Estrés oxidativo, función pulmonar y exposición a contaminantes atmosféricos en escolares mexicanos con y sin asma / Oxidative stress, lung function and exposure to air pollutants in Mexican schoolchildren with and without asthma

Resumen: Objetivo: Evaluar la asociación entre la exposición a contaminantes atmosféricos y marcadores de estrés oxidativo, por un lado, y la función pulmonar, por el otro, en escolares, con y sin asma, de las ciudades de Salamanca y León, en Guanajuato, México. Material y métodos: Se realizaron determinaciones de marcadores de estrés oxidativo y pruebas de función pulmonar en 314 escolares, y se obtuvo información sobre contaminantes atmosféricos (ozono, dióxido de azufre, monóxido de carbono y partículas menores de 2.5 µm y menores de 10 µm) de las estaciones de monitoreo correspondientes. Para evaluar la asociación se corrieron modelos de regresión lineal múltiple. Resultados: Con un día de retraso a la exposición a partículas menores de 10 µm (PM10), se observó un incremento de 0.09 pmol en los dienos conjugados entre niños asmáticos de Salamanca (p<0.05). La exposición a ozono durante el mismo día incrementó la concentración de lipo-hidroperóxidos en 4.38 nmol entre asmáticos de Salamanca, así como en 2.31 nmol por la exposición a PM10 para dos días de retraso (p<0.05). La capacidad vital forzada disminuyó 138 y 203 ml en niños sin asma, respectivamente, por la exposición a monóxido de carbono (p<0.05). Conclusiones: La exposición a contaminantes atmosféricos incrementa el estrés oxidativo y disminuye la función pulmonar en escolares con y sin asma.

Abstract: Objective. To assess the association between the air pollutants exposure on markers of oxidative stress and lung function in schoolchildren with and without asthma from Salamanca and Leon Guanajuato, Mexico. Materials and methods: We realized determinations of oxidative stress biomarkers and lung function tests in 314 schoolchildren. Information of air pollutants (O3, SO2, CO, PM2.5 and PM10) were obtained from monitoring stations and multiple linear regression models were run to assess the association. Results: An increase of 0.09 pmol in conjugated dienes was observed by exposure to PM10 lag 1 in asthmatics from Salamanca (p<0.05). The exposure to O3 during the same day increased the concentration of Lipohydroperoxides in 4.38 nmol in asthmatics of Salamanca, as well as in 2.31 nmol by exposure to PM10 lag 2 (p<0.05). The forced vital capacity decreased by 138 and 203 ml in children without asthma, respectively, due to exposure to carbon monoxide (p<0.05). Conclusions: Exposure to air pollutants increase oxidative stress and decreased lung function in schoolchildren, with and without asthma.

Correlación directa entre FEF25-75 y la actividad de la paraoxonasa plasmática en pacientes asmáticos adultos / Direct correlation between FEF25-75 and plasmatic paraoxonase activity in adult patients with asthma

Introducción: El incremento en la actividad de mieloperoxidasa (AAPO) (EC 1.11.1.7) plasmática ha sido relacionada con la evolución de diferentes patologías destacando las enfermedades crónico-degenerativas que tienen en común el cursar con un estado de estrés oxidativo (EO) concomitante a un proceso inflamatorio persistente. Este es el caso del asma. La enzima paraoxonasa (PON-1) (EC 3.1.1.2), es una arilesterasa que forma parte de la APO A-I de laa HDL. Su función catalítica le permite hidrolizar hidroperóxidos formados durante la lipoperoxídación de lipoproteínas y membranas como consecuencia de un EO. A la PON-1 se ha considerado como protectora de las lipoproteínas al interrumpir la oxidación de las LDL y disminuir el daño a estructuras celulares. Es una actividad enzimática que representa a la defensa antiestrés oxidativo. Objetivos: Demostrar que el estrés oxidativo del paciente asmático puede ser evaluado por el incremento de MPO como marcador de daño oxidante y que la función respiratoria adecuada puede ser relacionada con la capacidad de defensa antioxidante representada por la actividad de la PON-1. Métodos: La actividad de ambas enzimas fue determinada en el plasma de un grupo de pacientes con asma leve a moderada comparado con un grupo control formado por individuos clínicamente sanos. Resultados: En el grupo de pacientes con asma, la actividad de MPO se incrementó en un 42% (57.31 ± 7.2 U vs 33.34 ± 4.7 U p<0.05), mientras que se observó un decremento del 52% (0.09 ±0.1 nmol p-nitrofenol/mg prot vs 0.05 ± 0.01 nmol p-nitrofenol/mg prot p<0.01) en la actividad de la PON-1. La actividad de la MPO mostró una correlación inversamente proporcional con el FEV1 con una r de Spearman de -0.57 y la PON-1 mostró una correlación directamente proporcional con el FEF25-75 con una r de Spearman de 0.64. Conclusiones: Se demuestra por primera vez que los pacientes con asma, en los que se presenta un estado de estrés oxidativo que afecta ...

Introduction: Plasma myeloperoxidase activity (MPO) (EC 1.11.1.7) has been related to several chronic-degenerative diseases such as asthma, which have in common a chronic inflammatory process. Paraoxonase (PON-1) (EC 3.1.1.2), is an arylesterase enzyme that has a hydroperoxide catalytic function. This enzyme is a component of APO A-l located in HDL. PON1 is has been considered to protect lipoproteins, because it interrupts the oxidation process of LDL, conducive to the atherosclerotic process. Objectives: To demonstrate that, a) oxidative stress in asthmatic patients correlates with the MPO activity, and b) demonstrate the role of PON 1 activity as a biomarker of their pulmonary function. Methods: The activity of both enzymes was measured in plasma of patients with asthma and compared to a control group of healthy subjects. Results: In the group of patients with asthma, MPO activity increased 42% (57.31 ± 7.2 U vs 33.34 ± 4.7 U p<0.05), while PON-1 activity decreased 52% (0.09 ±0.1 nmol p-nitrophenol/mg prot vs 0.05 ± 0.01 nmol p-nitrophenol/mg prot p<0.01). MPO activity showed an inverse correlation with FEV, with a Spearman r of -0.57, while PON-1 activiy showed a direct correlation with FEF25-75, Spearman r of0.64. Conclusions: In this study we show, for the first time, that asthma patients, in whom there is a state of oxidative stress that affects the pulmonary function, PON-1 determination can be useful as a predictor of a better pulmonary function, whereas an increment in MPO activity could be associated to an acute inflammatory process, implicating cellular damage. * U = U/mg of protein'.

Marcadores plasmáticos de estrés oxidante en población mexicana sana de 31 a 60 años de edad / Plasma markers of oxidative stress in healthy 31-60 year old mexican population

Introducción: Patologías como asma, enfermedad pulmonar obstructiva crónica, diabetes mellitus, neuropatías y el síndrome de Alzheimer, entre otros, están asociados al estrés oxidante, condición metabóllca por la cual las personas que sufren estos padecimientos presentan modificaciones y rompimiento de biomoléculas en plasma; es importante conocer sus valores básales en personas sanas para poder interpretarlos adecuadamente. Objetivo: Determinar las concentraciones básales de algunos marcadores de estrés oxidante en adultos sanos (31-60 años). Método: A 67 personas sanas, divididas en tres grupos. Grupo 1 (31-40 años); grupo 2 (41-50 años) y grupo 3 (51-60 años), se les evaluaron los siguientes marcadores de estrés oxidante: Compuestos reactivos al ácido tiobarbitúrico (CRAT), predisposición al daño oxidante, determinación de grupos carbonilo, capacidad antioxidante total de plasma (CATP), y actividad enzimática de paraoxonasa. Los resultados se sometieron a pruebas estadísticas de ANOVA de una vía y post-hoc de Bonferroni, considerando una significancia de 0.05. Resultados: Se encontró un aumento significativo en CRAT en el grupo 2 y en el grupo 3 (8.462 ± 0.571 vs 10.34 ± 1.23µM CRAT, respectivamente). En la predisposición a la lipoperoxidación, el grupo 3 fue el más susceptible al daño, debido a que hubo un incremento en los niveles de CRAT (477.0 ± 16.71 µM) en comparación al grupo 2 (432.3 ± 25.71 µM) y al grupo 1 (320.6 ± 28.95µM). En la determinación de grupos carbonilo no existieron diferencias entre los grupos. La CATP disminuyó en el grupo 2 con respecto al grupo 1 (0.950 ± 0.071 vs 0.69 ± 0.068 unidades, respectivamente). La actividad de paraoxonasa presentó un aumento en el grupo 3 con respecto al grupo 1 (0.119 ± 0.004 vs 0.072 ± 0.007 nmol p-nitrofenol/ mg proteína, respectivamente). Conclusión: Las concentraciones de los marcadores de daño por estrés oxidante se ven modificadas por la edad del individuo. En el proceso natural de envejecimiento, el principal daño es a Iípidos.

Introduction: Patients with asthma, COPD, diabetes mellitus, kidney diseases and Alzheimer syndrome, conditions associated to oxidative stress, have modifications and rupture of certain plasma biomolecules. In order to explain properly this findings, basal values in normal individuals of such biomolecules should be known. Objective: To determine the basal values of some markers of oxidative stress in healthy 31 to 60 year old individuals. Method: Seventy seven healthy volunteers were classified into group 1, 31 to 40 years, group 2, 41 to 50 years and group 3, 51 to 60 years; the following oxidative stress markers were measured: reactive compounds to tiobarbituric acid (TBARs), predisposition to oxidative stress, determination of carbonil groups, total antioxidative capacity of plasma (TACP) and enzymatic activity of paraoxonase. ANOVA and Bonferroni tests were used; a level of 0.05 was considered significant. Results: Croup 2 and 3 showed significant increment in TBARs (8.462 ± 0.571 vs 10.34 ± 1.23µM TBARs, respectively). In the predisposition to lipoper oxidation, group 3 was more susceptible, due to an increase in RCTA levels (477.0 ± 16.71 µM) in comparison to group 2 (432.3 ± 25.71 µM) and 1 (320.6 ± 28.95 µM). There was no difference in the determination of carbonil groups between the groups. TACP is significantly diminished in group 2 in relation to group 1 (0.950 ± 0.071 vs 0.69 ± 0.068 units, respectively). Paraoxonase's activity showed a significant increase in group 3 in relation to group 1 (0.119 ± 0.004 vs 0.072 ± 0.007 nmol p-nitrophenol/mg protein, respectively). Conclusion: Advancing age modifies biomolecular markers of oxidative stress; during the natural aging process, the main damage is to lipids.

Estrés oxidante en asma / Oxidative stress in asthma

El asma es una enfermedad inflamatoria crónica del tracto respiratorio de etiología aún desconocida; sin embargo, nuevas evidencias han involucrado al estrés oxidante, en el que la participación e incremento en la generación de especies reactivas del oxígeno por diferentes sistemas bioquímicos, superan a los mecanismos antioxidantes en el ambiente de las vías respiratorias del asmático, lo cual es acompañado de alteraciones inducidas por radicales libres que involucran daño estructural y modificaciones metabólicas presentes, a nivel sistémico y en el tracto respiratorio.

Asthma is a chronic inflammatory disease of the airways: its precise etiology is still unknown. New evidence points to oxydative stress, in which the participation and increment of reactive species of oxygen by several biochemical systems overwhelms the anti oxidant mechanisms of the airways; this, in conjunction with changes induced by free radicals involving systemic and local respiratory structural damage and metabolic changes.

Participación d las especies reactivas del oxígeno en las enfermedades pulmonares

Las especies reactivas de oxígeno son moléculas (O2•-, HO • , NO • ), muy reactivas debido a que en el último orbital tienen un electrón no pareado (radical libre), lo cual confiere inestabilidad física. Se incluyen en las especies reactivas de oxígeno a moléculas precursoras de los radicales libres (H2O2, HONO2-). Estas especies participan en procesos fisiológicos en el organismo. Cuando la generación de especies reactivas de oxígeno supera a los mecanismos de inactivación, se presenta el estado metabólico de estrés oxidante que se caracteriza por daños moleculares y celulares que conducen a predisposición o modificación de diversos padecimientos crónico-degenerativos. Entre las enfermedades pulmonares en que se ha demostrado la participación de las especies reactivas de oxígeno, destacan el síndrome de insuficiencia respiratoria progresiva, la enfermedad pulmonar obstructiva crónica y el asma. Se analizan las características del estrés oxidante en estos padecimientos.

Reactive Oxygen Species (ROS) are very reactive molecules (O2•-, HO•, NO• ) since they have a single and unpaired electron in the last orbital (free radical) which confers them physical instability. Free radical precursors such as H2O2 , HONO2- are considered ROS. These species are important in the physiological processes. When ROS production exceeds the inactivation mechanisms, oxidative stress takes place. This stress is characterized by molecular and cellular damage which predisposes to or modifies chronic-degenerative diseases. Among pulmonary diseases in which ROS participation has been proved are ARDS, COPD and asthma. The aim of this paper was to analyze the mechanisms of oxidative stress that lead to those illnesses.