Λεύκη και οξειδωτικό στρες

Abstract

Purpose: Vitiligo is a chronic acquired skin pigmentary disorder due to a progressive loss of skin melanocytes. The etiology of the disease remains unclear. The oxidative stress hypothesis is one of the most prevalent theories for etiopathogenesis. This study aims to suggest the possible association of increased oxidative stress, both with high levels of hydrogen peroxide and nitrosothiols, and the deviation of normal tryptophan metabolism to kynurenic acid as an adaptive mechanism, to the pathophysiology of vitiligo.Patients and Methods: A total of 158 samples from patients with vitiligo and healthy volunteers, age, sex and phototype-matched, were studied. The serum total antioxidant capacity (TAC) and serum nitrosothiols (RS-NO) were measured by the method of the luminol-dependent chemiluminescence while tissue TAC was measured with the ABTS method. Serum superoxide (O2-) was determined photometrically (xanthinoxidase activity assay) in the presence and absence of superoxide dismoutase (SOD). The concentration of tissue kynurenic acid was determined fluorophotometrically in the presence of horseradish peroxidase and hydrogen peroxide (H2O2). Tissue H2O2 was also determined by fluorophotometry adding a constant concentration of kynurenic acid. The antioxidant capacity of kynurenic acid was determined both spectrophotometrically, using the ABTS method and with the luminol -dependent chemiluminescence. The singlet oxygen production from kynurenic acid was assessed with lucigenin-DAMCO system and measured by chemiluminescence.Results: It was shown that the serum (p = 0, 04) and tissue (p = 0,001) TAC, was significantly reduced while RS-NO levels were significantly higher (p=0,0095) in patients with vitiligo compared to healthy volunteers. There was no statistically significant difference in serum superoxide (O2-) levels between the two groups. However, the tissue concentrations of hydrogen peroxide (H2O2) (p = 0,001) and kynurenic acid (p = 0,01) of vitiligo patients, were higher than those of healthy controls. Our experiments also indicated the antioxidant properties of kynurenic acid. The latter, could become a source of singlet oxygen (1O2) production under the effect of UVA.Conclusions: The results of this study clearly indicate a change in the redox status of the serum and tissues of patients with vitiligo, apparently due to a strong oxidative stress that affects their total antioxidant capacity (TAC). Increased production of H2O2 resulting from the aberrant recycling of biopterin and increased production of toxic peroxynitrite (ONOO-) by the interaction of NO with H2O2 were also shown. These two factors possibly contribute to the oxidative stress which is responsible for the pathogenesis of vitiligo. The production of superoxide (O2-) tends to increase, the difference however is not statistically significant because of the maintenance of it’s homeostatic dynamic equilibrium. The possible diversion of tryptophan metabolism to biochemical pathways yielding increased levels of kynurenic acid, which is a powerful antioxidant and also neutralizes ONOO-, could be a potential compensatory mechanism for the protection of patients with vitiligo. Possible pharmacological intervention in vitiligo could be achieved by the use of formulations containing scavengers of free radicals or kynurenic acid.

Σκοπός: Η λεύκη είναι μια χρόνια επίκτητη αχρωμία του δέρματος που οφείλεται σε προοδευτική απώλεια μελανοκυττάρων από την επιδερμίδα. Η αιτιολογία της νόσου παραμένει αδιευκρίνιστη. Η θεωρία του οξειδωτικού στρες, είναι μια από τις επικρατέστερες υποθέσεις για την παθογένειά της. Η παρούσα μελέτη αποσκοπεί στο να υποδείξει την πιθανή συσχέτιση του αυξημένου οξειδωτικού στρες, τόσο με τα υψηλά επίπεδα υπεροξειδίου του υδρογόνου όσο και νιτροζοθειολών, αλλά και την παρέκκλιση του φυσιολογικού μεταβολισμού της τρυπτοφάνης σε κυνουρενικό οξύ ως αντιρροπιστικός μηχανισμός προσαρμογής, με την παθοφυσιολογία της λεύκης.Ασθενείς και μέθοδοι: Συνολικά 158 δείγματα ασθενών με λεύκη και υγιών εθελοντών, αντιστοίχου ηλικίας, φύλου και φωτότυπου μελετήθηκαν. Η ολική αντιοξειδωτική ικανότητα του ορού(ΟΑΙ) και οι νιτροζοθειόλες(R-S-NO ) του ορού, μετρήθηκαν με τη μέθοδο της από την λουμινόλη-εξαρτώμενης χημειοφωταύγειας, ενώ η ΟΑΙ μετρήθηκε και στους ιστούς με την μέθοδο της σταθερής ρίζας ABTS+. Το υπεροξείδιο του ορού (O2-)προσδιορίστηκε φωτομετρικά, παρουσία και απουσία δισμουτάσης (προσδιορισμός δραστικότητας ξανθινοξειδάσης). Η συγκέντρωση του κυνουρενικού οξέος στους ιστούς, προσδιορίστηκε φθοριοφωτομετρικά παρουσία υπεροξειδάσης και υπεροξειδίου του υδρογόνου (Η2Ο2). Το Η2Ο2 των ιστών, προσδιορίστηκε επίσης φθοριοφωτομετρικά, με την προσθήκη σταθερής συγκέντρωσης κυνουρενικού οξέος. Η αντιοξειδωτική ικανότητα του κυνουρενικού οξέος προσδιορίστηκε τόσο φασματοφωτομετρικά με τη χρησιμοποίηση της μεθόδου ΑΒTS, αλλά και με την από την λουμινόλη-εξαρτώμενη χημειοφωταύγεια. Η εκτίμηση της παραγωγής μονήρους οξυγόνου από το κυνουρενικό οξύ, έγινε με το σύστημα λουσιγενίνη-DAMCO και μετρήθηκε με χημειοφωταύγεια.Αποτελέσματα: Εδείχθη ότι η ΟΑΙ του ορού(p=0,04) αλλά και των ιστών (p=0,001), ήταν σημαντικά μειωμένη σε ασθενείς με λεύκη και τα επίπεδα R-S-NO ήταν σημαντικά υψηλότερα σε σύγκριση με υγιείς εθελοντές(p=0,0095). Δεν υπήρχε στατιστικά σημαντική διαφορά στα επίπεδα υπεροξειδίου (Ο2-) του ορού, μεταξύ των δύο ομάδων. Η συγκέντρωση όμως του υπεροξειδίου του υδρογόνου (Η2Ο2) (p=0,001) και του κυνουρενικού οξέος (p=0,01) στους ιστούς ασθενών με λεύκη, ήταν υψηλότερη εκείνης των υγιών. Τα πειράματά μας υπέδειξαν επίσης την αντιοξειδωτική δράση του κυνουρενικού οξέος. Το τελευταίο, υπό την επίδραση της UVA, μπορεί να γίνει πηγή παραγωγής μονήρους οξυγόνου1Ο2.Συμπεράσματα: Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης υποδεικνύουν ξεκάθαρα μια μεταβολή του οξειδοαναγωγικού δυναμικού του ορού αλλά και των ιστών των ασθενών με λεύκη, υποδηλώνοντας ότι ένα ισχυρό οξειδωτικό στρες επηρέασε την Ολική Αντιοξειδωτική Ικανότητά τους (ΟΑΙ). Υποδεικνύουν επίσης την αυξημένη παραγωγή Η2Ο2 από το οξειδοαναγωγικό σύστημα της βιοπτερίνης και την αυξημένη παραγωγή του τοξικού υπεροξυνιτρώδους ιόντος (ΟΝΟΟ-) από την αλληλεπίδραση του ΝΟ με το Η2Ο2, τα οποία αποτελούν πιθανούς παράγοντες που συμβάλλουν στο οξειδωτικό στρες που παρατηρείται στη λεύκη. Η παραγωγή υπεροξειδίου (O2-) τείνει να αυξηθεί, αν και η αύξησή του δεν είναι στατιστικά σημαντική λόγω της διατήρησης της δυναμικής του ισορροπίας. Η πιθανή παρέκκλιση του μεταβολισμού της τρυπτοφάνης προς βιοχημικές οδούς με μεγαλύτερη απόδοση στο κυνουρενικό οξύ, το οποίο είναι ισχυρό αντιοξειδωτικό και εξουδετεροποιητής του ΟΝΟΟ-, αποτελεί πιθανό αντισταθμιστικό μηχανισμό προσαρμογής για την προστασία των ασθενών με λεύκη. Ενδεχόμενη φαρμακολογική παρέμβαση στην λεύκη θα μπορούσε να επιτευχθεί με την χρησιμοποίηση φαρμακοτεχνικών μορφών που θα περιέχουν εξουδετεροποιητές των ελευθέρων ριζών ή και κυνουρενικό οξύ.