учебное пособие БРИЛЛЬ

В последние годы были синтезированы модифицированные препараты СОД и каталазы, ассоциированные с иммуноглобулинами, сывороточным альбумином, высокомолекулярными спиртами, в частности полиэтиленгликолями, что обеспечивало стабильность ферментов и длительность их циркуляции в крови. Подобные ассоциированные формы фермента нашли применение в эксперименте при эндотоксикозе, инфаркте миокарда, региональной ишемии, ожогах кожи, а также при стрессорных и воспалительных повреждениях тканей.

Церулоплазмин, или голубая феррооксидаза, — гликопротеид сыворотки крови, образующийся в печени, катализирует реакцию 4Fe2+ + 4H + O2 → 4Fe3+ + H2O, способствует окислению полиаминов, полифенолов, аскорбиновой кислоты, возможно, участвует в транспорте меди. Прямая антиоксидантная функция определяется супероксиддисмутазной и ферриоксидазной активностью, а непрямые антиоксидантные свойства связаны с окислением Fe2+ и аскорбината, потенциальных источников супероксидного анион-радикала. Это основной реактант острой фазы воспаления.

Как указывалось, в процессе дисмутации супероксидного анион-радикала образуется H2O2, восстанавливаемая до H2O в основном каталазой и ГПО.

Каталаза — хромопротеид с ММ около 240 кДа, состоит из 4 субъединиц, имеющих по одной группе гема, локализуется в основном в пероксисомах, частично — в микросомах и в меньшей мере — в цитозоле. Полагают, что каталаза не имеет высокого сродства к H2O2 и не может эффективно обезвреживать это соединение при низких концентрациях, имеющихся в цитозоле. В пероксисомах, где концентрация H2O2 высока, каталаза активно разрушает ее.

Разложение H2O2 каталазой осуществляется в два этапа:

Fe3+ каталаза + 2H2O2 → окисленная каталаза + H2O2 → Fe3+ каталаза + H2O

+ O2.При этом в окисленном состоянии каталаза работает как пероксидаза. Субстратами в пероксидазной реакции могут быть этанол, метанол, формиат, формальдегид и другие доноры водорода.

Следует отметить, что около 0,5 % O2, образующегося в результате разложения H2O2, возникает в возбужденном синглетном состоянии и таким образом в процессе разложения перекиси водорода вновь генерируются АФК.

Активности каталазы и СОД коррелируют между собой, что может быть связано с переключением потока электронов с одной цепи транспорта на другую. В этих условиях СОД и каталаза действуют как звенья одной системы утилизации O2, размещенные в разных участках клетки.

Максимальная концентрация каталазы обнаружена в эритроцитах. Важнейшей системой инактивации свободных радикалов являются восста-

новленный глутатион и комплекс ферментов — ГПО, глутатионтрансферазы и глутатионредуктазы.

Глутатион синтезируется в печени, откуда транспортируется в различные органы и ткани, обеспечивает восстановление дисульфидных групп белков, дигидроаскорбиновой кислоты, с участием глутатионтрансферазы образует конъюгаты в печени с электрофильными соединениями и последующим выведением их с мочой.

41

Инактивация H2O2 в клетках обеспечивается также ГПО, последняя является Se содержащим ферментом, около 70 % ее локализовано в цитоплазме и около 30 %

— в митохондриях всех клеток млекопитающих. ГПО — белок с ММ 84–88 кДа, состоит из 4 идентичных субъединиц, каждая из которых включает 1 атом Se.

ГПО катализирует реакцию восстановления гидроперекиси с помощью глутатиона, обладает широкой субстратной специфичностью по отношению к гидроперекисям, но абсолютно специфична к глутатиону.

Сродство ГПО и H2O2 выше, чем у каталазы, поэтому первая более эффективно работает при низких концентрациях субстрата, в то же время в защите клеток от окислительного стресса, вызванного высокими концентрациями H2O2, ключевая роль принадлежит каталазе. Последнее особенно четко продемонстрировано на эндотелиальных клетках.

Вклетках млекопитающих, кроме Se-зависимой ГПО, выявлена ГПО без Se

сММ 39–46 кДа, катализирующая восстановление гидроперекисей органических

соединений в том числе и ПНЖК, но ее эффективность в отношении H2O2 чрезвычайно низка.

Стресс через α-адренергические рецепторы, цАМФ и протеинкиназу стимулирует активность ГПО.

Бесселеновая ГПО локализована в митохондриальных мембранах печени, почек, сердца, в то время как селеновая — в эритроцитах.

ГПО принадлежит активная роль в защите лизосомальных мембран от перекисного окисления.

ГПО элиминирует перекиси стеринов и нуклеиновых кислот, является адаптивным ферментом, активность которого регулируется продуктами липопероксидации и АФК. Важным компонентом антиоксидантной системы является глутатионтрансфераза, ингибирующая инициацию ПОЛ и обезвреживающая токсические метаболиты ПОЛ. Фермент активируется через цАМФ. Тканевая ГПО, по мнению ряда авторов, представляет собой изоформу глутатионтрансферазы.

Важную роль в инактивации свободных радикалов отводят внутриклеточным и внеклеточным ловушкам, обеспечивающим обрыв цепи свободнорадикального окисления.

Эффективными «перехватчиками» радикалов являются фенольные антиоксиданты, в частности простые фенолы, нафтолы и оксипроизводные других ароматических соединений. В настоящее время выделено несколько тысяч фенольных соединений, среди которых выраженным антиоксидантным эффектом обладают витамины Е и К, убихиноны, триптофан и фенилаланин, а также большинство растительных и животных пигментов, в частности каротиноиды, флавоноиды, фенокарбоксильные кислоты.

Большое биологическое значение для человека имеет антиоксидант — α токоферол. он жирорастворим, его основная локализация — гидрофобный слой биологических мембран; инактивирует главным образом радикалы жирных кислот.

Фенольные антиоксиданты (ликопен, каротины, билирубин и α-токоферол) служат ингибиторами супероксидного анион-радикала, синглетного кислорода, гидроксильного радикала.

42

Около 50 % клеточного токоферола локализовано в ядре, 30 % — в мембранах митохондрий, 20 % — в микросомальной мембране.

Недостаток витамина Е способствует деструкции мембран и экскреции креатина с мочой. Витамин Е — мощный антимутаген, в физиологических концентрациях является регулятором тканевого дыхания, а антиоксидантные свойства его проявляются при 10–15-кратном повышении этих доз. Кроме α токоферола, в клетках содержатся водорастворимые антиоксиданты, в том числе аскорбат, которые реагируют с более широким спектром свободных радикалов и поддерживают содержание токоферола.

Аскорбиновая кислота может выступать в качестве донора и акцептора ионов водорода благодаря наличию в структуре двух фенольных групп, ее антиоксидантные свойства характеризуются широким спектром инактивирующего действия на различные свободные радикалы. Аскорбиновая кислота превосходит другие антиоксиданты плазмы крови в защите липидов от перекисного окисления.

Обращает на себя внимание тот факт, что в присутствии ионов Fe или Cu аскорбиновая кислота становится мощным прооксидантом.

Антиоксидантные свойства аскорбиновой кислоты связаны с ее оксиредуктазными переходами. Теряя атом водорода, аскорбиновая кислота превращается в радикал — монодегидроаскорбиновую кислоту, проявляющую прооксидантный эффект, потеря еще одного атома водорода приводит к образованию дегидроаскорбиновой кислоты. При этом участвует фермент, содержащий медь — аскорбатоксидаза.

Известно, что аскорбиновая кислота восстанавливает продукт окисления токо- ферола—α-токофероксидвα-токоферол.ВитаминыPиCтакжевосстанавливаются. Аскорбиновая кислота более стабильна в присутствии метилметионина, обеспечивающего не только восстановление дегидроаскорбиновой кислоты, но и полноценность функционирования глутатионового звена антиоксидантной системы.

ВажнаярольвантиоксидантнойзащитеорганизмаотводитсяSH-содержащим соединениями к числу которых относятся помимо вышеописанного трипептида — глутатиона цистеин, цистин и метионин.

SH-соединениям отводится ведущая роль в защите клеток от радикала OH·. В связи с коротким периодом жизни и радиусом диффузии OH· в биологических системах указанное соединение не подвергается ферментативной инактивации и в то же время может оказать сильное цитотоксическое и мутагенное действие. Последние определяет значимость SH-содержащих соединений — активных перехватчиков OH-радикалов.

При различных стрессорных воздействиях, под влиянием эффектов токсическихиферментативныхфакторовпатогенностиразличныхинфекционныхвозбудителей, в частности чумы, анаэробной газовой инфекции, стрепто-стафилококковой группы бактерий, наблюдается обратимая окислительная модификация SH-групп, приводящая к увеличению дисульфидных групп, что является типовой неспецифической реакцией организма на действие экстремального раздражителя.

Однако изменение соотношения восстановленных и окисленных тиогрупп в сторону преобладания последних изменяет состояние проницаемости клеточных мембран, их адгезивные свойства, приводит к резкому угнетению функции серо-

43

содержащих ферментов или коферментов (липоевой кислоты, коэнзима А, глутатиона), нарушению работы тиоловых металлопротеидов (цитохром P-450), ряда гормональных рецепторов и факторов транскрипции.

Из биофлавоноидов наиболее изучены антиоксидантные свойства кверцитина и рутина, способных за счет орто-гидроксилов фенольного кольца С быть донором водорода. Биофлавоноиды гасят супероксидный анион-радикал, проявляют антиатерогенное, гипохолестеринемическое действие.

Резюмируя вышеизложенное в целом, следует заключить, что в целостном макроорганизме находятся в динамическом равновесии системы генерации свободных радикалов, в частности свободных форм кислорода, и антирадикальной, антиоксидантной защиты.

Нарушение этого взаимодействия нередко приводит к дестабилизации биологических мембран, активации процессов липопероксидации, расстройствам гемостаза, фибринолиза, активации калликреин-кининовой системы, системы комплемента, нарушению васкуляризации, оксигенации и трофики тканей, потенцированию специфических цитопатогенных эффектов воздействия бактериальных токсинов. Антиоксиданты блокируют активацию протоонкогенов, нормализуют иммунный статус.

Ослабление антиоксидантной защиты клеток может быть вызвано недостаточным поступлением в организм неферментных антиоксидантов, в частности α-токоферола. Недостаточное поступление в организм селена может быть одной из причин нарушения активности селензависимой ГПО, дефицит Cu2+ и Zn2+ резко снижают активность СОД и резко повышают чувствительность к осидантному повреждению.

Следует отметить, что изменения активности антиоксидантных ферментов зависят от интенсивности образования АФК: в случае умеренного возрастания АФК возникает, как правило, активация ферментного звена антиоксидантной системы, при чрезмерном возрастании уровня свободных радикалов нередко возникает, подавление ферментативного звена радикальной защиты клеток.

Как известно, в условиях окислительного стресса, развивающегося при гипоксии,ишемии,гипероксии,действиистрессорныхраздражителейбактериальной природы — эндо-, экзотоксинов, ферментов и токсинов бактерий, ферментативная защита оказывает менее эффективное по сравнению с протекторным действием низкомолекулярных антиоксидантов.

Последнее обусловлено быстрой инактивацией конститутивного пула ферментов антиоксидантной системы свободными радикалами и значительным временем, необходимым для индукции их синтеза. В связи с этим повышается значимость низкомолекулярных антиоксидантов, что обусловлено их избыточным содержанием в клетках и биологических жидкостях, а также достаточно высокой миграционной способностью.

Однако при чрезмерном образовании инициаторов свободнорадикального окисления может истощиться пул и неферментных антиоксидантов, которые, выполнив роль ловушки свободных радикалов, превращаются в неактивные димерные и другие формы.

44

3.3. Молекулярно-клеточные механизмы индукции свободнорадикального окисления

В ряде работ предпринята попытка установления молекулярно-клеточных механизмов активации процессов липопероксидации, высказана мысль о цитокинопосредованной интенсификации процессов ПОЛ при бактериальном эндотоксикозе. Так, установлено, что фибронектин — один из ведущих факторов адгезии и агрегации клеток к эндотелиальной стенке, обеспечивает связывание и элиминацию микроорганизмов, продуктов распада собственных тканей, оказывает влияние на генерацию супероксидного анион-радикала нейтрофилами. Характер этого влияния зависит от числа нейтрофилов и их фоновой активности. Фибронектин усиливает пониженную и уменьшает повышенную генерацию супероксидного анион-радикала нейтрофилами.

Фактором инициации свободнорадикального окисления при различных формах патологии инфекционной и неинфекционной природы может служить недостаточностьферментногозвенаантиоксидантнойсистемы,обусловленная,покрайней мере, комплексным взаимодействием трех групп факторов:

1)подавлением активности ферментов СОД, каталазы, ГПО под влиянием бактериальных эндо-, экзотоксинов и ферментов патогенности;

2)избыточным расходом антиоксидантов вследствие активации ПОЛ;

3)потерей антиоксидантных ферментов и растворимых антиоксидантов через биологические мембраны клеток.

Показано, что способностью подавлять активность ГПО, глутатионредуктазы обладают холерные токсины и вакцины.

Сальмонеллезный эндотоксин вызывает изменение активности СОД и ГПО печени и кишечника экспериментальных животных.

Угнетение СОД обнаружено при стафилококковом сепсисе, ботулинической интоксикации, а также под влиянием различных по плазмидному составу штаммов чумного микроба и отдельных его антигенов.

Вышеизложенные данные позволяют высказать предположение о первичном ингибирующем воздействии эндотоксинов, экзотоксинов, ферментов патогенности на ферментные и неферментные звенья АОС с последующей активацией процессов свободнорадикального окисления.

Как указывалось выше, неспецифическими индуцирующими факторами активации процессов липопероксидации при бактериальных инфекциях и заболеваниях небактериальной природы являются стресс, активация симпато-адреналовой системы, гипоксия циркуляторного, гемического, дыхательного, тканевого происхождения, ишемия, развитие локального воспаления или системного воспалительного ответа при септических заболеваниях.

Последовательность развития и взаимодействия молекулярно-клеточных механизмов, индуцирующих активацию свободнорадикального окисления в биологических мембранах при различных видах патологии, описана в ряде исследований. Как известно, в патогенезе ряда инфекций и интоксикаций важная роль отводится развитию гипоксии и ишемии тканей. Установлено, что уже на ранних стадиях ишемии включается механизм активации ПОЛ электронно-транспортными пере-

45

носчиками. В случае достаточного количества O2 в тканях электроны доходят до конца цепи и под действием концевого фермента — цитохромоксидазы переносятся на кислород с образованием H2O, при этом не происходит утечки электронов и соответственно образования АФК. При блокаде конечного звена дыхательной цепи

вусловиях ишемической гипоксии происходит разгрузка дыхательной цепи от постояннопополняющихееэлектроновзасчетутечкиэлектроновпопутиследования к цитохромоксидазе. Причиной образования супероксидного анион-радикала и перекиси водорода в тканях при ишемии является одноэлектронное восстановление

O2 на убихиноне под влиянием электронов, не достигающих цитохромоксидазы. До настоящего момента не установлены ферментные комплексы дыхатель-

ной цепи, генерирующие супероксидные анион-радикалы. Возможно, что в образовании АФК при «утечке» электронов принимают участие НАД·H-зависимые дегидрогеназы и убихинонредуктазы, либо сукцинат, либо участок b=с сегментов дыхательной цепи.

При ишемии и гипоксии тканей отмечено последовательное снижение активности СОД, ГПО, глутатионтрансферазы и каталазы.

Следует отметить, что при гипоксии и ишемии в первую очередь усиливается образование малоактивного супероксидного анион-радикала, являющегося слабым окислителем и не способным непосредственно инициировать реакции ПОЛ. В связи с этим очевидна важная роль в индукции процессов липопероксидации более агрессивных гидроксильного и гидропероксильного радикалов, образование кото-

рых резко усиливается в процессе превращения O2 в условиях ацидоза. Ацидотические сдвиги в крови и тканях, как известно, являются неизменны-

ми спутниками гипоксических состояний.

Значительно большее образование свободных радикалов имеет место, когда вслед за достаточно выраженной гипоксией и ишемией, происходит чрезмерное накопление восстановленных переносчиков цепи — доноров продуктов ПОЛ.

Реоксигенация может реализовываться при выходе больного из шокового состояния, в том числе и бактериально-токсического шока, при лечении различных форм инфекционной и неинфекционной патологии с использованием гипербарической оксигенации, при запоздалых и поэтому неудачных попытках лечить острый инфаркт миокарда путем ферментативного лизиса тромба, после аортокоронарного шунтирования и т.д.

Касаясь молекулярно-клеточных механизмов активации свободнорадикаль­ ного окисления при ишемии и гипоксии, свойственных различным бактериальным инфекциям и интоксикациям, следует отметить значимость ксантиоксидазной системы. Усиление образования свободных радикалов в указанной системе обусловлено, с одной стороны, накоплением субстратов реакции — ксантина и гипоксантина вследствие усиления распада в тканях адениловых электронов. Это состояние, обозначаемое как реоксигенация, характеризуется значительным накоплением нуклеотидов. С другой стороны, гипоксия индуцирует усиление трансформации ксантиндегидрогеназы в ксантиноксидазу. В то же время известно, что при участии ксантиндегидрогеназы происходит окисление гипоксантина до мочевой кислоты

вприсутствии НАД без образования АФК. Между тем, реакции с помощью ксан-

46

тиноксидазы осуществляются без участия НАД с образованием супероксидного анион-радикала.

Как известно, ксантиноксидаза представляет собой комплекс молибден- и железосодержащих нестабильных цитозольных ферментов с широкой субстратной специфичностью, содержащихся в различных органах и тканях. Ксантиоксидаза участвует в метаболизме пуринов (гипоксантина и ксантина) с образованием мочевой кислоты, а также в окислении пиримидинов, жирных кислот, катехоламинов, глутатиона, дегидрировании восстановленных форм НАД и НАДФ.

Роль ксантиноксидазы в генерации АФК может быть обусловлена ее способностьюповышатьуровеньсвободногожелезавплазмекровииусилениииндукциипри наличии в среде металла с переменной валентностью образования OH-радикалов.

Типовой реакцией митохондрий на гипоксию тканей является их набухание

споследующим разобщением процессов окислительного фосфорилирования и дыхания, что проявляется дефицитом АТФ и избыточным накоплением продуктов распада макроерга — АДФ и АМФ.

При дефиците АТФ нарушаются процессы энергозависимого транспорта ионов через биологические мембраны, возникает перегрузка клеток ионами Ca. Последний активирует железо, переводя его из депонированной формы в свободную, усиливает конверсию ксантиноксидазы и ксантиндегидратазы. При этом, как указывалось выше, усиливается продукция свободных радикалов, активируются процессы липопероксидации.

Вусловиях гипоксии и ацидоза происходит избыточное образование НАД·H и НАДФ·H, инициирующих образование АФК. Одновременно активируются лизосомальные гидролазы, в частности фосфолипазы, инициирующие каскад реакций

сучастием циклоксигеназы и липоксигеназы, образование свободных радикалов в реакциях метаболизма и взаимопревращение простагландинов, лейкотриенов. И наконец, при ацидозе, как правило, подавляется активность СОД, увеличивается скорость спонтанной дисмутации супероксидных анион-радикалов с образованием синглетного кислорода.

Следует отметить, что характер образующихся при ацидозе свободных радикалов определяется выраженностью ацидоза. Так, для кардиомиоцитов показано, что при pH 7,0 ксантиноксидазная система генерирует в основном супероксидный анион-радикал, который угнетает транспорт Ca2+ и активность АТФазы. При дальнейшем снижении pH до 6,4 в системе образуется более токсичный OH-радикал.

Активация свободнорадикального окисления при ряде бактериальных инфекций и интоксикаций, а также заболеваний неинфекционной природы может быть обусловлена развитием стрессорной ситуации, усиленным выбросом катехоламинов, являющихся наряду с глюкокортикоидами гормонами адаптации.

Как известно, при усилении адренергических влияний на различные органы и ткани интенсификация образования АФК может реализовываться при аутоокислении адреналина, а также через гиперстимуляцию α- и β адренорецепторов, стимуляцию неспецифических фосфолипаз и нарушение баланса Ca2+ с последующим каскадом реакций усиления синтеза простагландинов и образования АФК в процессе их метаболизма.

47

Впоследние годы важную роль в механизмах адаптации к действию стрессорных раздражителей отводят оксиду азота (NO). Последний обеспечивает регулирующее влияние на функциональную активность сердечно-сосудистой, иммунной, пищеварительной, мочеполовой систем, играет медиаторную функцию в различных структурах мозга. Установлено, что NO может выполнять роль стресслимитирующего фактора, ограничивая выброс гипофизарных стресс-гормонов, освобождение катехоламинов в синаптических структурах и из надпочечников.

Показано, что NO может предупреждать повышение внутриклеточной концентрации кальция, увеличивает активность антиоксидантных ферментов и экспрессию кодирующих их генов, активирует синтез протекторных белков Hsp70.

Вряде работ показана ключевая роль NO в предупреждении адгезии и агрегации тромбоцитов и соответственно — ограничении усиления тромбообразования при стрессе.

Однако NO может участвовать не только в механизмах адаптации, но и неспецифического повреждения в условиях его гиперили гипопродукции.

Установлено, что гипопродукция NO возникает под действием липопротеинов низкой плотности, высоких концентраций глюкозы, на фоне ишемии, что приводит к повышению тонуса сосудов, развитию гипертензии, тромбоза, иммунодефицита. Гиперпродукция NO является важнейшим звеном патогенеза острой гипотензии при кардиогенном, септическом и других видах шока. В последние годы высказывается точка зрения, что NO, супероксид и продукт их реакции — пероксинитрит играют важную роль в патогенезе различных заболеваний, являясь медиаторами воспаления, модифицируя белки и повреждая нуклеиновые кислоты. Мутагенный эффект избыточных концентраций пероксинитрита при хронических формах инфекционного воспалительного процесса может инициировать развитие канцерогенеза.

И, наконец, под влиянием бактериальных токсинов, ферментов патогенности, ишемии неизменно включается лейкоцитарный механизм активации ПОЛ.

Как известно, нейтрофилы и моноциты содержат НАДФ·H-оксигеназную систему и миелопероксидазы. НАДФ·H-оксигеназная электротранспортная цепь связана с плазматической мембраной и включает последовательность НАДФ, ФАД, убихинон, специфический цитохром В245 (558). Миелопероксидаза локализована в гранулах и является галогенид-пероксидазой, катализирует реакцию между ионами хлора, йода, брома, роданида и перекисью водорода, образованной НАДФ·H оксигеназной системой. Выделение синглетного кислорода происходит в процессе взаимодействия гипохлорит-аниона, образованного в реакциях с участием миелопероксидазы, с молекулой H2O2.

ВНАДФ·H-оксигеназной системе одноэлектронным переносом с ФАД·H

на O2 образуются супероксидные анион-радикал и семихинонная форма ФАД·H, передающая электрон на цитохром В с последующей продукцией супероксидного анион-радикала. В процессе взаимодействия супероксидного анион-радикала и

H2O2 образуются гидроксильный радикал и синглетный кислород.

АФК по анионным каналам выходят в плазму. В процессе дыхательного взрыва выброс АФК увеличивается в десятки раз. Источником НАДФ в нейтрофилах служит пентозофосфатный путь окисления глюкозы.

48

Лейкоцитарный механизм активации ПОЛ при инфекциях и интоксикациях включается как под влиянием бактериальных, вирусных патогенных факторов, так изасчетразвитиягипоксии,ишемиитканей.Так,активацияНАДФ·H оксигеназной системы нейтрофилов происходит под влиянием фагоцитируемых объектов (вирусов, бактерий, продуктов распада тканей), а также на фоне воздействия хемоаттрактантов, лектинов, лейкотриенов, фактора активации тромбоцитов, циркулирующих иммунных комплексов. Инфильтрация ишемизированных зон или зон воспалительных реакций лейкоцитами сопровождается интенсификацией липопероксидации.

Внорме НАДФ·H-оксигеназная система находится в разобранном виде в плазматической мембране, цитоскелете, цитозоле, эндоплазматической сети. Система собирается и активируется за 2 секунды.

Касаясь молекулярных механизмов, индуцирующих развитие дыхательного взрыва в лейкоцитах, следует отметить активизирующую роль кальция и кальмодулина.

Вряде работ показано, что усиление образования и утилизации АТФ в лейкоцитах и соответственно АТФ-опосредованной индукции дыхательного всплеска

споследующей генерацией свободных радикалов отмечается под влиянием ряда гормонов и биологически активных соединений, в частности инсулина, СТГ, пролактина, ИЛ-2, α-тромбина, фрагментов фибронектина.

Резюмируя вышеизложенное, следует заключить, что независимо от специфики воздействия инициирующих факторов в динамике развития патологии присоединяются неспецифические механизмы дезинтеграции различных субклеточных фракций, нарушения структуры и функции различных органов и систем за счет индукции процессов свободнорадикального окисления под влиянием бактериальных токсинов, вирусов, ферментов патогенности, гипоксии, ишемии, сдвигов гормонального баланса. Таким образом, становится очевидным, что интенсификация свободнорадикального окисления является типовым процессом дезинтеграции биологических мембран при различных формах патологии инфекционной и неинфекционной природы.

3.4.Значение активации процессов липопероксидации

вдестабилизации биологических мембран, нарушениях структуры

ифункции клеток

Говоря о значимости индукции образования избыточных концентраций свободных радикалов в целом для организма, нельзя не остановиться на проблемах свободно радикального ПОЛ, так как эти два процесса неразрывно связаны.

Впроцессе ПОЛ выделяют следующие стадии развития: инициирование, продолжение, развитие и обрыв цепей окисления липидов.

Вто же время свободные радикалы чаще всего образуются при окислении ненасыщенных жирных кислот.

Как указывалось выше, инициаторами ПОЛ служат высокоактивные формы кислорода: супероксидный анион-радикал, гидроксильный радикал, перекись во-

49

дорода, синглетный кислород. АФК вступают во взаимодействие с 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 АФК легче всего происходит в α-положении по отношению к двойной связи, что приводит к перемещению этой двойной связи с образованием диенового конъюгата.

Дальнейшая реакция с молекулярным O2 ведет к внедрению его в молекулу ПНЖК 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.

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 АФК, прежде всего, гидроксильного радикала, 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 H2O;

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.

Ферментативное перекисное окисление осуществляется гемсодержащей циклоксигеназой и содержащей негемовое железо липоксигеназой, субстратом которых является арахидоновая кислота. Последняя образуется в процессе расщепле-

ния мембранных фосфолипидов под влиянием фосфолипазы A2 лизосомального происхождения, активируемой под влиянием разнообразных патогенных факторов,

втом числе и инфекционных, а также на фоне развития гипоксии, ишемии, некомпенсированных сдвигов кислотно-основного и электролитного баланса клеток, воздействия стрессорных раздражителей.

Гемсодержащая циклоксигеназа образует эндоперекиси арахидоната при биосинтезе простагландинов, простациклинов и тромбоксанов. Метаболиты липокси-

геназного пути — лейкотриены A4, B4, C4, D4, образуются главным образом в лейкоцитах, тромбоцитах. В ретикулоцитах липоксигеназа обеспечивает деградацию

митохондриальной мембраны при их превращении в эритроциты.

50