Малахов В. А., Завгородняя А. Н., Лычко В. С., Джанелидзе Т. Т., Волох Ф. А. Проблема оксида азота в неврологии харьков 2009
|
|
Скачать 3.75 Mb.
|
|
Хорошо известна схема реакций, приводящих к образованию NO из аргинина, описанная М. Марлетта Синтазы оксида азота. |
|
^
2 Arg +3NADPH +4O2 +3H= 2Cit +2NO +3NADP +4H2O, где Arg – аргинин, Cit – цитрулин Один из атомов азота R-цепи аминокислоты L-аргинин – доказанный источник атома азота для молекулы NO, синтезируемой клетками млекопитающих и человека. Катализатор этой реакции – NO-синтаза (NOS). L-аргинин относится к группе полунезаменимых аминокислот и играет важную роль в жизнедеятельности организма. Он был впервые идентифицирован в 1886 году [90]. 9 лет спустя было показано, что L-аргинин является продуктом гидролиза белков [42], его структура окончательно установлена в 1910 году [3]. В дальнейшем были подробно изучены метаболизм L-аргинина и его роль в балансе азота и гомеостазе. Значение L-аргинина резко возросло после того, как было установлено, что он является предшественником оксида азота [4], обладающего широким спектром биорегуляторных влияний [5, 511, 789]. Ежедневный прием L-аргинина с пищей для взрослого человека в среднем составляет 5,4 г [12]. Из-за высокой активности аргиназы – фермента, разрушающего L-аргинин в слизистой оболочке тонкого кишечника, 40 % поступающего с пищей аргинина разрушается в процессе абсорбции, а остальное его количество поступает в воротную вену [33]. Принимая усвояемость связанного с белком L-аргинина за 90 %, можно считать, что только 50 % пищевого аргинина поступает в системную циркуляцию. Концентрация L-аргинина в плазме крови человека и животных колеблется в пределах 95-250 мкмоль/л в зависимости от возраста и диеты. Количество же аргинина, проникающего в эндотелиальные клетки сосудов зависит от активности мембраносвязанной транспортной системы. Однако в случае недостаточного количества поступившего в эндотелиальные клетки аргинина разрушение (катаболизм) белков и/или L-аргинин – L-цитролиновый цикл могут в той или иной степени восполнить дефицит аргинина для поддержания необходимого его уровня [12]. Концентрация аргинина в эндотелиальных клетках зависит также от активности аргиназы, которая превращает его в орнитин и мочевину. Аргиназа I является конститутивной, а так называемая «внепеченочная» аргиназа (аргиназа II) индуцируется в эндотелиальных клетках липополисахаридами и интерфероном [12, 33]. Синтез аргинина осуществляется при конденсации цитруллина с аспартатом и последующим образованием промежуточного продукта – аргининосукцината, который после распада образует аргинин и фумарат, который связывает цикл карбамида с циклом трикарбоновых кислот. Ресинтез L-аргинина из L-цитруллина катализируется аргининсукцинатсинтазой и аргининсукцинатлиазой. К переносчикам L-аргинина относятся САТ-1 и САТ-2 – ферменты-транспортеры катионных аминокислот. Как и другие аминокислоты, L-аргинин участвует в синтезе белка. Неполимеризованный L-аргинин стимулирует инкрецию гормонов: инсулина, соматотропина, пролактина, глюкагона и др. Аргиназа (две изоформы), NOS (три изоформы), аргининдекарбоксилаза, возможно, и другие ферменты катализируют превращения L-аргинина. К продуктам метаболизма L-аргинина (помимо NO) относятся мочевина, креатин, L-орнитин, L-цитруллин, L-пpoлин и др. Внутриклеточная концентрация аминокислоты L-аргинин зависит от ее поступления с пищей, ее синтеза (ресинтеза) в организме, ее активного транспорта внутрь NO-синтезирующих клеток и активности обеих изоформ аргиназы, катализирующей расщепление L-аргинина. Содержание L-аргинина в клетках, синтезирующих NO, повышают интерферон-γ (ИФ-γ) и интерлейкин-1β (ИЛ-1β), которые ускоряют поступление L-аргинина внутрь клеток и повышают активность аргининсукцинатлиазы, катализирующей ресинтез L-аргинина из L-цитруллина. ИЛ-4 и ИЛ-10 повышают активность аргиназ и тем самым снижают содержание L-аргинина в клетках, синтезирующих NO. Биологическая активность NO стимулируется некоторыми агонистами, включая L-аргинин, АХ, брадикинин и др. Но синтез NO является регулируемым процессом и может тормозиться различными аналогами L-аргинина, которые являются конкурентными ингибиторами NOS. При этом N-омега-циклопорил-L-аргинин является селективным ингибитором еNOS, в то время как аминогуанидин – iNOS. Некоторые другие аналоги L-аргинина, такие как N-монометил-L-аргинин (L-NMMA), N-нитро-L-аргининметиловый эфир (L-NAME), N-нитро-L-аргинин (L-NNA) способны тормозить выработку NO обоими ферментами. Выработка NO может также замедляться или прекращаться под влиянием гемопротеинов, метиленового голубого, супероксид радикалов, этанола, глюкокортикостероидов, индометацина [33, 97]. ^ Синтез оксида азота осуществляется при участии одноименной NO-синтазы, которая имеет три изоформы: нейрональную (nNOS, NOS-1), индуцибельную (iNOS, NOS-2) и эндотелиальную (eNOS, N0S-3). Ферменты катализируют пятиступенчатое окисление L-аргинина до L-цитруллина и NO. Все они – гомодимеры с молекулярной массой 130 кДа для iNOS и eNOS, 160 кДа – для nNOS. Мономеры состоят из нескольких доменов. N-концевой участок содержит гемсвязующий оксигеназный домен, специфичный для каждой изоформы (nNOS человека содержит N-концевую лидерную последовательность, которая отсутствует у eNOS и iNOS; она является высокогомологичной к синтрофинам – семейству белков, которые локализованы в сарколеме). За оксигеназным расположен кальмодулин-связующий домен, а в С-концевом участке цитохром Р450-подобный редуктазный домен с местами связывания для кофакторов. Этот участок отвечает также за NADPH-диафоразную активность NOS. В качестве кофакторов выступают никотинамиддинуклеотидфосфат (НАДФН), тетрагидробиопротеин (BH4), флавинадениндинукдеотид (ФАД), флавинмононуклеотид (ФМН) и протопорфирина IX [2, 230, 767]. Они синтезируют NO в небольшом количестве либо базально, т.е. непрерывно, либо стимулированно, небольшими порциями, под действием факторов, которые воздействуют или через рецепторы, или не зависят от рецепторов. К рецепторзависимым факторам относятся ацетилхолин, брадикинин, норадреналин, ангиотензин, а также факторы, которые высвобождаются из тромбоцитов, т.е. АТФ, тромбин и серотонин. К факторам, которые не зависят от рецепторов, относятся основные физические факторы, т.е. концентрация кислорода в клетке и напряжение сдвига, смещение крови по отношению к эндотелиальному слою. В регуляции сердечно-сосудистой системы главную роль играет конститутивная еNOS [321, 356, 889]. Активация iNOS вызывает синтез высоких концентраций оксида азота, которые способны стимулировать Т-клеточное звено иммунитета и воздействовать цитотоксически, что отражает возможное участие оксида азота в подавлении некоторых этапов канцерогенеза. iNOS выявлено не только в макрофагах, но и в нейтрофилах, кератиноцитах, фибробластах, хондроцитах, остеокластах, нейронах, астроцитах; в клетках разного эпителия дихательного, ретинального, пигментного, ренального, тубулярного, аденокарциноми; в гепатоцитах, островках поджелудочной железы, эндотелии, эндокарде, гладких мышцах сосудов. Фермент активируется при воспалительных процессах цитокинами или бактериальными антигенами, а также ультрафиолетом, озоном, никотиновой кислотой, гормонами, которые воздействуют на синтез сАМР (адреналин, глюкагон). Эта изоформа NOS генерирует во много раз большее количество NO в сравнении с другими формами NO-синтаз, не используя при этом Са2+. Длительность интенсивного синтеза оксида азота составляет около пяти суток. Подобную макрофаговой форме iNOS выявлено на внутренней мембране митохондрий [421, 530, 1007]. nNOS участвует в регуляции роста и дифференцировки клеток центральной нервной системы (ЦНС) и, предположительно, в их восстановлении после локальных ишемических повреждений головного мозга [121]. Большинство исследователей считает, что активация nNOS в медулярных кардиоваскулярных нейронах сопровождается снижением уровня системного артериального давления и уменьшением частоты сердечных сокращений, обусловленных угнетением нисходящих симпатоактивирующих влияний к сердцу и сосудам [14, 19]. nNOS является Са2+-зависимой. Нейрональная и эндотелиальная NO-синтазы – это конститутивные ферменты, активация которых, как правило, связана с немедленными алостерическими модуляциями молекул фермента, в отличие от iNOS, активность которой возрастает в более отдаленные сроки вследствие активации экспрессии соответствующих генов. Активность базального уровня конститутивных NOS зависит от физиологического состояния организма. При сахарном диабете, инфаркте миокарда, цереброваскулярних катастрофах и ряде других гипоксических состояниях организма наблюдается активация генерации NO в разных тканях [521, 897]. eNOS отводится ведущая роль в обеспечении постоянного базисного уровня NO, который ассоциируют с реализацией механизмов локальной эндотелиальной цитопротекции и поддержанием сосудистого гомеостаза [422, 630]. Снижение активности этой изоформы приводит к нарастанию эндогенной недостаточности NO и является одним из ключевых звеньев патогенеза ишемической болезни сердца (ИБС) и цереброваскулярной патологии. eNOS локализована в клетках эндотелия (ЭК) кровеносных сосудов и может быть как в растворимой, так и в мембраносвязанной форме. eNOS локализована в плазматической мембране ЭК, где она ассоциирована с кавеолином. В таком состоянии ее активность очень низка. Под влиянием ряда рецепторзависимых стимулов (ацетилхолин, брадикинин, гистамин, тромбин и др.), вызывающих смещение (вытеснение) eNOS из комплекса кавеолин-eNOS и повышающих концентрацию кальция в ЭК, происходят высвобождение eNOS из плазматической мембраны, ее активация кальций-кальмодулином, окисление L-аргинина и синтез небольших количеств (пкмоль) NО [615, 730]. Локализация этого фермента в мембране имеет существенное значение для передачи сигнала при участии NO в случае увеличения напряжения сдвига (shear stress), которое возникает вследствие ускорения кровотока, что имеет место при гипоксических состояниях организма [24, 125]. Фермент активируется при условиях роста концентрации внутриклеточного кальция, усиление проникновения которого в клетку во время увеличения напряжения сдвига происходит вследствие активации К+-тока. Активация ендотелиальной NOS может иметь место также при вазоконстрикции сосудов и под влиянием фактора активации тромбоцитов (ФАТ) через ФАТ-рецепторы на клетках эндотелия. Синтезированный NO диффундирует к близлежащим гладким мышцам, вызывает образование cGMP, который запускает такую цепь преобразований: протеинкиназа G активирует протеинфосфатазу, которая во время дефосфорилирования белков К+Са-канала оказывает содействие усилению К+-проводимости через цитоплазматическую мембрану миоцитов. Вследствие конформационных изменений ансамбля белков К+-канала, индуцированных гиперполяризацией мембраны, снижается проницаемость Са2+-каналов, а уровень Са2+ в клетках падает, что приводит к расслаблению миофибрил и, как конечный результат, к вазодилатации. еNOS образуется в эдотелиоцитах и тромбоцитах. Ее активность напрямую коррелирует с концентрацией внутриклеточного кальция [38, 40]. Фермент может также стимулироваться при участии cAMP-зависимой протеинкиназы А, а также сердечного шокового протеина-90. В активации всех изоформ фермента принимают участие некоторые цитокины. Между изоформами имеются различия в молекулярной массе и кинетических константах, их гены локализуются в различных хромосомах. Функционирование конститутивных eNOS и nNOS, в отличие от iNOS, нуждается в увеличении внутриклеточной концентрации Са2+ и активации кальмодулина. eNOS связана с мембранными структурами клетки, а нейрональная и индуцибельная формы NOS расположены преимущественно в цитозоле. eNOS и nNOS обеспечивают быстрое, ситуативное (в ответ на внеклеточные сигналы медиаторов, физиологически активных веществ и гормонов) изменение уровня NO в организме в физиологических пикомолярных количествах [46]. При инфекциях, воспалительных процессах, травмах, с целью уничтожения микроорганизмов, чужеродных или неопластических тканей индуцибельная изоформа может образовывать NO в микромольных количествах, что зачастую приводит к его гиперпродукции, приводящей к интоксикации организма [405]. Следует отметить, что во многих клетках представлены как конститутивные, так и индуцибельная NOS. Причем предполагается, что изоформы конститутивных NOS являются частью двух сигнальных путей в клетке [26, 327]. NOS структурно и функционально подобна цитохрому Р-450. Она включает редуктазную компоненту (С-конец), содержащую NADPH-связывающий участок, FAD, FMN и оксигеназную компоненту (N-конец), содержащую участок связывания железопорфирина (Fe3+), кальмодулина и кофактора тетрагидробиоптерина. Именно с оксигеназным участком связывается О2 и L-apгинин, т.е. он является собственно каталитическим участком. Электроны от NADPH перебрасываются по редокс-цепи редуктазного участка (от NADPH к FMN) на кислород, координированный гемом, промежуточным комплексом является пероксидное соединение гемового железа (Fe3+-O-O-). Окисление L-аргинина по гуанидиновой группе приводит к образованию Ng-окси-L-аргинина, который и отщепляет NO, превращаясь в L-цитруллин. Структурно-функциональной особенностью NOS является ее димерная структура и димеризация субъединиц в участке N-конца [26, 217]. В условиях недостатка кофактора тетрагидробиоптерина eNOS способна продуцировать O2- или Н2О2 [88]. Предложена модель, согласно которой при концентрациях тетрагидробиоптерина, намного меньших 10-9 М, продуцируется O2-, при концентрациях от 10-9 до 10-6 М пероксинитрит, а выше 10-6 М оксид азота [88]. При недостатке L-аргинина NOS также нарабатывают Н2О2, т.е. проявляется ее NADPH-оксидазная активность. Есть данные, что NOS постоянно продуцирует Н2О2 даже при оптимальных количествах кофактора и субстрата. Существуют работы, в которых показано прямое образование в NOS-реакции нитрит-аниона NО2- [30, 31], нитрат-аниона NO3- [32] либо пероксинитрита ОNОО- [87]. Интересно, что при избытке NО относительно О2-, например при увеличении активности супероксиддисмутазы (СОД), пероксинитрит восстанавливается до NО2- [33]. Образующийся в NOS- реакции NО может быть окислен в NО3- оксигемоглобином или оксимиоглобином тканей. Все эти данные указывают на возможность NOS продуцировать ряд активных кислородных молекул (АКМ), кроме NО (в том числе и Н2О2). Таким образом NOS следует рассматривать как сложный ферментный комплекс, синтезирующий высокоактивные соединения в зависимости от различного функционального состояния клетки. Имеются исследования, где продемонстрировано, что образование клетками NO не наблюдается, если активность СОД низкая [87]. Возможно, что это явление связано с защитой клетки от чрезмерной продукции токсичного пероксинитрита, который образуется в реакции между супероксиданионом и NО. Известно, что NOS могут активироваться АКМ [14]. Можно предположить, что генерация АКМ при действии физиологических стимулов либо при патологии усиливает работу как СОД, так и NOS. Это частично объясняет механизмы взаимосвязи биосинтеза NO и Н2О2. Кроме того, усиление синтеза NО может также усиливать продукцию Н2О2 через подавление каталазной активности [34]. С другой стороны, показано, что Н2О2 посредством образования супероксид-аниона угнетает базальную продукцию NО эндотелием [35], а NО может связываться с гемовыми группами ферментных комплексов, продуцирующих АКМ, ингибируя их каталитическую активность и снижая синтез Н2О2 [17]. Таким образом, механизмы образования и снижения биосинтеза NО и Н2О2 могут быть согласованы, что предотвращает гиперпродукцию этих метаболитов в ткани. Еще одним источником NО в клетке могут служить нитрит-редуктазные реакции, роль которых возрастает в условиях гипоксии [36]. Конститутивные NOS функционально связаны с плазмалеммой. Ацилирование жирными кислотами приводит к ассоциации eNOS с плазмалеммой и повышению ее активности [20, 24], тогда как фосфорилирование по остаткам серина вызывает диссоциацию и снижение активности [36]. Благодаря специфической аминокислотной последовательности nNOS может быть связана с гликопротеидными комплексами плазматической мембраны (ПМ). Время полужизни свободного NО в различных тканях варьирует от 500 мс до нескольких секунд, что определяется реакционной способностью окружения, особенно наличием связывающих NO железопорфириновых ядер [28]. Относительная химическая стабильность, ассоциация NOS с ПМ, небольшой молекулярный радиус и высокий коэффициент диффузии позволяют NO проявлять свою биологическую активность как в клетке, где он синтезируется, так и во внеклеточном пространстве. Гиперпродукция NO клеткой, особенно при повышенной концентрации супероксида, привела бы к образованию целого спектра токсичных АКМ, поэтому должны существовать механизмы, снижающие уровень NO. К ним относятся процессы ингибирования активности NO-синтаз продуктами реакции [11], нитрозилирование мембранных и цитозольных тиоловых групп, связывание NO с железо-серными центрами и гемовыми группами, окисление NO в NO2-/NO3- относительно менее реакционноспособные его метаболиты. Увеличение уровня cGMP в клетке под действием NO [68] приводит к прекращению передачи сигнала по Са2+-фосфатидилинозитидному пути. Снижение синтеза NО достигается также фосфорилированием NOS протеинкиназой С (РКС) [108]. Источником Н2О2 в клетках служат, в основном, другие АКМ, в первую очередь супероксид-анион. Показано [25, 232], что вход внеклеточного Са2+ в цитозоль при стимуляции клетки играет важнейшую роль в процессах генерации АКМ. Таким образом, в условиях in vivo имеют место следующие процессы: связывание лиганда с рецептором трансдукция сигнала через ПМ генерация АКМ клеткой. Индуцированный ионофорами или агонистами вход Са2+ в клетку сопровождается активацией РКС и кальмодулинзависимых киназ. Эти процессы приводят к фосфорилированию NADPH-оксидазы, что инициирует ее самосборку с последующей активацией [23, 29]. Существует точка зрения, что мембраносвязанная NADPH-оксидаза отвечает за значительную часть генерируемых клеткой АКМ. Показано, что NО ингибирует активность этого фермента [328]. Вход Са2+ в клетку активирует также фосфолипазу A2, что приводит к образованию арахидоновой кислоты, последующий окислительный метаболизм которой сопровождается значительной продукцией АКМ [25, 27, 29]. NO усиливает обмен арахидоновой кислоты по липоксигеназному пути [728]. Стимуляция клетки усиливает фосфатидилинозитидный обмен через активацию фосфолипазы С. Образующийся диацилглицерол (ДАТ) может быть источником арахидоновой кислоты и обеспечивает РКС-зависимое образование АКМ [28, 729]. Показано также, что арахидоновая кислота интенсифицирует самосборку NADPH-оксидазного комплекса и способна активировать РКС [30]. Кроме вышеприведенных систем генерации АКМ следует также отметить ксантиноксидазную реакцию, усиливающуюся в условиях гипоксии, а также образование АКМ митохондриями механизм, обеспечивающий базальную продукцию супероксид-аниона клеткой. Кроме того, супероксид-анион может быть промежуточным продуктом окисления флавинов, хинонов, катехоламинов и т.д. [301, 372]. Усиление биосинтеза АКМ, в особенности О2-, в клетке как результат лигандзависимой стимуляции или при патологии приводит к активации СОД, катализирующей реакцию превращения супероксид-аниона в Н2О2 [21, 31, 33]. Ксантиноксидаза, флавиновые оксидазы и ряд гемсодержащих белков способны к непосредственному биосинтезу Н2О2 [31]. Известно, что Н2О2 может также образовываться в митохондриях [734]. Все эти ферментные системы потенциально способны генерировать Н2О2 как при действии физиологических стимулов, так и при окислительном поражении тканей. Предполагается, что Н2О2 является необходимым элементом внутриклеточной передачи сигнала в эукариотической клетке. Генерация Н2О2 происходит в основном на ядерной, плазматической мембранах, а также на мембранах митохондрий [633]. Так как Н2О2 относится к окислителям средней силы и является относительно малоактивной формой АКМ, она, в условиях низкой концентрации каталазы, глутатионпероксидазы и ионов переходных металлов, относительно стабильна и может мигрировать в клетках и тканях, что указывает на ее возможную роль в паракринной регуляции [312]. Повышение уровня Н2О2 в клетках приводит к активации ферментных систем, расщепляющих Н2О2, и инактивации систем, продуцирующих Н2О2. В снижении уровня Н2О2 могут принимать участие и другие АКМ, в частности NО. Эти процессы предотвращают образование цитотоксичных радикалов, образующихся вследствие гиперпродукции Н2О2. К механизмам снижения уровня Н2О2 в цитозоле можно отнести активацию каталазы, пероксидазы, глутатионпероксидазы [335], расход Н2О2 на окисление мембранных и цитозольных тиоловых групп [736] и т.д. В процессе инактивации Н2О2 важнейшую роль играет глутатионпероксидаза, локализованная в цитозоле и эффективно работающая при малых концентрациях Н2О2 [235]. Так как Н2О2 активирует растворимую гуанилатциклазу (рГЦ) [14, 33], a cGMP прерывает путь трансдукции сигнала на уровне фосфолипазы С, то этот механизм способен обеспечивать снижение биосинтеза Н2О2 на ранних этапах передачи сигнала. Иными словами, клетка как в относительном покое, так и при возбуждении поддерживает на определенном уровне концентрацию цитозольного Н2О2, способного диффундировать во внеклеточное пространство. Из всего вышеприведенного следует, что механизмы образования и утилизации NО и Н2О2 взаимосвязаны, поэтому метаболизм обоих АКМ должен происходить согласованно. К общим закономерностям биосинтеза и утилизации NО и Н2О2 можно отнести такие как: активация Са2+-фосфатидилинозитидного обмена и усиление входа Са2+ в клетку, приводящие к согласованной стимуляции биосинтеза NO и Н2О2; способность NOS во многих случаях к генерации Н2О2; взаиморегуляция и в некоторых случаях взаимостимуляция биосинтеза NO, H2O2; снижение продукции обоих АКМ клеткой, происходящее cGMP-зависимым путем по механизмам отрицательной регуляции в Са2+-фосфатидилинозитидной системе, а также перекрестным взаимоингибированием ключевых ферментов биосинтеза NO и Н2О2. Отмечено 5 основных факторов, влияющих на скорость NOS-зависимого синтеза NО:
Факторы 1 и 2 влияют на количество синтезируемых молекул NOS, но не на их ферментную активность. Факторы 3, 4 и 5 посттрансляционные. Снижение рН в цитоплазме клетки не влияет на количество молекул мРНК-NOS в клетке, на синтез молекул NOS клеткой, но препятствует участию НАДФН в NOS-зависимом синтезе NО. Тканевая гипоксия, с одной стороны, замедляет NOS-зависимый синтез NО из L-аргинина и О2, так как О2 одно из реагирующих веществ в реакции NOS-зависимого синтеза NО. С другой стороны, имеются сведения о повышении ферментной активности NOS под влиянием гипоксии. Избыток О2 (например при гипербарической оксигенации) уменьшает содержание NО во внутренней среде организма за счет окисления NО до нитритов и нитратов. Обсуждается возможность NOS-зависимого синтеза NО из оксимных соединений. Предполагается, что присутствующие в организме оксимные соединения альтернативные (помимо L-аргинина) субстраты NOS и альтернативные источники атома азота для NO. Предполагают, что в очагах ишемии возможно образование NО нитритным путем без участия NOS, кислорода и L-аргинина. Возможно независимое от NOS образование NO за счет реакции между аргинином и перекисью водорода. Срок полужизни белка NOS достаточно короткий (15-20 часов), он подвергается фосфорилированию по тирозиновым, сериновым остаткам или по 495-у остатку треонина и, конечно, может легко окисляться под действием как монооксида азота, который он сам синтезирует, так и других окислителей (супероксиданион-радикал, пероксид водорода) [301]. В норме у здорового человека количество NO, образующееся в целом организме, составляет в среднем 1 ммоль/сут. Однако суммарная скорость синтеза NO в целом организме не всегда отражает скорость синтеза NО в каждом отдельно взятом анатомическом локусе. Ввиду малого радиуса действия NO (не более 0,5 мм) имеют значение анатомическая локализация биосинтеза NО и транспорт двухатомного комплекса NО в составе других молекул [3, 12, 97]. Повышенная скорость NOS-зависимого синтеза NО в целом организме, отмечаемая при инфекционных, аллергических, аутоиммунных заболеваниях и травмах, означает, что во многих микроанатомических локусах скорость синтеза NО повышена. Избыточный NOS-зависимый синтез NO можно разделить на две составляющие: физиологически необходимый синтез NО и дополнительный (помимо физиологического) синтез NО как следствие болезни. Ранее считалось, что NOS-зависимый синтез физиологически необходимого количества NО осуществляется за счет еNOS и nNOS, но не за счет iNOS, а NOS-зависимый синтез дополнительного количества NO вследствие болезни (неонкологической) осуществляется только за счет iNOS, но не eNOS и не nNOS. В этом кроется ответ на вопрос, почему iNOS получила название индуцибельной NOS (из-за индуцированного болезнью синтеза) и почему eNOS и nNOS условно объединили в одну конститутивную NOS [21, 370, 397]. В последующих работах выявлено участие iNOS в физиологическом синтезе NO и участие eNOS и nNOS в дополнительном синтезе NO при инфекционных, аллергических и аутоиммунных заболеваниях. Активация iNOS – составная часть многих защитно-адаптационных реакций. В настоящее время уже говорят о базальной NO-синтетической активности iNOS и ее роли в регуляции сосудистого тонуса [7, 430, 743]. Активность eNOS в гипоталамусе повышается при инфекционной антигенемии. В легочной ткани больных бронхиальной астмой повышается активность eNOS и/или iNOS, и/или nNOS. В клетках мозговой ткани почек крыс, подвергнутых обезвоживанию, отмечалось 3-5-кратное повышение содержания молекул мРНК eNOS, iNOS и nNOS, т. е. всех трех изоформ NOS. Аллергический энцефаломиелит характеризуется повышением активности iNOS и nNOS в стенке сосудов в очагах поражения ЦНС. Развитие портальной гипертонии повышает активируемость nNOS слизистой оболочкой желудка, что считается одной из причин расширения сосудов в слизистой оболочке желудка [117, 251, 930]. Перфузия портальной крови через кровеносные капилляры печени необходимое условие деконтаминации портальной крови, в том числе от бактерий, проникших в портальную кровь из кишечника. Поступление крови из кишечных вен в легкие в обход печени (по портокавальным анастомозам) маршрут проникновения кишечных бактерий в легочную ткань, в которой антигены проникших бактерий активируют iNOS и nNOS [721, 930]. Избыточный NOS-зависимый синтез NO в легочной ткани и вазодилатационные свойства NO – причины расширения кровеносных капилляров легких, из-за чего уменьшается отношение площади кровеносных капилляров легких (площади диффузии кислорода) к объему кровеносных капилляров легких, развивается гипоксемия (гепатопульмональный синдром). Одно из проявлений генетически обусловленного дефицита eNOS стойкая артериальная гипертония. Врожденные пороки сердца у детей, осложненные цианозом, характеризуются снижением NO-синтетической активности eNOS в миокарде. nNOS участвует в регуляции артериального давления, ее активация способствует снижению артериального давления. Один из гипотензивных механизмов антагонистов рецепторов ангиотензина II связан с повышением активности nNOS. Снижение активности nNOS в коре головного мозга отмечают при шизофрении и других психозах. Если селективные блокаторы iNOS уменьшают, то неселективные блокаторы NOS (блокаторы сразу всех трех изоформ NOS одновременно), наоборот, усугубляют морфологические признаки повреждения слизистой оболочки желудка, вызванного воздействием липополисахаридами, этиловым спиртом и желчью [821]. Ферментная активность различных изоформ NOS оценивается количеством NО, образующимся в единицу времени. Инфекционные, аллергические, аутоиммунные заболевания и травмы индуцируют повышенный NOS-зависимый синтез NО в целом организме с преобладающим участием iNOS: при указанных патологических процессах NO-синтетическая функция iNOS более чем в 1000 раз превосходит eNOS и nNOS [321, 550]. Остеоциты в норме содержат ферментные молекулы nNOS. Все 3 изоформы NOS обнаруживаются в надкостнице во время заживления переломов. Катализируемый iNOS синтез NO хондроцитами и остеобластами ускоряется цитокинами с преимущественно провоспалительным действием. Глюкокортикоиды не оказывают на NOS-зависимый синтез NO в костной ткани того ингибирующего влияния, которое они оказывают на NOS-зависимый синтез NO в макрофагах. Возможно, поэтому (а не только из-за побочного действия глюкокортикоидов) в лечении артритов широко применяются нестероидные противовоспалительные средства [80, 187]. NO, обладая антимикробными свойствами, защищает внутреннюю среду организма от проникновения в нее микроорганизмов через кожу, конъюнктиву глаз, слизистые оболочки полости рта, дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта и др. [821]. Клетки этих органов и тканей осуществляют NOS-зависимый синтез NO, который трудно разделить на физиологический и избыточный, так как на границах между окружающей и внутренней средой организма скапливаются микроорганизмы, антигены, токсины и т.д. Осуществляемый купферовскими клетками печени и гепатоцитами NOS-зависимый синтез NO также трудно разделить на физиологический и избыточный, так как из просвета кишечника в портальный кровоток проникают кишечные микроорганизмы, антигены, токсичные вещества и т.д. Микробы, антигены и токсины, оказавшиеся в портальном кровотоке, могут иметь внекишечное происхождение. Если в крови высокие концентрации антигенов вирулентных микроорганизмов, если ускорилась секреция провоспалительных цитокинов в кровь, если из обширного некротического очага продукты распада проникли в кровоток, то гепатоциты реагируют дополнительным NOS-зависимым синтезом NO. Если местные повреждения (внепеченочные) незначительны, то NOS-зависимый синтез NO в гепатоцитах не ускоряется [89, 145]. Есть данные, что в организме млекопитающих около 50 % нитратов образуется из аммиака. Он, включаясь в глутамат, аспартат и цикл мочевины, может участвовать в синтезе NG-гpyппы аргинина с последующим ее окислением в NO и дальше в нитрит- и нитрат-ионы. Но нельзя исключить и возможность окисления аммиака в нитраты, близкое к тому, что осуществляется микроорганизмами почвы при нитрификации. В этом окислении могут участвовать, например, кишечная микрофлора и тканевые ферменты. При этом помимо NO возможно образование гидроксиламина и |
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям