Optimizing determinations of total activity of superoxide dismutase (SOD) in isolated rat brain structures in studies of neuroprotection

Reaktywne formy tlenu (RFT) to produkty uboczne w metabolizmie tlenowym. Głównym ich przedstawicielem jest anionorodnik ponadtlenkowy. W warunkach fizjologicznych nie są one szkodliwe, jednak ich nadmiar wywołuje stres oksydacyjny prowadzący do uszkodzeń komórki poprzez niszczenie lipidów, białek i kwasów nukleinowych. Komórka wytworzyła naturalne mechanizmy obronne przed RFT, które dzielimy na enzymatyczne i nieenzymatyczne. Niniejsza praca dotyczy oznaczeń aktywności jednego z najważniejszych antyoksydantów enzymatycznych jakim jest dysmutaza ponadtlenkowa (SOD). Zmiany w jego aktywności mogą posłużyć jako biomarker zaburzeń równowagi pro-/antyoksydacyjnej. Istnieje szereg metod służących do oznaczania całkowitej aktywności SOD zarówno bezpośrednie jak i pośrednie. W pracy skupiono się na optymalizacji warunków pomiaru jednej z metod pośrednich – metody ,,ksantynowej”, gdzie wykorzystuje się zjawisko redukcji błękitu nitrotetrazolinowego, a źródłem wolnego rodnika jest reakcja ksantyny z oksydazą ksantynową. Dodatkowo zbadano jak zmienia się aktywność SOD w poszczególnych strukturach mózgu w modelu podprzewlekłego narażenia zawodowego na glin, oraz czy istnieją efekty neuroprotekcyjne ze strony dwóch naturalnych polifenoli – rezweratrolu i kwercetyny. Wykazano statystycznie istotne różnice w aktywnościach SOD w dwóch strukturach: w jądrze półleżącym i prążkowiu grzbietowym. W jądrze półleżącym podstawy doszło do obniżenia aktywności SOD w grupie otrzymującej glin z etanolem w stosunku do grupy przyjmującej sól fizjologiczną oraz glin z mniejszą dawką rezweratrolu. W prążkowiu grzbietowym natomiast nastąpił spadek aktywności SOD w grupie otrzymującej sam glin oraz glin z etanolem w stosunku do grupy kontrolnej otrzymującej sól fizjologiczną. Wykazano, że neuroprotekcyjne działanie polifenoli jest zależne od dawki, rodzaju polifenolu i struktury mózgu.

Reactive oxygen species (ROS) are by-products of oxygen metabolism. The main representative of it is superoxide anion. In physiological conditions, they are not harmful, but their excess induces oxidative stress leads to cell damage by destroying lipids, proteins and nucleic acids. Cell created natural defenses against ROS, which are divided into enzymatic and non-enzymatic. This paper concerns one of the most important antioxidant enzyme which is superoxide dismutase (SOD). Changes in its activity may serve as a biomarker pro-/antioxidative balances. There are several methods for the determination of total SOD activity both direct and indirect. The paper focuses on optimizing the measurement of one of the indirect methods - ,,xanthine" method, which uses the reduction of nitroblue tetrazolium and the free radical source in a reaction with xanthine oxidase and xanthine. In addition, it was examined how change the activity of SOD in various structures of the brain in a model of exposure to aluminum, and is there neuroprotective effects from the two natural polyphenols - resveratrol and quercetin. Demonstrate statistically significant differences in SOD activities in two structures: the nucleus accumbens and the dorsal striatum. The nucleus accumbens were reduced SOD activity in the group receiving aluminum with ethanol with respect to the group receiving physiological saline and aluminum on the lower dose of resveratrol. In the dorsal striatum whereas SOD activity declined in the group receiving the same aluminum and aluminum with ethanol as compared to a control group receiving saline. It has been demonstrated that polyphenols neuroprotective effect is dose, a polyphenol type and structure of the brain dependent.