Головна

Акушерство   Анатомія   Анестезіологія   Вакцинопрофілактика   Валеологія   Ветеринарія   Гігієна   Захворювання   Імунологія   Кардіологія   Неврологія   Нефрологія   Онкологія   Оториноларингологія   Офтальмологія   Паразитології   Педіатрія   Перша допомога   Психіатрія   Пульмонологія   Реанімація   Ревматологія   Стоматологія   Терапія   Токсикологія   Травматологія   Урологія   Фармакологія   Фармацевтика   Фізіотерапія   Фтизіатрія   Хірургія   Ендокринологія   Епідеміологія  

В. Актівация перекисного окислення липидов

Хаотропний ефект надлишку жирних кислот і лизофосфатидов підтримує активациюперекисного окислення липидов (ПІДЛОГА), що ініціюється накопиченням в гипоксической клітці активних форм кисня (АФК). Генерація останніх пов'язана з Са2+- залежним пошкодженням митохондрий і формуванням надлишку донорів електронів - відновлених кофакторов.

Утворення активних (токсичних) форм кисня (в незбудженому стані кисень нетоксичний) пов'язане з особливостями його молекулярної структури: О2содержіт два неспарених електрони з паралельними спинами, які не можуть утворювати термодинамічно стабільну пару і розташовуються на різних орбиталях. Кожна з цих орбиталей може прийняти ще один електрон. Таким чином, повне відновлення молекули кисня відбувається внаслідок чотирьох одноелектронних перенесень:

е-е-е-е-, Н+

О2О2 + Н2О 2Н2О

Що Утворюються в ході неповного відновлення молекул кисня супероксид (О2-), пероксид (Н2О2) і гидроксильний радикал ('ВІН)-)(активні форми кисня, є окислювачами, що представляє серйозну небезпеку для багатьох структурних компонентів клітки (Авдеєва Л. В., Павлова Н. А., Рубцова Г. В., 2005). Особливо активний гидроксильний радикал (-OH), взаємодіючий з більшістю органічних молекул. Він віднімає у них електрон і ініціює таким чином ланцюгові реакції окислення.

Основний шлях освіти АФКв більшості кліток - витік електронів з ланцюга їх передачі (дихального ланцюга) і безпосередня взаємодія цих електронів з киснем (Губарева Л. Е., 2005). У якості ще двох источниковмогут виступатьреакції з участиемоксидаз, що використовують молекулярний кисень як акцептор електронів і поновлюючих його до Н2О або Н2О2іреакциї з участиемоксигеназ, що включають один (монооксигенази) або два (диоксигенази) атоми кисня в продукт реакції, що утворюється. У умовах дефіциту в тканинах кисня, т. е. в ситуації, коли «попит» (відновлені кофактори) перевищує «пропозицію» (кількість молекул кисня), імовірність посилення освіти АФК різко зростає. Реакції, що Ініціюються ними свободнорадикальние, приводять до пошкодження клітинних і субклеточних структур, включаючи митохондрії, молекули ДНК і білка. І хоч внесок АФК в розвиток гипоксического некробіозу (на відміну від реперфузионного синдрому) розцінюється як домінуючий механізм не всіма авторами (Зайчик А. Ш., Чурілов Л. П., 1999), проте їх участь в активації вільно-радикальних процесів в клітці, включаючи ПІДЛОГУ, є вирішальною.

Потрібно відмітити, що ПІДЛОГУ являючи собою саморазвивающуюся ланцюгову реакцію, постійно протікає в клітці, граючи роль необхідної ланки в її життєдіяльності і в адаптационних реакціях. Завдяки перекисному окисленню в молекулі фосфолипидов клітинних мембран, вмісних у другому положенні жирну кислоту, з'являються полярні гидроперекисние угруповання (гидроперекиси липидов), що володіють детергентним дією. Поява таких угруповань збільшує рухливість полипептидних ланцюгів, т. е. полегшує конформационние зміни молекул білків, що супроводиться зростанням активності мембраносвязанних ферментів, до яких по суті відносяться всі ферментні системи клітки. І лише надмірна активація ПІДЛОГА, що зачіпає більше за 3-5% фосфолипидов мембран, перетворює його з регуляторного механізму в ланку патогенеза їх пошкодження при клітинній загибелі (Ю. А. Владіміров, 1987; 2000).

Внаслідок активації ПІДЛОГА, АФК, що ініціюється, і передусім - гидроксильним радикалом (-OH), відбувається утворення нових повторних радикалів: липидного (L-), алкоксильного (LO-), перекисного (LOO-).)(Рис.)(28.)(

Рис.)(28.)(Перекисное окислення липидов і утворення повторних радикалів

(Ю. А. Владіміров, 2001)

Хімічна активність цих повторних органічних радикалів нижче, ніж у гидроксильного радикала (-OH), але вони активно залучаються до ланцюгової реакції ПІДЛОГА, підтримуючи і посилюючи пошкодження липидного бислоя клітинних мембран.)(

Модифікуючі ефекти ПІДЛОГА у відношенні фосфолипидов визначають ланцюг подальших подій (Архипенко Ю. В. з соавт., 1983;)(Меерсон Ф. З., 1989;)(Владимиров Ю. А., 2001).)(Передусім, в молекулах фосфолипидов, вмісних у другому положенні жирну кислоту, з'являється полярне гидроперекисная угруповання (мал. 29).)(

При цьому накопичення гидроперекисей липидов супроводиться зменшенням кількості ненасичених липидов.)(Приумеренной активацииПОЛ, як відмічалося вище, поява в микроокруженії інтегральних білків полярних продуктів ПІДЛОГА, що володіють детергентним дією, спричиняє збільшення рухливості полипептидной ланцюга, що, як правило, супроводиться збільшенням каталітичної активності ферментів.)(Приизбиточной активацииПОЛ головне значення придбаває зменшення кількості неграничних фосфолипидов.)(

Рис.)(29.)(Освіта гидроперекиси фосфолипида, початковий етап процесу ПІДЛОГА

(Ф. З. Меєрсон, 1984).

- Значне зменшення вмісту неграничних фосфолипидов в мембрані під впливом ПІДЛОГА, підвищує регидность (микровязкость) її липидного бислоя, що супроводиться зниженням конформационной рухливості полипептидних ланцюгів білків, вбудованих в мембрану (ефект «вмораживания»). Оскільки така рухливість необхідна для нормального функціонування ферментів, рецепторов і каналоформеров, їх функціональна відповідь ингибируется (мал. 30).

Рис. 30Изменение активності Са-АТФази в мембранах саркоплазматического

ретикулума внаслідок модифікації липидного оточення цього ферменту

процесом ПІДЛОГА (Ф. З. Меєрсон, 1984)

А - початковий стан; Би - помірна активація Са-АТФази; У - ингибирование-Са-АТФази.

- Окислені в ході активації ПІДЛОГА фосфолипиди зазнають латеральной дифузії вдовж мембрани і утворять ассоциати (кластери), фіксовані взаємодією фосфолипидов між собою і молекулами води. Ці дільниці мембрани придбавають гидрофильность. Розташовуючись один проти одного в кожному з монослоев липидного бислоя, такі ассоциати утворять канали в мембрані, збільшуючи її проникність для води, кальцію і інших іонів (мал. 31).

Рис. 31. Схема утворення перекисних кластерів і фрагментація мембрани при індукції перекисного окислення липидов (Ф. З. Меєрсон, 1984)

Світлий трикутник - гидроперекисная група.

- Продукти розпаду, що Утворюються гидроперекисей фосфолипидов (малоновий, глутаровий і інш. диальдегиди) взаємодіють з вільними аминогруппами мембранних білків, утворюючи міжмолекулярну сшивки і инактивируя ці білки (мал. 32). In vivo цей процес приводить до освіти т. н. основ Шиффа пігменту зношування липофусцина.

Рис. 32. Утворення сшивок і ингибирование мембранних білків-ферментів внаслідок активації ПІДЛОГА (Ф. З. Меєрсон, 1984)

Останній являє собою суміш липидов і білків, пов'язаних між собою поперечними ковалентними зв'язками і денатурированними внаслідок взаємодії з хімічно активними групами (диальдегидами) продуктів ПІДЛОГА. Цей пігмент фагоцитируется, але не гидролизуется ферментами лизосом, і тому нагромаджується в клітках у вигляді пігментних плям, особливо на дорзальной поверхні долонь у немолодих людей.

Гидроперекись (2), що утворилася внаслідок реакції фосфолипидов (1) з молекулярним киснем, розпадається на фосфолипид з укороченим вуглеводневим ланцюгом у другому положенні, схожий з лизофосфолипидами (3) і короткий вуглеводневий фрагмент - диальдегид (4). Взаємодія біфункціональної за своєю природою молекули диальдегида з аминогруппами одночасно двох молекул білків приводить до формування сшивки (5).

- Під впливом ПІДЛОГА відбувається окислення сульфгидрильних (-SH) груп мембранних білків: ферментів, іонних каналів і насосів, що приводить до падіння їх активність.

- Утворення полярних продуктів окислення сприяє зростанню на мембрані негативного поверхневого заряду, що зумовлює фіксацію на ній полиелектролитов. Серед останніх - деякі білки і пептиди, що формують білкові пори - один з чинників зниження електричної стабільності мембран.

- Збільшення полярності внутрішньої оболонки мембрани зумовлює проникнення води в липидний бислой - т. н. «водну корозію мембрани».

- «Виштовхування» з мембрани частини полиненасищенних жирних кислот, що окислилися приводить до зменшення площі її липидного бислоя.

Таким чином, на цьому етапі розвитку гипоксического пошкодження кліток ключовою ланкою патогенеза виступає дезорганізація липидного бислоя мембран, здійснювана за участю іонів кальцію і липидной тріади: активації липаз і фосфолипаз; детергентного дії надлишку жирних кислот і лизофосфолипидов, а такжеактивації перекисного окислення липидов.

Істотний внесок в цю дезорганізацію вносять також: механічне (осмотическое) розтягнення мембран і адсорбція на липидном бислое полиелектролитов, сприяючі збільшенню їх порозности. У сукупності вказані порушення зумовлюють зниження електричної міцності мембран і возникновениеелектрического пробою липидного бислоя власним мембранним потенціалом (мал. 33). Останній розглядається як термінальний механізм порушення бар'єрної функції мембрани (Владіміров Ю. А., 2001).

Цей етап патогенетической ланцюга пошкодження кліток при гипоксії, характеризующийсянарастающей втратою бар'єрної і матричної функцій мембран, определяетпереход оборотних змін в клітці - в безповоротні.

Подальший розвиток подій пов'язаний з формированиемповреждений клітинних структур, що безпосередньо приводять до клітинної загибелі. Істотно, що механізми цих ушкоджуючих ефектів також тісно пов'язані з підвищеним змістом в цитозоле іонів Са2+.

Патогенетические наслідки надлишку іонів кальцію в заключній стадії гипоксического пошкодження кліток (стадія некробіозу) не ограничиваютсяактивацией липаз і фосфолипаз. Іони Са2+прямо беруть участь в прямих ефектах пошкодження клітинних структур і апоптотической загибелі кліток. До числа цих ефектів відносяться:

- Руйнування цитоскелета, яке пов'язане сСа2+-залежною активацією кальпаинов. Відбувається деструкция деяких білків цитоплазми (β)(-актин, фодрин), що викликає деформацію кліток, що обмежує можливість їх взаємодії з микроокружением, а також здібність до сприйняття регуляторних сигналів. Слабість цитоскелета сприяє дезинтеграції деяких надмолекулярних комплексів в клітці, зокрема, від'єднуванню рибосом від мембран шероховатого ендоплазматического ретикулума. У результаті відбувається насичення цитоплазми білковими молекулами, що зазнають деградації.

- Механічне пошкодження клітинних структур, обусловленноеСа2+активація скорочувальних функції миофибриллс одночасною втратою ними здібності до розслаблення. Такиеконтрактурние сокращениясопровождаются механічним пошкодженням скорочувальних структур клітки.

- Омиление і ендогенний детергентний ефект. Накопичення в клітці жирних кислот в присутності надлишку іонів Са2+(і Na+) приводить кобразованию мив- солей вищих жирних кислот. З цієї причини гідроліз сложноефирних зв'язків називаетсяомилением. Освіту мив в цитозоле різко збільшує його детергентную активність яка в буквальному значенні розчиняє липидние мембрани (Зайчик А. Ш., Чурілов Л. П., 1999). Мила, руйнуючи мембрани органоидов, обрушують на клітку удар гидролаз, активних радикалів і інших метаболитов, які до цього моменту були ізольовані в різних отсеках клітки. Цей ендогенний ефект має вирішальне значення в формуванні фінальної стадії клітинної загибелі.

- Нарівні з участю в некробіозі, іони кальцію беруть участь в реализациимеханизмов апоптотической загибелі кліток. Серед останніх: підвищення активності Са2+-залежних ендонуклеаз і кальпаинов. Подібна активація несе в собі загрозу для клітки, ініціюючи її апоптотическую загибель або внаслідок фрагментації ДНК (ендонуклеазами), або внаслідок протеолиза антиапоптотических білків (bcl-2) кальпаинами. Апоптозу може сприяти икальпаининдуцированная деградація протеинкинази З (ПКС), реалізуючий, в основному, антиапоптотические ефекти і підвищуючу стійкість кліток до токсичних продуктів обміну.

- Більш того надлишок іонів Са2+самспособствует утворенню токсичних продуктів, в ролі яких можуть, зокрема, виступати молекулиоксида азоту у високих концентраціях, що створюються Са2+-активацією индуцибельной NO-синтази. Найбільш яскраво такий ефект виявляється при т. н. глутаматной загибелі нейронів, виникаючої при гипоксії (ішемії мозку). Ініціація розвитку подій в цьому випадку пов'язана з дефіцитом енергії в нейронах, виходом іонів калію, деполяризація мембран і підвищенням внутрішньоклітинного пулу Са2+в результаті тривалого відкриття потенціал залежних кальцієвих каналів (мал. 34).

Рис. 34. Механізм розвитку глутаматной загибелі нейронів при гипоксии

Слідством надлишку іонів кальцію в цитоплазме є підвищене виділення нейромедиатора (глутамата) глутаматергическими нейронами в синаптическую щілину. Сприйняття даного сигналу постсинаптическими нейронами здійснюється за допомогою НМДА-рецепторов (найбільш добре вивчений подтип рецепторов глутамата з високою спорідненістю до синтетичної амінокислоти Н-метил-Д-аспартату), чутливість яких до медіатора в умовах гипоксії значно зростає (Крижановський Г. Н., 1997). Результатом «глутаматной бомбардування» (Акмаєв И. Г., 1996; Акмаев И. Г., Гріневич В. В., 2001) постсинаптического нейрона є відкриття в ньому іонних каналів, що приводить до збільшення надходження кальцію в клітку і активація нейрональной NO-синтази (NOS). Продуцируемий під її впливом оксид азоту, маючи малий розмір і липофильную природу молекули, диффундирует у позаклітинний простір і поступає через мембрани в сусідні клітки (нейрони), впливаючи на них токсичний чином. Основу цього токсичного впливу складає енергетичний дефіцит кліток. Механізм формування такого дефіциту пов'язаний зі здатністю NO викликати S-нитрозилирование клітинних железосодержащих білків (аконитаза ЦТК, комплекси I-III ланцюга перенесення електронів в МТХ) і їх инактивацию. Крім того, під впливом NO происходитрибозилированиеинитрозилированиеглицеральдегид-3-фосфатдегидро-генази, що зумовлює гальмування гликолиза. Нарешті, при взаємодії NO з іншим радикалом - О2-образуетсяпероксинитрит-анион (ONOO-), зухвалий безповоротне ингибирование железосодержащих білків.)(

За рахунок освіти ONOO-можливе включення апоптотического механізму загибелі кліток шляхом реалізації наступного каскаду:)(

Особливістю глутаматной загибелі нейронів є відсутність загибелі самих NO-продуцирующих нейронів, що виявляються захищеними від токсичної дії NO.)(Механізм цього захисту зв'язують з активацією супероксиддисмутази (СОДИ) і (або) з переходом NO в окислену форму (NO+).)(По суті тут простежується пряма аналогія з макрофагами, які, продуцируя NO, самі виявляють до нього стійкість.)(

Таким чином, загибель клітки при гипоксії являє собою закономірне розгортання ланцюга подій, що включають формування енергодефицита, ингибирование основних метаболічних шляхів, активацію липидной тріади і подальше безповоротне пошкодження клітинних структур.)(Центральною ланкою патогенеза цих подій є підвищення внутрішньоклітинної концентрації іонів кальцію, а головною мішенню - клітинні мембрани і, передусім - митохондрії.)(

Послідовність розглянутих змін при гипоксії (аноксії) однакова для самих різних тканин.)(Про це свідчать досліди зі зрізами тканин, ізольованими клітками і ізольованими органеллами (Владіміров Ю. А., 2001). Рис. 35.

Відмінність складається лише в швидкості протікання цих процесів, яка при температурі тіла людини в 2-3 рази вище. Крім того, ця швидкість різна для різних тканин і з найбільшою швидкістю вказані процеси протікають в тканині мозку, з меншою - в печінці, з ще більш низькою швидкістю - в мишечной тканині.

Рис. 35. Послідовність порушень в клітках печінки при аноксии

по Ю. А. Владімірову, 2001

По темі: ""Токсикози I половини вагітності.
Завдання для самостійної роботи студентів IV курсу лікувального факультету по акушерству і гінекології
VIII. Складіть одну клінічну задачу по досліджуваній темі.
Лікування позаматкової вагітності
Родопоміч при неправильних членорасположениях плоду
Спостереження і контроль
Піхвове кесарево перетин

© 2018-2022  medmat.pp.ua