Relation between recommended food score, plasma carotenoids, and malondialdehyde in subjects with different oxidative stress status

Abstract

Oxidative stress has been reported to cause numerous chronic diseases as well as cancer, hypertension, stroke and diabetes in general. Thus, it is important to evaluate the oxidative stress in advance and prevent the diseases. Using a single biomarker to assess oxidative status may not be accurate, therefore combination of three parameters were used in this study. A large body of study examined relation between RFS score, an antioxidant intake and plasma carotenoids, an exposure marker for exogenous antioxidants, and blood/urinary malondialdehyde (MDA), an indicator of oxidative damage. Though all individuals are exposed to oxidative stress in daily life, different population groups differ in terms of their oxidative damage levels. This prompted us to investigate the above relations in different oxidative stress subjects. The first association was conducted to prove whether RFS can be considered as biomarkers of exposure of antioxidants in plasma carotenoids. In addition, RFS and plasma carotenoid levels were candidate markers to make an association with MDA in second analysis. The clinical data and blood/urine samples were obtained from the Seoul National University Boramae Medical Center from 2014 to 2017 (Approval number: 20140929/26-2014-118/102). A total of 1,229 subjects (men, n=751; women, n=478) aged above 18 years were classified into two groups according to the oxidative stress level using ontology concept: healthy subjects (66.5%) and subjects with oxidative stress related disease (35.5%). A high performance liquid chromatography was exploited for the purpose to measure carotenoid concentrations in plasma and MDA levels in plasma, red blood cell, and urine. Despite a higher RFS score in oxidative stress related disease, lesser plasma antioxidant capacity and a higher grade of lipid peroxidation was exhibited than healthy group. Recent work also found that association between RFS and the total carotenoids, lutein, β-cryptoxanthin, α-carotene, and β-carotene was faded in subjects with oxidative stress. Furthermore, each compartments of MDA were associated to RFS and plasma carotenoids differently in terms of different oxidative stress levels. RBC MDA was negatively associated with RFS in subjects with oxidative stress. Negative association between urine MDA and zeaxanthin was faded in subjects with oxidative stress. Plasma MDA is likely to be less sensitive than other compartments. Curiously, RBC MDA was positively associated to the plasma carotenoids in total and subgroups. Further investigation is under way to exploit these outcomes. However, our findings suggest that combination of RFS score, plasma carotenoids, and MDA may have a role in predicting oxidative stress more effective, rather than using biomarkers individually.;산화 스트레스는 근래에 암, 당뇨병, 동맥경화증 등 대표적인 만성 질환의 병인과정에 작용 기전들이 밝혀지면서 그 역할이 주목 받고 있다. 본 연구에서는 항산화 영양소 섭취 수준을 Recommended Food Score (RFS)로, 외인성 항산화 정도를 혈중 carotenoid 농도로, 산화적 손상을 혈액/뇨 중 MDA로 간주하고 상관관계를 확인하였다. 연구의 대상자는 2014년부터 2017년까지 서울대학교 보라매병원 건강 검진 센터에 건강검진을 위해 방문한 성인 남녀 중 연구 참여에 대한 동의를 얻은 1,229명 (남자 751명, 여자 478명)을 대상으로 연구를 진행하였다. RFS는 각 식품에 해당하는 문항에 대해 1점씩, 총 47점 만점으로 계산하였고, 혈중 carotenoid와 MDA 수치는 high performance liquid chromatography 방법을 통해서 분석하였다. 전체 대상자에 대한 분석과 더불어, ontology 개념을 기반으로 산화스트레스 관련 질병이 있는 군(33.5%)과 건강한 군(66.5%)으로 나누어 분석을 진행하였다. 통계방법은 Correlation을 먼저 보고 p for trend에서 비슷한 양상을 보이는지 확인한 후, association 분석을 통해 상관관계를 확실히 확인하고자 하였다. 본 실험 결과에서는, RFS 점수가 산화스트레스 관련 군에서 높았음에도 불구하고, 건강한 군에 비해 carotenoid의 수치는 낮고, MDA에서는 높은 결과가 나왔다. 질병 요인이 크게 작용했음을 예측할 수 있다. 본 연구의 주요 목적은 한 가지 방법으로 산화 스트레스를 측정하기 보다는 세 개의 지표를 함께 이용하여 상관관계를 보고자 하였다. 먼저 RFS와 total carotenoids, lutein, β-cryptoxanthin, α-carotene, β-carotene 유의적인 양의 관계를 보였는데, 특히 산화 스트레스가 있는 군에서는 그 상관관계가 흐려졌다. 두번째로는 각각의 MDA마다 RFS, carotenoids와 산화스트레스의 정도에 따라 상관관계가 다르게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. Urine MDA는 혈중 zeaxanthin과 음의 상관관계가 질병이 있는 군에서 흐려지는 것을 확인하였다. RBC MDA는 질병이 있는 군에서 RFS score와 유의적인 음의 상관관계를 보였다. 흥미롭게도 혈중 carotenoid와 모든 군에서는 강한 양의 상관관계를 보였는데, 이에 대한 결과는 추가적인 분석이 필요한 것으로 보여진다. 본 연구 결과에 따라, RFS, plasma carotenoids, 그리고 MDA를 함께 사용하여 상관관계를 보았을 때, 독립적으로 사용하는 것보다 산화스트레스를 더 효과적으로 예측할 수 있는 것으로 보여진다.