิรูบินประกอบด้วย tetrapyrrole แบบโซ่เปิดและเกิดจากความแตกแยกออกซิเดชันของพอร์ไฟรินใน heme มันถูกขับออกมาหลังจากการผันคำกริยากับกรดกลูโคโรนิก BR มีคุณสมบัติในการขับอนุมูลอิสระ เมื่อบิลิรูบินทำหน้าที่เป็นสารต้านอนุมูลอิสระ จะถูกออกซิไดซ์เป็นบิลิเวอร์ดิน ซึ่ง BVR จะลดปริมาณบิลิรูบินเป็นบิลิรูบินทันที วัฏจักรนี้ทำงานคล้ายกับ GSH และ GSSG [77] การขาดบิลิรูบินในเซลล์ทำให้เกิดความเครียดออกซิเดชัน [78] มีรายงานว่า BR ปกป้องไต ตับ หัวใจ และลำไส้จากการบาดเจ็บจากการขาดเลือดขาดเลือดซ้ำ [79,80] มีผลกระตุ้นภูมิคุ้มกันหลายอย่างที่สามารถหน่วงระบบภูมิคุ้มกันเพื่อส่งเสริมการยอมรับของอวัยวะ [81] มีความสนใจในการวิจัยเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องใน BR เป็นสารออกซิแดนท์ โดยสูงสุดในปี 2018–2019 ความสนใจอย่างมากใน BR เป็นสารออกซิแดนท์ในการปลูกถ่ายในช่วงสิบปีที่ผ่านมา

Ferritin เป็นคอมเพล็กซ์โปรตีนทรงกลมภายในเซลล์สากลที่เก็บและปล่อยธาตุเหล็กในลักษณะที่ควบคุมได้ เป็นโปรตีนหลักในการจัดเก็บธาตุเหล็กภายในเซลล์ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ทำให้ธาตุเหล็กอยู่ในรูปแบบที่ละลายน้ำได้และไม่เป็นพิษ ธาตุเหล็กอิสระเป็นพิษต่อเซลล์เนื่องจากทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการก่อตัวของอนุมูลอิสระจากออกซิเจนชนิดปฏิกิริยาผ่านปฏิกิริยาเฟนตัน ทำให้เกิดไฮดรอกซิลเรดิคัลที่ทำลายล้างสูง [82] การผูกมัดธาตุเหล็กในช่องเนื้อเยื่อต่างๆ มีความสำคัญต่อการอยู่รอดของเซลล์ ภายใต้สภาวะคงตัว ระดับเฟอร์ริตินในซีรัมในเลือดสัมพันธ์กับปริมาณธาตุเหล็กในร่างกายทั้งหมด ความเข้มข้นของเฟอร์ริตินเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อมีการติดเชื้อ มะเร็ง และความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน [83] แหล่งสะสมธาตุเหล็กของร่างกายที่ติดเชื้อจะถูกปฏิเสธไม่ให้เชื้อติดเชื้อ ขัดขวางการเผาผลาญของร่างกาย [84] งานวิจัยที่น่าสนใจของเรามีความคล้ายคลึงกับบิลิรูบิน