Свободнорадикальные перекисные реакции

Инициальным звеном свободнорадикальных перекисных реакций при развитии патологических процессов является, как правило, образование в процессе оксигеназных реакций активных форм кислорода: супероксидного радикала О2, гидроксильного радикала ОН, перекиси водорода, которые взаимодействуют с компонентами структур клеток, прежде всего с липидами.

В результате этого взаимодействия образуются активные радикалы липидов и их перекиси (смотрите схему Этапы перекисного свободнорадикального окисления липидов). При этом реакция может приобрести цепной, «лавинообразный» характер. Это происходит тогда, когда в клетках подавлены, например, под влиянием повреждающего фактора антиоксидантные процессы, ограничивающие ПОЛ.

Одним из таких процессов является взаимодействие радикалов между собой, что ведет к образованию «нерадикальных» соединений.

Другим существенным фактором инактивации ПОЛ являются антиоксидантные ферменты:
супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидазы, а также неферментные антиоксиданты: витамин Е, убихинон, аскорбиновая кислота, стероидные гормоны, селен и др. Активация ПОЛ может быть не только результатом его прямой интенсификации под влиянием патогенных воздействий, но и следствием первичного подавления антиоксидантных систем клеток.

Чрезмерная интенсификация ПОЛ обусловливает повреждение белковых и липидных компонентов мембран, а также мембраносвязанных и свободных ферментов клеток.

При этом ведущее значение имеют следующие процессы:

  1. изменение физико-химических свойств липидной фазы мембран, что в свою очередь обусловливает нарушение конформации липопротеидных комплексов и активности белков, обеспечивающих рецепцию различных воздействий, трансмембранный перенос ионов и молекул, а также структурную целостность биомембран;
  2. прямое повреждение белковых молекул, выполняющих структурную и ферментные функции;
  3. образование так называемых простейших каналов в результате внедрения в мембраны гидроперекисей липидов (детергентное действие продуктов ПОЛ), что обусловливает неконтролируемый ток катионов [Владимиров Ю. А., Арчаков А. И., 1972].

Эти процессы в свою очередь обусловливают нарушение важных для жизнедеятельности кардиоцитов свойств — ритмогенеза, возбудимости, контрактильности, проведения электрического импульса, а также восприятия и реализации регулирующих воздействий.

Учитывая приведенные выше факты, мы изучили роль и место процесса перекисного окисления липидов в развитии ишемического повреждения сердца у крыс при окклюзии нисходящей ветви левой коронарной артерии.

Была изучена динамика интенсивности ПОЛ, а также активности антиоксидантных ферментных систем сердца при его ишемии различной длительности на 5-й, 10-й, 20-й, 30-й, 40-й, 50-й, 80-й, 120-й и 160-й минуте, а также на 10-й и 40-й минуте периода возобновления коронарного кровотока после ИшМ длительностью 10, 40 и 120 мин.

Ткань миокарда вырезали охлажденными ножницами из центра зоны ИшМ и ПРП, а также из отдаленных от нее участков сердца и немедленно погружали в сосуд с жидким азотом.

Интенсивность перекисного окисления липидов, выделенных по методу Фольча [Folch I. et al., 1957], оценивали по величине их спонтанной хемилюминесценции (отражающей, по данным Ю. А. Владимирова и А. И. Арчакова, начальный этап ПОЛ, а именно — скорость образования свободных радикалов), а также по флюоресценции шиффовых оснований, т. е. одного из конечных продуктов ПОЛ.

Хемилюминесценцию липидов (ХЛ) определяли на квантометрической термостатированной (36 °С) установке для регистрации слабых световых потоков с областью максимальной спектральной чувствительности 340 — 440 нм.

Флюоресценцию шиффовых оснований регистрировали на установке с возбуждением флюоресценции при 360 нм и максимумом испускания в области 420 — 440 нм.

Результаты работы выявили два существенных факта:

  1. ИшМ характеризуется стадийной интенсификацией ПОЛ и одновременным снижением активности АО ферментов как в зоне ИшМ, так и в отдаленных от нее участках сердца;
  2. периоды максимальной активации ПОЛ совпадают во времени со снижением показателей сократительной функции сердца и развитием аритмий.

ИшМ сопровождается значительным усилением ПОЛ, о чем свидетельствует увеличение ХЛ липидов, достигавшее максимума (почти в 7 раз выше фоновой величины) на 10-й минуте ишемии.


Динамика интенсивности хемилюминесценции липидов

Динамика интенсивности хемилюминесценции липидов

Динамика интенсивности хемилюминесценции липидов миокарда крыс при острой транзиторной коронарной недостаточности. На оси ординат — интенсивность хемилюминесценции липидов; на оси абсцисс — продолжительность ишемии миокарда и реперфузии. ИшМ — начало периода ишемии миокарда; РП — окончание периода ишемии миокарда и начало периода реперфузии; острая транзиторная коронарная недостаточность с длительностью периода ИшМ 10 мин (А), 40 мин (Б), 120 мин (В); 1 — ишемия миокарда с реперфузией; 2 — ишемия миокарда без реперфузии.


К 40-й минуте ИшМ интенсивность ХЛ несколько понижается, а затем стабилизируется, превышая фоновый уровень более чем в 3 — 4 раза соответственно на 40 и 120 мин. Аналогичная динамика ХЛ наблюдается и в отдаленных от зоны ИшМ участках сердца, хотя интенсивность ее меньшая.

ИшМ характеризуется также накоплением (как в ишемической, так и в периишемической зоне сердца) конечных продуктов ПОЛ — шиффовых оснований, которые представляют собой соединение альдегидов, образующихся в процессе ПОЛ, с α-аминогруппами аминокислот белка. При этом в целом изменение флюоресценции шиффовых оснований было принципиально сходно с динамикой ХЛ.


Динамика интенсивности флюоресценции

Динамика интенсивности флюоресценции

Динамика интенсивности флюоресценции шиффовых оснований в миокарде крыс при острой транзиторной коронарной недостаточности. На оси ординат — интенсивность флюоресценции шиффовых оснований: на оси абсцисс — продолжительность ИшМ и ПРП. ИшМ — начало периода ишемии миокарда; РП — окончание периода ишемии миокарда и начало периода реперфузии; острая транзиторная коронарная недостаточность с длительностью периода ИшМ 10 мин (А), 40 мин (Б), 120 мин (В); 1 — ишемия миокарда с реперфузией; 2 — ишемия миокарда без реперфузии.


Это дает основание для заключения о том, что инициаторы ПОЛ (в частности, свободные радикалы) в значительной мере определяют принципиальную направленность процесса и на других его этапах.

В связи с этим можно думать, что медикаментозное подавление начального
— свободнорадикального звена ПОЛ в определенной степени будет обусловливать снижение интенсивности этого процесса и на последующих его этапах.

«Коронарная и миокардиальная недостаточность»,
Л.И.Ольбинская, П.Ф.Литвицкий