2. Механизмы структурной и функциональной дезорганизации биосистем под влиянием свободных радикалов
Свободные радикалы являются неизменными спутниками клеток в условиях нормы и патологии, особенно при ишемических и гипоксических состояниях различного генеза, стрессовых ситуациях, бактериальных инфекциях и интоксикациях, хирургических вмешательствах, нарушениях кислотно-основного состояния, расстройствах нервно-гормональной регуляции деятельности внутренних органов и систем и т.д. [32, 40, 70, 106, 110].
В условиях нормы свободные радикалы не вызывают дезорганизацию биологических мембран и цитозоля клеток, поскольку минимальный уровень их образования адекватно нивелируется биоантиоксидантами [141, 142, 143, 146, 150]. Причем, антиоксиданты инактивируют малые физиологические концентрации свободных радикалов еще до развития их повреждающего действия на биомолекулы.
Защита от цитотоксического действия свободных радикалов осуществляется на всех уровнях организации биосистем. Во всех клетках организма имеются ферменты, обеспечивающие антиоксидантную защиту, такие как супероксиддисмутаза, каталаза, пероксидаза, а также глутатион.
Защита биологических мембран клеток обеспечивается жирорастворимыми антиоксидантами – стероидными гормонами, фосфолипидами, токоферолами, витамином А, каротиноидами, убихиноном, витаминами группы К. В цитозоле клеток, межклеточной жидкости, плазме в инактивации свободных радикалов участвуют водорастворимые биоантиоксиданты (церулоплазмин, трансфферин, альбумины, мочевина, никотиновая кислота, а также цистеин, гомоцистеин, липоевая кислота и другие соединения [46].
Однако в условиях интенсификации образования свободных радикалов под влиянием различных патогенных факторов возможно развитие относительной, а также абсолютной недостаточности антиоксидантной системы. Последнее обусловлено достаточно интенсивной инактивацией ферментного звена антиоксидантной системы под влиянием активных форм кислорода.
В этих условиях биологические молекулы становятся мишенями высокореактогенных радикалов кислорода, причем объектами дезорганизации могут быть биомолекулы различной химической природы, прежде всего липиды, а затем белки и нуклеиновые кислоты [5, 13, 21, 49].
Долгое время лидирующими объектами повреждения свободными радикалами являлись липиды, сейчас все более лидирующее положение в этом аспекте отводится белкам. Как известно, в липидной фазе растворимость кислорода – основного источника первичных свободных радикалов – на порядок выше, чем в водной фазе.
Особенностью ПОЛ является то, что липопероксидация не происходит в отсутствии ионов металлов переменной валентности – катализаторов этого процесса. Принимая во внимание факт чрезвычайно низкой концентрации свободных ионов в организме, следует признать, что они являются лимитирующими факторами активации свободнорадикального окисления липидов в биомембранах.
Минимальные концентрации продуктов ПОЛ в мембранах в физиологических условиях влияют на фазовое состояние липидного бислоя, усиливают гидратацию поверхности клетки, модифицируют проводимость мембран для ионов и малых молекул [106, 110].
Говоря о значимости индукции образования избыточных концентраций свободных радикалов в целом для организма, нельзя не остановиться на проблемах перекисного свободнорадикального окисления липидов, так как эти два процесса неразрывно связаны [32].
В процессе перекисного окисления липидов выделяют следующие стадии развития: инициирование, продолжение, или рост цепи ПОЛ, развитие и обрыв цепей окисления липидов.
В то же время свободные радикалы чаще всего образуются при окислении полиненасыщенных жирных кислот, липидных компонентов: ЛПОНП, ЛПНП. Полиненасыщенные жирные кислоты клеточных мембран особенно легко вступают во взаимодействие со свободными радикалами в связи с тем, что двойные связи у таких кислот включают цисметиленовые структуры (– СН2 –). Последнее обеспечивает легкий отрыв радикалом атома водорода у метилена [64].
Как указывалось выше, инициаторами ПОЛ служат высокоактивные формы кислорода: супероксидный анион-радикал, гидроксильный радикал, перекись водорода, синглетный кислород. Активные формы кислорода вступают во взаимодействие с полиненасыщенными жирными кислотами (ПНЖК): линолевой, линоленовой, арахидоновой – важнейшими компонентами фосфолипидов биологических мембран.
В молекуле арахидоновой кислоты имеется наибольшее количество двойных связей, поэтому она легче подвергается свободнорадикальному окислению. Отрыв атома водорода от молекулы ПНЖК под воздействием активных форм кислорода легче всего происходит в ?-положении по отношению к двойной связи, что приводит к перемещению этой двойной связи с образованием диенового конъюгата [64, 90, 91].
Дальнейшая реакция с молекулярным кислородом ведет к внедрению его в молекулу полиненасыщенной жирной кислоты с образованием перекисного радикала. В последующем реакция перекисного радикала ROO• с другой молекулой ПНЖК приводит к появлению перекиси этой кислоты и нового радикала R1, поддерживающего свободнорадикальное окисление по цепному механизму.
В результате окисления жирных кислот образуются гидроперекиси (диеновые конъюгаты), которые затем метаболизируются во вторичные – малоновый диальдегид и третичные продукты перекисного окисления липидов. Процессы ПОЛ протекают во всех клетках, однако, наиболее мощными генераторами свободных радикалов являются лейкоциты, тромбоциты, гепатоциты [32, 64].
Следует отметить, что гидроперекиси липидов (ROOH) теряют свою стабильность в присутствии Fe2 , распадаясь с образованием радикалов RO• и OH•. При дальнейшей окислительной дегенерации RO• в клетке образуются высокотоксичные продукты ПОЛ – альдегиды, кетоны, спирты, накопление которых приводит к повреждению и гибели клеток.
Таким образом, схема повреждения клетки свободными радикалами в результате ПОЛ ее мембран может быть представлена следующим образом:
1. Формирование активных форм кислорода, прежде всего гидроксильного радикала – OH•, обладающего максимальной реактогенностью, под влиянием различных инициирующих факторов инфекционной и неинфекционной природы.
2. Извлечение водорода из боковых цепей ненасыщенных жирных кислот с образованием углеродсодержащего радикала и воды.
3. Взаимодействие углеродсодержащего радикала с молекулярным кислородом с образованием перекисного радикала:
RCOORC O2 > RCOO.
4. Извлечение водорода из боковой цепи ненасыщенных жирных кислот пероксидным радикалом с образованием липидной гидроперекиси и еще одного углеродсодержащего радикала.
5. Липидные гидроперекиси увеличивают концентрацию цитотоксических альдегидов, а углеродсодержащий радикал поддерживает реакцию формирования пероксидных радикалов по цепочке [64].
Ферментативное перекисное окисление осуществляется гемсодержащей циклоксигеназой и содержащей негемовое железо липоксигеназой, субстратом которых является арахидоновая кислота. Последняя образуется в процессе расщепления мембранных фосфолипидов под влиянием фосфолипазы A2 лизосомального происхождения, активируемой под влиянием разнообразных патогенных факторов, в том числе и инфекционных, а также на фоне развития гипоксии, ишемии, некомпенсированных сдвигов кислотно-основного и электролитного баланса клеток, воздействия стрессорных раздражителей [10, 28, 30, 68, 69].
Гемсодержащая циклоксигеназа образует эндоперекиси арахидоната при биосинтезе простагландинов, простациклинов и тромбоксанов. Метаболиты липоксигеназного пути – лейкотриены A4, B4, C4, D4, – образуются главным образом в лейкоцитах, тромбоцитах. В ретикулоцитах липоксигеназа обеспечивает деградацию митохондриальной мембраны при их превращении в эритроциты [64, 68].
В нейтрофилах и других клетках крови имеются кальцийзависимая и кальцийнезависимая формы липоксигеназы, которые функционируют с образованием радикального интермедиата. Активность липоксигеназы поддерживается ?-липопротеидами, подавляется арахидоновой и другими ненасыщенными жирными кислотами, токоферолом.
Субстратами животных липоксигеназ могут быть эфиры холестерина. Липоксигеназа и циклоксигеназа инактивируются избытком своих продуктов – перекисей арахидоната. Ферментативное перекисное окисление компартментализировано физиологически, а неферментное свободнорадикальное окисление структурно не упорядочено и может индуцироваться в любом компартменте клетки, приводя к разрушению не только липидов, но и белков, нуклеиновых кислот, углеводов.
Перекисное окисление липидов в основном затрагивает фосфолипиды мембран клеток и поэтому вызывает выраженные нарушения мембранного транспорта.
Касаясь патологических эффектов воздействия продуктов ПОЛ, следует отметить, что накопление в гидрофобном слое мембран клеток гидрофильных группировок ROOH вызывает появление своеобразных пор, резко нарушает мембранный транспорт, в том числе и селективный.
Одновременно имеет место повреждение мембраносвязанных ферментов с ингибированием их активности, что приводит к нарушению трансмембранного переноса ионов, аминокислот, глюкозы с последующим нарушением трофики, электрогенеза, возбудимости и функциональной активности клеток.
Индуцируемое свободными радикалами повреждение клеточных мембран неизменно сопровождается увеличением концентрации свободного кальция в цитозоле за счет снижения работы кальциевых насосов и патологического открытия пор и кальциевых каналов в цитоплазматических мембранах.
Одновременно усиливается освобождение кальция из внутриклеточных депо – митохондрий и эдоплазматического ретикулума. Мембранопротекторные и метаболические эффекты многих природных и синтетических антиоксидантов реализуются за счет эффективного воздействия на трансмембранный перенос кальция и нормализацию его внутриклеточного содержания.
Обращает на себя внимание тот факт, что цитотоксические эффекты различны у различных соединений, относимых к активным формам кислорода (АФК). Известно, что супероксидный анион-радикал дает ограниченный токсический эффект и скорее является восстанавливающим, чем окисляющим агентом [67].
Перекись водорода оказывает ограниченное повреждающее действие, вызывая, в частности, нарушение гомеостаза Ca2 в клетке. Гидроксильный радикал считается наиболее активной формой кислорода, поскольку он чрезвычайно реактогенен по отношению ко всем макромолекулярным соединениям клетки, включая ДНК, белки, липиды, углеводы.
Константа скорости окисления липидов для HO• составляет 10–9М-1с-1, что в 106 раз выше, чем для супероксид анион-радикала. Гидроксильный радикал (OH•) является не только самым реактогенным, но и самым короткоживущим. Супероксидный анион-радикал и перекись водорода (H2O2) относятся к наиболее стабильным соединениям, могут диффундировать с места их генерации через клеточные и внутриклеточные мембраны путем прямой диффузии либо по анионным каналам [64].
Реакционная способность АФК может меняться в зависимости от места их генерации. Так, активность супероксид анион-радикала возрастает в гидрофобном окружении. Биологическая активность АФК связана с синтезом простагландинов, лейкотриенов, тромбоксанов, а также с окислительной модификацией белков, нуклеиновых кислот, липидов [37, 70, 79].
Степень выраженности окислительной модификации макромолекул под влиянием АФК зависит от соотношения емкости антиоксидантной системы и интенсивности образования прооксидантов. Химическая активность образующихся свободнорадикальных продуктов ПОЛ и гидроксильного радикала представляется следующим образом:
ОН• > RO• > ROO• > R – COO• > R•.
Следует отметить, что характер вызываемых свободными радикалами повреждений определяется не только агрессивностью продуцируемых радикалов, но и структурными и биохимическими особенностями объектов воздействия. Так, во внеклеточном пространстве свободные радикалы разрушают гликозаминогликаны основного вещества соединительной ткани, что приводит к развитию деструктивного процесса.
Как известно, цитопатогенное действие активных форм кислорода на молекулы клетки может быть обусловлено прямым ковалентным связыванием с белками мембран или опосредованным – через активацию процессов ПОЛ.
Взаимодействуя с белками, АФК снижают уровень мономеров, образуют продукты белковой интеграции и липопротеиновые комплексы. Образование межмолекулярных белковых сшивок скорее всего не связано с окислением сульфгидрильных групп, а обусловлено соединениями типа альдегидов, выступающих в качестве сшивающих агентов.
Степень устойчивости белков к цитопатогенному воздействию АФК зависит от аминокислотного состава белка, причем наиболее чувствительны циклические и Se-содержащие аминокислоты, в частности, цистеин и цистин, а наиболее устойчивы – пролин и оксипролин. Однако под действием HO• – радикалов гидролизируются и устойчивые белки.
Характер окислительной модификации белка зависит от типа АФК. Так, радикал OH• чаще вызывает агрегацию белков, а в комбинации с супероксид анион-радикалом или O2 – фрагментацию. В процессе агрегации белков под влиянием АФК образуются димеры, тримеры, тетрамеры.
Процесс фрагментации белка под влиянием OH• или супероксид анион- радикала связан с отщеплением H от карбоксильной группы аминокислот за счет OH• с последующим образованием перекисных соединений. При взаимодействии с супероксид анион-радикалом или O2 фрагментация белков сопровождается образованием низкомолекулярных фрагментов, 98 % которых имеют ММ около 5000 Д.
Комбинация OH• и супероксид анион-радикала вызывает изменение первичной, вторичной и третичной структуры белков. Окислительным превращениям подвергаются все аминокислоты, но особенно триптофан, тирозин, гистидин.
Одним из проявлений токсического действия АФК является окислительная модификация около 240 различных ферментов под влиянием свободных радикалов кислорода.
Касаясь значимости отдельных типов АФК в инактивации ферментов, следует отметить, что перекись водорода вызывает инактивацию СОД, ацетил-КоА-гидролазы, каталазы и миелопероксидазы, цитохрома P-450 [48, 70].
Обнаружено инактивирующее действие OH• на активность глютатионпероксидазы, гексокиназы, лактатдегидрогеназы, трипсина, химотрипсина.
Супероксид анион-радикал ингибирует активность каталазы, ацетилхолинэстеразы, глутатионпероксидазы и других ферментов [37].
Интенсивность окислительной модификации белков определяется особенностями аминокислотного состава белка. Акцепторными группами, способными захватывать электроны при взаимодействии с АФК и образовывать анион-радикалы, служат дисульфидные, сульфгидрильные, карбонильные, карбоксильные и NH3 -группы.
Среди аминокислот наибольшей реакционной способностью обладают цистеин и цистин. Показано, что триптофан, гистидин, серусодержащие аминокислоты обладают реакционной способностью по отношению к продуктам миелопероксидазы, в том числе HOCl. Известно, что фрагментацию белков могут вызывать радикалы липидов [14, 40].
Увеличение содержания АФК сопровождается разрушением основных ферментов антиоксидантной защиты за счет окислительной модификации и инактивации ферментов-антиоксидантов. Последнее приводит к истощению антиоксидантной системы и гибели клеток. Показано, что три основных фермента – супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидаза – инактивируются последовательно.
Каждый из этих ферментов защищает друг друга от повреждающего воздействия АФК. Так, СОД, разрушая супероксидный анион-радикал, снижает тем самым восстановление Fe3 и возможность образования радикала OH•. Каталаза и глутатионпероксидаза предохраняют СОД от инактивации, устраняя перекись водорода.
В физиологических условиях и в условиях патологии возможно так называемое металлкатализируемое окисление белков, затрагивающее ту часть белковой молекулы, которая участвует в связывании металлов переменной валентности (Fe, Cu). К числу таких белков относят ряд ферментов: ацетилхолинэстеразу, алкогольдегидрогеназу, каталазу, супероксиддисмутазу, креатинкиназу, пируватдегидрогеназу, лактатдегидрогеназу [21, 22, 23, 36].
К металлкатализируемому окислению чувствительны пролин, гистидин, агринин, лизин, что приводит к разрыву пептидных связей, снижению изоэлектрической точки белка. АФК вызывают окислительную деградацию белков в интактных клетках и интрацеллюлярных органеллах, так как окисленные белки служат субстратом действия для протеолитических ферментов (трипсина, химотрипсина, пепсина, катепсина D, субтилопептидазы A).
Скорость оборота внутриклеточных белков зависит от соотношения окисленной модификации белков с последующим их протеолизом и синтеза их de novo.
Окислительная модификация белков – один из ранних признаков поражения тканей при оксидативном стрессе, воспалительных процессах, при ишемии, реперфузионном синдроме, атеросклерозе, при старении организма.
Как известно, цитотоксические эффекты АФК могут приводить к модификации, разрыву нитей ДНК и соответственно к возникновению хромосомных мутаций. Высокую реактогенность в отношении ДНК проявляют радикалы OH•, быстро реагирующие с дезоксирибозой и азотистыми основаниями ДНК в водных растворах.
Наиболее чувствительным к окислительной деструкции азотистым основанием является гуанин, модифицированные формы которого составляют около 45 % от общего количества активных оснований. Между тем наличие в структуре модифицированного гуанина приводит к возникновению точковой мутации.
Продукты липопероксидации, в частности, МДА, контролируют клеточное деление на стадии репликации ДНК [122].
Наряду с окислительной модификацией липидов, белков, нуклеиновых кислот отмечается и дезорганизация углеводов в биосистемах. Причем расщепление полисахаридов под влиянием активных форм кислорода включает разрыв гликозидной связи с последующим образованием пероксирадикалов и разложением.
Касаясь функциональной значимости избыточного накопления свободных радикалов и продуктов липопероксидации в крови и тканях в условиях патологии, следует отметить универсальность повреждающего действия на клеточные структуры различных органов и тканей и полиморфизм клинических проявлений на клеточном, органном, системном уровнях.
Воздействие кислородных радикалов на ДНК служит промотором соматических мутаций, канцерогенеза [94]. Избыток активных форм кислорода в клетке приводит к гибели митохондрий [106, 110].
Установлено, что активные формы кислорода способствуют переходу протромбина в тромбин, что приводит к развитию гиперкоагуляции. Выяснено, что усиление продукции активных форм кислорода различными химическими соединениями способствует десиализации мембран эритроцитов.
Как известно, важнейшая роль в регуляции активности клеток различной локализации, в том числе тромбоцитов, эндотелиальных клеток, клеток мононуклеарной фагоцитирующей системы, печени, играющих важную роль в регуляции коагуляционного потенциала крови, отводится рецепторному аппарату, обеспечивающему трансформацию сигнала.
Под влиянием активных форм кислорода возникает сбрасывание фрагментов мембран, так называемый шеддинг. В числе сбрасываемых компонентов мембран имеются и ганглиозиды – важнейшие составные компоненты многих мембранных рецепторов. При этом, с одной стороны, нарушается нервная и гуморальная регуляция функциональной активности клеток, а с другой – ганглиозиды, обладая иммуногенной активностью, стимулируют через липоксигеназу цитотоксичность лимфоцитов.
В последние годы высказывается точка зрения о значении активации процессов липопероксидации в развитии аутоиммунных заболеваний, поскольку перекисная деструкция белков, нуклеиновых кислот, липидов приводит к образованию значительного количества вторичных аутоантигенов.
В экспериментальных исследованиях показано, что активация процессов липопероксидации в условиях индукции микросомального окисления феноксигербицидом сопровождалась развитием цитолиза макрофагов. Использование комплекса витаминов-антиоксидантов (А, С, Е) обеспечивало мембранопротекторный эффект и повышение функциональной способности макрофагов [79, 80].
Избыточное образование свободных радикалов составляет основу так называемой теории свободнорадикального старения, имеющей солидную экспериментальную основу.
В ряде работ имеются указания на наличие прямой коррелятивной взаимосвязи процессов липопероксидации, дестабилизации биологических мембран и расстройств коагуляционного потенциала крови. Так, активация процессов ПОЛ, снижение антиоксидантной защиты в крови и мозговой ткани при экспериментальной неполной ишемии сопровождались укорочением протромбинового и тромбинового времени, что свидетельствовало об усилении коагуляционного потенциала крови.
В других работах, также посвященных состоянию липопероксидаци и при экспериментальной ишемии мозга и инфаркте миокарда, участию эритроцитов в формировании коагуляционного статуса, отмечены увеличение промежуточных продуктов ПОЛ в крови, снижение активности антиоксидантных ферментов и возрастание коагулянтного потенциала эритроцитов.
При этом имело место укорочение времени рекальцификации и тромбинового времени плазмы с внесенными в нее эритроцитами. Фибринолитические свойства эритроцитов снижались, о чем свидетельствовало торможение лизиса эуглобулинового сгустка с эритроцитами.
Использование витаминов с антиоксидантной активностью (А, Е, С, P) препятствует развитию явлений экспериментальной тромбофилии, деструкции эндотелия, стаза, сладжа, тромбоза, выявляемых у невитаминизированных животных.
Изучена роль свободнорадикального окисления липидов в регуляции гемостаза у животных в условиях эмоционального стресса, при облучении гелий-неоновым лазером, при электростимуляции, а также у больных инфарктом миокарда, вирусным гепатитом А. Установлено, что эмоциональный стресс, заболевание инфарктом миокарда, язвенной болезнью желудка, вирусным гепатитом А сопровождаются активацией процессов липопероксидации и снижением активности антиоксидантной системы.
При этом были отмечены повышение тромбопластической, антигепариновой, антифибринолитической активности плазмы крови и эритроцитов, появление в крови продуктов прокоагуляции. Индукция ПОЛ в эритроцитах повышала их агрегационную способность, а в сосудистой стенке – снижала ее антиагрегационную активность.
В серии модельных экспериментов установлено, что тромбопластинемия эндогенной или экзогенной природы сопровождается активацией ПОЛ плазмы и эритроцитарных мембран. Использование комплекса витаминов с активностью антиоксидантов (A, E, C, P, PP) в течение 12 дней повышает устойчивость экспериментальных животных к тромбопластинемии, ограничивая развитие гемокоагуляционных сдвигов и активацию ПОЛ, стабилизирует осмотическую резистентность эритроцитов, их деформационную способность.
В экспериментах на крысах выявлена прямая зависимость между концентрацией продуктов ПОЛ и агрегацией тромбоцитов, причем обнаружено, что проагрегантный эффект эритроцитов, моноцитов, нейтрофилов на тромбоциты реализуется через продукты ПОЛ. Введение крысам витаминов-антиоксидантов снижало агрегацию тромбоцитов.
Авторы высказывают предположение о роли тромбоцитов как связующего звена между ПОЛ и гемостазом, причем активными участниками развития тромбинемии и активации агрегации и реакций высвобождения тромбоцитов являются эритроциты, нейтрофилы, моноциты [16].
Установлено, что витамины-антиоксиданты (А, Е, С, P) тормозят активность циклоксигеназы, ограничивают каскад превращений арахидоновой кислоты в тромбоцитах и интенсификацию ПОЛ, обеспечивая тем самым эффект дезагрегации тромбоцитов.
Высказывается точка зрения, что тромбоциты не только влияют на синтез активных форм кислорода в лейкоцитах, но и сами могут их генерировать.
В динамике развития инфекционного процесса и стресс-синдрома, сопутствующего инфекции, важное место занимают нарушения гемостаза и активация свободнорадикального окисления. В экспериментальных исследованиях на крысах по изучению взаимосвязи указанных явлений установлено, что содержание крыс на безантиоксидантном рационе способствует активации ПОЛ, вызывает усиление агрегации тромбоцитов.
Избыточная продукция свободных радикалов, по мнению ряда авторов, вызывает деструктивные изменения в сосудистой стенке при атеросклерозе, экспериментальном диабете, что, естественно, оказывает выраженное воздействие на формирование коагуляционного потенциала крови.
Комплексное обследование больных с начальными проявлениями недостаточности кровоснабжения мозга выявило взаимосвязанные изменения коагуляционно-реологических свойств крови и активации процессов липопероксидации. Одновременно обнаружились нарушения микроциркуляции преимущественно за счет нарастания периваскулярных и внутрисосудистых изменений, уменьшения количества функционирующих капилляров и усиления агрегации клеток крови.
Дифференцированное применение современных антиагрегантов и антагонистов кальция, антиоксидантов и свободных аминокислот (сермион, пикамилон, коринфар, финоптин, токоферол, флакумин) в различных их сочетаниях приводит к нормализации показателей микроциркуляции, реологической активности крови.
Полученные данные позволили авторам сделать заключение о важной роли взаимосвязанных нарушений микроциркуляции, коагуляционно-реологических свойств крови, ПОЛ, свободных аминокислот в патогенезе начальных признаков недостаточности кровоснабжения мозга.
Результаты проведенных нами экспериментальных и клинико-лабораторных исследований по изучению роли свободнорадикального окисления в патогенезе заболеваний инфекционной и неинфекционной природы позволили установить корреляционную взаимосвязь между активацией процессов липопероксидации и развитием структурной и функциональной дезорганизации биосистем.
Так, в ранних работах по изучению патогенеза ботулинического паралитического синдрома обнаружена прямая тесная взаимосвязь между нарастанием уровня диеновых конъюгатов, а также МДА в синаптосомальных фракциях двигательной зоны коры головного мозга и спинного мозга с подавлением активности энергозависимого трансмембранного переноса ионов, обеспечиваемого Na-, К- АТФ-азой и Са-АТФ-азой.
Выраженная активация процессов липопероксидации отмечена нами и в динамике газовогангренозной интоксикации. Использование различных комплексов препаратов с антиоксидантными и мембранопротекторными свойствами, в частности, оксибутирата натрия и контрикала, ?-токоферола в сочетании с унитиолом и аскорбиновой кислотой, способствовало реактивации ферментов антиоксидантной системы, снижению уровня промежуточных продуктов липопероксидации в тканях при одновременном возрастании LD50 токсина Cl. рerfringeus. Последнее указывало на депотенцирование летального эффекта токсина под влиянием антиоксидантов [89, 127, 128].
В динамике экспериментальной холерной интоксикации установлена корреляционная взаимосвязь между интенсификацией процессов липопероксидации, нарушениями коагуляционного гемостаза и реологических свойств крови. Оптимальный эффект коррекции свойств крови, стабильности эритроцитарных мембран при указанной патологии достигнут при комплексном использовании глюкокортикоидов, антиоксидантов, антигипоксантов, мембранопротекторов [93, 94].
В ряде клинических наблюдений по изучению патогенеза системных метаболических расстройств при внутриутробном инфицировании плода обнаружен параллелизм между активацией процессов липопероксидации и степенью развития гипоксии плода при аутоинтоксикации беременных [52, 53, 54].
В процессе изучения патогенеза острого гематогенного остеомиелита установлено, что закономерными проявлениями системных метаболических сдвигов при указанной патологии являются активация процессов липопероксидации, недостаточность антиоксидантных систем, коррелирующие с тяжестью и характером клинических проявлений патологии [86].
Установлено, что прогрессирующая активность процессов липопероксидации у онкопроктологических больных закономерно коррелирует с фазными изменениями коагуляционного гемостаза, клеточного и белкового составов периферической крови, степенного распространения опухолевого процесса [6].
При изучении патогенеза гиперплазии эндометрия также установлена патогенетическая взаимосвязь активации процессов липопероксидации со степенью развития аутоинтоксикации, характером изменения реологических свойств и коагуляционного потенциала крови. Максимально выраженная активация ПОЛ и недостаточность антиоксидантной системы крови отмечены у больных с атипической гиперплазией [59, 60, 61].
При изучении патогенеза гестоза установлено, что характерными признаками системных метаболических расстройств при указанной патологии беременности являются диспротеинемия, дислипидемия, активация процессов липопероксидации, недостаточность антиоксидантных систем крови, коррелирующие с тяжестью течения гестоза, обуславливающие дестабилизацию биологических мембран клеток крови, эндотелия сосудов с последующим развитием эндотелиальной дисфункции, нарушениями гемореологии и гемокоагуляции [124, 125, 126].
Резюмируя приведенные выше данные литературы о функциональной и метаболической значимости активации процессов липопероксидации при различных формах патологии инфекционной и неинфекционной природы, необходимо акцентировать внимание на следующих закономерностях развития цитопатогенных эффектов свободных радикалов, проявлениями которых являются:
1. Дестабилизация цитоплазматических мембран в связи со структурными изменениями белковых и липидных компонентов приводит к нарушениям трансмембранного переноса ионов, электролитного баланса клеток, их возбудимости. Одновременно возникает утрата мембранных рецепторов, гуморального и нервного контроля за внутриклеточной метаболической активностью.
2. Дестабилизация лизосомальных мембран клеток на фоне активации процессов липопероксидации приводит к повышению активности протеаз, фосфолипаз. Последнее сопровождается каскадом реакций активации циклоксигеназной и липоксигеназной систем, усилением синтеза лейкотриенов, простагландинов, тромбоксана, активацией калликреин-кининовой системы, расстройствами коагуляционного потенциала крови, реологии, микроциркуляции.
3. Избыточное образование свободных радикалов может индуцировать развитие генных и хромосомных мутаций, канцерогенеза, ускорение процессов старения организма.
4. Активация процессов липопероксидации при заболеваниях инфекционной природы, с одной стороны, усиливает цитопатогенные эффекты бактериальных токсинов, а с другой стороны, способствует образованию вторичных аутоантигенов и трансформации токсической фазы инфекционного процесса в аллергическую.
Библиографическая ссылка
Чеснокова Н.П., Понукалина Е.В., Бизенкова М.Н. МОЛЕКУЛЯРНО-КЛЕТОЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ИНАКТИВАЦИИ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ // Успехи современного естествознания. – 2006. – № 7.
– С. 29-36;