Прескочи към главното съдържание на страницата

Архив


БРОЙ 3 2021

Вируси и антиоксиданти

виж като PDF
Текст A
проф. д-р Радка Аргирова, дмн, лекар-вирусолог
Аджъбадем Сити Клиник Токуда Болница и ДКЦ, гр. София


Преди няколко десетилетия съществуваше мнение, че свободните радикали и оксидативният стрес са опасни за здравето и би трябвало организмът да се освобождава от тези радикали веднага след формирането им чрез ендогенни или екзогенни антиоксиданти. Днес този краен възглед е отхвърлен и знаем, че оксидативният стрес и свободните радикали са свързани не само с вредни, но и със защитни механизми, тъй като могат да служат и като клетъчни медиатори, сигнални молекули, участват в клетъчната диференциация и др.[1,2].

Днес оксидативният стрес се определя най-просто като дисбаланс в организма между свободни радикали и антиоксиданти. Свободните радикали са кислород-съдържащи молекули с нечетен брой електрони, което им позволява лесно да реагират с други молекули, в резултат на което се формират дълговерижни химични реакции – оксидация. Продуктите на оксидацията могат да бъдат полезни или вредни. Антиоксидантите са молекули, които отдават един електрон на свободния радикал, без самите те да се дестабилизират. Резултатът е стабилизиране на свободния радикал, което го прави по-слабо реактивен.

През последните години се установи, че много вируси в процеса на жизнения си цикъл предизвикват образуване на кислород-съдържащи радикали, т.нар. ROS (Reactive Oxygen Species) или азот-съдържащи радикали – RNS (Reactive Nitrogen Species). Тези съединения се образуват при нормалния клетъчен метаболизъм, но могат да участват и в патологичния процес, известен като оксидативен стрес, ако балансът между свободни радикали и антиоксиданти е благоприятен за първите. Оксидативният стрес е характерен за инфекциите, причинени от кръвно-предаваните хепатитни вируси (B, C и D), вируса на човешкия имунен дефицит (HIV), грипните вируси, вируса на Epstein-Barr, респираторно-синцитиалния вирус (RSV) и др.[3]. Все повече изследвания изясняват стратегията на редица вируси да променят баланса на клетъчния редокс-потенциал, за да преживеят и оцелеят.

Стартирането на оксидативния стрес от вирусната инфекция играе ключова роля в активирането на вродения имунитет чрез генериране на цитокини чрез NF-κB, които да се противопоставят на патогена[4]. Инфекцията с RSV например индуцира ROS, което на свой ред предизвиква експресията на про-инфламаторни цитокини и вродената имунна защита. Освен това някои вируси (от сем. Herpesviridae) индуцират оксидативен стрес, за да улеснят репликацията си и дори успяват да манипулират сигналния път Nrf2, работещ в посока на протекцията на клетката, в своя полза[5].

RSV повишава липидната пероксидация и намалява глутатиона (GSH) в човешките алвеоларни тип II подобни епителни клетки и в малките въздухо-проводни епителни клетки, като спира активацията на Nrf2 сигналния път, което води до понижена експресия на редица Nrf2 таргетни гени – хемоксигеназа-1 (HO-1), супероксид дисмутаза 1 (SOD1), супероксид дисмутаза 3 (SOD3), глутатион S-трансфераза (GST), каталаза (CAT) и глутатион пероксидаза (GPx)[6]. В същото време под въздействието на вирус-индуцирания оксидативен стрес се включва интерферонът с цел да се бори с инфекцията, но дефектният редокс баланс на клетката в крайна сметка работи в полза на вирусната патогенеза. При острите респираторни вирусни инфекции ROS/RNS се свързват и с увреждане на белодробната тъкан, оттам – на епителната бариерна дисфункция, което на свой ред повишава възприемчивостта към вторични инфекции.

Интраваскуларната коагулопатия и намалената кислородна сатурация на тъканите (основни находки при тежко протичащ COVID-19) генерират супероксид (H2O2) и други реактивни молекули от митохондриалната дихателна верига. Супероксидът отключва експресията на гени, повишаваща проинфламаторните цитокини – интерлевкините IL-1 и IL-6, TNFα, както и индуцируемата нитрат оксид синтетаза (iNOS) чрез активиране на NF-κB[5]. Тези проинфламаторни цитокини активират макрофаги, неутрофили и ендотелни клетки чрез NADPH oксидазата (NOx) да продуцират още повече супероксид и H2O2[7]. Следва реакция между супероксида и NO, продуциран от iNOS, и образуване на пероксинитрит. И пероксинитритът, и NO са токсични за митохондриите[8]. Това може да обясни неспособността на митохондриите да усвояват кислород въпреки нормалната кислородна сатурация на тъканите. Взаимодействието между ROS и цитокините генерира самоподдържащ се цикъл между цитокиновата буря и оксидативния стрес, което води до мултиорганно увреждане у пациентите с COVID-19, прогресиращи към сепсис и шок[5].

При хроничните вирусни хепатити оксидативният стрес провокира и улеснява фиброзата и цирозата на черния дроб, развитието на чернодробен карцином и метаболитната дисфункция. Вече е доказано, че HIV-индуцираният оксидативен стрес обуславя невродегенеративните усложнения – често наблюдавани при пациенти със СПИН.
Не само инфекциите с РНК, но и с ДНК-съдържащите вируси се асоциират с повишен оксидативен стрес, водещ до увреждане на ДНК, висока мутагенност, начало или прогресия на неоплазии[9].


Можем ли да спрем или намалим оксидативния стрес, особено при вирусни инфекции? Да, това е възможно! Преди всичко правилното хранене, с достатъчно плодове, зеленчуци и естествени антиоксиданти, каквито са витамините С и Е.

Аскорбиновата киселина (витамин С) може да редуцира, следователно и да неутрализира редица ROS, например H2O2. В добавка към директните си антиоксидантни ефекти, аскорбиновата киселина е и субстрат на редокс ензима аскорбат пероксидаза, функция, която при растенията обуславя устойчивостта им на стрес. Човек трябва да си доставя аскорбиновата киселина чрез хранене, тъй като в процеса на еволюцията на приматите, последните са загубили способност­та си да я синтезират за разлика от останалите животни.

Аскорбиновата киселина присъства във всички растения, но в различни концентрации.

Витамин E е общо название на осем близки по състав токофероли и токотриеноли, мастноразтворими и с антиоксидантни свойства. От тях най-изучен и използван е α-tocopherol – той е с най-висока бионаличност, а и човешкият организъм преференциално абсорбира и метаболизира тази форма. Алфа-tocopherol се счита за най-важният мастноразтворим антиоксидант, който протектира мембраните от оксидация. Това се осъществява чрез реакция на α-tocopherol с липидните радикали, продукт на пероксидазната липидна верижна реакция.

Бета каротинът e най-познатият вид от групата на каротеноидите, присъстващ в плодовете и зеленчуците. Бета каротинът е силен антиоксидант и различни епидемиологични изследвания сочат обратно пропорционална връзка между дегенеративните болести, свързани с оксидативния стрес и приема на каротеноиди. Освен това, той стимулира имунната система и предпазва кожата от вредното влияние на UV лъчите. Бета каротинът е основен източник в диетата ни на витамин А. Счита се, че ежедневната диета трябва да включва поне пет различни вида плодове и зеленчуци, за да гарантира адекватен прием на всички важни витамини, фибри и каротеноиди, включително бета каротин.

В заключение, въпреки съществуващите доказателства за позитивни резултати от знанията ни и приложението (вкл. като лекарства или хранителни добавки) на антиоксидантите, потенциалната клинична полза от тях е все още във фазата на противоречиви спорове и продължаващи изследвания. Обсъжда се например предположението, че приемането на някои липофилни витамини в излишък може да повиши склонността към неоплазии вместо да се свързва с благоприятен за здравето ефект. В този смисъл, приемането на антиоксиданти трябва да е умерено и строго индивидуално. 




книгопис:

  1. Mirończuk-Chodakowska, I., A. M. Witkowska, and M. E. Zujko: Endogenous non-enzymatic antioxidants in the human body, 2018, Adv. Med. Sci., 63, no. 1, 68–78.
  2. Carocho M. and I. C. F. R. Ferreira: A review on antioxidants, prooxidants and related controversy: natural and synthetic compounds, screening and analysis methodologies and future perspectives, 2013, Food and Chem. Toxicol., 51, 15–25.
  3. Ivanov A.V., B.Bartosch, M.G. Isaguliants: Oxidative Stress in Infection and Consequent Disease, Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2017, Article ID 3496043, 3 pages, 2017. ttps://doi.org/10.1155/2017/3496043.
  4. Narayanan A., Amaya M., Voss K.: Reactive oxygen species activate NFκB (p65) and p53 and induce apoptosis in RVFV infected liver cells, 2014, Virology, 449:270–286.
  5. Cecchini R, Alessandra Lourenço Cecchini: SARS-CoV-2 infection pathogenesis is related to oxidative stress as a response to aggression, 2020, Med.Hypotheses, doi: 10.1016/j.mehy.2020.110102.
  6. Hosakote Y.M., P.D.Jantzi, D.L.Esham : Viral-mediated inhibition of antioxidant enzymes contributes to the pathogenesis of severe respiratory syncytial virus bronchiolitis, 2011, Am J Resp Crit Care Med.,183(11):1550–1560.
  7. Nanduri J., G. Yuan, G. K. Kumar: Transcriptional responses to intermittent hypoxia, 2008, Respir. Physiol. Neurobiol.,164:277–281.
  8. Ademowo O.S., H.K.I. Dias, D.G.A. Burton: Lipid (per) oxidation in mitochondria: an emerging target in the ageing process? 2017, Biogerontol., 18:859–879.
  9. De Marco, F.: Oxidative stress and HPV carcinogenesis, 2013, Viruses, 5(2), 708–731.