Antyutleniacze w zespole Downa, trochę historii cz. 2

Drugim etapem w badaniach nad antyutleniaczami były lata 2002-2003, gdzie dominowała hipoteza:

zespół Downa jest chorobą metaboliczną – sprawdźmy to!

W roku 2003 zaprezentowano po raz pierwszy badania potwierdzające zły metabolizm wywołany nadekspresją genu SOD1. Jest on odpowiedzialny za funkcjonowanie enzymu SOD (dysmutaza ponadtlenkowa miedzi i cynku) w procesie katalizy  odgrywający istotną rolę w systemie odpornościowym. Jest także pierwszym odkrytym enzymem, którego substratem jest wolny rodnik – a to już oznaczało problem dla organizmu! Co ciekawe ilości SOD w różnych częściach ciała były różne. W mózgu, sercu, płucach podwyższone, gdy obniżone w wątrobie.

Zestawiając te fakty po raz pierwszy wskazano na całkowite zróżnicowanie metabolizmu komórkowego (!) u każdej z osób dotkniętych ZD.

W kolejnych dociekaniach powiązano “stres oksydacyjny” wynikający z aktywności SOD z procesem starzenia. Zastanawiano się w jaki sposób zbalansować tą “nierówność “ oraz zmienność funkcjonowania organizmu i metabolizmu u osób z ZD. Pierwsze suplementy zatem były budowane jako odpowiedź na problemy organizmu z ZD. Biorąc pod uwagę proces “starzenia”, wolne rodniki pierwszymi elementami w suplementach był cynk, selen, witamina A i D, witamina C.

Dopiero w późniejszym okresie zaczęto budować całe “kompleksy” odżywcze, które obok podstawowych minerałów jak wapń, fosfor czy mikroelementów jak cynk, selen zaczęto uzupełniać o koenzymy, czy też aminokwasy pozwalające na bardziej efektywne przyswajanie przez organizm podstawowych składników. Badania zamykające ten etap badań wskazywały na użyteczność takiego podejścia w tworzeniu szeroko rozumianej równowagi metabolicznej organizmu osób z ZD.

 

Supplement Abstracts

---

Ital J Biochem 52 (2): 72-9 (2003 Jun)

Aminoacid profile and oxidative status in children affected by Down syndrome before and after supplementary nutritional treatment

Ciaccio M, Piccione M, Giuffre M, Macaione V, Vocca L, Bono A, Corsello G
Cattedra di Biochimica Clinica, Facolta di Medicina e Chirurgia, Sezione di Biochimica Medica, Dipartimento di Biotecnologie Mediche e Medicina Legale, Universita degli Studi di Palermo, Palermo, Italy

Down syndrome is the most common autosomal aberration among liveborns, characterised by several clinical features and metabolic disturbances. Aminoacid pathways abnormalities and defective oxidative balance are the most common metabolic problems in Down Syndrome. To evaluate the biochemical responses of children with Down Syndrome to a nutritional regimen supplemented with aminoacids, vitamins and polyunsaturated fatty acids, we submitted 86 subjects divided in two groups (0-6 and 6-12 years) to the dosage of plasma levels of aminoacids, antioxidant enzymes activities and reactive oxygen species, before and after 12 months of such nutritional supplementation and in relation to normal controls. The results obtained showed a tendency towards the values of normal subjects with statistically significant differences. Although other studies must be performed to confirm and define such report, our experience supports the usefulness of a nutritional supplementation with aminoacids, vitamins and polyunsaturated fatty acids, also considering the absence of side effects.

---

J Pediatr 142 (5): 583-5 (2003 May)

Glutathione metabolism and antioxidant enzymes in children with Down syndrome

Pastore A, Tozzi G, Gaeta LM, Giannotti A, Bertini E, Federici G, Digilio MC, Piemonte F
Laboratory of Biochemistry, Molecular Medicine Unit, Children’s Hospital and Research Institute Bambino Gesu, Rome, Italy

Oxidative stress has been proposed as a pathogenic mechanism of atherosclerosis, cell aging, and neurologic disorders in Down syndrome. This study demonstrates a systemic decrease of all glutathione forms, including glutathionyl-hemoglobin, in the blood of children with Down syndrome. Furthermore, we obtained a disequilibrium, in vivo, between the antioxidant enzyme activities.

---

J Neural Transm Suppl 67: 67-83 (2003)

An altered antioxidant balance occurs in Down syndrome fetal organs: implications for the "gene dosage effect" hypothesis

de Haan JB, Susil B, Pritchard M, Kola I.
Monash Institute of Reproduction and Development, Centre for Functional Genomics and Human Disease, Monash University, Clayton, Victoria, Australia

Down syndrome (DS) is the congenital birth defect responsible for the greatest number of individuals with mental retardation. It arises due to trisomy of human chromosome 21 (HSA21) or part thereof. To date there have been limited studies of HSA21 gene expression in trisomy 21 conceptuses. In this study we investigate the expression of the HSA21 antioxidant gene, Cu/Zn-superoxide dismutase-1 (SOD1) in various organs of control and DS aborted conceptuses. We show that SOD1 mRNA levels are elevated in DS brain, lung, heart and thymus. DS livers show decreased SOD1 mRNA expression compared with controls. Since non-HSA21 antioxidant genes are reported to be concomitantly upregulated in certain DS tissues, we examined the expression of glutathione peroxidase-1 (GPX1) in control and DS fetal organs. Interestingly, GPX1 expression was unchanged in the majority of DS organs and decreased in DS livers. We examined the SOD1 to GPX1 mRNA ratio in individual organs, as both enzymes form part of the body’s defense against oxidative stress, and because a disproportionate increase of SOD1 to GPX1 results in noxious hydroxyl radical damage. All organs investigated show an approximately 2-fold increase in the SOD1 to GPX1 mRNA ratio. We propose that it is the altered antioxidant ratio that contributes to certain aspects of the DS phenotype.