ПОЛ – цепная свободнорадикальная реакция. На первых стадиях 92-98 % всех продуктов окисления составляют гидроперекиси, образованию которых предшествует гидроперекисный радикал ROO* (образуется в акте одноэлектронного окисления с появлением сопряженных двойных связей) [Камышников В.С., 2000]. Преобразование липидов в гидроперекиси жирных кислот (ацилгидроперекиси – первичные продукты ПОЛ) приводит к образованию «пор» в мембранах, через которые наружу выходит содержимое клетки и органелл. Первичные продукты ПОЛ неустойчивы и разрушаются. Вторичные продукты ПОЛ: альдегиды, кетоны, спирты и эпоксиды. Продукты ПОЛ способствуют агрегации тромбоцитов, уменьшению синтеза простагландинов, антикоагулянтному действию и разрушению мембран [12].
Трудно точно назвать место, где образуются перекисно-модифицированные ЛНП. По-видимому, значительная часть их образуется в крови в результате окисления липидов в этих комплексах при участии клеток белой крови, генерирующих активные кислородные радикалы. Поскольку гранулоцитарные лейкоциты не проникают в интиму артерий, есть основания полагать, что их участие в окислении ЛНП происходит не в артериальной стенке, а именно в кровотоке. Другая потенциальная возможность перекисной модификации частиц возникает в процессе циркуляции в кровяном русле в результате контакта ЛП с клетками эндотелия. Аналогичной способностью модифицировать ЛНП обладают и другие клетки: ГМК, активированные моноциты и лейкоциты и даже фибробласты. Речь идет, следовательно, о перекисной модификации ЛП, индуцированной клетками [14]. .В образовании мЛНП участвуют так же ферменты, объединенные общим названием липоксигеназы. Нельзя исключить и то, что процесс пероксидации ЛНП может продолжаться и в самой интиме вследствие контакта с другими клетками (макрофагами и др.) и недостатка в интиме АО [14].
Таким образом, множество данных указывает на то, что реакции свободнорадикального окисления липидов являются необходимым атрибутом процесса атерогенеза.
Многие исследователи отмечают, что необходимым условием атерогенеза является повреждение стенки сосуда, что приводит к секвестрации и накоплению в интиме фагоцитирующих клеток с последующим их перерождением в «пенистые» клетки. Тот факт, что формирование «пенистых» клеток происходит при инкубации макрофагов только с окисленными или модифицированными («атерогенные ЛНП»), но не с нативными ЛНП, послужил основой концепции, согласно которой, начальным этапом атерогенеза является возникновение окисленных ЛНП, цитотоксичных для эндотелиоцитов и усиливающих адгезию нейтрофилов, что вызывает повреждение эндотелия; захват окисленных ЛНП макрофагами и приводит к образованию «пенистых» клеток, их накоплению в интиме сосудов и в последующем – к формированию атеросклеротической бляшки [20, 33, 37, 38]. Таким образом, свободнорадикальные реакции с участием активированных кислородных метаболитов (АКМ) являются атерогенным фактором, так как вызывают модификацию ЛП (преимущественно ЛНП) плазмы крови; кроме того АКМ и продукты их реакции, в том числе и окисленные ЛП, оказывают цитотоксическое и деструктивное воздействие на клетки и ткани [23, 29], что может лежать в основе повреждения сосудов [16]. Множество экспериментальных, клинических и эпидемиологических исследований позволяют отнести АС к классическим свободно радикальным патологиям [1, 6].
В моноцитах (макрофагах) и в эндотелии сосудов основную роль в поглощении окисленных ЛНП играют не ЛНП-рецепторы, а особые нерегулируемые скэвенджер-рецепторы, (рецепторы – «мусорщики») для модифицированных ЛНП [21]. Общим признаком всех лигандов для скэвенджер – рецепторов является наличие полианионных комплексов («рецептор-липучка»). Скэвенджер – рецепторы связывают только модифицированные ЛНП, и их экспрессия не регулируется внутриклеточным содержанием холестерина [21]. Больше всего скэвенджер – рецепторов выявляется в моноцитах/ макрофагах [34].
Проникновению моноцитов в эндотелиальную стенку предшествует их адгезия на поверхности эндотелия, по-видимому, в ответ на появление в интиме мЛНП и секрецию хемотаксических веществ - хемоатрактантов. Адгезивные молекулы обеспечивают прилипание моноцитов на поверхности эндотелия. Часть проникших в интиму моноцитов/макрофагов подвергается в ней пролиферации [35].
Значительная часть макрофагов после захвата ими мЛНП и накопления в них ЭХС трансформируется в «пенистые» клетки и остается в интиме. Подавляющая часть «пенистых» клеток гибнет, при этом в интиму изливаются накопленные в них ЭХС, ненасыщенных эфиров холестерина и кристаллы моногидрата ХС. Образуются очаговые скопления ХС и создается угроза развития сначала липидных пятен, а затем и атеросклеротических бляшек [13].
Оценивая участие макрофагов в атерогенезе, следует сказать, что эти клетки, захватывая мЛНП, стремятся выжить и покинуть артериальную стенку вместе с захваченными ЛП. Об этом свидете6льствует активация пролиферации макрофагов в интиме при появлении в ней мЛНП и миграция макрофагов из интимы в кровяное русло еще до превращения в «пенистые» клетки. Есть и другие пути избавления стенки сосуда от ХС [13]:
- гидроксилирование ХС и превращение его в более растворимые производные, которые клетка секретирует в окружающую среду.
- усиленный синтез макрофагами аполипопротеина Е и фосфолипидов с последующим образованием дискоидальных комплексов, способных связывать и удалять ХС из клетки.
- гидролиз ЭХС и удаление ненасыщенных эфиров холестерина при участии ЛВП.
- уменьшить содержание ХС и ЛНП в крови могут такие гормоны, как иодтиронины и эстрогены. Иодтиронины индуцируют на уровне транскрибции образование ЛНП-рецепторов и 7a-гидроксилазы печени – регуляторного фермента синтеза желчных кислот из ХС. Эстрогены ингибируют образование последнего фермента, но активируют синтез ЛНП-рецепторов и ГМГ-СоА-редуктазы печени (регуляторный фермент синтеза ХС) [2].
Одним из важных защитных механизмов можно считать действие различных АО, которые являются ингибиторами образования мЛНП.
В живом организме функционирует внутренняя система антиоксидантной защиты, представленная ферментами (глутатионпероксидаза, супероксиддисмутаза, каталаза и глутатионредуктаза) и низкомолекулярными соединениями (тиоловые соединения, мочевая кислота, некоторые пептиды). Помимо этого, многие низкомолекулярные соединения, образующиеся в организме или поступающие с пищей (водорастворимые или жирорастворимые), способны служить в качестве компонентов антиоксидантной защиты клеток, внутри- и межклеточной жидкости (аскорбиновая кислота, мочевая кислота, токоферол, флавоноиды, каротиноиды, и др.). Неферментные АО- низкомолекулярные соединения, перехватчики радикалов и активных кислородных метаболитов. Общим признаком очень многих АО является их способность выступать в качестве донора протона функциональной группы. По строению функциональной группы важнейшие для человека и млекопитающих низкомолекулярные АО можно разделить на соединения, содержащие SH-группы (тиоловые АО) и ОН- группы (фенольные АО) [15].
Тиоловые соединения
В свете современных данных становится все более очевидной ведущая роль тиоловых соединений в механизме антиоксидантной защиты. К такому заключению приводят несколько обстоятельств [19]. К примеру, основная часть функциональных компонентов антиоксидантной системы представлена веществами тиоловой природы. Так, в состав неферментного звена входят низкомолекулярные тиолы (глутатион, тиоредоксин и др.) и тиол содержащие белки, которые по некоторым данным [32] даже более реактивны по отношению к АКМ, чем глутатион. К тиоловым компонентам сыворотки крови млекопитающих относятся альбумины, представляющие собой важные внеклеточные АО [28]. Ферменты, принимающие участие в противоокислительной защите, либо относятся к собственному числу тиоловых энзимов, либо нуждаются в присутствии тиолов для проявления каталитической активности. Во-вторых, уникальные химические свойства тиолов наделяют их высокой антиокислительной способностью [15].
Фенольные соединения, имеющие в своей структуре ароматическое кольцо с несколькими ОН-группами, также являются мощными перехватчиками радикалов, эффективность которых возрастает в зависимости от количества гидроксильных заместителей цикле [15].
Важную роль в защите клеток, и главным образом, их мембран от окислительных повреждений играют токоферолы (ТФ), антиокислительное действие которых реализуется двумя путями. Во-первых, ТФ способны стабилизировать мембраны за счет хорошей растворимости в фосфолипидах и взаимодействия их с жирнокислыми цепями, что увеличивает плотность упаковки фосфолипидов в мембране и снижает вероятность их окисления. Вторым проявлением антиоксидантных свойств токоферолов является их способность перехватывать АКМ и ингибировать ПОЛ, в результате чего образуются малоактивные токоферильные радикалы, которые легко восстанавливаются аскорбиновой кислотой, убихиноном или мочевой кислотой, что обеспечивает регенерацию витамина Е [11, 22].
Одним из наиболее важных водорастворимых низкомолекулярных АО считают аскорбиновую кислоту, действие которой распространяется на широкий спектр АКМ. Способность аскорбиновой кислоты восстанавливать токоферил-радикалы обеспечивает синергическое действие системы аскорбат-токоферол в гетерогенных средах, содержащих водную и липидную фазы [24].однако в присутствии ионов металлов переменой валентности аскорбиновая кислота способна восстанавливать их, и, таким образом проявлять прооксидантное действие [8].
Мочевая кислота, помимо способности хелатировать ионы железа и меди, обладает прямым антиоксидантным действием за счет способности ингибировать оксиды азота, супероксид-анион радикал, гидроксильный радикал и синглетный кислород, а также гемовые оксиданты. Реакция мочевой кислоты с гидроксильным радикалом при физиологических рН в большинстве случаев приводит к конформационной перестройке молекулы с образованием аллантоина, в свою очередь способного окисляться гидроксильным радикалом до парабановой кислоты [11]. Ввиду высокого содержания мочевой кислоты в плазме крови (0,12-0,48 мМ), некоторые исследователи считают, что на ее долю приходится 35-65% защиты ЛПот окисления, 10-15% ингибирования гидроксильного радикала и 12% ингибирования синглетного кислорода.