Catalase as oxidation stress biomarker in patients poisoned with carbon monoxide- biochemical and biaoanalitycal aspects

Celem niniejszej pracy było zbadanie aktywności katalazy w surowicy pacjentów narażonych na stres oksydacyjny powstały w wyniku ostrego zatrucia tlenkiem węgla(II). CO, ze względu na brak zapachu, smaku oraz koloru zwany niekiedy „cichym zabójcą”, zaliczany jest do tzw. „gazów duszących chemicznie”. Toksyczne działanie tlenku węgla(II) wynika z jego powinowactwa do metaloprotein. Przyłączenie cząsteczki CO do hemoglobiny bądź mioglobiny powoduje przesunięcie krzywej dysocjacji tych metaloprotein w lewo, co w rezultacie prowadzi do hipoksji tkankowej, natomiast przyłączenie do oksydazy cytochromowej skutkuje zaburzeniem bądź całkowitym zablokowaniem łańcucha transportu elektronów i w rezultacie powstawania wolnych rodników tlenowych. Niewielkie stężenie reaktywnych form tlenu (ROS) spełnia w organizmie funkcje fizjologiczne, jednakże przy większym stężeniu może dojść do zaburzenia stanu równowagi pomiędzy natężeniem procesów indukujących powstawanie ROS, a zdolnościami antyoksydacyjnymi organizmu, określanego jako stres oksydacyjny. Organizmy wykształciły antyoksydacyjny system obronny dwojakiej natury: nieenzymatyczny i enzymatyczny. Katalaza EC.1.11.1.6 jest przykładem jednego z enzymów antyoksydacyjnych rozkładających nadtlenek wodoru do wody i tlenu cząsteczkowego, bez wytworzenia wolnych rodników tlenowych. Wzrost aktywności tego enzymu w surowicy prawdopodobnie ma charakter reakcji obronnej organizmu.

The purpose of this thesis was to examine the catalase activity in the serum of patients exposed to oxidative stress resulting from acute poisoning by carbon monoxide. CO, due to the lack of smell, taste and color sometimes called the "silent killer", is one of the so-called "chemically asphyxiating gases". Carbon monoxide toxic effect results from its affinity to metalloproteins. Connection of the CO molecule to hemoglobin or myoglobin entail the shift of the dissociation curve to the left of the metalloproteins, which in turn leads to tissue hypoxia, while connecting to the cytochrome oxidase results in disorder or complete blocking of the electron transport chain and consequently the formation of the oxygen free radicals. Low concentration of reactive oxygen species (ROS) meets the physiological functions in the body, however, higher concentration may lead to dysfunctions of the flow balance between the processes that induce the formation of ROS, and the antioxidant capacity of the body, known as oxidative stress. Organisms have developed twofold antioxidant defense system: non-enzymatic and enzymatic. Catalase (EC.1.11.1.6) is an example of one of the antioxidant enzymes decomposing hydrogen peroxide into water and molecular oxygen, without formation of free radicals. The increased activity of this enzyme in serum probably is a defensive reaction of the organism.