4 курс / Медицина катастроф / Курашвили_Л_В_,_Васильков_В_Г_Липидный_обмен_при_неотложных_состояниях

Л.В.Курашвили, В.Г.Васильков

стациклин-1/тромбоксан-1 активность тромбоксана оказывается выше, чем простациклина.

Таким образом, при синтезе эйкозаноидов из 3-полиеновых кислот суммарное действие простаноидов препятствует тромбообразованию, а при синтезе из γ-6 - полиеновой кислоты - способствует образованию тромбов.

Активация перекисного окисления липидов является универсальным механизмом развития тканевой дистрофии, воспаления, в процессе которых переплетаются механизмы липидных взаимодействий процессы свертывания крови и фибринолиза.

Процессы перекисного окисления липидов лежат в основе механизмов сосудисто-тромбоцитарного гемостаза. Включение сосуди- сто-тромбоцитарного гемостаза возможно при нарушении целостности сосудистой стенки и нарушении морфологии и функции тромбоцитов.

На концах гликопротеидов клеточных мембран, мембранных рецепторах эндотелия и тромбоцитов, находятся сиаловые кислоты, несущие отрицательный заряд, способствующие электростатическому отталкиванию клеток друг от друга и от эндотелия сосудистой стенки. Активация перекисного окисления липидов включает основные механизмы сосудисто-тромбоцитарного гемостаза. Такие функции тромбоцитов как адгезия и агрегация также связаны с процессами перекисного окисления липидов, повышение адгезивности тромбоцитов и агрегационной способности свидетельствуют об активации окисления липидов.

Антиоксидантная система

К антиоксидантам относятся вещества, способные подавлять образование свободных радикалов в живых организмах и контролировать процессы перекисного окисления липидов (Меньшикова Е.Б.,

Зенков Н.К.,1993).

В организме человека антиокислительный потенциал реализуется различными антиоксидантными системами белковой и небелковой природы.

Антиоксиданты - это вещества, регулирующие процессы свободнорадикального окисления. Их можно подразделить на структурные и истинные антиоксиданты.

Структурные антиоксиданты просто затрудняют доступ компонентов окислительной реакции друг к другу, что гасит потенциал

"Липидный обмен при неотложных состояниях"

31

Л.В.Курашвили, В.Г.Васильков

окислительной реакции. Такими антиоксидантами являются холестерин, α - токоферол, металлы с переменной валентностью (Fe, Сu).

Истинные антиоксиданты вступают в реакции с активными формами кислорода, при этом образуются продукты с меньшей реакционной способностью.

Антиоксиданты могут быть высокомолекулярными и низкомолекулярными.

Высокомолекулярные антиоксиданты - это в основном белки, которые связывают ионы металлов с переменной валентностью, например - железо, медь, селен, кобальт. К таким белкам относятся трансферрин, ферритин, транскобаломин, церулоплазмин.

Одним из основных ферментов сыворотки крови с антиоксидантной активностью является церулоплазмин. Церулоплазмин утилизирует токсические супероксидные анион-радикалы на клеточных мембранах. Особенно важную роль церулоплазмин играет для защиты мембран эритроцитов, нейтрализуя активные формы кислорода на ее поверхности, он предотвращает разрушение эритроцита.

Церулоплазмин осуществляет передачу ионов меди в клетки не печеночных органов, а также обеспечивает выведение меди из кровотока через желчь. За счет меди церулоплазмин осуществляет антиоксидантную активность (Пучкова Л.В.,1995).

Медь относится к группе жизненно необходимых микроэлементов, так как входит в активные центры нескольких десятков ферментов, которые участвуют в клеточном дыхании, формировании соединительной ткани, процессинге нейропептидов, в поддержании гомеостаза железа (Авцын А.П. и соавт., 1991).

Основными внутриклеточными ингибиторами свободно - радикального окисления являются ферменты пероксидаза, супероксиддисмутаза (СОД), каталаза, глутатионпероксидаза, которые катализируют реакции с активными формами кислорода с образованием неактивных соединений и тем самым участвуют в нейтрализации перекисей (Калмыкова Ю.А. и соавт., 1992; Шикунова Л.Г. и соавт. 1999).

Пероксидаза относится к ферментам, катализирующим окисление неорганических и органических соединений. Фермент обладает широкой субстратной специфичностью (аскорбиновая кислота, дигоксин, кверцетин), причины которой до сих пор не выяснены (Рогожин В.В., Верхотуров В.В.,1998) .

Фермент супероксиддисмутаза (СОД) при участии α - токоферола утилизирует кислород и защищает клетку от повреждения супероксидным радикалом. СОД - это катализатор дисмутации супероксидных анионов в перекись водорода и молекулярный кислород. Разли-

32 "Липидный обмен при неотложных состояниях"

Л.В.Курашвили, В.Г.Васильков

чают СОД-1 и СОД-2. СОД-1 содержит в своем активном центре микроэлементы медь и цинк и находится в цитоплазме клеток. СОД-2 в активном центре содержит марганец и находится в митохондриях (Карагезян К.Г. и сотр., 1998).

Ксантиноксидаза - фермент, окисляющий ксантин и гипоксантин молекулярным кислородом. При этом ксантиноксидаза превращает кислород в оксид кислорода и перекись водорода.

Глутатионпероксидаза расщепляет гидроперекиси, локализуется в митохондриях и цитозоле. В ее активном центре содержится микроэлемент селен.

Важная роль в метаболизме перекиси водорода отводится каталазе, содержащейся в клетках в довольно большой концентрации. Каталаза широко распространена в тканях, и особенно высокая ее активность отмечается в эритроцитах. В эритроцитах выделены три изофермента каталазы, два из которых связаны с мембраной эритроцита, а третий - с молекулой гемоглобина. Установлено (Сторожук П.К., Сторожук А.П., 1998), что ферменты СОД и каталаза регулируют ки- слородно-транспортную функцию гемоглобина за счет изменения своей активности и соотношения окисленных и восстановленных форм гемоглобина.

Перекись водорода - представляет собой маленькую нейтральную молекулу, которая подобно молекуле воды легко проникает через клеточную мембрану близлежащих клеток воспалительной зоны. Небольшие дозы перекиси водорода активируют активность антиоксидантной системы и предотвращают образование АФК, усиливают защитные силы организма (Скулачев В.П., 1994; Маеда Х., Акаике Т., 1998).

Суперпродукция перекиси водорода ксантиноксидазной реакцией может сама спровоцировать патологию, например, некроз ткани (Жданов Г.Г., Соколов И.М.,1996).

Кроме ферментных систем в клетках существуют низкомолекулярные соединения, которые могут перехватывать свободные радикалы и, таким образом, тормозить цепные реакции свободнорадикального окисления. Из этих соединений наибольшей специфичностью и активностью обладают липидные антиоксиданты - α-токоферол, каротиноиды, флавоноиды.

К низкомолекулярным антиоксидантам относятся также аскорбиновая кислота, дигоксин, аминокислоты, полиамины, глутатион, билирубин, мочевина, мочевая кислота, некоторые среднемолекулярные пептиды и другие (Реутов В.П., 1995; Болдырев А.А., 1995; Калу-

ев А.В., 1998).

"Липидный обмен при неотложных состояниях"

33

Л.В.Курашвили, В.Г.Васильков

Из низкомолекулярных компонентов следует назвать карнизин, который представляет собой β"- аланин-L-гистидин (дипептид), относящийся к природным антиоксидантам. Значительные концентрации его содержатся в мышечной ткани и мозге. Биологические свойства его, как и СОД, витамина С и Е, пока полностью не расшифрованы. Ученых всего мира пока интересуют такие свойства карнизина, как антиоксидантное, иммуномодулирующее и нейропротекторное действие против свободных радикалов (Ванг А. и соавт., 2000; Болдырев А.А.,2000; Штуренберг Х.Дж.,2000.; Робертс П.Р., Залога Г.П., 2000.)

Уровень токоферолоподобных компонентов связан с концентрацией триглицеридов в обратно пропорциональной зависимости. α- токоферол относится к липидорастворимым антиоксидантам, 5О % α- токоферола находится во фракции ЛПВП и 2О % в ЛПНП. При активации перекисного окисления во фракции ЛПВП увеличивается количество свободного холестерина и снижается уровень полиеновых жирных кислот. Это приводит к изменению физико-химических свойств ЛПВП и ЛПНП, в результате чего меняется характер их взаимодействия с мембранами клеток периферической крови и эндотелием сосудистой стенки. Модификация липопротеидов ингибирует синтез простациклинов и фактора ЕDРF (NO-oкись азота) в эндотелии сосудистой стенки.

Витамин C относится к водорастворимым витаминам, принимает участие в системе электронного транспорта. Его действие осуществляется в цитоплазме или во внеклеточном пространстве. Функция витамина С связана со способностью металлов с переменной валентностью изменять ее. Витамин С защищает липопротеиды крови.

Витамины С, А, Д, F при окислении и аутоокислении образуют промежуточные продукты, которые, наоборот, усиливают процессы перекисного окисления липидов, ускоряют образование перекиси водорода и других продуктов перекисного окисления. Этим обьясняется гепатотоксический эффект витамина С. Витамин Е относится к липофильным витаминам, действует в синергизме с витамином С, является внутримембранным антиоксидантом.

Мочевина является продуктом утилизации аммиака. Образуется она преимущественно в печени в результате орнитинового цикла из аминокислот (аргиниа, орнитина, цитрулина) и гуанидиновых соединений. Мочевина легко связывается с биомолекулами, например, в эритроцитах с гемоглобином, в сыворотке крови с альбумином. Мочевина стабилизирует клеточные мембраны и меняет активность ферментов. В присутствии мочевины тормозится окисление железа ки-

34 "Липидный обмен при неотложных состояниях"

Л.В.Курашвили, В.Г.Васильков

слородом. Мочевина подавляет способность образовывать малоновый диальдегид за счет связывания карбоксильных групп белков. Накопление мочевины в тканях можно рассматривать как реализацию ее защитных антиоксидантных функций.

Мочевая кислота это неферментативный антиоксидант. Она ингибирует образование перекисных радикалов и защищает липопротеиды сыворотки крови от окисления. Окислительно - восстановительные реакции мочевой кислоты возможны только при вступлении в процесс аскорбиновой кислоты. Повышение уровня уратов в крови связано с активацией механизмов защиты от активных форм кислорода эритроцитов, моноцитов и лимфоцитов.

Мочевая кислота и аскорбиновая кислота вступают в обменные реакции с активными формами кислорода и ингибируют процессы перекисного окисления липидов и восстанавливают гемоглобин с образованием уратов.

Основным источником мочевой кислоты в организме является ксантин. Ксантин образуется в организме животного и человека в результате распада макроэргических соединений (АТФ, АМФ, ГТФ и др.), распада ядросодержащих клеток. Ксантин является конечным продуктом обмена нуклеопротеидов и как субстрат ксантиноксидазной реакции, ответственной за реализацию механизмов образования свободных радикалов. Фермент ксантиноксидаза относится к НАДзависимым дегидрогеназам, окисляет ксантин до уратов. Освобождающиеся дефосфорилированнные пурины хорошо растворимы в липидах и легко покидают ткань, попадая в кровеносное русло.

Катаболизм пуринов и выход мочевой кислоты из тканей в кровь можно рассматривать как адаптационную реакцию в результате стрессорного воздействия на организм. Однако при изменении кислородного режима эти системы могут стать синергистами кислородной токсичности, так как вклад в антиоксидантный механизм ткани не может компенсировать прирост кислорода в ксантиноксидазной и уратоксидазной реакциях.

Сосудисто-тромбоцитарный гемостаз

Гемостаз - это механизм, находящийся в нормальных условиях в состоянии динамического равновесия, и способный в определенных пределах компенсировать влияние патологических и физиологических факторов.

Наибольшее значение гемостаз имеет в поддержании нормального кровотока, предупреждения и купирования кровотечения в ка-

"Липидный обмен при неотложных состояниях"

35

Л.В.Курашвили, В.Г.Васильков

пиллярах. Именно от функционального значения механизмов гемостаза зависит эффективность кровоснабжения тканей, предупреждение и купирование геморрагий, тромбозов, ишемий и инфарктов органов, защита от диссеминации бактерий и токсинов из очагов поражения по организму.

Можно так сказать, что гемостаз - это огромная проблема, которая затрагивает многие заболевания, так как с нею связывают весь комплекс процессов, лежащих в основе физиологических и патологических процессов, направленных на поддержание гомеостаза. В этой ситуации уникальную задачу выполняют полиеновые жирные кислоты и продукты их метаболизма. Полиеновые жирные кислоты являются структурными и функциональными компонентами абсолютно всех тканей, а их метаболиты - необходимые участники процессов жизнедеятельности клеток и патогенетических реакций, лежащих в основе синдрома эндогенной интоксикации и таких заболеваний как атеросклероз, сахарный диабет, злокачественные новообразования (Кучки-

на Н.В. и соавт., 1994; Музя Г.М. и соавт., 1994; Frich.K. et al., 1996; Buchanan M.R. et al., 1993; Smit, W., 1992.).

Cуществует такое понятие как гемостатический потенциал крови, в поддержании которого принимают участие факторы пептидной природы, полиеновые кислоты и физико-химические константы.

Осуществляется гемостаз путем взаимодействия между собой трех функционально-структурных компонентов: сосудистой стенки, тромбоцитов и плазменных факторов крови.

Сосудисто-тромбоцитарный гемостаз оценивает вазоконстрикторную активность артериол и венул, своевременность формирования тромбоцитарного агрегата. Весь механизм образования сосудисто - тромбоцитарного агрегата связан с функцией эндотелия и тромбоцитами. Эндотелий сосудов продуцирует огромное количество веществ, которые поддерживают прокоагулянтный, антикоагуляционный и фибринолитический потенциал. В эту группу входят простациклин, антитромбин-III, гепарин-сульфат, тканевой фактор фибринолиза, фактор Виллебранда, фибронектин, тромбомодулин. Противосвертывающее действие эндотелия усиливается тем, что на его мембране имеются рецепторы для фиксации комплекса "гепарин-антитромбин- III". Эндотелий способен поглощать из кровотока активные прокоагулянты и нейтрализовывать их.

При функциональном или травматическом повреждении эндотелия сосудов под действием биологически активных веществ (гистамина, брадикинина, серотонина, адреналина и норадреналина) развивается спазм сосудистой стенки. Полноценность эндотелия сосудов

36 "Липидный обмен при неотложных состояниях"

Л.В.Курашвили, В.Г.Васильков

зависит от количества гиалуроновой кислоты в базальной мембране, витамина С, глюкокортикоидов и катехоламинов в крови.

Повреждение эндотелия сосудов начинает стимулировать процесс свертывания крови и путем усиления контактной активации фактора Хагемана, открытия рецепторов, идет активация плазменных факторов свертывания крови, активация, адгезия и распластывания тромбоцитов.

Тромбоцит - это вторая мощная система после эндотелия сосудов. Тромбоцит - это безъядерная клетка, на мембране которой имеются рецепторы и своеобразный механизм активации. Рецепторы встроены в фосфолипидный бислой клеточной мембраны, окруженной аморфным белковым слоем или гликокаликсом, в котором находятся факторы свертывания, транспортируемые тромбоцитами в места остановки кровотечения. Рецепторы тромбоцитов обеспечивают процесс адгезии и агрегации тромбоцитов.

Под адгезией понимают процесс прилипания тромбоцитов к эндотелию сосудов в присутствии фактора Виллебранда. Основным мо- лекулярно-клеточным механизмом адгезии является взаимодействие тромбоцитов при помощи мембранного рецептора гликопротеида ГП /Jb / 1Х с колагеновыми фибриллами субэндотелия через фактор Виллебранда плазмы.

Тромбоциты выполняют еще и ангиотрофическую функцию. С этой функцией связана трофика эндотелиальных клеток, т.е. тромбоциты делают эндотелий непроницаемым для эритроцитов.

В цитоплазме тромбоцита содержатся различные гранулы. В гранулах высокой плотности содержатся Са++, адреналин, АТФ и АДФ, пирофосфат. В белковых α- гранулах содержатся фактор Виллебранда, тромбоцитарный фактор 4 (ТФ-4, антигепариновый фактор), β- тромбоглобулин, ростовый фактор. Другие белковые гранулы содержат кислые гидролазы, кислую фосфатазу, катепсины, эластазу, β- глюкоронидазу и коллагеназы.

Фактор Виллебранда является носителем ф-VIII плазмы крови. Ф -VIII представляет собой белковый полимер с массой 15000 Д, состоит из нескольких субъединиц: прокоагулянтной части (VIII:K) и его антигена (VIII:ag), фактора Виллебранда (VIII:ФВ), или кофактора ристомициновой агрегации тромбоцитов, и связанного с ним антигена. Фактору Виллебранда отводится особая роль в функционировании тромбоцитов, так как он связан с рецепторами клеточной мембраны и обеспечивает контакт тромбоцита с субэндотелием, т.е. это специфический клей для тромбоцита.

"Липидный обмен при неотложных состояниях"

37

Л.В.Курашвили, В.Г.Васильков

ТФ-4 является высокомолекулярным белком, обеспечивает связь с гепарин-сульфатом эндотелия и предотвращает действие последнего на тромбин, является антигепариновым фактором, угнетает антигепариновую активность. ТФ-4 является маркером активации и разрушения тромбоцитов.

β-тромбоглобулин относится к белкам, высвобождается из тромбоцитов при действии на его мембрану агрегирующих средств.

Тромбоцитарный фактор роста (ТФР) продуцирует пролиферацию фибробластов.

Тромбоциты принимают участие при флеботромбозе и тромбообразовании в артериях, а также образуют активированные фосфолипидные поверхности при включении плазменного гемостаза

(Cucuiani M.et al.,1992; Dacharygent J, et al., 1996), модулируют фибринолиз (Lefebvre P.et al.,1992).

Механизм сосудисто-тромбоцитарного гемостаза

Включение сосудисто-тромбоцитарного гемостаза происходит при нарушении целостности сосудистой стенки или при нарушении морфологии и функции тромбоцитов. Немаловажная роль в этом отводится сиаловым кислотам, которые присутствуют на концах молекулы гликопротеидов эндотелия сосудов и внешней мембране тромбоцитов, создавая высокий отрицательный потенциал и способствуя электростатическому отталкиванию клеток друг от друга и эндотелия сосудистой стенки.

Неповрежденный эндотелий тромборезистентен за счет участия в этой сложной физиологической системе метаболитов полиено-

вых жирных кислот (Wu K.K., Thiagarajan P., 1996).

Впокоящемся состоянии фермент липоксигеназа в эндотелии сосудов, лейкоцитах, моноцитах, тромбоцитах, фибробластах, опухолевых клетках, эпителиоцитах остается активным, но основным субстратом для него становится линолевая кислота клеточных триглицеридов, которая метаболизируется 15-липоксигеназой с образованием 13-гидроксиоктадекадиеновой кислоты (13-НОДЕ). 13-НОДЕ обладает антиадгезивным действием за счет регуляции экспрессии адгезивных рецепторов (витронектиновых) на поверхности эндотелия.

Вобеспечении тромборезистентности принимает участие и y- линоленовая кислота.

Тромборзистентность эндотелия обеспечивается окисью азота (NO) и простациклином, которые секретируются в просвет сосудов при действии на рецепторы эндотелиоцитов различных агонистов,

38 "Липидный обмен при неотложных состояниях"

Л.В.Курашвили, В.Г.Васильков

вызывающих увеличение содержания внутриклеточного ионизированного Са++. Если агонист слабый, то выделяется только эндотелиальный фактор релаксации NO. На более сильные агонисты высвобождается простациклин (PGI2). Такая последовательность высвобождения NO и PGI2 обусловлена биологической целесообразностью, так как начальный этап тромбообразования протекает при активной адгезии клеток к эндотелию сосудов, а у NO выражены антиадгезивные и антиагрегационные свойства. Простациклин же обладает только выраженным антиагрегационным действием, его антиадгезивный эффект развивается только при высоких концентрациях PGI2.

Простациклин в эндотелии сосудов может образовываться из эндогенных нестабильных перекисей, из эндогенных тромбоцитарных РGG2 и PGН2, а в цельной крови из оксилипинов нейтрофильных лейкоцитов и моноцитов.

Если появляются какие-то функциональные или морфологические нарушения на уровне эндотелия сосудов, то синтез 13-НОДЕ быстро снижается и на поверхности эндотелия проявляются прокоагулянтные свойства: включаются в процесс не только метаболиты циклооксигеназного пути разрушения арахидоновой кислоты, но и продукты липоксигеназного - лейкотриены и липоксины. Метаболиты арахидоновой кислоты липоксигеназного пути инициируют продукцию диацилглицеринов, что приводит к активации фосфолипазы С, необходимой для адгезии тромбоцитов.

В регуляции процессов адгезии и агрегации принимают участие тромбоксан А2 (ТХА2), который является метаболитом циклооксигеназного цикла арахидоновой кислоты, а также продукты липоксигеназного цикла - гидроксиэйкозотетраеновые кислоты (12-НЕТЕ и 12-НРЕТЕ), обеспечивающие адгезию тромбоцитов к эндотелию. Гидроксиэйкозотетраеновые кислоты повышают синтез PGI2, препятствуя тромбогенезу, а НЕТЕS могут конкурировать с арахидоновой кислотой за ферменты циклооксигеназу и липоксигеназу, нарушая нормальный цикл полиеновых кислот.

Может наступить момент истощения фермента циклооксигеназы из-за избытка субстрата. Снижение уровня 15-НЕТЕ способствует вазодилятации за счет активации образования PGI2. А повышение содержания 15-НЕТЕ инициирует вазоконстрикцию за счет образова-

ния тромбоксана А2 (Buchanan M.R., Brister S.J. (1996).

Ферментная система Р-450 представляет собой группу гемтиолатных белков, катализирующих стероиды, НЕЖК, эйкозаноиды и другие липидные метаболиты, антиоксиданты.

"Липидный обмен при неотложных состояниях"

39

Л.В.Курашвили, В.Г.Васильков

Вметаболизме арахидоновой кислоты система цитохрома Р-450 катализирует биотрансформацию как самой кислоты, так и ее метаболитов в различные окисленные производные, включая эпокси-, гидроксикислоты (эпоксиэйкозатриеновые кислоты и 20-НЕТЕ), обеспечивающие проявление тромбоцитами их функциональных свойств (Ива-

нов И.В. и соавт., 1999; CHun J.S., et al, 1995; Zht Y., et al, 1995).

Наибольшее количество цитохрома Р-450 найдено в гепатоцитах. Реакция с участием цитохрома Р-450 протекает во многих органах

итканях (печени, почках, ЦНС, эндокринных железах, СОR, эндотелии) и приводит к образованию метаболитов с биологической активностью.

Процесс активации свертывания крови может быть кратковременным или хроническим. Кратковременное тромбообразование происходит за счет тромбина, при этом образуется фибрин, а в эндоте-

лиоцитах секретируются NO и PGI2, предотвращая коагуляцию в сосуде. Хронический процесс осуществляется за счет эндотоксинов или провоспалительных цитокинов (ИЛ-1, ФNO) с угнетением синтеза

PGI2 и угнетением противосвертывающих механизмов. В тромбогенезе, т.е. потере эндотелиоцитами тромборезистентных свойств, принимают участие абсолютно все клеточные элементы крови, но для тромбоцитов в отличие от лейкоцитов и эритроцитов прокоагулянтная функция становится основной. В клетках эндотелия лейкотриены, гистамин, АТФ, брадикинин вызывают быструю стимуляцию синтеза фактора активации тромбоцитов (ФАТ). А ФАТ в свою очередь способен стимулировать высвобождение ТNФ в моноцитах человека. Взаимодействие ФАТ и цитокинов наблюдается в процессах активации окислительного стресса в нейтрофилах. ТNA и лейкотриен-1 вызывают активацию "de novo" синтеза ФАТ, требующего стимуляцию белкового синтеза (Bracquet P., et al., 1989).

Впроцессе эндогенной интоксикации при накоплении бактериальных токсинов (микробные коагулазы, нейраминидазы), продуктов протеолиза, продуктов перекисного окисления липидов меняется мембранный потенциал за счет снятия сиаловых кислот с клеточных мембран. Это ведет к потере заряда на тромбоцитах. В мембране тромбо-

цита активируется фермент аденилатциклаза и протеинкиназа. В тромбоците увеличивается содержание Са++ и активируется тромбо-

стенин и фосфолипаза А2, которая откусывает арахидоновую кислоту от фосфолипидной оболочки клеточной мембраны. На арахидоновую кислоту действует протеинкиназа эндотелия сосудов и тромбоцитов, и образуются активные метаболиты (эйкозаноиды).

40 "Липидный обмен при неотложных состояниях"