CC BY
73
Обзоры
Бюллетень физиологии и патологии , Bulletin Physiology and Pathology of
дыхания, Выпуск 73, 2019 Reviews Respiration, Issue 73, 2019
УДК 616.2[616-092:614.715]:577.121.7 DOI: 10.36604/1998-5029-2019-73-112-124
РЕГУЛЯЦИЯ ТИОЛ-ДИСУЛЬФИДНЫМИ АНТИОКСИДАНТНЫМИ СИСТЕМАМИ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА, ИНДУЦИРОВАННОГО АТМОСФЕРНЫМИ
ВЗВЕШЕННЫМИ ЧАСТИЦАМИ Л.С.Барскова, Т.И.Виткина
Владивостокский филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» - Научно-исследовательский институт медицинской климатологии и восстановительного лечения, 690105, г. Владивосток, ул. Русская 73г
РЕЗЮМЕ. В обзоре литературы показана роль тиоредоксиновой и глутатионовой антиоксидантных систем в защите организма от действия окислительного стресса, вызываемого воздействием микроразмерных твердых взвешенных частиц атмосферного воздуха. Дана характеристика свойств компонентов и параметров твердых взвешенных частиц, обусловливающих их окислительные способности. Основное внимание уделяется внутриклеточным и молекулярным механизмам, влияющим на многие антиокислительные реакции. Рассмотрены вопросы регуляции, модуляции и поддержания клеточного окислительно-восстановительного гомеостаза основными восстановительными тиолами.
Ключевые слова: твердые взвешенные частицы, окислительный стресс, тиоредоксиновая система, глута-тионовая система, экологозависимые болезни органов дыхания.
REGULATION BY THIOL DISULFIDE AND ANTIOXIDANT SYSTEMS OF OXIDATIVE STRESS INDUCED BY ATMOSPHERIC SUSPENDED PARTICLES
L.S.Barskova, T.LVitkina
Vladivostok Branch of Far Eastern Scientific Center of Physiology and Pathology of Respiration - Research Institute of Medical Climatology and Rehabilitation Treatment, 73g Russkaya Str., Vladivostok, 690105, Russian Federation
SUMMARY. The review is devoted to the role of thioredoxin and glutathione antioxidant systems in protection of the body against oxidative stress caused by exposure to micro-sized solid suspended particles of atmospheric air. The features of components and parameters of solid suspended particles determining their oxidative properties have been described. The focus is on intracellular and molecular mechanisms affecting many antioxidant reactions. The issues of regulation, modulation and maintenance of cellular redox homeostasis by key reducing thiols have been considered.
Key words: solid suspended particles, oxidative stress, thioredoxin system, glutathione system, ecological-dependent respiratory diseases.
Одним из наиболее опасных экологических факто- гических исследований представлены убедительные ров риска для здоровья населения является загрязнение доказательства наличия связи между снижением атмосферного воздуха [20]. По оценкам Всемирной ор- уровня здоровья и загрязнением воздуха твердыми ганизации здравоохранения, ежегодно около 7 млн че- взвешенными частицами (ТВЧ) [5, 48, 52]. Являясь ловек умирают от воздействия загрязненного воздуха наиболее распространенными загрязнителями атмо-[50]. Примерно 25 % всех случаев преждевременной сферного воздуха, ТВЧ вызывают отрицательные по-смерти во всем мире составляют заболевания органов следствия, в том числе, нарушают работу дыхательной дыхания. В опубликованных результатах эпидемиоло- системы у детей и взрослых [38]. С воздействием мик-
Контактная информация
Людмила Сергеевна Барскова, аспирант, младший научный сотрудник, лаборатория медицинской экологии и рекреационных ресурсов, Владивостокский филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» - Научно-исследовательский институт медицинской климатологии и восстановительного лечения, 690105, Россия, г Владивосток, ул. Русская, 73г. E-mail: pretty_people_2016@mail.ru
Для цитирования:
Барскова Л.С., Виткина Т.И. Регуляция тиол-дисульфидными анти-оксидантными системами окислительного стресса, индуцированного атмосферными взвешенными частицами // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2019. Вып.73. С.112-124. DOI: 10.36604/19985029-2019-73-112-124
Correspondence should be addressed to
Lyudmila S. Barskova, Junior Staff Scientist, Laboratory of Medical Ecology and Recreational Resources, Vladivostok Branch of Far Eastern Center of Physiology and Pathology of Respiration - Research Institute of Medical Climatology and Rehabilitation Treatment, 73g Russkaya Str., Vladivostok, 690105, Russian Federation. E-mail: pretty_people_2016@mail.ru
For citation:
Barskova L.S., Vitkina T.I. Regulation by thiol disulfide and antioxidant systems of oxidative stress induced by atmospheric suspended particles.
Bülleten' fiziologii i patologii dyhaniä = Bulletin Physiology and Pathology of Respiration 2019; 73:112-124 (in Russian). DOI: 10.36604/19985029-2019-73-112-124
рочастиц связывают увеличение заболеваемости и смертности пациентов с хронической обструктивной болезнью легких и астмой, а также ухудшение симптомов заболевания, более частые обострения и обращения за медицинской помощью и значительное снижение качества жизни [13, 22, 55]. Доказано, что воздействие ТВЧ на респираторный тракт может привести к избыточному образованию активных форм кислорода (АФК), вызывающему локальное повреждение клеток, и инициированию системного воспалительного ответа, включая производство воспалительных цито-кинов [23]. Атмосферные микрочастицы индуцируют выработку АФК, как за счет компонентов частиц (в том числе металлов), так и опосредовано через ответную
реакцию системы местной защиты легких (рис. 1). Таким образом, кроме непосредственного раздражающего воздействия на респираторный тракт, взвешенные микрочастицы вызывают окислительный стресс [11, 21]. В работах зарубежных и отечественных авторов доказана важная роль окислительного стресса в патогенезе самых различных респираторных заболеваний, включая хроническую обструктивную болезнь легких, бронхиальную астму, острые респираторные инфекции, рак легких [7, 8, 19, 56]. Окислительный стресс способствует возникновению и развитию воспалительных процессов в тканях и органах как дыхательной, так и сердечно-сосудистой и других систем, приводит к эпигенетическим изменениям в клетках [9].
Рис. 1. Воздействие ТВЧ и окислительный стресс.
Примечание: ТВЧ - твердые взвешенные частицы; нуклеиновая кислота.
По данным SJean-Jacques et а1. [26], J.0vrevik et а1. [57], характер развития и интенсивность проявлений окислительного стресса во многом определяется физическими и химическими характеристиками взвешенных частиц. От размера взвешенных частиц напрямую зависит время их пребывания в атмосфере и, соответственно, экологическая опасность. Крупные частицы, как правило, оседают в течение нескольких часов на поверхность земли вблизи источников образования, в то время как более мелкие частицы остаются в нижних
АФК - активные формы кислорода; ДНК - дезоксирибо-
слоях атмосферы до двадцати суток и могут распространяться на значительные расстояния от места происхождения [41]. Размер поллютантов также определяет специфику их взамодействия с организмом человека при вдыхании. Крупные взвешенные частицы с аэродинамическим диаметром больше 10 мкм, в основном, задерживаются мерцательным эпителием верхних дыхательных путей. При диаметре менее 10 мкм частицы способны попадать в бронхи и накапливаться в нижних дыхательных путях. Частицы этой раз-
мерной категории называют торакальными. Респира-бельные частицы с диаметром менее 2,5 мкм (РМ2,5) могут проникать в бронхиолы, альвеолы и легочные капилляры, участвующие в газообмене [34]. Далее через системный кровоток они попадают в различные органы и оказывают прямое местное воздействие на клетки различных тканей. Ультрадисперсные частицы (наночастицы, с диаметром менее 0,1 мкм) способны проходить через клеточные мембраны, что приводит к их хроническому накоплению в органах и тканях и долговременному негативному влиянию на организм [10, 15, 16, 24, 28, 47].
Большая часть массы атмосферных микрочастиц состоит из компонентов природного происхождения с низкой токсичностью. Напротив, следовые компоненты, такие как переходные металлы и некоторые органические вещества, незначительно влияют на массу, но могут быть основными факторами, влияющими на токсичность ТВЧ. Качественный состав частиц зависит от источников образования, наибольшую опасность представляют взвешенные частицы техногенного происхождения, содержащие токсичные компоненты (органические соединения, включая полициклические ароматические углеводороды, биологические материалы, такие как бактериальные эндотоксины или аллергены) и микрочастицы металлов, в том числе переменной валентности, усиливающие процессы генерации АФК [21, 46]. В недавних исследованиях показано негативное влияние на органы дыхания элементарного и органического углерода [39], образовавшегося при сжигании твердого и жидкого топлива, что выражается в возрастании риска неотложной госпитализации [27]. Активно ведутся исследования долговременного и кратковременного воздействия загрязнения атмосферного воздуха ТВЧ. Результаты показывают, что зависимость длительного воздействия РМ2,5 с уровнем смертности варьирует у различных источников выбросов [45]. Не менее важным вопросом в этих исследованиях является влияние различных уровней загрязнения на здоровье человека. Была выявлена связь увеличения числа посещений педиатрического отделения неотложной помощи по поводу астмы и инфекций верхних дыхательных путей с повышением концентрации РМ2,5 до 10 мкг/м3 [43].
В некоторых исследованиях сообщалось, что окислительные свойства загрязняющих воздух частиц различаются как между, так и внутри регионов [25, 33, 53]. Учитывая тот факт, что повреждающие способности ТВЧ зависят от источников образования, исследователи стали использовать окислительный потенциал (ОП) в качестве критерия, определяющего биологические ответы на воздействие частиц. Для этих целей применяют анализ антиоксидантов, обычно обнаруживаемых на поверхности легких - аскорбиновой кислоты (АА) и восстановленного глутатиона (GSH), и анализ дитиотреитола фТТ) - показателя окислительного потенциала на объем воздуха. ОП, как мера спо-
собности частиц окислять молекулы-мишени, может быть более информативным, чем только масса ТВЧ, поскольку объединяет различные биологически важные свойства, включая размер, площадь поверхности, поверхностный заряд и химический состав ТВЧ [33]. Показано, что водорастворимые металлы, присутствующие в ТВЧ, при многократном воздействии в городских условиях могут являться основными факторами местной и системной воспалительной реакции [37]. Обнаружена сильная прямая корреляционная зависимость между ОП и углеродсодержащими и металлическими компонентами ТВЧ [44]. Хиноны и полициклические ароматические углеводороды, сорбированные на ТВЧ, также могут вносить вклад в ОП [31, 42]. Ряд исследователей рассматривают ОП с позиции влияния определенных уровней загрянения атмосферного воздуха частицами конкретной размерности. Показано, что даже низкие концентрации РМ2,5 вызывают острые респираторные заболевания [49]. Выявлены различия в ОП нерастворимых в воде и водорастворимых компонентов частиц. Проведенный анализ ОП водорастворимых компонентов достигал пика у частиц около 1-2,5 мкм в диаметре благодаря вкладу органических составляющих и ионов переходных металлов. В то время как ОП нерастворимых в воде компонентов был высоким, как в тонкой (0,1 мкм), так и в грубодисперсной (2,5-6,0 мкм) фракциях частиц. Причем частицы осаждались в различных областях дыхательной системы, ионы переходных металлов - преимущественно в верхних областях, а органические вещества, такие как хиноны, проникали глубоко в легкие. Хотя ОП был самым высоким для ультрадисперсных частиц, предполагаемое депонирование ТВЧ в разных отделах легких может иметь различные последствия для здоровья [18].
Прооксидантное действие атмосферных микрочастиц подтверждается результатами исследований системы «перекисное окисление - антиоксидантная защита» на уровне клетки. В экспериментальных исследованиях на альвеолярных макрофагах крыс линии Вистар при воздействии различных по размерности ТВЧ атмосферного воздуха показано, что интенсификация ПО липидов, как одного из показателей окислительного стресса, наиболее выражена при действии частиц с диаметром менее 2,5 мкм [2, 4]. Однако, наиболее важным, на наш взгляд, является изменение структурно-функционального состояния белков и степени предрасположенности клеток к апоптотическим изменениям в результате окислительного повреждающего воздействия атмосферных микрочастиц. Результаты проведенных клинических исследований подтверждают усиление образования АФК и одновременно увеличение содержания продуктов перекисного окисления, что приводит к окислительной модификации белков, в том числе к необратимой реакции - кар-бонилированию [1, 21]. Окисление ДНК влечет за собой нарушение считывания информации и, следова-
тельно, синтез белков с измененными физико-химическими свойствами. Этот процесс влияет на метаболизм и структурно-функциональный статус клетки. Изменения ферментативной активности, процессов восстановления структуры белков могут приводить к программируемой гибели клетки, а при увеличении деструкции - к некротическому лизису. Подобный характер нарушений, обусловленный воздействием мелкодисперсных частиц атмосферного воздуха, свидетельствует о смещении окислительно-восстановительного баланса [21]. Формирование окислительного стресса влечет за собой утяжеление течения уже имеющихся заболеваний, уменьшение времени их ремиссии, для здоровых людей окислительный стресс может являться триггером развития экологозависимых заболеваний.
Многочисленные исследования патогенеза окислительного стресса в ответ на воздействие различных факторов окружающей среды, в том числе ТВЧ атмосферного воздуха, подтверждают, что вследствие окислительно-восстановительного дисбаланса происходят изменения структуры макромолекул ДНК, липидов, белков, и сбои в работе систем редокс-сигнализации, что может приводить к развитию апоптоза и/или некроза клеток. Так как избыточное накопление АФК может вызвать не только повреждение клеточных структур, но и гибель самой клетки, в организме существует антиоксидантная система (АОС), сохраняющая окислительно-восстановительный баланс на физиологическом уровне.
При повреждающем воздействии ТВЧ атмосферного воздуха значительную роль в регуляции окислительно-восстановительного баланса клетки играет тиол-дисульфидный гомеостаз. Между тиольными и дисульфидными группами поддерживается определенное соотношение, зависящее от окислительно-восстановительных реакций, проходящих в клетке, причем тиолы являются восстановленным состоянием, а дисульфиды - окисленным. Во внеклеточных белках большинство цистеиновых остатков связаны дисуль-фидными связями, в то время как внутри клетки большинство цистеинов восстановлены. Редокс-опосредованные посттрансляционные модификации тиолов считаются важными молекулярными механизмами, влияющими на многие антиокислительные реакции [17]. Существуют две основные тиол-дисульфид-зависимые АОС - глутатионовая и тиоредоксиновая.
Глутатионовая АОС состоит из глутатиона (GSH), НАДФ-зависимой глутатион-редуктазы (G(SS)R) и глутаредоксинов ^гх). Глутатион является трипепти-дом (у-Ь-глутамил-Ь-цистеинилглицин) в восстановленной (GSH) или окисленной (GSSG) форме. Восстанавление GSSG происходит постоянно под контролем GR [17]. Глутатион присутствует в клетке в основном в восстановленной форме, тогда как количество GSSG не превышает 1% от его общего внутрикле-
точного содержания. Примерно 85-90% GSH находится в цитозоле, но некоторая его часть после синтеза в ци-тозоле оказывается в митохондриях, ядре, пероксисо-мах, эндоплазматическом ретикулуме [3].
В клетках глутатион содержится в довольно высокой концентрации (1-10 мМ) и, таким образом, количественно является наиболее представленным антиоксидантом. Гомеостаз GSH в клетке регулируется не только его синтезом de novo, но и другими факторами, такими как утилизация, рециркуляция и клеточный экспорт. Этот окислительно-восстановительный цикл известен как цикл GSH и включает в себя другие важные антиоксиданты, связанные с редокс-фермен-тами [17]. Глутатионредуктаза участвует в регуляции, модуляции и поддержании клеточного окислительно-восстановительного гомеостаза посредством поддержания уровня восстановленного глутатиона [12]. Благодаря глутатиону, работающему как редокс-буфер, внутриклеточная среда остается в восстановленном состоянии. Изменение глутатионового баланса в сторону окисленного глутатиона влияет на многие клеточные процессы. В клетке глутатион обратимо связывается с различными структурными, сигнальными, регулятор-ными, рецепторными или канальными белками и транскрипционными факторами, участвующими в поддержании гомеостаза клеток и тканей на физиологическом уровне или в патологических процессах [14]. Например, глутатион активирует ряд сигнальных путей, включая связанные с протеинкиназами В, транскрипционным фактором NF-kB, ASK-1 и митоген-ак-тивируемыми протеинкиназами (MAPK), снижая пролиферацию клеток и увеличивая риск апоптоза [3].
В качестве антиоксиданта глутатион напрямую нейтрализует АФК, образовавшиеся при воздействии ТВЧ атмосферного воздуха, и ингибирует пероксидацию липидов. Он участвует в детоксикации пероксида водорода различными глутатион-пероксидазами, способствуя защите клеточных и митохондриальных мембран от окислительного стресса. За счет активации глута-тионовой АОС прерывается цепная реакция окисления липидов, что позволяет сдерживать стресс-индуциро-ванное лавинообразное накопление продуктов перок-сидации липидов, вследствие того, что глутатион обеспечивает восстановление гидроперекисей фосфо-липидов мембран глутатион^-трансферазами и глута-тионпероксидазами. При воздействии ТВЧ атмосферного воздуха глутатион и глутатионперокси-даза играют основную роль в поддержании уровня мембранного потенциала митохондрий, а значит нормального энергетического состояния клеток [21]. Глутатион восстанавливает ряд экзогенных антиоксидантов, переводя их в активную форму [17]. Показано, что глутатион и глутатион-пероксидаза могут влиять на функции большого количества белков путем их обратимого S-глутатионилирования с последующим восстановлением глутаредоксинами. Глута-тионилирование является регулируемой
посттрансляционной модификацией, где GSH кон-ъюгируется с цистеином в редокс-чувствительных белках, что приводит к их структурным и функциональным изменениям [54]. В работе КЛо-т1пко, D.Bikic [14] описано, что глутатионилирование наблюдается как в физиологических условиях, так и при окислительном стрессе, причем степень глутатио-нилирования во многом зависит от соотношения GSH/GSSG в клетке. Согласно современным данным, чем выше содержание GSSG (норма GSH/GSSG в цитоплазме и митохондриях клеток составляет >10/1, а в сыворотке 6-10/1), тем сильнее связывание глутатиона [14]. Таким образом, глутатион, как редокс-буфер, регулирует активность белков двумя способами. Первый - путем косвенного изменения заряда белка и окислительно-восстановительного состояния (без связывания непосредственно с белком) и, следовательно, модулирования действия белка. Второй - путем прямого связывания с белками и образования дисульфидных связей (P-SSG), т.е. глутатионилированием [14].
Вторая тиол-дисульфидная АОС - тиоредоксино-вая, играет значительную роль в репарации клеточных структур, поврежденных индуцированным ТВЧ окислительным стрессом (рис. 2). Тиоредоксиновая система состоит из тиоредоксина (Тгх), никотинамид-аденин-динуклеотид-фосфат(НАДФ)-зависимой тиоредоксин-редуктазы (TrxR) и тиоредоксинпероксидазы/ пероксиредоксина (Ргх) [30]. Кроме того, в ее состав также включают тиоредоксин-взаимодействующий белок (ТХМР), ингибирующий активность тиоредок-
сина (Тгх) посредством образования дисульфидной связи между их активными центрами. В результате экспрессии ТХМР клетки становятся чувствительными к окислительному стрессу, что приводит к развитию апоптоза. Семейство Тгх включает цитозольный Тгх (Тгх1), митохондриальный Тгх (Тгх2) и специфичную для сперматида изоформу Тгх ^р-Тгх3) [32]. Хотя у Тгх1 отсутствуют последовательности, связанные с локализацией в клеточном ядре, было отмечено его присутствие в ядрах определенных клеток [51]. Тиоредоксиновые ферменты также могут быть связаны с клеточными мембранами или секретироваться во внеклеточное окружение [6, 29]. Окисленный Тгх трансформируется в активную и восстановленную форму путем приема электронов от NADPH в присутствии фермента ТгхЯ. Активный Тгх редуцирует целевые белки с дисульфидными связями путем переноса электронов из его реакционноспособных тиольных фрагментов [32]. Глутатионилирование Тгх1 может предотвращать его димеризацию, вызываемую окислительным стрессом [32]. Согласно современным представлениям Ргх модулирует окислительно-восстановительный статус тиоредоксина и функционирует как важный медиатор окислительно-восстановительной сигнализации. Множественные окислительные состояния Тгх1 играют определенную роль в тонкой настройке окислительно-восстановительной регуляции сигнальных белков ^Р), таких как ASK-1 (киназы), PTEN (фосфатазы) и Ref-1 (транскрипционный фактор) [35].
Рис. 2. Функциональная роль тиоредоксина в клетке.
Примечание: Тиоредоксин^2 - окисленная форма тиоредоксина; Тиоредоксин-^Н)2 - восстановленная форма тиоредоксина; НАДФ - окисленная форма никотинамид-аденин-динуклеотид-фосфата; НАДФН2 - восстановленная форма никотинамид-аденин-динуклеотид-фосфата; P-S2 - окисленная форма белка; P-(SH)2 - восстановленная форма белка; ASK-1 (аpoptosis-regulating kinase-1) - апоптоз-сигнальная киназа 1; p53 - (белок p53) транскрипционный фактор, регулирующий клеточный цикл; PKC (protein kinase) - протеинкиназа С; NF-kB (nuclear factor kappaB) - ядерный транскрипционный фактор kB; Ref-1 (redox-factor 1) - транскрипционный фактор; AP-1 - (белок активатор-1) транскрипционный фактор.
Фолдинг белка P-Sj^P (SH);
Глутатионилирование белка P SSG
Репарация ДНК РНК=>дРНК
Обезвреживание АФК FbO^IbO
It t
Пероксиредоксин
в митохондриях -—
Рибонув
Рибонуклеотидредуктаза
Глутаредоксин
Глугатионпероксвдаза
Рис. 3. Взаимодействие глутатионовой и тиоредоксиновой систем.
Примечание: Р^2 - окисленная форма белка; Р-^Н)2 - восстановленная форма белка; Р-SSG - глутатионили-рованная форма белка; ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота; РНК - рибонуклеиновая кислота, дРНК - ядерная ДНК-подобная рибонуклеиновая кислота; АФК - активные формы кислорода.
Основной антиоксидантной функцией тиоредоксиновой системы является дисульфид-редуктазная, обеспечивающая восстановление дисульфидных связей и формирование правильной третичной структуры белков. В результате окислительного стресса, вызванного воздействием атмосферных микрочастиц, увеличивается деструкция белковых структур компартментов клетки. Уровень окислительного повреждения белков в значительной степени зависит от активности тиоре-доксиновой АОС, как за счет блокирования образования липопероксидов, конъюгирующих с аминокислотными остатками и приводящих к окислительной модификации белков, так и путем восстановления дисульфидных связей в таких белках [21]. Доказано, что ферменты Тгх распознают окисленную форму целевых белков с более высокой селективностью, чем их соответствующие восстановленные формы [36]. Тиоредоксиновая система участвует в репарации белков и не напрямую - через восстановление метионин-сульфоксид редуктаз, отвечающих за восстановление окисленного метионина. А также тиоредоксиновая АОС восстанавливает рибонуклео-тидредуктазы - ферменты, имеющие ключевое значение для синтеза ДНК [30] и обеспечивает защиту структуры ДНК за счет поддержания редокс-потен-циала клеток, передачи сигнала остальным участникам антиоксидантной защиты, участвуя в репарации возникших повреждений молекулы ДНК [21].
Антиоксидантная активность тиоредоксиновой системы проявляется и в том, что тиоредоксин предоставляет электроны пероксиредоксинам, которые, в свою очередь, способны с очень высокой скоростью реакции нейтрализовать АФК. Самостоятельно Trx медленно реагирует с H2O2, поэтому Prx катализирует окисление Trx гидропероксидами и может влиять на редокс-регу-лирование путем модуляции окислительно-восстановительного статуса Trx. Но может быть реализована другая модель, в которой окислительно-восстановительный путь между H2O2 и сигнальным белком (SP) будет опосредован не только Prx, но также Trx. Согласно этому сигнальному пути Prx-Trx, окислительный эквивалент от H2O2 переносится в Prx, а затем в Trx и, наконец, в сигнальный белок. Альтернативно, Prx может окислять Trx и тем самым избегать взаимодействия этой тиолдисульфидной оксидоредуктазы с SP. Эта модель взаимодействия Prx-Trx также применяется в условиях, когда клетки подвергаются воздействию высоких уровней H2O2, провоцируя гиперокисление Prx [35].
Тиоредоксин, связываясь с сигнальными белками, может контролировать их активность и функционирование. Установлено, что несколько путей передачи сигнала активируются окисленным Trx, а не его восстановленной формой. Например, только низкие уровни Trxl и Trx2 связывают апоптоз-сигнальную ки-назу (Apoptosis-regulating Kinase 1 - ASK-1), тем
самым ингибируя ее активность. Окислительный стресс приводит к физической диссоциации комплекса Trx1-ASK-1 и, следовательно, к активации ASK-1, стимулируя апоптотический сигнальный каскад, приводящий к контролируемой гибели клетки [35]. Другим примером редокс-регулирования является активация цитозольным тиоредоксином транскрипционного фактора №-кВ, регулирующего иммунный ответ, апоптоз и клеточный цикл. Для связывания №-кВ и ДНК-мишени требуется восстановление одного цистеиниль-ного остатка Тгх1 [35].
Рассмотренные выше литературные данные показали, что активность тиоредоксиновой и глутатионовой АОС направлена на поддержание физиологического уровня окислительно-восстановительного баланса и репарацию клеточных макромолекул, и, по мнению J.Lu, A.Holmgren [30], эти системы работают согласованно и способны к взаимному «подстраховыванию» (рис. 3).
Таким образом, тиол-дисульфид-зависимые анти-
оксидантные системы вносят существенный вклад в защиту организма от действия окислительного стресса, вызываемого воздействием микроразмерных частиц атмосферного воздуха. Актуальность изучения влияния микрочастиц атмосферного воздуха на здоровье человека признана мировым сообществом, что подтверждается многочисленными научными исследованиями. Рассмотрение регуляторной функции тиоредоксиновой и глутатионовой систем антиокси-дантной защиты является перспективным направлением исследований механизмов развития окислительного стресса, индуцированного воздействием ингалированных микроразмерных частиц. Знание механизмов развития окислительного стресса и антиоксидантной защиты в перспективе может стать основой для разработки методов ранней диагностики и стратегий лечения зкологозависимых заболеваний, создания новых типов лекарств, а так же выявления терапевтических целей для профилактического лечения восприимчивых групп [32, 40, 57].
ЛИТЕРАТУРА
1. Виткина Т.И., Янькова В.И., Гвозденко Т. А., Денисенко Ю.К., Голохваст К.С. Формирование оксидативных нарушений, вызванных воздействием микрочастиц атмосферных взвесей у населения г. Владивостока // Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского Отделения Российской Академии медицинских наук. 2016. Т.1, №3(2). С.82-85. doi: 10.12737/article_590823a47defa8.34126398
2. Виткина Т.И., Янькова В.И., Городный В.А. Динамика содержания гидропероксидов липидов в альвеолярных макрофагах при воздействии модельных взвесей атмосферных твердых частиц микроразмерного ряда // Биорадикалы и антиоксиданты. 2016. Т.3, №3. С.22 -23.
3. Калинина Е.В., Чернов Н.Н., Новичкова М.Д. Роль глутатиона, глутатионтрансферазы и глутаредоксина в регуляции редокс-зависимых процессов // Успехи биологической химии. 2014. Т.54. С.299-384.
4. Янькова В.И., Виткина Т.И., Зюмченко Н.Е., Барскова Л.С., Голохваст К.С. Влияние модельных взвесей микроразмерных твердых взвешенных частиц атмосферного воздуха на морфофункциональную характеристику и параметры пероксидации липидов альвеолярных макрофагов крыс линии Вистар // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2017. №4(71). С.80-86. doi:10.5281/zenodo.835330
5. Atkinson R.W., Kang S., Anderson H.R., Mills I.C., Walton H.A. Epidemiological time series studies of PM2.5 and daily mortality and hospital admissions: a systematic review and meta-analysis // Thorax. 2014. Vol.69, №7. Р.660-665. doi: 10.1136/thoraxjnl-2013-204492
6. Bhatia M., McGrath K.L., Di Trapani G., Charoentong P., Shah F., King M.M., Clarke F.M.,Tonissen K.F. The thioredoxin system in breast cancer cell invasion and migration // Redox Biol. 2016. Vol.8. Р.68-78. doi: 10.1016/j.redox.2015.12.004
7. Bwititi P.T., Chinkwo K. Oxidative stress markers in infectious respiratory diseases: current clinical practice // Int. J. Res. Med. Sci. 2016. Vol.4, №6. Р.1802-1813. doi: http://dx.doi.org/10.18203/2320-6012.ijrms20161727
8. Boukhenouna S., Wilson M.A, Bahmed K., Kosmider B.R. Reactive oxygen species in chronic obstructive pulmonary disease // Oxid. Med. Cell. Longev. 2018. Vol.2018. P. ID 5730395. doi: 10.1155/2018/5730395
9. Carmona J.J., Sofer T., Hutchinson J., Cantone L., Coull B., Maity A., Vokonas P., Lin X., Schwartz J., Baccarelli A.A. Short-term airborne particulate matter exposure alters the epigenetic landscape of human genes associated with the mitogen-activated protein kinase network: a cross-sectional study // Environ. Health. 2014. Vol.13. Р.94. doi: 10.1186/1476-069X-13-94.
10. Cesaroni G., Forastiere F., Stafoggia M., Andersen Z.J., Badaloni C., Beelen R., Caracciolo B., de Faire U., Erbel R., Eriksen K.T., Fratiglioni L., Galassi C., Hampel R., Heier M., Hennig F., Hilding A., Hoffmann B., Houthuijs D., Jockel K.H., Korek M., Lanki T., Leander K., Magnusson P.K., Migliore E., Ostenson C.G., Overvad K., Pedersen N.L., J J.P., Penell J., Pershagen G., Pyko A., Raaschou-Nielsen O., Ranzi A., Ricceri F., Sacerdote C., Salomaa V., Swart W., Turunen A.W., Vineis P., Weinmayr G., Wolf K., de Hoogh K., Hoek G., Brunekreef B., Peters A. Long term exposure to ambient air pollution and incidence of acute coronary events: Prospective cohort study and meta-analysis in 11 European cohorts from the ESCAPE Project // BMJ. 2014. Vol.348. P.f7412. doi: 10.1136/bmj.f7412.
11. Cheng H., Saffari A., Sioutas C., Forman H.J., Morgan T.E., Finch C.E. Nanoscale particulate matter from urban
traffic rapidly induces oxidative stress and inflammation in olfactory epithelium with concomitant effects on brain // Environ. Health Perspect. 2016. Vol.124, №10. P.1537-1546. doi:10.1289/ehp134
12. Couto N., Wood J., Barber J. The role of glutathione reductase and related enzymes on cellular redox homoeostasis network // Free Radic. Biol. Med. 2016. Vol.95. P.27-42. doi:10.1016/j.freeradbiomed.2016.02.028
13. Delfino R.J., Wu J., Tjoa T., Gullesserian S.K., Nickerson B., Gillen D.L. Asthma morbidity and ambient air pollution: effect modification by residential traffic-related air pollution // Epidemiology. 2014. Vol.25, №1. P.48-57. doi: 10.1097/EDE.0000000000000016
14. Dominko K., Bikic D. Glutathionylation: a regulatory role of glutathione in physiological processes // Arh. Hig. Rada Toksikol. 2018. Vol.69, №1. P.1-24. doi:10.2478/aiht-2018-69-2966
15. Doyle K. Pollution particles damage blood vessels, may lead to heart disease. Reuters: New York, 2016. URL: https://www.reuters.com/article/us-health-cardiovascular-pm2-5-pollution/pollution-particles-damage-blood-vessels-may-lead-to-heart-disease-idUSKCN12Q2LM
16. Du Y., Xu X., Chu M., Guo Y., Wang J. Air particulate matter and cardiovascular disease: The epidemiological, biomedical and clinical evidence // J. Thorac. Dis. 2016. Vol.8, №1. P.E8-E19. doi: 10.3978/j.issn.2072-1439.2015.11.37
17. Espinosa-Diez C., Miguel V, Mennerich D., Kietzmann T., Sánchez-Pérez P., Cadenas S., Lamas S Antioxidant responses and cellular adjustments to oxidative stress // Redox Biol. 2015. Vol.6. P.183-197. doi: 10.1016/j.redox.2015.07.00.
18. Fang T., Zeng L., Gao D., Verma V., Stefaniak A.B., Weber R.J. Ambient size distributions and lung deposition of aerosol dithiothreitol-measured oxidative potential: contrast between soluble and insoluble particles // Environ. Sci. Tech-nol. 2017. Vol.51, №12. P.6802-6811. doi: 10.1021/acs.est.7b01536
19. Fatani S.H. Biomarkers of oxidative stress in acute and chronic bronchial asthma // J. Asthma. 2014. Vol.51, №6. P.578-584. doi: 10.3109/02770903.2014.892965
20. GBD 2015 Risk Factors Collaborators. Global, regional, and national comparative risk assessment of 79 behavioural, environmental and occupational, and metabolic risks or clusters of risks, 1990-2015: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2015 // Lancet. 2016. Vol.388, №10053. P.1659-1724. doi: 10.1016/S0140-6736(16)31679-8
21. Golokhvast K.S., Vitkina T.I., Gvozdenko T.A., Kolosov V.P., Yankova VI., Kondratieva E.V., Gorkavaya A., Naza-renko A., Chaika V., Romanova T., Karabtsov A., Perelman Ju., Kiku P., Tsatsakis A. Impact of atmospheric microparticles on the development of oxidative stress in healthy city/industrial seaport residents // Oxid. Med. Cell. Longev. 2015. Vol.2015. P.412173. doi:10.1155/2015/412173
22. Hansel N.N., Paulin L.M., Gassett A.J., Peng R.D., Alexis N., Fan V.S., Bleecker E., Bowler R., Comellas A.P., Dransfield M., Han M.K, Kim V., Krishnan J.A., Pirozzi C., Cooper C.B., Martinez F., Woodruff P. G., Breysse P. J., Barr R.G., Kaufman J.D. Design of the subpopulations and intermediate outcome measures in COPD (SPIROMICS) AIR Study // BMJ Open Resp. Res. 2017. Vol.4, №1. P.e000186. doi:10.1136/bmjresp-2017-000186
23. Hamad S.H., Schauer J.J., Antkiewicz D.S., Shafer M.M., Kadhim A.Kh. ROS production and gene expression in alveolar macrophages exposed to PM2.5 from Baghdad, Iraq: Seasonal trends and impact of chemical composition // Sci. Tot. Environ. 2016. Vol.543 (Pt A). P.739-745. doi: 10.1016/j.scitotenv.2015.11.065
24. Helmholtz Zentrum München-German Research Center for Environmental Health. Particulate air pollution leads to increased heart attack risk. Science Daily: Rockville, USA, 2014. URL: http: //www.sciencedaily.com/releases/2014/01/140122091617.htm
25. Janssen N.A.H., Yang A., Strak M., Steenhof M., Hellack B., Gerlofs-Nijland M.E., Kuhlbusch T., Kelly F., Harrison R., Brunekreef B., Hoek G., Cassee F. Oxidative potential of particulate matter collected at sites with different source characteristics // Sci. Total Environ. 2014. Vol.472. P.572-581. doi: 10.1016/j.scitotenv.2013.11.099
26. Jean-Jacques S., Simon D., Ferdinand S., Michael R. Oxidative potential of particles in different occupational environments: a pilot study // Ann. Occup. Hyg. 2015. Vol.59, №7. P.882-894. doi: 10.1093/annhyg/mev024
27. Krall J.R., Mulholland J.A., Russell A.G., Balachandran S., Winquist A., Tolbert P. E., Waller L.A., Sarnat S.E. Associations between source-specific fine particulate matter and emergency department visits for respiratory disease in four U.S. Cities // Environ. Health Perspect. 2017. Vol.125, №1. P. 97-103. doi: 10.1289/EHP271
28. Larcombe A.N., Phan J.A., Kicic A., Perks K.L., Mead-Hunter R., Mullins B.J. Route of exposure alters inflammation and lung function responses to diesel exhaust // Inhal. Toxicol. 2014. Vol.26, №7. P.409-418. doi: 10.3109/08958378.2014.909910
29. Léveillard T., Ai't-Ali N. Cell signaling with extracellular thioredoxin and thioredoxinlike proteins: insight into their mechanisms of action // Oxid. Med. Cell. Longev. 2017. Vol. 2017. P. ID 8475125. doi: 10.1155/2017/8475125
30. Lu J., Holmgren A. The thioredoxin antioxidant system // Free Radic. Biol. Med. 2014. Vol.66. P.75-87. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2013.07.036
31. Lu S.Y., Li Y.X., Zhang J.Q., Zhang T., Liu G.H., Huang M.Z., Li X., Ruan J.J., Kannan K., Qiu R.L. Associations between polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) exposure and oxidative stress in people living near e-waste recycling fa-
cilities in China // Environ. Int. 2016. Vol.94. P. 161-169. doi: 10.1016/j.envint.2016.05.021
32. Matsuzawa A. Thioredoxin and redox signaling: Roles of the thioredoxin system in control of cell fate // Arch. Biochem. Biophys. 2017. Vol.617. P.101-105. doi: 10.1016/j.abb.2016.09.011
33. Moreno T., Kelly F. J., Dunster C., Oliete A., Martins V, Reche C., Minguillon M.C., Amato F., Capdevila M., Miguel E., Querol X. Oxidative potential of subway PM2.5 // Atmos. Environ. 2017. Vol.148. P.230-238. doi: 10.1016/j.at-mosenv.2016.10.045
34. National PEP Weighing Laboratory, US-EPA, Region 4. PM2.5 Objectives and History. URL: https://archive.epa.gov/pesticides/region4/sesd/pm25/web/html/p2.html
35. Netto L.E.S., Antunes F. The roles of peroxiredoxin and thioredoxin in hydrogen peroxide sensing and in signal transduction // Mol. Cells. 2016. Vol.39, №1. P.65-71. doi: 10.14348/molcells.2016.2349
36. Palde P.B., Carroll K.S. A universal entropy-driven mechanism for thioredoxin-target recognition // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2015. Vol.112, №26. P.7960-7965. doi: 10.1073/pnas.1504376112
37. Pardo M., Porat Z., Rudich A., Schauer J.J., Rudich Y. Repeated exposures to roadside particulate matter extracts suppresses pulmonary defense mechanisms, resulting in lipid and protein oxidative damage // Environ. Pollut. 2015. Vol.210. P.227-237. doi: 10.1016/j.envpol.2015.12.009
38. Paulin L., Hansel N. Particulate air pollution and impaired lung function // F1000Res. 2016. Vol.5. P.F1000 Faculty Rev-201. doi: 10.12688/f1000research.7108.1
39. Robinson D.L. Composition and oxidative potential of PM2.5 pollution and health // J. Thorac. Dis. 2017. Vol.9, №3. P. 444-447. doi:10.21037/jtd.2017.03.92
40. Schmidt H.H., Stocker R., Vollbracht C., Paulsen G., Riley D., Daiber A., Cuadrado A. Antioxidants in translational medicine // Antioxid. Redox Signal. 2015. Vol.23, №14. P.1130-1143. doi: 10.1089/ars.2015.6393
41. Schulze F., Gao X., Virzonis D., Damiati S., Schneider M.R., Kodzius R. Air quality effects on human health and approaches for its assessment through microfluidic chips // Genes (Basel). 2017. Vol.8, №10. P.E244. doi: 10.3390/genes8100244
42. Shang Y., Zhang L., Jiang Y., Li Y., Lu P. Airborne quinones induce cytotoxicity and DNA damage in human lung epithelial A549 cells: the role of reactive oxygen species // Chemosphere. 2014. Vol. 100. P.42-49. doi: 10.1016/j.chemo-sphere.2013.12.079
43. Strickland M.J., Hao H., Hu X., Chang H.H., Darrow L.A., Liu Y. Pediatric emergency visits and short-term changes in PM2.5 concentrations in the U.S. state of Georgia // Environ. Health Perspect. 2016. Vol. 124, №5. P. 690-696. doi: 10.1289/ehp.1509856
44. Styszko K., Samek L., Szramowiat K., Korzeniewska A., Kubisty K., Rakoczy-Lelek R., Kistler M., Giebl A. K. Oxidative potential of PM10 and PM2.5 collected at high air pollution site related to chemical composition: Krakow case study // Air Qual. Atmos. Health. 2017. Vol.9, Iss.10. P.1-15. doi: 10.1007/s11869-017-0499-3
45. Thurston G.D., Burnett R.T., Turner M.C., Shi Y., Krewski D., Lall R., Ito K., Jerrett M., Gapstur S.M., Diver W.R., Pope C.A. Ischemic heart disease mortality and long-term exposure to source-related components of U.S. fine particle air pollution // Environ. Health Perspect. 2016. Vol.124, №6. P. 785-794. doi: 10.1289/ehp.1509777
46. Totlandsdal A.I., Ovrevik J., Cochran R.E., Herseth J.I., Bolling A.K., Lag M., Schwarze P., Lilleaas E., Holme J.A., Kubatova A. The occurrence of polycyclic aromatic hydrocarbons and their derivatives and the proinflammatory potential of fractionated extracts of diesel exhaust and wood smoke particles // J. Environ. Sci. Health. A Tox. Hazard Subst. Environ. Eng. 2014. Vol.49, №4. P.383-396. doi: 10.1080/10934529.2014.854586
47. Vitkina T.I., Yankova VI., Gvozdenko T.A., Kuznetsov V.L., Krasnikov D.V., Nazarenko A.V., Chaika V V, Smagin S.V., Tsatsakis A.M., Engin A.B., Karakitsios S.P., Sarigiannis D.A., Golokhvast K.S. The impact of multi-walled carbon nanotubes with different amount of metallic impurities on immunometabolic parameters in healthy volunteers // Food Chem. Toxicol. 2016. Vol.87. P. 138-147. doi: 10.1016/j.fct.2015.11.023
48. Weichenthal S., Hoppin J.A., Reeves F. Obesity and the cardiovascular health effects of fine particulate air pollution // Obesity. 2014. Vol.22, №7. P.1580-1589. doi: 10.1002/oby.20748
49. Weichenthal S.A., Lavigne E., Evans G.J., Godri Pollitt K.J., Burnett R.T. Fine particulate matter and emergency room visits for respiratory illness. Effect modification by oxidative potential // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2016. Vol.194, №5. P.577-586. doi: 10.1164/rccm.201512-2434OC
50. World Health Organization. 9 out of 10 people worldwide breathe polluted air, but more countries are taking action. 2018. URL: http://www.who.int/news-room/detail/02-05-2018-9-out-of-10-people-worldwide-breathe-polluted-air-but-more-countries-are-taking-action
51. Wu C., Jain M.R., Li Q., Oka S., Li W., Kong A.N., Nagarajan N., Sadoshima J., Simmons W.J., Li H. Identification of novel nuclear targets of human thioredoxin 1 // Mol. Cell. Proteomics. 2014. Vol.13, №12. P.3507-3518. doi: 10.1074/mcp.M114.040931
52. Wyzga R.E., Rohr A.C. Long-term particulate matter exposure: attributing health effects to individual PM components // J. Air Waste Manag. Assoc. 2015. Vol.65, №5. P.523-43. doi: 10.1080/10962247.2015.1020396
53. Yang A., Wang M., Eeftens M., Beelen R., Dons E., Leseman D.L., Brunekreef B., Cassee F.R., Janssen N.A., Hoek G. Spatial variations and land use regression modeling of the oxidative potential of fine particles // Environ. Health Perspect. 2015. Vol.123, №11. P.1187-1192. doi: 10.1289/ehp.1408916
54. Ye Z.W., Zhang J., Townsend D.M., Tew K.D. Oxidative stress, redox regulation and diseases of cellular differentiation // Biochim. Biophys. Acta. 2015. Vol.1850, №8. P. 1607-1621. doi: 10.1016/j.bbagen.2014.11.010
55. Zheng X.Y., Ding H., Jiang L.N., Chen S.W., Zheng J.P., Qiu M., Zhou Y.X., Chen Q., Guan W.J. Association between air pollutants and asthma emergency room visits and hospital admissions in time series studies: a systematic review and meta-analysis // PLoS One. 2015. Vol.10, №9. P.e0138146. doi: 10.1371/journal.pone.0138146
56. Zinellu E., Zinellu A., Giuseppe F.A., Carru C., Pirina P. Circulating biomarkers of oxidative stress in chronic obstructive pulmonary disease: a systematic review // Resp. Res. 2016. Vol.17, №1. P.150. doi: 10.1186/s12931-016-0471-z
57. 0vrevik J., Refsnes M., Lag M., Holme J.A., Schwarze P.E. Activation of proinflammatory responses in cells of the airway mucosa by particulate matter: oxidant- and non-oxidant-mediated triggering mechanisms // Biomolecules. 2015. Vol.5, №3. P. 1399-1440. doi: 10.3390/biom5031399
REFERENCES
1. Vitkina T.I., Yankova V.I., Gvozdenko T.A., Denisenko Y.K., Golokhvast K.S. The formation of oxidative disorders in the population of Vladivostok under the influence of atmospheric microparticles. Byulleten' Vostochno-Sibirskogo nauchnogo tsentra Sibirskogo Otdeleniya RossiyskoyAkademii meditsinskikh nauk 2016; 1(3-2):82-85 (in Russian). doi: 10.12737/article_590823a47defa8.34126398
2. Vitkina T.I., Yankova V.I., Gorodnyy VA. Dynamics of the level of lipid hydroperoxides in alveolar macrophages under exposure to model suspensions of a micro-sized atmospheric solid particles. Bioradikaly i antioksidanty 2016; 3(3):22-23 (in Russian).
3. Kalinina E.V., Chernov N.N., Novichkova M.D. The role of glutathione, glutathione transferase and glutaredoxin in the regulation of redox-dependent processes. Uspekhi biologicheskoy khimii 2014; 54:299-384 (in Russian).
4. Yankova V.I., Vitkina T.I., Zyumchenko N.E., Barskova L.S., Golokhvast K.S. The impact of model suspensions of micro-sized suspended particulate matter of atmospheric air on morphological and functional characteristics and parameters of lipid peroxidation of alveolar macrophages of Vistar's line rats. Zdorov'ye. Meditsinskaya ekologiya. Nauka 2017; (4):80-86 (in Russian). doi:10.5281/zenodo.835330
5. Atkinson R.W., Kang S., Anderson H.R., Mills I.C., Walton H.A. Epidemiological time series studies of PM2.5 and daily mortality and hospital admissions: a systematic review and meta-analysis. Thorax 2014; 69(7):660-665. doi: 10.1136/thoraxjnl-2013-204492
6. Bhatia M., McGrath K. L., Di Trapani G., Charoentong P., Shah F., King M. M., Clarke F.M., Tonissen K. F. The thioredoxin system in breast cancer cell invasion and migration. Redox Biol. 2016; 8:68-78. doi: 10.1016/j.redox.2015.12.004
7. Bwititi P.T., Chinkwo K. Oxidative stress markers in infectious respiratory diseases: current clinical practice. Int. J. Res. Med. Sci. 2016; 4(6):1802-1813. doi: http://dx.doi.org/10.18203/2320-6012.ijrms20161727
8. Carmona J.J., Sofer T., Hutchinson J., Cantone L., Coull B., Maity A., Vokonas P., Lin X., Schwartz J., Baccarelli A.A. Short-term airborne particulate matter exposure alters the epigenetic landscape of human genes associated with the mitogen-activated protein kinase network: a cross-sectional study. Environ. Health 2014; 13:94. doi: 10.1186/1476-069X-13-94
9. Cesaroni G., Forastiere F., Stafoggia M., Andersen Z.J., Badaloni C., Beelen R., Caracciolo B., de Faire U., Erbel R., Eriksen K.T., Fratiglioni L., Galassi C., Hampel R., Heier M., Hennig F., Hilding A., Hoffmann B., Houthuijs D., Jockel K.H., Korek M., Lanki T., Leander K., Magnusson P.K., Migliore E., Ostenson C.G., Overvad K., Pedersen N.L., J J.P., Penell J., Pershagen G., Pyko A., Raaschou-Nielsen O., Ranzi A., Ricceri F., Sacerdote C., Salomaa V., Swart W., Turunen A.W., Vineis P., Weinmayr G., Wolf K., de Hoogh K., Hoek G., Brunekreef B., Peters A. Long term exposure to ambient air pollution and incidence of acute coronary events: Prospective cohort study and meta-analysis in 11 European cohorts from the ESCAPE Project. BMJ 2014; 348:f7412. doi: 10.1136/bmj.f7412
10. Cheng H., Saffari A., Sioutas C., Forman H.J., Morgan T.E., Finch C.E.Nanoscale particulate matter from urban traffic rapidly induces oxidative stress and inflammation in olfactory epithelium with concomitant effects on brain. Environ. Health Perspect. 2016; 124(10):1537-1546. doi:10.1289/ehp134
11. Couto N., Wood J., Barber J. The role of glutathione reductase and related enzymes on cellular redox homoeostasis network. Free Radic. Biol. Med. 2016; 95:27-42. doi:10.1016/j.freeradbiomed.2016.02.028
12. Delfino R.J., Wu J., Tjoa T., Gullesserian S.K., Nickerson B., Gillen D.L. Asthma morbidity and ambient air pollution: effect modification by residential traffic-related air pollution. Epidemiology 2014; 25(1):48-57. doi: 10.1097/EDE.0000000000000016
13. Dominko K., Bikic D. Glutathionylation: a regulatory role of glutathione in physiological processes. Arh. Hig.
Rada Toksikol. 2018; 69(1):1-24. doi: 10.2478/aiht-2018-69-2966
14. Doyle K. Pollution particles damage blood vessels, may lead to heart disease. Reuters: New York, 2016. Available at: https://www.reuters.com/article/us-health-cardiovascular-pm2-5-pollution/pollution-particles-damage-blood-vessels-may-lead-to-heart-disease-idUSKCN12Q2LM
15. Du Y., Xu X., Chu M., Guo Y., Wang J. Air particulate matter and cardiovascular disease: The epidemiological, biomedical and clinical evidence. J. Thorac. Dis. 2016; 8(1):E8-E19. doi:10.3978/j.issn.2072-1439.2015.11.37
16. Espinosa-Diez C., Miguel V, Mennerich D., Kietzmann T., Sánchez-Pérez P., Cadenas S., Lamas S Antioxidant responses and cellular adjustments to oxidative stress. Redox Biol. 2015; 6:183-197. doi:10.1016/j.redox.2015.07.008
17. Fang T., Zeng L., Gao D., Verma V., Stefaniak A.B., Weber R.J. Ambient size distributions and lung deposition of aerosol dithiothreitol-measured oxidative potential: contrast between soluble and insoluble particles. Environ. Sci. Technol. 2017; 51(12):6802-6811. doi: 10.1021/acs.est.7b01536
18. Fatani S.H. Biomarkers of oxidative stress in acute and chronic bronchial asthma. J. Asthma 2014; 51(6):578-584. doi: 10.3109/02770903.2014.892965
19. GBD 2015 Risk Factors Collaborators. Global, regional, and national comparative risk assessment of 79 behavioural, environmental and occupational, and metabolic risks or clusters of risks, 1990-2015: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2015. Lancet 2016; 388(10053):1659-1724. doi: 10.1016/S0140-6736(16)31679-8
20. Golokhvast K.S., Vitkina T.I., Gvozdenko T.A., Kolosov V.P., Yankova VI., Kondratieva E.V., Gorkavaya A., Naza-renko A., Chaika V., Romanova T., Karabtsov A., Perelman Ju., Kiku P., Tsatsakis A. Impact of atmospheric microparticles on the development of oxidative stress in healthy city/industrial seaport residents. Oxid. Med. Cell. Longev. 2015; 2015:412173. doi:10.1155/2015/412173
21. Hansel N.N., Paulin L.M., Gassett A.J., Peng R.D., Alexis N., Fan V.S., Bleecker E., Bowler R., Comellas A.P., Dransfield M., Han M.K, Kim V., Krishnan J.A., Pirozzi C., Cooper C.B., Martinez F., Woodruff P. G., Breysse P. J., Barr R.G., Kaufman J.D. Design of the subpopulations and intermediate outcome measures in COPD (SPIROMICS) AIR Study. BMJ Open Resp. Res. 2017; 4(1):e000186. doi:10.1136/bmjresp-2017-000186
22. Hamad S.H., Schauer J.J., Antkiewicz D.S., Shafer M.M., Kadhim A.Kh. ROS production and gene expression in alveolar macrophages exposed to PM2.5 from Baghdad, Iraq: Seasonal trends and impact of chemical composition. Sci. Tot. Environ. 2016; 543(Pt A):739-745. doi: 10.1016/j.scitotenv.2015.11.065
23. Helmholtz Zentrum München-German Research Center for Environmental Health. Particulate air pollution leads to increased heart attack risk. Science Daily: Rockville, USA; 2014. Available at: http: //www.sciencedaily.com/releases/2014/01/140122091617.htm.
24. Janssen N.A.H., Yang A., Strak M., Steenhof M., Hellack B., Gerlofs-Nijland M.E., Kuhlbusch T., Kelly F., Harrison R., Brunekreef B., Hoek G., Cassee F. Oxidative potential of particulate matter collected at sites with different source characteristics. Sci. Total Environ. 2014; 472:572-581. doi: 10.1016/j.scitotenv.2013.11.099
25. Jean-Jacques S., Simon D., Ferdinand S., Michael R. Oxidative potential of particles in different occupational environments: a pilot study. Ann. Occup. Hyg. 2015; 59(7):882-894. doi: 10.1093/annhyg/mev024
26. Krall J.R., Mulholland J.A., Russell A.G., Balachandran S., Winquist A., Tolbert P. E., Waller L.A., Sarnat S.E. Associations between source-specific fine particulate matter and emergency department visits for respiratory disease in four U.S. Cities. Environ. Health Perspect. 2017; 125(1):97-103. doi: 10.1289/EHP271
27. Larcombe A.N., Phan J.A., Kicic A., Perks K.L., Mead-Hunter R., Mullins B.J. Route of exposure alters inflammation and lung function responses to diesel exhaust. Inhal. Toxicol. 2014; 26(7):409-418. doi: 10.3109/08958378.2014.909910
28. Léveillard T., Ai't-Ali N. Cell signaling with extracellular thioredoxin and thioredoxinlike proteins: insight into their mechanisms of action. Oxid. Med. Cell. Longev. 2017; 2017: ID 8475125. doi: 10.1155/2017/8475125
29. Lu J., Holmgren A. The thioredoxin antioxidant system. Free Radic. Biol. Med. 2014; 66:75-87. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2013.07.036
30. Lu S.Y., Li Y.X., Zhang J.Q., Zhang T., Liu G.H., Huang M.Z., Li X., Ruan J.J., Kannan K., Qiu R.L. Associations between polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) exposure and oxidative stress in people living near e-waste recycling facilities in China. Environ. Int. 2016; 94:161-169. doi: 10.1016/j.envint.2016.05.021
31. Matsuzawa A. Thioredoxin and redox signaling: Roles of the thioredoxin system in control of cell fate. Arch. Bio-chem. Biophys. 2017; 617:101-105. doi: 10.1016/j.abb.2016.09.011
32. Moreno T., Kelly F. J., Dunster C., Oliete A., Martins V, Reche C., Minguillón M.C., Amato F., Capdevila M., Miguel E., Querol X. Oxidative potential of subway PM2.5. Atmos. Environ 2017; 148:230-238. doi: 10.1016/j.atmo-senv.2016.10.045
33. National PEP Weighing Laboratory, US-EPA, Region 4. PM2.5. Objectives and History. Available at: https://ar-chive. epa.gov/pesticides/region4/sesd/pm25/web/html/p2. html
34. Netto L.E.S., Antunes F. The roles of peroxiredoxin and thioredoxin in hydrogen peroxide sensing and in signal transduction. Mol. Cells 2016; 39(1):65-71. doi: 10.14348/molcells.2016.2349
3 5. Palde P.B., Carroll K.S. A universal entropy-driven mechanism for thioredoxin-target recognition. Proc. Natl. A cad. Sci USA 2015; 112(26):7960-7965. doi: 10.1073/pnas.1504376112
36. Pardo M., Porat Z., Rudich A., Schauer J.J., Rudich Y. Repeated exposures to roadside particulate matter extracts suppresses pulmonary defense mechanisms, resulting in lipid and protein oxidative damage. Environ. Pollut. 2015; 210:227-237. doi: 10.1016/j.envpol.2015.12.009
37. Paulin L., Hansel N. Particulate air pollution and impaired lung function. F1000Res. 2016; 5: F1000 Faculty Rev-201. doi: 10.12688/f1000research.7108.1
38. Robinson D.L. Composition and oxidative potential of PM2.5 pollution and health. J. Thorac. Dis. 2017; 9(3):444-447. doi:10.21037/jtd.2017.03.92
39. Schmidt H.H., Stocker R., Vollbracht C., Paulsen G., Riley D., Daiber A., Cuadrado A. Antioxidants in translational medicine. Antioxid. Redox Signal. 2015; 23(14):1130-1143. doi: 10.1089/ars.2015.6393
40. Boukhenouna S., Wilson M.A, Bahmed K., Kosmider B. Reactive oxygen species in chronic obstructive pulmonary disease. Oxid. Med. Cell. Longev. 2018; 2018: ID 5730395. doi: 10.1155/2018/5730395
41. Schulze F., Gao X., Virzonis D., Damiati S., Schneider M.R., Kodzius R. Air quality effects on human health and approaches for its assessment through microfluidic chips. Genes (Basel) 2017; 8(10):E244. doi: 10.3390/genes8100244
42. Shang Y., Zhang L., Jiang Y., Li Y., Lu P. Airborne quinones induce cytotoxicity and DNA damage in human lung epithelial A549 cells: the role of reactive oxygen species. Chemosphere 2014; 100:42-49. doi: 10.1016/j.chemo-sphere.2013.12.079
43. Strickland M.J., Hao H., Hu X., Chang H.H., Darrow L.A., Liu Y. Pediatric emergency visits and short-term changes in PM2.5 concentrations in the U.S. state of Georgia. Environ. Health Perspect. 2016; 124(5):690-696. doi: 10.1289/ehp.1509856
44. Styszko K., Samek L., Szramowiat K., Korzeniewska A., Kubisty K., Rakoczy-Lelek R., Kistler M., Giebl A. K. Oxidative potential of PM10 and PM2.5 collected at high air pollution site related to chemical composition: Krakow case study. Air Qual. Atmos. Health 2017; 9(10):1-15. doi: 10.1007/s11869-017-0499-3
45. Thurston G.D., Burnett R.T., Turner M.C., Shi Y., Krewski D., Lall R., Ito K., Jerrett M., Gapstur S.M., Diver W.R., Pope C.A. Ischemic heart disease mortality and long-term exposure to source-related components of U.S. fine particle air pollution. Environ. Health Perspect. 2016; 124(6):785-794. doi: 10.1289/ehp.1509777
46. Totlandsdal A.I., Ovrevik J., Cochran R.E., Herseth J.I., Bolling A.K., Lag M., Schwarze P., Lilleaas E., Holme J.A., Kubatova A. The occurrence of polycyclic aromatic hydrocarbons and their derivatives and the proinflammatory potential of fractionated extracts of diesel exhaust and wood smoke particles. J. Environ. Sci. Health. A Tox. Hazard Subst. Environ. Eng. 2014; 49(4):383-396. doi: 10.1080/10934529.2014.854586
47. Vitkina T.I., Yankova VI., Gvozdenko T.A., Kuznetsov VL., Krasnikov D.V., Nazarenko A.V., Chaika V V, Smagin S.V., Tsatsakis A.M., Engin A.B., Karakitsios S.P., Sarigiannis D.A., Golokhvast K.S. The impact of multi-walled carbon nanotubes with different amount of metallic impurities on immunometabolic parameters in healthy volunteers. Food Chem. Toxicol. 2016; 87:138-147. doi:10.1016/j.fct.2015.11.023
48. Weichenthal S., Hoppin J.A., Reeves F. Obesity and the cardiovascular health effects of fine particulate air pollution. Obesity 2014; 22(7):1580-1589. doi: 10.1002/oby.20748
49. Weichenthal S.A., Lavigne E., Evans G.J., Godri Pollitt K.J., Burnett R.T. Fine particulate matter and emergency room visits for respiratory illness. Effect modification by oxidative potential. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2016; 194(5):577-86. doi: 10.1164/rccm.201512-2434OC
50. World Health Organization. 9 out of 10 people worldwide breathe polluted air, but more countries are taking action. 2018. Available аt: http://www.who.int/news-room/detail/02-05-2018-9-out-of-10-people-worldwide-breathe-polluted-air-but-more-countries-are-taking-action
51. Wu C., Jain M.R., Li Q., Oka S., Li W., Kong A.N., Nagarajan N., Sadoshima J., Simmons W.J., Li H. Identification of Novel Nuclear Targets of Human Thioredoxin 1. Mol. Cell. Proteomics 2014; 13(12):3507-3518. doi: 10.1074/mcp.M114.04093152
52. Wyzga R.E., Rohr A.C. Long-term particulate matter exposure: attributing health effects to individual PM components. J. Air Waste Manag. Assoc. 2015; 65(5):523-43. doi: 10.1080/10962247.2015.1020396
53. Yang A., Wang M., Eeftens M., Beelen R., Dons E., Leseman D.L., Brunekreef B., Cassee F.R., Janssen N.A., Hoek G. Spatial variations and land use regression modeling of the oxidative potential of fine particles. Environ. Health Perspect. 2015; 123(11):1187-1192. doi: 10.1289/ehp.1408916
54. Ye Z.W., Zhang J., Townsend D.M., Tew K.D. Oxidative stress, redox regulation and diseases of cellular differentiation. Biochim. Biophys. Acta 2015; 1850(8):1607-1621. doi: 10.1016/j.bbagen.2014.11.010
55. Zheng X.Y., Ding H., Jiang L.N., Chen S.W., Zheng J.P., Qiu M., Zhou Y.X., Chen Q., Guan W.J. Association between air pollutants and asthma emergency room visits and hospital admissions in time series studies: a systematic review and meta-analysis. PLoS One 2015; 10(9):e0138146. doi: 10.1371/journal.pone.0138146
56. Zinellu E., Zinellu A., Giuseppe F.A., Carru C., Pirina P. Circulating biomarkers of oxidative stress in chronic ob-
structive pulmonary disease: a systematic review. Resp. Res. 2016; 17(1):150. doi: 10.1186/s12931-016-0471-z
57. 0vrevik J., Refsnes M., Lag M., Holme J.A., Schwarze P.E. Activation of proinflammatory responses in cells of the airway mucosa by particulate matter: oxidant- and non-oxidant-mediated triggering mechanisms. Biomolecules 2015; 5(3):1399-1440. doi: 10.3390/biom5031399
Информация об авторах:
Людмила Сергеевна Барскова, аспирант, младший научный сотрудник, лаборатория медицинской экологии и рекреационных ресурсов, Владивостокский филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» - Научно-исследовательский институт медицинской климатологии и восстановительного лечения; e-mail: pretty_people_2016@mail.ru
Татьяна Исааковна Виткина, д-р биол. наук, профессор РАН, зав. лабораторией медицинской экологии и рекреационных ресурсов, Владивостокский филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» - Научно-исследовательский институт медицинской климатологии и восстановительного лечения; e-mail: tash30@mail.ru
Поступила 03.04.2019 Принята к печати 08.07.2019
Author information:
Lyudmila S. Barskova, Junior Staff Scientist, Laboratory of Medical Ecology and Recreational Resources, Vladivostok Branch of Far Eastern Center of Physiology and Pathology of Respiration - Research Institute of Medical Climatology and Rehabilitation Treatment; e-mail: pretty_people_2016@mail.ru
Tatyana I. Vitkina, PhD, D.Sc. (Biol.), Professor RAS, Head of Laboratory of Medical Ecology and Recreational Resources, Vladivostok Branch of the Far Eastern Center of Physiology and Pathology of Respiration - Research Institute of Medical Climatology and Rehabilitation Treatment; e-mail: tash30@mail.ru
Received April 03, 2019 Accepted July 08, 2019
