Reklama

    Najbliższe wydarzenia

    Brak wydarzeń

    Stres oksydacyjny w autyzmie

    Stres oksydacyjny w autyzmie

    Woody R. McGinnis, MD

    Alternative Therapies, Nov/Dec 2004, vol. 10, no 6

     

    Kiedy poziom oksydantów przekracza poziom obrony antyoksydacyjnej organizmu, różne układy dotyka stres oksydacyjny, powodujący zniszczenia cząsteczek i zaburzenia ich funkcjonowania. Autyzm to zaburzenie behawioralne, z deficytami w zakresie komunikacji i rozwoju społecznego. Istnieją teorie, iż stres oksydacyjny może odgrywać rolę w patofizjologii zachowań autystycznych (1). Inne poważne zaburzenie behawioralne, schizofrenia, charakteryzuje się wysokim poziomem markerów świadczących o stresie oksydacyjnym (2) i udokumentowana jest poprawa po użyciu antyoksydantów (3). Wiele leków neuroleptycznych stosowanych wobec schizofreników to tak naprawdę silne antyoksydanty (4).

     

    Bezpośrednie dowody stresu oksydacyjnego w autyzmie

     

    Znajdujące się w organizmie lipidy, proteiny, glikoproteiny i kwasy nukleinowe mogą być uszkodzone w procesie oksydacji i istnieje wiele metod wykorzystywanych w celu zmierzenia poziomu stresu oksydacyjnego w moczu, krwi, wydychanym powietrzu i próbkach tkanek. Lipidy, które są składnikami membran komórkowych, podlegają łatwej peroksydacji, w szczególności jeśli są wysoko nienasycone.

    Bezpośrednie wskaźniki peroksydacji lipidów są wysokie przy autyzmie. W opublikowanych badaniach kwas tiobarbiturowy w czerwonych krwinkach (wskaźnik peroksydacji lipidów) był dwukrotnie podwyższony u dzieci z autyzmem w porównaniu do grupy kontrolnej (5). Inne badania wykazały, że poziom peroksydów lipidowych w osoczu (6) i izoprostanów w moczu (7) był znacznie wyższy u dzieci z autyzmem.

    Niebezpośrednie wskaźniki również wskazują na wyższą peroksydację lipidów u dzieci z autyzmem. Niskie stężenia wysoko nienasyconych lipidów w membranach komórkowych czerwonych krwinek (8) sugerują zniszczenia oksydacyjne. Wyższy poziom fosfolipazy A2 (8) i utrata asymetrii membran (9) u dzieci z autyzmem odpowiadają efektom oksydacji.

    Lipofuscyna to nie podlegająca degradacji matryca oksydowanych lipidów i połączonych z nimi protein, która formuje się w tkance jako efekt stresu oksydacyjnego. Powiązanie umiejscowienia lipofuscyn z obciążeniami organizmu może dać pewne wskazówki co do neuropatogenezy. W chorobie Alzheimera lipofuscyny są powiązane z oksydacją mitochondrialnego DNA (10). W udokumentowanym przypadku zatrucia rtęcią osoba, wykazująca symptomy psycho-organiczne, aż 17 lat po ekspozycji w mózgu ujawniono podwyższony poziom rtęci zlokalizowanej w lipofuscynie (11).

    Lipofuscyny były eksperymentalnie indukowane poprzez podawanie silnych substancji oksydujących jak żelazo (12) czy kwas kainowy (13). U zwierząt lipofuscyny kształtowały się najpierw w hipokampie, a potem w korze mózgowej (14). W trakcie tych eksperymentów wykazano, że ilość lipofuscyn zmniejsza się poprzez suplementację witaminami C i E (15) oraz karnityną (16) a aktywność mózgu była odwrotnie proporcjonalna do zawartości lipofuscyn (17).

    Edith Lopez-Hurtado i Jorge Prieto ujawnili znaczne Lipofuscyny w częściach kory mózgowej autystów odpowiedzialnej za język i komunikację, deficyty integralne z diagnozą autyzmu. Po osiągnięciu wieku 7 lat, w porównaniu do grupy kontrolnej, większe lipofuscyny zaobserwowano u autystów w obszarze Brodmanna – rozpoznawanie mowy (22), obszarze odpowiedzialnym za czytanie (39) i za wykorzystywanie języka (44). Zarówno u autystów, jak i u grupy kontrolnej, lipofuscyny były znaczniejsze w obszarze Brodmanna (44). Analiza warstw kory mózgowej wykazała, że ilość komórek zawierających lipofuscyny była większa w warstwach II i IV. Znaczny spadek ilości neuronów zaobserwowano w warstwach II i IV w korze mózgowej autystów (18). Większe lipofuscyny ujawniono również u osób z zespołem Retta (19).

    Siatkówka, wirtualne przedłużenie mózgu, jest bardzo wrażliwa na stres oksydacyjny. Im większy jest ten stres, tym większą peroksydację lipidów w siatkówce zaobserwowano u modeli zwierzęcych (20). W autyzmie, odbiegające od normy retinogramy ze spłaszczonymi falami B (21-22) sugerują zniszczenie siatkówki wywołane przez oksydację. Reakcja siatkówki na antyoksydanty u autystów nie została przebadana.

    Dane implikujące większą oksydację cząsteczek w autyzmie podsumowane są w tabeli 1.

     

    Tabela 1. Cząsteczki podlegające oksydacji u dzieci z autyzmem w porównaniu do grup kontrolnych.

     

    Wynik odbiegający od normy Pozycja w bibliografii

    kwas tiobarbiturowy w czerwonej krwince (5)

    peroksydy lipidowe w osoczu (6)

    izoprostany w moczu (7)

    lipofuscyny w korze mózgowej (18)

    retinogramy poza normą (21-22)

     

    Niebezpośrednie dowody stresu oksydacyjnego w autyzmie

     

    Niebezpośrednie dowody większego stresu oksydacyjnego w autyzmie to: 1) niski poziom enzymów przeciwutleniających i glutationu, 2) niższy poziom przeciwutleniających składników odżywczych, 3) wyższy poziom metali ciężkich i toksyn, 4) wyższa oksydaza ksantynowa i poziom cytokin oraz 5) większa produkcja tlenku azotu, toksycznego wolnego rodnika.

    Niższe poziomy enzymów przeciwutleniających i glutationu w autyzmie (tabela 2) mogą brać się ze zmniejszonej produkcji albo z nadmiernego wykorzystywania i powodują większą wrażliwość na oksydanty. Niższy poziom przeciwutleniających składników odżywczych (tabela 3) może brać się ze zmniejszonej podaży lub absorpcji i/lub większego zużycia w wyniku oksydacji. W literaturze naukowej udokumentowano zwiększoną oksydację cząsteczek w różnych stanach niedoboru składników odżywczych organizmu (29).

     

    Tabela 2. Niższe poziomy enzymów przeciwutleniających i glutationu u dzieci z autyzmem w porównaniu do grup kontrolnych.

     

    Wynik niższy u autystów Pozycja w bibliografii

    GSHPx w czerwonej krwince (23-24)

    GSHPx w osoczu (24)

    SOD w czerwonej krwince (24)

    SOD w płytkach krwi (23)

    Katalaza w czerwonej krwince (5)

    Całkowity glutation w osoczu (25)

    GSH/GSSG w osoczu (25)

     

    Tabela 3. Niższy poziom przeciwutleniających składników odżywczych u dzieci z autyzmem w porównaniu do grup kontrolnych.

     

    Składnik odżywczy Pozycja w bibliografii

    Witaminy C, E i A w osoczu (26)

    Poziom B6 (P5P) w czerwonej krwince (27)

    Aktywność B6 (EGOT) w czerwonej krwince (26)

    Poziom magnezu w czerwonej krwince (26)

    Poziom selenu w czerwonej krwince (26)

    Poziom cynku w osoczu (28)

    Poziom cynku w czerwonej krwince (26)

     

    Poziomy składników odżywczych odzwierciedlają status glutationu i enzymów przeciwutleniających. Dobrze znany jest efekt podawania witamin C i E na wzrost produkcji glutationu. Niedobór witaminy B6 jest powiązany z niższą peroksydazą glutationową (GSHPx) i reduktazą glutationową (30). Wszystkie formy GSHPx zawierają selen i istnieje silny związek między niskim poziomem selenu we krwi a aktywnością GSHPx (31).

    Toksyny organiczne (33-40) i metale ciężkie (35) to silne utleniacze. Mogą kumulować się (tabela 4) z uwagi na upośledzoną detoksyfikację, z czym mamy do czynienia w autyzmie (41). Toksyny na różny sposób powodują utlenianie komórek. Toksyny organiczne i insektycydy stymulują syntazę tlenku azotu (NOS) (42). Miedź katalizuje produkcję wolnych rodników, szczególnie gdy nie wystarczający jest poziom katalazy (32). Rtęć zwiększa stres oksydacyjny blokując produkcję energii w mitochondriach i zmniejszając poziom glutationu.

    Krążące cytokiny (40) i oksydaza ksantynowa (XO) (5) są podwyższone w autyzmie i obie powodują produkcję wolnych rodników. XO pochodzi z oksydacji dehydrogenazy ksantynowej. Cytokiny i XO to powód i skutek stresu oksydacyjnego.

     

    Tabela 4. Wyższy poziom utleniaczy u dzieci z autyzmem w porównaniu do grup kontrolnych.

     

    Parametr Pozycja w bibliografii

    Perchloretylen w osoczu (26)

    Rtęć, ołów i arszenik w czerwonej krwince (26)

    Rtęć w moczu (35)

    Miedź w osoczu (36)

    Azotyny i azotany w osoczu (37-38)

    Azotyny i azotany w czerwonej krwince (39)

    Krążące cytokiny (40)

    Oksydaza ksantynowa w czerwonej krwince (5)

     

    Wyższa produkcja wolnych rodników w autyzmie

     

    Tlenek azotu (NO), który jest krótkotrwałą substancją, jest mierzony jako całkowita ilość azotynów i azotanów, które są stabilnymi pochodnymi tlenku azotu. W autyzmie poziom azotynów i azotanów w czerwonej krwince (39) i osoczu (37, 38) jest podwyższony, a poziom ich w osoczu koreluje z kwasem tiobarbiturowym (30). Nadmierna produkcja NO odgrywa rolę w innych zaburzeniach neurobehawioralnych, np. schizofrenii (43), chorobie Alzheimera, zespole Downa (44) i stwardnieniu rozsianym (45).

    Nie wiadomo, czy nadmierna produkcja NO w autyzmie jest umiejscowiona w konkretnych organach czy tkankach. Jakiekolwiek komórki produkujące cytokiny mogą stymulować NO. W autyzmie najbardziej prawdopodobnym jest, że ma to miejsce w mózgu i przewodzie pokarmowym, oba te układy w autyzmie zwykle nie są w normie, a dominują objawy behawioralne i gastrologiczne.

    Nadmierne NO w mózgu to poważna sprawa, gdyż zwiększa apoptozę (46), uszkadza barierę krew-mózg (47), zwiększa neurodegenerację (48) i demielinację (49). Takie mechanizmy mogą mieć wpływ na rozwój w autyzmie.

    Zmniejszona aktywność receptorów wrażliwych na oksydację ma miejsce w mózgach autystów i może mieć związek z poziomem NO albo ogólnie z większym stresem oksydacyjnym. Zmniejszona jest aktywność receptorów cholinergicznych (50), a są one podatne na działanie NO (51). Receptory kwasu gamma-aminobutyrowego (GABA), generalnie podatne na stres oksydacyjny (52) są zmniejszone w hipokampach autystów (53). Jest prawdopodobnym, że polimorfizm GABA, powiązany z autyzmem, może doprowadzić do zwiększenia podatności tych receptorów na stres oksydacyjny (54).

    W aktualnej literaturze wskazano, że u autystów występuje mniej komórek Purkinjego w móżdżku, mniejsze neurony w korze mózgowej i ciele migdałowatym (55). We wszystkich badaniach podkreślano utratę komórek Purkinjego (56). W hipokampie stwierdza się większe zagęszczenie i splątanie dendrytów (57). Nie wyjaśniono tych wyników badań. Nowoczesna technologia pozwoli zbadać i zlokalizować konkretne oksydacyjne biomarkery w mózgach autystów, co doprowadzi do możliwych wyjaśnień tych patologii.

     

    Tabela 5. Problemy przewodu pokarmowego w podgrupach dzieci z autyzmem

     

    Pararmetr Podgrupa Pozycja w bibliografii

    Wysoka przepuszczalność jelita 42% asymptomatyczna (58)

    Refluks 69% objawy brzuszne (59)

    Przewlekłe zapalenie śluzówki żołądka 42% objawy brzuszne (59)

    Przewlekłe zapalenie dwunastnicy 67% objawy brzuszne (59)

    Guzkowate rozrosty tkanki 89% regres, objawy pokarmowe (60)

    Kolka 88% regres, objawy pokarmowe (60)

     

    Układ pokarmowy autystów jest w stanie zapalnym (tabela 5) i wydaje się, że jest powiązanie pomiędzy układem pokarmowym a NO, które intensyfikuje objawy. Ból, zatwardzenie lub biegunka, refluks (61) i zwiększona przepuszczalność jelit (58) są powszechne. Przewlekły stan zapalny może zaistnieć w różnych miejscach przewodu pokarmowego, przy czym przeważa stan zapalny krętnicy z adenopatią (60-62). . W innych stanach chorobowych, stan zapalny przewodu pokarmowego związany jest z produkcją NO. Azotyny i azotany w osoczu są podwyższone przy kolce dziecięcej (63). W przewlekłej biegunce, poziom azotynów i azotanów w moczu skorelowany jest z cieknącym jelitem (64). Prawdopodobnie jelita dzieci z autyzmem produkują więcej NO. Azotyny wiążą glutation (75).

    NO jest potencjalnie antybakteryjne (65). Niektóre wirusy i bakterie prowokują zatem wzmożoną produkcję NO w jelitach (66) i mózgu (67). Niestety, duża ilość NO oksyduje też tkankę organizmu gospodarza (66, 68). Dlatego w jelitach nadmiar NO zwiększa stan zapalny i przepuszczalność(69). Młode jelito jest wyjątkowo podatne na szkody wyrządzone przez NO, w szczególności krętnica (70-71). Zbyt wiele NO może zniszczyć ochronę przeciwoksydacyjną, obniżając poziomy glutationu (72,73). Niski glutation zwiększa poziom NO (74).

    Nadmiar NO prowadzi do zwiększonej produkcji peroksyazotynów (ONOO), który atakuje cząsteczki. ONOO tworzy się przez reakcję NO z nadtlenkiem i jest bardziej reaktywne niż tworzące go substancje. Atakuje głównie, co ma związek z patofizjologią autyzmu: grupy tyrozynowe (np. syntazę glutaminową i reduktazę glutationową), grupy sulfhydrylowe, dysmutazę nadtlenkową (SOD), neurofilamenty, ceruloplazminę, receptory membran, kanały jonowe, G-proteiny i metioninę. ONOO powoduje niedobór antyoksydantów, oksyduje lipidy i niszczy DNA (31, 76).

    NO jest zbyt słabe i nie nadaje się do dłuższego transportu. Ale hipotetycznie nadmiar NO w tkankach może powodować szkodę w innych miejscach organizmu poprzez krążące azotyny i azotany. Na przykład eksperymentalne wstrzyknięcie azotynów uszkadza barierę krew-mózg (77). Wyższe poziomy azotynów w autyzmie mogą wiązać ze sobą przewlekły stan zapalny jelit i uszkodzenie mózgu. W ten sposób uszkodzone jelito może negatywnie wpływać na mózg.

    Albo odwrotnie, odległa produkcja NO może zwiększać poziomy produktów NO, a w konsekwencji prowadzić do wyższego poziomu NO w jelitach i stanu zapalnego jelit (78-79). Azotyny i azotany są selektywnie usuwane z obiegu przez jelita (80, 81). Flora jelit przekształca azotyny i azotany w NO przez redukcję enzymatyczną (82, 83), która przebiega w środowiskach o niskim stężeniu tlenu (84), jak w jelicie. NO wyprodukowane w odległym miejscu krąży jako S-nitrosohemoglobina a wytwarzanie z tej proteiny NO w jelitach jest możliwe dzięki niskiemu stężeniu tlenu i obecności sulfidów produkowanych przez niektóre bakterie (78). Nadmierna produkcja NO mająca miejsce gdziekolwiek w organizmie może również przyczyniać się do stanu zapalnego jelit.

     

    Podatność mózgu i bariery krew-mózg na stres oksydacyjny

     

    Mózg jest podatny na stres oksydacyjny z powodu wysokiego zapotrzebowania na energię, dużą ilość lipidów, żelaza i podatnych na oksydację katecholamin i niższe poziomy endogenicznych przeciwutleniaczy (85, 86). Bariera krew-mózg jest również podatna na uszkodzenia oksydacyjne (87). Kliniczne i laboratoryjne odkrycia sugerują istnienie przepuszczalnej bariery krew-mózg w autyzmie (tabela 6).

     

    Tabela 6. Przepuszczalna bariera krew-mózg w autyzmie?

     

    Wskazówki i predyspozycje Pozycja w bibliografii

    Wysoki poziom przeciwciał wobec protein mózgu (88-91)

    Zaburzenia snu (59, 92)

    Kumulacja limfocytów przy naczyniach krwionośnych (38)

    Wysoki poziom NO/siarczynów (37-39)

    Niski cynk (26, 28)

    Wysoki poziom krążących cytokin (40)

    Wysokie obciążenie metalami ciężkimi (26, 35)

     

    Zmiany behawioralne przy leczeniu glutationem to również wskazówka przepuszczalnej bariery krew-mózg przy autyzmie. U zdrowych zwierząt z nieprzepuszczalną barierą, nie jest możliwa penetracja jej przez glutation. Lekarze donoszą jednak o poprawie zachowania u niektórych dzieci leczonych glutationem (93), sugerując bezpośredni efekt na układ nerwowy.

    U zwierząt eksperymentalne uszkodzenie oksydacyjne bariery krew-mózg powodowało uszkodzenie siatkówki (94, 95). W autyzmie często mają miejsce problemy z zasypianiem albo z wybudzaniem się w nocy (92), co sugeruje możliwość dysfunkcji siatkówki. Specyficzna natura zaburzeń nagłych ruchów gałek ocznych (REM) u autystów jest podobna do takich, które dotyczą innych chorób neurodegeneracyjnych (96). Oprócz faktu, iż melatonina jest skuteczna w leczeniu zaburzeń snu u autystów (97), skutki innych antyoksydantów na zaburzenia snu u autystów nie były przedmiotem badań.

    Obserwacje laboratoryjne sugerują przepuszczalną barierę krew-mózg w autyzmie. Kumulacja limfocytów przy naczyniach krwionośnych została ujawniona u trzech z siedmiu autystów (38), choć nie jest to objaw specyficzny. Wysokie markery autoimmunologiczne przeciwko proteinom układu nerwowego w autyzmie (88-91) sugerują nienormalną reakcję układu odpornościowego na mózg przez przeciekającą barierę krew-mózg.

    Autoimmunologiczna reakcja na antygeny mózgu może być wzmożona przez tworzenie się neoepitopów, co ma miejsce przez oksydacyjne zmiany w proteinach (98). Gdy dojdzie do ich wytworzenia, mechanizmy autoimmunologiczne i oksydacyjne w mózgu autystów mogą nawzajem się wzmacniać, gdyż produkcja NO jest znacznie zwiększona przy chorobach autoimmunologicznych centralnego układu nerwowego (67).

    Objawy autystyczne są związane u zwierząt z przepuszczalną barierą krew-mózg. Wyższe poziomy krążących cytokin (99), metali ciężkich (100), NO (101) i siarczynów (102) u zwierząt prowadzą do przepuszczalności bariery krew-mózg. Niski poziom cynku u autystów (27, 29) może również mieć znaczenie. Cynk w dostatecznych stężeniach chroni barierę krew-mózg przed uszkodzeniem (101) a niedobór cynku zwiększa jej przepuszczalność, w szczególności w połączeniu ze stresem oksydacyjnym (103).

    Co ciekawe, wstępne dane dowodzą, iż istnieje przerost Gram-ujemnych bakterii tlenowych w okolicach gardła i odbytu (104). Te organizmy produkują endotoksyny odpowiedzialne za uszkodzenia bariery krew-mózg.

    Niezbędne są dalsze badania bariery krew-mózg u autystów. Bardzo czuły rezonans magnetyczny wykazuje miejsca, w których bariera krew-mózg przecieka (105-106) a skanowanie mikroskopem elektronowym jasno pokazuje uszkodzenia tej bariery, włącznie z zgrubieniami światła jelita, wakuolizacją komórek śródbłonka, ciałami inkluzyjnymi i nekrozą, choć takie zmiany mogą być rzadkie (100).

     

    Większy stres oksydacyjny i układ pokarmowy

     

    Badania nad niedokrwieniem i reperfuzją wykazują, że układ pokarmowy jest bardzo wrażliwy na uszkodzenia oksydacyjne (31,107). Trawione toksyny (peroksydowane tłuszcze, elektrofiliczne zanieczyszczenia w żywności) i metabolity bakterii i grzybów przewodu pokarmowego to duże obciążenie oksydacyjne dla układu pokarmowego (108). Wystarczające ilości GSHPx (aby zredukować peroksydację), GST (aby zredukować elektrofile) i GSH (aby wspomóc działanie GSHPx i GST) chronią układ pokarmowy przed oksydacją.

    Jak wcześniej wskazano zapalenie krętnicy i adenopatia są bardzo częste u dzieci autystycznych, u których występują objawy gastroenterologiczne. Krętnica jest wyjątkowo podatna na uszkodzenia oksydacyjne. U zwierząt GST jest 36 razy niższe w krętnicy niż w jelitach (109). Podwójne uszkodzenie genów odpowiedzialnych za gastroenterologiczne GSHPx skutkuje zapaleniem śluzówki krętnicy, a nie innych części przewodu pokarmowego (110). W zapaleniu jelit, ekspresja NOS jest najbardziej intensywna w krętnicy i jest ona też najbardziej podatna na stres oksydacyjny spowodowany przez NO (111).

    Nadmiar NO z dużym prawdopodobieństwem odpowiada za symptomy gastroenterologiczne u autystów (zobacz tabelę 7). NO rozkłada mucynę, która chroni jelito przed podrażnieniami (108). Nadmiar NO zwiększa przepuszczalność jelit (112), która przeważa u autystów (58).

     

     

    Tabela 7. Odmienności układu pokarmowego u autystów prawdopodobnie spowodowane częściowo przez nadmiar NO

     

    Odmienności w autyzmie Pozycja w bibliografii

    Stan zapalny (66)(68)(70)(71)

    Zwiększona przepuszczalność jelit (69)

    Słabe napięcie zwieraczy (113)

    Słabe skurcze woreczka żółciowego (105)

    Powolne trawienie (70)

     

    W nadmiarze NO powoduje rozluźnienie zwieraczy (113) a dwie trzecie dzieci z autyzmem, u których występują objawy gastroenterologiczne dotyka refluks (59). Nadmiar NO ogranicza skurcze woreczka żółciowego (114), co może odpowiadać za jaśniejszy kolor stolców zaobserwowany przez lekarzy i rodziców wielu dzieci z autyzmem. Słaby przepływ żółci ma wpływ na gorsze odżywienie i ogranicza dostarczanie ochronnego GSH do śluzówki jelit.

    Nadmiar NO powoduje także powolne trawienie (70). Wiele dzieci z autyzmem cierpi na zatwardzenia. Możliwe, że złe wchłanianie i przerosty flory bakteryjnej powodują tendencję do zatwardzeń u jeszcze większej ilości dzieci z autyzmem.

     

    Stres oksydacyjny, niska produkcja energii i ekscytotoksyczność

     

    Stres oksydacyjny, niska produkcja energii i ekscytotoksyczność są powiązane ze sobą. Na przykład produkujące energię mitochondria są podatne na uszkodzenia oksydacyjne (86, 115-120) a uszkodzone mitochondria wpuszczają więcej oksydantów (121-123). Poza tym niewystarczająca produkcja energii uzasadnia predyspozycje do aktywacji receptorów pobudzających, zmniejszoną obronę przed wewnątrzkomórkowym wapniem, zwiększoną oksydację i apoptozę (86, 124).

    Nadmierna stymulacja receptorów pobudzających skutkuje uszkodzeniem oksydacyjnym układu nerwowego (125, 126), a większy poziom stresu oksydacyjnego zwiększa wydzielanie glutaminianu i powoduje dalej idącą stymulację tych receptorów (127, 128). Anatomia komórkowa koreluje z tą zależnością: receptory glutaminianu i NOS w mózgu i jelitach (129) istnieją blisko siebie.

    Jak widać, zwiększony stres oksydacyjny w autyzmie implikuje możliwe problemy w produkcji energii i ekscytotoksyczności

     

    Upośledzona produkcja energii w autyzmie

     

    Rezonans magnetyczny wykazał zmniejszone poziomy ATP w mózgach autystów (130). Wyższy poziom mleczanów (131-132), wyższy pirogronian (133), wyższy amoniak i niższa karnityna (134) są charakterystyczne dla autystów, chociaż nie wszystkie dzieci z autyzmem mają niższe parametry. Różnice te sugerują dysfunkcje mitochondrialne w autyzmie, a odmienności mitochondrialne zostały wykazane w opisach przypadków osób z autyzmem (135-136).

    Nadmierny NO w autyzmie może upośledzać produkcję energii, bezpośrednio albo przez ONOO. Nadmiar NO redukuje fosforylację oksydacyjną, obniża ATP i zwiększa poziom mleczanów (137). NO bezpośrednio ogranicza kompleks IV, powodując wyciekanie nadtlenków i ograniczenie GSHPx (3). ONOO selektywnie uszkadza kompleksy I i III (138). NO dezaktywuje koenzym A (CoA), zabierając mitochondriom tę cenną „walutę energetyczną” (78).

     

    Wskaźniki eksytotoksyczności w autyzmie

     

    Wyższy poziom zewnątrzkomórkowego glutaminianu w mózgu związany jest z ekscytotoksycznością, w szczególności gdy zaburzony jest metabolizm energetyczny (139). Dekarboksylaza glutaminiowa (GAD) przekształca glutaminian w GABA, która zmniejsza ekscytotoksyczność. Zmniejszenie GAD w mózgu umożliwia ekscytotoksyczność, zwiększając poziom glutaminianu i zmniejszając GABA.

    Istnieje hipoteza, że w autyzmie jest niedobór GAD. Ilość GAD w mózgach autystów badanych pośmiertnie była obniżona o połowę (140). Pomiary te są zbieżne z wynikami. GAD w czerwonych krwinkach jest niższy u autystów (141), GAD (142), syntetaza glutaminiowa (143), transporter glutaminowy (144) i receptory GABA (9) są podatne na stres oksydacyjny (52).

    Czy jest to efekt czy przyczyna większego stresu oksydacyjnego w autyzmie, zwiększona ekscytotoksyczność to rozsądna hipoteza i przedmiot zainteresowania klinicystów. Ekscytotoksyczność może zostać zwiększona przez doustne przyjmowanie ekscytotoksyn (145). Autor publikacji popiera innych lekarzy, doradzając pacjentom z autyzmem unikania ekscytotoksycznych polepszaczy smaku jak glutaminian sodu czy aspartam w pożywieniu i napojach.

     

    Upośledzony układ cholinergiczny w autyzmie

     

    Wyniki laboratoryjne i obserwacje kliniczne sugerują znaczne deficyty cholinergiczne u autystów. Aktywność receptorów cholinergicznych jest niższa w korze mózgowej autystów (50). Leczenie agonistami cholinergicznymi (146-147) albo prekursorami acetylcholiny (148) poprawia zachowanie u autystów.

    Reakcja na bethanecol, specyficznego agonistę cholinergicznych receptorów muskarynowych, uzasadnia twierdzenie o upośledzeniu układu muskarynowego w autyzmie. Doustna dawka bethanecolu (2,5-12,5 mg) normalizuje zwiększone źrenice, poprawia perystaltykę jelit, reguluje sen i zachowanie u wielu dzieci z autyzmem. Czasami duża poprawa wiąże się juz z pierwszą dawką bethanecolu (146), autor publikacji potwierdza tę obserwację.

    Neuroradiologia pokazuje zmniejszony przepływ krwi w mózgu przy autyzmie (149-150), co pogarsza się z wiekiem (151) i zwężenie naczyń krwionośnych w okolicach receptorów muskarynowych (152-153). Możliwe wytłumaczenie tak nagłej reakcji na bethanecol to nagła poprawa krążenia. Bethanecol może stymulować łatwo dostępne receptory muskarynowe w naczyniach krwionośnych i powodować dokrwienie mózgu. Tę hipotezę łatwo będzie zbadać.

    Zaburzenia muskarynowe w autyzmie mogę generować większy stres oksydacyjny. Eksperymenty wykazały, że sygnały muskarynowe chronią komórki przed stresem oksydacyjny i apoptozą (154). Ilość receptorów muskarynowych zmniejsza się przy stresie oksydacyjnym (155).

    Receptory muskarynowe są wrażliwe na toksyczne działanie NO (156) i bardziej niż inne typy receptorów, są wrażliwe na hamujące działanie ONOO (157) i innych oksydantów (158). Jak wskazano wcześniej, nadmiar NO w autyzmie może tłumić CoA. Poza rolą tego koenzymu w produkcji energii, jest on niezbędnym prekursorem acetylcholiny, cholinergicznego neuroprzekaźnika.

    Niewystarczająca ilość CoA powoduje, że neurony cholinergiczne są wrażliwsze na różne toksyny, w tym nadmierne NO (51). Niskie CoA odgrywa znaczącą rolę w innych encefalopatiach (54).

     

    Antyoksydacyjne składniki odżywcze w leczeniu autyzmu

     

    Wysokie dawki witaminy C

    Przeprowadzono podwójnie „ślepą”, z wykorzystaniem placebo, eksperymentalną próbę podawania 8 g na 70 kg masy ciała dziennie doustnej witaminy C w 2-3 podzielonych dawkach u dzieci autystycznych umieszczonych w ośrodkach (159). Niektórym z dzieci przed próbą podawano dawki do 4 g witaminy C. Próba obejmowała trzy dziesięciotygodniowe okresy. W drugiej i trzeciej fazie próby połowa dzieci otrzymywała najpierw placebo a potem witaminę C. Druga połowa – najpierw witaminę C a potem placebo.

    Po każdym okresie przeprowadzano badania psychometryczne. Całkowity wynik na skali Ritvo-Freemana, która bada 47 zachowań społecznych, emocjonalnych, sensorycznych i językowych wykazał poprawę u grupy, która przeszła z placebo do witaminy C i pogorszenie w grupie, która z witaminy C przeszła do placebo (P=0.02).

    Trzepotanie, machanie, bujanie się i kręcenie w szczególności uległo poprawie przy podawaniu witaminy C i u tych, którzy wyjątkowo zareagowali na to leczenie, była to poprawa „oczywista”, jak wskazali badacze. Nie zanotowano efektów ubocznych poza rozluźnieniem stolca, co może ograniczać ilość spożywanej przez dzieci witaminy C.

    Witamina C to silny antyoksydant. To sugeruje – ale nie dowodzi – mechanizmu antyoksydacyjnego przy efekcie terapeutycznym. Efekty antyoksydacyjne witaminy C wydają się pasować do mechanizmów spotykanych w autyzmie. Witamina C zapewnia dobrą ochronę przed NO i ONOO (31). Witamina C chroni neurony przed neurotoksycznością glutaminianu (160-161). Witamina C blokuje hamowanie transportu glutaminianu przez NO (162), co ma miejsce głównie w obecności miedzi (163), która jest często podwyższona w krwi autystów (28).

     

    Karnozyna

    Karnozyna, naturalnie występujący aminokwas znajdujący się w dużych stężeniach w mózgu, jest silnym antyoksydantem i chroni neurony (164-166). „Podwójnie ślepa”, próba z wykorzystaniem placebo, trwająca 8 tygodni i polegajaca na przyjmowaniu 400 mg karnozyny, doustnie i dwa razy dziennie dowiodła znacznej poprawie u dzieci autystycznych, w porównaniu z placebo. Badania psychometryczne dowiodły poprawy w słownictwie (P=0.01), socjalizacji (P=0.01), komunikacji (P=0.03) i zachowaniu (P=0.04) (167). Efekty uboczne były zróżnicowane – sporadyczna hiperaktywność ustawała przy zmniejszeniu dawki, a żadne dziecko nie musiało przerwać próby z powodu efektów ubocznych.

    Możliwe mechanizmy fizjologiczne działania karnozyny na autystów to jej prewencyjne działanie przed toksycznością NO (168), wiązanie się z wolnymi rodnikami i reakcyjnymi wodorotlenkami i możliwość wiązania się z metalami jak np. miedź (169). Kompleks miedź-karnozyna ma działanie antyoksydacyjne, podobne do SOD, co wykazano w badaniach in vitro (170).

     

    Witamina B6

    Wszystkie hipotezy związane z autyzmem powinny uwzględniać bardzo skuteczną próbę z podawaniem wysokich dawek witaminy B6, przeprowadzoną przez Bernarda Rimlanda. Wiele kontrolowanych prób wykazało, że witamina ta w powiązaniu z magnezem, poprawia zachowanie u wielu dzieci z autyzmem (148, 171-172). Poziomy B6 w osoczu są zwykle w normie, ale aktywność B6 przebadana dzięki panelowi EGOT, była znacząco niższa u grupy dzieci z autyzmem niz w grupie kontrolnej (26).

    Kinaza pirydoksalu, która konwertuje B6 do jej aktywnej formy pirydoksal-5-fosfatu (P-5-P) może również działać słabiej u autystów. Wstępne badania sugerują bardzo słabe wiązanie się kinazy pirydoksalu w czerwonych krwinkach autystów, co odzwierciedla wysoki współczynnik Km (stałą Michaeli’ego) (26). Aktywność P5P we krwi jest poniżej normy u 40% dzieci z autyzmem (27).

    Upośledzenie kinazy pirydoksalu u autystów jest niewyjaśnione. Niższy poziom cynku (26, 28) i status energetyczny w autyzmie to dobre wyjaśnienie tego fenomenu, gdyż kinaza pirydoksalu wymaga dla swojej aktywacji uwolnienia cynku z metalotioneiny, co jest zależne od ATP (173). Należy też rozważyć działanie czynników hamujących. Najsilniejsze z nich to grupy węglowe, które są egzogenicznymi związkami chemicznymi, takimi jak hydrazyna stosowana jako paliwo rakietowe (174). Są one potencjalnymi czynnikami hamującymi kinazę pirydoksalu. Powstają z oksydacyjnej zmiany lipidów w organizmie, protein i cukrów i są znacznie podwyższone w stanach chorobowych związanych z nadmiarem NO (22).

    Podczas, gdy przyczyna słabej funkcji B6 w autyzmie nie jest wyjaśniona, możemy być pewni, że wpływ na to ma oksydacja. Nawet niewielki niedobór B6 ma związek z niższym GSHPx i aktywnością reduktazy glutationowej, zmniejszonym stężeniem glutationy i wyższym stopniem peroksydacji lipidów (30).

    Niedobór B6 powoduje zaburzenia mitochondrialne i są one związane ze zwiększonym stresem oksydacyjnym (175-176). P5P jest niezbędne dla syntezy kluczowych składników mitochondrialnych: kryształów żelazo-siarka (dla kompleksu I, II ,III) i hemu (dla kompleksu IV( (177) oraz koenzymu Q10 (178). Badania wykazały, że P5P chroni neurony przed stresem oksydacyjnym, przez zwiększoną produkcję ATP i wykorzystywanie nadmiernego glutaminianu (179).

    Obniżona funkcja B6 obniża prób ekscytotoksyczności. P5P jest niezbędny do powstania GAD, którego upośledzenie może spowodować nadmierna aktywację receptorów glutaminiowych, NO i stres oksydacyjny (180). P5P chroni GAD, który jest wrażliwy na uszkodzenia oksydacyjne (142), przed dezaktywacja (181) . P5P chroni też GSHPx w przewodzie pokarmowym przez formowanie kompleksów (182). Co można przewidzieć, wprowadzenie P5P do organizmu zwierząt zwiększa aktywność GAD w mózgu (183).

    Z tych powodów pacjenci z autyzmem mogą odnotować poprawę przez duże dawki witaminy B6 poprzez zwiększenie produkcji energii, zmniejszenie ekscytotoksyczności, zwiększenie GADA i redukcję stresu oksydacyjnego. Leczenie B6 uzupełnia również naturalne jej niedobory spowodowane przez nadmierne oksydanty. B6 są bardzo podatne na uszkodzenia przez oksydanty takie jak wodorotlenek (OH) i dwutlenek (O2) (184-186). Oksydacyjne uszkodzenie B6 ma wpływ na liczne enzymy i neuroprzekaźniki u autystów.

     

    Magnez

    W eksperymentach na zwierzętach niedobór magnezu zwiększał NO (187), peroksydy lipidowe (188) i obniżał antyoksydanty w osoczu (189). Niższy poziom magnezu wyraźnie sprzyja oksydacji. Suplementacja magnezem obniża stres oksydacyjny w eksperymentach na zwierzętach z wysokim poziomem stresu oksydacyjnego (190).

    Jako grupa dzieci z autyzmem mają niższy poziom magnezu w czerwonych krwinkach (26). Podwójnie ślepe próby wykazały poprawę behawioralną u dzieci, którym podawano wysokie dawki B6 i magnezu ale nie było poprawy, gdy podawano wyłącznie magnez albo B6 (191). Ten synergizm może mieć ważną funkcję. Na przykład zależna od B6 kinaza, która ma wpływ na rożne funkcje muskaryczne i GABA-nergiczne wymaga zarówno B6 jak i magnezu.

    Magnez chroni też przed stresem oksydacyjnym dzięki funkcjom nie związanym z B6/

    Produkcja NADPH w celu redukcji glutationu wymaga magnezu. Syntaza ATP, która katalizuje produkcję energii poprzez fosforylację oksydacyjną, jest wrażliwa na magnez (192). W mózgu magnez blokuje nadmierne podrażnienie receptorów ekscytotoksycznych modulując kanały wapniowe (193).

     

    Cynk

    Niższy poziom cynku u autystów został potwierdzony licznymi badaniami. Zawartość cynku w czerwonej krwince, bardzo wrażliwy wskaźnik niedoboru cynku, jest wyraźnie niższy u autystów (26) a w indywidualnych przypadkach może być tak niski jak połowa najniższej wartości granicznej dla grupy kontrolnej (194). Cynk w osoczu jest poniżej normy u 40% dzieci z autyzmem (28).

    Niski poziom cynku to wyższe ryzyko stresu oksydacyjnego. U zwierząt dieta uboga w cynk zmniejsza całkowity poziom glutationu, witaminy E, GST, GSHPx i SOD, a zwiększa ilość peroksydów lipidowych i wolnych rodników w tkankach, mitochondriach i membranach komórkowych (195-198). U starszych osób suplementacja cynkiem zmniejsza ilość peroksydów lipidowych (197). U diabetyków z retinopatią suplementacja cynkiem zwiększa poziom GSHPx i zmniejsza poziom peroksydów lipidowych (200).

    Cynk ma wpływ na układ pokarmowy. Niedobór cynku u zwierząt zwiększa NOS w układzie pokarmowym i podatność na infekcje gastrologiczne (201). Z drugiej strony suplementacja cynkiem zmniejsza lipoksydację układu pokarmowego (202) i zmniejsza przepuszczalność jelit (203).

    Klinicyści coraz częściej doceniają cynk jako stały suplement w leczeniu autyzmu. William Walsh, który zebrał dane o cynku i miedzi wśród ponad 3.500 dzieci z autyzmem w Pfeiffer Treatmen Center stwierdził, że wysokie dawki cynku (2-3 mg/kg wagi ciała dziennie jako dobrze wchłaniany pikolinian cynku) są niezbędne dla znormalizowania poziomów cynku i pozytywnej reakcji klinicznej (204).

    Okresowe mierzenie cynku w osoczu jest wykorzystywane po to, aby upewnić się, że nie przekroczył on norm laboratoryjnych. W dniu badania nie podaje się cynku, aby nie zaburzyć wyniku. Suplementacja cynkiem obniża poziom miedzi. Bada się zatem poziom miedzi w osoczu, aby uniknąć niedoboru (205).

    Nadmiar miedzi jest ewidentny w przypadku autyzmu. Wyższy poziom miedzi w osoczu (36), niższa ceruloplazmina (6) i wyższy poziom niezwiązanej miedzi w osoczu (205) to częste wyniki u dzieci z autyzmem. Miedź, szczególnie niezwiązana, jest prooksydacyjna. Suplementowanie jej jest rzadko niezbędne w autyzmie i nawet małe dawki miedzi mogą mieć niekorzystne efekty behawioralne (205).

    Wyższy stosunek miedzi do cynku w osoczu (u autystów wynosi 1.63, a w grupie kontrolnej 1.15, P<0.0001) (36), jest w znaczący sposób powiązany ze stresem oksydacyjnym w chorobach neurodegeneracyjnych (206). Suplementacja cynkiem normalizuje stosunek miedź/cynk (205).

    Wysokie dawki cynku mogą obniżyć poziom manganu. Dawki manganu podawane oddzielnie z cynkiem w proporcji 5 mg manganu na 30 mg cynku przynoszą korzyść, należy również monitorować ilość manganu w serum aby uniknąć nadmiaru (205).

    Funkcja antyoksydacyjna cynku jest nie do przecenienia. Jest wiele ważnych mechanizmów:

    - cynk chroni grupy –SH przez oksydacją – np. chroni kluczowy enzym antyoksydacyjny GSHPx (195). Pierwszym rezultatem niedoboru cynku to utrata grup –SH przez membrany i w konsekwencji ich osłabienie (207)

    - cynk współzawodniczy z prooksydacyjnymi metalami jak miedź i żelazo i zapobiega katalizowanej przez metale produkcji wolnych rodników (200). Enzymy zawierające miedź są podatne na autooksydację, czemu zapobiega cynk (198). Oksydacja membran spowodowana przez miedź jest również uniemożliwiona przez cynk (208)

    - cynk to niezbędny składnik miedziowo-cynkowego SOD, kluczowego enzymu antyoksydacyjnego. Nawet niewielki niedobór cynku u ludzi zmniejsza aktywność SOD (209). Gdy brak cynku SOD staje się prooksydacytjny, katalizując biomolekularny atak ONOO (148). SOD bez cynku jest neurotoksyczne (210).

    - cynk indukuje syntezę metalotioneiny (MT) (211), skutecznego pogromcy wolnych rodników (w tym ONOO) (212) i sekwestranta miedzi i innych metali ciężkich (213, 214). U zwierząt wysokie dawki cynku powodują wyższe poziomy MT w układzie pokarmowym (215). Średni niedobór cynku u zwierząt, kiedy negatywne efekty zdrowotne nie są zwykle jeszcze jawne, związany jest ze znaczną redukcją MT w siatkówce oka (213).

    MT zwykle wzrasta jako reakcja obronna na stres oksydacyjny, ale zmniejsza się wówczas gdy jest niedobór cynku (214).

    MT blokuje toksyczność miedzi ale ten efekt ochronny nie działa przy nadmiarze NP., który wyciąga miedź z MT, powodując peroksydację lipidów i apoptozę (46). W mózgu MTIII, czynnik ograniczający wzrost neuronów, jest szczególnie wrażliwy na usuwanie miedzi przez oksydanty (216). Taki mechanizm może być związany z większym rozmiarem mózgu u dzieci z autyzmem (204).

    - cynk wspiera fizjologiczną blokadę receptorów glutaminianowych (139), zmniejszając ekscytotoksyczność

     

    Różne biocząsteczki są chronione przed oksydacją przez cynk. Tworząc kompleksy z fosfolipidami (217) cynk blokuje oksydację membran tłuszczowych (209). Cynk blokuje peroksydację wielonasyconych tłuszczy nie połączonych z membranami (218). Cynk generalnie hamuje oksydację enzymów i innych protein (198), w tym tych z funkcjonalnymi grupami –SH podatnych na łagodne stany oksydacyjne: Na, K-ATPaza, CA-ATPaza, akwaporyna, kanały wapniowe, kanały NMDA-wapń (207).

    Hipotetycznie stres oksydacyjny może zmniejszyć retencję cynku. Na poziomie cząsteczkowym oksydanty (w tym NO) wyrzucają cynk z protein, łącznie z MT (197, 216, 219, 220). Potrzeba badań aby określić, czy ten fenomen rozciąga się na zmniejszoną retencję cynku w całym organizmie w warunkach większego stresu oksydacyjnego. Schizofrenicy mają zmniejszone wydalanie cynku z moczem w odpowiedzi na wysokie dawki B6 (221), co może mieć związek z antyoksydacyjnymi efektami B6.

     

    Selen

    Średni poziom selenu w czerwonej krwince jest niższy u dzieci z autyzmem (26) i może to mieć związek z niższymi poziomami GSHPx (23-24). Jak wcześniej wskazano, aktywność GSHPx odpowiada obniżonym poziomom selenu (31). Lekarze często podają autystom doustnie selen w dawce 50-300 mcg dziennie.

    GSHPx jest nie do zastąpienia w zadaniu chronienia organizmu przed oksydacją, w szczególności w ochronie mitochondriów, które nie zawierają katalazy chroniącej przed peroksydami (222). Dodatkowo, GSHPx zapewnia ochronę przed organicznymi wodoroperoksydami, które podtrzymują niszczącą reakcję łańcuchową lipoksydacji (85, 222).

    Niższa aktywność GSHPx przy niedoborze selenu związana jest z uszkodzeniami peroksydacyjnymi i dysfunkcją mitochondriów (29). Fizjologiczny efekt niedoboru selenu może zostać częściowo zrekompensowany dawkami witaminy E. (31)

    GSHPx jest wrażliwy na dezaktywację przez miedź (182) i rtęć (223). Ekspozycja na rtęć skutkuje zmniejszoną aktywnością GSHPx i zwiększoną peroksydacją lipidową (224). U zwierząt GSHPx jest chronione suplementacją P5P (223) i cynku (225).

    Mniejsza aktywność GSHPx w autyzmie umożliwia intensywniejszą peroksydację lipidową membran, która upośledza działanie receptorów i enzymów, prawdopodobnie z powodu zmian dostosowawczych i zmienionych wiązań (226). Peroksydacja lipidowa ogranicza odbiór receptorów muskarynowych, adrenergicznych, serotonicznhych i insulinowych, jak również Na,K-ATPazę i syntezę glutaminową (227).

     

    Glutation w leczeniu autyzmu

    W jednym z badań dożylne podawanie glutationu poprawiło stan pacjentów z chorobą Parkinsona (105). Podobnie, dożylny glutation poprawia zachowanie wielu dzieci z autyzmem, włącznie z zahamowaniem licznych stereotypowych zachowań, jak np. trzepotania rękami. Rzadko pojawiają się reakcje związane z histaminami (katar, kaszel łzawienie z oczu) (93).

    Doustne GSH, w dawce do 30 mg/kg wagi ciała dziennie w kilku dawkach pomogło niektórym dzieciom z mukowiscydozą, która jest stanem oksydacyjnym (126). Autor uważa, że podobne dawki doustnego GSH pomogły kilku dzieciom z autyzmem. Odwrotna do zamierzonej reakcja na doustne GSH wystąpiła u dzieci z niskim poziomem cynku w osoczu. Ta reakcja mogła być skutkiem nagłej indukcji metalotioneiny przez GSH przy czasowym niedoborze cynku (228).

    Doustne GSH jest dobrze przyswajalne. U zwierząt poziom GSH w osoczu podwaja się w ciągu 2 godzin od dużej dawki doustnej, głównie z powodu absorpcji nienaruszonego GSH (229). Zwiększone poziomy GSH w organach zwierzęcych można przypisać absorpcji nhienaruszonego GSH (230). U zdrowych osób doustna dawka GSH 15 mg/kg zwiększa poziom GSH w osoczu od 2 do 5 razy (229).

    Potrzeba GSH w celu zaleczenia śluzówki układu pokarmowego może przekraczać nawet te dawki (229), co można przewidywać u autystów. Śluzówka wykorzystuje GSH z układu pokarmowego (231-232) i osocza (231) aby radzić sobie z oksydacją. Przy normalnej fizjologii wydzielanie GSH z żółcią odzwierciedla dużą część całkowitej produkcji GSH, a żółć regularnie obmywa całą śluzówkę jelita wydzielanym GSH.

    Poważne uszkodzenie jelita cienkiego i grubego, z opuchlizną i degeneracją tkanki to efekt niedoboru GSH w jednym z eksperymentów; można temu zapobiec podając doustne GSH które jest powiązane ze zwiększonym GSH w śluzówce (233). U zwierząt poziom GSH w śluzówce podnosi się w nagły sposób po doustnym podaniu GSH, jednak w mniejszym stopniu w krętnicy (234). Doustne GSH może obniżyć poziom stresu oksydacyjnego w jelitach autystów.

    Zauważono też silne właściwości antywirusowe GSH w badaniach in vitro (235).

     

    Oksydacja w nowych kierunkach terapii

    Podskórne zastrzyki witaminy B12 w formie metylkobalaminy w ilości 1250-7500 mcg co tydzień albo i codziennie znacznie poprawiają zachowanie dzieci z autyzmem (236). Jeden z pośredników B12 – kobalamina – jest bardzo wrażliwa na uszkodzenia oksydacyjne (237), a zatem skutkiem zwiększonego stresu oksydacyjnego może być funkcjonalny niedobór B12.

    Zwiększenie NO i azotynów w autyzmie wysyła B12 ostrzegawczy sygnał. Pośrednia forma B12 reaguje w szczególny sposób z NO. (238-240) a azotyny dezaktywują metylkobalaminę (241). NO wiąże B12 i upośledza funkcje enzymatyczne, np. fizjologiczne stężenie NO w studiach in vivo hamuje syntezę metioninową (242). Duże dawki B12 może odwrócić ten fizjologiczny efekt nadmiaru NO (243).

    Doustne podawanie kwasu folinowego zwiększa poziom glutationu i stosunek GSH do GSSG u autystów (25), w ten sposób powstaje kwestia funkcjonalnego poziomu kwasu folinowego u autystów. 5-MTHF jest bardzo podatny na oksydację (241, 244) i jego degradacja jest intensywniejsza im większy jest stres oksydacyjny (245). Niedobór kwasu folinowego (który może być zwiększony przez niedobór B12) zmniejsza poziomy ATP i zwiększa ekscytotoksyczność (246).

    Suplementacja aminokwasami może być użyteczna wśród autystów. Poziomy cysteiny w osoczu były o wiele niższe u 286 niesuplementowanych dzieci autystycznych (236). Cysteina jest produktem pochodzącym z metioniny i zapewnia trzecią cząsteczkę w glutatione i metalotioneinie.

    Doustna n-acetylp-cysteina (NAC) jako źródło cysteiny jest dobrze tolerowana przez dzieci z autyzmem, nie jest tolerowane podawanie cysteiny. Dożylny NAC (150-600 mg NAC + 1000-2000 mg witaminy C + 1 ml dwuwęglany sodu) poprawił zachowanie u niektórych dzieci (236).

    Pfeiffer Treatment Center jest zwolennikiem dużych dawek cynku z właściwym suplementem doustnym (247), który zawiera aminokwasy tworzące MT. Wstępne dane wskazują na to, że ta tak zwana formuła „Metallothionein Promotion” zwiększa poziomy MT (37). Niektórzy rodzice potwierdzają poprawę u dzieci z autyzmem po intensywnej ekspozycji na naturalne światło słoneczne. Promieniowanie ultrafioletowe powoduje nagłe wydzielanie metalotioneiny (248), a zatem może przynieść korzyść przy wystarczającym poziomie cynku. (…)

    Dieta bezkazeinowa i bezglutenowa poprawia zachowanie dzieci z autyzmem, prawdopodobnie przez redukcję skutków nadmiaru opioidów (251). Wysoki poziom peptydów z kazeiny i glutenu odnotowano w moczu autystów (252), prawdopodobnie z powodu oksydacji enzymu niezbędnego do całkowitego trawienia kazeiny i glutenu (253). Dodatkowo oksydacja wzmacnia wiązania opioidowe a GSH je osłabia (254).

    Suplementacja kwasami tłuszczowymi przynosi korzyści autystów (255). Niższe koncentracje nienasyconych kwasów w osoczu (256) i membranach czerwonych krwinek (8, 257) sugerują oksydacyjne wydalanie tych kluczowych składników budowy membran i prekursorów prostaglandyn. Wydalanie kwasów omega-3 i omega-6 jest charakterystyczne dla schizofrenii i ma związek ze zwiększoną ilością peroksydów lipidowych (258).

    Kwas EPA jest niższy w membranach czerwonych krwinek dzieci z autyzmem, a w grupie dotkniętej regresem jest niższy poziom kwasu arachidonowego (8). Olej z ryb, bogaty w EPA tłumi produkcję NO i innych wolnych rodników (30, 259) i zwiększa aktywność GST i mitochondrailnego SOD (259). Poziomy NO i peroksydów lipidowych w mózgu są niższe u zwierząt suplementowanych olejem z ryb (260).

    Podawanie oleju z ryb zwierzętom z niedoborem B6 powoduje zwiększenie peroksydacji lipidowej (261). Zaleca się w autyzmie wcześniejsze podawanie witaminy B6 i innych antyoksydantów aby zapobiec tworzeniu się toksycznych peroksydów lipidowych.

    Ciągłe podawanie oleju z ryb dzieciom autystycznym skutkuje znacznym obniżeniem się poziomu DGLA w membranie czerwonej krwinki (8). DGLA to prekursor dla prostaglandyny-1, która wzmacnia ścianki jelita i odporność. W związku z tym dzieci, którym podawany jest olej z ryb powinny dostawać równoważącą go dawkę oleju z wiesiołka zawierającego GLA – prekursor DGLA.

    Po naładowaniu antyoksydantami dzieci dobrze tolerują dawkę 3 gramów oleju z ryb i 1 grama oleju z wiesiołka (262). Optymalne dawki różnią się w zależności od okresu podawania i potrzeb jednostki.

     

    Laboratoryjne określenie poziomu stresu oksydacyjnego

    Wykorzystanie markerów oksydacji w diagnostyce autystów to temat nowy. Różne badania krwi, moczu, stolca i wydychanego powietrza (263) mogą być użyteczne w określaniu optymalnych dawek i kombinacji składników odżywczych oraz innych interwencji.

    Niektóre możliwości diagnostyczne dotyczą poziomu peroksydów lipidowych, 4-hydroksynonenalu (4-HNE), malondialdehydu (MDA), izoprostanów, nitrotyrozyny, oksydowanych kwasów nukleinowych, zaawansowanych produktów końcowych glikacji, apoptozy komórkowej, stężenia antyoksydantów i składników odżywczych, poziomu azotynów i azotanów, zdolności enzymów do wiązania. Dziesięciokrotnie wyższe poziomy neopteryny (264), wskaźnika nadmiernej syntezy NO (76) sugerują przydatność tego badania.

    W obszarze badawczych mózg i jelita autystów powinny być diagnozowane pod kątem specyficznych markerów oksydacyjnych. Konwencjonalne badanie tkanki mózgowej autystów może nie wykryć utraty neuronów z powodu apoptozy, wskaźnika stresu oksydacyjnego (265), gdyż bardzo szybko organizm usuwa komórki poddane apoptozie (266).

     

    Wskazówki na przyszłość

    W tym artykule podkreślono dane i pomysły sugerujące, że większy stres oksydacyjny w autyzmie może być istotny w ekspresji objawów autystycznych i być może w patogenezie autyzmu. Jeżeli okaże się to ważnym czynnikiem przy badaniu autyzmu, na znaczeniu zyska też właściwe odżywianie autystów (267), gdyż jest to droga do modulowania stresu oksydacyjnego.

    Na pewno, aby zapobiec rozwojowi autyzmu musimy zmienić pewne szkodliwe nawyki. Konsumpcja wolnych rodników w pożywieniu smażonym w olejach wielonasyconych (268) musi zostać ograniczone. Wchłanianie ekscytotoksycznych polepszaczy smaku, chlor, azotyny i miedź w wodzie – również należy poddać ponownej ocenie. Prooksydacyjne (269, 271) i antyoksydacyjne (272, 275) działanie leków musi zostać bardziej zasygnalizowane.

    Stres oksydacyjny można leczyć, jego wpływ może zacząć się już w życiu płodowym. Trzeba oszacować, jak oksydacja wpływa na ciążę i jak zmienia rozwój dziecka. Np. niedobór cynku u matki powoduje oksydacyjne uszkodzenie DNA u noworodków małp (276). Wszechobecne polepszacze smaku i ekscytotoksyny, glutaminian sodu – przechodzą przez łożysko i powodują neurotoksyczność u płodów gryzoni (277).

    Wyższe NO stwierdzone w autyzmie może dostarczyć inspiracji do wyjaśnienia etiologii, rozwoju i kierunków leczenia autyzmu. Infekcje wirusowe mogą zwiększyć produkcję NO w mózgu i innych tkankach, a zatem wyższa produkcja NO w autyzmie sprawa, że tym bardziej trzeba badać autystów na przeciwciała wirusowe.

    Wyższe NO w autyzmie może spowodować skupienie uwagi na antyoksydantach niszczących NO. Witamina C dobrze zwalcza NO (278), jak również melatonina i kwas moczowy. Melatonina niszczy zarówno NO jak i ONOO (279). Doskonale niweluje stres oksydacyjny w mózgu i układzie pokarmowym (280-281), zwiększa aktywność GSHPx (282) i skutecznie leczy zaburzenia snu (97).

    Kwas moczowyto 60% całkowitej ilości antyoksydantów w osoczu (283). Skutecznie wiąże niektóre metale, a w szczególności niszczy NO i ONOO (284). Podawanie doustnej inozyny, prekursora kwasu moczowego może dać dobry rezultat przy stwardnieniu rozsianym (45) i w autyzmie.

    Badanie i poprawianie funkcji mitochondrialnych aby zwiększyć produkcję energii powinno mieć wysoki priorytet w leczeniu autyzmu. Acetyl-L-karnityna i kwas alfa-liponowy zwiększają funkcję mitochondriów i redukują stres oksydacyjny u zwierząt (119). Doustne podawanie L-karnityny, metabolitu mitochondriów, poprawia zachowanie u dzieci z zespołem Retta (285) i w trakcie są badania nad skutkami podawania L-karnityny autystom.

    Jedno z centrów uniwersyteckich stosuje leczenie pacjentów cierpiących na choroby mitochondrialne kombinacją koenzymu O10, witaminy E i witamin z grupy B (186). Koenzym Q10 również podawany oddzielne to ciekawa interwencja w autyzmie. Wzmaga produkcję ATP przenosząc elektrony i protony w łańcuchu elektronowym i chroni mitochondria przed oksydantami (287). Witamina B3 jest niezbędna do produkcji energii przez mitochondria i skuteczna w leczeniu schizofrenii (288) ale nie poświęca się jej wiele uwagi w autyzmie.

    Kliniczne znaczenie podatności enzymów, receptorów, protein G i witamin na stres oksydacyjny jest niezbadane (tabela 8). Glukoza-6-fosfatodehydrogenaza (G-6-PD), która odgrywa ważną rolę w redukcji GSH, jest tylko jedną z wielu podatnych na oksydację substancji, istotną dla autystów.

     

    Tabela 8. Podatność na degenerację oksydacyjną lub spowodowaną przez azot

     

    Enzym albo czynnik Pozycja w bibliografii

    Dekarboksylaza glutaminowa (142)

    Transportery glutaminianu (144)

    Syntetaza glutaminianowi (143), (227)

    Kanały GABA (289)

    Witamery B6 (184-186)

    Pirydoksylkinaza (174)

    Enzymy zależne od B6 (290)

    Tetrahydrofolate (241), (244)

    Syntaza metioninowa (291)

    Witamery B12 (237-241)

    Glukoza-6-fosfatodehydrogenaza (G-6-PD) (292)

    Koenzym A (78)

    Alfa-KGDHC (31), (250-251)

    Na,K-ATPaza, kanały wapniowe, akwaporyna (207)(227)

    Katalaza (293)

    Peroksydaza glutationowa (182)

     

    Podsumowanie

    Dane wykazują istnienie dużego stresu oksydacyjnego w autyzmie. Obserwacje kliniczne reakcji na antyoksydanty sugerują, że stres oksydacyjny jest ważny w ekspresji objawów autystycznych. Powstaje pytanie, czy jest on bardzo istotny z punktu widzenia jego mechanizmu.

    Próby podawania antyoksydantów z mierzeniem biomarkerów oksydacyjnych, mogą pomóc w naświetleniu kwestii istotności mechanizmu oksydacyjnego. Podczas oczekiwania na wyniki tych badań, lekarze i rodzice podają dzieciom bezpieczne dawki składników odżywczych – lepiej wcześniej niż później. Byłoby przydatnym określanie wysokości tych dawek na podstawie laboratoryjnych wyników stresu oksydacyjnego.

    Wstępne dane o lipofuscynie są bardzo ważne i powinno się jak najszybciej wykonać dalsze badania w tym kierunku. Analiza lipofuscyn może doprowadzić do ustalenia specyficznej toksyny albo etiologii infekcji. Jest to przynajmniej silna wskazówka, że neurodegeneracja w autyzmie może być zmieniona przez wpływ oksydacyjny.
    W tym kontekście przewlekły niedobór witaminy E u dzieci może pomóc nam zrozumieć potencjalne efekty nadmiernego stresu oksydacyjnego na rozwój. Niedobór witaminy E to zaburzenie neurologiczne, które jest skutkiem słabej ochrony antyoksydacyjnej od urodzenia (294, 295). Występuje odkładanie się lipofuscyn (294, 296) i objawy neurologiczne – zaburzenia chodu, dziwne ruchy gałek ocznych – w wieku 18-24 miesięcy (294) podobnie jak przy regresie autystycznym.

    Poza tym analogiami, witamina E ma konkretne przełożenie na funkcjonowanie autystów i zdrowych dzieci. Neurologiczne komplikacje niedoboru witaminy E istnieją u pacjentów z niedoborami immunologicznymi i enteropatią, pacjentom tym zaleca się monitorowanie poziomu witaminy E (297). Profil immunologiczny w autyzmie przypomina niedobory immunologiczne (296) i poza dyskusją pozostaje kwestia enteropatii. Wstępne dane sugerują niższe poziomy witaminy E w osoczu u dzieci z autyzmem (26). Potrzeba więcej danych na ten temat łącznie z badaniem funkcjonalnego poziomu przez hemolizę czerwonej krwinki.

    Co optymistyczne, uszkodzenia oksydacyjne są przynajmniej częściowo odwracalne. Dezaktywacja enzymów jest odwrócona przez podanie wystarczających dawek antyoksydantów (174). Nawet elementy strukturalne jak cytoszkielet mogą zostać odnowione przez GSH (299).

    Jeśli nauczymy się, że stres oksydacyjny to ważny mechanizm w autyzmie, wówczas nasze poszukiwanie podłoża genetycznego i środowiskowego będzie bardziej ukierunkowane. Z analizy uszkodzeń oksydacyjnych nasza nauka będzie mogła szybciej określić przyczyny, leczenie i sposoby prewencji autyzmu.