แอสต้าแซนทิน

กับเหตุผลที่ต้องบรรจุไว้ใน GLAP..ในปริมาณที่สูงกว่า..

ความคืบหน้าการวิจัยของ Astaxanthin (ATX)ต่อสาร Contrast agent induceed acute kidney injury (CI-AK)ที่ทำให้เกิดการบาดเจ็บที่ไตเฉียบพลัน

การบาดเจ็บที่ไตเฉียบพลันที่เกิดจากสารทึบรังสี (CI-AKI) เป็นสาเหตุสำคัญของการบาดเจ็บที่ไตเฉียบพลันในโรงพยาบาลซึ่งเป็นผลมาจากการใช้สารคอนทราสต์ที่มีไอโอดีนมากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อวัตถุประสงค์ในการวินิจฉัยของแพทย์

 

การศึกษาก่อนหน้านี้ได้แสดงให้เห็นว่าความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันและการตายของเซลล์เป็นกระบวนการที่ก่อให้เกิดการบาดเจ็บที่ไตเฉียบพลัน แอสตาแซนธิน (ATX) ซึ่งเป็นแคโรทีนอยด์ที่พบในสาหร่ายขนาดเล็ก เชื้อรา พืชที่ซับซ้อน อาหารทะเล นกฟลามิงโก และนกกระทา ได้รับการยืนยันแล้วว่ามีฤทธิ์ต่อต้านอนุมูลอิสระและต้านการตายของเซลล์ การตรวจสอบเชิงทดลองในกลุ่มของสปีชีส์โดยใช้แบบจำลองการบาดเจ็บของไตเฉียบพลันที่เหนี่ยวนำด้วยสารคอนทราสต์ แสดงให้เห็นถึงการรักษาไตไว้เมื่อให้ ATX ก่อนการเหนี่ยวนำของสารคอนทราสต์ ATX เป็นสารต้านอนุมูลอิสระตามธรรมชาติ สามารถป้องกัน CI-AKI ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และกลไกดังกล่าวอาจเกี่ยวข้องกับสารต่อต้านอนุมูลอิสระและสารต้านอะพอพโทซิส ในการทบทวนสั้นๆ นี้ เราสรุปศักยภาพของ ATX ในการป้องกันพยาธิสภาพของ CI-AKI

บทนำ

แอสตาแซนธิน (ATX) เป็นแซนโทฟิลล์แคโรทีนอยด์ที่มีต้นกำเนิดจากทะเลอย่างเด่นชัด โดยมีสารต้านอนุมูลอิสระที่มีศักยภาพและฤทธิ์ต้านการตายของเซลล์ที่แสดงให้เห็นทั้งในการศึกษาทดลองและในมนุษย์ การศึกษาจำนวนมากได้พิสูจน์แล้วว่าแอสตาแซนธินมีผลป้องกันโรคไตต่างๆ(1-5 )ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันและการตายของเซลล์เป็นลักษณะทางพยาธิสรีรวิทยาที่พบได้บ่อยของ contrast agent ที่เหนี่ยวนำให้เกิดการบาดเจ็บที่ไตเฉียบพลัน (CI-AKI) ดังนั้น ATX อาจมีบทบาทในการรักษาในภาวะนี้ การทบทวนนี้จะสรุปหลักฐานที่มีอยู่ซึ่งบ่งชี้ว่า ATX อาจมีคุณค่าทางการรักษาใน CI-AKI

กลไกที่เป็นไปได้ของ ATX สำหรับการป้องกัน CI-AKI

ฤทธิ์ต้านออกซิเดชัน

ความเสียหายจากความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันเกิดจากความไม่สมดุลระหว่างการเกิดออกซิเดชันและการต่อต้านอนุมูลอิสระในร่างกาย ซึ่งทำให้เกิดความเสียหายของเนื้อเยื่อที่เกิดจากการสร้าง ROS (สารที่เกิดจากอ๊อกซิเจน)ที่มากเกินไปและอนุมูลอิสระไนโตรเจนที่ทำปฏิกิริยาในร่างกาย ปริมาณ ROS ที่เหมาะสมสามารถใช้เป็นโมเลกุลสัญญาณเพื่อส่งเสริมการรักษาบาดแผลและการซ่อมแซมเนื้อเยื่อ ลดการผลิตเชื้อโรคที่ร้ายแรง ในทางตรงกันข้าม ROS ที่มากเกินไปสามารถทำปฏิกิริยากับโปรตีน ไขมัน และ DNA ผ่านปฏิกิริยาลูกโซ่ ซึ่งทำลายสภาวะสมดุลและทำให้เนื้อเยื่อเสียหาย(6, 7) 

กลไกที่แน่นอนของ CIAKI ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ ได้รับการแนะนำว่า CM เพิ่มโหลดออสโมติก ลดการไหลเวียนของเลือดในไต และกระตุ้นการหดตัวของหลอดเลือดแดงที่ไต ภาวะดังกล่าวส่งเสริมการสร้าง ROS และส่งผลให้เกิดการบาดเจ็บที่ท่อจนขาดเลือด และอาจเป็นต้นเหตุของความเป็นพิษของท่อโดยตรง(8, 9) สารที่มีความเปรียบต่างทำให้เกิดความไม่สมดุลระหว่างอุปทานและความต้องการออกซิเจน ส่งผลให้เกิดภาวะขาดออกซิเจนของไขกระดูกและการบาดเจ็บจากภาวะขาดออกซิเจน การทดลองกับสัตว์จำนวนมากพบว่าหลังจากใช้สารทึบรังสี ผลิตภัณฑ์ของลิพิดเปอร์ออกซิเดชันในสัตว์จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก เช่น มาลอนไดอัลดีไฮด์และไอโซโพรสเตน ในเวลาเดียวกัน สามารถตรวจพบการเพิ่มขึ้นของ ROS ในปัสสาวะของผู้ป่วยที่ได้รับการตรวจหลอดเลือดหัวใจ ROS สามารถป้องกันผลกระทบของการขยายหลอดเลือดของ NO ส่งผลให้เกิดการบาดเจ็บจากการขาดเลือดและความเสียหายของเนื้อเยื่อที่อาศัยภูมิคุ้มกัน(10 )หลังจากการทำ angiography สภาพแวดล้อม hyperosmotic จะเกิดขึ้นนอกเซลล์ และความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันที่เกิดจาก ROS ทำให้เกิดการตายของเซลล์เยื่อบุผิวท่อไต

ATX ได้รับการบันทึกไว้อย่างดีว่ามีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระในฐานะตัวกำจัดอนุมูลอิสระและตัวดับของชนิดออกซิเจนปฏิกิริยา (ROS)(11-13 )การค้นพบว่าการดักจับสปินของสปีชีส์ ROS โดยแคโรทีนอยด์ เพิ่มขึ้นตามศักยภาพการออกซิเดชันของแคโรทีนอยด์ที่เพิ่มขึ้น(14)

อัตราการขับอนุมูลอิสระที่ลดลงนั้นจะลดลงตามศักยภาพของการเกิดออกซิเดชันที่ลดลง ศักยภาพการเกิดออกซิเดชันของ ATX นั้นสูงกว่าของ β-Carotene อย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นอัตราการกำจัดของ ATX จึงสูงกว่าสำหรับ β-Carotene มากและแสดงคุณลักษณะ Pro-oxidative ซึ่งรวมถึงการลดลงของ Fe3+ ถึง Fe2+15, 16 กิจกรรมของ ATX ในเซลล์มากกว่าเบต้าแคโรทีน วิตามินซี วิตามินอี ลูทีน ไลโคปีน และสารคาเทชิน (17, 18 )

เมื่อเร็ว ๆ นี้ Kim et al.(19) แนะนำ ATX อย่างมีประสิทธิภาพระงับรวมถึงลิพิดเปอร์ออกซิเดชัน สปีชีส์ปฏิกิริยาทั้งหมด (RS ), ซูเปอร์ออกไซด์ (•O2), ไนตริกออกไซด์ (NO•) และเปอร์ออกซีไนไตรท์ (ONOO-) การศึกษายืนยันว่าฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระของ ATX มีบทบาทในการป้องกันโรคไตต่างๆ ตัวอย่างเช่น ความเป็นพิษต่อไตที่เกิดจาก CMS อาจเกิดจากความเสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน การปรับปรุงโดย ATX เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของสารต้านอนุมูลอิสระ(20) 

การปรับสภาพ ATX ก่อนมีประสิทธิภาพในการรักษาการทำงานของไตและจุลพยาธิวิทยาต่อการขาดเลือดขาดเลือด/เลือดกลับคืนมาผ่านกิจกรรมของสารต้านอนุมูลอิสระ(4) พิษต่อไตของซิสพลาตินลดลงโดยฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระของ ATX(21)

ATX มีประโยชน์ในการป้องกันความเสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของท่อไตที่เกิดจาก Fe-NTA(22) ATX มีบทบาทสำคัญในการลดความเสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน และสามารถป้องกันการเปลี่ยนแปลงทางพยาธิวิทยาในหนูเบาหวานได้ ซึ่งแนะนำให้ใช้ ATX ในการรักษาโรคเบาหวาน(23)ดังนั้น ATX จึงให้การป้องกันการโจมตีจากปฏิกิริยาออกซิเดชันในโรคไตทดลอง เราคาดการณ์ว่า ATX มีผลในการป้องกันคอนทราสต์ และกลไกของมันอาจมาจากฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ และได้รับการยืนยันแล้วในการทดลองครั้งก่อน(24)

ฤทธิ์ต้านอะพอพโทซิส

Apoptosis เป็นกระบวนการของการตายของเซลล์ที่ถูกตั้งโปรแกรมไว้ ซึ่งเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์  Caspase-3 ซึ่งเป็นโปรตีเอส เป็นเอนไซม์ที่มีความแตกแยกขั้วที่สำคัญที่สุดในการตายของเซลล์ Contrast medium (CM) ที่เหนี่ยวนำให้เกิด apoptosis ของเซลล์เยื่อบุผิวของไตเป็นสาเหตุสำคัญที่สำคัญของภาวะไตวาย (25, 26)การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่า CM กระตุ้นการตายของเซลล์ในท่อโดยกระตุ้นวิถีภายในหรือไมโตคอนเดรีย ซึ่งควบคุมยีนต่อต้าน apoptotic และขึ้น- ควบคุมยีนโปรอะพอพโทติก การแสดงออกของโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการตายของเซลล์ เช่น caspase3 ตรวจพบการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญใน contrast nephropathy model (27-33)

นอกจากฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระแล้ว ยังมีรายงานในวรรณคดีว่า ATX มีฤทธิ์ต้านการตายแบบอะพอพโทซิส(34, 35) จากการศึกษาพบว่าผลในการป้องกันของแอสตาแซนธินต่อโรคไตหลายชนิดเกี่ยวข้องกับการต้านอะพอพโทซิส(3, 4, 36) เมื่อพิจารณาจาก บทบาทสำคัญของความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันในการกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงทางพยาธิวิทยาของ IR และคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระของ ATX, ATX อาจบรรเทาเนื้อร้าย/การตายของเซลล์แบบท่อ และการอักเสบผ่านการขับอนุมูลอิสระ(19) เราอนุมานได้ว่าการต่อต้านอะพอพโทติกเป็นกลไกสำคัญอีกประการหนึ่งที่ ATX ควบคุม CI-AKI ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับการออกฤทธิ์โดยตรงของ ATX (การออกฤทธิ์โดยตรงกับโมเลกุลของอะพอพโทติก) และการกระทำทางอ้อม (การต่อต้านอนุมูลอิสระที่อาศัยสื่อกลาง) กลไกเฉพาะที่ ATX กลั่นกรอง CI-AKI ผ่านผลการต่อต้านการตายของเซลล์ยังคงต้องการการศึกษาเพิ่มเติม

บทสรุป

ผลการป้องกันของ ATX เกี่ยวข้องกับฤทธิ์ต้านออกซิเดชันและต้านการเกิดอะพอพโทซิส ATX เป็นสารอาหารที่ปลอดภัย ไม่มีพิษเมื่อบริโภคพร้อมกับอาหาร นอกจากนี้ ในฐานะที่เป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่มีประสิทธิภาพตามธรรมชาติ ATX เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการรักษา CI-AKI กลไกและเป้าหมายของการดำเนินการยังไม่แน่นอน เพื่อความเข้าใจในเชิงลึกมากขึ้น จำเป็นต้องมีการทดลองในสัตว์ที่เกี่ยวข้องมากขึ้นและตัวอย่างข้อมูลทางคลินิกจำนวนมากเพื่อยืนยัน ซึ่งอาจส่งผลให้ ATX กลายเป็นสารป้องกันแบบใหม่สำหรับ CI-AKI

อ้างอิง

Augusti PR, Conterato GM, Somacal S, et al. Effect of astaxanthin on kidney function impairment and oxidative stress induced by mercuric chloride in rats. Food Chem Toxicol. 2008; 46: 212-219.

Wang X, Zhao H, Shao Y, et al. Nephroprotective effect of astaxanthin against trivalent inorganic arsenic-induced renal injury in wistar rats. Nutr Res Pract. 2014; 8: 46-53.

Guo SX, Zhou HL, Huang CL, et al. Astaxanthin attenuates early acute kidney injury following severe burns in rats by ameliorating oxidative stress and mitochondrial-related apoptosis. Mar Drugs. 2015; 13: 2105-2123.

Qiu X, Fu K, Zhao X, et al. Protective effects of astaxanthin against ischemia/reperfusion induced renal injury in mice. J Transl Med. 2015; 13: 28.

Mosaad YO, Gobba NA, Hussein MA. Astaxanthin; a Promising Protector Against Gentamicin-Induced Nephrotoxicity in Rats. Curr Pharm Biotechnol, 2016; 17: 1189-1197.

Zuluaga M, Gueguen V, Letourneur D et al. Astaxanthin-antioxidant impact on excessive Reactive Oxygen Species generation induced by ischemia and reperfusion injury. Chem Biol Interact. 2018; 279: 145-158.

Margaritis M, Sanna F, Antoniades C. Statins and oxidative stress in the cardiovascular system. Curr Pharm Des. 2017.

Pisani A, Riccio E, Andreucci M, et al. Role of reactive oxygen species in pathogenesis of radiocontrast-induced nephropathy. Biomed Res Int. 2013; 2013: 868321.

Yoshioka T, Fogo A, Beckman JK. Reduced activity of antioxidant enzymes underlies contrast media-induced renal injury in volume depletion. Kidney Int. 1992; 41: 1008-1015.

Chang CF, Lin CC. Current concepts of contrast-induced nephropathy: a brief review. J Chin Med Assoc. 2013; 76: 673-681.

Rodrigues E, Mariutti LR, Mercadante AZ. Scavenging capacity of marine carotenoids against reactive oxygen and nitrogen species in a membrane-mimicking system. Mar Drugs. 2012; 10: 1784-1798.

Goto S, Kogure K, Abe K, et al. Efficient radical trapping at the surface and inside the phospholipid membrane is responsible for highly potent antiperoxidative activity of the carotenoid astaxanthin. Biochim Biophys Acta. 2001; 1512: 251-258.

McNulty HP, Byun J, Lockwood SF, et al. Differential effects of carotenoids on lipid peroxidation due to membrane interactions: X-ray diffraction analysis. Biochim Biophys Acta. 2007; 1768: 167-174.

Polyakov NE, Kruppa AI, Leshina TV, et al. Carotenoids as antioxidants: spin trapping EPR and optical study. Free Radic Biol Med. 2001; 31: 43-52.

Polyakov NE, Leshina TV, Konovalova TA, et al. Carotenoids as scavengers of free radicals in a Fenton reaction: antioxidants or pro-oxidants? Free Radic Biol Med. 2001; 31: 398-404.

Focsan AL, Pan S, Kispert LD. Electrochemical study of astaxanthin and astaxanthin n-octanoic monoester and diester: tendency to form radicals. J Phys Chem B. 2014; 118: 2331-2339.

Palozza P, Krinsky NI. Astaxanthin and canthaxanthin are potent antioxidants in a membrane model. Arch Biochem Biophys. 1992; 297: 291-295.

Naguib YM. Antioxidant activities of astaxanthin and related carotenoids. J Agric Food Chem. 2000; 48: 1150-1154.

Kim YJ, Kim YA, Yokozawa T. Protection against oxidative stres