LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS MEDICINOS AKADEMIJA
MEDICINOS FAKULTETAS NEUROMOKSLŲ INSTITUTAS
MOLEKULINĖS NEUROBIOLOGIJOS LABORATORIJA
Oksidacinis stresas ir neurodegeneracija: antioksidantų vartojimo
galimybės sergant neurodegeneracinėmis ligomis.
Sisteminė literatūros apžvalga
Baigiamasis magistro darbas
Darbą atliko: Lukas Andrius Jelisejevas Darbo vadovė: dr. Rasa Bernotienė
TURINYS
TURINYS 2 1. SANTRAUKA 4 2. ABSTRACT 5 3. SANTRUMPOS 6 4. SĄVOKOS 7 5. ĮVADAS 86. DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI 8
7. PAIEŠKOS METODAI IR ATRANKOS KRITERIJAI 9
8. DUOMENŲ ANALIZĖ IR APTARIMAS 10
8.1. Laisvųjų radikalų susidarymas smegenyse 10
8.2. Aktyviųjų deguonies formų aktyvinami neuronų žūties mechanizmai 12
8.3. Antioksidantai ir neurodegeneracija 13
8.4. Oksidacinis stresas neurodegeneracinių ligų patogenezėje 14
8.4.1. Parkinsono liga 14
8.4.2. Alzheimerio liga 17
8.4.3. Friedricho ataksija 19
8.5. Geležies įtaka smegenų senėjimo procesui ir neurodegeneracinėms ligoms 21
8.6. Neurodegeneracinių ligų antioksidacinė terapija 22
8.6.1. Parkinsono ligos antioksidacinė terapija 22
8.6.2. Alzheimerio ligos antioksidacinė terapija 24
8.6.3. Friedricho ataksijos antioksidacinė terapija 25
9. APIBENDRINIMAS 26
10. IŠVADOS 27
1. SANTRAUKA
L. A. Jelisejevo magistrinis baigiamasis darbas „Oksidacinis stresas ir neurodegeneracija: antioksidantų vartojimo galimybės sergant neurodegeneracinėmis ligomis. Sisteminė literatūros apžvalga”. Lietuvos sveikatos mokslų universitetas. Kaunas, 2017.
Tikslas. Šio darbo tikslas yra apibendrinti pagrindinius laisvųjų radikalų atsiradimo smegenyse šaltinius, naujausius duomenis apie jų vaidmenį tam tikrų neurodegeneracinių ligų patofiziologijoje bei aptarti naujausias antioksidacinės terapijos galimybes jas gydant.
Uždaviniai. Apibendrinti pagrindinius laisvųjų radikalų atsiradimo smegenyse šaltinius, įvertinti jų vaidmenį Parkinsono, Alzheimerio ligų bei Friedricho ataksijos patofiziologijoje; apžvelgti naujausias antioksidantų skyrimo galimybes Parkinsono, Alzheimerio ligų bei Friedricho ataksijos gydymui; aptarti daugiausiai žadančias strategijas naujų junginių kūrimui.
Metodika. Atlikta sisteminė literatūros apžvalga. Paieškai pasirinkta kompiuterinė bibliografinė medicininė duomenų bazė PubMed (MEDLINE). Taip pat peržiūrėti duomenys apie šiuo metu vykstančius Alzheimerio ligos ir Friedricho ataksijos klinikinius tyrimus tarptautinėje platformoje
clinicaltrial.gov. Atrinkti straipsniai pagal nagrinėjamus klausimus, publikuoti tarp 2007 ir 2017 metų. Į
sisteminę apžvalgą įtrauktos 189 publikacijos.
Išvados. Daugybė eksperimentinių tyrimų rodo oksidacinio streso svarbą sukeliant neurodegeneraciją tiek fiziologinio senėjimo, tiek neurologinių ligų metu. Vieni iš svarbių galimų terapijos taikinių − mitochondrijų disfunkcija ir padidėjusi geležies koncentracija − yra susiję su Alzheimerio, Parkinsono ligų bei Friedricho ataksijos patogeneze. Tačiau terapija, kuri sustabdytų ar bent jau sulėtintų kol kas neišvengiamą neurodegeneracinių ligų progresavimą, vis dar nesukurta. Nors atlikta daugybė tyrimų, tačiau galutinių išvadų dėl antioksidacinio gydymo efektyvumo vis dar negalime daryti. Tyrimų metu vaistų paskyrimai išlieka nenuoseklūs, o daugybė pacientų patys išleidžia didžiules pinigų sumas antioksidantų papildams, kurių veiksmingumas abejotinas. Manoma, jog neuroprotekcinė terapija (antioksidacinė ar kitokia), gali būti veiksminga tik taikoma ankstyvu ligos laikotarpiu. Kitas esminis veiksnys, nulemsiantis neuroprotekcinės terapijos sėkmę – junginio gebėjimas pasiekti pažeistus audinius. Planuojant ateities tyrimus turėtų būti atsižvelgta į tinkamas strategijas, kad potencialūs terapijos variantai klinikiniuose tyrimuose būtų tinkamai įvertinti. Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas klinikiniame tyrime dalyvaujančių pacientų atrankai, antioksidacinės terapijos vertinimo žymenų kūrimui bei preparatų biologinio prieinamumo įvertinimui.
2. ABSTRACT
Master‘s thesis: ‘Oxidative Stress and Neurodegeneration: Antioxidative Therapies for Neurodegenerative Disorders. A Systematic Review‘, by L. A. Jelisejevas. Lithuanian University of Health Sciences, Kaunas, 2017.
The aim of the review. To summarise the main sources of free radical production in the brain, summarise the newest information on their role in the pathophysiology of neurodegenerative disordes and to summarise the most recent antioxidative therapies.
The tasks of the review. To summarise the main sources of free radical production in the brain, summarise the newest information on their role in the pathophysiology of Parkinson’s Disease, Alzheimer’s Disease and Friedreichs Ataxia; to summarise the most recent antioxidative therapies for Parkinson’s Disease, Alzheimer’s Disease and Friedreich’s Ataxia; discuss the possible new strategies for future therapies.
Methods. A systematic literature search was conducted on the PubMed (MEDLINE) database. The website clinicaltrial.gov was checked for the ongoing clinical trials for Alzheimer’s Disease and Friedreich’s Ataxia. 189 publications, published between 2007 and 2017 were included in the systematic review.
Conclusions. A big amount of experimental data shows the importance of oxidative stress for both neurodegeneration in aging and for the neurologic disorders. The most important possible targets are mytochondrial dysfunction and increased iron concentration, which are related to the pathogenesis of Parkinson’s Disease, Alzheimer’s Disease and Friedreich’s Ataxia. However, the goal to create a therapy able to stop the progress of neurodegenerative disorders remain unmet. Even though many clinical trials have been conducted, definitive answers about efficacy of antioxidative therapies remain elusive. Prescribing patterns remain inconsistent and many patients currently incur significant costs in procuring antioxidant supplements privately, without robust clinical evidence. Some results suggest that a neuroprotective strategy, as antioxidant compounds or other, may be effective just if administered within a defined time-frame from disease onset. Another key factor in the success of a neuroprotective therapy rely in its ability to reach the affected tissue. In the future research new strategies should be planned to optimize the translation of potential therapeutic candidate in the clinical research, including better patient selection and availability of biomarker to detect the results of antioxidative interventions.
3. SANTRUMPOS
6-OHDA 6-hidroksidopaminas
Aβ beta amiloidas
ADF aktyviosios deguonies formos (angl. Reactive Oxygen Species)
APE apurininė, apirimidinė endonukleazė (angl. apurinic/apyrimidinic endonuclease) CNS centrinė nervų sistema
DNR deoksiribonukleorūgštis
eNOS endotelinė azoto monoksido sintazė GSH redukuotas glutationas
GSNO S-nitrozoglutationas
iNOS indukcinė azoto monoksido sintazė
MPTP 1-metil-4-fenil-1,2,3,6,-tetrahidropiridinas mtDNR mitochondrinė DNR
NF-κB branduolio faktorius kapa B (angl. Nuclear Factor Kappa B) nNOS neuroninė azoto monoksido sintazė
PPAR-γ peroksisomų proliferatorių aktyvinamas gama receptorius (angl. Peroxisome
Proliferator-activated Receptor γ)
SOD superoksido dismutazė
4. SĄVOKOS
Dismetrija - tikslingų judesių amplitudės sutrikimas dėl smegenėlių pažeidimo.
Dizartrija - kalbos artikuliacinės pusės sutrikimas, kurį sukelia organinis centrinės nervų sistemos pažeidimas.
Feroptozė - (angl. ferroptosis) reguliuojamas ląstelės mirties būdas, susijęs su ADF. Homeostazė - pastovios organizmo vidinės terpės palaikymas.
Intronas - nekoduojančioji geno dalis.
Klasteris - (angl. Cluster) molekulių sankaupa.
Mitogenai - cheminės medžiagos, aktyvuojančios ląsteles ir sukeliančios jų dalijimąsi - mitozę. Redoksas - oksidacijos-redukcijos reakcijos.
5. ĮVADAS
Nervinėms ląstelėms yra būdingas didelis mitochondrijų kiekis ir, dėl ko vyksta intensyvus aerobinis metabolizmas (jis sudaro 20% viso kūno sunaudojamo deguonies ramybės būsenoje, nors smegenys tesudaro 2% kūno masės) [1, 2]. Molekulinis deguonis (O2) yra būtinas neuronuose
vykstantiems gyvybiniams procesams; substratų oksidacijos metu jis yra galutinis elektronų akceptorius. Nepasaint to, jog O2 yra gyvybę palaikanti medžiaga, iki 2% viso sunaudoto kiekio yra paverčiama
nepilnai redukuotomis deguonies formomis, ADF (angl. k. − reactive oxygen species). ADF įtaka ūmioms bei lėtinėms degeneracinėms ligoms yra lyginama su mikroorganizmų įtaka sukeliant infekcines ligas [3]. Smegenų audinys yra labai jautrus oksidaciniam stresui dėl kelių priežasčių: mažo antioksidacinių fermentų kiekio [4], smegenų membranų jautrumo peroksidacijai [5] bei didelio geležies kiekio [6]. Geležis veikia kaip katalizatorius reakcijoje, kurioje reaguojant superoksido radikalui (O2●-) ir vandenilio peroksidui (H2O2) susidaro hidroksilo radikalai (●OH). Pastarieji yra labai reaktyvūs ir pažeidžia DNR,
baltymus, lipidus bei angliavandenius.
Senstančiose smegenyse taip pat stebimas antioksidacinių mechanizmų išsekimas [7-9]. Ląstelinio senėjimo procesas labiausiai pažeidžia mitochondrijas, kur akumuliuojasi metabolinės klaidos bei stuktūrinės pažaidos [10, 11] ir minėti pokyčiai yra glaudžiai susiję su daugelio neurodegeneracinių ligų išsivystymu.
Remiantis turima informacija, terapinis antioksidantų, ADF produkciją slopinančių bei jų surišimą skatinančių farmakologinių medžiagų skyrimas yra laikomas galima kai kurių neurologinių patologijų gydymo strategija.
6. DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI
Šio darbo tikslas yra apibendrinti pagrindinius laisvųjų radikalų atsiradimo smegenyse šaltinius, naujausius duomenis apie jų vaidmenį tam tikrų neurodegeneracinių ligų patofiziologijoje bei aptarti naujausias antioksidacinės terapijos galimybes jas gydant.
Uždaviniai:
1. Apibendrinti pagrindinius laisvųjų radikalų atsiradimo smegenyse šaltinius;
patofiziologijoje;
3. Apžvelgti naujausias antioksidantų skyrimo galimybes Parkinsono, Alzheimerio ligų bei Friedricho ataksijos gydymui;
4. Aptarti daugiausiai žadančias strategijas naujų junginių kūrimui.
7. PAIEŠKOS METODAI IR ATRANKOS KRITERIJAI
Sisteminės apžvalgos kriterijai. Į sisteminę apžvalgą įtraukti straipsniai, kuriuose apžvelgiama oksidacijos įtaka neurodegeneracinių ligų (Parkinsono ir Alzheimerio ligos, Friedricho ataksijos) patofiziologijoje. Taip pat įtraukti straipsniai, nagrinėjantys antioksidacinės terapijos rezultatus gydant neurodegeneracines ligas.
Duomenų rinkimas. Paieškai pasirinkta kompiuterinė bibliografinė medicininė duomenų bazė PubMed (MEDLINE). Taip pat peržiūrėti duomenys apie šiuo metu vykstančius Alzheimerio ligos ir Friedricho ataksijos klinikinius tyrimus tarptautinėje platformoje clinicaltrial.gov.
Raktažodžiai: oxidative stress, oxidation, free radicals, mitochondrial dysfunction, respiratory
chain dysfunction, neurodegeneration, neurodegenerative disorders, antioxidant enzymes, antioxidant therapy, antioxidant enzymes.
Ieškant kiekvienai ligai specifiškų rezultatų, tie patys raktažodžiai buvo naudoti kombinacijoje su kitais (Alzheimer’s disease, Parkinson’s disease, Friedreich’s ataxia).
Paieškos rezultatai. Atrinkti straipsniai pagal nagrinėjamus klausimus, publikuoti tarp 2007 ir 2017 metų. Įtraukti tik anglų kalba parašyti straipsniai. Taip pat įtraukti kai kurie darbai iš rastų straipsnių literatūros sąrašų.
Iš viso rasta 2338 straipsnių, iš kurių 2149 buvo atmesta, nes juose nebuvo duomenų apie oksidacijos įtaką neurodegeneracinėms ligoms bei duomenų apie antioksidacinę neurodegeneracinių ligų terapiją. Į sisteminę apžvalgą įtrauktos 189 publikacijos. Tikslūs duomenys pagal temas pateikti schemoje:
1 Schema.
8. DUOMENŲ ANALIZĖ IR APTARIMAS
8.1. Laisvųjų radikalų susidarymas smegenyseNeurotoksiškumo pasireiškimas smegenų ląstelėse dažniausiai yra fiziologiškai svarbaus elemento nesubalansuotos produkcijos išraiška (kitaip sakant, „kas per daug, tas nesveika”). Kai kurios ADF, kai jų gamyba yra kontroliuojama, atlieka fiziologines funkcijas. Pavyzdžiui, superoksido radikalas ūmios infekcijos metu veikia kaip augimo reguliatorius bei signalinė molekulė ir yra naudojamas kaip bakterijų killeris [12, 13]. Tačiau lėtinių uždegiminių būsenų metu aktyvuotoje mikroglijoje gaminami pertekliniai jo kiekiai pažeidžia neuronus.
Superoksido dismutazės (SOD) konvertuoja superoksido radikalo perteklių į vandenilio peroksidą (H2O2) vykstant šiai reakcijai:
2O2●- + 2H+ → H2O2 + O2
H2O2 pats iš savęs nėra labai toksiškas, nebent pasiekia nefiziologiškai aukštas koncentracijas.
Yra manoma, jog jo toksiškumą lemia hidroksilo radikalas (●OH), kuris yra Fentono reakcijos produktas: Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + ●OH + OH-
Geležis, kaip ir varis, gali katalizuoti reakciją tarp superoksido radikalo ir vandenilio peroksido, kurios metu susidaro hidroksilo radikalai:
O2● + H2O2 → ●OH + OH- + O2
Hidroksilo radikalai yra labai reaktyvūs, jų pagrindiniai molekuliniai taikiniai yra DNR, lipidai ir angliavandeniai. Ko gero pats didžiausias yra poveikis membranų lipidams.
Įžanga, oksidacinis stresas ir neurodegeneracija 2024 straipsniai 90 atrinktų publikacijų Parkinsono liga 90 straipsnių 44 atrinktos publikacijos Alzheimerio liga 194 straipsniai 34 atrinktos publikacijos Friedricho ataksija 30 straipsnių 21 atrinkta publikacija
Hidroksilo radikalas inicijuoja vandenilio eksciziją iš polinesočiosios riebalų rūgšties grandinės ir suformuoja lipidinį radikalą, kuris gali toliau reaguoti su deguonimi ir suformuoti peroksilo radikalą (lipidas-O2). Peroksilo radikalai sukelia grandininę reakciją, į kurią įeina ir peroksidacija (tiksliau –
hidroperoksidacija). Jos metu peroksilo radikalas atima vandenilio joną iš šalia esančios kitos riebalų rūgšties grandinės, paversdamas ją lipidiniu radikalu, o pats virsta hidroperoksilu, kuris gali skilti į alkoksilo ir peroksilo radikalus katalizuojant pereinamiesiems metalams. Tokia grandininė reakcija tęsiasi tol, kol neįvyksta baigties stadija. Peroksidacija nutraukiama tuomet, kai du laisvieji radikalai reaguoja tarpusavyje ir sudaro produktą, kuris nėra laisvasis radikalas. Tokie neradikaliniai produktai yra būdingi peroksiduotoms ląstelių membranoms – tai didelės apjungtos riebalų rūgštys ar fosfolipidai. Tokios membranos netenka lankstumo, atrankaus barjero savybių, membraninių baltymų funkcijų ar suyra [14]. Tačiau membranų pažaida nėra vienintelis žalingas lipidų peroksidacijos poveikis. Tirpūs vandenyje peroksidacijos produktai patenka į kitas ląstelės vietas ir pradeda antrines pažaidas [15].
Kai kurie konstituciniai bei sužadinamieji (indukciniai) baltymai smegenyse veikia kaip prooksidantai arba antioksidantai [16]. Iš jų nemažai dėmesio skirta baltymams, atsakingiems už azoto monoksido (NO) gamybą. Smegenyse skirtinguose ląstelės komponentuose randamos tiek konsitucinės (neuroninė azoto monoksido sintazė (nNOS), endotelinė azoto monoksido sintazė (eNOS), tiek indukcinės (iNOS) azoto monoksido sintazės (NOS) izoformos [17, 18].
NO yra viena iš dešimties mažiausių gamtoje egzistuojančių molekulių [19]. Jį charakterizuoja aukštas difuziškumas bei reliatyviai trumpas skilimo pusperiodis, trunkantis nuo 5 iki 15 sekundžių [19-22]. Dėka NO, daugelyje organizmo audinių, o ypač smegenyse, veikia įvairios biologinės funkcijos. Be to, jis vertinamas kaip antioksidantas ir neuroprotektorius [23], nes gali surišti (angl. scavenge) už save reaktyvesnius ir pavojingesnius radikalus – superoksidą, hidroksilą ir peroksilo radikalus [24]. NO taip pat reaguoja su tiilo radikalu (angl. thiyl radical) GS●, kuris susidaro iš redukuoto glutationo (GSH) oksidacinio streso metu. Reakcijos metu susidaro S-nitrozoglutationas (GSNO), kuris veikia kaip antioksidantas [25].
Tačiau esant NO pertekliui, jis gali pažeisti smegenų audinius nitrozilindamas baltymus, ardydamas DNR ir pan. [26-28]. Esant fiziologiniam pH, NO reaguoja su superoksido radikalu ir sudaro peroksinitritą (ONOO-), kuris yra citotoksiškas, oksiduoja tiolių grupes ir gali toliau protonizuotis. Jam skylant susidaro labai toksiškas hidroksilo radikalas [29]:
NO + O2 →ONOO- ONOO- + H+→ ONOOH
Esant smegenų pažaidai, ADF susidaryme dalyvauja fermentas ksantino oksidazė, kuris generuoja vandenilio peroksidą bei superoksido anijoną. Šie, esant geležies ar kitų pereinamųjų metalų, yra toliau verčiami į pavojingus hidroksilo radikalus:
Ksantinas + O2 → Šlapimo rūgštis + H2O2 + ●O2-
Šiam baltymui iš pažeistų ląstelių patekus į kraujotaką, dehidrogenazės forma yra pilnai konvertuojama į grįžtamąją oksidazės formą. Taip amplifikuojama pažaida bei pažeidimas plinta [30].
8.2. Aktyviųjų deguonies formų aktyvinami neuronų žūties mechanizmai
Smegenims senstant, išsenka antioksidaciniai mechanizmai, vystosi oksidacinis stresas, kuris sukelia DNR ir baltymų pažaidas [31-33]. Be to, oksidacinis stresas daro įtaką neurodegeneracinių ligų, kurioms senėjimas yra papildomas rizikos veiksnys, išsivystymui. Tai Alzheimerio, Hantingtono ir Parkinsono ligos, amiotrofinė lateralinė sklerozė, šizofrenija ir priono liga [34-38].
Daugumoje su ADF susijusio smegenų pažeidimo modelių svarbiausias vaidmuo teikiamas branduolio faktoriaus kappa B (NF-κB) aktyvacijai. Šis oksidacijai-redukcijai jautrus transkripcijos faktorius gali būti aktyvuotas kai kurių ADF, įskaitant hidroksilo radikalą. Tuo tarpu hidroksilo radikalą surišančios medžiagos bei metalo chelatoriai slopina vandenilio peroksido virtimą hidroksilo radikalu ir, taip pat, stabdo NF-κB aktyvaciją [39-41]. Nesujaudintose ląstelėse randamas neaktyvus NF-κB, sudarytas iš P50/P65 dimero. Neaktyvus NF-κB dimeras yra susietas su NF-κB slopikliu (IκB). NF-κB aktyvinimas vyksta per IκB degradaciją, dalyvaujant fermentui IκB kinazei (IKK). Vyksta fosforilinimas, kuris lemia IκB ubikvitilinimą (angl. ubiquitination) ir suardymą dalyvaujant proteosomoms. Aktyvus NF-κB dimeras yra išlaisvinamas, patenka į ląstelės branduolį ir jame gali reguliuoti genų transkripciją [42, 43]. NF-κB reguliuoja daugybės genų raišką: citokinų, ląstelės žūties baltymų (Bcl šeima, Myc ir p53), adhezijos molekulių bei fermentų, kurie yra atsakingi už ADF susidarymą (ciklooksigenazė-2 ir indukcinė azoto oksido sintazė) [42, 43]. Taip NF-κB aktyvacija užveda užburtą ratą – pačios ADF skatina tolimesnę ADF produkciją. Tuo metu kraujo-smegenų barjero pažeidimas taip pat prisideda prie smegenų pakenkimo.
Manoma, kad yra ir daugiau kelių, kuriais ADF prisideda prie smegenų pažeidimo. Vienas jų yra susijęs su branduolio DNR reparacijos fermentu AP endonukleaze (APE). Oksidacinio streso sukelto smegenų pažeidimo metu APE ekspresija staiga sumažėja [44, 45] (APE kiekis tiesiogiai daro įtaką DNR reparacijai bei dalyvauja aktyvuojant transkripcijos faktorių AP-1 keisdama jo pajėgumą prijungti DNR). Taip APE modifikuoja daugybės kitų genų ekspresiją [46]. In vitro smegenėlių neuronuose padidėjųs
hidroksilo radikalų gamybai, stebimas AP-1 monomerinių komponentų c-Jun ir c-Fos kiekio padidėjimas. Tai patvirtina, jog AP-1 dalyvauja kaip mediatorius perduodant ADF sukeltus ląstelinius signalus [47]. Manoma, jog ir kiti redoksui jautrūs transkripcijos faktoriai (pvz., EIK-1 ir SP-1) gali dalyvauti perduodant ADF sukeltus signalus [48, 49]. Eksperimentai rodo, jog ir oksidacinio streso sukėlimas, ir gydymas antioksidantais sukelia ženklius kai kurių genų ekspresijos pokyčius. Daugelis iš šių genų yra tiesiogiai ar netiesiogiai susiję su ADF metabolizmu [49]. Tai patvirtina didelį ADF pajėgumą aktyvuoti genų ekspresiją neuronuose.
Be to, ADF aktyvina ląstelinį signalą, susijusį su kinazių (ypač su mitogenų aktyvuojamų baltymų kinazių šeima (MAPK)) aktyvacija. MAPK savo ruožtu aktyvuoja tam tikrus transkripcijos faktorius [50, 51].
Galiausiai, ADF sukelia mitochondrijų pažaidas, dėl ko atsipalaiduoja citochromas C, aktyvinamos kaspazių šeimos proteazės bei su apoptoze susiję faktoriai (APAF) [52, 53].
8.3. Antioksidantai ir neurodegeneracija
Fiziologinėmis sąlygomis ADF yra kontroliuojamos ląstelinių mechanizmų, kurių pagrindinė dalis – endogeninės ar maiste esančios antioksidantų molekulės bei surišantys fermentai (angl. scavenger
enzymes). Antioksidantams priklauso kai kurie vitaminai (askorbo rūgštis – vitaminas C, tokoferolis –
vitaminas E, retinolio rūgštis – vitaminas A), GSH, kofermentas Q10, melatoninas, šlapimo ir lipoinė rūgštys. Taip pat yra egzogeninių medžiagų (acetilcisteinas ir karotenoidai), kurios yra endogeninių antioksidantų prekursoriai. Pagrindiniai antioksidaciniai fermentai yra skirtingos SOD formos (vario/cinko SOD, mangano SOD, ekstraląstelinė SOD) [53], katalazė ir glutationo peroksidazė.
Šie gynybiniai mechanizmai dažniausiai yra pajėgūs palaikyti ADF normaliame lygyje. Tačiau senstant ar įvairių patologinių būsenų metu, ADF susidarymas tampa nekontroliuojamas ir pasiekia koncentracijas, keliančias grėsmę ląstelės funkciniam ir struktūriniam vientisumui. Ląstelė yra grįžtamai ar negrįžtamai pažeidžiama. Smegenys ypač jautrios tokioms oksidacinio streso būsenoms ne tik dėl didelio oksidacinio metabolizmo, bet ir dėl nervinėms ląstelėms būdingų funkcinių mechanizmų, potencialiai didinančių oksidacinio streso pažaidos riziką. Tikriausiai svarbiausi iš papildomų laisvųjų radikalų šaltinių yra susiję su neurotransmisija (angl. neurotransmission, synaptic transmission).
Apskaičiuota, jog glutamatas yra atsakingas už maždaug 40% neurotransmisijos. Jis gali sukelti pernelyg aktyvuotų neuronų perkrovą kalciu ir indukuoti ADF susidarymą [54]. Kiti su neurotransmiteriais susiję mechanizmai, galintys pagaminti didžiulius laisvųjų radikalų kiekius yra susiję
su monoamino katabolizmu tam tikrose neuronų populiacijose. Pavyzdžiui, juodojoje medžiagoje (lot.
substantia nigra) esančių dopaminerginių neuronų mitochondrijose susikaupusi monoamino oksidazė yra
potencialus ADF ir toksiškų oksiduotų dopamino derivatų šaltinis [55].
8.4. Oksidacinis stresas neurodegeneracinių ligų patogenezėje 8.4.1. Parkinsono liga
Parkinsono liga yra antra pagal dažnumą neurodegeneracinė liga pasaulyje, ja serga 0,3% visos populiacijos ir apie 1% vyrenių nei 60 metų amžiaus žmonių [56]. Jai būdingas juodosios medžiagos dopaminerginių neuronų netekimas ir dopamino koncentracijos sumažėjimas, o likusiuose neuronuose randami Lewy kūneliai (angl. Lewy bodies) [57, 58].
Dopaminas yra neurotransmitorius, būtinas normaliems kūno judesiams atlikti [59]. Mažėjant dopamino, pasireiškia galūnių ramybės tremoras, raumenų rigidiškumas, bradikinezija bei eisenos pakitimai [56, 60]. 1 paveiksle pavaizduoti dopamino kiekio skirtumai sveiko ir Parkinsono liga sergančio žmogaus smegenyse.
1 pav. Dopamino transporterių atvaizdavimas (DAT skenavimo nuotrauka). Parkinsono liga sergančio (A) ir sveiko (B) žmogaus atsekamosios medžiagos (tracer) kaupimo palyginimas
Šaltinis: Severe nigrostriatal degeneration without clinical parkinsonism in patients with polymerase gamma mutations (Tzoulis et al., 2013)
Parkinsono liga taip pat paveikia cholinerginę, serotogeninę ir noradrenergines sistemas, kurios lemia kognityvinius, miego sutrikimus, olfaktorinį deficitą, depresiją bei konstipaciją. Ligos progresavimas ir papildomų simptomų pasireiškimas yra susijęs su neurodegeneracijos progresavimu [61]. Šios ligos etiologija nėra išaiškinta, tačiau vyresnis amžius yra laikomas svarbiausiu rizikos veiksniu. Moksliniai tyrimai rodo, jog oksidacinis stresas bei mitochondrijų disfunkcija yra svarbiausi ligos progresavimą lemiantys veiksniai [62]. Mitochondrijos yra pagrindinis ADF šaltinis [63], o superoksido radikalų susidarymą daugiausiai lemia dvi kvėpavimo grandinės vietos – kompleksas I ir kompleksas III. Kaip buvo aptarta ankstesniame skyriuje, komplekse I ir komplekse III susidarę superoksido radikalai lemia ir kitų ADF atsiradimą.
Tiriant pomirtinių Parkinsono liga sirgusių pacientų smegenis, buvo nustatyta, kad smegenų juodojoje medžiagoje mitochondrijų kompleksas I buvo neaktyvus ir tai sudarė pagrindą įtarti tiesioginį ryšį tarp mitochondrijų disfunkcijos ir Parkinsono ligos [64, 65]. Sąsają pabrėžia tai, jog kompleksas I yra viena pagrindinių superoksido radikalo produkcijos vietų [63], o padidėjusio oksidacinio streso metu stebimi mitochondrijų funkcijos sutrikimai [66, 67]. Papildomų įrodymų atsirado identifikavus šeiminės Parkinsono ligos genetinę kilmę. Nustatyti keturi baltymus koduojantys genai (Parkin, DJ-1, PINK1, Fbxo7), svarbūs recesyvinių parkinsonizmo formų patogenezėje. Visi keturi genai yra susiję su mitochondrijų veikla ir oksidaciniu pažeidimu. Baltymai Parkin, PINK1 ir Fbxo7 yra svarbūs selektyviam pažeistų mitochondrijų eliminavimui ir jų disfunkcija pakeičia ląstelės mitochrondrijų morfologiją [68-71]. Nors tiksli DJ-1 funkcija nežinoma, manoma, jog jis dalyvauja formuojant ląstelės atsaką į oksidacinį stresą [72]. Nustatyta, jog mitochondrijų funkciją veikiantys aplinkos toksinai yra svarbus Parkinsono ligos rizikos veiksnys. Bandymuose su gyvūnais šie toksinai sukeldavo parkinsonizmą [73].
Sąsaja tarp oksidacinio streso ir dopaminerginių neuronų degeneracijos buvo įrodyta pomirtiniais Parkinsono liga sirgusių pacientų smegenų tyrimais. Tokių tyrimų metu dopaminerginiuose neuronuose buvo rasta oksidacijos metu susidarančių žymenų nesočiose riebalų rūgštyse [74, 75] bei nukleorūgštyse [76]. Parkinsono liga sirgusių pacientų smegenyse taip pat randami karbonilinti baltymai. Tai rodo ADF sukeltą oksidacinę baltymų pažaidą [31, 77]. Tačiau negalima vienareikšmiškai pasakyti, ar oksidacinis stresas pats sukelia Parkinsono ligą, ar yra neuronų netekimo pasekmė.
Buvo nustatyta, kad Parkinsono liga sergančių pacientų smegenų juodojoje medžiagoje vyksta žymi geležies akumuliacija [78-80]. Nustatytas 176% bendro geležies bei 225% trivalentės geležies (Fe3+) kiekio padidėjimas. Tai rodo, jog Fe3+ bei dvivalentės geležies (Fe2+) santykis gali būti svarbus ligos patologijoje [80]. Geležis prisideda prie oksidacinio streso keliais būdais [81] ir svarbiausias jų – anksčiau minėta Fentono reakcija, kurios metu susidaro hidroksilo radikalai. Tačiau Parkinsono ligos metu geležis taip pat katalizuoją reakciją tarp dopamino ir vandenilio peroksido, kurios produktas – endogeninis
neurotoksinas 6-hidroksidopaminas (6-OHDA) [82, 83]. Vieno bandymo metu, peles maitinant dieta, turinčia daug geležies, jų smegenų dryžuotajame kūne (lot. corpus striatum) ir smegenų kamiene nustatyta didesnė geležies ir hidroksilo radikalų koncentracija bei didesnė oksiduoto glutationo frakcija lyginant su kontroline grupe [84]. Taip pat stebėtas žymiai didesnis 1-metil-4-fenil-1,2,3,6,-tetrahidropiridino (MPTP) poveikis (MPTP – industrinis chemikalas, sukeliantis Parkinsono fenotipą ir žmonių organizme).
Kaip jau minėta anksčiau, ląstelės turi kelis antioksidacinius mechanizmus, kurie veikdami sinergistiškai neleidžia išsivystyti oksidaciniam stresui. Vienas jų, glutationas, kuris paplitęs žinduolių ląstelėse [85]. Senstant glutationo kiekis ląstelėse mažėja [86], o substantia nigra kiekis, palyginus su kitomis smegenų sritimis, mažesnis [87]. Glutationo kiekio sumažėjimas stebimas tiek ankstyvoje, tiek pažengusioje Parkinsono ligos stadijoje. Keliama hipotezė, jog tai įvyksta dar prieš išsivystant ligai [88-90].
Taigi, yra rimtų įrodymų, jog oksidacinis stresas yra svarbus Parkinsono ligos patogenezėje ar bent jau sukeliant su ligos patologija susijusius ląstelių pažeidimus. Oksidacinis stresas yra glaudžiai susijęs su daugybe ląstelėse vykstančių procesų (baltymų agregacija, mitochondrijų funkcijos sutrikimu ir kita), kurie prisideda prie neuronų netekimo. Galbūt šie procesai ir nesudaro kaskados, bet gali būti cikliškai susiję. 2 paveiksle apibendrinta, kaip oksidacinis stresas yra susijęs su Parkinsono ligos progresavimu.
2 pav. Ryšys tarp mitochondrijų ir oksidacinio streso Parkinsono ligos progresavyme Adaptuota pagal: Anti-Oxidants in Parkinson's Disease Therapy: A Critical Point of View (Filograna et al., 2016)
8.4.2. Alzheimerio liga
Alzheimerio liga yra labiausiai paplitusi neurodegeneracinė liga bei dažniausia vyresniojo amžiaus žmonių demencijos forma. Pasaulyje nuo jos kenčia apie 24 milijonai žmonių. Ateityje šie skaičiai tik didės dėl populiacijos senėjimo [91]. Ligai būdinga selektyvi smgenų sričių, susijusių su suvokimu (hipokampo, entorininės ir kaktinės žievės) ir emociniu elgesiu (migdolinio kūno, prefrontalinės žievės ir pogumburio) neuronų degeneracija. Alzheimerio ligą charakterizuoja senatvinių plokštelių (angl.
senile plaques) ir neurofibrilinių rezginių išplitimas, neurouždegiminis procesas, neuronų pažeidimas bei
sinapsių praradimas [92].
plokštelių ir neurofibrilinių rezginių) progresavimo stadijos: ikiklinikinė Alzheimerio liga, lengvas kognityvinis sutrikimas ir ankstyvoji Alzheimerio liga [93, 94]. Nepaisant per paskutinius kelis dešimtmečius pasiekto progreso tiriant Alzheimerio ligą, kokreti ligos kilmė ir patogenezė nėra nustatytos. Yra nemažai įrodymų, patvirtinančių žalingą oksidacinio streso įtaką Alzheimerio ligos patogenezėje [95-98], bei nustatytas antioksidacinių fermentų veiklos sutrikimas [99]. Keliais tyrimais parodyta, jog mitochondrijų disfuncija sukelia ADF gamybą ir tai yra svarbus faktorius tiek Parkinsono (kaip minėta anksčiau), tiek ir Alzheimerio ligų patogenezėje [100-102]. Beta amiloido (Aβ) peptidai bei vario ir geležies jonai identifikuoti kaip potencialūs oksidacinio streso šaltiniai [96, 103, 104]. Hipotezė dėl Aβ sukelto oksidacinio streso svarbos Alzheimerio ligos patogenezėje patvirtina keliomis Butterfield grupės studijomis [96, 105, 106]. Aβ susidaro skaidant pirmtaką APP (angl. amyloid protein precursor) ir jam yra būdinga spontaninė oligomerizacija, o susidarę oligomerai yra toksiški [107]. Jie įsiterpia į fosfolipidų dvisluoksnį ir ten gali sukelti ADF gamybą: pradedama membranų peroksidacija, vėliau vidulątelinių baltymų ir nukleorūgščių oksidacija [108]. Be to, Aβ oligomerai dalyvauja fosforilinant tau baltymą (tau baltymas neuronuose stabilizuoja mikrovamzdelius), dėl ko pažeidžiama mikrovamzdelių struktūra, neuronai netenka struktūrinio vientisumo, sutrinka medžiagų transportas ir tai turi įtakos Alzheimerio ligos patogenezėje [109, 110].
ADF sukelia ir baltymų oksidaciją. Standartiniais metodais nustatomos keturios baltymų oksidacijos rūšys: baltymų karbonilinimas, baltymų nitrinimas, su baltymais surištų lipidų peroksidacija ir baltymų glikooksidacija. Lipidų peroksidacija yra vienas pagrindinių reiškinių, sukeliančių redokso disbalansą ir oksidacinių pažaidų susikaupimą ląstelėje. Alzheimerio liga sergančių pacientų smegenyse ir kraujyje kelių tyrimų metu nustatyta padidėjusi smegenų lipidų peroksidacija bei oksidacinis stresas [111, 112].
Siekiant patikrinti oksidacinio streso įtaką neurodegeneracijai, pasitelkiama ir proteomika. Ypatingas dėmesys skirtas Aβ sukelto oksidacinio streso pažeidimų tyrimui smegenyse [113]. Proteomikos šaka, siekianti identifikuoti ir kvantifikuoti oksidacijos-redukcijos sukeltus proteomo pokyčius yra vadinama redokso proteomika (angl. Redox Proteomics) [114]. Jos pagalba Alzheimerio ligos pažeistose smegenyse nustatyta daugybės fermentų (piruvatkinazės, Eno1, ATP sintazės ir kitų) oksidaciniai pažeidimai [115, 116]. Visi šie fermentai tiesiogiai ar netiesiogiai dalyvauja ATP sintezės reakcijose. 3 paveiksle apibendrinta fermentų, dalyvaujančių energijos metabolizme, oksidacija. Proteomikos technika patvirtina, jog smegenų gliukozės metabolizmo sumažėjimas bei energijos metabolizmo pažeidimas koreliuoja su padidėjusiu oksidaciniu stresu.
3 pav. Fermentų, dalyvaujančių energijos metabolizme, oksidacija. Padidėjęs Aβ kiekis sukelia oksidacinį stresą (pažymėta Ox), taip sukeliama glikolitinių fermentų (paryškinta raudonai) ir Krebso
ciklo fermentų oksidacija.
Adaptuota pagal: Oxidative stress, protein modification and Alzheimer disease (Tramutola et al., 2016)
8.4.3. Friedricho ataksija
Friedricho ataksija (FRDA) yra luošinanti, progresuojanti neurodegeneracinė liga, sukelianti ir kitų organizmo sistemų sutrikimus (hipertrofinę kardiomiopatiją ir cukrinį diabetą). Šią ligą sukelia FXN gene įvykusi nestabilių nukleotidų sekų ekspansija. Dažniausia mutacija (96% atvejų) - GAA tripleto ekspansija FXN geno pirmajame introne [117, 118]. Liga paveldima autosominiu recesyviniu būdu. Nors FRDA yra reta, tačiau tai dažniausia paveldima ataksija, bendras sergamumas (angl. prevalence) Europoje siekia 2-3 atvejus 100000 gyventojų [119, 120]. Liga dažniausiai prasideda brendimo laikotarpiu ir
pasireiškia progresuojančiu eisenos sutrikimu, dismetrija, dizartrija ir giliųjų sausgyslių refleksų išnykimu. Apie 75% pacientų išsivysto hipertrofinė kardiomiopatija ir apie 15% pacientų – cukrinis diabetas [119]. FRDA patogenezė yra susijusi su sutrikusia FXN geno transkripcija, dėl ko mažėja baltymo frataksino (angl. frataxin) ekspresija. Nors tikslūs ligą sukeliantys mechanizmai nėra išaiškinti, žinoma, jog frataksinas randamas mitochondrijose, kur yra tiesiogiai susijęs su geležies apykaita ir energijos produkcija. Frataksinas, pavyzdžiui, dalyvauja formuojant geležies-sieros klasterį, kuris yra būtinas kvėpavimo grandinės fermentų komponentas. Frataksino trūkumas sukelia geležies akumuliaciją mitochondrijose, padidina oksidacinį stresą ir sutrikdo ATP produkciją [121, 122]. Manoma, jog šie procesai užveda ydingą ciklą, kurio metu vis labiau didėja oksidacinis stresas ir pažeidžiami audiniai. Disfunkcinėse mitochondrijose esančios ADF gali pažeisti šalia esančias molekules, tarp jų ir mitochondrinę DNR (mtDNR) [122]. MtDNR yra ypač jautri oksidacijai, nes yra sąlyginai laisva, palyginus su branduolio DNR, kuri yra supakuota į chromosomas. Kadangi kvėpavimo grandinės komponentai yra iš dalies užkoduoti chromosominėje DNR, ADF sukelta pažaida gali dar labiau sustiprinti mitochondrijų disfunkciją. Remiantis šia teorija manoma, jog FRDA pažeidžia audinius, kuriems būdingas aktyvus energijos metabolizmas (dorsalinius šakninius ganglijus, smegenėlių dantytąjį branduolį (nucleus dentatus), kardiomiocitus), o tai lemia klasikinį ligos pasireiškimą. Tipiniai ligos sukeliami pažeidimai pavaizduoti 4 paveiksle.
4 pav. Mielinu dažytas nugaros smegenų pjūvis. Tipiniai Friedricho ataksijos pažeidimai nugariniame stuburo smegenų pluošte (A) bei spinocerebeliniame trakte (B).
8.5. Geležies įtaka smegenų senėjimo procesui ir neurodegeneracinėms ligoms
Geležis dalyvauja daugybėje pamatinių biologinių procesų, vykstančių smegenyse. Tai deguonies pernaša, DNR sintezė, ląstelinis kvėpavimas, mielino bei neurotransmiterių sintezė ir metabolizmas [123]. Geležies homeostazė svarbi normalios smegenų funkcijos palaikymui, o esant jos reguliacijos sutrikimui įvairiais mechanizmais gali būti sukeliamas neurotoksiškumas. Optimalias sąlygas ląstelėms funkcionuoti sudaro homeostazės mechanizmai, kurie palaiko geležies koncentracijos pusiausvyrą skirtinguose ląstelės kompartmentuose, neleidžia susidaryti didelėms laisvos geležies koncentracijoms ir dėl to pasireikšti toksiškam jos poveikiui [123, 124]. Jei geležies koncentracija viršija homeostazės galimybes, gali būti sukeliamos oksidacinės pažaidos bei įvykti ląstelės žūtis [125].
Vykstant normaliam senėjimui, tam tikrose smegenų srityse vyksta selektyvi geležies akumuliacija [126, 127]. Daugelio neurodegeneracinių ligų metu vykstanti akumuliacija yra didesnė, nei normalaus senėjimo metu. Senėjimas yra pagrindinis neurodegeneracinių ligų rizikos veiksnys, o su amžiumi susijusi geležies akumuliacija gali būti svarbi neurodegeneraciniams procesams. Nustatyta, jog neurouždegimo metu aktyvuojamos glijos ląstelės ir taip sutrikdoma geležies homeostazė [128, 129].
Bendro geležies kiekio koncentracijos didėjimui senstant įtakos turi keli veiksniai: padidėjęs kraujo-smegenų barjero pralaidumas, uždegiminiai procesai, geležies persiskirstymas smegenyse ir jos homeostazės pokyčiai [130, 131]. Senėjimo procesai sutrikdo geležies homeostazės sistemą [132], baltymai ir kitos molekulės nebepajėgia geležies efektyviai cheluoti, susidaro geležies perteklius. Geležies akumuliacija neuronuose sukelia apoptozę. Glijos ląstelėse geležies akumuliacija gali sukelti uždegiminių citokinų atpalaidavimą [133] ir sukelti uždegiminę būseną. Taip sukeliamas savaeigis neurouždegimo ir neurodegeneracijos ciklas [134]. Šie su senėjimu susiję pokyčiai gali nulemti geležies koncentracijos didėjimą tam tikrose smegenų srityse [130, 131, 135].
Atlikta nemažai tyrimų, kuriuose nustatytas senėjimo poveikis geležies akumuliacijai juodojoje medžiagoje: nustatyta, kad bendros geležies koncentracija senstant didėja [127, 136]. Zecca ir bendraautorių tyrimai [126, 127] sudaro pagrindą tiriant geležies įtaką Parkinsono ligos (kuri labiausiai paveikia juodąją medžiagą) neurodegeneraciniams mechanizmams.
Esant geležies pertekliui smegenų ląstelėse, didėja ADF kiekis (svarbiausia – hidroksilo radikalo) ir tokiu būdu sukeliamas oksidacinis stresas. Kaip jau minėta anksčiau, ADF ląstelėje sukelia daugybę pažeidimų, tačiau taip pat ir geležies atpalaidavimą iš mitochondrijų kvėpavimo grandinėse esančių geležies-sieros klasterių. Taip sukeliama tolimesnė ADF gamyba Fentono reakcijoje. Geležies homeostazės sutrikdymas veikia ir mitochondrijų funkcijas bei pagreitina neurodegeneracinių procesų progresavimą [137, 138].
Geležies kiekio padidėjimas sukelia neurodegeneracinius procesus ir kitais būdais nei Fentono reakcija. Fe2+ dalyvauja oksiduojant katecholaminus (tarp jų ir dopaminą), iš jų susidaro labai reaktyvūs toksiški kvinonai [139-141]. Fe2+ taip pat dalyvauja konvertuojant MPTP (toksiną, kuris sukelia į
Parkinsono ligą panašius simptomus) į toksišką metabolitą (1-metil-4-fenilpiridiną) [142]. Tyrimuose in
vitro įrodyta, jog kai kurių baltymų agregacija, susijusi su neurodegeneracija, irgi sukeliama padidėjusios
Fe2+ koncentracijos [143, 144]. Geležies toksiškumo sukelta neurodegeneracija sukelia apoptozę [145] ir
feroptozę (nuo geležies priklausomą, reguliuojamą neapoptozinį ląstelės mirties mechanizmą) [146]. Manoma, jog sutrikusi redokso metalų geležies ir vario homeostazė prisideda prie Alzheimerio ligos neuropatologijos. Senatvinėse plokštelėse bei neurofibriliniuose rezginiuose, kurie būdingi Alzheimerio ligai, randama didelė cinko, vario ir geležies koncentracija. Gali būti, jog židininis šių jonų susikaupimas sukelia jų trūkumą kitose smegenų srityse, taip nulemiant neuronų funkcijos sutrikimą [147]. Įrodyta, jog pakitusi cinko, vario ir geležies homeostazė lemia Aβ gamybą iš APP, hiperfosforilinto tau baltymo (randamo senatvinėse plokštelėse bei neurofibriliniuose rezginiuose) produkciją ir prisideda prie neuronų oksidacinio streso [148]. Taip pat nustatyta, jog padidėjusi geležies koncentracija gyvūnų smegenyse sukelia žymius kognityvinius defektus [149].
Neuropatologinių tyrimu metu spektroskopiniais metodais nustatyta, jog geležies koncentracijos padidėjimas tam tikrose smegenų srityse koreliuoja su Parkinsono ligos sunkumu [78, 150-152]. Šia liga sergančių pacientų juodojoje medžiagoje esančiuose Lewy kūneliuose randama geležies sankaupa [153]. Kito tyrimo metu pacientų, sergančių Parkinsono liga su diskinezija, raudonajame branduolyje rastas padidėjes geležies kiekis [154].
Įdomu tai, jog didesnė geležies konentracija kraujo serume priežastiniu ryšiu susieta su mažesne Parkinsono ligos išsivystymo rizika. Tai rodo galimą periferinės geležies apsauginį poveikį [155, 156]. Analogiškai mažesnės sisteminės geležies koncentracijos susietos su didesne rizika susirgti šia liga [157-159]. Manoma, jog tai susiję su geležies poreikiu neurotransmiterių (pavyzdžiui, dopamino) gamybai.
8.6. Neurodegeneracinių ligų antioksidacinė terapija 8.6.1. Parkinsono ligos antioksidacinė terapija
naudojami keli vaistai (pvz., dopamino agonistai, monoamino oksidazės (MAO)-B inhibitoriai ir kiti) [160]. Tačiau neurodegeneracijos progresavimas yra neišvengiamas [161]. Pacientams galiausiai išsivysto ryškūs ligos požymiai (eisenos sutrikimai, demencija), prastėja gyvenimo kokybė bei sutrumpėja gyvenimo trukmė. Vis dar nepasiektas tikslas – sukurti neuroprotekcinį gydymą, lėtinantį ligos progresavimą bei teigiamai veikiantį ligos sukeliamus dopaminerginius ir nedopaminerginius simptomus.
Neuroprotekcinių medžiagų kūrimas remiasi ligos etiologijos supratimu ir patogenetinių kelių, atsakingų už neurodegeneraciją, išaiškinimu. Kaip aptarta ankstesniame skyriuje, surinkta nemažai duomenų apie procesus, susijusius su Parkinsono ligos patogeneze. Tai mitochondrijų kvėpavimo grandinės komplekso I defektai, mtDNR mutacijų akumuliacija, sutrikusi kalcio homeostazė mitochondrijose, autofaginis pašalinimas (mitofagija) ir padidėjęs oksidacinis stresas. Remiantis šia informacija išvystytos ir išbandytos kelios skirtingos terapinės strategijos[160].
Neurodegeneracijos sukelti bioenergetiniai defektai galėtų būti kompensuojami padidinant neuronų mitochondrijų kiekį. Peroksisomų proliferatorių aktyvinamų gama receptorių (PPAR-γ) koaktyvatorius-1α (PGC-1α) yra svarbus mitochondrijų funkcijos reguliatorius. PPAR-γ priklauso didelei branduolio receptorių grupei ir dalyvauja kontroliuojant ląstelės reprodukciją, metabolizmą, vystymąsi ir imuninį atsaką. PPAR-γ aktyvacija iš esmės lemia mitochondrijų biogenezės aktyvinimą [162]. Taigi, mitochondrijų biogenezė turėtų būti aktyvinama ir PPAR-γ aktyvatorių, tokių kaip resveratrolis (angl.
Resveratrol) ir vaistai, kurie jau naudojami diabeto gydymui (rosiglitazonas, pioglitazonas, troglitazonas ir
kiti) [163]. Tyrimuose su MPTP, pelių modeliuose įrodytas neuroprotekcinis pioglitaziono [164], resveratrolio ir bezafibrato (PGC-1α agonisto) poveikis [165]. Remiantis šia patirtimi buvo vykdytas klinikinis tyrimas pioglitazonu gydant ankstyvą Parkinsono ligą, tačiau sulaukta neigiamų rezultatų [166].
Komplekso I reguliatoriai taip pat pasiūlyti kaip galimas terapinės intervencijos taikinys. Tiriant peles, heterozigotines geno Engrailed-1 (En1) nešiotojas, nustatomas progresuojantis vidurinių smegenų dopaminerginių neuronų praradimas. En1 yra hemoeozinis homeobox šeimai priklausantis genas (komplekso I aktyvatorius). Tyrimo metu pelėms suleidus egzogeninio En1 bei MPTP nustatyta, jog egzogeninis En1 apsaugo pelių dopaminerginius neuronus nuo toksiško MPTP poveikio [167].
Viena naujesnių neuroprotekcinio gydymo strategijų - geležies chelatoriai. Galimas kandidatas šiam tikslui – deferipronas (angl. Deferiprone), kuris lengvai pereina kraujo-smegenų barjerą bei ląstelių membranas. Tai oraliniu būdu vartojamas, riebaluose tirpus geležies chelatorius, kuris vartojamas kaip alternatyva desferoksaminui (angl. Desferoxamine) (esant geležies pertekliui bei pacientams, kurie gydomi transfuzijomis ir serga hemoglobinopatijomis). Dėl žemo afiniteto geležiai (mažesnio, nei transferino) deferipronas mažiau linkęs sukelti geležies trūkumą, nei desferoksaminas. Šiuo metu vyksta
dvi klinikinės studijos, tiriančios deferiproną kaip galimai Parkinsono ligos eigą modifikuojantį vaistą (ClinicalTrials.gov identifikaciniai numeriai NCT02728843 ir NCT02655315).
8.6.2. Alzheimerio ligos antioksidacinė terapija
Kaip jau aptarta anksčiau, Alzheimerio liga yra dažniausia neurodegeneracinė liga bei dažniausia demencijos forma, o bendras ja sergančių žmonių pasaulyje skaičius tik didėja. Taigi, jei būtų sukurta prevencinė intervencija, turinti kad ir labai mažą poveikį ligos eigai asmeniniame lygyje, jos bendras poveikis ateityje gerokai sumažintų ligos sukeliamą naštą visuomenei [168, 169]. Atlikta ir vis dar atliekama daugybė intervencinių tyrimų siekiant išsiaiškinti farmakologinių preparatų, mitybos bei gyvenimo būdo įtaką šiai ligai [170].
Paskutiniojo dešimtmečio pradžioje tirtas naujų Alheimerio ligos gydymui skirtų vaistų (acetilcholinesterazės inhibitorių, tokių kaip donepezilis, rivastigminas, galantaminas) poveikis demencijos prevencijoje, tačiau atitinkami tyrimai nepasiekė savo tikslo. Nuo to laiko apsvarstyta daugybė kitų strategijų, tarp jų ir įvairūs junginiai, turintys antioksidacinių savybių. Tikėtina, jog oksidaciniam stresui tenka svarbus vaidmuo sukeliant neurodegeneraciją bei neuronų netekimą Alzheimerio ligos metu [171].
Ankstyvoje studijoje tirtas idebenono, struktūrinio kofermento Q10 analogo (žr. kitą skyrių apie FRDA gydymą), poveikis kognityvinių funkcijų sutrikimui Alzheimerio ligos metu. Vienus metus trukusio daugiacentrio, dvigubai aklo, placebu kontroliuojamo klinikinio tyrimo metu statiškai reikšmingų kognityvinių sutrikimų pokyčių (lyginant idebenono ir placebo grupes) nenustatyta [172].
Kitas kai kuriose Europos šalyse demencijos bei atminties sutrikimų gydymui patvirtintas preparatas yra dviskiaučio ginkmedžio (lot. Ginkgo Biloba) ekstraktas. Jungtinėse Amerikos Valstijose bei kai kuriose kitose šalyse (tarp jų ir Lietuvoje) jis klasifikuojamas kaip maisto papildas. Kai kuriose Europos šalyse jis patvirtintas demencijos bei atminties sutrikimų gydymui. Atlikti du didelės apimties tyrimai, kurių metu tirta standartizuoto dviskiaučio ginkmedžio ekstrakto įtaka sergamumui (angl.
incidence) demencija bei Alzheimerio liga. Tyrime dalyvavo 3069 pacientai 75 metų amžiaus ir vyresni.
Abiejų studijų metu nenustatyta šio ekstrakto veiksmingumo, pacientus juo gydant 5-6 metus [173, 174]. Atlikti tyrimai ir su didelėmis vitamino E dozėmis, tikintis sustabdyti lengvo kognityvinio sutrikimo progresavimą į Alzheimerio ligą, tačiau teigiamų rezultatų nesulaukta [175]. Šiuo metu vyksta pagalbinis tyrimas, kurio tikslas išsiaiškinti vitamino E bei seleno prevencines galimybes Alzheimerio ligai (PREADVISE, ClinicalTrials.gov identifikacinis numeris NCT00040378). Tyrimo imtis - 7547
sveiki vyrai, kurių amžius 62 metai ir vyresni. Tyrimo metu stebimos kognityvinės dalyvių funkcijos.
8.6.3. Friedricho ataksijos antioksidacinė terapija
Šiuo metu specifinio FRDA gydymo nėra, o pacientų priežiūra grindžiama pagalbinėmis priemonėmis [176]. Kaip jau aptarta, ligos prognozė yra prasta, daugumai pacientų pasireiškia sunkūs neurologiniai sutrikimai, o per 10-15 metų nuo ligos pradžios netenkama galimybės savarankiškai vaikščioti, pacientai tampa prikaustyti prie neįgaliųjų vežimėlio. Mirštama dažniausiai dėl kardiomiopatijos sukeliamų komplikacijų [177].
Paskutiniais metais dėtos didelės pastangos tiriant galimą terapiją, kuri sustabdytų ar bent sulėtintų ligos progresavimą. Dvi pagrindinės strategijos yra (1) frataksino geno transkripcijos inhibitorių blokavimas ir (2) mitochondrijų funkcijos palaikymas bei atkūrimas. Remiantis antrąja strategija sukurti keli antioksidacinių savybių turintys junginiai, kurie buvo ar dar yra bandomi.
Kofermentas Q10 (2,3-dimetoksi-5-metil-6-dekeprenilas) yra nedidelė lipofilinė molekulė, randama vidinių mitochondrijų membranų sudėtyje. Jis dalyvauja (1) perduodant elektronus tarp koplekso I ir komplekso II bei (2) perduodant elektronus nuo oksiduojamų riebalų rūgščių bei šakotos grandinės aminorūgščių iki komplekso III. Šių procesų galutinis rezultatas – ATP sintezė. Kofermento Q10 trūkumas gali sukelti ankstyvos pradžios ataksijos sindromą, kuris reaguoja į gydymą kofermentu Q10 [178]. Dalyvaudamas redokso reakcijose kofermentas Q10 veikia kaip stiprus antioksidantas. Jis stabdo baltymų, lipidų, lipoproteinų ir DNR oksidaciją bei padeda palaikyti kitus antioksidantus, tokius kaip vitaminas C ir E. Tai yra vienintelis endogeninis riebaluose tirpus antioksidantas. Manoma, jog jis taip pat turi priešuždegiminių ir priešsklerotinių savybių [179]. Atsižvelgus į jo antioksidacinį poveikį bei gebėjimą dalyvauti elektronų pernašos grandinėje ir taip padidinti ATP sintezę, su kofermentu Q10 pradėti klinikiniai tyrimai. Lodi su bendraautoriais [180] gydė 10 FRDA pacientų šešis mėnesius skirdami 400 mg kofermento Q10 bei 2100 TV vitamino E per dieną. Klinikinių parametrų atžvilgiu pirmojo tyrimo metu nebuvo gauta reikšmingų rezultatų. Tačiau širdies magnetinio rezonanso (MR) spektroskopijos būdu nustatyta, jog pacientų, gavusių šiuos vaistus, miokarde reikšmingai suintensyvėjo ATP sintezė. Hart su bendraautoriais [181] su tais pačiais pacientais atliko ilgesnį tyrimą ir nustatė, jog gydymo metu pacientų neurologiniai sutrikimai neprogresavo (kaip būtų galima tikėtis šios progresuojančios ligos atveju), o kai kurių pacientų net pagerėjo.
Idebenonas (2,3-dimetoksi-5-metil-6-(10-hydroksidecil)-1,4-benzokvinonas) yra struktūrinis kofermento Q10 analogas. Jis pirmiausia sukurtas ir licencijuotas Japonijoje Alzheimerio ligos gydymui.
Jis gali veikti kvėpavimo grandinėje pernešdamas elektronus [182] bei pasižymi panašiomis į kofermento Q10 antioksidacinėmis savybėmis [183]. Teoriškai, dėl mažesnės molekulinės masės ir geresnio tirpumo vandenyje idebenonas turėtų pasižymėti didesniu bioprieinamumu, nei kofermentas Q10. Pirmieji tyrimai skiriant idebenoną FRDA pacientams buvo atviri. Daugiausiai dėmesio skirta širdies pokyčiams stebėti ir buvo gauti daug žadantys rezultatai (tarpskilvelinės pertvaros storio sumažėjimas, išmetimo frakcijos padidėjimas) [184-186]. Šiuo pagrindu Europoje bei Jungtinėse Amerikos Valstijose atlikti du trečiosios fazės placebu kontroliuojami klinikiniai tyrimai, kuriuose dalyvavo daugiau nei 200 pacientų. Nors kai kurie antriniai rezultatai rodė pacientų būklės pagerėjimą, statistiškai reikšmingos pagrindinės vertinamosios baigties (angl. primary endpoint) – neurologinės būklės pagerėjimo lyginant su placebu – nenustatyta. Šiuo metu idebenonas FRDA gydymui neregistruotas nei Europoje, nei Jungtinėse Amerikos Valstijose.
Naujesnė kryptis kuriant FRDA terapiją – chelacijos pagalba užkirsti kelią geležies akumuliacijai mitochondrijose, siekiant sustabdyti Fentono reakciją ir taip sumažinti laisvųjų radikalų gamybą. Kaip minėta anksčiau, dėl galimybės pereiti ląstelių membranas ir patekti į CNS daug dėmesio skirta deferipronui. Pirmųjų atvirų tyrimų metu nustatytas reikšmingas poveikis ligos žymenims – geležies kiekio sumažėjimas dantytajame branduolyje bei širdies hipertrofijos mažėjimas [187]. Tačiau atlikus didesnį placebu kontroliuojamą klinikinį tyrimą reikšmingų gydymo efektyvumo rezultatų negauta, atvirkščiai, kai kurių pacientų neurologinė būklė netgi blogėjo [188].
Naujausias galimas taikinys FRDA terapijai – Nrf2 (angl. erythroid-derived 2-related factor 2). Tai transkripcijos faktorius, reguliuojantis antioksidacinių baltymų ekspresiją. FRDA metu pažeidžiama šio faktoriaus veikla. Šiuo metu placebu kontroliuojamame tyrime siekiama išsiaiškinti omaveloksolono (dar žinomo kaip RTA 408), Nrf2 aktyvatoriaus, poveikį gydant FRDA (ClinicalTrials.gov identifikacinis numeris NCT02255435).
9. APIBENDRINIMAS
Daugybė eksperimentinių tyrimų, gautų pastaraisiais dešimtmečiais, rodo oksidacinio streso svarbą sukeliant neurodegeneraciją tiek fiziologinio senėjimo, tiek neurologinių ligų metu. Dokumentuoti tikslūs problemas keliantys antioksidacinių kelių defektai, kurie vėliau kruopščiai tirti kaip galimi terapiniai taikiniai. Vieni iš svarbių galimų taikinių − mitochondrijų disfunkcija ir padidėjusi geležies koncentracija − yra susiję su Alzheimerio, Parkinsono ligų bei Friedricho ataksijos patogeneze. Visi šie
mechanizmai veda prie laisvųjų radikalų gamybos, kurie sukeldami tolimesnes ląstelių pažaidas bei mitochondrijų mutacijas prisideda prie pirminio sutrikimo progresavimo. Vis dar nepasiektas tikslas − identifikuoti terapijos būdus, kurie sustabdytų ar bent jau sulėtintų kol kas neišvengiamą neurodegeneracinių ligų progresavimą.
Per paskutinį dešimtmetį neurodegeneracinių ligų antioksidacinių terapijų klinikiniams tyrimams išeikvota daug laiko, pinigų ir pastangų, tačiau galutinių išvadų dėl gydymo efektyvumo vis dar negalime daryti. Tyrimų metu vaistų paskyrimai išlieka nenuoseklūs, o daugybė pacientų patys išleidžia didžiules pinigų sumas antioksidantų papildams, kurių veiksmingumas abejotinas. Kaip daugumos nepasisekusių klinikinių tyrimų pagrindiniai trūkumai minimi studijų dizainas bei pacientų atranka. Pavyzdžiui, kai kurių tyrimų metu nebuvo gautas teigiamas tirto medikamento poveikis visoje tyrimo populiacijoje. Tačiau vėliau buvo įrodytas reikšmingas vaisto poveikis tam tikroms tyrimo populiacijos subgrupėms (jaunesniems bei lengvesne ligos forma sergantiems pacientams) [188]. Tai leidžia manyti, jog neuroprotekcinė terapija (antioksidacinė ar kitokia), gali būti veiksminga tik taikoma ankstyvu ligos laikotarpiu. Kitas esminis veiksnys, nulemsiantis neuroprotekcinės terapijos sėkmę – junginio gebėjimas pasiekti pažeistus audinius. Biologinis prieinamumas CNS dažniausiai ribotas ir ne visada sistemiškai tiriamas [189]. Tas pats galioja ir kalbant apie mitybos intervencijas bei nereceptinius antioksidantų papildus.
10. IŠVADOS
1. Laisvųjų radikalų atsiradimas smegenyse labiausiai siejamas su mitochondrijų kvėpavimo grandinėje vykstančiais procesais bei įvairiomis fermentų sistemomis (azoto monoksido sintazės, ksantino oksidazės).
2. Nors tikslūs mechanizmai nėra aiškūs, oksidacinis stresas laikomas vienu svarbiausių neurodegeneracines ligas sukeliančių patofiziologinių mechanizmų.
3. Nepaisant įrodymų apie oksidacinio streso įtaką sukeliant neurodegeneraciją, antioksidantų poveikis gydant neurodegeneracines ligas lieka neįrodytas.
4. Šiuo metu daugiausiai žadanti antioksidacinės terapijos kryptis – geležies chelatorių vartojimas Parkinsono ligos gydymui.
11. PRAKTINĖS REKOMENDACIJOS
Planuojant ateities tyrimus turėtų būti atsižvelgta į tinkamas strategijas, kad potencialūs terapijos variantai klinikiniuose tyrimuose būtų tinkamai įvertinti. Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas klinikiniame tyrime dalyvaujančių pacientų atrankai, antioksidacinės terapijos vertinimo žymenų kūrimui bei preparatų biologinio prieinamumo įvertinimui. Potencialios terapijos turėtų būti išbandytos ankstyvoje ligos stadijoje, didelėje bei homogeniškoje tiriamųjų populiacijoje.
12. LITERATŪROS SĄRAŠAS
1. Barja, G. Updating the mitochondrial free radical theory of aging: an integrated view, key aspects, and confounding concepts. Antioxid Redox Signal, 2013. 19(12): p. 1420-45.
2. Sabens Liedhegner, E.A., X.H. Gao ir J.J. Mieyal. Mechanisms of altered redox regulation in neurodegenerative diseases--focus on S--glutathionylation. Antioxid Redox Signal, 2012. 16(6): p. 543-66.
3. Pagel, J.I. ir E. Deindl. Disease progression mediated by egr-1 associated signaling in response to oxidative stress. Int J Mol Sci, 2012. 13(10): p. 13104-17.
4. Valko, M., K. Jomova, C.J. Rhodes, K. Kuca ir K. Musilek. Redox- and non-redox-metal-induced formation of free radicals and their role in human disease. Arch Toxicol, 2016. 90(1): p. 1-37. 5. Jomova, K., D. Vondrakova, M. Lawson ir M. Valko. Metals, oxidative stress and
neurodegenerative disorders. Mol Cell Biochem, 2010. 345(1-2): p. 91-104.
6. Freeman, L.R. ir J.N. Keller. Oxidative stress and cerebral endothelial cells: regulation of the blood-brain-barrier and antioxidant based interventions. Biochim Biophys Acta, 2012. 1822(5): p. 822-9.
7. Manoharan, S., G.J. Guillemin, R.S. Abiramasundari, M.M. Essa, M. Akbar ir M.D. Akbar. The Role of Reactive Oxygen Species in the Pathogenesis of Alzheimer's Disease, Parkinson's Disease, and Huntington's Disease: A Mini Review. Oxid Med Cell Longev, 2016. 2016: p. 8590578. 8. Lanzillotta, A., V. Porrini, A. Bellucci, M. Benarese, C. Branca, E. Parrella, P.F. Spano ir M. Pizzi.
NF-kappaB in Innate Neuroprotection and Age-Related Neurodegenerative Diseases. Front Neurol, 2015. 6: p. 98.
9. Vida, C., E.M. Gonzalez ir M. De la Fuente. Increase of oxidation and inflammation in nervous and immune systems with aging and anxiety. Curr Pharm Des, 2014. 20(29): p. 4656-78.
10. Federico, A., E. Cardaioli, P. Da Pozzo, P. Formichi, G.N. Gallus ir E. Radi. Mitochondria, oxidative stress and neurodegeneration. J Neurol Sci, 2012. 322(1-2): p. 254-62.
11. Islam, M.T. Oxidative stress and mitochondrial dysfunction-linked neurodegenerative disorders. Neurol Res, 2017. 39(1): p. 73-82.
12. Calabrese, V., C. Cornelius, C. Mancuso, R. Lentile, A.M. Stella ir D.A. Butterfield. Redox homeostasis and cellular stress response in aging and neurodegeneration. Methods Mol Biol, 2010. 610: p. 285-308.
13. Zhang-Hooks, Y., A. Agarwal, M. Mishina ir D.E. Bergles. NMDA Receptors Enhance Spontaneous Activity and Promote Neuronal Survival in the Developing Cochlea. Neuron, 2016. 89(2): p. 337-50.
14. Freinbichler, W., M.A. Colivicchi, C. Stefanini, L. Bianchi, C. Ballini, B. Misini, P. Weinberger, W. Linert, D. Vareslija, K.F. Tipton ir L. Della Corte. Highly reactive oxygen species: detection, formation, and possible functions. Cell Mol Life Sci, 2011. 68(12): p. 2067-79.
15. Jones, D.P. Radical-free biology of oxidative stress. Am J Physiol Cell Physiol, 2008. 295(4): p. C849-68.
16. Ham, P.B., 3rd ir R. Raju. Mitochondrial function in hypoxic ischemic injury and influence of aging. Prog Neurobiol, 2016.
17. Contestabile, A. Roles of NMDA receptor activity and nitric oxide production in brain development. Brain Res Brain Res Rev, 2000. 32(2-3): p. 476-509.
18. Ye, Z.W., J. Zhang, D.M. Townsend ir K.D. Tew. Oxidative stress, redox regulation and diseases of cellular differentiation. Biochim Biophys Acta, 2015. 1850(8): p. 1607-21.
19. Toledo, J.C., Jr. ir O. Augusto. Connecting the chemical and biological properties of nitric oxide. Chem Res Toxicol, 2012. 25(5): p. 975-89.
20. Santos, R.M., C.F. Lourenco, G.A. Gerhardt, E. Cadenas, J. Laranjinha ir R.M. Barbosa. Evidence for a pathway that facilitates nitric oxide diffusion in the brain. Neurochem Int, 2011. 59(1): p. 90-6.
21. Laranjinha, J., R.M. Santos, C.F. Lourenco, A. Ledo ir R.M. Barbosa. Nitric oxide signaling in the brain: translation of dynamics into respiration control and neurovascular coupling. Ann N Y Acad Sci, 2012. 1259: p. 10-8.
22. Wang, S., Y. Qi, L. Yu, L. Zhang, F. Chao, W. Huang, R. Huang, H. Li, Y. Luo, Y. Xiu ir Y. Tang. Endogenous nitric oxide regulates blood vessel growth factors, capillaries in the cortex, and memory retention in Sprague-Dawley rats. Am J Transl Res, 2016. 8(12): p. 5271-5285.
23. Ockelford, F., L. Saada, E. Gazit ir A. de Mel. Is Nitric Oxide Assuming a Janus-Face in The Central Nervous System? Curr Med Chem, 2016. 23(16): p. 1625-37.
24. Adams, L., M.C. Franco ir A.G. Estevez. Reactive nitrogen species in cellular signaling. Exp Biol Med (Maywood), 2015. 240(6): p. 711-7.
25. Corti, A., M. Franzini, I. Scataglini ir A. Pompella. Mechanisms and targets of the modulatory action of S-nitrosoglutathione (GSNO) on inflammatory cytokines expression. Arch Biochem Biophys, 2014. 562: p. 80-91.
26. Duan, S. ir C. Chen. S-nitrosylation/denitrosylation and apoptosis of immune cells. Cell Mol Immunol, 2007. 4(5): p. 353-8.
27. He, J., T. Wang, P. Wang, P. Han, Q. Yin ir C. Chen. A novel mechanism underlying the susceptibility of neuronal cells to nitric oxide: the occurrence and regulation of protein S-nitrosylation is the checkpoint. J Neurochem, 2007. 102(6): p. 1863-74.
28. Jung, J., C. Na ir Y. Huh. Alterations in nitric oxide synthase in the aged CNS. Oxid Med Cell Longev, 2012. 2012: p. 718976.
29. Sorond, F.A. ir R.R. Ratan. Ironing-out mechanisms of neuronal injury under hypoxic-ischemic conditions and potential role of iron chelators as neuroprotective agents. Antioxid Redox Signal, 2000. 2(3): p. 421-36.
30. Battelli, M.G., L. Buonamici, L. Polito, A. Bolognesi ir F. Stirpe. Hepatoxicity of ricin, saporin or a saporin immunotoxin: xanthine oxidase activity in rat liver and blood serum. Virchows Arch, 1996. 427(5): p. 529-35.
31. Floor, E. ir M.G. Wetzel. Increased protein oxidation in human substantia nigra pars compacta in comparison with basal ganglia and prefrontal cortex measured with an improved dinitrophenylhydrazine assay. J Neurochem, 1998. 70(1): p. 268-75.
32. Park, J.A., J.H. Park, J.H. Ahn, J.D. Kim, M.H. Won ir C.H. Lee. Agedependent increase in the expression of antioxidantlike protein1 in the gerbil hippocampus. Mol Med Rep, 2016. 14(4): p. 3215-9.
33. Gredilla, R., C. Garm, R. Holm, V.A. Bohr ir T. Stevnsner. Differential age-related changes in mitochondrial DNA repair activities in mouse brain regions. Neurobiol Aging, 2010. 31(6): p. 993-1002.
34. Chakrabarti, S., S. Munshi, K. Banerjee, I.G. Thakurta, M. Sinha ir M.B. Bagh. Mitochondrial Dysfunction during Brain Aging: Role of Oxidative Stress and Modulation by Antioxidant Supplementation. Aging Dis, 2011. 2(3): p. 242-56.
35. Pratico, D. ir N. Delanty. Oxidative injury in diseases of the central nervous system: focus on Alzheimer's disease. Am J Med, 2000. 109(7): p. 577-85.
36. Miller, V.M., D.A. Lawrence, T.K. Mondal ir R.F. Seegal. Reduced glutathione is highly expressed in white matter and neurons in the unperturbed mouse brain--implications for oxidative stress associated with neurodegeneration. Brain Res, 2009. 1276: p. 22-30.
37. Singh, N., A. Singh, D. Das ir M.L. Mohan. Redox control of prion and disease pathogenesis. Antioxid Redox Signal, 2010. 12(11): p. 1271-94.
38. Gilgun-Sherki, Y., E. Melamed ir D. Offen. Oxidative stress induced-neurodegenerative diseases: the need for antioxidants that penetrate the blood brain barrier. Neuropharmacology, 2001. 40(8): p. 959-75.
39. You, W.C., C.X. Wang, Y.X. Pan, X. Zhang, X.M. Zhou, X.S. Zhang, J.X. Shi ir M.L. Zhou. Activation of nuclear factor-kappaB in the brain after experimental subarachnoid hemorrhage and its potential role in delayed brain injury. PLoS One, 2013. 8(3): p. e60290.
40. Cheng, O., R.P. Ostrowski, W. Liu ir J.H. Zhang. Activation of liver X receptor reduces global ischemic brain injury by reduction of nuclear factor-kappaB. Neuroscience, 2010. 166(4): p. 1101-9.
41. Singh, N., S. Haldar, A.K. Tripathi, M.K. McElwee, K. Horback ir A. Beserra. Iron in neurodegenerative disorders of protein misfolding: a case of prion disorders and Parkinson's disease. Antioxid Redox Signal, 2014. 21(3): p. 471-84.
42. Ridder, D.A. ir M. Schwaninger. NF-kappaB signaling in cerebral ischemia. Neuroscience, 2009. 158(3): p. 995-1006.
43. Sarnico, I., A. Lanzillotta, M. Benarese, M. Alghisi, C. Baiguera, L. Battistin, P. Spano ir M. Pizzi. NF-kappaB dimers in the regulation of neuronal survival. Int Rev Neurobiol, 2009. 85: p. 351-62. 44. Kim, H.W., K.J. Cho, S.C. Park, H.J. Kim ir G.W. Kim. The adenoviral vector-mediated increase
in apurinic/apyrimidinic endonuclease inhibits the induction of neuronal cell death after transient ischemic stroke in mice. Brain Res, 2009. 1274: p. 1-10.
45. Cho, K.J., H.J. Kim, S.C. Park, H.W. Kim ir G.W. Kim. Decisive role of apurinic/apyrimidinic endonuclease/Ref-1 in initiation of cell death. Mol Cell Neurosci, 2010. 45(3): p. 267-76.
46. Luo, M., H. He, M.R. Kelley ir M.M. Georgiadis. Redox regulation of DNA repair: implications for human health and cancer therapeutic development. Antioxid Redox Signal, 2010. 12(11): p. 1247-69.
47. Xin, W., T. Wei, C. Chen, Y. Ni, B. Zhao ir J. Hou. Mechanisms of apoptosis in rat cerebellar granule cells induced by hydroxyl radicals and the effects of EGb761 and its constituents. Toxicology, 2000. 148(2-3): p. 103-10.
48. Parasassi, T., R. Brunelli, G. Costa, M. De Spirito, E. Krasnowska, T. Lundeberg, E. Pittaluga ir F. Ursini. Thiol redox transitions in cell signaling: a lesson from N-acetylcysteine. ScientificWorldJournal, 2010. 10: p. 1192-202.
49. Litteljohn, D., E. Mangano, M. Clarke, J. Bobyn, K. Moloney ir S. Hayley. Inflammatory mechanisms of neurodegeneration in toxin-based models of Parkinson's disease. Parkinsons Dis, 2010. 2011: p. 713517.
50. Floyd, R.A. Antioxidants, oxidative stress, and degenerative neurological disorders. Proc Soc Exp Biol Med, 1999. 222(3): p. 236-45.
51. Rice, M.E. H2O2: a dynamic neuromodulator. Neuroscientist, 2011. 17(4): p. 389-406.
52. Cassano, T., L. Pace, G. Bedse, A.M. Lavecchia, F. De Marco, S. Gaetani ir G. Serviddio. Glutamate and Mitochondria: Two Prominent Players in the Oxidative Stress-Induced Neurodegeneration. Curr Alzheimer Res, 2016. 13(2): p. 185-97.
53. Allen, C.L. ir U. Bayraktutan. Oxidative stress and its role in the pathogenesis of ischaemic stroke. Int J Stroke, 2009. 4(6): p. 461-70.
54. Simonian, N.A. ir J.T. Coyle,.Oxidative stress in neurodegenerative diseases. Annu Rev Pharmacol Toxicol, 1996. 36: p. 83-106.
55. Cacciatore, I., L. Baldassarre, E. Fornasari, A. Mollica ir F. Pinnen. Recent advances in the treatment of neurodegenerative diseases based on GSH delivery systems. Oxid Med Cell Longev, 2012. 2012: p. 240146.
56. de Lau, L.M. ir M.M. Breteler. Epidemiology of Parkinson's disease. Lancet Neurol, 2006. 5(6): p. 525-35.
57. Wakabayashi, K., K. Tanji, S. Odagiri, Y. Miki, F. Mori ir H. Takahashi. The Lewy body in Parkinson's disease and related neurodegenerative disorders. Mol Neurobiol, 2013. 47(2): p. 495-508.
58. Emamzadeh, F.N. Alpha-synuclein structure, functions, and interactions. J Res Med Sci, 2016. 21: p. 29.
59. Lin, Z., J.J. Canales, T. Bjorgvinsson, M. Thomsen, H. Qu, Q.R. Liu, G.E. Torres ir S.B. Caine. Monoamine transporters: vulnerable and vital doorkeepers. Prog Mol Biol Transl Sci, 2011. 98: p. 1-46.
60. Postuma, R.B., D. Berg, M. Stern, W. Poewe, C.W. Olanow, W. Oertel, J. Obeso, K. Marek, I. Litvan, A.E. Lang, G. Halliday, C.G. Goetz, T. Gasser, B. Dubois, P. Chan, B.R. Bloem, C.H. Adler ir G. Deuschl. MDS clinical diagnostic criteria for Parkinson's disease. Mov Disord, 2015. 30(12): p. 1591-601.
61. Poewe, W. Non-motor symptoms in Parkinson's disease. Eur J Neurol, 2008. 15 Suppl 1: p. 14-20. 62. Henchcliffe, C. ir M.F. Beal. Mitochondrial biology and oxidative stress in Parkinson disease
pathogenesis. Nat Clin Pract Neurol, 2008. 4(11): p. 600-9.
63. Murphy, M.P. How mitochondria produce reactive oxygen species. Biochem J, 2009. 417(1): p. 1-13.
