Nachweis von oxidativem Stress bei Hämodialyse Patienten

Abstract

Patienten mit chronischer Niereninsuffizienz und insbesondere Dialyse- Patienten haben eine erhöhte kardiovaskuläre Mortalität. Diese ist in einem besonderen Maße erhöht, als dass sie allein durch traditionelle Risikofaktoren für kardiovaskuläre Erkrankungen erklärt werden könnte. Erhöhter oxidativer Stress ist einer der wichtigsten nicht-traditionellen Risikofaktoren bei diesen Patienten. Er führt zur oxidativen Veränderung von Proteinen, Lipiden und Aminosäuren, die wiederum an der Entstehung kardiovaskulärer Erkrankungen beteiligt sind. Oxidativer Stress ist ein Zustand der Störung des Gleichgewichtes zwischen der Produktion von reaktiven Sauerstoffradikalen und den antioxidativen Abwehrmechanismen. In der vorliegenden Arbeit wurde zunächst die Totale Antioxidative Kapazität als Gesamtheit der Antioxidantien im Plasma mit Hilfe eines Total Antioxidant Status Assay Kits und der Oxidation von Azino-di[3-ethylbenz-thiazoline sulphonate] photometrisch bestimmt. Im Vergleich zur Kontrollgruppe zeigten Dialysepatienten eine signifikant höhere antioxidative Kapazität (1,015 ± 0,021 mmol/l, n=123 vs. 0,762 ± 0,0344 mmol/l, n=40, Mittelwert ± Standardfehler des Mittelwertes; p<0,0001). Die antioxidative Kapazität im Plasma fiel während einer Hämodialysetherapie signifikant ab. Es zeigte sich eine positive Korrelation zwischen einer zunehmenden Dialyseeffektivität, gemessen durch die Kt/Veq- Bestimmung, und der Minderung der antioxidativen Kapazität (r=0,1971, p=0,0373). Weiterhin wurden die intrazellulären Konzentrationen von 5 antioxidativen Enzymen, nämlich der Thiosulfat-Sulfurtransferase Rhodanese, welche die Umwandlung von Cyaniden, Sulfiten, organischen Schwefelverbindungen und Dithiolen in weniger toxische Schwefelverbindungen katalysiert, der nNO- Synthase (nNOS), welches das reaktive Sauerstoffradikal NO bildet, der Superoxiddismutasen SOD1 und SOD2 sowie der Glutathionperoxidase (GPx) bei Patienten mit chronischer Niereninsuffizienz, Dialyse-Patienten und Kontrollpersonen mittels quantitativem In- Cell Western Assay bestimmt. Die intrazellulären Konzentrationen von Rhodanese (vor HD 0,3830 ± 0,01260 arbitrary units vs. nach HD 0,4089 ± 0,01468 arbitrary units; n=36; p<0.05) und nNOS stiegen während der Hämodialysetherapie signifikant an, während die Konzentrationen von SOD1, SOD2 und GPx während der Hämodialysetherapie signifikant abfielen (jeweils p<0.05). Weiterhin ergab sich eine signifikante Korrelation zwischen der Rhodanese Konzentration und der antioxidativen Kapazität (r=0,3848, p=0,0297). Hämodialyse-Patienten mit anamnestisch vorbekannter koronarer Herzerkrankung, d.h. Zustand nach Myokardinfarkt, Bypass-Operation oder Coronar-Intervention, hatten eine signifikant niedrigere SOD1 Konzentration als Hämodialyse- Patienten ohne bekannte koronare Herzerkrankung (25,89 ± 2,540 arbitrary units vs. 48,53 ± 6,877 arbitrary units, p<0.05). Die Arbeit zeigt charakteristische Veränderungen sowohl der antioxidativen Kapazität als auch von intrazellulären antioxidativen Enzymen besonders unter einer Hämodialyse-Therapie. Diese Veränderungen tragen möglicherweise ursächlich zu der gesteigerten kardiovaskulären Morbidität bei diesen Patienten bei.

Patients with end stage renal failure and especially hemodialysis patients show an increase of cardiovascular mortality. The hight mortality is excessive increased as if its only to explain by traditional risk factors for cardiovaskular diseases. Increased Oxidative Stress is one of the most important not-traditional risk factors for this patients. It is leading to oxidative changes in the structure of proteins, lipids and amino acids. This changes are in turn responsible for the formation of arteriosclerotic lesions and in order that for cardiovascular disease. Oxidative Stress is state with of an imbalance between the production of reactive oxygen species and antioxidative defence mechanisms. In this paper we investigated the total antioxidant capacity as a entity of the antioxidants in plasma. We used the Total Antioxidant Status Assay Kit in which the oxidation of azino- di[3-ethylbenz- thiazoline sulphonate is measured by a spectrophotometer. Hemodialysis patients show compared to a healthy control group a significantly increased oxidative capacity (1,015 ± 0,021 mmol/l, n=123 vs. 0,762 ± 0,0344 mmol/l, n=40) The antioxidant capacity in plasma declined significantly during a single dialysis therapy. Furthermore we found a positive correlation between an increased efficiency of dialysis, measured by Kt/Veq, and the decrease of antioxidant capacity. Beyond this we investigated the intracellular concentration of 5 different antioxidatively acting enzyms. First enzym is the rhodanese, a thiosulfat-sulfurtransferase. It catalyzes the conversion of cyanide and toxic sulfur emissions in less toxic sulfur emissions. Then we had a look to the nNO- synthase (nNOS), to the superoxide dismutase SOD1 and SOD2 plus the glutathionperoxidase (GPx). We investigated the expression of the named enzyms in monocytes from healthy control subjects and from age-matched patients with end stage renal failure at the start and at the end of a hemodialysis session by using in-cell Western assay with specific primary and fluorogenic secondary antibodies. The intracellular concentrations of rhodanese (befor HD 0,3830 ± 0,01260 arbitrary units vs. after HD 0,4089 ± 0,01468 arbitrary units; n=36; p<0.05) and nNOS increased significantly during hemodialysis. The SOD1, SOD2 and GPx protein expression was significantly reduced at the end of a hemodialysis session compared to the start (p<0.05). We show a significantly correlation between the concentration of rhodanese and the antioxidant capacity. Hemodialysis patients with a known history of coronar heart disease have a significantly reduced SOD1 concentration as hemodialysis patients .without coronar heart disease (25,89 ± 2,540 arbitrary units vs. 48,53 ± 6,877 arbitrary units, p<0.05). The paper shows characteristic changes in the antioxidant capacity as well as the concentrations of intracellular antioxdatively acting enzyms in particular under hemodialysis therapy. This changes are possibly causal for the increased cardiovascular mortality in this patients.