uzluga.ru
добавить свой файл
  1 2 3 ... 23 24

Светлой памяти нашего Учителя,


члена-корреспондента НАН Украины,

Заслуженного деятеля науки Украины,

Лауреата Государственной премии Украины,

профессора Белоуса Аполлона Максимовича

посвящается

Предисловие

Исследования в неврологии в последние годы все чаще проводятся на клеточно-мембранном и молекулярном уровне. В Украине и, в частности, в Харькове этому во многом способствовала научная деятельность профессора А.М. Белоуса. Еще в 80-е г.г. прошлого века при консультативной помощи А.М. Белоуса на базе НИИ проблем криобиологии и криомедицины ныне профессором В.А. Малаховым были начаты исследования по изучению клеточно-мембранного гомеостаза при хронических церебральных ишемиях. Итогом этих исследований стала диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук В.А. Малахова «Структурно-функциональные свойства эритроцитов у больных атеросклеротической дисциркуляторной энцефалопатией в динамике медикаментозной коррекции». В дальнейшем в соавторстве с профессором В.А. Яворской, к.м.н. А.В. Гребенюк, В.В. Ганичевым был опубликован ряд работ, посвященных исследованию клеточно-мембранных изменений у больных хроническими церебральными ишемиями с применением новых медикаментозных и немедикаментозных методик. Итогом многолетнего исследования В.А. Малахова стала защита в 2004г. диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук «Клеточно-мембранные аспекты патогенеза, лечения и профилактики начальных стадий хронических церебральных ишемий». В дальнейшем А.М. Белоус являлся научным консультантом диссертационных работ И.Н. Пасюры и Г.И. Дорошенко по изучению возможностей применения в неврологии озонотерапии и электромагнитных полей (крайневысокочастотной и сверхвысокочастотной терапии). И на сегодняшний день эти направления продолжают разрабатываться последователями Аполлона Максимовича.

Современные условия общественной жизни в сочетании с негативными экологическими факторами актуализируют заболевания нервной системы. Так, хронические и острые сосудистые заболевания головного мозга представляют собой одну из приоритетных медицинских и социальных проблем [33, 85, 129, 333]. Этому есть несколько причин, а именно, широкая распространённость, высокие показатели смертности и инвалидизации, серьёзные последствия социально-экономического характера. В экономически развитых странах внедряются активные лечебно-профилактические программы по снижению заболеваемости и смертности от наиболее тяжёлой цереброваскулярной патологии – инсульта. Проблема острой цереброваскулярной патологии и её последствий в Украине является ведущей для оценки состояния здоровья [33, 57, 147, 199]. Ишемический инсульт наряду с ишемической болезнью сердца и онкопатологией продолжает удерживать лидирующие позиции среди причин заболеваемости, смертности и инвалидизации населения Украины [45, 46, 87, 449]. Это прежде всего борьба с такими важнейшими факторами риска сосудистых заболеваний головного мозга, как артериальная гипертензия и атеросклероз [58]. В последние годы всё более актуальными становятся заболевания периферической нервной системы, в том числе вертеброгенного генеза [41]. Существует тенденция роста заболеваемости демиелинизирующими и нейродегенеративными заболеваниями [21, 35, 37, 77, 101, 144]. Обращает на себя внимание увеличение распространённости вегетативной патологии [39, 64, 98]. В настоящее время актуальной также становится эпилепсия пожилого возраста, что, в частности, связано с распространенностью сосудистых заболеваний и увеличением контингента пожилых людей [44, 87, 93, 152, 347, 811]. Широкая распространённость и тяжесть неврологической патологии требует совершенствования существующих и поиска новых методов профилактики и лечения нервных заболеваний [423, 754, 906, 1001].

В настоящее время публикуется всё большее число работ по изучению патохимических изменений при различных заболеваниях нервной системы, в том числе изменений сосудистой стенки [125, 144, 347, 509].

Многочисленные исследования последних лет существенно расширили классические представления о сосудистом эндотелии как об анатомическом барьере, препятствующем проникновению крови в стенку сосудов. В настоящее время стало очевидным, что эндотелий сосудов – это активная метаболическая система, поддерживающая сосудистый гомеостаз путем осуществления ряда важнейших функций: модулирования тонуса сосудов; регуляции транспорта растворенных веществ в клетки сосудистой стенки, роста этих клеток; формирования внеклеточного матрикса; защиты сосудов от возможного неблагоприятного действия циркулирующих клеток и субстанций; регуляции хемотоксических, воспалительных и репаративных процессов в ответ на локальное повреждение [14, 77, 143, 250, 705, 913, 1054].

Эти функции эндотелий сосудов осуществляет путем синтеза и выделения ряда биологически активных соединений. Среди них наибольшее значение имеют оксид азота (NО), простациклин и эндотелин-1. Первые два соединения являются наиболее мощными из известных в настоящее время вазодилататоров, в то время как эндотелин оказывает не менее сильное, но противоположное действие на тонус сосудов и другие функции. Различного рода биорегуляторные влияния NО во многом повторяют ранее описанные влияния простациклина на структуру и функции сосудов, а также клеток крови. Эти два соединения дополняют, а в некоторых случаях дублируют друг друга. Вместе с тем NО обладает и рядом самостоятельных свойств, имеющих важное значение для физиологии и патофизиологии сердечно-сосудистой системы, жизнеспособности организма в целом. Широким спектром этих эффектов и их значимостью объясняется большой интерес, который был проявлен к данной молекуле в различных областях биологии и медицины в последние 10-15 лет. Это касается, в частности, и механизмов развития дисфункции эндотелия – ведущего патогенетического фактора многих заболеваний сердца и сосудов.

Историческая справка


Нобелевская премия по физиологии и медицине в 1998 году была присуждена трем американским исследователям: Фериду Мьюрэду (Техасский университет в Хьюстоне), Роберту Фёрчготту (Университет штата Нью-Йорк) и Луису Игнарро (Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе) за установление функциональной роли оксида азота в работе сердечно-сосудистой системы. Тем самым подведена первая черта под лавинообразным потоком публикаций, посвященных изучению функциональных свойств этого простейшего химического соединения.

Громадный интерес к биологии оксида азота позволил редакции журнала «Science» еще в 1992 году провозгласить его молекулой года. За прошедшие годы установлено, что оксид азота непрерывно продуцируется ферментативным путем в организме животных и человека из аминокислоты аргинина и служит одним из универсальных регуляторов метаболизма. Оксид азота вызывает расслабление гладкой мускулатуры стенок кровеносных сосудов, подавляет агрегацию тромбоцитов и их адгезию. Он необходим и для нормальной работы центральной, периферической и вегетативной нервной системы. NO регулирует деятельность органов дыхания, желудочно-кишечного тракта и мочеполовой системы. Наряду с регуляторными функциями оксид азота проявляет и цитотоксическую (цитостатическую) активность как один из основных компонентов клеточного иммунитета. Образование этого агента иммунокомпетентными клетками обеспечивает защиту организма от бактериальных и злокачественных клеток. Весьма интересны данные об участии NO и в процессе апоптоза – запрограммированной смерти клеток [21, 30, 197].

Становлению проблемы оксида азота в биологии предшествовали внешне не связанные направления биологических исследований, результаты которых обеспечили бурное развитие этой области.

Роберт Фёрчготт (Robert Furchgott) родился 4 июня 1916 г. в г. Чарлстоне (штат Южная Каролина, США). В 1937 г. закончил Университет штата Северная Каролина как химик, а через три года получил докторскую степень по биохимии в Северо-Западном университете (США). С 1956 по 1988 г. был профессором отделения фармакологии в Университете штата Нью-Йорк. С 1988 г. – адъюнкт-профессор отделения фармакологии Университета Майами. В настоящее время – почетный профессор отделения фармакологии в Центре науки о здоровье при Университете штата Нью-Йорк.

Заслуга Фёрчготта состоит в том, что он в 1980 г. открыл так называемый эндотелиальный фактор релаксации сосудов (ЭФР). Этот короткоживущий фактор выделялся из эндотелия изолированных кровеносных сосудов в ответ на введение в инкубационную среду биологически активных веществ, вызывая расслабление гладкой мускулатуры сосудов.

В 1986 г. Игнарро и Фёрчготт, исходя из результатов сравнительного анализа способности ЭФР и NO расслаблять сосуды, а также факторов, влияющих на эту способность, первыми предположили, что активным началом ЭФР служит оксид азота.

Химико-физиологические исследования, выполненные группой испанского ученого Сальвадора Монкада в 1987 году, полностью подтвердили это предположение. Открытие эндотелиального фактора релаксации сосудов резко подняло интерес к биологической роли оксида азота и стимулировало поток исследований в этой области.

Ферид Мьюрэд (Ferid Murad) родился 14 сентября 1936 г. в штате Индиана (США). После окончания университета в г. Кливленде (штат Огайо) там же в 1965 г. получил степень доктора фармакологии. В 1971-1981 гг. возглавлял клинический исследовательский центр Университета штата Вирджиния, занимал должность профессора в нескольких американских университетах. В настоящее время – профессор отделения биологии, фармакологии и физиологии Техасского университета в Хьюстоне.

В середине 70-х годов Мьюрэд с сотрудниками установили, что оксид азота активизирует работу важнейшего внутриклеточного фермента – гуанилатциклазы, которая обеспечивает синтез одного из вторичных мессенджеров – циклического гуанозинмонофосфата. Тем самым впервые стало ясно, что NO, известный до того лишь как токсическое соединение, обладает положительным биологическим действием.

Луис Игнарро (Louis Ignarro) родился 31 мая 1941 г. в Бруклине (Нью-Йорк, США). В 1962 г. окончил Колумбийский университет, а в 1966 г. в Университете штата Миннесота получил докторскую степень по фармакологии. В 1979-1985 г.г. – профессор отделения фармакологии Университета в Новом Орлеане, а с 1985 г. – профессор Университета в Лос-Анджелесе (Калифорния). В настоящее время – профессор отделения молекулярной и медицинской фармакологии Медицинской школы того же университета.

В конце 70-х начале 80-х годов группы Игнарро и Мьюрэда выяснили, что расслабляющее действие оксида азота на кровеносные сосуды и его способность тормозить агрегацию тромбоцитов связаны именно с активацией гуанилатциклазы. Этот результат позволил понять механизмы гипотензивного, спазмолитического, а также противотромбозного действия различных нитрозо- и нитросоединений, в частности нитроглицерина, способных продуцировать в организме животных и человека оксид азота.

Уже в начале 80-х годов Танненбаум с сотрудниками (США) установили, что нитриты и нитраты синтезируются в организме животных и человека из эндогенных источников и этот процесс резко усиливается при воспалении. В результате окисления восстановленных форм азота в качестве промежуточного продукта может возникать оксид азота.

Затем, в середине 80-х годов, две группы американских исследователей (Марлетт и Гиббс с сотрудниками) независимо друг от друга обнаружили, что активированные макрофаги продуцируют оксид азота, причем эффективность его образования соответствовала цитотоксическому и цитостатическому действию этих клеток. Выяснилось, что NO сам по себе полностью имитирует действие активированных макрофагов на клетки-мишени. Именно Гиббс в работах на макрофагах впервые продемонстрировал, что NO образуется в результате окисления аминогруппы в гуанидиновом остатке аргинина. Эта идентификация позволила использовать производные аргинина с заместителем по аминогруппе этого остатка в качестве ингибиторов ферментативного синтеза NO.

Марлетта описал схему реакций, приводящих к образованию NO из аргинина, превращающегося при этом в другую аминокислоту – цитрулин, которая затем вновь рециклируется, пополняя внутриклеточные запасы аргинина. Схематически реакцию синтеза NO можно привести в виде уравнения:


2 Arg +3NADPH +4O2 +3H= 2Cit +2NO +3NADP +4H2O,

где Arg – аргинин, Cit – цитрулин



Стало ясно, что образование NO в биосистемах – ферментативный процесс, который может подавляться различными производными аргинина. Использование специфических ингибиторов синтеза NO существенно облегчило поиск биосистем, способных продуцировать этот агент.

В конце 80-х годов Гэртвэйт с сотрудниками (Великобритания), изучая ЭФР-подобную активность срезов ткани мозга, подтвердили, что она подавляется такими производными аргинина. Эти исследования подняли вопрос об участии эндогенно продуцируемого NO в работе центральной и вегетативной нервной системы.

Интересно, что в 1965-1968 г.г. А.Ф. Ванин в России, Коммонер и Бреннан в США впервые показали, что в микроорганизмах и тканях животных образуются парамагнитные нитрозильные комплексы негемового и гемового железа, включающие оксид азота. Тем самым уже в 60-е годы было продемонстрировано появление в организме животных NO. Этот результат был получен при использовании в биологических исследованиях метода электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), открытого в России в 1944 г. Однако тогда полагали, что оксид азота, входящий в эти комплексы, образуется из экзогенных источников – нитритов, попадающих в организм с диетой или в результате жизнедеятельности микрофлоры кишечника.

В 1984 г. был разработан метод прямого определения NO в организме животных с помощью избирательной ловушки комплексов двухвалентного железа с производными дитиокарбамата. При этом образуются соответствующие парамагнитные комплексы, которые регистрируются спектроскопией ЭПР. Этот метод позволил А.Ф. Ванину уже в 1987 г. продемонстрировать, как в организме животных оксид азота образуется из эндогенных источников. В настоящее время метод широко используется во всем мире для прямого определения NO в организме животных и клеточных культурах. Кроме того, на его основе была разработана методика томографической оценки распределения оксида азота в тканях животных in vivo и in vitro (Звайер – США, Йосимура – Япония).

К началу 90-х годов стало ясно, что перечисленные направления исследований сводятся к одной проблеме – изучению биологической роли NO. Такое объединение – свидетельство универсального значения этого агента для биологических систем. Заслуга нобелевских лауреатов Мьюрэда, Фёрчготта и Игнарро состоит в том, что их основополагающие исследования обеспечили такое объединение, которое и привело к становлению новой области – биологии оксида азота.

В настоящее время в этой области работают сотни исследователей. Число публикаций достигает нескольких тысяч в год. Поскольку оксид азота имеет отношение почти ко всем метаболическим и физиологическим процессам, есть все основания полагать, что эти работы помогут решать не только фундаментальные билогические задачи, но и чисто прикладные, особенно медицинские. Особый интерес представляет способность оксида азота экспрессировать синтез ряда важнейших белков и ферментов как на уровне транскрипции, так и на уровне трансляции: это стресс-белки, ферритин, белки антиоксидантной защиты, белки рецепторов трансферрина, ядерный белок р53, ответственный за блокаду злокачественных новообразований и др. Оксид азота может также влиять на активность многих белков и ферментов – гуанилатциклазы, рибонуклеотидредуктазы, компонентов дыхательной цепи митохондрий и гликолиза, фактора транскрипции NF-kB, белков типа цитохрома Р450, белков ионных каналов и др. В этой связи чрезвычайно важно понять, в какой форме (связанной или свободной) оксид азота транспортируется в организме и в какой форме (нейтральной или ионизированной) он действует на биологические мишени. Решение этого вопроса необходимо для создания новых лекарств, способных имитировать биологическое действие NO.

Химические свойства азота и его соединений

Следует напомнить, что название «азот» происходит от греческого слова azoos – безжизненный, по-латыни nitrogenium (образующий селитру). Химический знак элемента – N. Азот – химический элемент V группы периодической системы Менделеева, порядковый номер 7, относительная атомная масса 14,0067; бесцветный газ, не имеющий запаха и вкуса.

Соединения азота такие как селитра, азотная кислота, аммиак были известны задолго до получения азота в свободном состоянии. В 1772 г. Д. Резерфорд, сжигая фосфор и другие вещества в стеклянном колоколе, показал, что остающийся после сгорания газ, названный им «удушливым воздухом», не поддерживает дыхания и горения. В 1787 г. А. Лавуазье установил, что «жизненный» и «удушливый» газы, входящие в состав воздуха, это простые вещества, и предложил название «азот». В 1784 г. Г. Кавендиш показал, что азот входит в состав селитры; отсюда и происходит латинское название азота (от позднелатинского nitrum – селитра и греческого gennao – рождаю, произвожу), предложенное в 1790 году Ж. Шапталем. К началу ХIX в. были выяснены химическая инертность азота в свободном состоянии и исключительная роль его в соединениях с другими элементами в качестве связанного азота.

Азот – это один из самых распространенных элементов на Земле, причем основная его масса (около 4·1015 тонн) сосредоточена в свободном состоянии в атмосфере. Азот – четвертый по распространенности элемент Солнечной системы (после водорода, гелия и кислорода).

В воздухе свободный азот (в виде молекул N2) составляет 78,09 % по объему (или 75,6 % по массе), не считая незначительных примесей его в виде аммиака и окислов. Природные соединения азота – хлористый аммоний (NH4CI) и различные нитраты. Азот накапливается в почвах (0,1%) и в живых организмах (0,3 %). Хотя название «азот» означает «не поддерживающий жизни», на самом деле это – необходимый для жизнедеятельности элемент. В белке животных и человека содержится 16-17 % азота. В организмах плотоядных животных белок образуется за счет потребляемых белковых веществ, имеющихся в организмах травоядных животных и в растениях. Растения синтезируют белок, усваивая содержащиеся в почве азотистые вещества, главным образом неорганические. Значительные количества азота поступают в почву благодаря азотфиксирующим микроорганизмам, способным переводить свободный азот воздуха в соединения азота. В природе осуществляется круговорот азота, главную роль в котором играют микроорганизмы – нитрофицирующие, денитрофицирующие, азотфиксирующие и др.

Степени окисления азота меняются от +5 (в N2O5) до –3 (в NH3). В обычных условиях в свободном состоянии азот образует молекулу N2, где атомы азота связаны тремя ковалентными связями. Молекула азота очень устойчива.

Азот немного легче воздуха; плотность 1,2506 кг/м3, t пл. – 209,860С, t кип. – 195,80С. В воде азот менее растворим, чем кислород: при 00С в 1 м3 H2O растворяется 23,3 г азота. Лучше, чем в воде, азот растворим в некоторых углеводородах. Только с такими активными металлами, как литий, кальций, магний, азот взаимодействует при нагревании до сравнительно невысоких температур. С большинством других элементов азот реагирует при высокой температуре и в присутствии катализаторов. Хорошо изучены соединения азота с кислородом N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5, N2O4 (рис. 1).

Из них при непосредственном взаимодействии элементов образуется окись NO, которая при охлаждении легко окисляется далее до двуокиси NO2. В воздухе окислы азота образуются при атмосферных разрядах. Их можно получить также действием на смесь азота с кислородом ионизирующих излучений. При растворении в воде азотистого N2O3 и азотного N2O5 ангидридов соответственно получаются азотистая (НNO2) и азотная (НNO3) кислоты, образующие соли – нитриты и нитраты. С водородом азот соединяется только при высокой температуре и в присутствии катализаторов, при этом образуется аммиак NH3.





оксид азота , NO2




оксид азота, N2O




оксид азота , N2O3




азотный ангидрид, N2O5



оксид азота, N2O4





Рис. 1. Соединения азота с кислородом

Закись азота является постоянной микропримесью воздуха и действует практически как индифферентный газ, а в очень больших концентрациях в смеси с кислородом – как наркотик. Окись азота NO вызывает быстрое превращение гемоглобина крови в метгемоглобин и действует на центральную нервную систему. Двуокись азота NO2 (N2O4) раздражает главным образом легкие, вызывает их отек [51, 36, 1022].

Термином «оксид азота» (или «окись азота») обозначается восстановленная форма моноокиси азота (NO) с периодом полураспада от 2 до 30 с. NO представляет собой растворимый в воде и жирах бесцветный газ с уникальными физиологическими свойствами. В химическом отношении NO представляет собой маленькую липофильную молекулу, состоящую из одного атома азота и одного атома кислорода и имеющую неспаренный электрон, что превращает ее в высоко реактивный радикал, свободно проникающий через биологические мембраны и легко вступающий в реакции с другими соединениями. Маловыраженная поляризация молекулы NO – одна из причин плохой растворимости NO в воде. В химические реакции с водой NO не вступает, и NO не является солеобразующим окислом. Кислород легко окисляет NO до солеобразующих окислов азота, в которых атомы азота имеют более высокие валентности и более высокие степени окисления. Гидратация солеобразующих окислов азота приводит к образованию азотистой (HNO2) и азотной (HNO3) кислот. Супероксиданион (О2-) окисляет NO до пероксинитрита (ONOO-) [121, 130, 167].

Возможность ионизации NO с образованием катиона нитрозония (NO+) указывает на свойства NO как восстановителя. Спектр веществ, в отношении которых NO себя проявляет как восстановитель, невелик. К ним относятся молекулярный кислород (О2), озон (О3), супероксиданион (О2-), молекулярный фтор (F2). Возможность ионизации NO с образованием аниона нитроксила (NO) указывает на свойства NO как окислителя. В отношении биоорганических соединений NO себя обычно проявляет как окислитель.

Окись азота имеет две электронные структуры. Неспаренный электрон в них может находиться либо на атоме азота, либо кислорода. Наличие этих электронов обеспечивает магнитный момент у молекулы. Окись азота за счет своих парамагнитных свойств способна в магнитном поле образовывать полимерную структуру с общей электронной оболочкой. Кроме того, при образовании спиральной структуры полимерная NO-молекула создает собственное магнитное поле, направленное вдоль оси спирали, которое ориентирует отдельные молекулы NO и позволяет им встраиваться в полимерную цепочку. Прохождение тока по спирали приводит к расширению ее диаметра. Общая электронная оболочка в полимерной NO-молекуле приводит к тому, что она становится проводником электрического тока [321, 778, 990, 1010].

Источники оксида азота в биологических системах

Оксид азота является универсальным регулятором метаболических процессов в разных клетках и тканях организма человека и животных.

Определенное его количество образуется во время экзогенного поступления органических нитрозосоединений как лекарственных средств (нитропруссид, нитроглицерин и др.). Кроме того, NO может образовываться из окисей азота, что попадают в атмосферу из отопительных систем и в результате работы двигателей внутреннего сгорания, а затем – в организм ингаляционным путем [12, 135, 497, 678].

Нитраты и нитриты поступают в организм из экзогенных источников (пища, питьевая вода, оксиды азота воздуха) и в результате нитрификации аммонийного азота микроорганизмами кишечника. Эндогенно эти анионы образуются при неферментативном или ферментативном окислении оксида азота. Указанная молекула играет ключевую роль в регуляции разнообразных биохимических и физиологических процессов и образуется в клетках из L-аргинина с помощью NО-синтазных реакций. Физиологические функции NO обеспечиваются теми небольшими его количествами, которые синтезируются конститутивными формами NO-синтаз. NO в больших количествах, вырабатываемый индуцибельной NO-синтазой, обладает токсическими свойствами, что позволяет ему осуществлять в организме как защитные функции (убивать опухолевые и бактериальные клетки), так и участвовать в патологических процессах, индуцируя апоптоз. Согласно некоторым данным, значительную часть продуктов NO-синтазных реакций, помимо NО, составляют нитриты и/или нитраты. Вместе с тем в организме теплокровных существует мощная нитрат(нитрит)редуцирующая система, способная восстанавливать нитраты и нитриты в NO, что указывает на наличие в нем цикла оксида азота. Не выяснено, имеет ли из субстратов этого цикла только NO самостоятельное значение в осуществлении физиологических и патологических процессов или таковым обладают также нитрит и нитрат [1, 10, 134, 397].

Одним из ключевых ферментов нитритредуцирующей системы является ксантиноксидоредуктаза, обладающая структурным сходством с бактериальными нитрат/нитритредуктазами. Показано, что, ксантиноксидаза молока способна в аэробных условиях восстанавливать нитраты и нитриты соответственно в Мо-содержащем и Fe-S-центрах, используя в качестве донора электронов NADH. Недавно установлено, что ксантиноксидаза тканей млекопитающих способна восстанавливать нитрит в NO. Предполагается, что эта реакция осуществляется в молибденовом центре фермента, нуждается в NADH как доноре электронов и выполняет вазодилататорную роль при гипоксии, когда NO-синтаза не функционирует, а концентрация NADH в тканях повышена [21, 30, 190, 345, 789].

Нитриты, по-видимому, в определенной мере обладают сами по себе цитотоксическим действием, а нитраты вызывают апоптоз потому, что восстанавливаются в нитрит с помощью ксантиноксидазы.

В воздухе NО как нестойкое соединение в результате фотохимического смога окисляется, при этом образуются N2O, NO2, N2O3, N2O4, N2O5, NO3, HNO2, HNO3. Кроме того, в результате реакции NO2 с летучими органическими соединениями синтезируется пероксиацетил нитрат (PAN). Они, а также нитриты, нитраты, N- и S-нитрозосоединения, органические нитраты, гидроксиламин и другие азотсодержащие соединения, поступая в организм, способны образовывать NО. Нитрит- и нитрат-анионы восстанавливаются в NО, взаимодействуя с гемсодержащими белками, и некоторыми ферментами, например, ксантиноксидазой. В превращении органических нитратов, нитрозосоединений и гидроксиламина в NО участвуют глутатион-8-трансферазы, цитохромы Р-450 и митохондриальная альдегиддегидрогеназа [31, 56].

Крупнейшими источниками образования NO являются нитрит-редуктазные реакции, в частности, у бактериальной микрофлоры полости рта или желудочно-кишечного тракта. Важным источником окиси азота в организме являются клетки гранулоцитарного ряда [5]. Учитывая хорошую растворимость окиси азота в липидной среде и слабую в водной, можно предположить, что липидная компонента организма, в том числе ненасыщенные жирные кислоты, является своеобразным депо для этих молекул.

Под влиянием оксида азота наблюдается окисление тиолов с образованием нитрозотиолов [1, 84]. В плазме крови обнаруживаются нитрозотиолы цистеина, альбумина, а в клетках – нитрозотиолы глутатиона, цистеинилглицина, различных белков, включая очень важные для регуляции пролиферативной активности клеток и их апоптоза [9, 67]. NO после конъюгации с супероксиданионом направляется по различным путям преобразования пероксинитрита, включая нитрование белков, образование нитрозотиолов, в том числе нитрозотиолов гомоцистеина. Часть этих продуктов приводит к усилению оксидативного стресса и свертываемости крови, тромбообразованию. В условиях нарастающего оксидативного стресса за счет генерации активных форм кислорода (АФК) чаще наблюдается снижение активности эндотелиальной NO-синтазы и глутатион-пероксидаз [68, 98]. Это вызывает оправданное стремление использовать доноры NO в терапевтических целях при недостаточной выработке данного медиатора эндотелиальными клетками. Однако это не всегда представляется целесообразным, в связи хотя бы с тем, что субэндотелиальные макрофаги также являются источником значительных количеств NO. Кроме того, сам NO представляет парамагнитную молекулу, т.е. свободный радикал, и при неблагоприятных условиях метаболизма способен вызвать так называемый нитрозилирующий стресс.

Экзогенные донаторы NO, исключая субстраты NO-синтаз, аминокислоту аргинин, высвобождают NO, по-видимому, без участия специально синтезируемых энзимов. К подобным донорам NO относятся такие лекарственные препараты, как нитросорбит, эринит и нитроглицерин, а также нитропруссид натрия, известные в фармакологии как нитраты, нитриты, к которым относятся амилнитрит, соли азотистой кислоты. Эти вещества с участием эндогенных окислительно-восстановительных систем способны генерировать монооксид азота. Монооксид азота накапливается в виде нитрозотиолов, транспортируется и взаимодействует с молекулами-мишенями, в частности геминовыми белками [9]. К нитрозотиолам относятся нитрозоглутатион, нитрозоцистеин, нитрозо-S34-альбумин, S-нитрозо-N-ацетилпеницилламин и др. Из нитрозотиолов самым лучшим, с точки зрения малой токсичности, является S-нитрозоглутатион [110, 611].

Механизмы воздействия нитрозотиолов при парентеральном введении связаны с их прямым вкладом в общий пул NO. Нитрозотиолы (RSNO) высвобождают NO в соответствии с реакцией:


RSNO →RS- + NO-

В
2GSNO →GSSG + 2NO-

этой реакции способен также образовываться тиольный радикал (RS). Эта реакция в физиологических ситуациях протекает достаточно интенсивно только при поглощении световой энергии или других видов излучения, в особенности в присутствии ионов переходных металлов [135]. Реакции транснитрозилирования, протекающие в присутствии переходных металлов, в том числе ионов меди, приводят к образованию дисульфидов, например глутатиона (GSSG):


Во внутренних средах организма высвобождение NO можно представить в виде реакции:


GSNO + Cu1+ + H+ → GSH + NO + Cu2+


Окисленные ионы меди подвергаются восстановлению за счет эндогенных аминотиолов или аскорбата:


2GSH + 2Cu2+ →GSSG + 2Cu+ + 2H+


В присутствии ионов меди или железа происходит генерация NO из нитрозотиолов и окисление тиоловых групп. Исходя из того, что эти ионы с переменной валентностью в свободном состоянии во внутренней среде практически отсутствуют, в настоящее время интенсивно изучаются белки, их содержащие [168].

Таким образом, на сегодняшний день имеется достаточно большое количество сведений о источниках, путях поступления и преобразования оксида азота в биологических системах. Однако не все механизмы цикла оксида азота полностью изучены и осмыслены, что требует проведения дальнейших исследований в этой сфере.

Синтез оксида азота в организме


<< предыдущая страница   следующая страница >>