Источники и пути образования оксида азота в организме (стр. 7 из 8)

Если рассматривать организм как сложную самоуправляющуюся и управляемую систему клеток, то смерть большей или меньшей совокупности клеток, а затем и органа или целой физиологической системы организма и будет предпосылкой смерти всего организма. Смерть клетки может происходить двумя путями: путем так называемого суицида (апоптоз) и в результате воздействия внешних факторов, т.е. путем формирования так называемого sickcellsyndrome, в котором непосредственный механизм смерти клетки, а далее и всего организма, т.е. танатогенез, обусловлен гипоксией, эндо(экзо)токсикозом и иммунным конфликтом. Эти варианты характеризуются различными морфологическими и молекулярными явлениями и разным влиянием на окружающие ткани [5].

Термин «апоптоз» был предложен Керром (J. F. R. Kerr) еще в 1972 году для обозначения активного процесса разрушения клетки, характеризуемого ее сжатием, агрегацией хроматина, фрагментацией генома и пикнозом ядра. Апоптоз играет важную роль в поддержании нормального тканевого гомеостаза, и нарушение его регуляции может являться причиной различных патологических состояний, включая раковые заболевания.

Часто апоптоз называют процессом запрограммированной гибели клеток, поскольку он запускается внешними сигналами, поступающими от поверхностных рецепторов клетки, осуществляется по строго определенному механизму и жестко контролируется специфичными внутриклеточными регуляторными системами. Исходные сигналы могут иметь внутриклеточное происхождение, связанное с действием фармакологических преператов и токсинов. Апоптоз обычно происходит в отдельных клетках и не сопровождается выделением медиаторов воспаления. Расщепление ДНК начинается на ранних этапах апоптоза и характеризуется образованием фрагментов длиной 180-200 пар оснований (нуклеосома) и кратных им [5].

Процессы передачи инициирующих сигналов апоптоза к эффекторным механизмам, ответственным за гибель клеток, находится под жестким контролем, обеспечиваемым сложным взаимодействием регуляторных белков.

Важную роль в передаче сигнала и/или осуществлении апоптической гибели клеток играют протеазы семейства интерлейкин-1β-превращающих ферментов, называемые каспазами. Каспазы формируют каскад протеолитических процессов, усиливающих первоначальный апоптический сигнал. Большинство известных внутриклеточных субстратов каспаз включаются в механизмы клеточной репарации, регуляцию клеточного цикла и поддержание клеточных структур. Причинная связь расщепления субстратов с апоптической гибелью клеток не вполне ясна, однако разрушение некоторых из них может сделать процесс гибели неизбежным. Примером такого белкового субстрата может служить поли(АДФ-рибозо)полимераза [5].

В зависимости от типа клеток NO может либо способствовать апоптозу, либо защищиать их от апоптической гибели. Апоптоз, обусловленный действием NO, был впервые продемонстрирован на мышиных моноцитах/макрофагах линии RAW 264.7. в последующих работах было показано, что NO участвует в апоптозе нейронов и хондроцитов [8].

Имеется значительное число научных публикаций, убедительно свидетельствующих об эффективном защитном действии NO против клеточного апоптоза. Имеются сведения об антиапоптотическом действии NO на гепатоциты invivо. Аналогичное влияние NO оказывает на тимоциты и лимфоциты [5].

Среди многочисленных патологических состояний, в развитии которых важная роль принадлежит NO, особое место занимает септический шок. Продукция NOв условиях септического шока в клетках различных типов имеет системный характер. Одним из центральных органов, клетки которого генерируют NO при септическом шоке, является печень.

Печень играет центральную роль во многих метаболических и иммунных процессах. Функционирование печени в номе и при патологии определяется сложными взаимодействиями гетерогенных популяций клеток, формирующих печень. Они включают собственно печеночные (паренхиматозные) клетки печени (гепатоциты), эндотелиальные клетки сосудов, макрофаги-резиденты (клетки Купфера), клетки желчных каналов и тучные клетки (клетки Стеллата или клетки Ито). Клетки Купфера по своему происхождению моноциты, составляют 80-90% общей популяции макрофагов в организме. Поскольку индуцированная генерация NO обнаруживается в клетках всех этих типов, есть основания утверждать, что NO участвует в большинстве метаболических процессов, протекающих в печени [5].

Накопленные к настоящему времени основные сведения о роли NO в регуляции функциональной активности гепатоцитов можно суммировать следующим образом.

1. Влияние NO на синтез белка. В условиях генерации NO наблюдается ингибирование синтеза белка в гепатоцитах в культуре. Механизм такого ингибирования остается неясным. Он не обусловлен возможной потерей жизнеспособности клеток или высвобождением гепатоцеллюлярных ферментов. Блокада белкового синтеза в гепатоцитах осуществляется по цГМФ-независимому пути. Однако в экспериментах на животных invivo было показано усиление синтеза белка в гепатоцитах на септической модели в условиях экспрессии NO-синтазы. Вопрос о влиянии NO на синтез белка нуждается в дальнейшем изучении.

2. Ингибирование глюконеогенеза и гликогенеза. Поскольку доноры NO подавляют гликогенолиз в печени животных, можно говорить о регулирующем влиянии NO на гомеостаз глюкозы. На септических моделях наблюдается ингибирующее влияние NO на процессы глюконеогенеза.

3. Активация растворимой гуанилатциклазы. NO вызывает накопление цГМФ в гепатоцитах животных, но в целом роль цГМФ в физиологии гепатоцитов еще не изучена.

4. Влияние NO на систему цитохрома Р-450. как известно, одной из важнейших функций печени является метаболизм ксенобиотиков, осуществляемый локализованными в микросомах гепатоцитов монооксигеназами со смешанной функцией, объединяемыми общим названием цитохромов Р-450. к ксенобиотикам относятся разнообразные лекарственные средства, токсины, канцерогены и другие чужеродные для организма соединения. Было показано, что NO способен не только ингибировать активность цитохромов Р-450, но и подавлять их экспрессию при воспалении. Действие специфично к отдельным изоферментам цитохрома Р-450. наблюдаемое в клинике изменение метаболизма ряда лекарственных и токсических соединений в печени при некоторых системных воспалительных процессах связано в первую очередь с активностью NO [5].

Влияние NO на печень не ограничивается септическими состояниями. Имеются сведения о важной роли NO в функциональных сдвигах, наблюдаемых в печени при ишемии и реперфузии, злокачественных новообразованиях, циррозе и ряде др. патологических состояний [12].

В медицинском плане более перспективными представляются способы регуляции NO с помощью специфических ингибиторов отдельных форм NO-синтаз и доноров NO, способных избирательно воздействовать на клетки и ткани. К сожалению, синтезируемые к настоящему времени специфичные ингибиторы, например N5-(1-имно-3-бутенил)-L-орнитин, не обладают абсолютной избирательностью. Одной из перспективных мишеней противовоспалительной терапии может оказаться ядерный фактор транскрипции NFkB. Однако при любом подходе к решению проблемы регуляции NO необходимо иметь в виду, что NO – вездесущий медиатор метаболизма и резкое изменение его генерации может привести к нарушению функциональной активности многих биосистем [5].

Фармакологические возможности регуляции содержания окиси азота в организме

Уникальные биологические свойства NO и его участие в разнообразных физиологических и патофизиологических процессах дают основания для использования данного соединения (путем управления его содержанием) в профилактических и лечебных мероприятиях. Существуют следующие способы изменения содержания NO, вытекающие из данных о L-аргинин-NO-метаболизме:

· регуляция уровня субстрата (L-аргинина);

· активация/индукция/ингибирование NO-синтаз;

· защита или инактивация NO.

Кроме того, в качестве терапевтических средств могут применяться экзогенные доноры NO или само соединение в виде компонента газовой смеси.

В последнее время были получены новые сведения о механизмах действия фармакологических агентов, известных как нитровазодилататоры (НВД). Оказалось, что существенная доля вызываемых ими биологических эффектов связана метаболическими превращениями органических нитратов в организме, сопровождающимися выделением NO. Во многих случаях эти препараты, по-видимому, заменяют эндогенные источники NO в организме, дефектные при патологических состояниях. На эффективность выделения NO из НВД влияет присутствие низкомолекулярных тиолов (наиболее активен цистеин). Многими исследователями продемонстрировано также антитромботическое действие НВД, которое развивается параллельно с релаксацией гладкой мускулатуры сосудов и также требует в отдельных случаях присутствия тиолов. Очевидно, что понимание механизмов действия NO в организме необходимо при разработке новых препаратов – доноров NO для преодоления индуцироемой нитратами резистентности сосудов к релаксации или эндотелиальной дисфункции, сопровождающей многие заболевания (атеросклероз, гипертонию, диабет и др.) [1].

Основные стадии синтеза NO, через которые возможна регуляция содержания NO в организме, представлены ниже.

Рис. 9. Схема синтеза оксида азота из L-аргинина.

Перспективность использования L-аргинина как полузаменимой аминокислоты в терапии ряда патологий известна давно: дефицит аргинина приводит к дисфункции семенников, экзогенный аргинин оказывает защитное действие при гипероксии, гипотермии, поражении печени, повышает уровень инсулина и соматотропного гормона, ускоряет отторжение трансплантата, регрессию экспериментальных опухолей [13]. Однако в какой степени достигаемые эффекты (снижение артериального давления, коррекция эндотелиальной дисфункции при гиперхолистеринемии, терапия гломерулонефрита) опосредуются через NO, остается пока невыясненным. Снижение содержания аргинина в организме возможно также с помощью фермента аргиназы, превращающей его в орнитин. О возможности управления содержанием NO через модуляцию уровня кофакторов NO-синтаз свидетельствуют данные об индукции ее образования в изолированных сосудах ингибитором синтеза тетрагидроптерина – 2,4-диамино-гтдроксипиримидином.