Свободные радикалы при ишемии-реперфузии повреждения миокарда.

Ишемия миокарда возникает, если потребность миокарда в кислороде превышает его поступление. Повреждение клеток миокарда, индуцированное циклами ишемии и реперфузии может быть связано, в частности, с обра­зованием токсичных АФК, таких как супероксид-радикал, перекись водорода и гидроксильные радикалы.

Центральным местом в патофизиологии ишемических поражений является вопрос истощения энергии. Недостаток энергии сам по себе не может объяснить функциональные нарушения, происходящие во время фазы реперфузии. В настоящее время обращают внимание на следующие особенности ишемического и постишемического сердца: развитие ацидоза, образование отека, нарушение обмена кальция, образование свободных радикалов и окиси азота. Быстрое уменьшение содержания кислорода в ишемических тканях вызывает переход от окислительного к анаэробному метаболизму. Истощение энергии играет принципиаль­ное значение в генезисе последующих событий. В результате накопления лактата и ионов водорода нарушаются кислотно-щелочное состояние и энергетически за­висимые процессы: мембранные ионные градиенты, селективные и неселективные ионные каналы и ионное равновесие. В результате «анаэробной деполяризации» K⁺ выходят из клетки, NaCl и Ca²⁺ входят в клетку. Клеточное накопление ионов приводит к форми­рованию цитотоксического отека. Внутриклеточный избыток ионов Ca²⁺может запускать каскад событий, которые приводят к образованию АФК. Повышенная концентрация кальция активирует протеазы, которые могут трансформировать ксантин дегидрогеназу. В процессе реоксигенации ксантиноксидаза может использовать О₂в качестве акцептора электронов, что приводит к образованию супероксид-аниона (O₂^•–) и перекиси водорода (H₂O₂), которые могут вступать в реакцию с образованием гидроксильных ради­калов (OH^•), что приводит повреждению тканей. Свободные радикалы кислорода, образованные ксантиноксидазой, играют важную роль в повреж­дении тканей при ишемии/реперфузии. Тем не менее, ксантиноксидаза не может быть единственным источником свободных радикалов кислорода во время реперфузии. Активация комплемента протеазами наряду с другими механизмами приводит к активации нейтрофилов с их последующим восполнением в тканях после реперфузии. Истощение нейтрофилов или предотвращение их адгезии на эндотелии является первым этапом их восстановления, а также защитным механизмом при ишемии/реперфузии. Предполагают, что они способны являться важными источниками АФК. При повреждении ткани миокарда могут освобождаться ионы железа, которые могут стимулировать свободнорадикальные реакции.

Еще одним источником свободных радикалов кислорода является митохондриальная цепь переноса электронов. Свободные радикалы, об­разованные в митохондриях, могут также вызывать точечные мутации, нарушение структуры ДНК митохондриальных генов. Повреждение митохондриального генома в результате нарушения дыхания может приводить к увеличенному образованию радикалов кислорода. Нарушение функции митохондрий и увеличение образования супероксида часто сопровождают процессы, связанные с реперфузией.

Увеличение образования АФК после гипоксии/реоксигенации, к сожалению, связано с низкой антиоксидантной активностью ткани миокарда. То есть в миоцитах, так же как и в эндотелиальных клетках, очень низкая концентрация каталазы, ко­торая локализуется в пероксисомах.

Каскад событий, связанных с ишемией/реперфузией, кроме образования свободных радикалов, включает в себя освобождение цитокинов и факторов роста, адгезию лейкоцитов, агрегацию тромбоцитов, пролиферацию гладкой мускулатуры и механические повреждения

 

Вопросы для самоконтроля

1. Свободный радикал это-

A. аминокислотный остаток в составе молекулы белка, не участвующий в образовании дисульфидных связей

B. молекула или её часть, имеющая неспаренный электрон на внешней атомной или молекулярной орбите

C. остаток ненасыщенной жирной кислоты в составе фосфолипида мембраны

 

2. Реакцией образования активных форм кислорода в реакции Фентона является:

A. Н₂О₂ + Fe²⁺→HO^• + ОН^- + Fe³⁺

B. Н₂О₂+ О₂ ^{• Fe2+}HO^• + ОН^- + О₂

C. HO₂⁻ + H⁺→H₂O₂

 

3. В реакциях перекисного окисления липидов участвуют:

A. ненасыщенные высшие жирные кислоты в составе фосфолипидов мембран

B. гидроксильный радикал

C. NADPH-оксидаза

D. Супероксиддисмутаза

E. Аскорбиновая кислота

 

4.К активным формам кислорода относятся все, кроме:

A. оксигенированный гемоглобин

B. супероксиданионрадикал

C. пероксид водорода

D. гипохлорит-ион

E. гидроксильный радикал

5. Какова роль коэнзима Q10, компонента цепи митохондриального окисления, в процессе развития оксидативного стресса:

A. является необходимым звеном для передачи электронов с комплексов I и II на комплекс III дыхательной цепи

B. катализирует реакцию нейтрализации свободных радикалов восстановленной формой QH₂

C. при затруднении передачиэлектронов по дыхательной цепи становятся основными генераторами супероксид-радикалов

 

6. К антиоксидантным ферментам относятся:

A. ксантиноксидаза

B. каталаза

C. супероксиддисмутаза

D. NADPH-оксидаза

E. глутатионпероксидаза

 

7.Какое соединение разлагается под действием СОД:

A. гидропероксид жирной кислоты

B. пероксид водорода

C. перекисный радикал

D. супероксид-ион

 

8. К ферментативной антиоксидантной системе относятся:

A. супероксидисмутаза

B. каталаза

C. глутатионпероксидаза

D. глутатионредуктаза,

E. глутатион-S-транфераза

F. NADPH-оксидаза

 

9. Оксид азота:

A.синтезируется в организме человека при участии ферментов

B. участвует в регуляции сосудистого тонуса

C. обладает цитотоксической и микробицидной активностью

D.образуется в цепи переноса электронов

 

10. Перечислите этапы перекисного окисления липидов.

A.инициация цепи

B. разрушение структуры липидов

C. обратное развитие процесса перекисного окисления

D.развитие цепных реакций

E. обрыв цепи

 

11. Перечислите механизмы повреждающего действия перекисного окисления липидов.

A. образование межмолекулярных сшивок

B. образование внутримолекулярных сшивок

C. образование оксикислот

D. повышение проницаемости мембраны

 

12. Назовите основные продукты перекисного окисления липидов:

A. токоферол

B. малоновый диальдегид

C. пероксиды жирных кислот

D. пероксид водорода

E. супероксид-анион

 

13. Основными ферментами при фагоцитозе являются:

A. NADPH-оксидазы

B. глутатион-S-трансферазы

C. каталазы

D. ксантиноксидазы

 

14. Субстратом глутатионпероксидазы является:

A.гидропероксиды жирных кислот

B. гидроксильный радикал

C. глутаминовая кислота

D.пероксид водорода

 

15. После гипоксии свободно-радикальное повреждение может усиливаться вследствие:

A.одноэлектронного восстановления кислорода избытком восстановленных эквивалентов

B. повышения активности антиоксидантных ферментов

C. понижения активности миелопероксидазы

D.респираторного «взрыва» при нейтрофильной инфильтрации некротизированных участков

 

16. Виды повреждения ДНК при воздействии свободных радикалов:

A. образование окисленных производных пуриновых и пиримидиновых оснований

B. возникновение хромосомных аберраций

C. активация эндонуклеаз

D. увеличение скорости репарации молекул ДНК

 

Литература

1. Болдырев А.А., Кяйвяряйнен Е.И., Илюха В.А. Биомембранология – Петрозаводск: Издательство Кар НЦ РАН, 2006.– 226 с.

2. Горячковский А.И. Справочное пособие по клинической биохимии. - Одесса: ОКФА, 1994.- 415 с.

3. Меньщикова Е.Б., Ланкин В.З., Зенков Н.К. и др. Окислительный стресс. Прооксидантыиантиоксиданты. - М.: Фирма «Слово», 2006. – 556

4. Биохимия: Учебник для вузов под редакцией Е.С. Северина., 2003. 779 с.

5. Оценка структурно-функционального состояния клетки: метод. указания к практическим занятиям /сост.: Н.М. Титова, Т.Н. Замай, Т.Н. Субботина, А.А. Савченко. – Красноярск: ИПК СФУ, 2009. – 60 с. – 43 экз.

6. Уайт А., Хендлер Ф., Смит Э., Хилл Р., Леман И. Основы биохимии: в 3 томах. Т.2. — М., Мир - 1981. — 617 с.

7. Nelson D.L., Cox M.M. Leninger Principles of Biochemistry (Fourth Edition).