Vad är oxidativ stress?

Vi andas in syre (O2) för att kroppens celler skall kunna utvinna energin ur maten vi äter. Syret blir sedan koldioxid (CO2) och vatten (H2O). Denna ämnesomsättning äger rum i cellernas mitokondrier. Det kan också bli lite syre över. Syret har då tagit emot en elektron och är därför negativt laddat ( O2 ) och kallas superoxid. Superoxid är en av flera s.k. reaktiva syreföreningar. Reaktiva syreföreningar skadar DNA, lipider och proteiner, stör cellernas signalsystem och jämviktstillstånd (homeostas), orsakar inflammation och celldöd. När kroppen inte hinner med att stoppa de reaktiva syreföreningarna, eller att reparera skadorna som de orsakar, så kallas tillståndet för oxidativ stress.

Trisomi 21 ger oxidativ stress

Bland kroppens försvar mot dessa skadliga ämnen finns bland annat en gen som kallas SOD1 (SuperOxidDismutas) från kromosom 21. Personer med Downs syndrom har alltså en extra SOD1-gen i varje cell. Så hur kan det då komma sig att ett stort antal studier visat att Trisomi 21 ger oxidativ stress? När superoxid skall oskadliggöras så sker det i flera steg; först omvandlar SOD1 superoxiden (O2) till väteperoxid (H2O2), vilket är en reaktiv syreförening även det. Därefter omvandlas väteperoxid till vatten och syre – antingen med hjälp av katalas (CAT) eller glutationsperoxidas (GPx). Det finns studier som har visat att personer med Downs syndrom har mindre mängd fungerande GPx än normalt p.g.a. brist på glutation (GSH), och de har alltid 50% för mycket av SOD1. I och med detta uppstår en obalans – en stor del av väteperoxiden oskadliggörs inte och kan i stället omvandlas till ännu skadligare syreradikaler. SOD1 är den mest uppenbara förklaringen till oxidativ stress orsakad av Trisomi 21, men man har också sett att den ”DS-mus”-modell som inte har en extra kopia av just SOD1-genen, också har en hög grad av oxidativ stress. Några andra gener på kromosom 21 som man kopplar till oxidativ stress är APP, Ets-2, DSCR1/RCAN, BACE, S100 och DYRK1A.

Vad kan oxidativ stress leda till?

Man tror att långvarig oxidativ stress kan leda till många olika sjukdomar, även om man inte i detalj kan förklara hur det går till; Mutationer i DNA kan starta cancer. Alzheimer-patienter har mycket hög nivå av oxidativ stress. Oxidativ stress ger kromosomerna kortare telomerer – ett tecken på åldrande. Sämre celltillväxt och ökad celldöd antas påverka den intellektuella funktionsnedsättningen hos personer med Downs syndrom. Och så vidare…

Hur kan man minska graden av oxidativ stress?

Ämnen som kan stoppa de oxidativa kedjereaktionerna kallas antioxidanter. Utöver kroppens egna antioxidanter så finns det antioxidanter i mat, såsom vissa vitaminer, polyfenoler (t.ex. EGCG från grönt te) och karotenoider. Frukt och grönsaker är särskilt rika på antioxidanter. En del forskare i andra länder rekommenderar kosttillskott för personer med Downs syndrom av framförallt vitamin C och E. Motion och fysisk träning verkar också kunna minska graden av oxidativ stress hos personer med Downs syndrom.

Sammanfattning

Personer med Downs syndrom lever med oxidativ stress hela livet, men det finns för närvarande inga särskilda svenska kostrekommendationer för personer med Downs syndrom.

Läs mer:

Livsmedelsverket: Vitaminer och antioxidanter

Livsmedelsverket: Vem behöver kosttillskott?

Det finns ett mycket stort antal studier och forskningsrapporter om oxidativ stress hos personer med Downs syndrom. Nedan listas ett par forskningsöversikter och några studier som exempel:

Oxidative stress and Down syndrome. Do antioxidants play a role in therapy? (Slovakien 2014, PMID24908086)

In conclusion, oxidative stress is involved in the pathophysiology of Down syndrome, although defense of the organism against its toxicity is amazing. Controlled supplementation with antioxidants, physical activity and regular exercise could be used to improve the cognitive functions and comprehensively benefit people with DS.

Antioxidants in Down syndrome. (USA 2012, PMID22206998)

Antioxidant trials in DS: We conclude that antioxidant supplementation is safe, though ineffective as a treatment for dementia in individuals with DS and AD-type dementia. The role of exercise in lowering oxidative stress in DS merits further investigation. Conclusions: Oxidative stress is strongly associated with both development and aging in DS. The mouse models of DS that provide homology to chromosome 21 have afforded a fruitful approach for the experimental manipulation of oxidative stress through strategic interventions. Several genes on chromosome 21 have been associated with oxidative stress and their overexpression may contribute to a genetic imbalance in DS which propagates the development of ROS. Mitochondrial dysfunction is impacted by and also creates oxidative stress in DS.

Oxidative Stress – a Phenotypic Hallmark of Fanconi Anemia and Down Syndrome: The Effect of Antioxidants (Egypten 2015, PMID26097763)

Results: Children with FA and DS had elevated levels of oxidative stress and more DNA damage than controls. Oxidative stress parameters and DNA damage improved in FA and DS patients after antioxidant administration. Conclusion: Early administration of antioxidants to FA and DS patients is recommended for slowing of the disease course with symptoms amelioration and improvement of general health.

α-Tocopherol supplementation reduces biomarkers of oxidative stress in children with Down syndrome: a randomized controlled trial. (Iran/UK/Kina 2014, PMID24939437)

Conclusion: α-Tocopherol supplementation of the diets of DS children may attenuate oxidative stress at the DNA level.

Antioxidant intervention attenuates oxidative stress in children and teenagers with Down syndrome. (Brasilien 2014, PMID24685938)

Conclusion: The daily antioxidant intervention with vitamins E and C during six months consistently attenuated the systemic oxidative insult promoted by trisomy 21 in children and teenagers.

Efficacy of selected treadmill training programme on oxidative stress in adolescents with Down syndrome (Egypten 2014, PMID24995736)

Abstract: The aim of this study was to assess the efficacy of an electronic treadmill exercise training programme on malondialdehyde (MDA) as a marker for lipid peroxidation and the antioxidant enzyme glutathione peroxidase (GPx) in adolescents with Down syndrome. The study was carried out on 30 adolescent males with Down syndrome, ranging in age from 15 to 18 years, with 30 healthy subjects as a control group. Clinical examination, anthropometric measurements and determination of GPx activity and MDA before and after exercise were done. A treadmill training programme was performed for 12 weeks. Our data showed a significant increase in GPx activity and decrease in serum level of MDA in Down syndrome individuals after treadmill exercise for 3 months. Exercise promotion for adolescents with Down syndrome requires attention to motivators and facilitators of exercise adherence as it may limit risk of increased neurological consequences associated with oxidative stress and improve quality of life.

Aerobic training at moderate intensity reduced protein oxidation in adolescents with Down syndrome. (Spanien 2012, PMID20673251)

It was concluded that 12-week exercise program significantly reduced protein oxidation in adolescents with Down syndrome. Further long-term follow-up studies are required to determine whether correction of this oxidant imbalance improves clinical outcomes of individuals with trisomy 21.