фотохимия

Кинетика образования NO при облучении NO гемоглобина в растворах, гемолизатах эритроцитов и в самих эритроцитах представлена на рис. 4.19.

Концентрация ИНР, ммоль/л

0.12

0.1

0.08

0.06

0.04

0.02

0

0	50	100	150
Доза облучения, кДж/м			2

Рис. 4.19. Кинетика образования NО при облучении нитрозильных комплексов HbNO в растворе (треугольники), в эритроцитах (кружки) и гемолизате (квадраты) в присутствии спиновой ловушки ИНР. Концентрация HbNO ≈

0,45 ммоль/л, интенсивность излучения

190 Вт/м2.

Во всех случаях фотолиз NOгемоглобина сопровождался высвобождением свободного оксида азота. Полученные данные говорят о том, что нитрозильные комплексы гемоглобина могут служить донором NO, а низко-интенсивное лазерное излучение, индуцируя распад HbNO, высвобождает NO, которое в условиях организма, возможно, будет способствовать улучшению микроциркуляции крови. Данный механизм может функционировать как в нормальных физиологических условиях (уровень HbNO в крови достигает 1 нмоль/л), так и в условиях патологии, в особенности при ишемии, когда оксигенация ткани снижается, а образование NO возрастает и создаются условия для деоксигенации и нитрозилирования гемоглобина (рис. 4.20).

α β –ON α β –ON NO– β α NO– β α

hν	α	β	α	β
	β	α	β	α
			NO	Гуанилат
				циклаза

Рис. 4.20. Схема механизма расслабления кровеносных сосудов в результате фотолиза нитрозильных комплексов гемоглобина в эритроцитах под действием лазерного излучения с последующим выделением свободного оксида азота и активацией растворимой гуанилатциклазы.

Расслабление сосудов

Фотохимические реакции нитрозильных комплексов цитохрома с.

31

Цитохром с реагирует с NO как в ферро- (cyt c (Fe2+)) так и в ферри- (cyt c (Fe3+)) состояниях, однако нитрозильные комплексы восстановленной формы (cyt c (Fe2+)– NO) более стабильны и обладают парамагнитными свойствами. Спектр ЭПР cyt c (Fe2+–NO) имеет форму одиночной асимметричной линии с g-фактором 2,00 и полушириной около 100 Гс (рис. 4.21А).

50 Гс	g = 2,00		1		0 Вт/м2
		ед.отнNO,.
	сигналаЭПР		0,8
			0,6		80 Вт/м2
8 кДж/м2	Амплитуда	cytc
			0,2
		-
		2+	0,4
облучение
					200 Вт/м2
без			0
облучения			0	1	2	3	4
				Время, мин
	А				Б

Рис. 4.21. Фотолиз комплексов оксида азота с феррицитохромом c. А — влияние лазерного излучения на ЭПР спектр cyt с(Fe2+-NO), концентрация сyt c 0,3 ммоль/л, интенсивность излучения 230 Вт/м2, доза 8 кДж/м2; Б — кинетика изменений амплитуды спектра ЭПР cyt с(Fe2+–NO) при облучении He– Cd лазером, концентрация сyt c 0,3 ммоль/л.

Изменения сигнала ЭПР cyt с (Fe2+–NO) под действием излучения He–Cd лазера представлены на рис. рис. 4.21Б. Хорошо видно, что амплитуда ЭПР сигнала уменьшается вдвое в течение 30 сек или 1 мин, в зависимости от использованной интенсивности лазерного света. Эти данные говорят о том, что од действием излучения лазера происходит фотодиссоциация комплексов цитохрома c с NO:

cyt с (Fe2+–NO) → cyt с (Fe2+) + NO

В самое последнее время появились сообщения о том, что окись азота, образующаяся в митохондриях благодаря активности митохондриального фермента NO-синтазы, тормозит работу дыхательной цепи благодаря образованию комплексов NO с цитохромами, цитохромоксидазой и железо-серными центрами, причем светочувствительностью обладают в той или иной степени все эти комплексы NO c железо-содержащими переносчиками электронов (см. схему на рис. 4.22).

32

Внутренняя	I	Q	III	Cc	IV	А
мембрана
митохондрий	HS S	S		Fe	a3(Fe)
		Fe
	I	Q	III	Cc	IV	Б

+ NO

			S	Fe a			(Fe)
	S S					3
	NO		Fe	NO
					NO

NO NO

	I		Q III Cc	IV	В
+ Лазер	S S	S	Fe	a3(Fe)
	NO	Fe	NO	NO
	NO		NO

Рис. 4.22. Иллюстрация действия NO на митохондриальную цепь транспорта электронов: А — элементы внутренней мембраны митохондрий до взаимодействия с NO; Б — NO ингибирует гемовые ферменты цитохром с и цитохром с оксидазу. Вследствие этого снижается потребление кислорода, синтез АТР и повышается продукция свободных радикалов; В — лазерное излучение вызывает фотолиз нитрозильных комплексов элементов митохондриальной электрон-транспортной цепи и восстанавливает дыхание и синтез АТФ.

Низкоэнергетические лазеры широко применяются в практической медицине, однако до последнего времени не были известны первичные фотохимические реакции, лежащие в основе терапевтического действия лазерного облучения. В самое последнее время были получены данные о том, что существует как минимум три таких реакции: (1) фотодинамическое перекисное окисление липидов (ФЛПО),

(2) фотореактивация Cu-Zn-супероксиддисмутазы и (3) фотолиз NO-геминовых комплексов.

Один из ранних эффектов ФЛПО — модификация Ca-АТФазы, которая

превращается из насоса в канал, через который ионы Ca2+ проникают в цитоплазму, тем самым активируя клетку. При облучении крови гелий-неоновым лазером (633 нм) ФЛПО приводит к предстимуляции (priming) фагоцитов, что может объяснить антимикробный и сосудорасширяющий эффекты облучения крови He–Ne-лазером. Реакция фотореактивации супероксиддисмутазы может обеспечить защиту NO от связывания супероксидным радикалом, а фотолиз NOгеминовых комплексов – привести к высвобождению NO. Все это в конечном итоге приводит к расслаблению стенок кровеносных сосудов, которое является одним из наиболее изученных проявлений действия лазерного облучения крови. Действие лазерного излучения может приводить также к активации работы дыхательной цепи митохондрий за счет отщепления оксида азота от переносчиков электронов,

33

таких как цитохром с и цитохромоксидаза. Отдаленное действие лазерного облучения связано с активацией биосинтеза ряда ферментов, которая опосредована первичными механизмами улучшения биоэнергетики и кальций-зависимой активацией клеточных процессов.

В заключение обобщим системные эффекты низкоинтенсивных оптических излучений

Первичные системные эффекты НИЛИ:

Увеличение бактерицидности,

Индукция синтеза белков: индуцибельной NO-синтазы, цитокинов, супероксиддисмутазы, коллагена,

Активация пролиферации клеток;

Вторичные системные эффекты НИЛИ:

Ускорение заживления ран,

Улучшение микроциркуляции крови за счёт вазодилатации микрососудов, уменьшения агрегационных свойств клеток крови, формирования новых микрососудов.

34