The assessment of oxidative stress parameter concentrations in children and youth with chronic gastritis and/or duodenitis and associated Helicobacter pylori infections

Wstęp
Stres oksydacyjny to stan, w którym dochodzi do zwiększonej aktywności wolnych rodników tlenowych. Rozwija się on w następstwie zaburzeń równowagi między produkcją a usuwaniem toksycznych pochodnych tlenu. Zaburzenie równowagi znacznego stopnia między układem utleniaczy i antyutleniaczy może prowadzić do nieodwracalnych zmian w organizmie oraz przyczyniać się do uszkodzenia tkanek w różnych stanach chorobowych [1–3]. Wolne rodniki (WR) to atomy lub cząsteczki mające na swoim ostatnim orbitalu jeden lub kilka wolnych (niesparowanych) elektronów, co czyni je cząstkami bardzo reaktywnymi. Powstają w procesach homologicznego rozrywania wiązań w cząsteczkach związków chemicznych lub w wyniku przenoszenia elektronów [4]. Wchodzą w reakcje z DNA, lipidami, węglowodanami i białkami, powodując zmiany ich budowy i funkcji w wyniku pobrania elektronu [5, 6]. Życie wszystkich organizmów tlenowych zależy od tlenu, który wykorzystywany jest do wytwarzania energii w postaci adenozynotrifosforanu (ATP). Jednak mały odsetek pochłoniętego tlenu (maks. 5%) podlega przemianie, która jest dla ustroju bardzo niekorzystna, gdyż w jej wyniku powstają WR powodujące uszkodzenie wielu składników komórki [7–11]. Głównymi WR są anionorodnik ponadtlenkowy (O2–) i rodnik wodorotlenkowy (hydroksylowy) (OH•) – najbardziej reaktywny i toksyczny, natomiast nadtlenek wodoru (H₂O2) oraz tlen singletowy (1O2) (powstający w wyniku wzbudzenia cząsteczki tlenu) noszą wspólną nazwę reaktywnych form tlenu (RFT) [6]. W stanach fizjologicznych źródłem RFT są procesy oddechowe przebiegające w mitochondriach, gdzie WR biorą udział w biologicznych reakcjach utleniania i redukcji w łańcuchu oddechowym oraz odtwarzaniu źródeł energii w postaci wysokoenergetycznych związków fosforowych. W łańcuchu oddechowym ok. 5% transportowanych na tej drodze elektronów wchodzi w reakcje z tlenem cząsteczkowym, generując O2– [6]. Reaktywne formy tlenu biorą także udział w transporcie tlenu przez hemoglobinę, w aktywacji cytochromu P450, fagocytozie drobnoustrojów, regulacji przepływu krwi przez narządy wewnętrzne oraz odtruwaniu organizmu z substancji toksycznych. Reaktywne formy tlenu, biorące udział w procesie fagocytozy drobnoustrojów jako element systemu oksydaz dinukleotydu nikotynamidoadeninowego (NADPH) w błonach komórkowych fagocytów i neutrofili, są czynnikiem obrony organizmu. Wytwarzane w nadmiarze mogą uszkadzać komórki, w szczególności śródbłonka naczyń krwionośnych, oraz tkanki organizmu. Inicjują peroksydację wielonasyconych i zestryfikowanych kwasów tłuszczowych, powodują rozkład wodorotlenków lipidowych, nagromadzenie toksycznych metabolitów tej reakcji oraz generację metabolitów kwasu arachidonowego. Prowadzi to do uszkodzenia błon komórkowych. Ponadto RFT wzmagają agregację i denaturację białka, w wyniku czego dochodzi do zaburzeń humoralnych mechanizmów odpornościowych układu dopełniacza i immunoglobulin [3]. Tlen działa również niekorzystnie na błony komórkowe. Może dochodzić do wbudowania cząsteczki tlenu w strukturę lipidów błonowych. Rodniki lipidowe po połączeniu z tlenem tworzą rodniki nadtlenkowe lipidów, które mogą reagować z innymi lipidami błon komórkowych, generując kolejne rodniki lipidowe oraz wodoronadtlenek lipidów. Wodoronadtlenki lipidów są mniej hydrofilne niż same lipidy, a ich obecność w błonach powoduje zwiększenie przepuszczalności błon komórkowych dla protonów i innych jonów, a w przypadku wewnętrznych błon mitochondrialnych zmniejsza poziom fosforylacji tlenowej. Dodatkowymi elementami uszkadzającymi błony komórkowe przez udział w procesie peroksydacji lipidów tych błon są anionorodnik ponadtlenkowy oraz jony żelaza [12]. Wskaźnikiem intensywności procesów peroksydacji lipidów jest dialdehyd malonowy (MDA) – jeden z końcowych produktów peroksydacji lipidów, często oznaczany w wielu badaniach dotyczących zagadnień stresu oksydacyjnego oraz peroksydacji lipidów [13–15].
Cel
Celem pracy było oznaczenie stężenia wybranych parametrów stresu oksydacyjnego u dzieci i młodzieży chorych na przewlekłe zapalenie błony śluzowej żołądka i/lub dwunastnicy z zakażeniem Helicobacter pylori lub bez zakażenia.
Materiał i metody
Do badania zakwalifikowano grupę 114 pacjentów w wieku 10–18 lat (średnia 14,8 roku), diagnozowanych i leczonych w Katedrze i Klinice Pediatrii, Alergologii i Gastroenterologii Collegium Medicum im. Ludwika Rydygiera w Bydgoszczy. Badanych podzielono na następujące grupy: • I – dzieci i młodzież chorzy na przewlekłe zapalenie błony śluzowej żołądka i/lub dwunastnicy oraz ze współistniejącym zakażeniem H. pylori (n=23, średnia wieku 14,9 roku), • II – dzieci i młodzież chorzy na przewlekłe zapalenie błony śluzowej żołądka i/lub dwunastnicy bez współistniejącego zakażenia H. pylori (n=24, średnia wieku 14,8 roku), • III – grupa porównawcza – dzieci i młodzież, u których wykluczono powyższe stany chorobowe oraz inne choroby przewlekłe, bez cech ostrego stanu zapalnego [w badaniach laboratoryjnych prawidłowe wykładniki stanu zapalnego – leukocyty (WBC), białko C-reaktywne (CRP), (n=67, średnia wieku 14,8 roku)]. Rozpoznanie chorób oraz kwalifikację do grup badanych przeprowadzono zgodnie z przyjętymi kryteriami diagnostycznymi. Każdemu pacjentowi pobierano krew pełną o godz. 8.00. Oznaczono stężenia produktów peroksydacji lipidów – związków reagujących z kwasem tiobarbiturowym (TBARS)-MDA w erytrocytach metodą Placera i wsp., anionorodnika ponadtlenkowego uwalnianego przez aktywowane granulocyty we krwi pełnej metodą Bellavite i wsp. oraz tlenku azotu (NO) we krwi reakcją Griessa wg Marlettai i wsp.
Wyniki
Nie wykazano istotnych statystycznie różnic średnich stężeń MDA w grupie I w stosunku do grupy porównawczej. Podobnie nie zaobserwowano istotnych statystycznie różnic średnich stężeń MDA w grupie II w stosunku do grupy porównawczej (tab. I). Nie stwierdzono także statystycznie istotnych różnic średnich stężeń anionorodnika ponadtlenkowego w grupie I w stosunku do grupy porównawczej oraz w grupie II w stosunku do grupy porównawczej (tab. II). Nie wykazano również istotnej statystycznie różnicy w zakresie średnich stężeń NO między pacjentami z grupy I w stosunku do grupy porównawczej oraz między pacjentami z grupy II w stosunku do grupy porównawczej (tab. III).
Omówienie
Zakażenie błony śluzowej żołądka przez H. pylori powoduje nacieczenie śluzówki żołądka przez neutrofile, które generują WR tlenowe oraz czynnik aktywujący płytki (ang. platelet activating factor – PAF) wpływający na uwalnianie tromboksanu A2, a ten z kolei bierze udział w procesie wykrzepiania wewnątrznaczyniowego. Wszystkie te zjawiska prowadzą do zmniejszenia przepływu naczyniowego, co stwarza korzystne warunki do rozwoju owrzodzeń [16, 17]. Zaburzenia metabolizmu tlenowego w błonie śluzowej żołądka [18, 19] mogą prowadzić do powstania zapalenia błony śluzowej żołądka. Dotychczas potwierdzono udział czynników prooksydacyjnych w niektórych chorobach przewodu pokarmowego [20, 21]. Bała i wsp. [20] oznaczali stężenia MDA u dzieci w wieku 6–14 lat chorych na przewlekłe zapalenie błony śluzowej żołądka i dwunastnicy. Przed leczeniem średnie jego stężenie (w erytrocytach i osoczu) było znamiennie statystycznie większe w grupie badanej niż w porównawczej. Po leczeniu u pacjentów z poprawą kliniczną stężenie MDA zmniejszyło się w stosunku do grupy porównawczej. Natomiast u osób, u których nie obserwowano poprawy klinicznej, średnie jego stężenie jeszcze zwiększyło się w stosunku do wartości przed leczeniem. W badaniach Klupińskiej i wsp. [21] u chorych na przewlekłe zapalenie błony śluzowej żołądka z towarzyszącym zakażeniem H. pylori stwierdzono zwiększone stężenie MDA eradykacją H. pylori zarówno przed eradykacją H. pylori, jak i po 6 tyg. po eradykacji. Podobne wyniki (zwiększone stężenie MDA zarówno przed eradykacją H. pylori, jak i po 6 tyg. eradykacji) uzyskano w grupie dorosłych z chorobą wrzodową dwunastnicy ze współistniejącym zakażeniem H. pylori [22]. W innych badaniach Klupińskiej i wsp. [23] oznaczano stężenie MDA u osób dorosłych narażonych na kancerogenne działanie środowiska (mieszkańcy dużej aglomeracji) z zakażeniem H. pylori oraz bez zakażenia i porównywano otrzymane wyniki z wynikami z grupy porównawczej (pacjenci niebędący pod wpływem szkodliwych czynników, z zakażeniem H. pylori lub bez zakażenia). W grupie osób narażonych na środowiskowe czynniki kancerogenne i jednocześnie zakażonych H. pylori stężenie MDA w surowicy było największe. U osób zakażonych i niebędących pod wpływem szkodliwych czynników środowiskowych jego stężenie było znamiennie większe niż u osób bez zakażenia H. pylori w obrębie tej samej grupy, a mniejsze niż u pacjentów niezakażonych H. pylori i narażonych na czynniki szkodliwe. Jednocześnie nie wykazano statystycznie istotnych różnic między grupą porównawczą z zakażeniem H. pylori a grupą osób narażonych czynniki szkodliwe bez współistniejącego zakażenia H. pylori. Ignyś i wsp. [24], badając stężenia MDA oraz H₂O2 u dzieci chorych na zapalenie błony śluzowej żołądka i dwunastnicy oraz chorobę wrzodową, wykazali zwiększone stężenia MDA oraz H₂O2 u dzieci chorych na zapalenie błony śluzowej żołądka i/lub dwunastnicy z zakażeniem H. pylori, szczególnie u dzieci z chorobą wrzodową. Po leczeniu ranitydyną stężenia MDA nadal były zwiększone, natomiast stężenia H₂O2 uległy zmniejszeniu. W 2004 r. Ignyś i Krauss [25] przeprowadziły badania dzieci w wieku 8–18 lat (A – dzieci z zapaleniem błony śluzowej żołądka i współistniejącym zakażeniem H. pylori, B – dzieci z zapaleniem błony śluzowej żołądka i zakażeniem H. pylori ze współistniejącą nadwrażliwością pokarmową, C – dzieci z zapaleniem błony śluzowej żołądka bez zakażenia H. pylori, D – dzieci z zapaleniem błony śluzowej żołądka bez zakażenia H. pylori z nadwrażliwością pokarmową). Oceniały stężenie NO w surowicy w grupach badanych oraz porównawczej (dzieci bez wymienionych chorób), przed leczeniem eradykacyjnym H. pylori, a także w 6 tyg. po leczeniu. Wykazały u wszystkich badanych, niezależnie od czynnika sprawczego, większe wyjściowe stężenia NO w stosunku do grupy porównawczej (dzieci zdrowe) oraz znamienne statystycznie różnice wartości przed leczeniem i po nim. Największe stężenia NO przed leczeniem stwierdzono u dzieci z zakażeniem H. pylori ze współistniejącą nadwrażliwością pokarmową. Po leczeniu obserwowano statystycznie znamienne zmniejszenie u dzieci w grupie B i C, jednak w żadnej z badanych grup dzieci nie uzyskano normalizacji stężenia badanego parametru. Kędziora-Kornatowska i wsp. [26] w badaniach u pacjentów dorosłych z chorobą wrzodową żołądka i/lub dwunastnicy wykazali większe stężenie MDA w stosunku do grupy porównawczej, natomiast nie obserwowali różnic stężeń anionorodnika ponadtlenkowego między grupą pacjentów badanych a grupą porównawczą. Jak wynika z powyższych badań, w chorobach zapalnych błony śluzowej żołądka oraz dwunastnicy, zakażeniu H. pylori, w większości przypadków dochodzi do zwiększonej produkcji czynników prooksydacyjnych, w szczególności produktów peroksydacji lipidów – MDA. W badaniach własnych określono stężenia kilku czynników prooksydacyjnych, m.in. anionorodnika ponadtlenkowego uwalnianego przez aktywowane granulocyty, MDA w erytrocytach oraz NO w surowicy u dzieci i młodzieży z przewlekłym zapaleniem błony śluzowej żołądka i/lub dwunastnicy ze współistniejącym zakażeniem H. pylori lub bez zakażenia. Nie wykazano istotnych statystycznie różnic między stężeniami wymienionych czynników prooksydacyjnych w żadnej z grup badanych w stosunku do grupy porównawczej. Wyniki badań własnych nie korelowały z obserwacjami poczynionymi wcześniej przez innych badaczy. Trudno jest wytłumaczyć różnice między tymi badaniami. Zaobserwowano wprawdzie większe średnie stężenia MDA w grupie II i III w stosunku do grupy porównawczej, jednak w badaniu statystycznym nie uzyskano istotności dla tej różnicy. Założono brak istotnej różnicy przy p>0,05, natomiast obliczona wartość p wyniosła 0,08. Zatem istnieje niskie prawdopodobieństwo (8%), iż popełni się błąd, odrzucając hipotezę o nieistotności statystycznej tej różnicy. Być może przy porównaniu liczniejszych grup badanych wykazano by różnice statystyczne.


Wnioski
1. Na podstawie uzyskanych wyników badań wydaje się, że czynniki prooksydacyjne nie odgrywają istotnej roli w patogenezie przewlekłego zapalenia błony śluzowej żołądka i/lub dwunastnicy z zakażeniem H. pylori lub bez zakażenia u dzieci i młodzieży. 2. W związku z rozbieżnościami wyników prac innych autorów oraz badań własnych istnieje konieczność prowadzenia dalszych studiów w tym kierunku.
Piśmiennictwo
1. Olędzki R, Kędziora-Kornatowska K. Mechanizmy antyoksydacyjne w organizmie człowieka. Valetudinaria – Post Med Klin Wojsk 2006; 11: 15-20. 2. Postępski J, Opoka-Winiarska V, Tuszkiewicz-Misztal E. Znaczenie reakcji wolnorodnikowych w patogenezie wybranych schorzeń u dzieci. Pediatr Pol 2000; 75: 767-76. 3. Szelachowska M, Abdelrazek S, Zonenberg A, Kinalska I. Rola stresu oksydacyjnego w procesach chorobowych. Terapia 2002; 10: 19-22. 4. Liczmański AE. Toksyczność tlenu. Uszkodzenie żywych komórek. Post Biochem 1988; 34: 273-91. 5. Królikowska A, Kędziora-Kornatowska K, Kornatowski T i wsp. Znaczenie melatoniny w procesie starzenia się i onkogenezy. Post Med Klin Wojsk 2005; 10: 17-20. 6. Olędzki R, Kędziora-Kornatowska K. Wpływ stresu oksydacyjnego na wybrane procesy fizjologiczne i patologiczne w organizmie człowieka. Valetudinaria – Post Med Klin Wojsk 2006; 11: 21-9. 7. Reiter RJ. Oxidative damage in the central nervous system: protection by melatonin. Progr Neurobiol 1998; 56: 359-84. 8. Reiter RJ, Melchiori D, Sewerynek E i wsp. A review of the evidence supporting melatonin’s role as an antioxidant. J Pineal Res 1995; 18: 1-11. 9. Reiter RJ, Tan DX, Burkhardt S. Reactive oxygen and nitrogen species and cellular and organismal decline: amelioration with melatonin. Mech Ageing Dev 2002; 123: 1007-19. 10. Reiter RJ, Tan DX, Osuna C i wsp. Actions of melatonin in reduction of oxidative stress. J Biomed Sci 2000; 7: 444-58. 11. Tan DX, Chen LD, Poeggeler B i wsp. Melatonin a highly potent endogenous radical scavenger and electron donor: new aspects of the oxidation chemistry of this indole accessed in vitro. Ann NY Acad Sci 1994; 17: 419-20. 12. Karasek M, Lewiński A, Reiter RJ. Melatonina: znaczenie kliniczne i zastosowanie terapeutyczne. Endokrynol Pol 2001; 52: 81-100. 13. Bała G, Czerwionka-Szaflarska M, Chrobot AM. Aktywność enzymów antyoksydacyjnych w przebiegu zapalenia błony śluzowej żołądka i dwunastnicy u dzieci. Przegl Pediatr 2000; 30: 28-33. 14. Gaweł S, Wardas M, Niedworok E, Wardas P. Dialdehyd malonowy (MDA) jako wskaźnik procesów peroksydacji lipidów w organizmie. Wiad Lek 2004; 57: 456-61. 15. Ignyś I, Krauss H, Malewski W i wsp. Wpływ leczenia 5ASA na wykładniki stresu oksydacyjnego u dzieci z nieswoistymi zapaleniami jelita grubego. Nowa Pediatr 2003; 7: 99-103. 16. Konturek PC, Konturek SJ. Role of Helicobacter pylori infection in gastro-duodenal secretion and in pathogenesis of peptic ulcer and gastritis. J Physiol Pharmacol 1994; 45: 333-50. 17. Salim AS. The relationship between Helicobacter pylori and oxygen-derived free radicals in the mechanism of duodenal ulceration. Intern Med 1993; 32: 359-64. 18. Czerwionka-Szaflarska M, Bała G, Drewa G i wsp. Rodniki tlenowe jako mediatory patofizjogii żołądkowo-jelitowej. Gastroenterol Pol 1997; 4: 303-6. 19. Karbownik M. Potencial anticarcinogenic action of melatonin and other antioxidants mediated by antioxidative mechanism. Neuroendocrinol Lett 2002; 23: 39-44. 20. Bała G, Czerwionka-Szaflarska M, Drewa G i wsp. Plasma and erythrocyte malondialdehyde concentrations in children with chronic gastroduodenitis. Med Sci Monitor 1996; 2: 469-73. 21. Klupińska G, Chojnacki J, Dziki A i wsp. Wpływ zakażenia Helicobacter pylori na metabolizm tlenowy w błonie śluzowej żołądka. Gastroenterol Pol 1997; 4: 577-81. 22. Klupińska G, Chojnacki J, Jajte J i wsp. Wpływ leczenia przeciwbakteryjnego na metabolizm tlenowy w błonie śluzowej żołądka u osób z chorobą wrzodową dwunastnicy. Lek Wojsk 1998; 74: 509-14. 23. Klupińska G, Mordalska A, Walecka E i wsp. Ocena wybranych parametrów metabolizmu tlenowego u osób zamieszkałych w dużej aglomeracji miejskiej potencjalnie narażonych na pewne czynniki o działaniu rakotwórczym i zakażonych Helicobacter pylori. Med Pr 2003; 54: 549-53. 24. Ignyś I, Krauss H, Majewski P i wsp. Wpływ leczenia ranitydyną na wykładniki stresu oksydacyjnego u dzieci w stanach zapalnych błony śluzowej żołądka i dwunastnicy oraz chorobie wrzodowej. Gastroenterol Pol 1999; 6: 285-92. 25. Ignyś I, Krauss H. Tlenek azotu u dzieci z przewlekłym zapaleniem błony śluzowej żołądka. Pediatr Współcz 2004; 6: 241-8. 26. Kędziora-Kornatowska K, Tkaczewski W, Błaszczyk J i wsp. Oxygen metabolism in blood of patients with gastric and duodenal ulcer disease. Hepatogastroenterology 1995; 42: 246-9