Oxidačný stres a antioxidačné systémy u hemodialyzovaných chorých

Souhrn

Autori podávajú kritickú analýzu súčasných poznatkov o oxidačnom strese a o aktivite antioxidačných systémov u chorých s chronickými chorobami obličiek so zvláštnym zreteľom na hemodialyzovaných chorých. Napriek tomu, že prítomnosť zvýšeného oxidačného stresu u týchto chorých je dobre dokumentovaná, mnohé otázky ostávajú otvorené. V prehľade je opísaná patobiochémia oxidačného stresu pri hemodialýze, analýza súčasných poznatkov o lipidovej peroxidácii a aktivite antioxidačných enzýmov v červených krvinkách pri týchto ochoreniach. Na záver autori hodnotia názory na opodstatnenosť exogénnej suplementácie antioxidačnými vitamínmi u chorých na hemodialýze. Konštatujú, že zatiaľ jedinou dokázanou možnosťou zníženia oxidačného stresu pri hemodialýze je používanie membrán s obsahom vitamínu E.

Kľúčové slová:
chronické obličkové choroby – hemodialýza – oxidačný stres – antioxidačné systémy

Úvod

Oxidačný stres a nedostatočná aktivita antioxidačných systémov pravdepodobne zohrávajú dôležitú úlohu pri rozvoji aterosklerózy u chorých s chronickými ochoreniami obličiek, ako aj u chorých v štádiu renálnej insufi­ciencie, ktorí sú liečení hemodialýzou. Prvé práce, ktoré poukázali na zvýšený oxidačný stres u hemodializovaných chorých, boli publikované ešte v 80. a 90. rokoch minulého storočia [1,2], ale táto problematika ostáva naďalej predmetom záujmu mnohých prác aj v súčasnosti [3–9,35].

Metódy, ktoré sa používali v minulosti na posúdenie oxidačného stresu a funkcie antioxidačných systémov, boli menej spoľahlivé ako tie, ktoré sú k dispozícii v súčasnosti [10,11]. Okrem toho došlo k zmene názorov na fyziologické účinky mierneho oxidačného stresu v tom zmysle, že malé výkyvy rovnováhy medzi tvorbou reaktívnych foriem kyslíka (ROS) a ich odstránením majú významnú vlastnosť – nepoškodzujú organizmus, ale majú dôležitú signalizačnú funkciu.

Z tohto dôvodu je potrebné kriticky posúdiť platnosť dostupných údajov týkajúcich sa oxidačného stresu a antioxidačných systémov u chorých s chronickými chorobami obličiek a u chorých liečených v hemodialyzačnom programe. Nemenej dôležité je nájsť odpovede na otázku, či je potrebná suplementácia exogénnymi anti­oxidantmi u týchto chorých.

Patobiochémia oxidačného stresu u chorých s chronickou obličkovou chorobou a u hemodialyzovaných pacientov

Za fyziologických podmienok je intenzita tvorby voľných radikálov a reaktívnych foriem kyslíka v telových tekutinách, bunkách a tkanivách nízka a je plne pod kontrolou antioxidačných systémov. Základná úroveň tvorby reaktívnych foriem kyslíka je navyše súčasťou signalizačných systémov, ktoré sú zapojené do regulácie rastu, diferenciácie a metabolizmu buniek [12,13].

O nefyziologickom oxidačnom strese, ktorý poškodzuje bunkové a tkanivové štruktúry, môžeme hovoriť iba vtedy, ak tvorba ROS prekročí únosnú mieru a kapacitu antioxidačnej ochrany, alebo vtedy, ak je z nejakého dôvodu oslabená funkcia antioxidačných systémov. Skutočnosť je však oveľa zložitejšia, a to z najmenej 2 dôvodov:

Antioxidačný systém ľudského organizmu je zložitý. Niektoré komponenty systému patria do skupiny exogénnych mikronutrientov, iné sú enzýmy alebo produkty enzýmov. Celý systém je kompartmentovaný na extracelulárne (plazmatické), intracelulárne a membránové zložky, ktoré sú síce medzi sebou prepojené, ale pri hodnotení ich významu pri chorobných procesoch nie je možné zanedbať uvedené špecifiká (tab. 1).

Okrem oxidačného stresu existuje aj karbonylový stres (napr. glykácia bielkovín a tvorba neskorých produktov glykácie [14]) a stres zapríčinený reaktívnymi formami dusíkatých látok [15,16]. Z hľadiska poškodenia buniek a tkanív všetky tieto formy náhodných postsyntetických modifikácií makromolekúl účinkujú synergicky.

Pri chorobách obličiek dochádza k zvýšenej tvorbe ROS a ostatných látok s podobným účinkom už v ich počiatočnom a/alebo akútnom štádiu z rôznych dôvodov. Pri glomerulonefritídach a iných zápalových ochore­niach je to tvorba ROS polymorfonukleárnymi leukocytmi a makrofágmi, pri diabetickej nefropatii je to glykácia a tvorba neskorých produktov glykácie bielkovín. Iné choroby obličiek (poly­cystické obličky, nefrotický syndróm) sú pravdepodobne z toho hľadiska neutrálne, ale o tom chýbajú exaktné dôkazy.

V neskoršom štádiu obličkových chorôb a pri hemodialýze dochádza k jednoznačnému zvýšeniu oxidačného stresu a pokles funkcie antioxidačných systémov je pravdepodobný. Možné príčiny sú zhrnuté v tab. 2. Zvláštnym, ale dôležitým zdrojom ROS u hemodialyzovaných chorých je dialyzačná membrána.

Lipidová peroxidácia, antioxidačná kapacita plazmy a antioxidačné enzýmy pri hemodialýze

Posúdenie oxidačného stresu a funkcie antioxdačných systémov v klinickej praxi je zložitá záležitosť, pretože panel vyšetrovacích metód, ktoré sa za týchto okolností dajú použiť, je obmedzený (tab. 3). V tomto prehľade sme sa zamerali na 3 základné skupiny vyšetrení, s ktorými má naša pracovná skupina dlhoročné skúsenosti.

Na základe literárnych údajov a vlastných pozorovaní je zvýšenú peroxidáciu lipidov u hemodialyzovaných chorých možné považovať za jednoznačne dokázanú [3–5,17,18]. Na druhej strane interpretácia údajov o zníženej antioxidačnej kapacite plazmy u chorých s chronickými chorobami obličiek a liečených v rámci hemodyalizačných programov je problematická. Hlavnou príčinou tejto neistoty je, že za týmto označením sa skrýva veľký počet rôznych metód, ktorých princíp je odlišný [19–21]. Okrem metodických problémov sa pri chorobách obličiek vynára aj otázka, či je možné kyselinu močovú považovať za skutočný antioxidant in vivo. Kyselina močová je in vitro silný antioxidant a ovplyvňuje výsledky rôznych metód merania celkovej antioxidačnej kapacity. Je však nepravdepodobné, že u chorých s obličkovými chorobami hyperurikémia mohla prispieť k likvidácii a neutralizácii ROS.

Pre rutinnú klinickú biochémiu sú dnes dostupné presné a spoľahlivé metódy na meranie antioxidačných enzýmov v plazme a v červených krvinkách (a na špecializovaných pracoviskách je možné merať ich aktivitu aj z bielych krviniek). Napriek tomu interpretácia výsledkov ani v tomto prípade nie je jednoduchá. Ako príklad môžeme uviesť rôzne výsledky týkajúce sa aktivity erytrocytovej superoxiddismutázy (SOD) v rôznych prácach. V našej prvej práci [17] sme nenašli signifikantné rozdiely v aktivite tohto enzýmu pred a po dialýze, pred a po perorálnom podaní vitamínu E a ani vtedy, ak sme porovnali výsledky u chorých dia­lyzovaných štandardnou hemodialyzovanou membránou a membránou s obsahom vitamínu E. Aktivita SOD u hemodialyzovaných chorých bola v dolnej oblasti referenčných hodnôt. Podobné výsledky sme našli aj v dlhšej, trojmesačnej štúdii [18]. V tejto štúdii sme sledovali aj aktivitu iných enzýmov – glutatiónperoxidázy, glutatiónreduktázy a katalázy, ale ani tieto sa nemenili u chorých hemodialyzovaných pomocou membrány s obsahom vitamínu E. Podobné výsledky sme našli aj u chorých na peritoneálnej dia­lýze [22].

Giray et al [23] potvrdili mierny pokles aktivity SOD u hemodialyzovaných chorých, ale po perorálnom podaní vitamínu E pozorovali nárast aktivity tohto enzýmu na hodnoty blízke aktivite enzýmu v kontrolnej skupine. Podobné výsledky opísali aj Montazerifar et al [24] po podávaní vitamínov C a E. Na druhej strane Antoniadi et al [25] pozorovali pokles aktivity SOD po ročnom podávaní vitamínu E chorým na hemodialýze.

Príčina protichodných výsledkov je čiastočne v samotnej, veľmi zložitej metodike merania tohto enzýmu, ktorá je mimoriadne citlivá na minimálne zmeny v pracovnom postupe [26]. Ďalšia príčina môže byť v rozdielnom dizajne jednotlivých štúdií.

Suplementácia exogénnymi antioxidantmi a použitie špeciálnych membrán ako spôsob boja proti oxidačnému stresu u hemodialyzovaných chorých

V niektorých štúdiách [23–25] podávanie vitamínu E (v niektorých spolu s vitamínom C) viedlo k poklesu intenzity lipidovej peroxidácie a k nárastu antioxidačnej kapacity plazmy. V iných exogénna antioxidačná suplementácia nedosiahla štatisticky významný účinok. Gordon a Himmelfarb [27] v metaanalýze došli k záveru, že blahodarný efekt anti­oxidantov u chorých v urémii ešte nedosahuje úroveň medicíny založenej na dôkazoch (EBM).

Druhou možnosťou zníženia oxidačného stresu je používanie špeciál­nych membrán obsahujúcich vitamín E [28]. Ich pozitívny účinok, ktorý spočíva pravdepodobne v blokáde reakcie bielych krviniek na cudzorodý materiál, bol opakovane potvrdený. Slabou stránkou niektorých z týchto štúdií, vrátane našich vlastných, bol nízky počet participantov a/alebo relatívne krátke obdobie ich trvania [4,17,18,29–31]. Metaanalýza uskutočnená v roku 2006 [32] a novšie práce [33,34] však jednoznačne dokázali, že použitie týchto špeciál­nych membrán znižuje lipidovú peroxidáciu a má preto potenciálny klinický benefit.

Záver

Chorí v pokročilom štádiu ochorení obličiek a chorí liečení v rámci hemodia­lyzačných programov majú enormne zvýšené riziko kardiovaskulárnej mortality a morbidity. Nie sú pochybnosti ani o tom, že u týchto chorých je prítomný oxidačný stres a je pravdepodobné, že oxidačný stres je dôležitým faktorom, ktorý u nich urýchľuje proces aterosklerózy.

Napriek tomu, pri kritickej analýze súčasných poznatkov patobiochémie a patofyziológie oxidačného stresu pri obličkových ochore­niach a pri hemodialýze, musíme konštatovať, že mnohé dôležité detaily ešte nie sú objasnené. Na dosiahnutie ďalšieho pokroku v tejto oblasti sú potrebné dobre koncipované klinické štúdie, ktoré by mali zohľadniť aj vplyv základného ochorenia na oxidačný stres a na antioxidačné systémy, mali by použiť široký panel moderných a spoľahlivých metód na stanovenie oxidačného stresu a aktivity antioxidačných systémov, a mali by mať vytýčené jednoznačne definované klinické výstupy.

Použité skratky

EBM (evidence based medicine) – medicína založená na dôkazoch

MDA (malondialdehyd) – marker lipidovej peroxidácie

ROS (reactive oxygen species) – reaktívne formy kyslíka (radikály a neradikály)

SOD – superoxiddismutáza

RCH – renálne choroby

HD – hemodialýza

prof. MUDr. Oliver Rácz, CSc.

patfyz.medic.upjs.sk

e-mail: olliracz@gmail.com

Doručeno do redakce: 28. 5. 2012