Антиоксидантная система: контроль за процессами перекисного окисления липидов при ишемии мозга

1.2.4.  Антиоксидантная система: контроль за процессами перекисного окисления липидов при ишемии мозга

Окисление и продукция свободных радикалов является неотъемлемой частью метаболизма живых организмов. Активные формы кислорода (АФК) генерируются в различных биологических системах в ходе нормального аэробного дыхания митохондрий. Экзогенными источниками АФК является ультрафиолетовая радиация, инфекционные агенты (вирусы, бактерии), провоспалительные цитокины, окислительный стресс. В норме свободные радикалы участвуют в выполнении важнейших физиологических процессов в организме: поддержании сосудистого тонуса, в механизмах памяти, реакциях воспаления, регуляции клеточного роста. Контроль продукции АФК осуществляет антиоксидантная система, регулирующая баланс образования и устранения свободных радикалов. В состав этой системы входят ферменты (супероксиддисмутаза, каталаза и др.), белки (ферритин, трансферрин, альбумин и др.) и многочисленные низкомолекулярные антиоксиданты (витамин Е, убихинол, каратиноиды, витамин С и др.). Для мозга характерна низкая антиоксидантная защита. Именно дефицит антиоксидантной системы в мозговой ткани объясняет ее особую чувствительность к продукции свободных радикалов. Составляя всего 2% от общей массы тела, мозг утилизирует 20-25% получаемого организмом кислорода, поэтому переход в свободнорадикальную форму даже 0,1% метаболизируемого нейронами кислорода окажется токсичным для мозговой ткани [27].

В нормальных условиях процесс перекисного окисления липидов находится под строгим контролем ферментативных и неферментативных систем клетки, от чего скорость его невелика. Возникающие нарушения метаболизма при острой ишемии головного мозга ведут к повышению уровня свободных радикалов и способствуют накоплению веществ, катализирующих ПОЛ, что, в конечном итоге, и приводит к ускорению свободнорадикальных реакций, тем более что в условиях гипоксии проницаемость мембран для кислорода значительно увеличивается [44, 70]. В процессе ишемии соотношение продуктов СРО и концентрации антиоксидантов в нейрональных клетках нарушается. В связи с этим создаются "благоприятные" условия для интенсификации ПОЛ и накопления токсических липидных перекисей, которые активно разрушают структуру мембран нейронов, инактивируют ферменты и усугубляют деструктивные процессы в ткани мозга [46].

Ксантиноксидаза играет главенствующую роль в генерации АФК, вследствие чего происходит увеличение уровня свободного железа в плазме крови путем мобилизации железа с ферритином в печени. Гипоксантиокидантную реакцию можно считать одним из основных источников образования АФК, а также основной причиной СРО в ишемизированом органе [50].

Существующая в организме физиологическая антиоксидантная (АО) система представляет собой совокупную иерархию защитных механизмов клеток, тканей, органов и систем, направленных на сохранение и поддержание в пределах нормы реакций организма, в том числе в условиях ишемии. Она включает внутриклеточные антиокислительные ферментные системы, противодействующие окислительному стрессу и обезвреживающие АФК. К антиокислительным внутриклеточным ферментам относятся, прежде всего, супероксиддисмутаза (СОД), осуществляющая инактивацию супероксидного радикала, и каталаза, разлагающая перекись водорода [43, 73].

Однако регуляция интенсификации ПОЛ осуществляется не только системой СОД–каталаза. Детоксикация в фосфолипидных структурах происходит главным образом с помощью ферментов системы глутатиона, и, прежде всего, глутатионредуктазой, глутатионпероксидазой и глутатионтрансферазой [43, 55].

Особую роль в регуляции ПОЛ играют металлы переменной валентности: Fe², Cu², Mn², Co², из которых основным прооксидантом в ткани мозга является железо [20, 25]. Так, в условиях церебральной патологии ишемического генеза из клеточного депо выходит железо, находившееся там в трехвалентном состоянии в комплексе с ферритином. Под действием супероксид-радикала железо восстанавливается до Fe2+. Далее по реакции Фентона (Н2О2+ Fe2+→ОН+ОН- + Fe3+) двухвалентное железо разлагает перекись водорода с образованием гидроксильного радикала, являясь наиболее долгоживущим, высокореакционным и токсическим для тканевого метаболизма, что в конечном итоге приводит к гибели нейронов в условиях окислительного стресса на фоне ишемии [34].

Итак, обобщая существующие современные представления, следует подчеркнуть, что усиление СРО играет важнейшую роль в патогенезе ишемии головного мозга. В первые минуты ишемии за счет остаточного кислорода продукты липопероксидации особенно энергично накапливаются после восстановления кровоснабжения. АФК атакуют мембранные структуры клеток и их органелл, вызывая их деструкцию, деэнергизацию и гибель нейронов, что, безусловно, требует рациональной фармакологической коррекции [39].