Departamentul de Științe Nutritive

nutrigenetica

Universitatea din Toronto, 150 College Street, Sala 350

Toronto, ON M5S 3E2 (Canada)

Tel. +1 416 946 5776, E-mail [email protected]

Articole similare pentru „”

  • Facebook
  • Stare de nervozitate
  • LinkedIn
  • E-mail

Abstract

Mesaje cheie

• Variația genetică individuală a sistemelor endogene de apărare antioxidantă poate afecta stresul oxidativ și dezvoltarea ulterioară a bolii.

• Dieta modifică relația dintre variația genetică a enzimelor antioxidante endogene și biomarkerii stresului oxidativ și riscul de boală aferent.

• Variația genetică a absorbției, metabolismului, distribuției sau eliminării antioxidanților exogeni poate influența nivelurile de expunere a antioxidanților la celulele țintă.

Stresul oxidativ

FIG. 1

Prezentare generală a relației dintre producția de specii reactive, stresul oxidativ, dezvoltarea bolii și rolul antioxidanților și variația genetică. O acumulare de specii reactive din stimuli externi și interni poate provoca leziuni moleculare și poate duce la stres oxidativ sau nitrosativ. Speciile reactive pot modifica, de asemenea, expresia genelor, ducând la eliberarea de citokine și inflamații, ceea ce duce la producerea în continuare a radicalilor liberi, a speciilor reactive de oxigen (ROS) și a speciilor reactive de azot (RNS). Inflamația și stresul oxidativ pot contribui apoi la dezvoltarea bolilor cronice și la producția suplimentară de specii reactive. Antioxidanții dietetici și endogeni lucrează împreună pentru a reduce dezvoltarea și deteriorarea stresului oxidativ; funcționarea lor este modificată în continuare de variația genetică individuală. BCV = Boală cardiovasculară; T2DM = diabet zaharat de tip 2.

Antioxidanți dietetici

Nutrienții și fitochimicalele din dietă prezintă o serie de funcții antioxidante și joacă un rol important în apărarea împotriva stresului oxidativ (tabelul 1). Vitamina C este un nutrient esențial și principalul antioxidant hidrofil al plasmei [5]. Pe lângă eliminarea și neutralizarea radicalilor liberi, vitamina C (acid ascorbic) joacă, de asemenea, un rol important în regenerarea radicalului α-tocoferol. α-Tocoferolul este unul dintre mai mulți compuși din familia vitaminei E și are importante funcții antioxidante de rupere a lanțului și eliminare în faza lipidică, protejând lipoproteinele și membranele celulare. Carotenoizii alcătuiesc un alt grup de antioxidanți importanți din dietă, care, precum α-tocoferolul, sunt liposolubili și pot fi importanți în protecția împotriva peroxidării lipidelor [6].

tabelul 1

Antioxidanți exogeni comuni și exemple de surse dietetice ale acestora

Nivelul circulant al antioxidanților din dietă s-a dovedit a fi influențat de mai mulți factori, inclusiv variația genetică individuală. Nivelurile de acid ascorbic din circulație sunt influențate de SNP-uri din familia purtătorului de solut 23, membru 1 (SLC23A1) genă, care codifică transportorul de vitamina C tip 1 (SVCT1), responsabil pentru transportul activ al vitaminei C din intestinul subțire [7,8]. Nivelurile circulante ale α-tocoferolului sunt, de asemenea, influențate de polimorfisme în genele care codifică proteinele implicate în absorbția, transportul și metabolismul α-tocoferolului, cum ar fi apolipoproteinele, citocromul P450 4F2 și receptorul colesterolului transportor de clasa B tip 1, SR-B1 [ 9]. S-a demonstrat, de asemenea, că variantele din gene similare afectează nivelurile de carotenoizi circulanți [10]. Împreună, aceste studii sugerează că variația genetică individuală poate influența starea antioxidantă a dietei și, în consecință, capacitatea organismului de a gestiona stresul oxidativ. Recent, factorii genetici ai stării antioxidante au fost revizuite [6]. Următoarele secțiuni se concentrează pe variația genelor care codifică enzimele antioxidante endogene și interacțiunea lor cu dieta, inclusiv antioxidanții dietetici, asupra stresului oxidativ.

Antioxidanți endogeni și măsuri ale stresului oxidativ

masa 2
Tabelul 3

Biomarkeri ai stresului oxidativ

Superoxid Dismutaza

Catalase

Catalaza este o enzimă antioxidantă importantă în apărarea organismului împotriva stresului oxidativ și se găsește în peroxizomii celulelor și în citoplasma eritrocitelor. Expresă omniprezent, exprimarea catalazei este cea mai mare în ficat, rinichi și eritrocite [26]. Enzima catalază constă din patru subunități identice care conțin hem și catalizează descompunerea peroxidului de hidrogen în apă și oxigen [26] (fig. 2).

FIG. 2

Funcțiile antioxidante ale enzimelor antioxidante endogene SOD, catalază (CAT) și glutation peroxidază (GPX). Speciile reactive sunt cu caractere aldine și cursive. SOD elimină anionul superoxid (O2 · -) în mitocondrii (MnSOD) și în citosol (CuZnSOD) prin descompunere la H2O2 și oxigen. CAT și GPX [prin conjugare cu glutation (GSH)] descompun în continuare H2O2 în apă și oxigen.

Glutation peroxidază

Glutation peroxidazele sunt o familie de enzime dependente de seleniu care includ glutation peroxidaza 1 (GPX1), GPX2, GPX3 și hidroperoxidul de fosfolipid GPX4. Enzima GPX este exprimată omniprezent cu GPX1 citosolic fiind cel mai abundent în eritrocite, rinichi și ficat, GPX2 citosolic în țesuturile gastro-intestinale și GPX3 extracelular în plasmă. Spre deosebire de GPX1 tetrameric, GPX2 și GPX3, GPX4 este monomeric și a fost localizat atât la citosol, cât și la membrane [26]. Enzimele reduc peroxidul de hidrogen, peroxidul lipidic și alți hidroperoxizi la formele lor corespunzătoare de alcool folosind glutation sau alți compuși reducători [33]. Fiecare enzimă GPX este codificată de gene discrete situate pe cromozomi diferiți.

Paraoxanază

Paraoxanaza 1 (PON1) este o enzimă hidrolizantă dependentă de calciu cu substraturi incluzând insecticide, agenți nervoși, lactone și alți compuși endogeni, cum ar fi lipoproteinele oxidate cu densitate mică. În principal sintetizat în ficat, PON1 circulă în plasmă legat de suprafața lipoproteinelor cu densitate mare și contribuie la capacitatea antioxidantă a lipoproteinelor cu densitate mare [43]. PON1 aparține unei familii de 3 enzime codificate de 3 gene diferite (PON1, MON2, și PON3) situat pe cromozomul 7q21.22. Două polimorfisme comune în regiunea de codificare a MON1 au fost investigate pe larg: o substituție de leucină la metionină la poziția de aminoacid 55 (L55M) și o substituție de glutamină la arginină la poziția de aminoacid 192 (Q192R). S-a demonstrat că ambele polimorfisme au impact asupra activității PON într-o direcție care depinde de substrat și poate avea un impact direct asupra capacității enzimei de a se apăra de stresul oxidativ [43,44]. Alți factori care pot influența activitatea PON1 au fost recent revizuiți și includ vârsta, sexul, medicamentele, antioxidanții și polifenolii dietetici, lipidele dietetice și alcoolul [43].

Mai multe studii au arătat că impactul acestor variante asupra activității PON1 poate fi, de asemenea, modulat de dietă, inclusiv suc de portocale și coacăze negre [45] și diete bogate în legume [46] și acid oleic [47]. S-a dovedit, de asemenea, că interacționează cu dieta MON1 polimorfisme pentru a modula stresul oxidativ. S-a demonstrat că sucul de roșii, bogat în licopen, reduce semnificativ MDA plasmatic (măsurat ca substanțe reactive la acid tiobarbituric sau TBARS) în MON1 Purtători de alele 192R într-un studiu pe bărbați tineri sănătoși [48] și subiecți vârstnici [49]. Într-un recent studiu transversal pe 107 de femei, nici MON1 M55L și nici polimorfismele Q192R au modificat semnificativ relația dintre licopenul seric și nivelurile de TBARS, cu toate acestea, ambele polimorfisme au arătat interacțiuni semnificative cu licopenul seric pe markeri ai fluctuației osoase, care pot indica, de asemenea, stres oxidativ crescut [50]. Studiile au arătat, de asemenea, consumul de fripturi restructurate îmbogățite cu pastă de nuc pentru a interacționa semnificativ cu MON1 Polimorfismul Q192R astfel încât carnea îmbogățită cu nucă a scăzut sVCAM-1 (interacțiune p = 0,026), un marker al inflamației și activării endoteliale [51] și a peroxidării lipidelor (interacțiune p = 0,04) [52] numai în purtătorii de alele 192R.

Glutation S-Transferuri

FIG. 3

Rolul potențial al glutationului S-polimorfismele transferazei (GST) asupra riscului de boală. Variația genetică a enzimelor GST poate duce la modificarea activității. Activitatea redusă poate avea ca rezultat o creștere sau o scădere a metabolismului atât a compușilor nocivi (inclusiv a produselor secundare ale stresului oxidativ și a agenților cancerigeni), cât și a compușilor benefici (cum ar fi izotiocianații). Ca atare, polimorfismele GST au fost propuse pentru a crește sau a reduce riscul de boală și această relație poate fi modificată în continuare prin dietă.

Concluzie

Declarație de divulgare

Autorii declară că nu există niciun conflict financiar sau de altă natură în legătură cu conținutul articolului. Redactarea acestui articol a fost susținută de Advanced Food, Materials Network și Nestlé Nutrition Institute.