Научная статья на тему 'Кислородзависимые процессы при введении липополисахарида'

Кислородзависимые процессы при введении липополисахарида Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
388
100
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЛИПОПОЛИСАХАРИД / КИСЛОРОД / МОНООКСИД АЗОТА / ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ / OXYGEN / NITRIC OXIDE / LIPID PEROXIDATION

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Шульга Е. В., Казак М. Э., Зинчук В. В.

Анализируются современные и собственные данные о кислородзависимых процессах организма при введении липополисахарида. Обсуждается возможность коррекции этих процессов с помощью физиологически активных веществ (мелатонин, эритропоэтин, 1-метилникотинамид) при участии L-аргинин-NO системы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

OXYGEN DEPENDENT PROCESSES AT LIPOPOLYSACHCARIDE ADMINISTRATION

Modern and our own data concerning oxygen dependant functions during lipopolysaccharide administration were analyzed. Possibility of these processes correction using physiologically active substances (melatonin, erythropoietin, 1-methylnicotinamide) with L-arginine-NO system participation are discussed.

Текст научной работы на тему «Кислородзависимые процессы при введении липополисахарида»

УДК612.127.2:612.014.464:616.152.21

КИСЛОРОДЗАВИСИМЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ВВЕДЕНИИ ЛИПОПОЛИСАХАРИДА Е. В. Шульга, к. м.н.; М.Э. Казак; В .В. Зинчук, д. м. н., профессор

УО « Гродненский государственный медицинский университет »

Анализируются современные и собственные данные о кислородзависимых процессах организма при введении липополисахарида. Обсуждается возможность коррекции этих процессов с помощью физиологически активных веществ (мелатонин, эритропоэтин, 1-метилникотинамид) при участии Ь-аргинин-NO системы.

Ключевые слова: липополисахарид, кислород, монооксид азота, перекисное окисление липидов.

Modern and our own data concerning oxygen dependant functions during lipopolysaccharide administration were analyzed. Possibility of these processes correction using physiologically active substances (melatonin, erythropoietin, 1-methylnicotinamide) with L-arginine-NO system participation are discussed.

Key words: oxygen, nitric oxide, lipid peroxidation.

ЛПС (липополисахарид) является облигатным компонентом клеточной мембраны грамотрицательных бактерий, которые широко распространены в природе. Интерес к данному фактору обусловлен тем, что организм человека постоянно контактирует с достаточно большим количеством этого эндотоксина, что обеспечивает поддержание гомеостаза и адаптацию организма к стрессовым воздействиям. Однако действие больших доз ЛПС приводит к нарушению оксигенации тканей и развитию гипоксии. Влияние ЛПС на кислородзависимые процессы изучено пока недостаточно.

ЛПС является субстанцией, диапазон вызываемых влияний которой характеризуется широтой разнообразных эффектов [19]. При его действии происходит умень -шение альвеолярно-артериального градиента оксигена-ции в легких, появление цитокинов в кровотоке (фактор некроза опухоли-□ (ФНО-П), ИЛ-1П, ИЛ-6, ИЛ-8), актива- ция ферментов, образующих монооксид азота (NO) и простагландины, в частности, простагландин Е [49]. По- вышается продукция свободных радикалов, увеличива- ется фрагментация ДНК, активность каспаз-9 и каспаз-3, развивается апоптоз и митохондриальная транслокация антиапоптозных белков Bcl-2 и Bcl-XL [41].

Известно, что причиной развития окислительного стресса, индуцированного ЛПС, является усиление генерации активных форм кислорода (АФК) и нарушение баланса между свободнорадикальными процессами и факторами АОС (антиоксидантной системы) [32].

Эффекты ЛПС реализуются как путем прямого взаимодействия с липидным компонентом клеточных мембран, так и опосредованно, за счет связывания с мембранными рецепторами и инициирования ряда каскадных реакций. Транспорт данного токсина осуществляется с помощью белка, связывающего ЛПС и доставляющего его к мембранно-связанным или к свободным рецепторам CD 14, после чего образовавшийся комплекс взаимодействует с рецепторами Toll-like 4, которые способны осуществлять трансмембранную передачу сигнала, активировать клетки через нуклеарный фактор каппа В (NF-kB) [1], вызывать продукцию провоспалительных цитокинов (ИЛ)-8, фактора роста эндотелия сосудов, молекулы межклеточной адгезии-1, молекулы сосудисто-клеточной адгезии-1, усиливать генерацию свободных радикалов и инициировать развитие окислительного стресса [46].

Введение больших доз ЛПС на протяжении 24 часов приводит к развитию окислительного стресса [55] вследствие нарушения сбалансированности прооксидантной

системы и АОС. Этот процесс является универсальным механизмом повреждения клетки и характеризуется увеличением внутриклеточной генерации АФК, которые выступают в роли повреждающего агента и, благодаря высокой реакционной способности на фоне истощения АОС, приводят к окислительным модификациям биомолекул, изменению активности ферментных систем, нарушению структуры биомембран [17]. При этом ухудшаются гемореологические показатели (относительная вязкость крови, динамическая вязкость крови при различных стандартных градиентах сдвига, индекс деформируемости эритроцитов) в микроциркуляторном русле, обусловленные активацией перекисного окисления ли-пидов (ПОЛ) и угнетением АОС [14]. В условиях окислительного стресса избыточная генерация АФК влияет на митоген-активируемые протеинкиназы .ТЫК и р38, активация которых воздействует на провоспалительные ци-токины (ИЛ-1 □, ФНО-П), свободные радикалы, регулирует апоптоз путем фосфорилирования и активации фактора транскрипции р53 и проапоптотических белков семейства Вс1-2, а также р38 активирует ЫБ-кВ в ответ на стресс [31].

При окислительном стрессе, индуцированном ЛПС, наблюдается увеличение уровня малонового диальдеги-да (МДА), нитрат/нитритов, а также отмечается снижение активности антиоксидантных ферментов (суперок-сиддисмутазы (СОД), глутатион (в8И)-пероксидазы, ми-елопероксидазы (МПО) и каталазы) [52]. Развивающиеся окислительные повреждения при действии ЛПС вызывают уменьшение толщины поверхности эндотелия, обусловливая нарушения структуры гликокаликса сосудистого русла и развитие эндотелиальной дисфункции, которая приводит к ухудшению микроциркуляции и снижению оксигенации тканей. Высказываются различные мнения о развитии сосудистой дисфункции как в результате прямого действия данного фактора на эндотелий, так и вторичного, за счет высвобождающихся цитокинов (ФНО-а ИМ) [27].

Повышение в плазме уровня гомоцистеина (серосодержащей аминокислоты, являющейся промежуточным продуктом метаболизма метионина) усиливает окислительные повреждения, инициирует гиперполяризацию мембран, образование пероксинитрита, повышение уровня общего цистеина и снижение содержания в8И [45]. Высокие уровни данной аминокислоты вызывают повреждение эндотелиальных клеток артерий, ухудшение продукции и уменьшение биодоступности N0, окисление липопротеинов низкой плотности, а также увеличе-

ние генерации АФК, активацию NF-kB, развитие эндоте-лиальной дисфункции и окислительного стресса [56]. Кроме того, гомоцистеин усиливает эффекты ЛПС в эн-дотелиальных клетках сосудов пуповины, потенциирует его способность генерировать АФК через активацию NF-kB [28]. При этом уменьшение уровня данной аминокислоты через процессы транссульфурирования наблюдается под действием каталазы, СОД и П-токоферола [47].

Введение ЛПС приводит к потере массы тела, развитию метаболического ацидоза [24]. В сердце, легком и аорте отмечается усиление процессов ПОЛ, а также уменьшение сократимости перфузируемого изолированного сердца, увеличение продукции NO, которое способствует активации апоптоза [48]. Отмечается первоначальное увеличение содержания GSH и повышение активности GSH-пероксидазы в миокарде после введения ЛПС, а через 16 часов - уменьшение, тогда как уровень NO и пероксинитрита увеличивается через 4 часа и остается повышенным через 24 и 48 часов [54]. Однако через 5 суток после введения данного токсина содержание нитрат/нитритов снижается в плазме крови [44]. ЛПС вызывает повреждение ткани легкого и почек, снижение напряжения кислорода (pO2 ) в микроциркуляторном русле, повышение уровня МДА, активности МПО, экспрессии внутриклеточных молекул адгезии-1 и индуцибель-ная изоформа NO-синтазы (hNOQ [50]. Выявлено, что ЛПС Escherichia coli (E. coli) в дозе 200 мкг/кг приводит к уменьшению pO2, снижению насыщения крови кислородом и pH крови в капиллярной сети слизистой оболочки тощей кишки, что способствует развитию гипокси-ческих изменений в тканях [25].

Известно, что введение ЛПС в просвет толстого кишечника изменяет тоническую активность его афферентных волокон, следствием чего могут быть нарушения нервно-рефлекторных взаимосвязей в системе пищеварения [16]. Данный фактор также оказывает влияние на активность симпатических пре- и постганглионарных нейронов, на модуляцию висцеро-висцеральных рефлексов, на центральные и периферические звенья интеро-цептивных рефлексов желудка и кишечника [4].

ЛПС влияет на механизмы нервной и гормональной регуляции организма. Его внутривенное введение в дозе 0,5 мкг/кг у кроликов через 1,5-2,0 часа приводит к повышению содержания адренокортикотропного гормона, кортизола, тиреотропного гормона, тиреоидных гормонов, антидиуретического гормона, активации кожных симпатических нервов, угнетению активности чревного нерва и сердечных ветвей [5]. Введение данного токсина также увеличивает уровень 6-кето-простагландина F1D, вызывает развитие гипералгезии, реализуемое за счет ингибирования продукции простациклина [42].

ЛПС в зависимости от дозы может вызывать различные эффекты со стороны системы терморегуляции. При стандартных температурных условиях внутривенное введение относительно небольших доз (0,5 мкг/кг) данного фактора кроликам приводит к повышению температуры на 0,8-1,2 °С, развитию двухфазовой лихорадки, усилению процессов энергообмена за счет усиления потребления кислорода, повышению содержания глюкозы и свободных жирных кислот [5]. Повышение температуры окружающей среды приводит к усилению лихорадки за счет уменьшения кровотока в «оболочке» и снижения потоотделения. При низкой внешней температуре животные более чувствительны к действию данного токсина [53], что способствует нарастанию температуры тела за счет усиления процессов химической терморегуляции.

Введение больших доз (20 мг/кг и более) ЛПС кроликам при стандартных условиях вызывает эндотоксический шок, который сопровождается снижением температуры тела [2]. Кроме того, введенные предварительно невысокие дозы данного токсина через 24 часа вызывают уменьшение чувствительности к последующей, более высокой дозе, и снижают развитие окислительного стресса [29].

ЛПС вызывает существенные изменения функционирования различных составляющих механизмов транспорта кислорода кровью. Так, в своих исследованиях N. Matsuda et al. [34] показали, что внутривенное введение данного фактора (100 мкг/кг) кроликам вызывает нарушение гемодинамики и в дальнейшем - появление признаков гипоксии в тканях. Установлено, что инъекция ЛПС E. coli через 60 и 120 минут способствует значительному снижению р02 артериальной крови, уменьшению окси-генации тканей слизистой оболочки тощей кишки и, соответственно, развитию тканевой гипоксии [35]. Введение данного фактора также приводит к повреждению ткани легкого и, как следствие, ухудшению газового обмена (снижение р02, увеличение напряжения углекислого газа (рС02)) и снижению рН в артериальной крови [51]. При его действии в почках отмечается также ухудшение микроциркуляции за счет снижения кровотока, нарушения доставки кислорода, уменьшения среднего значения р0 2 [36]. В условиях гипоксии отмечается увеличение гема-токрита, повышение вязкости крови, увеличение уровня нитрат/нитритов, при этом уменьшается и диаметр арте-риол, ухудшается кровоток и капиллярное кровообращение [26]. ЛПС, введенный крысам в дозе 10 мг/кг, снижает концентрацию гемоглобина, содержание эритроцитов и стимуляцию эритропоэза, индуцированные дарбепоэ-тином [38].

Выявлены единичные сведения о состоянии кисло-родтранспортной функции (КТФ) крови и проокидант-но-антиоксидантного баланса организма при развитии лихорадки, вызванной относительно небольшими дозами ЛПС Salmonella typhi. Так, внутривенное введение данного фактора кроликам-самцам в дозе 0,6 мкг/кг приводило к повышению ректальной температуры, ухудшению кислородсвязывающих свойств крови, сдвигу кривой диссоциации оксигемоглобина (КДО) вправо и уменьшению индекса деформируемости эритроцитов [7]. Внутримышечная инъекция данного токсина крысам вызывала развитие умеренного метаболического ацидоза, ухудшение кислородного обеспечения, а также увеличение оснований Шиффа (ОШ) совместно со снижением факторов АОС (□-токоферол и каталаза) в эритроцитах крови и тканях (сердце, почки, печень) [9]. При окислительном стрессе, индуцированном внутривенным введением более высоких доз (500 мкг/кг) ЛПС кроликам, к концу 120 и 240 мин. параметр р50 повышался, что обусловливало снижение сродства гемоглобина к кислороду (СГК) и сдвиг реальных КДО вправо, а также усиление процессов ПОЛ (повышение уровня диеновых конъ-югатов (ДК) и ОШ) и уменьшение концентрации □-токоферола и активности каталазы [3].

В нашем исследовании [22] получены результаты, демонстрирующие эффект ЛПС на кислородсвязываю-щие свойства крови, процессы ПОЛ и АОС на протяжении первых пяти суток. Установлено, что через 12 часов после его введения наблюдаются наиболее существенные нарушения со стороны показателей кислотно-основного состояния и КТФ крови, обусловливающие ухудшение доставки кислорода к различным органам. Но уже через сутки отмечается тенденция улучшения данных

показателей, а через 5 суток - восстановление до величин контрольной группы. Наблюдается уменьшение СГК и, соответственно, смещение КДО вправо при реальных значениях рН, рСО2 и температуры через 12 часов после инъекции ЛПС (р50реал возрастает с 33,2±0,70 до 39,2±0,93 мм рт. ст., p<0,008), а через 5 суток после введения данного фактора отмечается смещение её положения к контролю. Данные изменения важны для формирования адаптационных реакций организма на это воздействие с учетом того, что гемоглобин, изменяя свое сродство к кислороду, регулирует доставку О2 к тканям в соответствии с их потребностями и его использованием для генерации АФК [11].

Известно, что инъекция ЛПС инициирует развитие окислительных повреждений на клеточном уровне, нарушение функционирования различных органов в результате повышения уровня МДА, концентрации перекиси водорода при снижении содержания GSH, соотношения восстановленного/окисленного GSH [32], а также ведет к уменьшению активности ферментативного компонента АОС (СОД, каталаза) [55]. В наших опытах оценена активность процессов ПОЛ и антиоксидантной защиты в тканях и крови через 12 часов, одни и пять суток после введения ЛПС [22]. Отмечается увеличение уровня ДК, ОШ и снижение концентрации □-токоферола в крови и тканях (аорта, сердце, легкие, печень и почки) через 12 часов после введения ЛПС, что отражает дисбаланс прооксидантно-антиоксидантного равновесия в сторону повышения продукции свободных радикалов. При этом наиболее значительные изменения уровня первичных и конечных продуктов ПОЛ наблюдаются в печени и аорте, соответственно. В частности, уровень ДК увеличивается с 2,1 (2,1-2,7) до 3,4 (3,1-4,4) Ш^/г (p<0,008) в печени. Концентрация □-токоферола наиболее выражен-но снижается также в данном органе с 9,0 (8,3-9,6) до 5,6 (4,0-6,0) мкмоль/г (p<0,008). Через 12 часов после введения ЛПС наблюдается уменьшение активности каталазы в тканях (наиболее значительно в легких), в то время как в эритроцитах - повышение показателя (с 24,8±0,70 до 30,9±0,81 ммоль Н2О2/мин/г гемоглобина, p<0,008), что может рассматриваться как компенсаторная реакция организма на ранних стадиях развития окислительного стресса [18]. В нашем исследовании отмечается также повышение уровня гомоцистеина в плазме крови (с 6,30±0,36 до 10,97±0,89 мкмоль/л, p<0,008) через 12 часов после введения ЛПС. Гипергомоцистеинемия является маркером окислительных повреждений. Следует отметить, что в развитии выявленных окислительных нарушений, обусловленных действием ЛПС, участвуют механизмы транспорта кислорода. В частности, при уменьшении СГК наблюдается усиление оксигенации тканей, приводящее к избытку кислорода и генерации АФК в клетке, так как в результате активации стрессреализующих систем повышается доставка кислорода в ткани, намного превышающая их потребность в нем.

L-аргинин-NO система участвует в формировании кислородсвязывающих свойств крови. Известно, что низкие концентрации NO, продуцируемые эндотелиальной изоформой NO-синтазы в течение нескольких секунд, оказывают цитопротекторное действие, уменьшают продукцию провоспалительных цитокинов, в то время как чрезмерно большое количество NO, генерируемое иЫОС под действием ЛПС в течение длительного периода времени, обладает цитотоксическими эффектами [33]. Уста -новлено, что введение селективного ингибитора иNOС (N6-(1-iminoethyl)-L-lysine hydrochloride) крысам предот-

вращает нарушения гемодинамических показателей и газового состава крови при септическом шоке, вызванном наложением лигатуры на толстый кишечник [37]. В наших исследованиях [21] показано, что инъекция АГ (аминогуанидин) в дозе 300 мг/кг через 12 часов после введения ЛПС вызывает улучшение показателей КТФ крови, снижение р50 на 6,2% (р<0,05) при реальных значениях рН, рСО2 и температуры. Данный селективный ингибитор иЫОС уменьшает окислительные нарушения, индуцированные ЛПС, снижая уровень гомоцистеина на 29,8% (р<0,05) и уменьшая дисбаланс прооксидантно-антиоксидантного состояния: отмечается снижение активности свободнорадикальных процессов в крови и тканях (наиболее выражено уменьшение в печени содержания ДК, а в почках - МДА) одновременно с повышением концентрации □-токоферола в аорте, в сердце, в легких, в почках и в плазме, а также увеличение активности каталазы в исследуемых тканях (наиболее значимо в легких) и её снижение в эритроцитах.

Коррекция окислительных повреждений и нарушений КТФ крови, вызванных введением ЛПС, нами проводилась также с помощью мелатонина в дозе 4 мг/кг/сут на протяжении 3 суток [13]. Данный гормон, продуцируемый в основном эпифизом, сетчаткой глаза, клетками эндокринной системы желудочно-кишечного тракта, обладает широким спектром эффектов: антиоксидант-ных, иммуномодулирующих, антистрессорных и других. В наших исследованиях установлено, что данная субстанция уменьшает нарушения кислотно-основного состояния, возникающие после введения ЛПС, и увеличивает показатели Су02 и р02 на 41,2% (р<0,05) и 9,5% (р<0,05), соответственно, а также повышает СГК (уменьшает р50 еал на 13,1%, р<0,05) при реальных значениях рН, рСО 2 и температуры, что влияет на процессы транспорта кислорода кровью.

Данный гормон может действовать как «скавенджер» свободных радикалов, который способен нейтрализовать активные формы кислорода и азота, проявляя, тем самым, прямые антиоксидантные свойства, а также опосредованно стимулировать активность антиоксидантных ферментов (СОД, в8Н-Рх, глутатионредуктазы) [23]. Ус -тановлена способность мелатонина уменьшать окислительные повреждения путем снижения уровня гомоци-стеина, стабилизации клеточных мембран, уменьшения активности циклооксигеназы-2, ЫБ-кВ и экспрессии иЫОС, а также индукции Вах, активности каспаз-3 и развития апоптоза [39]. По нашим данным, после введения мелатонина и ЛПС наблюдается снижение уровня ДК и концентрации МДА одновременно с увеличением уровня факторов антиоксидантной защиты в тканях (аорте, сердце, легких, печени и почках) и крови. Так, в частности, наблюдается снижение содержания ДК в легких и в почках, а также повышение концентрации □-токоферола в легких и в почках. Применение мелатонина также снижает уровень гомоцистеина в плазме крови на 40,9% (р<0,05) после введения ЛПС. Выявленное в нашем исследовании влияние мелатонина на прооксидантно-ан-тиоксидантное состояние организма (снижение прироста свободнорадикальных процессов и повышение анти-оксидантной защиты) через 12 часов после введения ЛПС отражает антиоксидантное действие данной субстанции.

В следующей серии исследования [13] для коррекции выявленных нарушений использовался эритропоэтин-^ (ЭПО), который, как известно, обладает способностью повышать количество эритроцитов. В последнее время активно исследуются и неэритропоэтические эффекты

данной субстанции. В нашей работе показано, что введение ЭПО перед инъекцией ЛПС улучшает показатели транспорта кислорода кровью, при этом p50 снижается на 7,2% (p<0,05) при реальных значениях рН, рСО и температуры. Отмечается уменьшение признаков метаболического ацидоза и гипоксии. Как видим, данные изменения способствуют улучшению кислородсвязывающих свойств крови, оптимизации оксигенации тканей еще до активации эритропоэза и последующего увеличения кислородной емкости крови. Наряду с улучшением показателей КТФ крови, ЭПО уменьшает концентрацию гомо-цистеина в плазме крови и активность свободнорадикаль-ных процессов (снижает прирост уровня ДК, содержание МДА) в крови и тканях (аорте, сердце, легких, печени и почках). При этом наиболее значительное уменьшение прироста первичных и промежуточных продуктов ПОЛ, возникающее после введения ЭПО, отмечается прежде всего в печени и аорте. Данное соединение способствует также увеличению концентрации П-токоферола в плазме крови и исследуемых тканях (наиболее выражено в печени), тогда как активность каталазы повышается в данных тканях (наиболее значительно в легких) и снижается в эритроцитах. Выявленное уменьшение окислительных повреждений, индуцированных ЛПС, может быть обусловлено ингибированием активности NF-kB, снижением провоспалительных цитокинов (ФНО-П, ИЛ-6) и увеличением продукции ИЛ-10, а также уменьшением апоп-тоза в легких, печени, тонком кишечнике, тимусе и селезенке, ингибированием активности каспаз-3, генерации NO, образования пероксинитрита и гипоксии ткани. Кроме того, повышение СГК, вызванное применением ЭПО, за счет перестройки внутриэритроцитарной системы регуляции кислородсвязывающих свойств крови, может быть дополнительным механизмом формирования про-оксидантно-антиоксидантного равновесия.

В условиях введения ЛПС коррекцию нарушений также проводили с помощью 1-метилникотинамид хлорида (МНА, основного метаболита никотинамида). По некоторым данным, он может влиять на проявления окислительного стресса через изменение содержания ряда витаминов, в частности, Д и амидных форм В , никотина-

3 3

мида [30]. В наших экспериментах [21] МНА улучшает кислородсвязывающие свойства крови и уменьшает проявления прооксидантно-антиоксидантного дисбаланса в условиях введения ЛПС. Отмечается нормализация кислотно-основного состояния крови и увеличение SO 2на 14,5% (p<0,05) и рO2 на 14,0% (p<0,05), а также повышение СГК (показатель p50 еал снижается на 7,9%, p<0,05) и, соответственно, отклонение КДО при реальных значениях рН, рСО2 и температуры влево. МНА, введенный перед инъекцией ЛПС, уменьшает окислительные повреждения, что проявляется снижением уровня гомоцистеи-на на 44,3% (p<0,05), содержания ДК и МДА в тканях (аорте, сердце, легких, печени и почках) и крови, а также повышением уровня антиоксидантных факторов защиты (наиболее значительно в сердце на 57,2% (p<0,05) концентрации П-токоферола и в легких на 104,5% (p<0,05) активности каталазы). Однако эффекты данного фактора не связаны с его прямыми антиоксидантными свойствами [40]. Его влияние реализуется через эндотелий-зависимые механизмы (циклооксигеназу-2 и простагланди-ны), а также путем воздействия на продукцию NO, что может быть важным для кислородсвязывающих свойств крови, активности процессов ПОЛ, факторов антиокси-дантной защиты.

Ь-аргинин-NO система влияет на механизмы транс-

порта кислорода кровью и свободнорадикальные процессы при окислительных нарушениях. Известно, что ЛПС стимулирует экспрессию иЫОС, увеличивая избыточную продукцию N0, а также вызывает нарушение активности эндотелиальной изоформы N0-синтазы в различных органах, что в целом обусловливает дисбаланс Ь-аргинин-Ы0 системы и изменение физиологической роли N0 и N0-производных форм гемоглобина (мет-гемоглобина, нитрозилгемоглобина, 8-нитрозогемогло-бина) [12]. В нашей работе продукцию N0 оценивали по суммарному содержанию нитрат/нитритов. Так, через 12 часов после введения ЛПС данный показатель увеличивается на 7,3 мкмоль/л (р<0,05), через одни сутки - на 15,5 мкмоль/л (р<0,05), а через пять суток его значение снижается и приближается к величине контрольной группы. После введения ЛПС повышается продукция N0, ко -торый при взаимодействии с физиологическими субстратами приводит к увеличению количества 8-нитрозогемог-лобина, нитрозилгемоглобина в крови, а также, взаимодействуя с супероксид-анионом, образует мощный окислитель пероксинитрит. Данные N0-соединения имеют важное значение для формирования реологических свойств крови и в целом КТФ.

Образование различных N0-соединений гемоглобина оказывает регуляторное влияние как на СГК, так и на прооксидантно-антиоксидантное равновесие при действии ЛПС. Применение АГ в нашем исследовании вызывает уменьшение уровня нитрат/нитритов на 71,5% (р<0,05), мелатонина - 50,7% (р<0,05), ЭПО - 37,6% (р<0,05), МНА - 45,4% (р<0,05), что, очевидно, связано с ингибированием иЫ0С и снижением продукции N0.

Одни и те же молекулы участвуют как в повреждении клеток и тканей, так и в их защите от внешней агрессии, а также в процессах внутри- и межклеточной регуляции, в частности, N0, синтезирующийся эндотелиоцитами в наномолярных концентрациях, служит для физиологической регуляции тонуса сосудов, в то время как синтез этой же молекулы в цитотоксических микромолярных концентрациях активированными макрофагами приводит к отмене данной регуляции и к патологическому неконтролируемому расширению сосудов в очаге воспаления [6].

Развитие окислительного стресса обусловлено нарушением сбалансированности антиоксидантной и проокси-дантной систем, однако многие вопросы регуляторной функции АКФ, их взаимодействия с белками, липидами, углеводами и нуклеиновыми кислотами, а также их физиологическая роль остаются спорными [15]. Уменьше -ние дисбаланса Ь-аргинин-Ы0 системы, вызванное введением ЛПС в дозе 500 мкг/кг, через 12 часов, с помощью используемых нами средств (АГ, мелатонина, ЭПО и МНА) оказывает влияние на СГК и оптимизирует процессы оксигенации в сосудах малого круга кровообращения и деоксигенации в капиллярах большого круга.

Способность гемоглобина, изменяя СГК, регулировать количество кислорода, поступающего в ткани, рассматривается как один из факторов, участвующий в поддержании прооксидантно-антиоксидантного равновесия организма [10]. Рост свободнорадикальных процессов и снижение АОС приводит к нарушению межклеточного взаимодействия, обменных процессов, изменению проницаемости клеточных мембран. В данных условиях эффективность использования кислорода тканями снижается, в то время как усиление оксигенации тканей в результате снижения СГК и увеличения локального кровотока приводит к избытку кислорода в тканях, генерации АФК и активации свободнорадикальных процессов в клетке. Существует необходимость приведения в соответ-

ствие доставки кислорода с возможностями полноценной его утилизации тканями, что является важным звеном механизма регуляции прооксидантно-антиоксидантного состояния организма [10].

Приведение в соответствие доставки кислорода в клетки с потребностью в нем наблюдается в наших исследованиях при использовании АГ, мелатонина, ЭПО и МНА. Механизм протекции связан с регулированием свобод-норадикальных процессов путем оптимизации потока кислорода к клеткам. Целенаправленное воздействие на КТФ крови АГ, мелатонина, ЭПО и МНА способствует повышению СГК, уменьшению дисбаланса прооксидан-тно-антиоксидантного состояния организма. Представляется возможным осуществлять коррекцию окислительных нарушений, индуцированных ЛПС, путём использования данных физиологических факторов. Установленные закономерности демонстрируют, что АГ, мелатонин, ЭПО, МНА оказывают регуляторное действие на КТФ крови и прооксидантно-антиоксидантный баланс при действии ЛПС. Целенаправленное использование таких физиологических факторов, как АГ, мелатонин, ЭПО, МНА обусловливает уменьшение повреждающего действия ЛПС в организме через эффект на кислородсвязы-вающие свойства крови и прооксидантно-антиоксидант-ный баланс.

При введении ЛПС от E. coli Serotype O111:B4 в дозе 5 мг/кг (интраперитонеально, трехкратно с интервалом 24 часов) отмечаются значительные изменения кисло-родсвязующих свойств крови (величина как стандартного, так и реального p50 уменьшилась, что обуславливает сдвиг КДО влево) [неопубликованные данные].

Различные аспекты действия ЛПС на кислородсвязы-вающие свойства крови, сродство гемоглобина к кислороду, прооксидантно-антиоксидантный баланс и оценка вклада физиологически активных веществ, вырабатываемых в организме, на механизмы регуляции кислородт-ранспортной функции крови, свободнорадикальных процессов и антиоксидантной системы имеют сложный характер изменений, что необходимо учитывать для разработки новых способов регуляции кислородзависимых процессов организма в этих условиях.

Литература

1 . Викторов, А.В. Связывание липополисахарида и комплексов липополисахарида с сывороточными липопротеинами низкой плотности с макрофагами печени / А.В. Викторов, В. А. Юркив // Биомедицинская химия. - 2006. - Т. 52, № 1. - С. 36-43.

2. Висмонт, Ф.И. Эндотоксинемия в физиологии и патологии терморегуляции / Ф.И. Висмонт // Проблемы термофизиологии в биологии и медицине: к 100-летнему юбилею присуждения Нобелевской премии академику И.П. Павлову. - Минск: ПЧУП «Бизнесофсет», 2004. - С. 61-63.

3 . Глебов, А.Н. Кислородтранспортная функция крови и прооксидантно-антиоксидантного состояния организма при окислительном стрессе / А.Н. Глебов, В. В. Зинчук // Весщ НАН Беларуси Серыя медыка-б1ялапчных навук. - 2002. - № 2. - С. 71-74.

4. Гурин, В.Н. Механизмы лихорадки / В.Н. Гурин. - Мн.: Навука i тэхшка, 1993. - 165 с.

5 . Гурин , В.Н. Терморегуляци я и биолог ически активн ые вещества крови / В.Н. Гурин, А.В. Гурин. - Мн.: Бизнесофтсет, 2004. - 216 с.

6 . З ен ков, Н . К. О ки слительный стресс. Биохи м ич ески е и патофизиолог ические а спекты / Н.К. Зенков, В.З. Ланки н, Е.Б. Меньщикова. - М.: Наука/Интерпериодика, 2001. - 343 с.

7 . Зинчук, В.В. Влияние ингибирования NO-синтазы на кис-лородтранспортную функцию крови при лихорадке у кроликов / В.В. Зинчук, М.В. Борисюк // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. - 1997. - Т. 83, № 4. - С. 111-116.

8 . Зинчук, В.В. Влияние эритропоэтина на кислородтранс-портную функцию крови и прооксидантно-антиоксидантное состояние у кроликов при введении липополисахарида / В.В. Зинчук, Е.В. Шульг а, И .Э . Гуляй // Росси йски й фи зиологи ческий журнал им. И.М. Сеченова. - 2010. - Т. 96, № 1. - С. 43-49.

9 . Зинчук, В.В. Прооксидантно-антиоксидантное состояние организма при введении липополисахарида в условиях коррекции срод ства г емоглобина к кислороду и L-аргин ин- NO -системы / В.В. Зинчук // Бюллетень экспер. биологии и медицины. - 2001. -Т. 131, № 1. - С. 39-42.

1 0 . Зинчук, В.В. Роль кислородсвязующих св ойств крови в поддержании прооксидантно-антиоксидантного равновесия организма / В.В. Зи нчук, М.В. Борисюк // Успехи физиологических наук. - 1999. - Т. 30, № 3. - С. 38-48.

1 1 . Зинчук, В.В. Роль кислородсвязующих св ойств крови в формировании прооксидантно-антиоксидантного состояния организма при г ипертерми ч еских состояниях разли чного генеза. Монография / В.В. Зинчук. - Гродно: ГГМУ, 2005.- 168 с.

1 2 . Зинчук, В.В. Участие оксида азота в формировании кис-лородсвязывающих свойств гемоглобина / В.В. Зинчук // Успехи физиологических наук. - 2003. - Т. 34, № 2. - С. 33-45.

13. Зинчук, В.В. Эффект мелатонина на кислородсвязующие свойства крови и прооксидантно-антиоксидантное состояние после введения липополисахарида / В.В. Зинчук, Е.В. Шульга // Экспер. и клинич. фармакология. - 2010. - Т. 73, № 4. - С. 18-22.

1 4 . Карн озин и антиоксиданты природ ного происхожд ения как средства профилактики острого посленагрузочного окислительного стресса / Е.А. Рожкова [и др.] // Экспер. и клинич. фармакология. - 2007. - Т. 70, № 5. - С. 44-46.

1 5 . Митоген акти виров анные протеин кина зы JNK и р38-ре-докс-зависимые молекулярные мишени нарушения апоптоза при окислительном стрессе / Н.В. Рязанцева [и др.] // Успехи физиологических наук. - 2009. - Т. 40, № 2. - С. 3-11.

16. Морозова, И.Л. Реакция афферентных волокон ободочной кишки на введение в ее просвет липополисахарида Escherichia coli н а фоне эксп ерим ентальн ого коли та / И.Л. Морозова , В.В. Солтанов // Новости медико-биологических наук. - 2005. - № 2.

- С. 12-16.

1 7 . Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты / Е.Б. Меньщикова [и др.]. - М.: Слово, 2006. - 553 с.

1 8 . Роль свободных радикалов азота и кислорода в патогенезе ЛПС-и ндуцирован ной эндотоксемии / Т.В. Саникидзе [и др.] // Бюллетень экспер. биологии и медицины. - 2006. - Т. 141, № 2.

- С. 172-176.

1 9 . Рябиченко, Е.В. Цитокинстимулирующая активность ли-пополисахарида грамотрицательных бактерий и его роль в противоопухолевом иммунитете / Е.В. Рябиченко, В.М. Бондаренко, Л.Г. Веткова // Журнал микробиологии. - 2005. - № 6. - C. 76-81.

20. Шульга, Е.В. Кислородтранспортная функция крови и прооксидантно-антиоксидантное состояние организма в условиях коррекц ии L-арг ини н-NO системы / Е.В. Шульга // Журн ал ГрГМУ - 2009. - № 2. - С. 49-51.

2 1 . Шульга, Е.В. Кислородтранспортная функция крови и сво-боднорадикальные процессы у кроликов после введения липопо-лиса харида / Е.В. Шульга, В.В. Зин чук // Весщ Н АН Беларуси Сер. мед. навук. - 2009. - № 4. - С. 38-43.

2 2 . Шульга, Е.В. Эффект 1-метилникотинамида на кислородт-ранспортную функцию крови и свободнорадикальные процессы при введ ении липополисахарида / Е.В. Шульга, В.В. З инчук // Новости медико-биологических наук. - 2009. - № 3. - С. 17-22.

23. Actions of melatonin in the reduction of oxidative stress / R.J. Reiter [et al.] // J. Biomed. Sci. - 2000. - Vol. 7, № 6. - P. 444458.

2 4 . Activa tion of peroxisome prolifera tor-a ctivated receptora lpha by fenofibra te prevents myoca rdial dysfu nction du ring endotoxemia in rats / E. Jozefowicz [et al.] // Crit. Care Med. - 2007.

- Vol. 35, № 3. - P. 856-863.

2 5 . Arginine vasopressin does not a lter mucosa l tissue oxygen tension and oxygen supply in an acute endotoxemic pig model / H.

Knotzer [et al.] // Intensive Care Med. - 2006. - Vol. 32, № 1. - P. 170-174.

2 6 . Bertu glia, S. Intermittent hypoxia modu la tes nitric oxide-dependent va sodilation a nd ca pillary perfusion during ischemia-reperfusion-induced damage / S. Bertuglia // Am. J . Physiol. Heart. Circ. Physiol. - 2008. - Vol. 294, № 4. - P. 1914-1922.

27. Dauphinee, S.M. Lipopolysaccnaride signaling in endothelial cells / S.M. Dauphinee, A. Karsan // Laboratory Investigation. - 2006.

- Vol. 86 - P. 9-22.

2 8 . Effects of homocysteine on mu rine splenic B lymphocyte proliferation and its signal tra nsduction mechanism / Q . Zhang [et al.] // Cardiovasc. Res. - 2001. - Vol. 52, № 2. - P. 328-336.

29. Effects of low-dose lipopolysaccharide (LPS) pretreatment on LPS-induced intra-uterine fetal death and preterm labor / D.X. Xu [et al.] // Toxicology. - 2007. - Vol. 234, № 3. - P. 167-175.

30. Erythropoietin, forkhead proteins, and oxidative injury: biomarkers and biology / K. Maiese [et al.] // Scientific World Journal.

- 2009. - Vol. 2, № 9. - P. 1072-1104.

31. Gallo, K.A. Mixed-lineage kinase control of JNK and p38 MAPK pathways / K.A. Gallo, G.L. Johnson // Nature Reviews Molecular cell Biology. - 2002. - Vol. 3, № 9. - P. 663-672.

3 2 . G ora ca, A.H . Effect of a lpha-lipoic a cid on LPS-induced oxida tive stress in the hea rt / A.H . G oraca , A. Piechota, H . H uk -Kolega // J. Physiol. Pharmacol. - 2009. - Vol. 60, № 1. - P. 61-68.

33. Guzik, T.J. Nitric oxide and superoxide in inflammation and immune regulation / T.J. Guzik, R. Korbut, T. Adamek-Guzik // J. Physiol. Pharmacol. - 2003. - Vol. 54, № 4. - P. 469-487.

3 4. Hemodynamic significance of histamine synthesis and histamine H1- and H2-receptor gene expression during endotoxemia / N. Matsuda [et al.] // Naunyn. Schmiedebergs. Arch. Pharmacol. -2002. - Vol. 366, № 6. - P. 513-521.

3 5 . Influence of C1-esterase inhibitor on tissue oxygenation of jejunal mucosa during endotoxemia / W. Schmidt [et al.] // Int. J. Surg. Investig. - 1999. - Vol. 1, № 4. - P. 277-283.

3 6 . J oha nnes, T. N onresu scitated endotoxemia induces microcircula tory hypoxic a reas in the rena l cortex in the rat / T. Johannes, E.G. Mik, C. Ince // Shock. - 2009. - Vol. 31, № 1. - P. 97103.

3 7 . Kadoi, Y. Selective inducible nitric oxide inhibition can restore hemodynamics, bu t does not improve neu rologica l dysfu nction in experimenta lly-indu ced septic shock in rats / Y. Ka doi, F. Goto // Anesth. Analg. - 2004. - Vol. 99, № 1. - P. 212-220.

38. Lipopolysaccharide evokes resistance to erythropoiesis induced by the long-acting erythropoietin analogue darbepoetin alfa in rats / P. Brendt [et al.] // Anesth. Analg. - 2009. - Vol. 109, № 3.

- P. 705-711.

3 9 . Mela tonin protects against hydrogen peroxide-induced cell death signaling in SH-SY5Y cu ltured cells: involvement of nuclear factor kappa B, Bax and Bcl-2 / B. Chetsawang [et al.] // J. Pineal. Res. - 2006. - Vol. 41, № 2. - P. 116-123.

4 0 . 1-Methylnicotinamide: a potent a nti-inflammatory agent of vitamin origin / J. Gebicki [et al.] // Pol. J. Pharmacol. - 2003. - Vol. 55, № 1. - P. 109-112.

4 1 . Mishra, D.P. Endotoxin induces luteal cell apoptosis through the mitochondrial pathway / D.P. Mishra, A. Dhali // Prostaglandins Other Lipid Mediat. - 2007. - Vol. 83, № 1-2. - P. 75-88.

42. Nitric oxide reverses endotoxin-induced inflammatory hyperalgesia via inhibition of prostacyclin production in mice / B. Tunctan [et al.] // Pharmacol. Res. - 2006. - Vol. 53, № 2. - P. 177192.

4 3 . N itrosyl heme produ ction compa red in endotoxemic a nd hemorrhagic shock / N.A. Davies [et al.] // Free. Radic. Biol. Med. -2005. - Vol. 38, № 1. - P. 41-49.

4 4 . O xidative stress in mouse pla sma a nd lu ngs induced by cigarette smoke and lipopolysaccharide / S.S. Valenca [et al.] // Environ. Res. - 2008. - Vol. 108, № 2. - P. 199-204.

4 5 . Plasma cysteine and glutathione are independent markers of postmethionine loa d endothelia l dysfu nction / O . Pa rodi [et a l.] // Clin. Biochem. - 2007. - Vol. 40, № 3-4. - P. 188-193.

4 6 . Reactive oxygen and nitrogen species differentially regulate Toll-like receptor 4-mediated a ctivation of NF-B and interleu kin-8 expression / K.A. Ryan [et al.] // Infection. Immunity. - 2004. - Vol. 72, № 4. - P. 2123-2130.

4 7 . Redox regu lation of homocysteine-dependent glu ta thione synthesis / V. Vitvitsky [et al.] // Redox Rep. - 2003. - Vol. 8, № 1. -P. 57-63.

4 8 . Role of nitric oxide in the brain during lipopolysaccha ride-evoked systemic inflammation / G.A. Czapski [et al.] // J. Neurosci Res. - 2007. - Vol. 85, № 8. - P. 1694-1703.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

4 9 . Roth, J. Fever induction pathways: evidence from responses to systemic or local cytokine formation / J. Roth, G.E.P. de Souza // Braz. J. Med. Biol. Res. - 2001. - Vol. 34, № 3. - P. 301-314.

5 0 . S-nitroso hu man serum albumin given a fter LPS challenge redu ces acute lung inju ry a nd prolongs surviva l in a ra t model of endotoxemia / A. Jakubowski [et al.] // Naunyn Schmiedebergs Arch. Pharmacol. - 2009. - Vol. 379, № 3. - P. 281-290.

5 1 . Species-specific modulation of the nitric oxide pathway after acute experimentally induced endotoxemia / T. Bachetti [et al.] // Crit. Care Med. - 2003. - Vol. 31, № 5. - P. 1509-1514.

5 2. The protective effects of N-acetyl-L-cysteine and epigallocatechin-3-gallate on electric field-induced hepatic oxidative stress. / G. Guler [et al.] // Int. J. Radiat. Biol. - 2008. - Vol. 84, № 8.

- P. 669-680.

5 3 . T hermoregu latory responses to lipopolysa ccha ride in the mouse: dependence on the dose and ambient temperature / A.Y. Rudaya [et al.] // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. - 2005. - Vol. 289, № 5. - P. 1244-1252.

5 4 . Time course of nitric oxide, peroxynitrite, and antioxidants in the endotoxemic heart / M. Iqbal [et al.] // Crit. Care Med. - 2002.

- Vol. 30, № 6. - P. 1291-1296.

5 5 . Victor, V.M. N -a cetylcysteine protects mice from lethal endotoxemia by regulating the redox state of immu ne cells / V.M. Victor, M. Rocha, M. De la Fuente // Free Radic. Res. - 2003. - Vol. 37, № 9. - P. 919-929.

5 6 . Weiss, N. Mechanisms of increased vascular oxidant stress in hyperhomocys-teinemia and its impact on endothelial function / N. Weiss // Curr. Drug. Metab. - 2005. - Vol. 6, № 1. - P. 27-36.

Поступила 12.04.2011

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.