Озонотерапия: показания, противопоказания. Инъекционная озонотерапия в косметологии. Внутривенная озонотерапия

Таблица 3.11.1. общая характеристика основных групп антисептических и дезинфицирующих средств

Одним из представителей большой группы антисептиков – галогенов и галогенсодержащих соединений – является препарат Бетадин® венгерской фирмы “Egis”.

Бетадин представляет собой комплексное соединение антисептика йода (активное вещество) и инертного носителя поливинилпирролидона (синтетический полимер). Такое комплексное соединение обеспечивает постепенное и равномерное высвобождение йода, в результате чего значительно снижается его раздражающее действие.

Йод, как известно, относится к группе галогеновых антисептиков и обладает широким спектром антимикробного действия. Он активен в отношении различных видов грамположительных и грамотрицательных бактерий, грибов, вирусов и простейших. Бактерицидность йода обусловлена его сильными окислительными свойствами, йод активно взаимодействует с аминокислотами белков, в результате чего теряется их каталитическая и ферментативная активность. Нарушается структура бактериальных трансмембранных белков и бактериальных ферментов, не имеющих мембранной защиты.

Антимикробная активность действующего вещества (йода) позволяет использовать Бетадин®, в частности, для профилактики воспалительных заболеваний после проведения операционных вмешательств в гинекологии (например, после прерывания беременности), инвазивных манипуляций (установка внутриматочных спиралей, диатермокоагуляция и другие), для профилактики и лечения бактериального вагинита.

Кроме того, с профилактической целью Бетадин® может применяться в предменструальный период у женщин с частыми рецидивами бактериального вагиноза, поскольку именно в этой фазе рН влагалища повышается, что может способствовать активации роста анаэробов.

В последние 10 лет широкое распространение получили антисептики и дезинфицирующие средства на основе поверхностно-активных веществ. Мыла, относящиеся к группе анионных поверхностно-активных веществ, физически удаляют загрязнение, поверхностные выделения и отшелушивающийся слой кожи вместе с содержащимися в них бактериями.

Одним из эффективных представителей группы катионных поверхностно-активных антисептиков является отечественный препарат Мирамистин® (производимый ЗАО “Инфамед”). Проблема создания универсального средства личной гигиены возникла со времени начала длительных полетов на орбитальных космических станциях.

Для экипажей космонавтов-долгожителей требовался антисептик, который, с одной стороны, предохранял бы организм от любой инфекции, а с другой – был бы абсолютно безвреден для него. Результатом многолетнего труда ученых и стала разработка мирамистина – препарата на основе сложного производного жирной кислоты.

Мирамистин® обладает очень широким спектром противомикробного действия (любая инфекция!), стимулирует иммунитет, ускоряет процесс заживления ран. Он высоко эффективен и для профилактики нагноения ран, и для лечения гнойно-септических процессов.

Мирамистин® незаменим и в домашней аптечке. Везде, где возникает опасность заражения микроорганизмами, грибами и даже вирусами (герпес, грипп, аденовирус), можно использовать мирамистин. Этим препаратом можно полоскать горло при ангине, рот – при стоматитах, лечить солнечные и бытовые ожоги.

И еще одно очень важное достоинство мирамистина: с его помощью можно предотвратить заболевания, передающиеся половым путем. Применение этого препарата в соответствии с инструкцией является прекрасным средством индивидуальной профилактики и позволяет избежать таких заболеваний, как сифилис, гонорея, трихомониаз, хламидиоз, кандидоз, генитальный герпес и других заболеваний, передающихся половым путем.

Антисептическими свойствами обладают и многие препараты, полученные из лекарственных растений, в частности Канефрон® Н немецкой фирмы “Bionorica”.

Отсутствие каталазы у молочнокислых бактерий

Каталазная и пероксидазная активности обнаружены у всех облигатно и факультативно аэробных прокариот. Среди облигатных анаэробов эти ферменты распространены значительно в меньшей степени, чем супероксиддисмутаза. Обнаружены многие строгие и аэротолерантные анаэробы, содержащие супероксиддисмутазу, но не содержащие каталазы.

Отсутствие каталазы у молочнокислых бактерий связано с тем, что они не могут синтезировать гем — простетическую группу фермента, но способны к синтезу апофермента. При добавлении гемовых групп извне молочнокислые бактерии образуют гемсодержащую каталазу.

У ряда молочнокислых бактерий обнаружена каталаза, не содержащая гемовой группы, названная поэтому псевдокаталазой. Выделенный фермент состоит из шести идентичных полипептидных цепей, соединенных между собой нековалентными силами. Каждая субъединица содержит 1 атом марганца.

Прим.: Перекись водорода, возникающая в результате взаимодействия клеток с O2, устраняется и неферментативными путями. Известно, что ионы Fe2  в водном растворе ускоряют восстановление H2O2 до H2O.

Для анаэробных прокариот, способных переносить контакт с O2 и его производными в относительно небольших масштабах, необходимо присутствие в клетках супероксиддисмутазы, «убирающей» O2-. Наличие каталазы при этом не обязательно, поскольку возникающая в реакции дисмутации и других реакциях перекись водорода разлагается спонтанно или с участием неферментативных катализаторов, и организмы в целом справляются с ней в этих условиях.

Резкое возрастание масштабов взаимодействия прокариот с O2 при функционировании метаболизма аэробного типа делает неэффективными неферментативные пути устранения H2O2. Для разложения перекиси водорода, образующейся в больших количествах, необходимы ферменты, повышающие скорость разложения H2O2 на несколько порядков.

Это обеспечивается каталазой и пероксидазой. Таким образом, в условиях активного взаимодействия клеток с O2, делающего возможным аэробную жизнь, система ферментной защиты от его токсических эффектов сформирована с участием супероксиддисмутазы, каталазы и пероксидазы в качестве необходимых компонентов.

Что касаетсяпропионовокислых бактерий, то эти микроорганизмы просто поразили лабильностью своего метаболизма. В результате его изучения у пропионовокислых бактерий установлены функционирующая цепь переноса электронов (ЦПЭ), кислородное, фумаратное, нитратное дыхание, система антиокислительной защиты.

Эти исследования продемонстрировали, что пропионовокислые бактерии экипированы как для анаэробной, так и для аэробной жизни. Оказалось, что анаэробные представители семейства образуют значительные количества супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы, ферментов, характерных для аэробного метаболизма, и могут сегодня рассматриваться как самые перспективные источники антиоксидантов ферментативной природы.

На заметку

Работа ферментной защиты

Итак, передовой линией защиты от токсического действия производных O2 являются ферменты: супероксиддисмутаза, захватывающая молекулы O2–, каталаза и пероксидаза, улавливающие H2O2. Они сводят до минимума концентрацию в клетке O2– и H2O2 и не дают им возможности взаимодействовать с образованием гидроксильного радикала ОН*, превосходящего супероксидный радикал O2– по окислительной активности и токсичности.

1. Супероксиддисмутаза (СОД) является одним из главных ферментов антиоксидантной системы. Супероксиддисмутаза катализирует превращение супероксидного радикала O2-, который образуется первым из активных форм кислорода при утечке электронов из дыхательной цепи, в менее токсичную перекись водорода (H2O2) и кислород (O2):

2О2- 2Н → Н2О2 О2

Скорость этой реакции в 10 000 раз выше, чем химического дисмутирования. Дисмутирование супероксида О2- в перекись водорода Н2О2 с помощью СОД часто называют первичной защитой, т.к. этот фермент предотвращает дальнейшее образование свободных радикалов.

Перекись водорода (H2O2) — наиболее стабильный из промежуточных продуктов восстановления О2 и наименее реакционноспособный. Однако, из перекиси водорода может образовываться весьма сильный окислитель. Супероксид-анион O2- может взаимодействовать с Н2О2 с образованием гидроксидного радикала ОН*, превосходящего O2- по окислительной активности и токсичности:

O2- Н2О2 Н переходит в О2 Н2О ОН*

Источником возникновения ОН* могут служить также реакции одноэлектронного окисления перекиси водорода, катализируемые железосодержащими соединениями, всегда имеющимися в клетках:

Н2О2 Fe2 переходит в Fe3  OH- ОН*

Иными словами, избыточное накопление перекиси водорода Н2О2 очень токсично, особенно для нефагоцитирующих клеток. Накопление пероксидов и генерация свободных радикалов может приводить к повреждению мембран (рак, атеросклероз).

Поэтому, каталаза и пероксидаза сводят до минимума концентрацию в клетке супероксидного радикала O2- и перекиси водорода H2O2 и не дают им возможности взаимодействовать с образованием гидроксильного радикала ОН*.

Перекись водорода разрушается двумя классами родственных ферментов, катализирующих ее двухэлектронное восстановление до H2O и использующих в качестве донора электронов H2O2 в случае каталазы или различные органические соединения в случае пероксидазы.

Т.е. для предотвращения повреждающего действия пероксидов служат две ферментативные системы:

2. Пероксидазы (peroxidases, лат. per — сверх и греч. oxys — кислый) — группа окислительно-восстановительных ферментов класса оксидоредуктаз, использующих в качестве акцептора электронов перекись водорода (Н2О2).

Простетической группой пероксидаз (т.е. небелковым и не производным от аминокислот компонентом, ковалентно связанным с белком) является протогем, т.е. пероксидазы — сложные белки-гемопротеиды, активным центром которых является железо гема.

Пероксидазы найдены в тканях человека и животных, в бактериях и растениях. Субстратами пероксидаз служат полифенолы, ароматические амины, аскорбиновая кислота и т. д., а донаторами кислорода, наряду с Н2O2, могут быть органические перекиси.

H2O2 RH2 → 2H2O R, где RH2 – аскорбиновая кислота, хиноны, цитохром С, глутатион. В эритроцитах и некоторых других тканях присутствует глутатионпероксидаза, содержащая Se в качестве простетической группы. Этот фермент защищает мембраны и гемоглобин от окисления пероксидами.

3. Фермент – каталаза (от греч. καταλύω — разрушать, ломать) — это фермент, являющийся гемопротеином (4 гема) и катализатором в реакции разложения перекиси водорода, при которой образуются вода и молекулярный кислород:

Н2О2 Н2О2 = О2 2Н2О.

Эта реакция напоминает пероксидазную, только вместо RH2 используется Н2О2. Каталазу находят в крови, костном мозге, слизистых оболочках, печени, почках, т.е. в клетках, где происходит интенсивное окисление с образованием Н2О2.

Поскольку перекись водорода H2O2, также является радикалом и оказывает повреждающее действие, в клетке происходит ее постоянная инактивация ферментом каталазой. Каталаза катализирует расщепление перекиси водорода H2O2 до молекул воды и кислорода и может разложить 44 000 молекул H2O2 в секунду.

Биологическое значение Каталазы заключается именно в разложении перекиси водорода, которая образуется в клетках при воздействии ряда флавопротеиновых оксидаз, чем обеспечивается действенная защита клеточных структур от разрушения, которое осуществляет перекись водорода.

Если вследствие генетических причин возникает дефицит Каталазы развивается акаталазия. Это наследственная болезнь, клиническими проявлениями которой являются изъязвления слизистой носа и полости рта, а в некоторых случаях явно выраженные выпадение зубов и атрофические изменения альвеолярных перегородок.

См. рис.: Реакции, катализируемые антиоксидантными ферментами.

Таким образом, ферменты каталаза и пероксидаза в сочетании с СОД создают клеткам антиокислительную защиту 

Кратко:Каталаза и СОД защищают микроорганизмы от экзогенных и эндогенных окислительных стрессов, нейтрали­зуя свободные кислородные радикалы. Токсичный субстрат — супероксидный ион (О2*), образующий­ся в клетках в результате метаболических про­цессов, с помощью фермента СОД превращается в перекись водорода (Н2О2).Перекись водорода, в свою очередь, расщепляется каталазой на моле­кулярный кислород и воду.

Защитное действие в этом процессе оказывают и пероксидазы, кото­рые окисляют органические вещества перекисью водорода, в результате чего образуется молекула воды. Таким образом, ферменты СОД и каталазы превращают супероксидные радикалы в безвред­ный кислород.

ИТАК:

Каталаза, пероксидазы, супероксиддисмутаза (СОД), система ДНК-репарации, а также различ­ные субстраты, участвующие в нейтрализации сво­бодных радикалов, составляют антиоксидантную ферментную систему микроорганизмов

На основании изложенного можно сделать вывод, что антиоксидантная ферментная система дружественных нам бактерий также играет огромную роль в защите клеток нашего организма от постоянных и многочисленных атак свободными радикалами кислорода.

Дополнительная информация

Роль супероксиддисмутазы (сод) в организме человека

Супероксиддисмутаза или СОД является одним из четырех природных ферментных антиоксидантов, которые вырабатываются естественно в организме человека, и действие которых направлено на то, чтобы уменьшить ущерб, наносимый свободными радикалами. В дополнение к супероксиддисмутазe (СОД) к группе ферментных антиоксидантов относятся каталазa (KAT), пероксидазы (в частности, глутатионпероксидаза (ГП)) и глутатионредуктаза (ГР).

Супероксиддисмутаза (superoxide dismutase, SOD) [лат. super — сверху, над, oxi(genium) — кислород, dis- — приставка, обозначающая разделение, отделение, отрицание, и mutatio — изменение] — фермент класса оксидоредуктаз, катализирующий дисмутацию радикалов O2- и препятствующий превращению супероксидного анион-радикала в гидроксильный радикал ОН*, обладающий высокой токсичностью; служит акцептором свободных кислородных радикалов, тормозящим перекисное окисление липидов и белков.

ИСТОЧНИКИ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ

Пагубное действие на организм многих радиационных излучений и многих химических мутагенов связано с возникновением свободных радикалов. (Дубинин, 1976; Petkau, 1987; Порошенко, Абилев, 1988). Потенциальными биологическими мишенями для радикальной атаки служат липиды, белки, нуклеиновые кислоты.

Свободные радикалы часто вовлекаются в активацию многих типов прокарциногенов и промутагенов, превращая их  в карциногены и мутагены и связывая эти активированные формы с ДНК (Pryor, 1986). Пероксидный радикал может вызывать повреждения ДНК, а система, продуцирующая супероксидные радикалы, провоцирует возникновение гидроксильных радикалов (и опасный синглетный кислород), образующих радикальные сайты на ДНК.

И в слюне и в человеческой сыворотке содержится супероксиддисмутаза (СОД), пероксидаза и каталаза – антиокислители (ферменты), снижающие уровень H2O2 (перекиси водорода) и O2 и представляющие собой одну из форм естественной защиты организма от действия мутагенных факторов (Nishioka, Nunoshiba, 1986).

Клинические исследования показали, что СОД оказывает высокий положительный эффект при лечении сердечных приступов, связанных с повреждением сердечной мышцы (Fass, 1988). СОД имеет перспективы применения не только в медицине, но и в пищевой промышленности, где в сочетании с каталазой и пероксидазой может использоваться для предотвращения окисления липидов и других ценных компонентов пищи (Taylor, Richardson, 1974).

Все СОД, независимо от источника их выделения — мультимерные металлопротеины, чрезвычайно эффективные в устранении супероксидных анионов (O2-). В механизме их действия предусмотрено попеременное чередование процессов окисления — восстановления соответствующих металлов, находящихся в активном центре ферментов. Выделяют 3 типа супероксиддисмутаз:

• Zn/Cu-SOD — димер, в основном обнаруживается в цитозоле и хлоропластах эукариот, во внеклеточной жидкости у млекопитающих — тетрамер;
• Mn-SOD — димер, в митохондриях и у некоторых термофильных бактерий — тетрамер;
• Fe-SOD — димер, в основном обнаруживается у прокариот, в частности, у пропионовокислых бактерий (ПКБ), но встречается и у водорослей.

Примечание: Т.е. в человеческом организме СОД синтезируется в эукариотических клетках из гистидина и металлов — цинка, меди и марганца. Из пищевых источников получить СОД очень сложно (при замораживании, переработке, нагревании или высушивании изоферменты могут полностью или частично дезактивироваться, т.е. происходит самоокисление продуктов). На данный момент СОД все же коммерчески получают из морского фитопланктона, печени крупного рогатого скота, хрена, дыни и некоторых бактерий.

В терапевтических целях СОД обычно вводят местно. Считается, что прием СОД-незащищенной или СОД-богатой пищи может не иметь физиологических эффектов, так как все проглоченные СОД-продукты расщепляются на аминокислоты до их поглощения.

Однако прием внутрь СОД, связанных с белками, в частности с микробными клетками, может улучшить их терапевтическую активность. И в этой связи примечательно, что клетки молочных пропионибактерий P. freudenreichii, благодаря своей высокой ферментативной активности, в которых Fe-SOD является эндометаболитом, могут стать подходящими «внешними» источниками СОД.

К сожалению, важная роль СОД в диетическом питании еще недостаточно осознается, и СОД пока не используется в широких коммерческих масштабах в качестве антиоксидантной добавки к пище. Тем не менее, за рубежом ведется активный поиск новых источников СОД, которые можно было бы использовать в качестве именно пищевой БАД. 

Таблица 1. Классификация и распределение СОД.

СОД (SOD) можно разделить на 2 группы по структуре: Cu/Zn-SOD первая группа, и Mn-SOD и Fe-SOD вторая группа. Естественно возникающие SOD имеют различные ионы активного центра, но каталитически активные места имеют высокую степень структурной идентичности и эволюционной консервации, т.е. ионы активного центра представляют собой тетрагональную пирамиду или тетраэдр, состоящий из 3 или 4 молекул гистидина (His), имидазолила и 1 H2O.

Многие бактерии содержат форму фермента с железом (Fe-SOD); некоторые бактерии содержат Fe-SOD, другие Mn-SOD, а некоторые (такие как E. coli) содержат оба. Fe-SOD можно также найти в хлоропластах растений. Трехмерные структуры гомологичных Mn и Fe супероксиддисмутаз имеют одинаковое расположение альфа-спиралей, а их активные участки содержат один и тот же тип и расположение аминокислотных боковых цепей.

Обычно это димеры, но иногда и тетрамеры. Таким образом, структура Fe-SOD относительно проста и похожа на Mn-SOD; и Fe-SOD и Mn-SOD относятся ко второй группе SOD — SOD2. Являясь членом семейства т.н. супероксиддисмутазы железа / марганца, этот белок превращает токсичный супероксид, побочный продукт митохондриальной цепи переноса электронов, в перекись водорода и двухатомный кислород.

Эта функция позволяет SOD2 очищать митохондриальные активные формы кислорода (АФК) и, в результате, обеспечивать защиту от гибели клеток. В результате этот белок играет антиапоптотическую роль против окислительного стресса, ионизирующего излучения и воспалительных цитокинов.

Интересное дополнение по поводу бактериальных СОД

(по результатам работы A.P. Sehn and B. Meier. ).

Анаэробные, но аэротолерантнные бактерии Propionibacterium freudenreichii sp. shermanii содержат одну супероксиддисмутазу, проявляющую сравнимую активность с железом или марганцем в качестве кофактора металла. Образование супероксиддисмутазы не зависит от добавки железа или марганца в питательную среду.

Даже в отсутствие этих металлов белок строится в сопоставимых количествах. Бактерии, выращенные в отсутствие железа и марганца, синтезируют супероксиддисмутазу с очень низкой активностью, в состав которой входит медь. Если среда также не содержала меди, в нее включали кобальт, что приводило к ферментативно неактивной форме.

В отсутствие кобальта была создана ферментативно неактивная супероксиддисмутаза с неизвестным содержанием металлов. После аэрации количество супероксиддисмутазной активности непрерывно увеличивалось до 9 ч благодаря синтезу белка de novo.

Эта супероксиддисмутаза включила железо в активный центр. Супероксиддисмутаза Propionibacterium shermanii способна образовывать гораздо более широкий спектр комплексов с ионами микроэлементов in vivo, чем это было признано ранее, что позволяет предположить, что первоначальной функцией этих белков было связывание цитоплазматических микроэлементов, присутствующих в избытке.

Супероксиддисмутазы представляют собой металлопротеины, принадлежащие к семейству антиоксидантных ферментов, которые обеспечивают клетку основной защитой от окислительного повреждения. Бактерии обычно имеют один или два СОД с железом или марганцем в качестве кофактора активного металла.

Fe- и Mn-SOD демонстрируют высокое структурное сходство, но активность может быть восстановлена ​​только с присутствием металла в нативном ферменте. Известны 4 группы бактерий, которые проявляют активность с железом или марганцем: Propionibacterium shermanii, Bacteroides fragilis, Bacteroides thetaiotaomicron, Bacteroides gingivalis, Streptococcus mutans и Methylomonas J. СОД, активные с железом или марганцем, были названы Cambialistic SOD (камбиалистические СОД).

Также бактерии, которые выработали СОД, проявляющие активность только с железом или марганцем, могут инкорпорировать другой металл in vivo, если нативный металл недоступен. Это было тщательно изучено в Escherichia coli, имеющей конститутивный Fe-SOD и индуцибельный Mn-SOD.

Несмотря на высокое структурное сходство и сравнимые каталитические константы, гены Mn- и Fe-SOD по-разному реагируют на сигналы окружающей среды. Транскрипция Mn-SOD регулируется не только кислородом или окислительно-восстановительными препаратами, но и железом сложным образом.

Со времени открытия СОД у анаэробных бактерий в сопоставимых количествах с аэробными организмами (у анаэробных Methanobacterium bryantii СОД достигает до 0,4%], а у P. shermanii до более чем 1% цитоплазматических белков) возникли сомнения по поводу ферментативной функции СОД и возникли вопросы о другой «активности».

Наблюдение, что СОД P. shermanii включает множество металлов in vivo, предполагает гипотезу, что этот белок первоначально функционировал, чтобы сформировать комплексы с избытком следовых металлов, которые были токсичны для организмов. Это все еще может быть причиной, по которой СОД синтезируется анаэробными бактериями.

Признаки дефицита СОД в организме:

• ускоренное старение;
• морщины;
• пигментные пятна;
• ослабление иммунитета;
• респираторные инфекции;
• аутоиммунные заболевания.

См. дополнительно:

Роль супероксиддисмутазы при акне и терапевтический потенциал пропионовокислых бактерий

Существенная роль отводится супероксидным радикалам в развитии воспалительных и других хронических заболеваний. Результатом исследования этих процессов явилось использование СОД в качестве противовоспалительного средства (орготеин, пероксинорм), а также применение в составе др. антиоксидантных препаратов (см. рис.):

Свободные радикалы образуются вследствиe дыхательной деятельности и использования полученного клетками кислорода для выработки энергии. Во время этого процесса образуется больше свободных радикалов, чем необходимо энергии тканям организма. Основные радикалы, которые участвуют в окислении, это супероксидный радикал O2-  и гидроксильный радикал OH*.

Эти дополнительные свободные радикалы наносят ущерб окружающей ткани и на протяжении многих лет вызывают её постепенные физиологические изменения, в результате которых появляются видимые признаки старения. Для оказания помощи в нейтрализации активных форм кислорода в клетках, человеческий организм разработал ферментативную антиоксидантную систему, состоящую из четырех ферментов, перечисленных выше.

Прим.: Исследования, проведенные на дрозофилах (плодовые мушки), показали, что повышение уровня супероксиддисмутазы СОД может замедлить процесс старения. Когда генетические характеристики плодовых мух были изменены и уровни СОД повышены, средняя продолжительность жизни мух увеличилась до 40%.

Итак,СОД является эндогенным акцептором свободных кислородных радикалов, избыточное накопление которых в клетке имеет значение в развитии целого ряда кислород зависимых патологических процессов (гипоксия, воспаление, интоксикация и др.)

СОД удаляет супероксидные радикалы и предотвращает образование других, более опасных для организма свободных радикалов: гидроксильного радикала и синглетного кислорода. Кроме того, СОД предотвращает накопление в очаге воспаления нейтрофилов, которые секретируют значительные количества лизосомальных ферментов, разрушающих близлежащие ткани.

Кроме общебиологического значения данного фермента, связанного с основополагающей ролью эндогенного антиоксиданта, пристальное внимание к данному белку привлечено в связи с его высокой лекарственной эффективностью. СОД воздействует на ключевые этапы заболеваний различной природы (вирусные и бактериальные инфекции, аутоиммунные заболевания, болезни ЦНС, радиационные поражения и др.), что определяет перспективность применения препаратов на основе СОД в ревматологии, кардиологии, офтальмологии, гастроэнтерологии и т.д.

Хеликобактер, великий и ужасный: нужно ли лечить самую распространенную в мире инфекцию