10562 (684959), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

В развитии каскада патобиохимических и патофизиологических
процессов выделяют три основные этапа: индукции (запуск), амплификации (усиление повреждающего потенциала) и экспрессии (конечные реакции каскада) [20].

Этап индукции. Дефицит макроэргических субстратов в мозге приводит к «обесточиванию» Na⁺- K⁺ - АТФ-азной ферментной системы, которая управляет энергозависимым ионным транспортом. Нарушение активного ионного транспорта обусловливает пассивный отток К⁺ из клеток, приток Са²⁺, что приводит к деполяризации клеточных мембран. Внутриклеточное накопление ионов Са²⁺ при мозговой ишемии вызывает перегрузку митохондрий с разобщением окислительного фосфорилирования и усилением катаболических процессов; оно сопровождается переходом Са²⁺ в активную форму посредством соединения с внутриклеточным рецептором кальмодулином, что ведёт к активации кальмодулинзависимых протеинкиназ, липаз и эндонуклеаз, фрагментации дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК), гибели клетки [21].

Таким образом, уже на самых начальных этапах патобиохимического каскада, запущенного дефицитом макроэргов, начинается процесс внутриклеточного накопления кальция, являющийся одним из ключевых механизмов запуска как некротической, так и программированной смерти нейрона [21].

Важным путём поступления кальция в клетку являются агонистзависимые кальциевые каналы, особенно те, которые контролируются рецепторами, активирующимися возбуждающими аминоацидергическими медиаторами – глутаматом и аспартатом. Повышение их включает компенсаторные механизмы: обратный захват нейронами и астроцитами избытков из межклеточного пространства, пресинаптическое торможение выброса медиаторов, метаболическую утилизацию и др. Однако в условиях ишемии нарушается высокоселективная система транспорта глутамата и аспартата из синаптической щели в астроглию за счёт дисфункции каналов активного ионного транспорта и астроцитоза, изменяется система путей преобразования медиаторов; это приводит к тому, что абсолютная концентрация и время пребывания глутамата и аспартата в синаптической щели превышают допустимые пределы, и процесс деполяризации мембран нейронов приобретает необратимый характер [21].

Этап амплификации связан с продолжающимся увеличением внутриклеточной концентрации ионов кальция. Нарастание внутриклеточной концентрации кальция в сочетании с повышением содержания диацилглицерола (DAG) изменяет активность ферментов, модифицирующих мембранные белки, в том числе и глутаматные рецепторы. В результате увеличивается чувствительность нейронов к возбуждающим сигналам. Замыкается «порочный круг»: повышенная возбудимость может способствовать дальнейшему накоплению кальция и усилению выделения глутамата из нервных окончаний. Согласно экспериментальным данным, в областях мозга с плотно прилегающими нейронами, содержащими глутаматные рецепторы, одна массивно деполяризованная клетка индуцирует такое высвобождение глутамата, что возбуждает соседние нейроны. В результате вступает в силу «механизм домино» – последовательное распространение метаболических нарушений от нейрона к нейрону. Таким образом, события, происходящие на этапе амплификации, не только увеличивают накопление кальция, но и усугубляют токсичное возбуждение окружающих нейронов [21].

Этап амплификации создаёт условия для третьего этапа – экспрессии, на котором происходят необратимые изменения, приводящие к клеточной смерти. Механизмы, непосредственно повреждающие нейроны и глию, изучены наиболее полно [21].

Избыточное внутриклеточное накопление ионов Са²⁺ активирует внутриклеточные энзимы: липазы, протеазы, эндонуклеазы и запускает каскадный механизм ферментативных реакций, приводящих к катаболическому повреждению нейрона. Особенно разрушителен распад фосфолипидов в наружной клеточной мембране и в мембранах внутриклеточных органелл [21].

Таким образом‚ схема последовательных этапов «ишемического каскада» на основе причинно-следственных связей может иметь вид:

1. снижение мозгового кровотока;

2. глутаматная «эксайтотоксичность»;

1. внутриклеточное накопление ионов кальция;

2. активация внутриклеточных ферментов;

3. повышение синтеза оксида азота и развитие оксидантного стресса;

4. экспрессия генов раннего реагирования;

5. отдаленные последствия ишемии (реакции местного воспаления,
   микрососудистые нарушения, повреждения гематоэнцефалического
   барьера);

6. апоптоз [45].

Ведущим патогенетическим механизмом ишемической смерти нейронов является избыточная активация глутаматных рецепторов. При этом происходящие в мозге эксайтотоксические процессы неразрывно связаны с параллельно протекающими реакциями образования оксида азота, свободнорадикального окисления, воспаления.

1.2. Свободнорадикальное окисление и антиоксидантная защита

при патологии головного мозга

Свободнорадикальное окисление (СРО) – важный и многогранный
биохимический процесс превращений кислорода, липидов, нуклеиновых
кислот, белков и других соединений под действием свободных радикалов (СР), а перекисное окисление липидов (ПОЛ) – одно из его последствий [16].

1. Свободнорадикальное окисление: общие сведения

Свободные радикалы представляют собой соединения, имеющие неспаренный электрон на наружной орбитали и обладающие высокой реакционной способностью. К числу первичных свободных радикалов относятся супероксидный анион-радикал, окись азота, а вторичными свободными радикалами являются гидроксильный радикал, синклетный кислород, перекись водорода, пероксинитрит. Образование свободных радикалов тесно связано, с одной стороны, с появлением свободных электронов при нарушениях процессов окисления в дыхательной цепи, превращении ксантина, синтезе лейкотриенов и простагландинов. Эти реакции зависят от активности ксантиноксидазы, дегидротатдегидрогеназы, альдегидоксидазы‚ холестериноксидазы, ферментов цитохрома Р-450. Синтез супероксид-аниона инициируется ангиотензином II, который образуется из ангиотензина I под действием ангиотензинпревращающего фермента [16].

Супероксид-анион может восстанавливать Fe³⁺ в Fe²⁺, при взаимодействии которого с перекисью водорода, перекисями липидов и гипохлоритом образуются высокотоксичные вторичные радикалы. Из всех свободных радикалов наибольшей активностью обладают гидроксильный радикал и пероксинитрит.

Активность свободных радикалов ограничивается антиоксидантами, которые разрывают цепи молекул при реакциях СРО, разрушают молекулы перекисей.

К числу ферментных антиоксидантов относятся супероксиддисмутаза (СОД), глютатионпероксидаза, каталаза, находящиеся в клеточных структурах. Неферментные антиоксиданты – витамины Е, К, С, убихиноны, триптофан, фенилаланин, церулоплазмин, трансферрин, гаптоглобин, глюкоза, каротиноиды – блокируют активность свободных радикалов в крови. Изменения структуры и функции субстратов, на которые действуют свободные радикалы, зависит, в конечном счете, от соотношения активности СР и антиоксидантов.

Свободнорадикальное окисление необходимо для нормального функционирования организма. Об этом свидетельствует, в частности, потребление более 5 % кислорода на образование супероксидного анион-радикала. СРО способствует уничтожению отживших клеток, элиминации ксенобиотиков, предупреждает злокачественную трансформацию клеток, моделирует энергетические процессы за счет активности дыхательной цепи в митохондриях, пролиферацию и дифференциацию клеток, транспорт ионов, участвует в регуляции проницаемости клеточных мембран, в разрушении поврежденных хромосом, в обеспечении действия инсулина. СРО генерирует внутриклеточные бактерицидные и вирусоцидные факторы, особенно в клеточном ядре [1, 22, 49].

Снижение поступления в нейроны молекулярного кислорода и повышение уровня восстановленности компонентов дыхательной цепи стимулируют восстановление кислорода по одноэлектронному пути с образованием свободных радикалов (супероксид-аниона, пероксильного и гидроксильного радикалов), а также оксидантов нерадикальной природы (пероксида водорода и аниона гипохлорита), поскольку (О₂)^- легко реагирует с промежуточными компонентами дыхательной цепи в восстановленном состоянии. Высокореакционноспособные радикалы кислорода вызывают окисление биомакромолекул, а также инициируют цепные процессы перекисного окисления мембранных липидах (ПОЛ), прямое окислительное повреждение нуклеиновых кислот (НК) и белков.

Образующееся в процессе ПОЛ гидроперекиси неустойчивы, их распад приводит к появлению разнообразных вторичных и конечных продуктов ПОЛ, представляющих собой высокотоксичные соединения (диеновые коньюгаты, шиффовы основания и др.), которые оказывают повреждающее действие на мембраны и клеточные структуры. Как следствие образуются сшивки биополимеров, определяются набуханием митохондрий и разобщение окислительного фосфорилирования, инактивация тиоловых ферментов, участвующих в дыхании и гликолизе, дальнейшее разрушение липидной основы мембран [21].

1.2.2. Продукты перекисного окисления липидов

К первичным продуктам ПОЛ относятся циклические эндоперекиси и алифатические моно- и гидроперекиси, так называемые липопероксиды и диеновые конъюгаты [30].

Диеновые конъюгаты (ДК) являются первичными продуктами ПОЛ. При свободнорадикальном окислении арахидоновой кислоты происходит отрыв водорода в α-положении по отношению к двойной связи, что приводит к перемещению этой двойной связи с образованием ДК [64]. Диеновые конъюгаты, являющиеся первичными продуктами ПОЛ, относятся к токсическим метаболитам, которые оказывают повреждающее действие на липопротеиды, белки, ферменты и нуклеиновые кислоты [54].

Липопероксиды являются весьма нестойкими и подвергаются дальнейшей окислительной дегенерации. При этом накапливаются вторичные продукты окисления, наиболее важными из которых являются ненасыщенные альдегиды (малоновый диальдегид). Продуктами взаимодействия малонового диальдегида с аминосодержащими соединениями являются шиффовы основания [30].

Шиффовы основания, органические соединения общей формулы RR¢C=NR¢¢ где R и R¢ - водород, алкил или арил, R¢¢ - алкил или арил (в последнем случае Ш. о. называют также анилами). Шиффовы основания – кристаллические или маслообразные вещества, нерастворимые в воде, растворимые в органических растворителях. Слабые основания, в безводной среде образуют соли с кислотами, в водных растворах кислот гидролизуются до амина и альдегида, в щелочных растворах большинство Ш. о. устойчиво. Гидрируются до вторичных аминов (RR¢CH - NHR¢¢), присоединяют многие соединения, содержащие подвижный водород, например b-дикарбонильные соединения, кетоны, имины. Образуются шиффовы основания в результате обратимой реакции между карбонильной группой альдегида или кетона со свободной аминогруппой [67]. Непрерывное накопление оснований Шиффа дестабилизирует мембраны и способствует деструкции клеток [54].

ТБК-реактанты (МДА) – вторичные продукты ПОЛ. Как известно, малоновый диальдегид (МДА) образуется только из жирных кислот с тремя и более двойными связями. МДА принадлежит важная роль в синтезе простагландинов, прогестерона и других стероидов [54]. Отрицательная роль малонового диальдегида заключается в том, что он сшивает молекулы липидов и понижает текучесть мембраны. Вследствие этого мембрана становится более хрупкой. Нарушаются процессы связанные с изменением поверхности мембраны: фагоцитоз, пиноцитоз, клеточная миграция и др. [54].

Гидроперекиси, ненасыщенные альдегиды, являются мутагенами и обладают выраженной цитотоксичностью. Они подавляют активность гликолиза и окислительного фосфорилирования, ингибируют синтез белка и нуклеиновых кислот, нарушают секрецию триглицеридов гепатоцитами, ингибируют различные мембранносвязанные ферменты [30].

Накопление в организме продуктов ПОЛ (диеновых коньюгатов, ТБК-реактантов, шиффовых оснований) [6] и развитие эндотоксикоза приводит к стимуляции монооксигеназной системы, изменениям реакции липидного, гормонального, иммунного, микроэлементного, нейромедиаторного статусов, числа мест связывания и сродства рецепторов к лигандам, истощению антиоксидантной системы [71].

1. Процессы свободно-радикального окисления липидов в развитии и течении острых нарушений мозгового кровообращения

В развитии и течении острых нарушений мозгового кровообращения е особое значение придается усилению процессов свободнорадикального окисления липидов. Прежде всего, по причине повышенной чувствительности головного мозга к действию свободных радикалов (50% сухого вещества мозга составляют ненасыщенные жирные кислоты – основной субстрат свободно-радикального окисления.) Хотя немалую роль играет и антиоксидантная система, наделенная функциями контроля за процессами перекисного окисления липидов, при недостаточности антиоксидантной системы процессы пероксидации усиливаются, происходит избыточное образование первичных (свободных перекисных радикалов и гидроперекисей липидов) и конечных (альдегидов и кетонов) продуктов свободнорадикального окисления. И те, и другие, действуя на внешние и внутренние клеточные мембраны, вызывают возникновение мембранной патологии и энергетического дефицита. Однако более опасными считаются свободные перекисные радикалы и гидроперекиси липидов, которые оказывают не только мембраноповреждающее действие, но и обеспечивают аутокаталитический характер перекисного окисления липидов [35].

Характеристики

Список файлов ВКР