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	5/12
Дата	28.03.2013
Размер	3.75 Mb.
Тип	Документы

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

Физиологические свойства оксида азота

в биологии и клинике

Оксид азота относится к эндогенным регуляторам клеточных функций с широким спектром действия. Он может быть переносчиком сигнала, регулятором метаболизма, а также токсичным агентом.

Биологический эффект NO может быть разнонаправленным и изменяться в зависимости от конкретной физиологической ситуации. Эффекторное действие молекулы будет зависеть не только от ее индивидуальных химических свойств, но и от цитозольного окружения, активности других ферментных систем и, наконец, от общего уровня метаболизма клетки [46, 87, 447].

Функциональная активность NO и его метаболитов реализуется либо опосредованно через cGMP, либо непосредственно при взаимодействии с физиологически важными молекулами. В первую очередь следует выделить роль NO в клетке в качестве мессенджера, прямым образом связанную с регуляцией им ионного гомеостаза.

Показано, что NO усиливает синтез cGMP путем активации рГЦ [626]. В дальнейшем cGMP способна модулировать работу cGMP-зависимых Са²⁺- каналов ПМ, снижая их активность, либо активировать G-киназы (cGMP-зависимые протеинкиназы) [21, 30, 197]. Активация последних приводит, например, к фосфорилированию фосфоламбана – белка, регулирующего активность Са²⁺-насоса эндоплазматического ретикулума, и усилению депонирования Са²⁺ в последнем. В тромбоцитах человека также показано NO/сСМР-зависимое ингибирование фосфолипазы С и, возможно, непосредственное фосфорилирование рецептора инозитол-3-фосфата, что приводит к его десенсибилизации. Кроме того, G-киназы активируют протеинфосфатазу, дефосфорилирующую К⁺-каналы и активирующую их. Описанные процессы направлены на снижение уровня свободного Са²⁺ в цитоплазме клеток [77].

Одновременно с этим показано активирующее действие NO через cGMP-зависимые механизмы на фермент cADP-рибозилтрансферазу. Образование cADP-рибозы – агониста рианодиновых рецепторов усиливает выход Са²⁺ из ЭР. Таким образом, NO cGMP-зависимым путем может как снижать, так и повышать концентрацию свободного Са²⁺ в цитозоле [7]. Одним из объяснений этого феномена может быть органоспецифичность, в частности, связанная с неодинаковым развитием ЭР и ПМ в разных клетках, а также особенности внутриклеточного метаболизма [61, 95]. Можно также предположить, что сложное и неоднозначное действие NO обеспечивает тонкую необходимую регуляцию уровня цитозольного Са²⁺ во времени и пространстве для выполнения клеточных функций.

Исходя из высокой реакционной способности NO, допускается возможность прямой модификации им (или его производными) канальных структур ПМ. Так, показана активация эндогенным NO К_Ca-каналов сосудистой гладкомышечной клетки (ГМК) вероятно посредством окисления тиоловых групп [603]. С другой стороны, деполяризация изолированных нервных окончаний мозга донаторами NO развивается из-за уменьшения калиевой проводимости и ингибирования натриевого насоса, что также связывают с окислением SH-гpyпп. Показано ингибирование NO-донаторами АТР-чувствительных калиевых каналов в клетках поджелудочной железы, неселективных катионных каналов жировой ткани, а также сопряженных с NMDA-рецептором каналов в нервной ткани [287].

Данные о влиянии NO на Са²⁺ каналы ПМ различных тканей также противоречивы. Показано, что донатор NO – нитропруссид натрия (100 мкМ) – подавляет транзиентную и стационарную компоненты высокопорогового кальциевого тока в нейронах целиарного ганглия. Практически тот же эффект вызывает L-аргинин, что устраняется блокаторами NOS. В ГМК артерий мозга потенциалзависимые кальциевые каналы ПМ блокируются 10 мкМ нитропруссидом натрия в 2,6 раза эффективнее, чем аргинином. Однако при этом усиливаются К_Са-токи, что вызывает гиперполяризацию ПМ. Оба эффекта воспроизводятся под влиянием 8-Вr-cGMP (негидролизуемым аналогом cGMP) [721, 833].

С другой стороны, существует масса противоположных данных. Показано, что в нейронах коры NO индуцирует вход Са²⁺ через L- и Р- каналы в ответ на деполяризацию ПМ и ингибирует N-каналы. Нитропруссид натрия и SNAP (органический NO-донатор) в концентрации 500 мкМ увеличивают амплитуду Са²⁺-тока в нейронах шейного ганглия [27].

В высокой концентрации нитропруссид и SNAP (100-200 мкМ) снижают К⁺-проводимость, а в низкой (10 мкМ) – усиливают активность каналов. В результате сделан вывод, что блокирующий эффект NO на К⁺-проводимость связан с образованием пероксинитрита [218].

Вероятно, значительную роль в описанных эффектах играет концентрация NO, что обусловливает in vivo модуляцию ионного гомеостаза разными АКМ – производными NO [698].

Регуляция ионного гомеостаза оксидом азота осуществляется также посредством модуляции активности G-белков. Продемонстрирована NO-зависимая активация пертуссинчувствительных G-белков и p21ras [130].

NO может осуществлять свое действие в организме в зависимости от концентрации либо как медиатор, контролирующий биохимические реакции и функции различных органов и систем (в физиологических концентрациях), либо как токсический агент (при повышенных концентрациях) [41, 930].

При этом цитотоксический или цитопротекторный эффекты зависят от суммарного действия многих внешних стимулов и статуса клеток. Наиболее распространенным в физиологических условиях проявлением цитотоксического действия является апоптоз [821].

Эффект оксида азота на сосудистый тонус был впервые продемонстрирован более 20 лет назад и с тех пор довольно хорошо изучен. Оксид азота, вырабатываемый эндотелием, обеспечивает расслабление гладких миоцитов и последующую вазодилатацию. Фармакологическое ингибирование данного процесса приводит к повышению тонуса сосудов, что убедительно демонстрирует роль недостатка этого соединения в генезе эссенциальной гипертензии, ИБС, цереброваскулярных заболеваний и их осложнений [201, 1013].

NO является одним из наиболее мощных вазодилататоров. Проникая из ЭК в гладкомышечные клетки сосудистой стенки, он активирует растворимую гуанилатциклазу, что ведет к повышению уровня цГМФ, активации цГМФ-зависимых протеинкиназ (PKG), снижению концентрации кальция, расслаблению сосудов [223, 667].

В итоге снижается тонус артериальных и в большей степени венозных сосудов по малому и большому кругу кровообращения, уменьшается пред- и постнагрузка на сердце, а также давление наполнения желудочков. Следует заметить, что коронародилатирующее действие направлено в основном на мелкие артерии венечного бассейна, особенно на стенозированные его участки, патологически измененные атеросклеротическим процессом, при этом отсутствует синдром обкрадывания. Кроме того, оксид азота способен стимулировать либерацию эндотелиального простациклина и угнетать синтез тромбоксана А₂, что потенцирует возодилатацию.

Кроме того, он опосредует сосудорасширяющие эффекты эндотелийзависимых вазодилататоров (ацетилхолина, брадикинина, гистамина и др.), тормозит образование эндотелиального сосудосуживающего фактора эндотелина-1 и высвобождение норадреналина окончаниями симпатических нейронов, препятствует осуществлению чрезмерных эффектов других вазоконстрикторов (ангиотензина, тромбоксана А₂). Благодаря этому NO принимает активное участие в регуляции сосудистого тонуса и кровотока (в том числе базального), уровня АД, системной и региональной гемодинамики [123, 454].

NO стимулирует синтез эндотелиального фактора роста [65], но тормозит пролиферацию [437] и миграцию [88] гладкомышечных клеток (тем самым препятствуя образованию неоинтимы) и гипертрофию сосудов [19], уменьшает (в небольших концентрациях) или увеличивает (в больших концентрациях) апоптоз [108, 111], подавляет синтез внеклеточного матрикса [182], поддерживая всем этим нормальную структуру сосудистой стенки.

Оксид азота дозозависимо тормозит пролиферацию гладких миоцитов, которая наблюдается при прогрессировании атеросклеротических изменений, таким образом, замедляется сужение просвета сосудов, улучшается коронарная гемодинамика и кровоток в венозном русле. Оксид азота способен стимулировать ангиогенез, что потенциально важно в условиях ишемии миокарда и мозговых катастроф [644].

NO оказывает мощное противовоспалительное и антитромбогенное действие: тормозит транскрипцию противовоспалительного ядерного фактора (NF-kB) [173, 184], блокирует стимулируемую цитокинами экспрессию адгезивных молекул эндотелия (VCAM-1, Е-селектин, МСР) [175] и хемотаксических пептидов моноцитов [16], уменьшает прилипание, инфильтрацию, агрегацию нейтрофилов и моноцитов, превращение последних в макрофаги [157], тормозит агрегацию и адгезию тромбоцитов, экспрессию активирующего тромбоциты фактора [18, 444], рост формирующегося тромба. Ингибирование NO-синтазы у здоровых добровольцев достоверно увеличивает время свертывания крови и ухудшает другие показатели коагулограммы.

В состав сосудистой стенки входит холестерин, обладающий изолирующими свойствами. Вместе с тем, липиды хорошо растворяют реакционно-способные молекулы NO и защищают их от гидрофильных соединений. Поэтому весьма вероятно образование спиральных полимерных NO-молекул в холестериновом матриксе. Отдельные нити полимерных NO-молекул могут встраиваться между витками спиральной структуры и за счет взаимодействия между нитями стабилизировать общую структуру. Такое взаимодействие между нитями будет увеличивать проводимость общей спиральной структуры [55].

Кроме простой спирали линейные NO-молекулы могут образовывать суперспиральные структуры. При прохождении тока по спиральной или суперспиральной структуре возникает магнитное поле, направленное вдоль оси спирали и появляются силы в радиальном направлении, стремящиеся раздвинуть диаметр токопроводящих нитей. При наличии управляющих импульсов в сосудистой стенке диаметр сосуда увеличивается и таким образом осуществляется влияние окиси азота на сосудистый тонус. Холестерин, как известно, в результате окисления превращается в так называемый «плохой» холестерин, способствующий образованию бляшек и закупорке сосудов. Весьма вероятно, что окисленные формы холестерина могут нарушать проводимость спиральной структуры и в этом месте регулирующее воздействие магнитного поля на просвет сосуда уменьшается [567].

Проведенные исследования убедительно показали, что окисленные ЛПНП тормозят высвобождение NO ЭК и уменьшают тем самым эндотелийзависимую вазодилатацию. Полагают, что это может быть связано с нарушениями в передаче сигналов на уровне мембран, подавлением образования NO и увеличением скорости его инактивации [299, 1012].

Аналогичные данные были получены на клетках крови, тесно взаимодействующих с эндотелием сосудов, в том числе на тромбоцитах [777]. Последние обладают специфическими рецепторами для ЛПНП, а также eNOS-подобной (конститутивной) NOS. Кроме того, окисленные ЛПНП могут поглощаться тромбоцитами и рецепторнезависимым механизмом. Исследования in vitro и in vivo показали, что окисленные ЛПНП подавляют синтез NO в тромбоцитах, стимулируют их агрегацию, образование тромбоксана А₂ и серотонина. Активированные же тромбоциты секретируют белковый фактор, который увеличивает поглощение окисленных ЛПНП макрофагами. Следовательно, тромбоциты функционируют в тесной связи с макрофагами.

Следует отметить, что торможение экспрессии NOS мРНК вызывают некоторые цитокины, такие как TNF-α и интерлейкин-1β. Оба они найдены в местах атеросклеротических поражений сосудов. Поскольку ЭК продуцируют интерлейкин-1, можно полагать, что трансляционная индукция этих цитокинов под влиянием окисленных ЛПНП опосредует их действие на eNOS мРНК [699].

Одним из важных механизмов снижения уровня NO и дисфункции сосудистого эндотелия, вызываемых ЛПНП, является нарушение ими сопряжения L-аргинина и eNOS; создание условий, препятствующих осуществлению реакции окисления eNOS L-аргинина [88, 617]. Главным здесь является нарушение ЛПНП метаболизма и транспорта L-аргинина, в результате чего его концентрация в ЭК резко падает. В этих условиях экспрессия и активность eNOS не снижаются, но возникают существенные сдвиги в их редокс/окислительных участках. Оставаясь способной получать электроны от NADPH, она поставляет их другому ее субстрату – молекулярному кислороду (O₂), что ведет к образованию супероксид-аниона (O₂^-). При этом количество синтезированного NO резко снижается. Восстановление уровня L-аргинина в ЭК восстанавливает способность eNOS синтезировать NO даже в случаях полной потери этой способности. Одновременно тормозится образование супероксида [937].

О роли eNOS в образовании супероксид-аниона под влиянием ЛПНП свидетельствует тот факт, что конкурентный ингибитор eNOS L-NAME тормозит этот процесс. Данное соединение связывается с активными участками eNOS и препятствует потоку электронов (путем уменьшения восстановительного потенциала железа гема), подавляя тем самым активность eNOS [210, 360].

Увеличивая синтез супероксида, ЛПНП нарушают физиологическое равновесие NO/O₂^- в пользу второго. Супероксид-анион вступает при этом в быструю реакцию с NO, что ведет к образованию пероксинитрита (ONOO^-), оказывающего крайне неблагоприятное действие на ЭК [7]. Он разлагается с образованием гидроксильных радикалов (OН^-), которые окисляют ЛПНП. ONOO^- окисляет также тетрагидробиоптерин (ключевой кофактор для NOS), подавляя тем самым продукцию NO. Возникающий оксидативный стресс, активирует большое количество оксидантчувствительных факторов транскрипции (таких как NF-kB), которые повышают экспрессию адгезивных молекул, различного рода факторов роста и хемокинов, способствующих развитию воспалительных и других процессов, возникающих при атеросклерозе. Показано также, что экспрессия iNOS сопровождается увеличенной продукцией пероксинитрита, повышает апоптоз клеток атеросклеротических бляшек коронарных артерий [271, 306].

Таким образом, ЛПНП оказывают существенное влияние на различные звенья системы L-аргинин-NO-eNOS в ЭК, подавляя образование NO, что в значительной степени может опосредовать вызываемые ими дисфункцию эндотелия и нарушение структуры сосудов, ведущие к развитию атеросклероза.

Снижение концентрации липопротеидов высокой плотности (ЛПВП) способствует окислению липидов и дисфункции эндотелия. Необходимо отметить в этой связи, что α-токоферол – главная антиоксидантная составляющая витамина Е – связан главным образом с липопротеинами плазмы крови. Его инкорпорирование в сосудистой стенке препятствует развитию дисфункции эндотелия на ранней стадии атеросклероза. Показано, что переносящий плазменные фосфолипиды белок (PLTP) способствует переносу α-токоферола из ЛПВП в ЭК. Этот перенос предотвращает дисфункцию эндотелия антиоксидантной защитой связанных с мембраной фосфолипидов и сохранением релаксирующей функции сосудистых ЭК. ЛПВП поддерживают нормальное функционирование эндотелия (антиатеросклеротический эффект) и – своим тормозящим действием на стимулируемое окисленными ЛПНП – повышение экспрессии адгезивных молекул ICAM-1 и VCAM-1 [715, 819].

В еще большей степени сохранению функций сосудистого эндотелия способствует стимуляция ЛПВП синтеза эндотелиального NO. Дело в том, что окисленные ЛПНП лишают кавеолы (специализированные Q-образные участки длиной 50-100 нм в ЭК плазматической мембраны) холестерина (ХС), что вытесняет eNOS из кавеол и нарушает процесс ее активации, подавляя образование NO. ЛПВП, наоборот, поддерживают нормальное содержание ХС в кавеолах (способствуя поглощению его эфиров), тем самым предотвращая вызываемое окисленными ЛПНП истощение ХС в них и повышая образование NO [424].

Последний же, как и ЛПВП, обладает способностью тормозить окисление ЛПНП. В аэробных условиях NO переходит в нитрит, низкие концентрации которого (12 мМ при норме до 200 мМ) также ограничивают опосредуемое миелопероксидазой окисление ЛПВП [60, 87].

Таким образом, при избытке NO, находящегося в окружении различного рода оксидантов, окисление ЛПНП тормозится (антиатеросклеротический эффект NO). Однако в случае значительного повышения образования оксидантов NO дает начало вторичным соединениям (ONOO^- и др.), которые увеличивают уровень окисленных липидов в мембранах и липопротеидах [654].

Выяснение конкретных механизмов атерогенных эфектов окисленных ЛПНП и влияние NO на этот процесс представляют не только теоретический, но и практический интерес. Успехи в данной области могут служить основой для разработки методов профилактики и лечения атеросклероза, способствующих предотвращению или торможению окислительной модификации ЛПНП на различных уровнях (клеточном, субклеточном, молекулярном) этого процесса.

Изучение различных аспектов взаимодействия оксида азота с митохондриями привлекает в настоящее время внимание широкого круга исследователей. Накоплен значительный материал, показывающий, что NO непосредственно вовлекается в регуляцию энергетических функций митохондрий [56, 89]. Обратимо связываясь с комплексами дыхательной цепи, NO и его производные подавляют дыхание органелл и снижают потребление кислорода в работающих мышцах, в частности скелетных, и миокарде. Нарушение переноса электронов комплексами дыхательной цепи, сопровождаемого экструзией протонов из митохондриального матрикса и создающего разность потенциалов на внутренней мембране митохондрий, приводит, помимо снижения мембранного потенциала, к повышенному образованию свободнорадикальных и пероксидных соединений – продуктов неполного восстановления кислорода. Эти активные формы кислорода (АФК) сами по себе, а также связываясь с NO и другими активными формами азота, способны существенно повреждать работу дыхательной цепи, нарушать сопряженность окисления и фосфорилирования, оказывая, тем самым, влияние на способность митохондрий к образованию энергетических ресурсов клетки (АТР).

Другой существенной причиной повышенного внимания к выяснению роли NO в регуляции митохондриальных функций является интерес к молекулярным механизмам апоптоза и некроза, в которых митохондриям отводится едва ли не центральное место. Хотя, согласно данных литературы, роль NO в реализации программы клеточной смерти – апоптоза, не однозначно негативна, активные формы азота – NO и его производные, в частности пероксинитрит – способны окислять тиолы митохондриальных мембран, вызывать открывание митохондриальной поры и, тем самым, приводить в действие пусковые механизмы высвобождения в цитозоль проапоптозных факторов из матрикса и межмембранного пространства [20, 693].

Таким образом, результаты исследований последних лет проливают свет на недостаточно изученную роль NO как важного биологического регулятора не только процессов образования и утилизации энергии, направленных на поддержание жизнедеятельности клетки, но также и процессов, связанных с осуществлением программы клеточной гибели.

Термин «апоптоз» был введен в 1972 г. Дж. Ф. Керром для обозначения «программируемой» гибели клеток, которая сопровождается характерными морфологическими изменениями (конденсацией ядра и цитоплазмы, разрушением хроматина, фрагментацией ДНК, образованием апоптозных телец) и связана с развитием организма, а также протекающими в нем физиологическими и некоторыми патологическими процессами [20, 1009]. Как альтернативный апоптозу рассматривается другой тип гибели клеток – некроз. С ним связывают беспорядочные необратимые процессы, которые нарушают целостность мембран, приводят к набуханию цитоплазмы и митохондрий, кариорексису и кариолизису, а также утечке клеточного содержимого. Высвобождаемые из клеток лизосомные протеазы «распространяют» некротическую гибель на соседние клетки. Причиной некроза обычно являются мощные, несовместимые с жизнью воздействия физических или химических факторов, например тепла, ионизирующей радиации, детергентов и токсинов, которые повреждают мембранные структуры, ключевые ферменты и нуклеиновые кислоты. При воспалительных реакциях некротическую гибель клеток путем воздействия на клеточную мембрану способны вызвать комплемент, цитолитические антитела, киллерные лимфоциты. В отличие от некроза апоптозные клетки подвергаются фагоцитозу до наступления их лизиса [91].

Введение понятия апоптоза дало мощный толчок к изучению механизмов гибели клеток и выявлению их общих патофизиологических, биохимических и генетических закономерностей. Сигналами к апоптозу могут быть внешние и внутриклеточные повреждающие факторы, в частности киллерные молекулы (TNF-α, TRAIL, CD95-L), которые взаимодействуют на плазматической мембране с соответствующими «рецепторами смерти», входящими в семейство рецепторов опухолевого некротического фактора (TNF-α), ксенобиотики, излучения, ROS, дефицит соединений роста/выживания, гипоксия и другие неблагоприятные условия [930, 956].

Известны два основных сигнальных пути реализации апоптоза. Оба они приводят к активации каспаз (семейство цистеиновых протеиназ, расщепляющих пептидную связь белка после остатка аспарагиновой кислоты), в частности так называемых «казнящих» форм 3, 6 и 7, с действием которых связано повреждение структуры цитоскелета, развитие межнуклеосомной фрагментации ДНК и характерных для апоптоза морфологических признаков [61, 830]. Активация этих каспаз происходит через протеолиз соответствующих прокаспаз, который обеспечивается инициаторными каспазами-8 и 9. Последние активируются путем олигомеризации и аутопротеолиза. В некоторых случаях апоптоз запускается связыванием лигандов с упомянутыми рецепторами смерти, что приводит к объединению различных адаптогенных белков, включая Fas-accoциированный смертельный домен и прокаспазу-8, в сигнальный комплекс (DISC). В нем прокаспаза-8 саморасщепляется с образованием активной каспазы-8, способной путем протеолиза формировать активные каспазы-3, 6 и 7. В других случаях этого прямого каспазного каскада недостаточно, чтобы вызвать апоптоз [90]. Для усиления сигнала вовлекаются митохондрии. При этом протеолитически активированные каспазой-8 белки семейства «ВНЗ-only» инициируют нарушение проницаемости мембран митохондрий и выход из них цитохрома С в цитоплазму, где он в присутствии АТР объединяется с активирующим протеазы фактором (Apaf-1) в мультимерный комплекс. Последующее присоединение к нему прокаспазы-9 создает условие для ее аутопротеолиза с образованием каспазы-9, которая активирует прокаспазы-3 и 7. В регуляции проницаемости митохондриальных мембран участвуют белки семейства Всl-2 и белок р53, супрессирующий рост опухоли. Помимо усиления и опосредования указанных внешних проапоптогенных сигналов митохондрии играют ведущую роль в реализации апоптоза, вызванного повреждением ДНК, оксидативным стрессом, голоданием, воздействием ксенобиотиков и другими факторами. Гибельными для клеток последствиями повреждения митохондрий являются также выход из них индуцирующего апоптоз фактора (AIF) и эндонуклеазы G, прекращение синтеза АТР, окисление глутатиона и усиление генерации ROS [971].

В сигнальных процессах апоптоза участвует также эндоплазматический ретикулум. Нарушение внутриклеточного гомеостаза Са²⁺ или биосинтеза белка в нем приводит к экспрессии каспазы-12 на его мембранной поверхности и транслокации к ней прокаспазы-7, что обеспечивает ее протеолитическую активацию. Указанные сигнальные пути апоптоза между собой тесно взаимодействуют [2, 24, 1008].

Практически все типы клеток, пребывающие в состоянии покоя или пролиферации, при воздействии пусковых повреждающих факторов невысокой надпороговой интенсивности способны гибнуть по тем или иным сценариям апоптоза, за этапами развития, которого можно проследить во времени. Гибель клеток по типу некроза вызывается повреждающими факторами запредельной интенсивности либо осмотическим шоком и детергентами. Этот процесс происходит настолько быстро, что появление характерных морфологических изменений можно отнести уже к посмертным. Фактически к апоптозу относятся все этапы, сопровождающие гибель клеток, а к некрозу только те структурно-биохимические изменения, которые происходят уже после смерти клеток [125, 206].

NО может как усиливать жизнеспособность клеток, так и оказывать на них цитотоксическое действие. NО повышает выживаемость В-лимфоцитов, натуральных киллеров, эозинофилов, гепатоцитов, эмбриональных двигательных нейронов и некоторых клеточных линий, пребывающих в условиях, которые способствуют их гибели. Цитотоксическое действие NО даже при его относительно низких концентрациях показано на макрофагах, тимоцитах, фибробластах, кардиомиоцитах, хондриоцитах, нейронах, опухолевых, гладкомышечных, островковых панкреатических и эндотелиальных клетках [27, 79]. NО защищает астроциты, но синергически усиливает гибель нейрональных клеток при токсическом воздействии стауроспорина [28]. Доноры NO в таких же концентрациях вызывают гибель макрофагов и способствуют выживаемости клеток, что связывают с более высоким содержанием в последних негемового железа. Таким образом, направленность действия NО связана с «судьбой» его химических превращений в различных типах клеток, которая определяется особенностями их обмена, в частности железа, О₂, СО₂ и редокс-состояния в норме и при патологии.

Механизмы цитопротекторного действия NО включают в себя ингибирование активности каспаз через S-нитрозирование цистеиновых остатков их каталитических центров [821]. Эффективность S-нитрозирования при нормоксических условиях определяется внутриклеточным уровнем негемового железа (Fe²⁺), которое взаимодействуя с NO образует DNIC, где NO находится в окисленном состоянии (NO⁺) и может осуществлять реакции S-нитрозирования. Существует альтернативное мнение, согласно которому NO ограничивает активность каспаз не посредством их S-нитрозирования, а влияя на те или иные этапы их процессинга. Антиапоптозному действию NO способствует также и то, что он увеличивает внутриклеточный фонд негемового железа вследствие активации гемоксигеназ, разрушающих гем. Для некоторых клеток (гепатоцитов, спленоцитов) показано, что NO может усиливать их резистентность к воздействию повреждающих сигналов через усиление синтеза cGMP, что приводит к активации соответствующих протеинкиназ и фосфорилированию участвующих в апоптозе белков семейства Bcl-2, BAD, каспазы-9 и др., а также к снижению внутриклеточной концентрации Са²⁺ [230]. NO стимулирует экспрессию белка теплового шока (Hsp 70) и других цитопротекторных белков, таких как циклооксигеназа-2, металлотионеины и трансглутаминаза, которая осуществляет Са²⁺-зависимую посттрансляционную модификацию ряда ферментов и физиологически активных пептидов [271]. NO угнетает экспрессию недавно открытого гена SRG3, активно участвующего в индуцируемом глюкокортикоидами апоптозе, препятствующего тем самым его развитию [79]. Данные последних лет, полученные в экспериментах in vitro и in vivo, указывают на участие в цитопротекторных механизмах ONOO^-, который в наномолярных и низких микромолярных концентрациях способствует выживаемости миокардиоцитов при ишемии-реперфузии и нейронов, подвергаемых апоптозу [547]. При высоких внутриклеточных концентрациях восстановленного глутатиона цитотоксическое действие ONOO^- трансформируется в защитное, связанное с образованием G-NO. Интересно, что ONOO^- сильно активирует глюкозо-6-фосфат дегидрогеназную активность и тем самым ускоряет глюконеогенез, что приводит к накоплению NADPH и, следовательно, регенерации в клетках глутатиона – основного защитного барьера на пути цитотоксического действия NO [18, 30, 361].

Цитотоксическое действие NO направлено преимущественно на митохондрии, что наблюдается при воспалительных и нейродегенеративных процесах, ишемии и других патологиях. Митохондрии, очевидно, не имеют собственной NOS и поэтому являются мишенью для NO, которая поступает из цитозоля. При высоких концентрациях NO ингибирует поглощение кислорода и окислительное фосфорилирование, нарушает потенциал и проницаемость мембран, усиливает выход из митохондрий Са²⁺ и проапоптозных белков (индуцируемого апоптоз фактора и цитохрома С) [870]. При этом также стабилизируется (возможно за счет S-нитрозирования) транскрипционный фактор-1 (HIF-1), индуцируемый при гипоксии. Он связывается с ДНК и обеспечивает экспрессию ряда генов, продукты которых переключают ткани на анаэробный путь обмена, в частности усиливают гликолиз и ангиогенез. HIF-1 состоит из субъединиц α и β, первая из которых, при нормоксических условиях, - разрушается пролингидроксилазами с использованием в качестве субстрата О₂ [15, 64]. Токсическое действие NO на митохондрии усугубляется образованием ONOO^-. Митохондриальному дыханию сопутствует образование О₂^-. Поскольку последний не проникает через мембраны митохондрий, в них содержатся Mn-SOD для его обезвреживания. Оксид азота, воздействуя на убихинон дыхательной цепи, усиливает синтез О₂^- и, следовательно, ONOO^-. Пероксинитрит в митохондриях окисляет цистеиновые и метиониновые остатки белков, ингибирует комплексы I и II, аконитазу, АТР-азу, Mn-SOD, креатинкиназу и глутатионпероксидазу, снижает уровень G-SH [56]. Высвобождающиеся под влиянием NO из митохондрий Са²⁺ и проапоптогенные белки приводят эндоплазматический ретикулум в так называемое стрессовое состояние. Оно сопровождается выбросом Са²⁺ и усилением синтеза небольшого транскрипционного белка Chop, экспрессирующего гены Chop, продукты которых участвуют в апоптозе. Но в эндоплазматическом ретикулуме имеется также и механизм компенсаторной защиты клетки от индуцируемого NO повреждения митохондрий. Са²⁺, вышедший из поврежденных митохондрий, вызывает в ЭР разрушение сериновыми протеазами регуляторного стресс-фактора р90 ATF6 с образованием белка р50, который транспортируется в ядро, где усиливает экспрессию белка Grp78, участвующего в регуляции обмена глюкозы и обладающего цитопротекторными свойствами [457]. В некоторых типах клеток, например макрофагах, вызываемая NO гибель клеток связана с быстрым накоплением белка р53, супрессирующего рост опухоли. Его функция, по-видимому, состоит в том, что он останавливает клеточный цикл, повреждает ДНК и вызывает апоптоз, предохраняя тем самым геном от накопления излишних мутаций в условиях генотоксичного стресса. Под влиянием NO усиливается фосфорилирование р53, осуществляемое с помощью митогенактивируемых протеинкиназ (МАРК), вследствие чего стабильность и транскрипционная функция этого белка существенно возрастает. Отмечается также участие протеинкиназ С в модуляции р53-зависимой гибели клеток, вызванной NO. Однако остается неясным, способствует ли активация протеинкиназ С апоптозу или препятствует его развитию. В условиях нитрозативного стресса выживаемость клеток снижается вследствие угнетения алкилтрансферазной реакции и, следовательно, репарации ДНК [19]. Повреждение ДНК активирует поли(АТР-рибоза)синтазу, что, в свою очередь, приводит к усиленному гидролизу АТР, истощению его в клеточном фонде и гибели клеток.

Таким образом, умеренное увеличение уровня NO (до 0,5 мкмоль) способствует выживаемости клеток или же оказывает цитопротекторное действие с различными вариантами гибели, которые можно проследить во времени и отнести к апоптозу. Более высокие концентрации NO создают в организме условия нитрозативного и оксидативного стрессов, при которых истощается антиоксидантная защита (снижается уровень GSH, активность соответствующих ферментов) и нарушаются механизмы, репарирующие ДНК. В этих условиях оказываются задействованными все пути реализации цитотоксического действия NO, как прямого, так и опосредованного реактивными интермедиатами, которые изменяют функционирование различных биомолекул и вызывают метаболический дисбаланс. При этом расход макроэргов преобладает над их синтезом, что приводит к снижению клеточного фонда АТР. Таким образом, снижение внутриклеточного уровня АТР является одним из ранних этапов клеточной гибели, который до определенного момента времени можно обратить. Последствием усиления катаболизма адениннуклеотидов является трансформация ксантиндегидрогеназы из D-формы (ксантиндегидрогеназной) в О-форму (ксантиноксидазную). Эта трансформация наблюдается в процессе индуцируемой гибели клеток и предшествует фрагментации ДНК. Очевидно, трансформация этих ферментативных функций играет ключевую роль в генезе клеточной гибели, поскольку в реакции, катализируемой О-формой, в отличие от D-формы, в качестве акцептора электронов используется молекулярный кислород и образуются весьма токсичные молекулы О₂^- и Н₂О₂. Основными жизненно важными мишенями для их воздействия являются митохондрии, ядра и эндоплазматический ретикулум.

Одним из эффекторов апоптоза является нарушение свободнорадикального метаболизма клетки [120]. Однако однозначного ответа на вопрос об участии NO в запуске апоптоза не существует, точно так же как не существует однонаправленного участия NO в реакциях защиты клеток от апоптогенных влияний других радикалов.

Известны наблюдения, свидетельствующие в пользу того, что низкие концентрации нитрозоглутатиона оказывают мощное цитопротекторное воздействие в ишемических ситуациях. В нормальных физиологических условиях низкомолекулярные нитрозотиолы, в частности нитрозоглутатион, в концентрациях 6-8 мкМ оказывают цитопротекторный эффект [34, 38]. В таких концентрациях наблюдается инактивация каспаз-1, 3, 8 путем нитрозилирования их существенных тиолов и соответственно торможение апоптоза, например в моторных нейронах [36, 139, 1018]. Накопление нитрозоглутатиона в настоящее время рассматривается в качестве естественного способа депонирования NO в клетке, так как этот нитрозотиол стабильнее других возможных эндогенных нитрозотиолов, включая S-нитрозо-цистеинилглицин. Последний высвобождается из глутатиона наряду с остатком глутамата под влиянием энзима гамма-глутамилтранспептидазы. Это позволяет рассматривать гамма-глутамилтранспептидазу в качестве регулятора концентрации свободного NO в клетках [40].

Важнейший восстановитель плазмы крови аскорбат не окисляется NO, однако аскорбат восстанавливает α-токофероксильные радикалы, а NO может окислять α-токоферол. Эти реакции лежат в основе прооксидантного действия NO в плазме крови [32]. Супероксиддисмутаза (СОД) в условиях оксидативного стресса теряет каталитически важные ионы меди и цинка, что ведет к увеличению супероксид-аниона и накоплению пероксинитрита [373].

Токсические эффекты при повышении содержания монооксида азота следует ожидать при создании условий для протекания реакции:

NO^-+ О^2- + ONOО^- + H⁺ → ONOОH → ONO + •OH

где •OH является основным радикалом, вызывающим множественные необратимые изменения нативных молекул нуклеиновых кислот и белков. Кроме этого, пероксинитрит вызывает нитрование циклических аминокислот и нитрозилирование серосодержащих остатков цистеина в белках и пептидах. Сам по себе NO при образовании в больших количествах имеет точки приложения своего действия в митохондриях, вызывая подавление тканевого дыхания. В условиях нехватки субстратов цикла трикарбоновых кислот, например при резком ограничении поступления глюкозы в клетки, происходит инициация апоптотических процессов в клетке, а в модельных ситуациях при нехватке глюкозы в условиях избытка NO наблюдается некроз клеток.

В спектр токсических воздействий пероксинитрита входит также непосредственное нитрозилирование гуанина и разрывы в цепи ДНК, что также ведет к апоптозу клеток [41]. Эти эффекты пероксинитрита усиливаются при ацидозе, так как в этих условиях образуется ONOOH, являющаяся источником гидроксильного радикала. При высоких концентрациях доноров NO наблюдается активация энзимов завершающей фазы апоптоза семейства ПАРП и АДФ-рибозилирования. Антиапоптотическое действие NO (в том числе подавление каспаз) сохраняется до тех пор, пока:

конъюгация с супероксиданионом не приводит к образованию слишком больших количеств пероксинитрита, отражающихся на соотношении тиолдисульфидных равновесий и торможении дыхательной цепи в митохондриях;
не происходит образование NO при снижении энергообеспечения клеток подходящими метаболитами глюкозы или других источников промежуточных метаболитов цикла трикарбоновых кислот и гексододифосфатного пути окисления углеводов;
не нарастает ацидоз, в том числе метаболический;
не исчерпывается возможность переводить высокореакционноспособные формы NO в нитрозотиолы.

Следует также учитывать, что при достаточном поступлении в клетки пластического и энергетического материала NO оказывает разносторонние эффекты, направленные на улучшение условий протекания внутриклеточного метаболизма, включая связывание свободных радикалов кислорода, в первую очередь супероксиданиона. Антиапоптотическое действие NO сохраняется при низких его концентрациях и низких концентрациях других свободных радикалов. При очень высоких концентрациях нитрозотиолов, около 1мМ, независимо от действия других свободных радикалов кислорода наблюдается развитие нитрозилирующих реакций, т.е. нитрозилирующий стресс (образование нитрозоаминов, дезаминирование оснований ДНК и других дериватов). В условиях неэффективного энергетического метаболизма митохондрий, снижения оборота и пула никотинамидных коферментов, падения концентрации свободных тиоловых групп, снижение эффективности синтеза АТФ в митохондриях, повышение синтеза NO сопровождается усилением апоптотических влияний NO и его метаболитов на клетки [301, 692, 1015].

Пероксинитрит накапливается не только в результате реакции конъюгации между свободным NO и супероксиданионом. При разрушении СОД в условиях оксидативного стресса, сопровождающегося высвобождением ионов меди или при высвобождении этого иона из других белков, в клетках появляется возможность быстрого денитрозилирования S-нитрозоглутатиона. Баланс соотношения нитрозотиолы/пероксинитрит смещается в сторону пероксинитрита [717]. Этот процесс, по-видимому, предопределяет переключение положительных для клетки модулирующих эффектов NO на активацию апоптоза. В связи с этим прежняя общая стратегия при терапии состояний, сопровождающихся активацией свободнорадикального метаболизма на резкое увеличение антиоксидантного потенциала организма, должна быть дополнена принципами лечебных подходов к отдельным звеньям свободнорадикального метаболизма. Таким образом, необходимо учитывать, что цитопротекторный эффект свободного радикала в виде оксида азота в определенной области его эндогенных концентраций сохраняется. Это можно осуществлять под контролем лабораторного анализа МДА, СОД, нитротирозина, гомоцистеина, окислов азота и нитрозотиолов.

NO в виде нитрозотиолов является необходимым при протекании важнейших регуляторных и цитопротекторных процессов на уровне органелл клетки и всего организма. Остается малоизученной проблема управления внутриклеточными цитопротекторными функциями NO [41, 50, 197, 1014]. Проводя фармакотерапевтическое воздействие методами, вмешивающимися в связывание и гашение свободных радикалов, необходимо учитывать, что при этом связываются такие физиологически важные парамагнитные молекулы, как монооксид азота. С другой стороны, излишнее назначение доноров NO также влечет за собой неблагоприятные последствия. Нарушение этого звена метаболизма в эндотелии и окружающих клетках формирует состояние оксидативного и нитрозилирующего стресса. Клетки субэндотелия (макрофаги, фибробласты, гладкомышечные и др.) и клетки крови также участвуют в развитии указанных выше нарушений метаболизма АФК и нарушений регуляции кровообращения. Нарушение функций клеток, связанных с образованием, транспортом и использованием (метаболизмом) физиологически важного свободного радикала – NO, может являться непосредственной причиной развития тяжелых состояний, заключающихся в развитии атеротромботических осложнений [67, 436, 785].

С энергетикой митохондрий тесно связана одна из существенных функций этих органелл – способность накапливать значительные количества кальция и обмениваться ионами кальция с внутриклеточным окружением. Митохондрии обладают Са²⁺-транспортной системой, включающей Са²⁺-унипортер, Na⁺/Ca²⁺- и Са²⁺/Н⁺-обмен [47]. Накопление ими кальция осуществляется, главным образом, через унипортер, активность которого зависит от величины мембранного потенциала, создаваемого на внутренней мембране сопряженной работой дыхательной цепи и протонного насоса – митохондриальной АТР-азы.

Известно, что оксид азота оказывает влияние на различные Са²⁺-транспортные системы клетки, в частности на Са²⁺-АТР-азу эндоплазматического ретикулума и Na⁺/Ca²⁺-обмен плазматической мембраны [821].

В настоящее время установлено, что митохондрии способны быстро накапливать кальций, поступающий в клетку под действием физиологических стимулов. Сейчас активно изучаются влияния NO на митохондриальный транспорт Са²⁺, что в конечном итоге позволит глубже понять некоторые механизмы его вовлечения в регуляцию клеточного гомеостаза кальция [921].

Около десяти процентов нейронов в мозге имеют ферменты, способные высвобождать оксид азота из разных химических соединений [610].

NO широко представлен как в центральной, так и в периферической нервной системе. Он выделяется в постсинаптических нейронах под влиянием нейротрансмиттеров, из которых наиболее изучен глутамат. Известно, что глутамат, синтезируемый пресинаптическими нейронами, стимулирует N-метил-D-аспартат-рецепторы (NMDA-рецепторы) постсинаптических нейронов, активация которых способствует повышению внутриклеточной концентрации Ca²⁺ и в последующем – усилению активности nNOS, что в конечном итоге приводит к повышению синтеза NO [754]. NO специфически не связывается с рецепторами постсинаптической мембраны, как в случаях с классическими нейротрансмиттерами, но он диффундирует в другие участки, включая пресинаптические нейроны (то есть действует как ретроградный мессенджер) и другие смежные нейроны и глиальные клетки. Полагают, что NO действует, вероятно, как нейромодулятор, скорее опосредуя динамическую активность нейронов, а не оказывая прямое влияние на активность их потенциалов [63].

Вегетативная нервная система также производит оксид азота. Он выделяется в синапсах, нервных окончаниях, иннервирующих разные органы [91].

Локализуясь в центральной нервной системе, в частности в гипоталамо-гипофизарной системе, управляющей нейроэндокринной регуляцией, оксид азота стимулирует клетки гипоталамуса и аденогипофиза, вырабатывающие гормоны, необходимые для нормального функционирования организма [27]:

- соматостатин, соматолиберин и соматотропин (гормон роста) влияют на соматические клетки организма, обеспечивая его нормальный рост;

- адренокортикотропный гормон и кортиколиберин, действуя на кору надпочечников, способствуют выделению кортикостероидов, регулирующих электролитный обмен и размножение;

- тиреотропный гормон и тиреолиберин влияют на щитовидную железу, которая обеспечивает секрецию тироксина, регулируя рост и энергетический обмен;

- мишенью фолликулостимулирующего гормона и фоллиберина являются также семенные канальцы, интерстициальные клетки и яйцевые фолликулы;

- лютенизирующий гормон и люлиберин, влияя на желтое тело, яйцевые фолликулы, а также семенные канальцы и интерстициальные клетки, вызывают секрецию эстрогена, прогестерона и способствуют созреванию фолликул, овуляции, секреции тестостерона, усиливают сперматогенез и увеличивают скорость движения и активность сперматозоидов;

- пролактолиберин и пролактин увеличивают секрецию молока после родов.

Необходимо также отметить, что тестостерон, который вырабатывается надпочечниками и яичниками (под действием NO), обуславливает сексуальное желание женщины.

Оксид азота оказывает влияние на различные мотивационные формы поведения, включая сексуальный, агрессивный и глотательный рефлексы [43]. По-видимому, оксид азота может выступать как важный химический сигнал и выполнять фундаментальную роль в реализации нейроэндокринных функций и регуляции поведения.

Известно, что нейроны в паравентрикулярных и супраоптических ядрах гипоталамуса содержатся различные нейропептиды, в частности вазопрессин и окситоцин. Они принимают участие в регуляции многих функций в организме. В частности, вазопрессин регулирует потребление воды и выведение ее из организма. Основным эффектом вазопрессина является регуляция осмоляльности жидкостей внутренней среды [474].

В то же время водная депривация или солевая нагрузка создает предпосылки для нейронального синтеза оксида азота. В частности, в крупноклеточных нейронах паравентрикулярного и супраоптического ядер гипоталамуса обнаружена нейрональная изоформа NO-синтазы [765]. Гипофизэктомия и водная депривация у подопытных животных не только вызывали изменения в интенсивности образования вазопрессина и окситоцина, но и активности нейрональной NO-синтазы [842, 995]. Показано, что торможение активности нейрональной NO-синтазы способствует увеличению уровня окситоцина в процессе дегидратации, что стимулирует образование вазопрессина и таким образом способствует увеличению антидиуретического эффекта [46].

В свою очередь NO является нейромодулятором реализации функций вазопрессина [117, 448]. Она осуществляется через ингибирование функции вазопрессина и окситоцина [409, 560]. Так, ингибирование (замедление нейронального синтеза оксида азота) NO-синтазы усиливает освобождение окситоцина и вазопрессина во время дегидратации, тем самым, усиливая антидиуретический эффект [51]. Водная и пищевая депривация модулировала экспрессию генов и активность NO-синтазы в гипоталамических нейронах [501]. Введение же крысам в боковые желудочки мозга донора оксида азота S-нитрозо-N-ацетилпени-цилламина или L-аргинина приводило к повышению концентрации вазопрессина в плазме крови [592]. Системное введение кроликам такого донора NO как нитропруссид натрия повышало содержание вазопрессина в крови [650].

Таким образом, оксид азота ингибирует активацию системы гипоталамус-гипофиз-надпочечники, вызываемую аргинин-вазопрессином. Вместе с тем ингибиторы синтазы NO (L-NMMA и L-NAME) сужают региональные артерии, снижают почечный кровоток, скорость клубочковой фильтрации и повышают системное артериальное давление [53, 314, 915].

Гормоном, регулирующим объем циркулирующей крови, является ангиотензин-2. В нейрохимической регуляции питьевого мотивационного возбуждения ему отводится одна из основных ролей. Ангитензин-2, действуя на различные структуры мозга, увеличивает потребление воды. Он также способствует восстановлению баланса воды и электролитов в организме [56]. Имеются данные, что NO принимает участие в регуляции секреции ангиотензина [157, 508, 959], а также играет роль в модуляции баланса жидкости в организме и питьевого поведения [58].

В связи с тем, что NO-синтаза присутствует в тех образованиях центральной нервной системы, которые контролируют проявление пищевой мотивации [42], можно было предполагать участие оксида азота в регуляции процессов потребления и всасывания питательных веществ.

Выявлено, что оксид азота принимает участие не только в регуляции водно-солевого обмена [45, 146, 347], но и пищевой мотивации [43, 160, 617]. В литературе имеются также доказательства роли и периферических систем в механизмах регуляции оксидом азота потреблении пищи [62].

Таким образом, в регуляции пищевой и питьевой мотивации наряду с традиционными медиаторами норадреналином, серотонином и ацетилхолином принимает участие и система оксида азота.

Известно, что оксид азота стимулирует секрецию ацетилхолина и норадреналина в подкорковых структурах мозга [635]. В свою очередь ацетилхолин и норадреналин повышают активность NO-синтазы в структурах мозга. Постулируется взаимосвязь между концентрацией серотонина и активностью NO-синтазы в центральной нервной системе [260]. Показано, что введение в медиальную преоптическую область гипоталамуса крыс L-аргинина вызывает системное увеличение концентрации серотонина и дофамина [641].

Морфологической структурой ЦНС ответственной за память, наряду с корой мозга, является гиппокамп [65]. По-видимому, в регуляции процессов обучаемости и механизмах памяти оксид азота также принимает участие.

Считается, что оксид азота имеет важное значение во время первоначального приобретения навыков. Однако роль NO в механизмах пространственного обучения до сих пор остается неопределенной [466]. Было показано, что ингибитор NO-синтазы N-нитро-L-аргинин ухудшает пространственное обучение у крыс [67, 678]. Очевидно, что оксид азота играет роль в модуляции синаптической пластичности, в том числе в гиппокампе [609].

Вместе с тем установлено, что NO может выступать в роли нейротрансмиттера, опосредуя эффекты так называемых неадренергических-нехолинергических нейронов (NANC-нейроны), которые, наряду с холин- и норадренергическими проводниками автономной нервной системы, могут представлять третий тип нервной системы. Этот тип нейронов называют еще нитринергическими, и они описаны в сердце, пищеварительной системе и в дыхательных путях, где они иннервируют как сосудистую, так и внесосудистую гладкую мускулатуру. Стимуляция NANC-нейронов приводит к биосинтезу и выделению ими NO, который посредством цГМФ вызывает, например, бронходилатацию, глубокую релаксацию артериальных сосудов, адаптивную релаксацию желудка, гладких мышц нижней части пищевода и гладких мышц двенадцатиперстной кишки, а также циркулярной мышцы тонкой кишки, что обеспечивает перистальтику и передвижение пищевых масс вдоль кишечника.

Наличие проводящих структур из полимерных NO-молекул в миелиновом матриксе естественным образом объясняет проводимость нервного волокна для прохождения импульсов тока. Среди неадренергических и нехолинергических синапсов имеются синапсы, названные нитрергическими, их медиатором является NO. Нитрергические нервно-мышечные синапсы известны как стимуляторы миорелаксации.

Целевая доставка физиологически активного вещества, его высокая, но кратковременная химическая активность – три главных требования, предъявляемые к нейромедиатору. Последним двум требованиям соответствует NO. Ранее считалось, что синтез NO для нитрергических синапсов катализируется nNOS. Впоследствии обнаружили участие iNOS в катализе синтеза NO для нитрергических синапсов.

Вместе с тем, известно, что факторы электромагнитной природы способны вызывать опухоли мозга (например, излучение мобильных телефонов), что может быть объяснено нарушением нервной проводимости под влиянием электромагнитных импульсов. Болезни, связанные со старением также могут иметь первопричиной нарушение нервной проводимости под влиянием факторов свободно-радикальной природы.

Следует отметить еще одно интересное наблюдение, связанное уже с нейронами, содержащими NO-синтазу, и не получившее пока полного объяснения. Еще в 60-х годах Е. Томас и Э. Пирс использовали новый гистохимический метод выявления активности фермента НАДФН-диафоразы (фермент, способный восстанавливать окисленную форму НАДФ) для анализа нервной системы и показали, что в разных отделах головного мозга имеются единичные нейроны с интенсивной положительной реакцией. Эти нейроны, которые получили название «одиночные активные клетки», остаются неповрежденными при разнообразной патологии нервной системы, в то время как большинство других клеток погибает. Относительно недавно выяснилось, что НАДФН-диафоразная активность свойственна NO-синтазе (НАДФН-диафоразная активность широко используется в настоящее время для гистохимической идентификации клеток, содержащих NO-синтазу, хотя НАДФН-диафораза и NO-синтаза – разные ферменты и их распределение в клетках мозга не всегда совпадает), и, таким образом, была установлена устойчивость нейронов, содержащих NO-синтазу, к разнообразным патологическим воздействия. Механизмы такого необычного и имеющего большое биологическое значение свойства клеток окончательно не выяснены.

Остается невыясненным и вопрос о том, почему большие дозы синтезированного газа не оказывают токсического влияния на клетки, в которых они образуются. Одним из возможных объяснений такого парадокса может быть то, что в нейронах, содержащих NO-синтазу, определяется высокая активность фермента супероксиддисмутазы, катализирующей распад токсических радикалов и защищающей, таким образом, клетку от их губительного действия.

Обобщая имеющие данные о нейронах ЦНС, содержащих NО-синтазу, следует отметить, что преимущественная часть их относится к небольшим по размерам клеткам, многие из которых не содержат дендритных шипиков и являются ассоциативными нейронами. Крупные клетки, например пирамидные нейроны коры больших полушарий или гиппокампа (исключением можно считать отдельные пирамидные нейроны поля CA1 гиппокампа), моторные нейроны передних рогов спинного мозга, не содержат NO-синтазу. NO-синтаза сосуществует в нервных клетках с другими традиционными нейромедиаторами и нейропептидами, чаще фермент определяется в холинергических нейронах.

Большое внимание уделяется NO в реализации нервных воздействий на ткани внутренних органов. Нервы, содержащие NO-синтазу, показаны практически во всех изученных внутренних органах преимущественно в стенке кровеносных сосудов, где они наряду с эндотелием могут оказывать сосудорасширяющий эффект. NO признается одним из основных эффекторных агентов в так называемых неадренергических – нехолинергических нервах. В периферических нервах подробно изучено сосуществование NO-синтазы с нейропептидами. Наиболее часто фермент определяется вместе с вазоактивным кишечным нейропептидом (VIP) и нейропептидом Y.

Значение NO в ЦНС в нормальных условиях связывают с тремя процессами (так называемая NO-гипотеза):

участие в межнейронной связи в качестве своеобразного нейромедиатора, причем основное значение, как полагают, NO имеет в синаптической пластичности, под которой понимают эффективность синаптической передачи;
регуляция церебрального кровотока;
установление межнейронных синаптических взаимосвязей во время развития нервной системы.

Нейромедиаторная сущность NO заключается в том, что он синтезируется при возбуждении нейрона (в ответ на поступление ионов кальция) и, диффундируя в соседние клетки, активизирует в них образование цГМФ, способного влиять на проводимость ионных каналов и, таким образом, изменять электрогенез нейронов. NO отличается от традиционных нейромедиаторов тем, что он оказывает воздействие на ионные каналы не через плазмалеммальные рецепторы, а изнутри, со стороны цитоплазмы. Кроме того, действие NO не ограничивается только областью синаптических контактов, газ может влиять на ионные каналы на значительной площади плазматической мембраны нейрона.

Участие NO в синаптической пластичности наиболее ярко проявляется в таких процессах, как длительная синаптическая потенциация (повышение эффективности проведения возбуждения через синапс для каждого последующего импульса в их последовательности), более детально проанализированная в гиппокампе, и длительная синаптическая депрессия (снижение эффективности проведения возбуждения через синапс), лучше исследованная в коре мозжечка.

В первом случае возбуждение постсинаптического окончания приводит к повышению внутриклеточного уровня Ca2 + /кальмодулина, активирующих NO-синтазу и образование NO. NO, диффундируя в пресинаптическое окончание, вызывает образование цГМФ, что приводит к усилению и увеличению длительности выделения из пресинапса нейромедиатора, который, в свою очередь, оказывает возбуждающее действие на постсинаптический нейрон и таким образом возникает обратная положительная связь с постоянным усилением. Такому механизму особое внимание уделяется в синапсах с наиболее распространенным и сильным возбуждающим нейромедиатором ЦНС глутаматом и особому глутаматному рецептору – NMDA-рецептору, являющемуся трансмембранным каналом для ионов кальция.

С длительной синаптической потенциацией, прежде всего в гиппокампе, связывают пластичность межнейронных связей, лежащих в основе памяти. Такое предположение основывается на ставших уже классическими представлениях Д. Хэбба (1949 год) о повышении эффективности синаптической передачи при возбужденном состоянии постсинаптического нейрона. Физиологические наблюдения об участии NO в процессах памяти и обучения противоречивы. Наряду с работами, в которых показано нарушение процессов обучения у экспериментальных животных при введении ингибиторов NO-синтазы, имеются и исследования с противоположными результатами. Неоднозначность получаемых результатов, возможно, связана с тем, что вводимые в организм ингибиторы NO-синтазы оказывали действие не только на всю нервную систему, но и на все органы и ткани животных, что не позволяло достичь локального влияния на продукцию NO в мозге.

Интересно, что нахождение животных (крыс) в обогащенной внешней среде (лабиринт, новая обстановка) приводит к увеличению числа нейронов, содержащих NO-синтазу во многих отделах головного мозга, причем предварительное введение ингибиторов NO-синтазы и NMDA-рецепторов приводило как с снижению активности NO-синтазы в нейронах, так и к нарушению процессов обучения.

В переживающих (живущих некоторое время в условиях культуры тканей) срезах головного мозга был показан и другой механизм действия NO на пресинаптические окончания. NO способен инициировать выделение нейромедиатора дофамина из нейронов не посредством экзоцитоза (обычный способ выделения нейромедиаторов с участием синаптических пузырьков), а путем трансмембранной диффузии при участии особого мембранного переносчика дофамина, участвующего в его захвате из межклеточной среды. В этом процессе не участвует цГМФ и предполагается прямое влияние NO на транспортные белки мембран.

Длительную синаптическую депрессию, в частности в контактах между параллельными волокнами, являющимися аксонами самых маленьких нейронов в организме человека, так называемых клеток-зерен, и нейронами Пуркинье в коре мозжечке связывают с десенсибилизацией другого класса глутаматных рецепторов, так называемых AMPA-рецепторов. Выделяющийся из аксонов корзинчатых нейронов (особый тип нейронов коры мозжечка) NO диффундирует к нейронам Пуркинье и активирует в них синтез цГМФ, что приводит к инактивации AMPA-рецепторов и снижению эффективности работы синапсов между клетками зернами и нейронами Пуркинье.

В основе первого положения NO-гипотезы лежит возможность образования NO в постсинаптическом окончании при его возбуждении и влияние газа на пресинаптический аксон. Однако за счет диффузии к соседним нервным клеткам NO может оказывать влияние не только на пресинаптическое расширение аксона, формирующего синапс на этом постсинаптическом окончании, но и на близлежащие аксоны и дендриты, модулируя их активность.

Традиционная формулировка положения об участии NO в межнейронной коммуникации ограничивается обычно возможностью синтеза и выделения NO из локальной области нейрона – постсинаптического окончания. Однако, как показывают результаты свето- и электронно-микроскопических исследований, NO-синтаза определяется во всем объеме тела нейронов – в перикарионе, аксоне и дендритах. Поскольку при возбуждении нейрона по всей длине его отростков и в теле уровень кальция циклически колеблется (образуются своеобразные кальциевые волны), можно считать, что синтез и выделение NO могут инициироваться в любом участке тела и отростков нейронов. Таким образом, нейроны, содержащие NO-синтазу, способны создавать вокруг себя поле воздействия, то есть могут считаться своеобразными полевыми нейронами в отличие от традиционных нейронов, связанных друг с другом в локальных участках – синапсах.

Основное внимание в процессах синаптической пластичности уделяется, конечно, нейронам, однако нельзя не учитывать и роль глии. Известно, что астроциты способны продуцировать NO, причем они обладают как конститутивной (в небольшом количестве), так и индуцибельной NO-синтазой. Если принять во внимание, что число астроцитов в 10–100 раз превосходит (в зависимости от области мозга) количество нейронов, то их роль в продукции NO и влиянии на механизмы электрогенеза нейронов может является весьма значимой.

Значение астроцитов как источника NO особенно ярко проявляется при патологии ЦНС. При многих нейродегенеративных заболеваниях, ишемии, травмах, опухолях головного мозга астроциты начинают экспрессировать NO-синтазу и продуцировать большой объем NO. С этим связывают гибель нейронов и других макроглиальных клеток, в частности одигодендроцитов.

Целенаправленный рост и ветвление отростков нейронов, установление новых синаптических контактов в процессе развития нервной системы во многом определяются возбуждением нервных клеток. Нейроны, содержащие NO-синтазу, показаны еще в эмбриональном периоде, и, как полагают, NO может инициировать разветвление растущих аксонных и дендритных веточек и стимулировать образование синапсов. Эта область нейробиологии остается еще малоисследованной.

Столь широкий спектр биорегуляторных эффектов NO указывает на то, что снижение его уровня в ЭК под влиянием тех или иных факторов должно вызывать существенные изменения в системе кровообращения. Исследования последних лет показали, что это имеет место при целом ряде болезней сердца и сосудов, а также факторах риска их возникновения.

В последние годы растет интерес к оксиду азота и его роли в биологических процессах. Этот интерес был перенесен и в сферу борьбы с болью, и сейчас уже имеются данные о том, что NO участвует в процессах переработки ноцицептивной информации. Процесс образования NO происходит вторично после активации NMDA-рецептора и входа ионов кальция. Поэтому вышеописанные изменения, которые происходят вслед за активацией NMDA-рецептора, могут быть частично обусловлены образованием NO. Возможно, что препараты, которые блокируют образование или действие NO, в будущем сыграют свою роль в предупреждении или прерывании боли.

В иммунной системе NO генерируется активированными макрофагами, лимфоцитами, моноцитами из L-аргинина с помощью индуцибельной NO-синтазы – iNOS, синтез которой инициируется цитокинами, ендотоксинами и другими биологически активными веществами. Показано, что под влиянием этих стимулов усиливается синтез NO вследствие экспрессии гена, ответственного за этот процесс. В иммунных реакциях NO может выступать в роли как иммунорегуляторной молекулы, так и токсичного агента. Именно как токсичный агент, который образовывается в макрофагах и нейтрофилах, он принимает участие в защите организма от инфекционных агентов. По литературным данным, NO ингибирует репликацию вируса герпеса в клетках.

Есть сведения об участии NO в развитии иммунной патологии органов, в частности гломерулонефрите, феномене Артюса, иммунокомплексном васкулите. Хотя в случае аллергического энцефаломиелита ингибитор NOS улучшает его течение. NO способствует отторжению аллотрансплантата поджелудочной железы. Доказана локализация iNOS на клетках воспаления, которые инфильтрируют аллотрансплантат. Участие NO в развитии гуморальных иммунных реакций изучено недостаточно. Среди многих звеньев гуморального иммунного ответа макрофаги занимают важное место, их функция заключается в презентации антигена Т-хелперам, синтезе медиаторов межклеточных взаимодействий – цитокинов, которые осуществляют положительную или отрицательную иммунорегуляцию. Есть данные о том, что интерлейкины (IL-1 и IL-6), которые секретируются активированными макрофагами, индуцируют IL-2-рецептор на Т-клетках и усиливают продукцию антител В-клетками [12], а простагландин Е₂ и опухолевый фактор роста, который им выделяется, совершает отрицательное влияние на иммунный ответ.

Ранее было высказано предположение, что проводимость акупунктурных точек на теле человека обусловлена наличием полимерных NO-молекул в каналах, связывающих различные органы с их проекциями на пальцах, ушах, ступнях или других частях тела. Поэтому по изменению проводимости в этих точках можно судить о состоянии организма и о патологии тех или иных органов.

Так называемое «кожное» зрение, возможно, также связано с наличием полимерных NO-молекул в области акупунктурных точек на кончиках пальцев, выходящих за пределы тела. Наличие «ауры» вокруг человека или других живых объектов в высокочастотном поле также может быть объяснено окислением окиси азота до двуокиси с последующим излучением света при переходе молекулы двуокиси азота из возбужденного состояния в основное.

NO можно рассматривать как сигнальную молекулу пищеварительной системы, так как он стимулирует расслабление гладких мышц пищевода, желудка, тонкой и толстой кишки, желчного пузыря, сфинктера печеночно-поджелудочной ампулы (Одди). Среди физиологических функций NO в отношении пищеварительной системы наиболее важной является обеспечение моторной функции желудочно-кишечного тракта, а также регуляции поступления желчи в кишечник. В физиологических условиях эндогенный NO – один из медиаторов внешней секреции поджелудочной железы. Присутствующий в слизистой оболочке двенадцатиперстной кишки NO – один из медиаторов дуоденальной секреции бикарбонатов в ответ на кислотное раздражение ее слизистой оболочки. NO относится к медиаторам неспецифической защиты слизистой оболочки желудка (наподобие простагландинов) от химических и механических воздействий, повреждающих слизистую оболочку, например от этилового спирта и желчи, кислотного воздействия, водно-иммерсионного воздействия и др.

Давно известная болезнь диффузный спазм пищевода вызывается тоническим спазмом его гладких мышц. В основе болезни так же лежит дефицит NO, так как внутривенное вливание нитроглицерина (поставщика NO) сопровождается исчезновением спазма. Возможно, что и в основе неправильной работы сфинктера 12-перстной кишки (а значит и язв желудка), тоже лежит недостаточное количество NO, в результате чего этот клапан теряет способность функционировать.

Кроме того, NO следует отнести к числу наиболее важных факторов защиты слизистой желудка. Его влияние осуществляется путем воздействия на кровоснабжение слизистой. Блокада NOS резко уменьшает кровоток в сосудах слизистой. Косвенно это сказывается на секреторной функции желудка, на способности его слизистой противостоять воздействию на нее факторов агрессии, на возникновении и заживлении эрозий и язв.

Иммуногистохимическими методами установлено содержание NOS в нейронах сплетения Ауэрбаха. Их электрическая стимуляция сопровождается секрецией NO и релаксацией кишечника, что может быть предотвращено назначением ингибиторов NOS. Нейроны, содержащие NOS, обнаружены также в адвентиции сосудов желудочно-кишечного тракта. Это свидетельствует о том, что NO является нейротрансмиттером также в периферических нервах желудочно-кишечного тракта.

NO играет важную роль в регуляции функций легких и в патофизиологии заболеваний системы дыхания. В легких NO производится под влиянием конститутивных NOS в эндотелиальных клетках легочной артерии и вены, в ингибиторных неадренергических-нехолинергических нейронах. В ряде клеток, имеющихся в легких и способных вырабатывать NO, включая макрофаги, нейтрофилы, тучные клетки, эндотелиальные, гладкомышечные клетки, эпителиальные клетки и, возможно, клетки других типов, представлена экспрессия iNOS. Более поздние исследования показали, что в дыхательных путях конститутивные NOS характеризуется высокой гомологичностью к iNOS и присутствует в эпителиальных клетках.

Помимо синтеза NO в эндотелии легочных сосудов, NOS представлена в эпителии воздухоносных путей. Выяснено, что у плода в первой половине беременности снижена активность фермента в направлении от более крупных (11-го порядка) к более мелким (16-го порядка) бронхиолам, что соответствует направлению формирования легких в онтогенезе. У плода во второй половине беременности градиент активности фермента возрастает от бронхиол 11-го порядка к бронхиолам 16-го порядка. Видимо, у плода в возрасте 35-37 недель повышение активности конститутивных NOS в претерминальных бронхиолах, отвечающих за наполняемость воздухом респираторных отделов легкого, связано с подготовкой легких к функционированию.

У здоровых детей и взрослых в образовании эндогенного NO преимущественно участвуют верхние дыхательные пути. При этом в полости носа образуется более 90 % NO и 50-70 % образовавшегося NO аутоингалируется и попадает в легкие. Нижние дыхательные пути также участвуют в образовании NO, но в воздухе из нижних дыхательных путей количество газа значительно меньше, чем в воздухе, находящемся в полости носа и рта. Полагают, что вырабатываемый конститутивно верхними отделами дыхательных путей NO необходим для поддержания воздухопроводимости этого отдела легких.

Установлено, что нарушение продукции и/или разрушение NO имеет значение при возникновении гиперреактивности дыхательных путей в патофизиологии бронхиальной астмы. Огромный интерес к NO связан также с возможностью использования его в качестве терапевтического агента. Во многих случаях ингаляции NO устраняют легочную вазоконстрикцию, связанную с гипоксией, первичной легочной гипертонией, сердечными пороками, персистирующей гипертонией новорожденных и респираторным дистресс-синдромом. В отличие от других известных вазодилататоров, которые могут вызывать системную гипотонию, ингаляции NO не дают системного эффекта и улучшают артериальную оксигенацию. Ингаляции экзогенного NO могут рассматриваться в качестве альтернативной терапии бронхоспазма.

Доказано, что в различных отделах почки представлены все три изоформы NOS и продуцируемый с их участием NO играет одну из ключевых ролей в ее физиологии. NO является важным регулятором почечной гемодинамики и гломерулярной фильтрации, ингибирует транспорт натрия и увеличивает его экскрецию.

Известно, что одним из составных компонентов клеточной оболочки является тот же холестерин. Учитывая распространенность источников NO в организме, в том числе NO-синтаз, вероятно образование линейных NO-молекул в клеточной оболочке. Роль этих молекул в межклеточных взаимодействиях может быть весьма большой и дополнять систему управления ткани или органа с помощью химических или биологических факторов. Более того, нарушение межклеточных связей может оказаться решающим этапом в автономизации группы клеток и началом процесса малигнизации. Известна большая группа канцерогенных веществ, относящихся к группе N-нитрозосоединений, которые являются тканеспецифичными канцерогенами и к которым чувствительны практически все виды животных.

В состав этих соединений входит нитрозогруппа, содержащая радикал NO. Встраиваясь в цепочку линейной молекулы NO, нитрозосоединения размыкают цепь и нарушают управление тканевыми или органными структурами. Влияние геомагнитного поля на растущий организм в пренатальный или ранний постнатальный периоды, приводящее к увеличению риска онкопатологии в будущем также, возможно, связано с образованием межклеточных и межтканевых контактов с участием полимерных NO-молекул.

После установления локализации NO-синтазы на внутренней мембране митохондрий были описаны эффекты непосредственной продукции NO на функционирование дыхательной цепи. Показано, что оксид азота, образуясь в митохондриях, изменяет показатели тканевого дыхания и синтеза АТP путем ингибирования цитохромоксидазы.

Помимо этого NO оказывает влияние и на другие клеточные компоненты: а) взаимодействует с тиоловыми группами на белках и маленьких молекулах, формируя S-нитрозотиолы; б) оксид азота может влиять на Fe/S-группы в каталитических центрах белков, включая гемоглобин.

Необходимо отметить чрезвычайно важную способность оксида азота формировать пероксинитриты при взаимодействии с супероксидными радикалами, что приводит к токсичности клеток через склонность пероксинитритов стимулировать пострансляционные изменения в тирозиновых остатках белков.

Таким образом, биологические эффекты оксида азота зависят как от концентрации произведенного NO, так и от особенностей локальной окружающей среды, особенно от наличия и выработка тиолов и пероксинитритов.

Нарушение метаболизма оксида азота приводит к ремоделированию сосудистой стенки – изменению структуры и функциональной активности ее клеток. Такое ремоделирование сосудов у больных прогрессирующими заболеваниями различных внутренних органов является одной из форм структурного ответа сосудов на метаболические и гемодинамические изменения, обусловленные течением основного заболевания, увеличеннием напряжения сдвига вследствие повышения вязкости крови. Гипертрофия сосуда усиливает вазоконстрикторный ответ на нейрогуморальные факторы, способствуя поддержанию повышенного артериального давления; повышение жесткости сосудистой стенки вследствие увеличения содержания натрия и воды – нарушению вазодилятирующего ответа при почечной недостаточности. К факторам способствующим нарушениям структуры и функции сосудистой системы, наряду с гипертензией, относятся также нарушения липидного баланса, изменения агрегатного состояния крови, воспалительные поражения сосудов, оксидантный стресс и др. Эти реакции лежат в основе процессов окисления липидов мембран сосудистой стенки.

Роль оксида азота в поддержании сосудистого гомеостаза сводится к регуляции сосудистого тонуса, ингибированию адгезии, агрегации тромбоцитов и тромбообразования, регуляции пролиферации и апоптоза, регуляции оксидантных процессов, ингибированию лейкоцитарной адгезии.

Осложнениями, связанными с дефицитом этого соединения, являются острый инфаркт миокарда, нестабильная стенокардия, фибрилляция предсердий, атеротромбоз, тромбогенные заболевания сосудов, гемолитико-уремический синдром, тромботическая микроангиопатия, тромботическая тромбоцитопеническая пурпура, преэклампсия, тромбэмболические цереброваскулярные заболевания.

Установлено, что хронический дефицит окиси азота в организме приводит к развитию артериальной гипертонии. Отмечено, что при хронических сердечно-сосудистых заболеваниях, как правило, наблюдается снижение синтеза NO. И одна из причин этого – снижение доступности запасов L-аргинина.

NO по сути является локальным тканевым гормоном, поддерживающим активную вазодилатацию, и одним из основных факторов, регулирующих кровоток и контролирующих базальное артериальное давление.

В сердце NO, выделяемый эндотелиальными клетками, через повышение внутриклеточной концентрации cGMP обеспечивает контрактильную функцию миокарда, усиливая релаксацию желудочков и увеличивая диастолическую растяжимость. Показано также, что NO, который образуется внутри кардиомиоцитов, является чрезвычайно важным в осуществлении β-адренергического инотропного и хронотропного ответов.

В миокарде большее количество диффундирующего NO перехватывается миоглобином (Mb) еще до того, как NO прореагирует c гуанилатциклазой. Время полужизни свободного оксида азота в сердечной ткани составляет около 0,1с. Миоглобин, как скевенджер NO, может изменять процессы, опосредствованные cGMP, и таким способом исполнять роль своеобразного фильтра, который защищает кардиомиоцит от негативного действия избыточного NO. Допускаются, что в миоцитах скелетных мышц при условиях ацидоза, индуцируемого гипоксией (физическая нагрузка, воспалительные процессы, интоксикация), диссоциация комплекса Mb-NO облегчается. Ускоренное ацидозом высвобождение NO из Mb запускает каскадный механизм вазодилатации, который обеспечивает эффективное вымывание лактата из области закислення. В то же время, благодаря вазодилатации, индуцируемой диссоциацией комплекса Mb-NO, усиливается поступление кислорода к тканям.

Исходя из этого, теперь можно по-новому оценить роль внеэритроцитарного гемоглобина. В составе крови гемоглобин, который циркулирует вне эритроцитов, имея высокое сродство к NO, играет не менее важную роль. Выявлено, что захват этим дыхательным гемопротеином синтезируемого в эндотелии NO предотвращает агрегацию тромбоцитов. Причем дезокси-Hb-NO обнаруживает больший эффект антиагрегации, чем Oxy-Hb-NO (гемоглобин, нитрозилированый по SH-группе Cys(93) β-цепи). Очевидно в тонких сосудах периферических участков кровотока, где образование агрегатов кровяных пластинок является опасным фактором, и где рО₂ низкий, предупреждение агрегации тромбоцитов имеет важное защитное значение.

Таким образом, обнаруживая скевенджерную активность относительно NO, дыхательные гемопротеины крови и мышц не только нейтрализуют существенную часть этого газа, но и способствуют формированию гомеостатичних реакций в системе крови. Парадоксальный эффект существенного изменения сродства гемоглобина к кислороду в присутствии малых концентраций оксида азота, очевидно, является результатом конформационных изменений молекул гемопротеинов при условии одновременного присоединения ими молекул разной природы, то есть, молекула гемоглобина вроде бы подытоживает влияния, которые имеют место на отдельных ее участках. Вместе с тем, взаимодействие гемопротеинов с NO влияет на основные функциональные свойства переносчиков газов.

Действие Oxy-Нb-NO на процессы отщепления кислорода от молекулы гемоглобина более выражено в периферических участках кровотока, где рО₂ является низким. При условиях относительно низких значений рО₂ после отщепления кислорода от Oxy-Нb-NO происходит переход R-конформеров комплексов Oxy-Нb-NO в Т-конформеры. Для последних характерным является ослабление шестой координационной связи между атомом гемового железа и проксимальным гистидином, который индуцирует кооперативное отщепление депонируемых молекул NO в альвеолах легких. В случае увеличения рО₂ в альвеолах легких Oxy-Нb-NO переходит в R-состояние, в котором связь Fе²⁺-лиганд укрепляется. Таким образом, NO вместе с вазодилятирующей функцией, исполняет роль физиологического регулятора транспорта кислорода. При низких значениях рО₂, когда создаются критические ситуации в системе снабжения кислорода, наличие оксида азота в составе комплекса с оксигемоглобином облегчает отдачу О₂ тканям. Вместе с тем, при условиях уменьшения рО₂ при деоксигенации гемоглобина растет сродство Нb к алостерическому регулятору 2,3-DPG, что, в свою очередь, облегчает R→T переход в молекуле Oxy-Нb-NO и диссоциацию NO от этого комплекса.

В легких, когда тетрамер гемоглобина освобождает оксид азота и переходит в высокоорганизованное состояние, его сродство к кислороду возрастает. Это значит, что в артериальной крови комплексы гемоглобина с NO циркулируют преимущественно в состоянии R, тогда как в венозной – преобладают Т-конформеры Oxy-Нb-NO-комплексов. Становится понятным, какую важную функцию выполняют нитропротеины в регуляции транспорта газов. При определенных критических условиях они исполняют роль локальных регуляторов потока О₂ к тканям. Однако следует иметь в виду, что избыточное образование NO негативно влияет на газотранспортную функцию крови. При условиях избыточного образования NO нитрозилирует β-цепи гемоглобина по аминокислотным остаткам цистеина и тирозина, что сопровождается значительным повышением сродства Нb к О₂ и одновременным накоплением метгемоглобина. Все это ограничивает поступление кислорода к тканям и способствует гибели клеток. В таком случае позитивная физиологическая роль скевенджеров NO очевидна: захватывая и депонируя NO при условиях его гиперпродукции они предотвращают потерю кислородтранспортной функции Нb.

Образование оксида азота, который имеет место при гипоксии, может привести к продукции NO^2-. Последнее связано с тем, что NO в присутствии О₂ окисляется в NО^2•- : 2NO• + O₂ → 2NO^•₂, который при условии избытка NО^2- обеспечивает реакцию: 2NO^•₂ + 2NO^• → 2N₂O₃, а N₂O₃ при взаимодействии с водой – реакцию: 2N₂O₃ + 2Н₂О → 2NO₂^- + 4Н⁺. Полученный NO₂^- может быть использован митохондриями как акцептор электронов. То есть, клетки могут перейти с кислородного на нитратно-нитритное дыхание. Возможность перехода митохондрий на такой тип дыхания изучается. Считается, что ионы NO₂^- могут попадать в матрикс митохондрий через Са²⁺-каналы. Поры, сквозь которые проникает Са²⁺, No^3- и, возможно, NO₂^- в норме закрыты, но в условиях гипоксии и некоторых токсических влияниях, когда мембранный потенциал митохондрий снижается, а сами митохондрии переходят в низкоэнергетическое состояние, эти поры открываются. Нитритные ионы, которые попали в митохондрию, акцептируют электроны из цитохромоксидазы, активность которой, как известно, при условиях гипоксии растет. В митохондриях благодаря нитритредуктазной активности цитохромоксидазы осуществляется восстановление NO₂^- в NO. Цитохром Р-450, Hb, Mb также обнаруживают способность восстанавливать нитритные ионы в NO. Благодаря нитритредуктазной активности эти гемопротеины замыкают цепь превращений L-аргинин → NO → NO₂^-/NO₃^- → NO в единственный цикл оксида азота. Способность гемопротеинов восстанавливать NO₂^- в NO проявляется лишь в дезоксидной форме. Кислород ингибирует эту реакцию.

Показано, что в условиях недостатка кислорода в тканях (гипоксических состояний организма) нитритредуктазная активность гемопротеинов возрастает и усиливается также генерация NO из L-аргинина. Также наряду с усиленным образованием оксида азота возрастает вазодилатирующая функция эндотелия. Действительно, при экспериментальном инфаркте миокарда у крыс обнаружено избыточное образование NO. Показано, что адаптация животных к периодической гипоксии предупреждает избыточное усиление вазодилататорной функции эндотелия, предопределенной гиперпродукцией оксида азота. Усиление синтеза гемоглобина и миоглобина, а в связи с этим рост концентрации дыхательных гемопротеинов крови и мышц в процессе адаптации к гипоксии следует рассматривать не только как позитивный процесс, который способствует увеличению мощности системы «борьбы» за кислород, но и такой, который усиливает мощность системы депонирования оксида азота. Особенное значение в этой системе имеет гемоглобин. Его комплексы с оксидом азота, которые образуются в результате функционирования NО-синтазных и нитритредуктазных систем, циркулируют в крови. Продолжая период жизни оксида азота, гемоглобин обеспечивает пролонгированное действие этого универсального регуляторного соединения. Транспортированный гемоглобином NO может быть использован в системе межорганных взаимодействий. Высвобожденный из нитрозилированного гемоглобина NO может достигать мозга, миокарда, других тканей, где он исполняет роль регулятора концентрации внутриклеточного кальция. Известно, что при гипоксии транспорт Са²⁺ в клетки кровеносных сосудов тормозится, что приводит к ингибированию Са²⁺-зависимой NО-синтазы в эндотелиальных клетках. При таких условиях локальная вазодилатация сосудов осуществляется за счет NO, который высвободился из физиологических депо, например из Hb-NO-комплексов.

Вместе с тем, не менее важным является защитный эффект гемопротеинов в условиях гиперпродукции оксида азота при воспалительных процессах, когда макрофагальная iNOS активируется цитокинами. Избыточная генерация NO активирует свободо-радикальные процессы и, в конечном счете, приводит к гибели клеток. Связывая NO, гемопротеины предотвращают развитие деструктивных процессов.

Таким образом, оксид азота является одним из регуляторов транспорта О₂ в организме. Образуясь в NО-синтазных и нитритредуктазных реакциях, этот биорегулятор действует на разнообразные звенья доставки кислорода в ткани. Переносчики О₂ – гемоглобин и миоглобин, обнаруживая нитритредуктазную и NО-скевенджерную активность, исполняют уникальную роль в регуляторной системе оксида азота. С одной стороны, функциональные свойства этих гемопротеинов контролируются NO, а с другой – перехватывая и депонируя этот газ, они формируют мобильный физиологический резерв NO, обеспечивая его действие на значительном расстоянии от места образования.

В течение более 10 лет продолжаются исследования по выяснению механизмов участия активных форм кислорода и свободнорадикальной деструкции макромолекул в патогенезе стресс-индуцированной патологии. Были проведены исследования в модельных опытах, которые позволили выявить определенные закономерности формирования карбонильных групп белков в зависимости от концентрации в среде свободных радикалов кислорода. Оказалось, что в некоторых белках, например трипсине, тромбине и лизоциме, при возрастании в среде АФК содержание карбонильных групп не только не увеличивается, но и существенно уменьшается. Это явление связано не с особой устойчивостью этих белков к окислению, а, наоборот, с более серьезными нарушениями в структуре белковых молекул вследствие воздействия АФК, что было продемонстрировано в опытах по триптофановой и битирозиновой флуоресценции. Любые белки, в том числе и сывороточные, проявляют свои биологические свойства, только сохраняя свою нативную структуру. Нарушение ее вследствие различных химических модификаций ведет к изменению ферментативной активности, способности образовывать иммунные комплексы, осуществлять реакции гемостаза и транспортные функции. Различные белки и отдельные домены белков могут проявлять различную чувствительность к окислению, как это было показано в исследовании Lee Y.J. и Shacter E. (1995) на модели фибриногена. В меньшей степени окислялись те его участки, которые были в большей степени гликозилированы. Misato Kashiba-Iwatsuki. et al. (1997) считают, что окислительная модификация альбумина оксидом азота выполняет важную регуляторную роль в связывании и транспорте органических ионов и ионов тяжелых металлов. Наши опыты, с использованием модельных систем, показали удлинение времени образования сгустка при инкубации тромбина в среде, генерирующей АФК.

Система оксида азота у человека обладает широким спектром биорегуляторного действия [33]. Сейчас трудно назвать функцию организма, в регуляции которой NO не принимал бы участия. Он является уникальным медиатором межклеточного взаимодействия, участвующим в поддержке гомеостатических параметров организма в формировании базального тонуса сосудов, улучшения реологических свойств крови путем регуляции процессов агрегации ее форменных элементов, стабилизации проницаемости сосудистой стенки, обладает свободнорадикальными свойствами [3, 5]. Благодаря малым размерам и отсутствию заряда NO легко преодолевает клеточные мембраны органов и тканей организма.

NO – короткоживущая молекула, время полужизни которой не превышает 30 секунд, после чего она преобразуется в нитриты [10]. NO вырабатывается различными типами клеток организма (эндотелиоцитами, эпителиоцитами, мезангиоцитами, миоцитами, лимфоцитами, нейтрофилами, тромбоцитами, макрофагами, фибробластами, нейронами, гепатоцитами, тучными и другими клетками) и контролирует в них многие биохимические процессы и функции [33, 1006].

Суточная продукция NO одним только эндотелием составляет 1,7 ммоль, а базальная концентрация газа в плазме приближается к 3 нмоль (уровень NO для клеток эндотелия оценивается в 4 пмоль/мин на 1 мг белка) [16]. Вследствие быстрого перехода в нитраты и нитриты свободный радикал NO имеет короткий период полужизни (5-30 секунд), что объясняет трудности его выявления в биологических жидкостях [20].

Сумму конечных продуктов NO (нитритов/нитратов) в биологических жидкостях определяют с помощью реактива Грейса (1 % сульфаниламида, 0,1 % нафтилендиамина, 2,5 % фосфорной кислоты), а абсорбцию раствора измеряют при длине волны 546 нм [6]. Содержание только нитритов (нитрит-аниона) в биологических жидкостях также определяют с помощью реактива Грейса путем восстановления нитратов до нитритов, используя кадмиевые колонки размером 60 х 5 мм [27]. Параметры концентрации нитрат-аниона исследуют по методу N.R. Bank and H.S. Aynedjian [24].

Среднее содержание нитритов/нитратов в крови у здоровых людей составляет около 10 мкмоль, а в моче – 50 мкмоль [8]. У детей нормальный уровень метаболитов NO в крови достигает ~ 25 (20-28) мкмоль. Необходимо отметить, что у новорожденных в дневные часы концентрация нитритов/нитратов в моче составляет всего 2-3 нмоль/мл, тогда как в ночное время она повышается до 14-16 нмоль/мл [2]. Показатели нитритов/нитратов в моче здоровых людей равномерно распределяются в течение суток и не зависят от их пола и возраста. Параметры с поправкой на экскрецию креатинина (кр) и выраженные в логарифмической шкале составляют для нитритов 17-22 пмоль/г/кр, а для нитратов – 1-3 пмоль/г/кр [30]. С возрастом в большинстве клеток организма происходит угнетение синтеза NO вследствие подавления активности оксидазотной синтетазы (NOS), и у лиц старше 75 лет NO-емия в 3-4 раза ниже, чем у 25-30-летних людей [23]. Уменьшение процессов синтеза NO является одним из физиологических механизмов старения организма.

Необходимо отметить, что концентрация в крови нитритов/нитратов, повышается при увеличении уровня эстрогенемии. Так, у женщин в позднюю секреторную фазу менструального цикла содержание NO выше, чем в пролиферативную, а при нормально протекающей беременности показатели NO больше, чем у небеременных [36].

Метаболиты NO могут ложно повышаться из-за диеты и медикаментов, содержащих азотистые продукты, а также вариабельно уменьшаться под действием плазменных тиолов. Это делает менее надежным определение нитритов/нитратов в крови. Косвенным показателем NO-опосредованных белковых модификаций служит концентрация 3-нитротирозина, который не зависит от поступления экзогенных метаболитов NO и эффектов плазменных тиолов. В качестве маркеров уровня метаболитов NO в крови придаются особое значение спектрофотометрическому определению азота и цитруллина. У здоровых людей эти параметры соответственно составляют 203 нмоль/мл и 217 нмоль/мл [39].

Выявлена обратная корреляционная связь между концентрациями метаболитов NO и такими биогенными аминами, как гистамин и серотонин. В тромбоцитах содержание NO оценивают спектрофотометрическим методом (длина волны 520 нм) по изучению тех же стабильных метаболитов газа – нитритов и нитратов [17]. Биосинтез NO отмытыми тромбоцитами из эндогенного субстрата проводят при t° = 37°C в течение 60 минут в растворе Хенкса (рН = 7,4) в среде 4 % карбогена. Реакцию останавливают центрифугированием образца, а определение уровня нитритов/нитратов проводят в клеточном супернатанте после установления рН = 7,4 пробы.

В эритроцитах под влиянием ингибитора синтеза NO N-нитро-L-аргининметилэфира активность Na⁺-К⁺-АТФазы быстро изменяется и не зависит от содержания ионов кальция в плазме крови. Уровень L-аргинина в крови достаточно стабилен и составляет 11 мкмоль. Раствор N-нитро-L-аргининметилэфира, приготовленный непосредственно перед употреблением на деионизированной воде, добавляют к суспензии эритроцитов в буфере, проводят преинкубацию при t° = 37 °C, затем после добавления аденозинтрифосфата – инкубацию (реакцию останавливают внесением ледяной трихлоруксусной кислоты) [4].

Уровень NO в тканях мозга изучается с помощью микродиализа [37], а метаболитов NO в спинномозговой жидкости – путем капиллярного электрофореза [25]. По данным изучения нитритов/нитратов в тканях матки обнаружено, что согласно увеличению срока беременности продукция NO прогрессивно повышается, а затем существенно уменьшается в начале родовой деятельности [40]. При этом в некоторых периодах гестации активность децидуальной индуцибельной NOS превышает активность миометральной индуцибельной NOS. Активность эндотелиальной NOS в матке сначала не изменяется, а во время появления родовой деятельности вдвое снижается. Любопытно, что нейрональная NOS присутствует в матке вне беременности, но перестает выявляться во время беременности и родов.

Активность NOS в плазме крови определяют с помощью биохимического (колориметрического) метода [23]. Активность NOS в клетках крови здоровых людей очень низка, но ряд веществ индуцируют высокие уровни фермента [20]. Ее оценивают с помощью моноклональных антител [8]. Распределение NOS в тканях легких, почек и суставов (синовиальной оболочке, хряще) изучают с помощью иммуноцитохимического исследования с применением антител к NOS [88]. Иммунохимическим методом с использованием антисывороток к NOS, гистохимическим методом по НАДФН₂-диафоразе, по продукции цитруллина и NO-сенсорами (точность которых достигает 1 нмоль) определяют активность NOS в тканях желудочно-кишечного тракта [18].

НАДФН₂-диафораза является маркером NOS и гистохимическое определение этого фермента используется для локализации мест синтеза «новой» сигнальной молекулы NO [14]. Активности НАДФН₂-диафоразы и NOS меняются синхронно и однонаправленно в соответствии уровню секреции NO. Поэтому по активности НАДФН₂-диафоразы судят об активности NOS и NO-образующей функции клетки. После выделения и очистки нейрональной НАДФН₂-диафоразы доказано, что очищенный белок является кальций-кальмодулинзависимой нейрональной NOS. Расшифровка строения протеина и молекулярное клонирование позволили получить специфические антитела, с помощью которых показано, что в большинстве случаев NOS локализуется с НАДФН₂-диафоразой, а несовпадение локализации связано с изменением условий реакции. Гистохимически выделение НАДФН₂-диафоразы проводят тетразолиевым методом [21].

В тканях сердца (его гомогенатах) NOS обычно изучают колориметрическим методом [5, 13].

Колориметрическим способом исследуют также уровень цитруллина [34]. Аликвоту надосадочной инкубационной смеси, в которой определяют активность NOS, смешивают с реагентом (диацетилмоноксим+антипирин+сульфат железа+серная кислота), кипятят, а после охлаждения определяют значения экстинции при 465 нм. Содержание цитруллина оценивают по калибровочной кривой. Активность NOS представляют в нмоль NO (эквимолярное количество с цитруллином), образовавшегося за 1 минуту на 1 мг общего белка гомогената тканей. Содержание NO определяют по концентрации стабильного метаболита нитрит аниона (NO₂) с помощью реактива Грейса в колориметрической реакции [27].

Нормальная концентрация NO в бронхах составляет 7 (от 3 до 11) ppb (part per billion – молекул на 1 млрд. молекул воды), а содержание NO в полости носа и носоглотке достигает 1000 ppb [10]. Это связано с тем, что в норме образование эндогенного NO преимущественно происходит именно в верхних дыхательных путях (в полости носа вырабатывается более 90 % NO). Свыше половины данного количества газа аутоингалируется и попадает в легкие, составляя 0,07-0,13 частей на биллион в 1 минуту [15]. NO, произведенный в физиологических количествах конститутивной NOS, направлен на поддержание определенного тканевого равновесия в синтезе и преобразовании NO, в то время как NO, являющийся продуктом индуцибельной NOS, усиливает воспалительные изменения в дыхательных путях. В выдыхаемом воздухе содержание NO составляет 90 частей на биллион и зависит от активности NOS в легочных макрофагах. Концентрация NO в выдыхаемом воздухе у здоровых людей при физической нагрузке снижается, тогда как количество газа, выдыхаемого за 1 минуту, повышается и находится в прямой зависимости от сердечного выброса и уровня вентиляции [15].

NO может быть обнаружен в выдыхаемом воздухе в концентрации от одного до нескольких сотен ppb. Впервые его содержание исследовано L.Gustafsson. et al. [298]. Эти измерения были выполнены с помощью хемолюминесцентного анализа, который позволяет регистрировать концентрации NO порядка нескольких десятков на 1 млн. (ppm). По мнению А.Ф. Ванина [3], этот метод достаточно дорог и более перспективным представляется разработка лазерных методов определения NO в выдыхаемом воздухе. В последующем уровень NO в выдыхаемом воздухе изучен методом газовой хроматографии – масс-спектрометрии [31]. Для стандартизации измерений содержания NO приняты единые рекомендации (1996г.) по исследованию выдыхаемого NO ("Exhalec and nasal nitric oxide measurement: recomendations"). Как считается, неинвазивный метод определения NO в выдыхаемом воздухе можно использовать для диагностики и мониторинга активности респираторных заболеваний [29]. Методы измерения NO в выдыхаемом воздухе могут быть разными, но большинство приборов основано на принципе хемилюминесценции: в результате реакции NO с озоном, генерируемым анализатором, образуется молекула диоксида азота (NO₂) с высокоэнергетичным электроном, впоследствии испускающая фотон, регистрируемый датчиком.

В конденсате влаги выдыхаемого воздуха (КВВВ) как правило определяют суммарное содержание метаболитов NO (нитритов/нитратов). С этой целью используют реактив Грейса, который восстанавливает нитрат-ион с помощью металлического кадмия, импрегнированного медью, до нитрит-иона. У здоровых людей имеются возрастные особенности уровня метаболитов NO в КВВВ. Так, у детей концентрация нитритов/нитратов на 89 % выше и составляет около 2,8 мкмоль/л (у взрослых – примерно 1,5 мкмоль/л).

Прямой количественный метод электронно-парамагнитного резонанса (ЭПР) позволяет определить в тканях скорость генерации NO по включению в комплексы с двухвалентным железом и диэтилдитиокарбаматом (ДЭТК) и дальнейшим образованием парамагнитных мононитрозильных комплексов железа (МНКЖ) с ДЭТК [19]. В качестве конкурентного ингибитора NOS используют Nω-нитро-L-аргинин в дозе 250 мг/кг [11]. Регистрацию сигнала ЭПР образцов тканей проводят на радиоспектрометре при 77К в Х-диапазоне (мощность сверхвысокой частоты составляет 5 мВт и амплитуда модуляции магнитного поля 0,5 мТ). Для количественной оценки содержания МНКЖ-ДЭТК, присутствующих в тканях (тем самым уровнем NO, включенного в эти комплексы), сигналы ЭПР сопоставляют с сигналами тех же комплексов с известной концентрацией, синтезированных в растворе диметилсульфоксида.

ЭПР изучается продукция NO в организме при различных типах адаптации. Адаптация к стрессу вызывает генерализованное увеличение синтеза NO по его связыванию со специфической «ловушкой». Количество таких комплексов увеличивается в сердце, печени, почках, селезенке, тонкой кишке. Тем же ЭПР-методом показано, что стимулирующее действие на синтез NO в различных органах оказывает адаптация к физической нагрузке [22]. В сердечнососудистой системе возрастание синтеза NO при этом типе адаптации выявляется по усилению эндотелийзависимых вазодилататорных реакций и экспрессии гена эндотелиальной NOS. При адаптации к стрессу и к физической нагрузке увеличивается как базальный, так и стимулированный синтез NO.

При адаптации к гипобарической гипоксии ЭПР-анализ не выявляет усиления продукции NO. Напротив, отмечается ее снижение. Вместе с тем, косвенные данные свидетельствуют о том, что такая адаптация должна стимулировать синтез NO. Было показано, что адаптация к гипоксии усиливает NO-зависимые реакции сосудов [12], тормозит развитие NO-дефицитных состояний (например, таких, как артериальная гипертензия) [32], увеличивает экспрессию гена NOS. Защитные эффекты адаптации к гипоксии можно устранить ингибиторами NOS и воспроизвести с помощью доноров NO. Это противоречие с данными ЭПР-анализа разрешилось после того, когда было обнаружено, что адаптация к гипоксии способна усиливать депонирование NO в форме NO-содержащих комплексов в стенке сосудов. Депонированный NO не захватывается «ловушкой» и не выявляется методом ЭПР. Реальное увеличение синтеза NO при адаптации к гипоксии доказывается путем измерения концентрации в плазме крови стабильных метаболитов NO – нитритов и нитратов [32].

В последнее время разработан метод, позволяющий выявлять депо NO, сформировавшиеся в стенках кровеносных сосудов [22]. Такие депо образуются в результате повышения уровня NO в организме вследствие усиления синтеза эндогенного газа и введения экзогенных донаторов NO. У животных блокаду NOS производят путем инъекции невазоактивной дозы ингибитора активности фермента Nω-нитро-L-аргинина. В качестве донора NO используют динитрозильный комплекс железа с цистеином, а определение функционального состояния эндотелия и объема депо NO осуществляют на изолированной аорте. Для измерения величины NO препарат инкубируют с Nω-нитро-L-аргинином, после чего в камеру добавляют диэтилдитиокарбомат и оценивают величину вызванного им расслабления.

Депо NO выявляют методами гистохимического окрашивания по двухвалентному железу и фоторелаксации с использованием N-ацетилцистеина и диэтилдитиокарбамата, которые разрушают депо NO с образованием вазоактивных продуктов. Этими методами показано, что депонирование NO в стенке сосудов начинается при любом повышении уровня NO в организме. В сосудах NO депонируется главным образом в эндотелии и очень слабо – в прилегающих к нему участках гладкой мышцы [12].

Уровень нитритов/нитратов (метаболитов NO) в настоящее время исследуют в среде культивирования лейкоцитов в периферической крови (чаще мононуклеаров), синтезирующих индуцибельную NOS [8]. Для работы используют реактор-восстановитель ("Nitrate reductor"), стенки которого покрыты реагентным слоем, содержащим кадмий и обработаны медью. При соприкосновении с пробой этот слой восстанавливает нитраты до нитритов в щелочной среде. С целью количественной оценки нитритов спектрофотометрическим методом строят калибровочную кривую для оптической плотности стандартных растворов NаNO₂ в диапазоне концентраций от 0 до 150 мкмоль. По этой калибровочной кривой определяют концентрацию иона нитрита по данным оптической плотности. У здоровых людей средний уровень нитритов/нитратов в супернатанте составляет 29 мкмоль.

Оценку NO-деактивирующей способности полиморфноядерных лейкоцитов проводят по измерению степени повышения уровня циклического гуанозинмонофосфата в клетках культуры RFL-6 под действием NO, растворенного в дистиллированной воде [26]. Стандартную культуру клеток RFL-6 (содержат значительные количества растворимой гуанилатциклазы, являющейся специфической мишенью для NO) отмывают раствором Локка и заливают им же в присутствии ингибитора циклооксигеназы индометацина (чтобы предотвратить образование простагландинов) и супероксиддисмутазы (с целью пролонгирования эффекта добавляемых аликвот с NO). Раствор NO в дистиллированной воде получают эквилибрацией воды NO. После инкубации культуры клеток в присутствии NO этот раствор удаляют, добавляют раствор соляной кислоты, а экстрагированный cGMP определяют радиоиммунным методом. После оценки фонового эффекта NO измерения повторяют в присутствии полиморфноядерных лейкоцитов до и после активации формилметионин-лейцил-фенилаланином [1, 1023].

В отсутствие нейтрофилов NO дозозависимо повышает уровень cGMP в культуре клеток. В присутствии неактивированных полиморфноядерных лейкоцитов здоровых лиц способность NO повышать уровень cGMP практически остается прежней. Активированные нейтрофилы подавляют свойство NO увеличивать концентрацию cGMP в клетках. Воздействие полиморфноядерных лейкоцитов связывается именно с инактивацией NO, а не с влиянием на культуру клеток, поскольку эффект донаторов NO в присутствии этих лейкоцитов не меняется. При васкулярной патологии усиление NO-деактивирующей способности отражает локальную гиперактивацию нейтрофилов после их прохождения стенозированного участка сосудов, в котором гемодинамические условия способствуют активации этих лейкоцитов. Инактивация NO определяется воздействием супероксиданиона и других свободных радикалов, в значительном количестве секретируемых активированными полиморфноядерными лейкоцитами. Известно, что супероксиданион эффективно разрушает NO.

Таким образом, NO оказался поистине вездесущей молекулой с широчайшим спектром биорегуляторного действия и в небольших концентрациях представляет собой уникальный вторичный мессенджер в большинстве клеток организма. Трудно назвать функцию организма, в регуляции которой NO не принимал бы участия. Обладая высокой реакционной способностью, NO может как активировать цепные свободнорадикальные реакции, так и ингибировать их, взаимодействовать с белками и низкомолекулярными соединениями, содержащими в активном центре ионы металлов с переменной валентностью, участвовать в образовании многочисленных азотсодержащих соединений, которые в определенных условиях способны вновь превращаться в NO. В настоящее время фундаментальная и прикладная медицина имеет большое число методов оценки метаболизма NO.

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: