CC BY
79
ОБЗОРЫ
© Макарова В.Г., Романов Б.К., 2003 УДК 616.127-008.9:577.152
РЕГУЛЯЦИЯ ЛИЗОСОМАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ МИОКАРДА
В. Г. Макарова, Б. К. Романов
Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова,
Кафедра фармакологии фармацевтического факультета ММА имени И.М. Сеченова, г. Москва
Статья посвящена обсуждению роли лизосомальных ферментов миокар-диоцитов во внутриклеточных процессах как в интактном сердце, так и на различных этапах развития инфаркта миокарда. Рассматривается вопрос об использовании показателя концентрации кислых гидролаз как неспецифического диагностического критерия ранней лабораторной биохимической диагностики кардионекроза.
Согласно рекомендации ВОЗ, диаг- ляется следствием повреждения мем-
ностика острого инфаркта миокарда ос- бранного аппарата кардиомиоцитов и
нована не только на клинической кар- попадания ферментов из клеток в кровь.
тине и данных ЭКГ-исследований, но и Порядок высвобождения фермен-
на лабораторном выявлении гиперфер- тов и других миокардиальных марке-
ментемии - повышенной концентрации ров2 в кровь определяется их локализа-
миокардиальных ферментов в сыворот- цией в кардиомиоцитах: в первую оче-
ке крови. редь в кровь изливаются компоненты
Повышение сывороточной актив- цитоплазмы, затем, по мере углубления
ности ферментов1 - общей активности процесса повреждения мембран, в кровь
КК и КК-МВ (кардиоспецифической могут попадать вещества, ограниченные
изоформы), КК-ММ, АсАТ, АлАТ, от цитоплазмы внутренними мембрана-
ЛДГобщ, ЛДГЬ ЛДГ2, ЛДГ3, ЛДГ4, ГФ, ми - саркоплазматического ретикулума,
ГФ-ВВ, КА-Ш, ГБД и изменение отно- митохондриальными, ядерными и др.
шений активности ЛДГ1/ЛДГ2, Сроки начала повышения активно-
ЛДГ^ЛДГ4, АсАТ/АлАТ, КК/АсАТ, яв- сти, максимального повышения актив-
1 КК - креатинкиназа, КК-МВ - миокардиальный (мышечно-церебральный) изофермент креатинкиназы, КК-ММ - мышечная (неделизинированная) изоформа креатинкиназы, АсАТ - аспартат-аминотрансфераза, АлАТ - аланин-аминотрансфераза, ЛДГобщ - общая активность лактатдегидрогеназы, ЛДГ1-4 - изоформы лактатдегидрогеназы, ГФ - гликоген-фосфорилаза, ГФ-ВВ - изоформа гликоген-фосфорилазы, КА-111 - карбоангидраза III, ГБД -гидрокси-бутират-дегидрогеназа.
2 Помимо ферментов, биохимическими маркерами острого инфаркта миокарда являются: повышение уровня миокардиальных белков в крови - миоглобина, легких и тяжелых цепей миозина, кардиоспецифичного тропонина Т, а также накопление малонового диальдегида (показателя степени выраженности перекисного окисления), снижение накопления
201
таллия клетками миокарда, снижение концентрации сывороточного железа и др.
ности, продолжительности гиперфер-ментии и сроки нормализации активности ферментов позволяют оценить наличие, стадийность и прогноз течения острого инфаркта миокарда [3].
Поскольку ферменты и другие миокардиальные белки обладают существенными размерами (вследствие высокой молекулярной массы), то факт их попадания в кровь свидетельствует о значительной степени повреждения мембран при ишемии, поскольку крупные молекулы не могут проникать через естественные поры в мембранах, например, через ионные каналы.
На микроскопическом уровне в очаге некроза при инфаркте миокарда развивается отек интерстициальной ткани и набухание мышечных волокон с исчезновением их очертаний, деструкция митохондрий, разбухание ядер, которые становятся плотными, пикноти-ческими, бесструктурными, саркоплазма клеток приобретает глыбчатый характер.
Эти изменения также обусловлены мембранными нарушениями, и связаны с нарушением трансмембранного транспорта метаболитов, воды и электролитов. Уже через 3-5 часов (в зависимости от степени окклюзии коронарного сосуда) после начала развития инфаркта миокарда в сердечной мышце наступают необратимые тяжелые изменения структуры мышечных волокон с их гибелью. При этом ткань миокарда приобретает вид вареного мяса (собственно и давшего название этой нозологической форме).
Возникает вопрос - какие же компоненты клетки при ишемии «пробивают бреши» в мембранах кардиомиоци-тов и занимаются их дальнейшим само-перевариванием? И можно ли ограничить активность этих компонентов, чтобы увеличить выживаемость миокарда?
Эти внутриклеточные компоненты
были открыты в 1955 году, когда бельгийский исследователь Кристиан де Дюв (Бв Вше) случайно обнаружил, что после размораживания гомогенатов тканей, которые он накануне помещал в холодильник, ферментативная активность в них не снижалась, а наоборот, парадоксальным образом увеличивалась, особенно в кислой среде [1]. К. Де Дюв сделал предположение, что это повышение активности связано с тем, что ферменты, находящиеся в обычных условиях в неактивном состоянии (например, из-за депонирования внутри мембранной структуры), в неблагоприятных условиях становились доступными для вносимых субстратов катализа. Предположение де Дюва вскоре было подтверждено гистохимически, а обнаруженные органеллы, получившие название «ли-зосомы», начали подвергаться пристальному вниманию исследователей [2].
Лизосомы (lysosomвs) присутствуют внутри каждой клетки человеческого организма (за исключением эритроцитов и тромбоцитов). Они представляют собой небольшие (0,1-3 мкм) шаровидные органеллы, ограниченные одиночной мембраной и выполняющие функцию пищеварительного и защитного аппарата клетки. Закономерности образования и жизненного цикла лизосом и лизосомальных ферментов были описаны в исследованиях Де Дюва. Используя его терминологию, вакуольный аппарат клетки, имеющий отношение к внутриклеточному пищеварению, можно подразделить на три основные группы - прелизосомы, собственно лизосо-мы и постлизосомы. К прелизосомам относятся образующиеся путем эндоци-тоза гетерофагосомы и образующиеся в процессе аутофагии аутофагосомы, отличительным признаком которых является отсутствие в них лизосомальных ферментов - кислых гидролаз. Собственно лизосомы разделяются на две
большие подгруппы: первичные и вторичные лизосомы. Первичные лизосомы уже содержат недавно синтезированные гидролазы, но ещё не вовлечены в процессы «переваривания» каких-либо веществ [5].
Лизосомальные ферменты (кислые гидролазы) синтезируются на рибосомах шероховатого эндоплазматического ретикулума, транспортируются по каналам гладкого ретикулума в аппарат Гольджи, подвергаются здесь гликози-лированию и упаковке, и затем отпочковываются от него в виде везикул (первичных лизосом). Вторичные лизо-сомы содержат как гидролазы, так и вещества, предназначенные для переваривания, либо уже частично переваренные, либо их остатки. Так как вещества, вовлекающиеся в процесс переваривания, могут быть эндо- и экзогенного происхождения, то и вторичные лизо-сомы (по аналогии с прелизосомами) подразделяют на лизосомы аутофагиче-ского и гетерофагического типа. К по-стлизосомам относятся вакуолеподобные структуры, не содержащие кислых гидролаз, а содержащие только непереваренный материал (остаточные тельца).
В настоящее время число известных лизосомальных ферментов составляет около 80. Все ферменты лизосо-мального матрикса и большинство ферментов, связанных с мембранами, относятся к группе кислых гидролаз (с оптимумом действия в кислой среде), в том числе гидролаз эфиров, гликозидов и пептидов (эндо- и экзопептидазы). Кроме того, выделяют подкласс энзимов, действующих на ангидриды кислот, и окислительно-восстановительные ферменты (оксидоредуктазы), не относящиеся к классу гидролаз. Характерно, что большая часть ферментных белков в составе лизосом (около 80%) находится в растворенном, неструктурированном состоянии в составе ли-
зосомального матрикса и только 20% характеризуются, как связанные с мембранами [6].
Важнейшей отличительной особенностью лизосомальных кислых гидролаз является так называемая «структурно связанная латентность», которая зависит от существования мембранного барьера, ограничивающего доступ субстратов к соответствующим ферментам. Общая активность лизосомальных ферментов складывается из седиментируе-мой (связанной с мембранами), и наиболее активной (агрессивной) неседи-ментируемой активности.
Активация лизосомально-вакуоляр-ного аппарата достаточно сложна и включает в себя усиление синтеза первичных лизосом (de novo), увеличение числа и размеров вторичных лизосом (за счет ауто-, и гетерофагоцитоза), повышение активности кислых гидролаз и их доступности субстрату. На ранних этапах повреждения (любой этиологии) активация лизосомальных ферментов носит защитно-приспособительный характер. При дальнейшей активации кислых гидролаз они оказывают прямое повреждающее действие на внутриклеточные, и далее - на внеклеточные структуры.
Наиболее мощным облигатным фактором активации лизосомального аппарата, приводящим к необратимому повреждению тканей, является дефицит кислорода [7].
При полном прекращении поступления кислорода в миокард, уже к 15 минуте ишемии, неседиментируемая активность лизосомальных ферментов возрастает более чем в 2 раза (на 220230%). При этом общая активность кислых гидролаз не снижается вплоть до 30 минуты ишемии [8].
В этих условиях ткани миокарда подвергаются гидролитическому перевариванию, обуславливающему необратимый характер нарушений в кардио-
миоцитах уже к 30-40 минуте полной ишемии. Реоксигенация миокарда в эти сроки может привести к длительному сохранению общей активности лизосо-мальных ферментов, что на фоне практически полной лабилизации ферментов будет усугублять течение аутолитиче-ских процессов.
Таким образом, представляется очевидной необходимость уменьшения активности лизосомального аппарата в условиях ишемии.
Уменьшение активности лизосом может быть необратимым и обратимым.
Секрет необратимого полного угнетения активности лизосомального аппарата был «известен» ещё в древнем Египте - использование при мумификации бальзамирующих средств природного происхождения обеспечило прекращение распада и консервацию тканей на несколько тысячелетий.
Гораздо сложнее обеспечить управляемую регуляцию лизосомальной активности. Эта регуляция должна быть неполной и обратимой, поскольку лизо-сомы являются факторами, управляющими процессом репаративной регенерации, и в период рубцевания их активность должна обеспечивать замещение поврежденных тканей.
Обратимое уменьшение активности лизосомальных гидролаз может поддерживаться ингибиторами различной природы, в том числе - относящимися к различным группам лекарственных средств: антагонистами кальция, бе-
та-адреноблокаторами, нестероидными противовоспалительными средствами, физиологическими дозами витаминов А и Е, а также инсулином, карнитина хлоридом, колхицином, миконазолом [9].
Активация лизосомального аппарата может достигаться назначением сердечных гликозидов, некоторых антибиотиков (бензилпенициллин, тетрациклин, стрептомицина сульфат), фенобарбитала, цитостатиков (5-фторурацил,
винбластин), бета-адреномиметиков,
токсическими дозами витаминов А, С, К и Б2.
Изучение механизмов влияния этих групп лекарственных средств опирается на методики изучения уровней метаболитов, являющихся гипотетическими посредниками регуляторной цепочки.
Наиболее доступными в методическом плане, и потому наиболее детализированными, являются аденилатцик-лазная и гуанилатциклазная мессенд-жерные системы, осуществляющие передачу сигналов от рецепторов не только к лизосомальному аппарату, но и к другим клеточным системам.
В аденилатциклазной системе задействовано пять групп белков:
1) «Серпантинный» белок, являющийся рецептором лекарственного средства;
2) О-белок (ГТФ-связывающий белок), осуществляющий связь между рецептором и аденилатциклазой;
3) Фермент аденилатциклаза - белок, выполняющий функцию синтеза циклического АМФ (цАМФ);
4) Фермент протеинкиназа А (А -активная, или В - неактивная), - цАМФ-зависимый, ковалентно или аллостери-чески регулируемый, катализирующий фосфорилирование ОН-групп серина во внутриклеточных ферментах или белках-мишенях, соответственно изменяя их активность.
5) Фермент фосфодиэстераза, которая вызывает распад цАМФ и тем самым прекращает (обрывает) действие сигнала в системе.
Гуанилатциклазная мессенджерная система долгое время рассматривалась, как антипод аденилатциклазной системы, а цГМФ приписывались функции, противоположные цАМФ. К настоящему времени получено много данных, что цГМФ принадлежит самостоятельная роль в регуляции функции клеток, так, в миокарде цГМФ служит факто-
ром релаксации. Биосинтез цГМФ из ГТФ осуществляется под действием специфической гуанилатциклазы (по аналогии с синтезом цАМФ). Известны четыре разные формы гуанилатциклазы, три из которых являются мембраносвязанными и одна - растворимая - открыта в цитоплазме. Растворимая форма гуанилатциклазы является гемсодержа-щим ферментом, активируемым нитро-зовазодилататорами (оксидом азота) и ингибируемым свободными радикалами
- продуктами перекисного окисления. Образованный цГМФ активирует цГМФ-зависимую протеинкиназу (про-теинкиназа О), фосфорилирующую ОН-группы треонина в составе ферментов и внутриклеточных белков-мишеней.
В ряде исследований было показано, что при инфаркте миокарда одновременно с увеличением неседименти-руемой активности лизосомальных ферментов отмечается уменьшение активности цАМФ-зависимой протеинки-назы, снижение активности адени-латциклазы и уровня цАМФ, и увеличение уровня цГМФ и активности фосфо-диэстеразы [4, 11].
Известно, что адреномиметические лекарственные средства, стимулируя альфа2-адренорецепторы, посредством Оьбелка вызывают ингибирование аде-нилатциклазы и снижение выработки цАМФ. Стимуляция бета1,2,3-адрено-рецепторов, наоборот, посредством О8-белков приводит к активации аденилат-циклазы и повышению выработки цАМФ. Регуляция гуанилатциклазной системы донаторами оксида азота в настоящее время также является достаточно изученной.
Казалось бы, решение проблемы обратимой регуляции лизосомальной активности легко может быть достигнуто назначением средств, изменяющих уровни цАМФ и цГМФ, однако на практике оказалось, что эти механизмы имеют существенные ограничения.
Поскольку в процессе синтеза цАМФ и цГМФ, а также в реализации их дальнейших эффектов принимает участие большое число белковых структур, весьма чувствительных к действию повреждающих факторов и имеющих оптимум активности в весьма узком диапазоне рН и других внутриклеточных и внешних факторов, то оказалось, что эти механизмы работают нестабильно, не работают вовсе или работают парадоксальным образом в условиях жестких режимов моделирования ишемической патологии [9].
Например, бета-адреномиметик
азаклорзин (нонахлазин) в условиях ишемии миокарда, мог, в зависимости от степени тяжести патологии, оказывать как стимулирующее, так и угнетающее действие на активность лизосо-мальных ферментов миокарда [9, 11].
Очевидно, что обеспечить стабильную работу системы регуляции лизосо-мальной активности может только такая мессенджерная система, основной передатчик которой может дозозависимо работать в широком диапазоне условий (от физиологической нормы до терминальных состояний), не меняя при этом своих свойств.
В максимальной степени этим условиям отвечает кальциевая мессенд-жерная система, являющаяся филогенетически более древней по сравнению с системами цАМФ и цГМФ, но менее изученной вследствие сложностей, связанных с определением чрезвычайно малых количеств внутриклеточных ионов кальция (10-7 М).
Приемлемый уровень количественного анализа ионизированного внутриклеточного кальция в цитоплазме и в органеллах клетки был достигнут в связи с развитием методики Са2-флюоресцентного зонда Quin 2 (с 1984 года), а в последние годы - с развитием микроэлектродной техники ионселек-тивной потенциометрии. Используемые
ранее для решения задач изучения регуляторных механизмов методики атомно-адсорбционного определения физиологически неактивного общего кальция в настоящее время не могут быть признаны удовлетворительными.
Ионам кальция принадлежит центральная роль в регуляции многих клеточных функций. Изменение концентрации внутриклеточного кальция приводит к изменению активности специфической Са2-кальмодулинзависимой протеинкиназы. Регуляторной субъединицей этого фермента оказался Са2 -связывающий белок кальмодулин, являющийся составной частью множества других Са2-связывающих белков. С Са2-мессенджерной системой оказались тесно связанными ещё две мес-сенджерных системы - диацилглицерол и инозитол-1,4,5-трифосфат. Эти модуляторы освобождаются из фосфолипидов мембран (фосфорилированных производных фосфатидилинозитола) под действием мембраносвязанной фосфо-липазы С. Действие диацилглицерола, как и свободных ионов Са2+ опосредовано через мембраносвязанный Са2 -зависимый белок протеинкиназу С, катализирующий фосфорилирование ферментов, в том числе и гидролитических. Инозитол-1,4,5-трифосфат связывается со специфическим рецептором на саркоплазматическом ретикулуме, способствуя выходу из него ионов Са2+ в цитозоль.
Таким образом, ионы кальция, являясь не только субстратом кальциевой мессенджерной системы, но и контролируя активность цАМФ-регулируемых протеинкиназ типа А, цГМФ-регу-лируемых протеинкиназ типа О, Са2 -зависимых протеинкиназ, а также, в синергизме с диацилглицеролом и кислыми фосфолипидами Са2-кальмодулин-зависимых протеинкиназ С, интегрируют активность других мессенджерных систем.
Подобная универсальность кальциевой мессенджерной системы и ее максимальная эффективность по сравнению с другими системами в отношении регуляции состояния лизосомаль-ных мембран [10], создает предпосылки для лизосомотропного использования лекарственных средств, разнонаправленно изменяющих внутриклеточный уровень ионов кальция.
При назначении блокаторов кальциевых каналов - верапамила и дилтиа-зема в эффективных дозах, приводящих к статистически значимому снижению ионов кальция в ткани миокарда (на 10,3-12,2% при назначении верапамила, и на 6,4% при назначении дилтиазема), изменение уровня ионов Са2+ в высокой степени коррелирует с изменением темпов перехода активности лизосомаль-ных ферментов в неседиментируемую фракцию, изменением степени стабильности лизосомальных мембран и общей активностью кислых гидролаз.
В условиях дефицита кислорода назначение верапамила и дилтиазема сдерживает рост неосаждаемой активности кислой фосфатазы, бета-галактозидазы и катепсина Б вплоть до 45 минуты полной ишемии миокарда, в том числе на фоне гиперлипидемии и атеросклероза [10].
Напротив, лекарственные средства, повышающие уровень ионов кальция в кардиомиоцитах (сердечный гликозид дигоксин и азаклорзин в больших дозах) усугубляют процесс гипоксическо-го повреждения миокарда путем дополнительного повышения неседименти-руемой активности кислых гидролаз [10].
Указанные обстоятельства позволяют сделать предположение об активном участии кальциевого механизма в активации лизосомального аппарата. Избыточное накопление кальция вследствие активации фосфолипаз и процессов перекисного окисления липидов,
может приводить к дестабилизации лизосомальных мембран и выходу в цитозоль кислых гидролаз, в том числе про-теиназ и липаз, усугубляющих повреждение клеточных мембран. Поступление в клетки кальция сопровождается высвобождением лизосомальных ферментов.
Изменение кальцийрегулирующи-ми лекарственными средствами активности лизосомального аппарата в миокарде опосредована их влиянием на три процесса:
1) На депонирование кальция в саркоплазматическом ретикулуме;
2) На депонирование кальция в митохондриях;
3) На транспорт кальция по потенциалзависимым медленным каналам внутрь клетки.
Саркоплазматический ретикулум содержит два варианта кальциевых депо
- продольные и терминальные цистерны, контактирующие с цистернами Т-системы кардиомиоцитов. 90% белковых компонентов мембраны сарко-плазматического ретикулума приходится на Са2-АТФазу, остальные 10% белков представлены кальциевыми каналами. Са2-АТФаза, регулируемая
протеолипидом фосфоламбаном, закачивает кальций в ретикулум. В ретику-луме кальций связывается с белками -кальсеквестрином и Са2-связывающим белком, расположенными рядом с Са2-каналами. При активации Са2-канала происходит увеличение размеров его фильтрующего участка от 0,35 до 0,37 нм, что обеспечивает быстрый (50-300 мс) выход ионов кальция в цитоплазму. Соединения, окисляющие и алкили-рующие 8И-группы белков, образующих кальциевый канал, вызывают активное удаление кальция из депо. К лекарственным средствам, увеличивающим уровень ионов кальция в кардиомиоцитах за счет выброса его из саркоплазматического ретикулума, от-
носятся сердечные гликозиды.
Митохондрии способны быстро депонировать и медленно высвобождать физиологически избыточное количество ионов кальция. В свою очередь, митохондрии расположены в клетке именно в тех ее частях, где наиболее активно происходят локальные изменения концентрации кальция. Кальцийдепони-рующая система митохондрий неактивна при физиологическом уровне кальция в цитозоле (0,2-1,0 мкМ), но при повышении его уровня способна быстро удалить избыток ионов кальция. Быстрое удаление кальция из митохондрий происходит в результате формирования во внутренней мембране неселективных пор (РТР), проницаемых для низкомолекулярных веществ, в том числе и для кальция. Поры образуются под действием фермента пролил-цис-транс-изоме-разы. Этот фермент может быть заблокирован циклоспорином А, что препятствует выходу кальция.
Внеклеточные ионы кальция поступают в цитозоль по кальциевым каналам двух типов: потенциалзависимым и рецепторуправляемым.
Потенциалзависимые Са2-каналы находятся в плазматической мембране биоэлектрически активных клеток (нейроны, миокард, скелетные и гладкие мышцы). Они активируются только при деполяризации, обеспечивая кратковременное поступление кальция в клетку. Различают 6 типов потенциалзависимых Са2+-каналов: Ь, Т, К, Р, Я и Q.
Са2-каналы Ь-типа (медленные) локализованы в мышцах и в нервной ткани, они активируются при деполяризующих потенциалах более 10 мВ, и ингибируются антагонистами кальция: верапамилом, дилтиаземом и 1,4-дигидропиридином (нифедипином). В скелетной мышце Са2-каналы Ь-типа проницаемы для ионов магния, тогда как в сердечной - нет.
Са2-каналы Т-типа выявлены в
нервных, мышечных клетках, а также в фибробластах и Т-лимфоцитах. Они специфически блокируются амилори-дом, неспецифически - верапамилом и дилтиаземом, не блокируются нифеди-пином.
Са2-каналы N типа выявлены в секреторных клетках ЦНС, они активируются при деполяризующих потенциалах более 20 мВ, по селективности схожи с Са2-каналами Ь-типа, но, так же, как и каналы Т-типа, устойчивы к ни-федипину.
Са2-каналы Р типа выявлены в клетках центральной и периферической нервной системы, они активируются при деполяризующих потенциалах более 50 мВ, устойчивы к ингибирующему действию дигидропиридинов.
Са2-каналы Я и Q типа выявлены в гранулярных клетках мозжечка, нейронах гиппокампа и коры мозга. Они активируются при очень высоких деполяризующих потенциалах, высокочувствительны к ингибирующему действию ионов никеля.
Рецепторуправляемые Са2-каналы обеспечивают длительное поступление ионов кальция в клетку. Они выявлены в клетках, не обладающих способностью к формированию биоэлектрического потенциала, и связаны с мембранными рецепторами гормонов, цитоки-нов и нейротрансмиттеров. Различают три типа рецепторуправляемых каналов: 1) Са2+-канал и рецептор образованы одним молекулярным комплексом, кинетические свойства канала определяются структурной организацией рецептора, 2) Са2+-каналы и рецепторы объединены небелковым посредником, 3) Са2+-канал и рецептор связаны
О-белком.
Са2-каналы 2-го типа взаимодействуют с кальцийдепонирующими орга-неллами посредством водорастворимого вторичного посредника (СШ), стабилизируемого циклоспорином А и антими-
котическими азолами (клотримазол и др.). Са2+-каналы 3-го типа управляются О-белком, индуцирующим образование инозитол-1,4,5-трифосфата, который
стимулирует выход в цитозоль ионов кальция из эндоплазматического рети-кулума.
Механизм кальциевой регуляции активности лизосомального аппарата может быть представлен следующим образом: вероятно, что изменение концентрации ионов кальция в цитоплазме кардиомиоцитов приводит к изменению активности катепсинов, например, ка-тепсина Б.
По всей видимости, именно катеп-сины изменяют интенсивность ограниченного протеолиза лизосомальных мембран, и могут не только регулировать степень высвобождения кислых гидролаз из связи с мембранами, но и определяют активность матриксных ферментов, таких, как кислая фосфатаза и Р-галактозидаза, а также ферментов, имеющих смешанную (мембранно-матриксную) локализацию, например, кислой ДНК-азы.
Вероятно, что этот механизм запускается при контакте первичных ли-зосом с фагосомами, содержащими фрагменты плазматической мембраны. Изменяя кальцийрегулирующими лекарственными средствами уровень внутриклеточного кальция, можно обратимо изменять степень проницаемости лизосомальных мембран для мембраносвязанных и матриксных кислых гидролаз.
Возможно также, что ионы кальция принимают участие в регуляции процессов посттрансляционной модификации лизосомальных ферментов. Активное связывание ионов кальция ферментом возможно при наличии у-карбоксиглутаматных остатков на К-конце аминокислотной последовательности.
Нельзя исключить также участие
кальция в химических модификациях гидролаз в результате реакций гидро-ксилирования (остатков пролина, лизина), метилирования (остатков лизина и глутамата), ацетилирования (ряда
К-концевых аминокислот), карбоксили-рования (остатков глутамата и аспарта-та).
Примером существенной модификации, затрагивающей радикалы отдельных аминокислот, может послужить ковалентное присоединение про-стетической группы к молекуле фермента. Так, только после присоединения пиридоксальфосфата к ю-аминогруппе остатка лизина белковой части (апоферменту), образуется активная трехмерная конфигурация некоторых трансфераз.
Учитывая то, что эффекты кальциевой регуляции активности лизосо-мальных ферментов миокарда могут являться ключевым фактором, участвующим в обеспечении сохранения жизнеспособности тканей сердца в условиях дефицита кислорода, метаболические эффекты лекарственных средств, уменьшающих уровень ионизированного кальция в цитоплазме (антагонистов кальция) могут быть использованы для увеличения продолжительности периода времени, в течение которого жизнеспособность тканей миокарда при инфаркте может быть сохранена без наступления необратимых изменений.
Поскольку кислые гидролазы появляются в сыворотке крови при ишемии миокарда, так же, как и другие ферменты-маркеры, их количественное определение может служить дополнительным неспецифическим диагностическим критерием ранней лабораторной биохимической диагностики кардионекроза. При этом следует иметь в виду доступность и широкое распространение тестов для определения активности кислой фосфатазы - маркерного фермента лизо-сом.
Принимая во внимание относительную тканеспецифичность кальций-регулирующих средств, возможно также, что эффекты регуляции активности лизосомальной деградации в силу своей эффективности смогут оказать важное значение в решении смежной проблемы регуляции транспорта лекарственных средств в ткани с помощью липосом -наночастиц, захватываемых клетками и высвобождающих активную субстанцию, инактивирующуюся при участии лизосомальных ферментов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дингл Дж. Лизосомы. Методы исследования; Пер. с англ./ Под ред. Дж. Дингла. - М.: Мир, 1980. - 342 с.
2. Дин Р. Процессы распада в клетке/ Р. Дин. - М.: Мир, 1981. - 120 с.
3. Карпищенко А.И. Медицинская лабораторная диагностика (программы и алгоритмы) / А.И. Карпищенко. - СПб., 2001. - С.36-47.
4. Коровкин Б.Ф. Циклазная система и активность лизосомных ферментов в норме и при патологии / Б.Ф. Коровкин // Вестн. АМН СССР. - 1982. - №9. - С. 69-74.
5. Покровский А. А. Лизосомы / А. А. Покровский, В.А. Тутельян. - М.: Наука, 1976. - 382 с.
6. Тутельян В. А. Современные представления о биогенезе лизосомальных белков в норме и при патологии / В.А. Тутельян, Д.В. Гуткин, А.В. Васильев // Вопр. мед. химии. - 1992. - Т. 38, №2. -С. 4-13.
7. Романов Б.К. Возможности фармакологической регуляции активности ли-зосомального аппарата миокарда при гипоксической гипоксии / Б.К. Романов.
- Рязань, 1994. - 10 с. -Деп. в ВИНИТИ 02.02.94, N.302-094.
8. Романов Б.К. Влияние блокатора кальциевых каналов верапамила на активность лизосомальных ферментов миокарда при гипоксической гипоксии /
Б.К. Романов, А.И. Лобанова // Биохимия на рубеже XXI века: Межрегион. сб. науч. тр. - Рязань, 2000. - С. 95-97.
9. Фармакологическая регуляция активности лизосомальных ферментов (обзор литературы) / Б.К. Романов, В.Г. Макарова, А.И. Лобанова, А.К. Пунякин //Биохимия на рубеже XXI века: Межрегион. сб. науч. тр. - Рязань, 2000. -С.55-59.
10. Фармакологическая коррекция метаболической адаптации к гипоксии / Б. К. Романов, В.Г. Макарова, А.Н. Рябков, К.В. Савилов // Рос. медико-биол. вестн. им. акад. И.П. Павлова. - 1994. - №1-2. -
С.13-16.
11. Сысолятина Н.А. Влияние бета-адренергических средств на лизосомы миокарда: Дис. ... д-ра мед. наук / Н.А. Сысолятина. - М., 1991. - 234 с.
REGULATION OF LYSOSOMAL ACTIVITY OF MYOCARDIUM
V.G. Makarova, B.K. Romanov
In the present article the role of lysosomal enzymes of myocardiocytes in the intracellular processes both in an intact heart and at different levels of myocardial infarction is discussed. Use of index of acid hydrolases concentration as a non-specific diagnostic criterion for early laboratory biochemical diagnosis of cardionecrosis is considered.
