Aktywność oksydoreduktazy ksantynowej w osoczu ubogim i bogatym w płytki krwi jako wskaźnik stresu oksydacyjnego u pacjentów wymagających terapii nerkozastępczej Ⅳ

Dyskusja

Generalne obserwacje

Oksydoreduktazy, ze względu na swoje podwójne działanie, są intrygującym i niezwykle ważnym enzymem, pozwalającym poznać mechanizmy stresu oksydacyjnego w organizmie człowieka. Jednak podwójna aktywność XOR oznacza również, że interpretacja jego funkcji jest trudniejsza niż w przypadku innychenzymy antyoksydacyjne.

W niniejszym badaniu najwyższą aktywność XOR zaobserwowano w grupie kontrolnej w PPP i PRP (drugi wynik), co oznacza, że ​​grupa ta najlepiej kompensuje stres oksydacyjny. Potwierdziła to najwyższa aktywność izoformy przeciwutleniającej (XD) zaobserwowana w PPP oraz wysoka aktywność izoformy XO. Oznacza to, że równowaga prooksydacyjna i antyoksydacyjna zostaje zachowana. Pacjenci poddawani hemodializie przed i wkrótce poprzeszczep nerkisą w dużym stopniu narażone na stres oksydacyjny ze względu na chorobę podstawową oraz rodzaj terapii nerkozastępczej. Podkreśla to, że dializa otrzewnowa powoduje mniejsze narażenie pacjentów na szkodliwe działanie reaktywnych form tlenu w porównaniu z innymi terapiami nerkozastępczymi.

Dołęgowska i in. (2010) badali aktywność izoformy XOR w osoczu u osób poprzeszczep nerki, podzielone na trzy grupy: wczesne, wolne iopóźniona funkcjaprzeszczepionego narządu. Wykazali wzrost aktywności XO i XOR we wszystkich grupach po 1 i 5 minutach od przeszczepu. Aktywność XD wzrosła w grupach z powolną i opóźnioną funkcją również po 1 i 5 minutach. Największą aktywność stwierdzono w przypadku izoformy XD (przeciwutleniacz), a najniższą w przypadku izoformy XO (prooksydacja). Prawdopodobnie wynikało to ze zwiększonego stresu oksydacyjnego w wyniku przeszczepienia narządu, który organizm starał się kompensować zwiększoną aktywnością izoformy XD [3, 23].

Zwiększona konwersja XD na XO poprzeszczep nerkiprzedstawili Kwiatkowska i in. (2010). Podczas 6-miesięcznej obserwacji pacjentów po przeszczepieniu wykazano, że od pierwszego dnia po zabiegu średni poziom XOR w surowicy stale wzrasta. Sugeruje to, że poziom XOR odzwierciedla stopień uszkodzenia przeszczepionego narządu podczas niedokrwienia/reperfuzji (I/R). Dalszy wzrost poziomów XOR można wytłumaczyć terapią immunosupresyjną, w skład której wchodzi steroidy [23–25]. Herken i in. (2007) wykazali, że po przeszczepieniu nerki transformacja izoformy XD w izoformę XO rozpoczyna się w okresie niedokrwiennym i jest kontynuowana po reperfuzji [25].

JAK DŁUGO DZIAŁA CISTANCHE U PACJENTÓW Z CHOROBAMI NEREK

W tym badaniu aktywność XOR w PPP po przeszczepie znacząco spada, podobnie jak w przypadku izoform XD i XDO. Aktywność izoformy oksydazy również maleje zarówno w osoczu ubogim, jak i bogatopłytkowym, jednak nie ma tu zależności istotnej statystycznie. Wskazuje to na niższy stres oksydacyjny po przeszczepieniu nerki, ponieważ konwersja izoformy XD do XO nie jest zwiększona (niższa aktywność XDO po przeszczepieniu nerki). Wyniki te mogą wskazywać na niewielkie uszkodzenie przeszczepionego narządu w okresie I/R. Należy również zwrócić uwagę na istotnie niższą aktywność XOR i jego izoformy u pacjentów przed i po przeszczepieniu nerki w porównaniu z innymi formami terapii nerkozastępczej, a także w porównaniu z grupą kontrolną. Sugeruje to niższą skuteczność układu antyoksydacyjnego w tej grupie pacjentów.

Aby osiągnąć najlepsze wyniki leczenia, należy wybrać optymalny rodzaj terapii nerkozastępczej dla każdego pacjenta. Na powodzenie zastosowanej terapii wpływa wiele różnych czynników, jednym z nich jest stres oksydacyjny. Dlatego istotne jest zbadanie wpływu dializy na aktywność XOR.

W naszym badaniu aktywność XOR zmniejszyła się po hemodializie w PPP i PRP. Jest on jednak wyższy w porównaniu do pozostałych badanych grup (z wyjątkiem grup kontrolnych). Wskazuje to na większą ekspozycję na stres oksydacyjny w tej grupie pacjentów. Aktywność izoformy XD w osoczu ubogopłytkowym po hemodializie wzrasta, a izoformy XDO maleje, podobnie jak izoform XO. Nie były to jednak zmiany istotne statystycznie. Z kolei w płytkach krwi aktywność XD jest istotnie niższa po hemodializie, niższa w grupie HD A aktywność XO, a aktywność izoformy pośredniej jest wyższa po hemodializie (aczkolwiek bez istotności statystycznej). Wskazuje to na niską konwersję przeciwutleniacza do izoformy prooksydacyjnej, co może oznaczać mniejszy stres oksydacyjny po hemodializie.

Wpływ hemodializy na aktywność XOR i jego izoform w osoczu ubogopłytkowym i płytkach krwi badała Cecerska-Heryć i wsp. (2017). Wykazano wpływ hemodializy na aktywność XOR i jego izoform w PPP i płytkach krwi. Poza tym wykazali spadek stresu oksydacyjnego po hemodializie, o czym świadczy spadek aktywności XO i wzrost aktywności XD w osoczu PPP [26]. Badanie to potwierdza także wyniki uzyskane przez innych naukowców [3, 23–25]. Hemodializa powoduje intensywny stres oksydacyjny, stąd zwiększona konwersja izoformy prooksydacyjnej do izoformy przeciwutleniającej po hemodializie.

On the other hand, Miric et al. (2013) showed higher XOR activity before hemodialysis compared to control, and increased XOR activity during renal replacement therapy in patients with GNRI (Geriatric Nutritional Risk Index)≤90 (high risk of complications and mortality due to malnutrition), and a reduction in XOR activity in patients with GNRI>90 (niskie ryzyko zgonu z powodu niedożywienia), w którym wykonywana jest hemodializa. Może to oznaczać, że oksydoreduktaza bierze udział w uszkodzeniach oksydacyjnych indukowanych hemodializą, co może przyczyniać się do przyspieszonej destrukcji białek u pacjentów z GNRI mniejszym lub równym 90 [27].

Boban i in. (2014) wykazali, że całkowita aktywność XOR była wyższa w grupie pacjentów chorych na nadciśnienie tętnicze samoistne w porównaniu z pacjentami dializowanymi. Największą aktywność w tej grupie wykazała także izoforma XD u pacjentów kontrolnych lub dializowanych. Z kolei aktywność XO, która głównie bierze udział w wytwarzaniu ROS, była najwyższa u pacjentów dializowanych [28].

W przypadku dializy otrzewnowej osiągane przez nas wyniki są niejednoznaczne. W osoczu ubogopłytkowym aktywność XD jest znacznie niższa niż u pacjentów hemodializowanych, podobnie jak aktywność XO. Może to wskazywać na znacznie mniejsze narażenie na stres oksydacyjny pacjentów dializowanych otrzewnowo niż pacjentów poddawanych hemodializie. Jednakże wzór jest inny w przypadku płytek krwi. Aktywność XD jest istotnie mniejsza u chorych z grupy PD niż w przypadku hemodializowanych, natomiast ostrość XO jest istotnie większa u chorych dializowanych otrzewnowo.

Pośrednia aktywność DXO była wyższa u pacjentów poddawanych dializie otrzewnowej, co może wskazywać na zwiększoną konwersję do izoformy przeciwutleniacza. Należy jednak pamiętać, że pod wpływem RFT następuje wyciek oksydoreduktazy z komórek do osocza. Zatem aktywność izoform XOR w płytkach krwi związana z hemodializą i dializą otrzewnową może zaburzyć ten obraz. Podczas hemodializy dochodzi do wzmożonej aktywacji płytek krwi, której towarzyszy silny stres oksydacyjny, w wyniku czego powstają ROS, które mogą powodować uwalnianie XOR do osocza, co może nie mieć miejsca w przypadku dializy otrzewnowej: stąd znacznie wyższa aktywność XO i XDO u pacjentów z grupy PD. Pacjenci leczeni zachowawczo są także narażeni na stres oksydacyjny wywołany chorobą podstawową, czego dowodem jest najwyższa aktywność izoformy XDO oraz wysoka aktywność izoformy XO w PPP.

Aktywność izoform oksydoreduktazy ksantynowej w zależności od płci, czasu trwania dializy, wieku pacjenta, przyczyny i stopnia zaawansowania PChN

Nasze badanie nie wykazało żadnego związku między aktywnością XOR a płcią, z wyjątkiem istotnego związku między aktywnością XDO w płytkach krwi. U mężczyzn aktywność XDO była istotnie niższa niż u kobiet. Potwierdza to teorię, że aktywność enzymów antyoksydacyjnych może być wyższa u kobiet. Jednakże głównym celem pomiaru aktywności XDO jest analiza transformacji XD do XO. Potwierdza to wyniki odnotowane we wcześniejszych badaniach, w których nie zaobserwowano takiej zależności [19, 25]. Wcześniej tylko Decker i in. (1982) podali wyższą aktywność XOR u samców szczurów w porównaniu z samicami [29].

We wszystkich grupach zaobserwowano efekt wieku w aktywności wszystkich izoform XOR PPP i płytek krwi. Pacjenci w grupach PD i TE byli średnio młodsi, a aktywność XD i XO w osoczu ubogopłytkowym była u nich niższa niż w pozostałych grupach. W tych (młodszych) grupach wyższa była jedynie aktywność izoformy XO w płytkach krwi. Wyniki te różnią się od wyników uzyskanych dla innych enzymów przeciwutleniających. Może to oznaczać, że w tej grupie pacjentów nie doszło jeszcze do utraty aktywności XOR pod wpływem RFT. Bardziej prawdopodobne jest jednak, że na aktywność XOR bardziej niż wiek wpływa rodzaj stosowanej terapii nerkozastępczej. Wydaje się, że potwierdzają to wyniki naszej regresji wieloczynnikowej, a także badania Cecerskiej-Heryć i wsp. (2017).

Tabela 8 Wpływ poszczególnych parametrów na aktywność izoform oksydoreduktazy ksantynowej

W tabeli przedstawiono wartości p określające istotność statystyczną. Zależność pomiędzy płcią, czasem trwania dializy, wiekiem, stadium przewlekłej choroby nerek i chorobą nerekprzyczyny przewlekłej choroby nereka aktywność izoform XOR oceniano za pomocą jednoczynnikowej analizy ANOVA HD oraz czasu trwania dializy – zależność pomiędzy rodzajem terapii (hemodializa, dializa otrzewnowa, pacjenci przed przeszczepieniem nerki), czasem trwania dializy oraz aktywnością izoform XOR HD a wiekiem - zależność pomiędzy badanymi grupami (hemodializa, dializa otrzewnowa, leczenie zachowawcze, pacjenci przed przeszczepieniem nerki i grupą kontrolną), wiekiem pacjentów i aktywnością izoformy XOR.przewlekłą chorobę nerek- związek pomiędzy ciężkością przewlekłej choroby nerek na podstawie eGFR a aktywnością izoform XOR. Przyczyny przewlekłej choroby nerek - związek pomiędzy wybranymi przyczynami przewlekłej choroby nerek a aktywnością izoform XOR NS nie stwierdzono istotnej statystycznie zależności

W niniejszym badaniu wykazano istotną zależność pomiędzy czasem trwania dializy, rodzajem stosowanej terapii nerkozastępczej a aktywnością wszystkich izoform XOR zarówno w osoczu ubogopłytkowym, jak i w płytkach krwi. Natomiast w PPP pochodzącym z długotrwałej dializy zaobserwowano spadek aktywności izoform XD i XO. Dodatkowo w płytkach krwi wzrasta aktywność izoform XD, XDO i XO. Aktywność XOR wzrosła w płytkach krwi na skutek ciągłej aktywacji w wyniku długotrwałej dializy i postępującej choroby nerek, która powoduje nasilenie stresu oksydacyjnego i produkcję RFT, które z kolei niszczą płytki krwi. Jednakże obniżenie aktywności izoformy XOR w PPP potwierdza wyniki uzyskane przez innych badaczy dotyczące spadku aktywności enzymów antyoksydacyjnych wraz z długoterminową dializą.

Na podstawie analizy regresji wieloczynnikowej stwierdzono, że takie parametry jak rodzaj stosowanej terapii nerkozastępczej, wiek pacjenta, czas trwania dializy oraz stopień zaawansowania PChN wpływają na aktywność XO w PPP, XD w PRP i XO w PRP, odpowiednio około 33% XO w osoczu ubogim w płytki krwi, 39% XD w płytkach krwi i 32% XO w płytkach krwi. (Tabela 9).

Nasze badanie wykazało wpływ przewlekłej choroby nerek na aktywność XD i XO w PPP. Największą aktywność izoform XOR stwierdzono u pacjentów z nadciśnieniem tętniczym i nefropatią cukrzycową, a najmniejszą u pacjentów z ADPKD (wielostorbielowatość nerek dziedziczona autosomalnie dominująco). Analiza regresji wieloczynnikowej wskazuje na niezależną ujemną korelację pomiędzy aktywnością XO w PRP a nasileniem chorobyprzewlekłe choroby nerek.

Ponieważ XOR odgrywa ważną rolę w wytwarzaniu kwasu moczowego, szeroko opisuje się związek pomiędzy aktywnością XOR a nadciśnieniem tętniczym lub ryzykiem sercowo-naczyniowym. Podwyższone stężenie kwasu moczowego w surowicy wiąże się z uszkodzeniami oksydacyjnymi ścian naczyń, zmianami zapalnymi i proliferacyjnymi naczyń, nadciśnieniem tętniczym oraz upośledzoną funkcją nerek. Podwyższone stężenie kwasu moczowego może być czynnikiem zwiększającym ryzyko zdarzeń sercowo-naczyniowych. Dlatego próby skupiają się na blokowaniu aktywności XOR w celu zmniejszenia stężenia UA. Udokumentowano pozytywny wpływ hamowania wytwarzania XOR na układ sercowo-naczyniowy [33]. W badaniu własnym wykazano ujemną korelację pomiędzy aktywnością XD w PPP a stężeniem kwasu moczowego oraz dodatnią korelację pomiędzy aktywnością XO w stężeniu PPP i UA. Wyniki te potwierdzają fizjologiczne znaczenie XOR także w ochronie przed chorobami układu krążenia.

Nakatani i in. (2017) wykazali dodatnią korelację pomiędzy glukozą, stężeniem kwasu moczowego i aktywnością XOR u pacjentów poddawanych hemodializie. W tym samym badaniu wieloczynnikowa analiza regresji wykazała dodatnie, niezależne korelacje pomiędzy stężeniem glukozy a cukrzycą typu 2, u której rozpoznano aktywność XOR. Natomiast stężenie kwasu moczowego korelowało dodatnio z aktywnością XOR u chorych hemodializowanych z niezdiagnozowaną cukrzycą typu II. Badanie to wskazuje, że kontrola glikemii może zmniejszać możliwość wytwarzania ROS za pośrednictwem oksydoreduktazy u pacjentów poddawanych hemodializie [34].

Wysoka aktywność XO i XD w PPP obserwowana w tym badaniu u pacjentów z nefropatią cukrzycową i nadciśnieniem tętniczym potwierdza zwiększoną aktywność XOR w tym typie choroby, ze względu na zaburzony poziom glukozy i kwasu moczowego, co może nasilaćprzewlekłą chorobę nerek. U pacjentów z nadciśnieniem wysoka aktywność XO i XD może być wskaźnikiem zwiększonego ryzyka zdarzeń sercowo-naczyniowych. W literaturze nie ma związku pomiędzy aktywnością XOR i ADPKD.

Wniosek

1. Rodzaj terapii nerkozastępczej stosowanej u chorych na PChN, wiek pacjentów, czas trwania dializy, przyczyny PChN oraz stopień zaawansowania choroby w istotny sposób wpływają na aktywność XOR i jego izoform.

2. Pacjenci poddawani dializie otrzewnowej są narażeni na mniejszy stres oksydacyjny niż pacjenci poddawani hemodializie

Ograniczenia Leki stosowane przez pacjentów Pacjenci z grupy badanej (głównie hemodializowani) przyjmowali id, który może zwiększać poziom kwasu moczowego, silnego przeciwutleniacza. Jest także ostatnim produktem szlaku degradacji hipoksantyny, katalizowanego przez XOR. Jednak nasze badanie nie wykazało korelacji między poziomem kwasu moczowego a aktywnością XOR, z wyjątkiem ujemnej korelacji izoform XD i XO w PPP. Ta korelacja potwierdza jedynie fizjologiczne właściwości oksydoreduktazy; im wyższe stężenie kwasu moczowego, tym niższa aktywność izoformy XO.

Przeszczep nerki Początkowo planowaliśmy pobrać materiał biologiczny od pacjentów po przeszczepieniu nerki 5–7 dni po przeszczepieniu, następnie miesiąc, trzy miesiące i sześć miesięcy po przeszczepieniu. Niestety ze względów logistycznych nie było możliwe dostarczenie do naszej jednostki dobrej jakości materiału w każdym momencie. Dlatego też zdecydowaliśmy się na pobranie materiału dopiero po około 7 dniach od przeszczepienia.

Bibliografia

1. Okamoto K, Matsumoto K, Hille R, Eger BT, Pai EF, Nishino T. Struktura krystaliczna oksydoreduktazy ksantynowej podczas katalizy: implikacje dla mechanizmu reakcji i hamowania enzymów. Proc Natl Acad Sci USA A. 2004;101:7931–6. 2. Meneshian A, Bulkley GB. Fizjologia śródbłonkowej oksydazy ksantynowej: od katabolizmu moczanów do uszkodzenia reperfuzyjnego do przekazywania sygnału zapalnego. Mikrokrążenie. 2002;9:161–75. 3. Dolegowska B, Blogowski W, Domański L. Dowody kliniczne na związek między okołooperacyjnymi zmianami w surowicy w aktywności enzymów metabolizujących ksantynę a funkcją alloprzeszczepu nerki we wczesnym okresie po przeszczepieniu. J Am Coll Surg. 2010;211:587–95. 4. Hille R, Nishino T. Struktura i mechanizm flawoprotein. 4. Oksydaza ksantynowa i dehydrogenaza ksantynowa. FASEB J. 1995;9:995–1003. 5. Vorbach C, Harrison R, Capecchi MR. Oksydoreduktaza ksantynowa ma kluczowe znaczenie dla ewolucji i funkcjonowania wrodzonego układu odpornościowego. Trendy Immunol. 2003;24(9):512–7. 6. Kamiński ZW, Jezewska MM. Pośrednia forma dehydrogenazy-oksydazy oksydoreduktazy ksantynowej w wątrobie szczura. Biochem J. 1979;181:177–82. 7. Dołęgowska B. Predyktory opóźnienia czynności nerek po przeszczepieniu analiza równowagi prooksydacyjnej i antyoksydacyjnej oraz metabolizmu kwasu arachidonowego w płytkach krwi i osoczu w okresie niedokrwienia-reperfuzji. Szczecin: Wydawnictwo Pomorskiej Akademii Medycznej; 2009.