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.

Название	Малахов В. А., Завгородняя А. Н., Лычко В. С., Джанелидзе Т. Т., Волох Ф. А. Проблема оксида азота в неврологии харьков 2009
страница	4/12
Дата	28.03.2013
Размер	3.75 Mb.
Тип	Документы

Содержание

Пути метаболизма NO в организме.
Оcновной путь метаболизма
Втоpой путь метаболизма NO
Формы оксидов азота.
Пероксинитрит (ОNОO
2Rsh + onooh → rssr + hno

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 12

закиси азота, физиологическая роль которых также может оказаться очень важной [97].

Конечные продукты обмена NO в организме млекопитающих и человека анионы NO₂ и NO₃. Почками выводится более 90 % NO₂ и NO₃, которые образуются из синтезируемого организмом NO. Соли нитритов и нитратов хорошо растворимы в воде, не депонируются в клетках. Анионы NO₂ и NO₃ могут также аккумулироваться в асцитической и плевральной жидкости. Если поступление NO₂ и NO₃ в организм с водой и пищей считать неизменным, если в серозных полостях не скапливается жидкость, то колебания мочевой экскреции NO₂ и NO₃ адекватно отражают изменения скорости биосинтеза NO [597].

^ Пути метаболизма NO в организме. Окиcь азота, обpазовавшиcь, выполняет cвои физиологичеcкие функции и подвеpгаетcя метаболизму одним из тpеx оcновныx cпоcобов, пpичем вpемя полужизни cоcтавляет неcколько cекунд [37].

^ Оcновной путь метаболизма – это pеакция c гемопpотеинами. Во-пеpвыx, многообpазные клеточные эффекты NO (pаccлабление гладкиx миоцитов и т.д.) запуcкаютcя пpи cвязывании окиcи азота c гемcодеpжащим феpментом гуанилатциклазой. Во-втоpыx, NO быcтpо pеагиpует c гемоглобином эpитpоцитов, обpазуя метгемоглобин и анионы NO₂^– и NO₃^– [39].

^ Втоpой путь метаболизма NO, объяcняющий цитотокcичноcть окиcи азота, pеакция c cупеpокcид-анионом (О₂^–), чеpез пеpокcинитpит (ONОO^–) пpиводящая к обpазованию гидpокcил-pадикала (ОН^–). Оба этиx вещеcтва окcиданты, выcокоактивные в отношении липидов, белков и нуклеиновыx киcлот [38, 39].

Тpетий путь метаболизма включает обpазование нитpозотиолов в быcтpой обpатимой pеакции. Возможно, нитpозотиолы, пpиcутcтвующие в плазме человека, cтабилизиpованная фоpма NO в биологичеcкиx тканяx [38].

Патобиохимия системы оксида азота

Как межклеточный и внутриклеточный мессенджер NO участвует в регуляции разнообразных метаболических реакций, обеспечивающих жизнеспособность и функциональную активность клеток и всего организма в целом, но при определенных условиях он участвует в протекании патологических процессов. Такое «двуликое» действие NО определяется химическими свойствами молекулы и реализуется тем или иным способом в зависимости от его концентрации, времени воздействия и условий обмена в различных типах клеток и тканях организма. NО представляет собой нейтральный радикал с неспаренным электроном. Он имеет наиболее высокий по сравнению с другими молекулами организма коэффициент диффузии (даже больше, чем у О₂ и СО₂) и беспрепятственно проникает через клеточные мембраны [1].

Несмотря на радикальные свойства NО слабо реагирует непосредственно с тиолами и аминами, но легко вступает в реакции с железом, О₂ и особенно с супероксидом (О₂^-). Эта реактогенность ограничивает время его жизни (приблизительно 10 секунд) и радиус действия в тканях, не превышающий согласно расчетам 500 мкм. Тем не менее, такой протяженности распространения достаточно, чтобы NO мог принимать самостоятельное участие в коммуникации как внутриклеточной, так и между соседними клетками. Более поздние данные показали, что биологическое время полужизни NO в паренхимных (экстраваскулярных) тканях изменяется в пределах 0,09-2 с, в зависимости от концентрации О₂. NO влияет на уровень О₂ в тканях через угнетение клеточного дыхания и тем самым контролирует время собственной полужизни [1, 3, 9].

Условно характер влияния NO на различные биохимические и физиологические процессы разделяют на прямое и непрямое. Прямое влияние осуществляется при непосредственном взаимодействии NO с биомолекулами. Основной мишенью при этом служит гемовое железо гемоглобина, миоглобина, гуанилатциклазы, цитохрома Р-450, NO-синтаз и других гемсодержащих белков. NО взаимодействует также с негемовым железом, входящим в состав железосерных белков и нуклеиновых кислот, и свободным железом (Fe³⁺). Оксид азота ингибирует опосредуемые Fe³⁺ оксидативные реакции и тем самым проявляет антиоксидантное действие. Кроме того, NО тормозит процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ), препятствуя, очевидно, их распространению. Мишенями прямого действия NО являются Сu и Zn, входящие в состав ферментов, и высокоэнергетические свободные радикалы (радикалы с углеродным центром, липидные, диоксида азота). Прямые эффекты NO доминируют в организме при физиологических условиях, когда эта молекула синтезируется, преимущественно конститутивными формами NOS в низких количествах. При этом концентрация NO в тканях составляет 0,1-1 мкмоль, в то время как O₂^- в силу высокой супероксиддисмутазной активности – меньше на три порядка. Благодаря прямому действию NO осуществляются главным образом его регуляторные и сигнальные функции [351, 1011].

Непрямое действие оксида азота опосредуется через его реактивные формы (RNOS), являющиеся продуктом реакции NО с О₂, О₂^- или Н₂О₂. В образовании RNOS могут принимать участие также и переходные металлы. Непрямое влияние NО проявляется при увеличении его синтеза, связанного с индукцией iNOS, которая наблюдается при воспалительных процессах различной этиологии (при активировании фагоцитарных клеток концентрация NO возле них может достигать 10 мкмоль), и сочетается с усилением образования реактивных форм кислорода (ROS) [54]. Непрямое действие NО реализуется через S-, N- и О-нитрозирование, при котором катион нитрозония (NО⁺) присоединяется к аминам, тиолам или гидроксильным группам ароматических соединений, через нитрование, осуществляемое путем присоединения нитрогруппы (NO₂) к биомолекулам (наиболее чувствительны к нитрованию ароматические кольца, в частности тирозина), а также через окисление или гидроксилирование биомолекул. Вследствие указанных реакций происходят посттрансляционные модификации белков, которые играют существенную роль в патогенезе острых и хронических заболеваний. Соотношение между перечисленными типами модификаций биосубстратов и их выраженность зависят от условий метаболизма, прежде всего окислительно-восстановительного потенциала, рН и баланса между образованием NО и ROS в клеточных компартментах [67]. Эти условия обозначаются как состояние нитрозативного и оксидативного стресса. Основными реактивными формами оксида азота, которые при их избыточном синтезе in vivo приводят организм в состояние нитрозативного и оксидативного стресса, являются соответственно диазоттриоксид (N₂O₃) и пероксинитрит (ONOO^-). Но между указаными состояниями нет четких границ, так как N₂O₃, легко вступая в реакции S- и N-нитрозирования, способен при определенных условиях участвовать в окислительных реакциях, a ONOО^- как сильный окислитель может осуществлять нитрование и нитрозирование биомолекул. Прямое и непрямое действие NО в клеточных компартментах происходит одновременно, но выражено неодинаково из-за различий в синтезе NО и О₂^-, a также потому, что О₂^- в силу наличия заряда плохо диффундирует сквозь мембраны [59].

Большинство реактивных форм кислорода (РФК) имеют на своей внешней орбите неспаренный электрон и являются свободными радикалами кислорода (СРК). К ним относятся супероксидный анион (О₂^-), гидроксильный радикал (НО^-), оксид азота (NO^-) и липидные радикалы. Другие РФК – гидрогенная перекись (Н₂О₂), пероксинитрит (ONOO^-) и гипохлорная кислота (НОСІ) – не являются СРК, но обладают сильными оксидантными свойствами [30, 900].

В условиях нормальной жизнедеятельности организма некоторые РФК выполняют регуляторные функции и имеют определенное адаптационно-компенсаторное значение. Однако избыточная продукция этих молекул (оксидантный стресс) при многих сердечно-сосудистых заболеваниях и их факторах риска [132, 138] преодолевает защитную функцию антиоксидантных механизмов клетки и становится сильным патогенным фактором, подвергая окислению и нарушая функции таких биологических макромолекул, как ДНК, белки, липиды.

Следует отметить, что продукция какой-либо одной РФК может вызывать образование нескольких других РФК. Например, взаимодействие между РФК и полиненасыщенными жирными кислотами в клеточной мембране формирует перокси-радикалы жирных кислот (R-COON), которые «атакуют» расположенные рядом жирные кислоты, инициируя образование других липидных радикалов [621, 667]. Все они накапливаются в клеточной мембране и могут оказывать различного рода неблагоприятные влияния на функции клетки, что ведет, в частности, к дисфункции мембраносвязанных рецепторов. Конечные продукты перекисного окисления липидов, включая ненасыщенные альдегиды и другие метаболиты, обладают сильными цитотоксическими и мутагенными свойствами [297].

Избыток РФК вызывает существенные изменения функции эндотелия сосудов: торможение эндотелийзависимой вазодилатации, увеличение синтеза адгезивных молекул, что ведет к прилипанию и проникновению моноцитов в сосудистую стенку, превращению их в макрофаги; увеличение продукции различного рода факторов роста, повышение агрегации тромбоцитов и тромбообразования, активности апоптоза и др. В целом возникает выраженная дисфункция сосудистого эндотелия [133, 235, 539, 841].

Среди патогенных эффектов избытка РФК необходимо также отметить усиление пролиферации гладкомышечных клеток, что ведет к гипертрофии и ремоделированию стенки сосудов, утолщению их медиального слоя, нарушению состава внеклеточного матрикса и структуры артериальной стенки в целом [138]. Увеличение массы гладких мышц сосудов способствует усилению их сокращения и сужению просвета в ответ на разного рода сосудосуживающие влияния.

Показано, что супероксид-анион обладает способностью тормозить экспрессию и активность eNOS, а также связывать и инактивировать NО, уменьшая его концентрацию в ЭК [130, 131, 233, 542, 843]. Благодаря этому супероксид-анион подавляет опосредуемое NO сосудорасширяющее действие эндотелийзависимых вазодилататоров. Наряду с прямым вазоконстрикторным эффектом [139], а также повышением синтеза эндотелина [144] он в еще большей степени увеличивает сократимость артерий, как это имеет место при артериальной гипертонии [135] и других сосудистых заболеваниях [134, 141].

Противоположные по направленности влияния О^- и NO на отмеченные выше параметры сосудистого эндотелия указывают на то, что вызываемые супероксид-анионом изменения этих параметров могут быть в той или иной степени обусловлены подавлением eNOS.

Необходимо иметь в виду, что как супероксид-анион, так и NO являются свободными радикалами кислорода. При встрече друг с другом они вступают в реакцию, протекающую с исключительно высокой скоростью [145], которая в 3 раза быстрее скорости реакции супероксид-аниона с СОД и антиоксидантом. Имея в виду это обстоятельство, можно вполне обоснованно полагать, что в любой момент жизнедеятельности ЭК имеет место взаимодействие между супероксид-анионом и NO. Однако в физиологических условиях эндогенная антиоксидантная защита минимизирует это взаимодействие и поддерживает некий баланс между O₂^- и NО. Сдвиг этого равновесия (при разного рода патологических состояниях) в сторону супероксид-аниона приводит к образованию высокотоксичного пероксинитрита (ONOO^-) [133, 134, 143], вызывающего повреждение мембран и ДНК клетки, мутации, апоптоз, способствующего развитию воспалительных процессов, перекисному окислению липидов и другим нарушениям.

Источником образования РФК могут быть различные биохимические процессы, в том числе повышение активности ксантиноксидазы, метаболизм арахидоновой кислоты (по циклоксигеназному, липооксигеназному, цитохром-Р450-монооксидазному путям) и др.

Наибольшее значение имеют, по-видимому, мембраносвязанные оксидазы, которые используют NADH и NADPH в качестве субстратов для переноса электронов к молекуле кислорода [146].

Активность этих NADH/NADPH-оксидаз регулируется ангиотензинном-2 [407], а также некоторыми цитокинами [148]. Показано, что обработка ЭК в культуре наномолярных количеств ангиотензина-2 вызывает существенное повышение активности NADH/NADPH-оксидаз и снижение уровня NO [407]. Повышенное образование супероксида NADH-оксидазой и участие при этом ренин-ангиотензиновой системы имеют место и на ранней стадии атеросклероза [199], а также при других сердечно-сосудистых заболеваниях [148].

Следует отметить, что длительное применение с лечебной целью нитроглицерина также сопровождается повышением активности NADH/NADPH-оксидаз и образованием супероксид-аниона [500]. Наблюдающаяся при этом толерантность к нитроглицерину может быть корригирована путем назначения гидролазина, а также липосомальной СОД и других антиоксидантов [500].

Следует сказать о взаимодействии NO с железом. Способность NО непосредственно взаимодействовать с железом обусловливает его многие физиологические и токсические эффекты. NО обратимо связывается с гемовым железом гуанилатциклазы, циклооксигеназы, каталазы, липоксигеназ, NOS-аз, цитохрома Р-450 и пероксидаз, цитохромов электронтранспортной цепи митохондрий, а также с гемовым железом оксигемоглобина [10]. В этом ряду ферментов исключительно важная роль принадлежит гуанилатциклазе. Вследствие связывания NО с Fe²⁺ (ферро-ионом) порфиринового кольца гуанилатциклазы активность фермента увеличивается в сотни раз [117]. Синтезирующийся при этом cGMP через соответствующие протеинкиназные реакции участвует в регуляции тонуса сосудов; реакциях иммунитета; нейромедиации; угнетении агрегации тромбоцитов и опосредовании их взаимодействия с ЭК; контролировании функции различных типов мышц, поджелудочной железы, остеокластов; в развитии болевого эффекта, эрекции и др. Показана возможность вовлечения cGMP-зависимого пути в цитопротекторное действие NО. Но при септических состояниях, травмах, ожогах и кровопотерях именно с индуцированной высокими концентрациями NО гуанилатциклазой и фосфорилированием сократительных белков в гладкомышечных волокнах стенок сосудов связывают развитие вазоплегии, гипотензии и шока. Все другие гемсодержащие ферменты, в отличие от гуанилатциклазы, при взаимодействии с NО ингибируются независимо от валентности гемового железа в их активном центре. Так, например, каталаза, содержащая в геме Fe³⁺ (ферри-ион), также ингибируется NО [12]. Угнетение активности гемовых ферментов может привести к снижению дыхательной функции митохондрий, биотрансформации ксенобиотиков и эндогенных субстратов (стероидов, ненасыщенных жирных кислот, в частности арахидоновой кислоты и простагландинов), а также синтеза NО [103]. Показано, что гиперпродукция NО в гепатоцитах приводит к снижению содержания каталазы и цитохрома Р-450 вследствие обратимой диссоциации гема от апофермента [14]. Кроме того, NO угнетает активность феррохелатазы, участвующей в синтезе гема, очевидно через разрушение ее негемового железосерного центра. Эти данные, возможно, объясняют причину повышения чувствительности к лекарствам у больных с септическими и воспалительными состояниями. В реакции с оксигемоглобином NO окисляется в нитрат и образует метгемоглобин, что нарушает кислородтранспортирующую функцию крови и приводит к гемической гипоксии.

NO в условиях гиперпродукции, может непосредственно связываться в тканях организма с негемовым железом и парными тиоловыми группами низкомолекулярных лигандов, пептидов и белков, образуя динитрозильный комплекс негемового железа (DNIC). Он является парамагнитным, величина его прямо зависит от уровня NО в тканях [105]. С искуccтвенным низкомолекулярным лигандом – диэтилдитиокарбаматом (DETC) – может образовываться мононитрозильный комплекс железа.

Эндогенное образование DNIC становится возможным из-за присутствия в цитозоле клеток так называемого свободного фонда железа (СФЖ). Это железо, очевидно, из-за высоких концентраций аскорбиновой кислоты, глутатиона и других восстановителей, находится в виде ферро-иона слабо связаного с различными низкомолекулярными органическими хелаторами (цитратом, изоцитратом, пируватом, фосфатом, ATP, ADP), а также SH-группами белков, липидами мембран и свободным гемином. Известны и другие названия СФЖ: внутриклеточный фонд транзитного железа, редокс-активное, обмениваемое или метаболитически и каталитически активное железо, которые хорошо отражают его состояние и функцию. СФЖ восполняется за счет эндоцитоза Fe³⁺-трансферрина (Fe³⁺-Tf) в эндосомы клеток. Доставка Fe³⁺-Tf из внеклеточной среды к эндосомам осуществляется с помощью трансферринового рецептора. В эндосомах с помощью протонной помпы ( тип V ATP-азы) поддерживается кислая среда, в которой происходит высвобождение железа и апотрансферрина. Далее две молекулы железа переносятся из эндосом в цитозоль транспортером двухвалентных металлов – DMT1, а апотрансферринрецепторный комплекс возращается обратно на клеточную поверхность. Из цитозоля железо транспортируется в митохондрии для синтеза гема, включается в соответствующие негемовые ферменты, например рибонуклеотидредуктазу, необходимую для синтеза DNA, а также, после окисления в ферро-ион, включается в ферритин для внутриклеточного сохранения в безопасном виде. Значительное количество хелатированного и редоксактивного железа определяется в лизосомах, где происходит разрушение металлопротеинов. СФЖ обнаруживают и в ядрах, где его концентрация составляет 0,2-3,0 % от его клеточного фонда и поддерживается на нетоксичном уровне (3-10 мкмоль) с помощью специальных механизмов. При оксидативном стрессе фонд свободного железа значительно возрастает вследствие высвобождения его в виде Fe³⁺ из белков (железосерных кластеров ферментов, трансферрина, ферритина, гемовых белков) в результате окисления [16, 97]. Токсичные свойства свободного железа связаны с его способностью катализировать реакцию Хабера-Вейса (Fe³⁺ + О₂^•- → Fe²⁺ + О₂, Fe²⁺ + Н₂О₂ → Fe³⁺ + НО^• + НО^-; ее суммарный вид: О₂^•^- + Н₂О₂ → О₂ + НО^- + НО^•), в результате которой образуется гидроксильный радикал, способный окислять белки, разрушать липиды клеточных мембран и ДНК. Имеются доказательства того, что NO, ингибируя эту реакцию, проявляет антиоксидантные свойства [118, 200, 401].

Регуляция СФЖ осуществляется на посттрансляционном уровне с помощью железорегулирующих белков (IRP1 и IRP2), которые взаимодействуя с определенными участками мРНК контролируют синтез Tf-рецептора-1 и ферритина. Кроме того, IRP1 и IRP2 через соответствующие мРНК влияют на синтез некоторых ферментов, содержащих негемовое железо. Интересно, что IRP1 является апоферментом цитоплазматической аконитазы. Увеличение поступления железа в клетки способствует присоединению к апоферменту железосерного кластера ([4Fe-4S]), вследствие чего апофермент приобретает свойства аконитазы и превращает цитрат в изоцитрат. Присоединение [4Fe-4S]-кластера к апоферменту обратимо и может регулироваться посредством его фосфорилирования [21, 160, 226, 399].

Свободное железо при усилении эндогеного синтеза и поступления из экзогенных источников NO легко образует DNIC с цистеином и глутатионом. Эти низкомолекулярные DNIC (нмDNIC) являются более стабильными образованиями, чем NО. Если время существования оксида азота в биологической среде исчисляется секундами, главным образом из-за его быстрого взаимодействия с супероксидом, то hmDNIC устойчивы в течение минут [27, 188, 229]. Поэтому они могут перемещаться между внутриклеточными компартментами и клетками, осуществляя паракринную функцию как доноры NО и не только. По сравнению с NO и низкомолекулярными S-нитрозотиолами они являются более сильными нитрозирующими агентами и эффективнее взаимодействуют с белками. Мишенями атаки hmDNIC могут быть свободные SH-гpyппы белков, гистидин, аспартат и глутамин. При этом в белках могут образовываться DNIC, S-нитрозотиолы и N-нитрозотиолы. Одной из мишеней воздействия hmDNIC является обширная группа белков, содержащих негемовое железо в виде железосерных кластеров. К ним относятся митохондриальные белки электронтранспортной цепи (комплекс I – NADH-убихинон оксидоредуктаза и комплекс II – сукцинатубихинон оксидоредуктаза) и цисаконитаза, а также ферменты ксантиноксидаза и альдегидоксидаза, глутаматсинтаза, дигидрооротатдегидрогеназа и др [30, 59, 431].

Недавно было показано, что при взаимодействии hmDNIC с адренодоксином (белком монооксигеназной системы), в структуру которого входит бинуклеарный железосерный (Fe₂S₂) центр (ISC), происходит деградация этого центра и образование динитрозильного комплекса железа, связанного с SH-группами этого белка. При этом из железосерного центра высвобождается Fe²⁺, что, в свою очередь, способствует образованию hmDNIC и дальнейшей деградации адренодоксина. Формирование DNIC в адренодоксине с одновременным разрушением этого центра происходит также при воздействии на белок NО в присутствии Fe²⁺, но сам оксид азота не эффективен. Возможно, что данный механизм распространяется и на другие интегрированные в структуры или находящиеся в цитозоле белки, содержащие железосерные кластеры. Следует отметить, что на железосерные кластеры некоторых ферментов NО может действовать непосредственно и даже более эффективно, чем hmDNIC. Предполагаемая физиологическая роль связанных с белками динитрозильных комплексов негемового железа состоит в том, что они создают в организме запас оксида азота, который используется для S-нитрозирования через промежуточное образование hmDNIC. В отличие от hmDNIC белковые динитрозильные комплексы железа стабильны в течение нескольких часов. На примере глутатионредуктазы показано, что S-нитрозирование является только промежуточным этапом взаимодействия фермента с hmDNIC, заканчивающимся N-нитрозированием гистидинового остатка и ингибированием ферментативной активности [32, 485, 639, 972].

В организме образование динитрозильных комплексов железа способствует депонированию, транспортировке на значительные расстояния и транснитрозированию NО, что снижает возможность его локального токсического воздействия на функцию и жизнеспособность клеток. При этом DNIC конкурентно препятствуют реакции NО с ROS, в результате которой образуются весьма токсичные RNOS. Но интоксикация, возникающая при чрезмерном синтезе оксида азота или воздействии на организм его экзогенных доноров, во многом определяется высоким сродством NО к свободному и связанному с белками негемовому железу. Она сопровождается ингибированием ферментов электронтранспортной цепи митохондрий, глутатионредуктазы и глутатион-8-трансфераз, рибонуклеотидредуктазы, ксантиноксидазы и других металлоэнзимов [31, 199, 737, 911]. Низкомолекулярные DNIC вызывают необратимую активацию неселективных катионных каналов в клеточной мембране, усиливают высвобождение норадреналина из стенки артерии и участвуют в механизме вазодилатации, что также во многом определяет токсичность NО [301, 319, 888].

^ Формы оксидов азота. В организме NО может преобразовываться в другие формы оксидов азота, определяющие особенности его биологического действия [40]. В зависимости от локального восстановительного потенциала в клетках и тканях NO существует в трех взаимосвязанных редокс-формах: оксид азотного радикала (NО•), нитрозониевого катиона (NО⁺) и нитроксильного аниона (NО^-). Эти формы обладают различной реактивностью и существенно разнообразят регуляторные и токсичные свойства NО.

NO⁺ образуется из NО• в результате окисления О₂ и Fe³⁺ и является настолько мощным нитрозирующим агентом, что его содержание in vivo определить не представляется возможным. Основной формой, равнозначной NО⁺, и его фактическим носителем в организме являются S- и N-нитрозосоединения. При этом мишенями действия NO⁺ являются нуклеофильные группы активных тиолов, аминов, карбоксилов, гидроксилов и ароматических колец. Особенно легко подвергаются нитрозированию сульфгидрильные центры протеинов. Этот процесс образования S-нитрозосоединений обратим и является важным звеном механизма регуляции сигнальной трансдукции [39, 156, 443]. Содержание в клетках и тканях S-нитрозосоединений обычно рассматривается как биомаркер интенсивности синтеза NO⁺. Источниками NO⁺ в организме служит N₂O₃, реакции окисления NО^- с помощью Fе³⁺-содержащих металлопротеинов (в частности каталазы) и образования динитрозильных комплексов железа или пероксинитрита. Показано, что в результате реакции NО• с супероксиддисмутазами (SOD), содержащими Мn или Fe, но не Cu-Zn-SOD, образуются оба иона оксида азота согласно следующей схеме реакций:

Е_восст. + NO• → Е_окисл. + NO^-;

Е_окисл. + NO• → Е_восст. + NO⁺

где Е-энзим.

Анион нитроксила (NO^-) или его кислота HNO является восстановленной и более стабильной формой NO•. Анион нитроксила может образовываться в процессе окисления L-аргинина NOS в условиях дефицита тетрагидробиоптерина, при деградации ONOO^- и S-нитрозотиолов [43, 414, 497]. Последние вступают в реакцию с другими тиолами, которые не подвергались нитрозированию, с образованием соответствующих дисульфидов и NO^-. Взаимодействие NO⁺ с оставшимися S-нитрозотиолами и тиолами может приводить к образованию NO•, сульфинамина и гидроксиламина. NO• может восстановливаться в NO^- с помощью цитохрома C, убихинона и, как упоминалось выше, Мn или Fe супероксиддисмутаз. Предполагают, что эти формы фермента участвуют в пролонгации вазорелаксирующего действия NO• через восстановление его в более стабильный NO^- [48, 409].

Являясь сильным восстановителем NO^-, a также его протонированная форма HNO могут инициировать реакции окисления. NO^- имеет высокую и избирательную реактогенность по отношению к аминам и тиолам, но не взаимодействует с кислородсодержащими электрофилами. Он образует комплекс с Fe(III)-гeмом и реагирует с цистеином легче, чем NO•. Прооксидантное действие NO^- значительно усиливается при ацидозе – состоянии, характерном при таких болезнях, как сепсис, артриты, ишемии и рак [50]. Цитотоксическое действие NO^- сильнее, чем NO и RNOS; оно соразмеримо с действием алкилгидропероксидов. Используя соль Ангели (СА) – Na₂N₂O₃ – в качестве донора NО^-, было показано, что этот анион обладает характерным биологическим действием. Так, данная соль, в отличие от доноров NО, оказывает позитивное инотропное действие на миокард увеличивает в нем синтез пептида, контролирующего функцию кальцитонинового гена (CGRP); усиливает миграцию нейтрофилов. Эти эффекты не связаны с образованием пероксинитрита и изменением внутриклеточного содержания cGMP [501]. Также СА в соответствующих концентрациях непосредственно окисляет восстановленный глутатион (GSH), снижая его внутриклеточное содержание [152, 255, 394].

Вместе с тем в организме существует мощная нитрат/нитрит-редуцирующая система, способная восстанавливать нитраты и нитриты в NО, что указывает на наличие в нем цикла оксида азота [516]. Показано, что ксантиноксидоредуктаза, которая имеет структурное сходство с бактериальными нитрат/нитрит-редуктазами, способна восстанавливать нитраты и нитриты в NО [578, 580]. Влияние нитрита на клетки в значительной мере является самостоятельным и не зависит от дальнейшего, как принято считать, востановления в NО. Это подтверждается синергическим характером комбинированного действия на клетки нитропруссида натрия, (донора NО) и нитрита натрия. Получены прямые доказательства самостоятельного цитотоксического влияния нитрита, несколько уступающего NО, но на порядок превышающего действие нитрата.

Форма, в которой NО высвобождается из клеток и осуществляет физиологические функции, активно дискутируется. Например, на роль эндотелийрелаксирующего фактора (EDRF) «выдвигаются» помимо NО его редокс-формы (NО⁺ и NO^-), низкомолекулярные динитрозильные комплексы негемового железа и S-нитрозосоединения. В процессе NO-синтазных реакций в небольших количествах образуются нитрит, нитрат, гидроксиламин и N₂О, которые также могут расширить биологическое действие NО [59, 610, 799, 825]. Выявление в процессе образования NO-синтазной реакции гидроксиламина и N₂О трактуется как аргумент в пользу того, что ее первичным продуктом является анион нитроксила, восстановление которого в NО происходит при участии супероксидцисмутазы: Cu(II)SOD + NO^- ↔ Cu(I)SOD + NO•. Показано, что редуктазный и оксигеназный домены NOS нейронов могут образовывать супероксид, и этот процесс регулируется субстратами и ингибиторами, а также кальмодулином [60]. Поэтому нельзя исключить возможность образования при NO-синтазных реакциях и пероксинитрита. Но более поздние исследования, проведенные на очищенной из нервной ткани NOS в присутствии ловушки NО (Fе²⁺-N-метил-D-глутаминдитиокарбамата), показали, что в процессе NO-синтазной реакции образуется NО, а не NО^- причем без участия супероксидцисмутазы [561].

^ Пероксинитрит (ОNОO^-) и радикал диоксида азота (•NO₂). Наиболее токсичным соединением среди реактивных форм оксидов азота является пероксинитрит. К счастью, природа позаботилась о том, чтобы его разрушительное действие сводилось к минимуму, и чтобы в физиологических условиях проявлялось его регуляторное и цитопротекторное действие. ОNОO^- неизбежно образуется в клетках и тканях всюду, где одновременно встречаются NО и супероксид (О₂^-), что обусловлено очень высокой скоростью их взаимодействия: около 2×10¹⁰ М^-1с^-1. Высокое сродство NO к О₂^- ограничивает его прямое действие и определяет разнообразные токсические проявления, опосредованные образованием RNOS. Особенно благоприятные условия для синтеза ОNОO^- создаются в клеточных компартментах с высокой активностью NOS и таких ферментов, ответственных за образование О₂^-, как ксантиноксидаза, NAD(P)H-оксидоредуктаза, циклооксигеназа, липоксигеназа и цитохром Р-450, а также в процессе функционирования электронтранспортной цепи митохондрий и аутоокисления некоторых метаболитов. Мощным источником О₂^- являются активированные макрофаги и нейтрофилы [962].

К основным составляющим системы антиоксидантной защиты относятся SOD, в частности ее митохондриальная и цитоплазматическая изоформы (Mn-SOD и Cu-Zn-SOD), каталаза, глутатион и мочевая кислота. В норме в клетках и тканях организма концентрации SOD на два порядка превышают концентрации NО. Это создает препятствие для образование ОNОO^-, несмотря на то, что возможность контакта О₂^- с ферментом меньше, чем с NО из-за ограниченности его диффузии между клеточными компартментами, а указанная скорость синтеза ОNОO^- значительно выше, чем скорость устранения О₂^- в супероксиддисмутазной реакции (2×10⁹ М^-1с^-1). Интересно, что SOD в присутствии высоких концентраций Н₂О₂ и NO может образовывать ОNОO^-. Последний также способен ингибировать Cu-Zn-SOD и Mn-SOD через нитрование ее 34-го тирозинового остатка [163, 604]. При физиологических условиях антиоксидантная система справляется с устранением подавляющего количества синтезируемого О₂^-. Только небольшая часть NО расходуется на синтез RNOS, а остальная локально, в пределах диффузии, вступает в прямое взаимодействие с теми или иными биологическими мишенями [65, 466]. ОNОO^- может восстанавливаться в NО с помощью нитритредуктаз (митохондриальной и локализующейся в эндоплазматическом ретикулуме изоформ). В этом процессе участвуют NADH или NADPH и флавопротеины. В результате нитритредуктазных реакций не только снижается концентрация токсичного RNOS, но и удлиняется так называемое время жизни NО [67, 368].

ОNОO^- является довольно стабильным соединением (его кристаллы могут храниться годами без существенного разложения), способен диффундировать на значительные расстояния в клетках и преодолевать клеточные мембраны. Однако, ОNОO^- в водной среде при окислении протонируется и быстро разрушается с образованием около 70 % аниона нитрата и 30 % радикалов (гидроксильного и диоксида азота), которые во многом и обусловливают его окислительные и нитрующие свойства: О₂^- + •NO → ONOO^- + Н⁺ → HOONO → NO₃^- + Н⁺ + +ОН• + •NO₂. Поэтому токсические эффекты ОNОO^- особенно выражены в организме в условиях ацидоза, в ишемизированых тканях, а также фагосомах активированных фагоцитарных клеток. Токсическое действие ОNОO^- зависит от концентрации. При низких концентрациях проявляется его регуляторные и протекторные свойства в отношении функции ферментных систем и выживаемости клеток, а также установлено его участие в процессах сигнальной трансдукции. Поэтому образование ОNОO^- может отчасти нейтрализовать прямое токсическое действие •NO или О₂^- [17, 69].

Окислительные и нитрирующие свойства ОNОO^- в организме распространяются на многие биомолекулы, включая различные низкомолекулярные метаболиты, белки, нуклеиновые кислоты и липиды. Основными мишенями его действия являются тиолы, СО₂ и металлопротеины.

В реакции ОNОO^- с тиолами при физиологическом значении рН в клетках и тканях образуется около 1-2 % S-нитрозотиолов (RSNO). Их выход увеличивается в присутствии аскорбиновой кислоты. В основе реакции лежит прямой нуклеофильный нитрозирующий механизм с высвобождением НОО^- : RS^- + ONOOH → RSNO + НОО^-. В клетках возможно также локальное образование RSNO в местах с кислым рН и высокими концентрациями тиолов, в частности глутатиона и цистеина. В этих условиях реакция протонированного ОNОO^- с тиолами приводит к их окислению в дисульфиды и образованию азотистой кислоты, которая нитрозирует часть тиолов:

^ 2RSH + ONOOH → RSSR + HNO₂ + Н₂О;

RSH + HNO₂ → RSNO + Н₂О

С образованием S-нитрозотиолов в значительной мере связывают регуляторное и цитопротекторное действие низких концентраций ОNОO^- [170, 671].

Двуокись углерода успешно конкурирует за ОNОO^- с тиолами и металлопротеинами при физиологических условиях, когда его протонирование и разрушение происходит очень медленно. Это обусловлено высокой концентрацией СО₂ в тканях. Вследствие взаимодействия СО₂ и ОNОO^- образуется нитрозопероксикарбонатный анион (ONOOCOO^-), который в отношении ряда белков является более мощным нитрирующим агентом, чем ОNОO^-, но будучи короткоживущим интермедиатом быстро распадается с образованием 65 % аниона нитрата, а также 35 % весьма реактивных радикалов диоксида азота (•NO₂) и карбонатного аниона (СО₃^•-) [72, 375, 856]. •NO₂ может также образовываться в реакции NО с молекулярным кислородом при их высоких концентрациях в гидрофобном окружении (в мембранах и белках), способствующем высокой растворимости исходных реагентов. Но эта реакция аутоокисления NО, очевидно, вносит небольшой вклад в синтез •NO₂, поскольку в дальнейшем приводит к образованию N₂O₃ – молекулы наиболее ответственной за процессы образования S- и N-нитрозосоединений [76, 964]. In vivo, по-видимому, более выражен путь образования •NO₂ из нитританиона вследствие одноэлектронного окисления с участием железа, находящегося в тех или иных комплексах в виде оксоформы (Fe⁴⁺). Образование •NO₂ происходит при воспалительных процессах с участием лейкоцитарных гемпероксидаз (миелопероксидазы, эозинофильной пероксидазы), а также Н₂О₂ и •ОН. Источником нитрита в организме помимо алиментарного фактора может быть NО, который окисляется окси- или метгемоглобином и ОNОO^- [178, 810].

Являясь окисленными радикалами, •NO₂ и СО₃^•- не образуют супероксидный анион в реакции с кислородом. Отсутствие заряда позволяет •NO₂ вступать в реакции пероксидации и нитрирования липидов, а также окисления аминокислот, преимущественно цистеина, триптофана и особенно тирозина в гидрофобном окружении клеточных мембран и белковых доменов. Наличие заряда в СО₃^•- ограничивает его действие в водной среде, где этот анионный радикал легко окисляет глутатион, аминокислотные остатки белков и гуаниновое основание нуклеозидов, нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Одновременное образование •NO₂ и СО₃^•- создает условие для их комбинированного, воздействия на мишени через нитрирование и окисление, вследствие которого возможно синергическое усиление их повреждающего действия [73, 82, 902].

Важным звеном в реализации токсического действия ОNОO^- в организме является нитрирование тирозина (свободного и в составе белков) с образованием 3-нитротирозина. Существует высокая корреляция между интенсивностью образования ОNОO^- и 3-нитротирозина. С учетом того, что ОNОO^- in vivo не обнаруживается, уровень 3-нитротирозина, определяемый с помощью аналитических и иммунохимических методов в клетках и тканях организма, рассматривают как биомаркер, отражающий интенсивность образования ОNОO^-. Но это не совсем корректно, поскольку образование свободного и связанного с белками нитротирозина скорее всего отражает действие и других RNOS. Возрастание уровня 3-нитротирозина наблюдается при хронических воспалениях, атеросклерозе, нейродегенеративных процессах, сердечно-сосудистых и острых легочных поражениях, цитотоксическом действии ксенобиотиков [22, 189, 815].

Вызванное ОNОO^- нитрирование тирозина с участием гемпероксидаз происходит благодаря образованию радикалов •NO₂ и тирозина. Образование радикалов тирозина ускоряется СО₃^•- и металлами, находящимися в комплексах в виде оксоформы, и в меньшей мере •ОН. Нитрирование тирозина помимо этого свободнорадикального пути может осуществляться посредством электрофильного механизма с участием переходных металлов. Характерным примером может служить цитоплазматическая Сu- и Zn-зависимая супероксиддисмутаза (SOD1). Интересно, что у 25 % больных, страдающих семейным боковым амиотрофическим склерозом (СБАС), обнаруживается мутация гена SOD1, кодирующего Сu- и Zn-SOD, с возникновением которой связывают развитие указанной патологии. Отсутствие корреляции между дисмутазной активностью и частотой возникновения или тяжестью болезни, установленной в экспериментах и при использовании трансдукции мутантных генов SOD1 в клетки, указывает на то, что мутированная форма SOD1 приобретает новые, не выраженные в норме функции. Обнаруженное повышенное содержание нитротирозина в белках двигательных нейронов больных СБАС дает основание предположить, что в связи с мутацией в активном центре SOD1 Сu²⁺ восстанавливается в Сu⁺. В связи с этим фермент приобретает способность реагировать с ONOO^-, вследствие чего образуются ионы нитрония (NO₂⁺), которые через нитрирование белков инициируют нейродегенеративные процессы.

Согласно другой гипотезе восстановление Сu²⁺ в Сu⁺ в мутантной SOD1, обусловленное снижением сродства к Zn²⁺, позволяет ферменту осуществлять обратный катализ, в котором из кислорода синтезируется О₂^•-. В реакции с NО последний образует ONOO^-, индуцирующий нитрирование тирозина. Однако все больше экспериментальных доказательств получает гипотеза, по которой мутированная SOD проявляет пероксидазные свойства и катализирует превращение Н₂О₂ в •ОН, повреждающий нейроны у больных СБАС. ONOO^- через нитрирование способен снижать активность Сu-, Zn- и Mn-SOD. Мишенью нитрирования Mn-SOD служит тирозиновый остаток 34 [86, 92, 444].

N₂O₃ образуется в организме в результате аутооксидации NО в присутствии молекулярного кислорода:

2NO + О₂ → 2NO₂,

NO + NO₂ ↔ N₂O₃,

N₂O₃+ H₂O ↔ NO⁺ + NO₂^- + H₂O → 2HNO₂

Благодаря своей гидрофобности NO и О₂ могут накапливаться в липидном слое мембран или внутри белков в очень высоких концентрациях, способных ускорить эту реакцию в тысячи раз. N₂O₃, являясь источником катиона нитрозония (как показано выше), обладает сильной способностью к нитрозированию.

Взаимодействуя с первичными и вторичными алифатическими и ароматическими аминами, N₂O₃ легко образует N-нитрозоамины. Они представляют канцерогенную и мутагенную опасность, так как в результате биотрансформации цитохромом Р-450 деметилируются с образованием иона диазония и формальдегида, которые могут алкилировать ДНК, взаимодействуя с азотом, гидроксильными или карбонильными группами оснований и фосфатными группами. Кроме того, эти интермедиаты N-нитрозоаминов могут осуществлять нитрозативное дезаминирование пуринов и пиримидинов. Алкилирование и дезаминирование ДНК вызывает в ней одно- и двуцепочечные разрывы, что приводит к возникновению переходных и перекрестных мутаций. Ситуация осложняется еще и тем, что функция некоторых белков, осуществляющих репарацию дезоксирибонуклеиновой кислоты, угнетается N₂O₃. N-нитрозоамины также подвергаются денитрозированию цитохромом Р-450 [93, 196, 566, 602].

N₂O₃ с SH-группами цистеина и цистеиновых остатков образует тионитритные эфиры – S-нитрозотиолы (RSNO), тогда как при взаимодействии тиолов непосредственно с NО происходит их окисление в дисульфидную форму. Помимо цистеина, основными представителями низкомолекулярных S-нитрозотиолов (hmRSNO) в организме являются S-нитрозоглутатион (GSNO) и S-нитрозогомоцистеин (HcySNO). Внутриклеточные концентрации глутатиона (ммолярные) намного выше, чем у других низкомолекулярных SH-содержащих лигандов, и поэтому он является преимущественной мишенью для S-нитрозирования. Значительно большая по сравнению с S-нитрозоцистеином (CysSNO) и HcySNO стабильность GSNO обеспечивает ему основную роль в депонировании NО и его транспортировке к сенсорным мишеням. Направленность физиологических эффектов hmRSNO и NО в отношении тонуса сосудов, нейромедиации, агрегации тромбоцитов, иммуномодуляции и др. во многом сходна и связана со способностью hmRSNO высвобождать NO. Но биоактивность hmRSNO имеет и существенные особенности, что определяются их стабильностью и другими свойствами, обусловленными функциональной группой -S-N=O. Так, показана возможность участия CysSNO, но не NO, в передаче сигналов между кардиоваскулярными нейронами в ядре отдельного тракта (NTS) через связывание с соответствующими рецепторами [99, 701, 926, 1021].

Механизм транспорта hmRSNO в клетки во многом еще не выяснен. Согласно некоторым предположениям в нем участвуют эктоферменты клеточной мембраны, в частности дисульфидизомераза белков и γ-глутамилтранспептидаза. Первая осуществляет денитрозирование hmRSNO, что приводит к накоплению в гидрофобной части мембраны NО и последующему его окислению в N₂O₃, который затем нитрозирует тиолы, находящиеся в цитозоле возле внутренней поверхности плазматической мембраны. Вторая превращает внеклеточный GSNO в S-нитрозоцистеинилглицин. Высвобождаемый из него NО участвует в нитрозировании внутриклеточных тиолов как указано выше. Цистин с помощью аминокислотного транспортера переносится в клетку, где восстанавливается в цистеин, который, высвободившись из клетки и реагируя с GSNO, образует CysNO. Последний через другую транспортирующую аминокислоты систему (L-AT) проникает в клетку, где участвует в транснитрозировании глутатиона и других низко- и высокомолекулярных SH-содержащих мишеней. Это первое экспериментальное обоснование механизма переноса S-нитрозосоединений в клетки (а возможно и из них) без сопутствующего высвобождения NO. Способность различных типов клеток транспортировать hmRSNO неодинакова. Те из них, у которых она выражена слабо, могут, очевидно, более успешно противостоять нитрозативному стрессу, обусловленному индукцией iNOS в соответствующих клетках при воспалительных и других процессах [100, 607, 1002].

Декомпозиция hmRSNO in vivo, осуществляемая различными

механизмами при участии свободных тиолов, железа, аскорбиновой кислоты, кислорода и супероксида, приводит к образованию различных метаболитов, включая NO, N₂O, NO₂^-, NH₄⁺, NH₂OH, дисульфиды, сульфинамиды, сульфиновые и сульфоновые кислоты. Перенос NO⁺ от более стабильных S-нитрозотиолов (GSNO, S-нитрозопротеинов) к менее стабильным (S-нитрозоцистеину, S-нитрозоцистеинилглицину) облегчает дальнейшее высвобождение из них NO. Высвобождение последнего из hmRSNO с образованием соответствующих дисульфидов может существенно ускоряться ионами Сu⁺, присутствие которых обеспечивается восстановлением Сu²⁺ анионами свободных тиолов (RS^-). Возможно, что взаимодействие hmRSNO в организме с ионами железа приводит к образованию динитрозильных комплексов, которые служат источником NO. Тот факт, что фотохимическое и термическое воздействия на hmRSNO вызывают их расщепление на NO и дисульфиды открывает новые возможности в фото- или термохимиотерапии онкологических заболеваний. С этой целью hmRSNO вводят в организм в составе липосом или нетоксичных гелей, которые обеспечивают их доставку к местам локализации опухолевых клеток. Там под воздействием лазерного облучения или повышенной температуры происходит расщепление hmRSNO с высвобождением цитотоксичных концентраций оксида азота. Декомпозиция S-нитрозотиолов ускоряется О₂^- и может закончиться образованием пероксинитрита [103, 386, 781, 808, 1019].

Перенос NO⁺ от S-нитрозотиолов к другим эндогенным тиолам (S-транснитрозирование) является основным механизмом, который позволяет вовлечь в нитрозирование различные содержащие тиолы молекулы (находящиеся в клетках, на их поверхности и во внеклеточном пространстве), что способствует метаболической коммуникации и разнообразит биологическое действие NO в организме. Реакция S-транснитрозирования подобно реакциям фосфорилирования или ацетилирования осуществляет обратимую посттрансляционную модификацию белков. При S-транснитрозировании белков нуклеофильной атаке подвергаются реакционноспособные SH-группы цистеина, которые обеспечивают тесную связь цинка, железа и коферментов с белками; структура и функция ферментов, ионных каналов, G-белков, факторов транскрипции, а также работа механизмов транспорта электронов и формирование сигнальной трансдукции. Из многих реактогенных SH-групп белков подвергаются S-транснитрозированию только некоторые, локализирующиеся в участках с определенной первичной структурой вблизи NOS-синтаз и низкомолекулярных тиолов, при соответствующем редокс-состоянии клеток [109].

В кровяном русле реакции S-транснитрозирования участвуют в регуляции тонуса и пролиферации клеток сосудов, скорости агрегации тромбоцитов и лейкоцитарной адгезии, а также в осуществлении паракринной и эндокринной функции NО. Последнюю связывают с образованием S-нитрозоальбумина (AlbSNO) и S-нитрозогемоглобина (HbSNO), которые могут переносить NО током крови на большие расcтояния [10, 111, 205]. В гидрофобных участках альбумина имеются условия для мицелярного аутоокисления NО в N₂O₃, который расходуется на S-нитрозирование собственных Cys-34- и Trp-214-ocтатков и низкомолекулярных тиолов плазмы крови. В образовании AlbSNO через S-транснитрозирование могут участвовать CySNO, GSNO, S-нитрозо-α-липоевая кислота, HcySNO и другие hmRSNO [2, 113, 381].

Сывороточный альбумин в присутствии низкомолекулярных тиолов значительно увеличивает гипотензивное и ингибирующее агрегацию тромбоцитов действие NО, что обусловливается образованием AlbSNO [14, 150, 299, 932]. Оно, возможно, усиливается под влиянием аскорбата и церулоплазмина. Данные, полученные на тромбоцитах и мегакариоцитах, свидетельствуют в пользу того, что физиологическая активность GSNO и AlbSNO опосредуется реакциями S-транснитрозирования с тиолами, расположенными на поверхности плазматической мембраны [669, 837, 1007].

Известно, что NО может реагировать с β-93-цистеином гемоглобина, образуя HbSNO. Предполагается, что HbSNO образуется в условиях высокого парциального давления О₂ в легких, оттуда кровотоком доставляется к гипоксичным тканям, где высвобождает NО, способствуя тем самым расширению капилляров, а также доставке эритроцитов и О₂ во все участки ткани. Аргументом в пользу этой гипотезы считалось наличие высокой концентрации HbSNO в эритроцитах артериальной крови (2,5 мкМ) и значительного артериовенозного концентрационного градиента по этому показателю. Однако в настоящее время роль S-нитрозирования альбумина и гемоглобина в обеспечении эндокринной функции NО при физиологических условиях подвергается серьезным сомнениям. С помощью новых чувствительных методов определения S-нитрозотиолов, учитывающих их высокую лабильность, показано крайне низкое содержание AlbSNO в плазме крови (около 5 нмоль/л), которое к тому же существенно не изменяется при ингаляционном введении в организм оксида азота. Причина такой низкой концентрации AlbSNO не ясна. Уровни HbSNO в эритроцитах не превышают 40 нмоль/л и имеют сходные величины в крови артерий и вен. Низкое содержание HbSNO в эритроцитах объясняется тем, что возможность контакта гемоглобина с NО, синтезируемого эндотелиальными клетками, уменьшена на три и более порядков вследствие барьера, который создается эритроцитарной мембраной и обтекающим ее потоком плазмы. При проникновении в эритроциты NО может перехватываться гемовым железом и в зависимости от степени оксигенации гемоглобина либо окислятся в нитрат, либо связываться в железо-нитрозильном комплексе. С учетом вышеизложенного можно считать, что NО, синтезируемый эндотелиальной NOS, при физиологических условиях влияет на тонус сосудов главным образом в паракринной манере [118, 522, 1001].

В условиях повышения уровня NО (ингаляции оксидов азота, введения доноров NО, активаторов NO-синтаз, индукции эндогенного синтеза NО при воспалительных и септических процессах и других патологиях) в крови помимо увеличения концентраций AlbSNO и HbSNO возрастает также уровень HbFe-NO, hmRSNO, N-нитрозоаминов, нитротирозина (в белках) и нитрита. Появились новые факты, указывающие на важность нитрита как формы депонирования и транспортировки NО в крови. Нитрит по сравнению с AlbSNO и HbSNO более стабильный, его концентрации в крови составляют 0,5-1,0 мкмоль/л, а в тканях они на порядок выше. Нитрит в присутствии дезоксигенированных эритроцитов восстанавливается в NО и вызывает релаксацию сосудов. Концентрации нитрита в организме так же, как и нитратредуктазная активность тканей (существенный вклад в нее вносят гемовые белки и ксантиноксидоредуктаза) и эритроцитов, значительно возрастают при гипоксии. В этих условиях роль нитрита в генерации NО, необходимого для улучшения кровоснабжения тканей, представляется исключительно важной [122].

В организме находят все больше мишеней, подвергаемых S-нитрозированию. Среди них следует отметить кальциевые каналы, активаторы плазминогена и транскрипции, различные рецепторы, G-белки (включая H-ras) и ферменты: креатинкиназы, ароматазы, алкилтрансферазы, глицероальдегид-3-фосфатдегидрогеназы, протеазы, протеинкиназы, фосфатазы и др. [203, 439, 626, 899].

Нитрозативный и оксидативный стресс в организме зачастую обнаруживается одновременно. При этом S-нитрозирование белков сочетается с их S-тиолированием – образованием дисульфидных связей между SH-групами цистеиновых остатков белков и SH-групами CysSH или GSH. В условиях оксидативного стресса основными субстратами S-тиолирования белков служат их окисленные интермедиаты (белок-S• и белок-SOH), а также CysSH и GSH. Истощение клеточного фонда GSH приводит к окислению белков и их необратимому повреждению. GSNO и его окисленные производные при добавлении к клеткам могут S-тиолировать белки и образовывать низкомолекулярные дисульфиды. Наибольшую реактогенность при этом проявляет глутатиондисульфид-S-оксид (GS(O)SG). Под влиянием GSNO некоторые белки в той или иной мере подвергаются как S-нитрозированию, так и S-тиолированию. В стимулированных нейтрофилах и макрофагах наблюдается усиление S-тиолирования актина и глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы. При ишемии и реперфузии резко возрастает количество S-тиолированных белков, таких как рецептор LDL, АТР-синтаза, белок теплового шока, оксикислотная оксидаза, триозофосфат-изомераза и др. При воздействии GSNO на цистеиновые протеазы образуются смешанные и межмолекулярные дисульфиды, что приводит к снижению их активности. S-тиолирование белков обратимо под влиянием восстанавливающих агентов. Поэтому можно полагать, что эта реакция подобно S-нитрозированию, может либо разнообразить сигнальные и метаболические функции белков, либо нарушать их и тем самым вносить существенный вклад в цитотоксическое действие NО [25, 617, 986, 993, 1005].

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 12

плохо

не очень плохо

средне

хорошо

отлично

Ваша оценка этого документа будет первой.

Ваша оценка:

	Роль оксида азота и цитокинов в развитии синдрома острого повреждения лёгких		Клиническое значение определения оксида азота в выдыхаемом воздухе при бронхиальной астме у детей
	Оксидативный стресс и система оксида азота при постнатальной адаптации и развитии заболеваний у сельскохозяйственных		Роль молекул оксида азота в программированной гибели нейтрофилов при окислительном стрессе 03. 00.
	Комбинированная фармакологическая коррекция метаболического пути l-аргинина/no при моделировании		Влияние электромагнитного излучения на частотах молекулярных спектров поглощения и излучения атмосферного
	Влияние электромагнитного излучения терагерцового диапазона на частотах молекулярного спектра излучения		Применение экзогенного оксида азота в комплексном лечении больных с воспалительными заболеваниями Работа выполнена в Московском областном научно-исследовательском клиническом институте им. М. Ф....
	Москва ■ Санкт-Петербург ■ Нижний Новгород ■ Воронеж Ростов-на-Дону ■ Екатеринбург ■ Самара ■ Новосибирск		Исследование проводилось на осушенных и вторично заболоченных торфяниках в пойме р. Га В последние годы все чаще и острее поднимается проблема изменения климата в следствие увеличения...

Малахов В. А., Завгородняя А. Н., Лычко В. С., Джанелидзе Т. Т., Волох Ф. А. Проблема оксида азота в неврологии харьков 2009

Похожие: