Вред и польза окислительного стресса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВО Тюменский ГМУ Минздрава России

Вред и польза окислительного стресса

Кичерова О.А., Рейхерт Л.И., Кичерова К.П.

Активация свободно-радикальных процессов является универсальным патогенетическим механизмом. В то же время в многочисленных исследованиях получены противоречивые данные, касающиеся неоднозначной роли окислительного стресса в организме. Авторами приведен обзор современных представлений о предполагаемой роли окислительного стресса, а также данные собственных исследований параметров антиоксидантной системы у больных с ишемическим инсультом и рассеянным склерозом.

Ключевые слова: окислительный стресс, антиоксидантная система, патогенез.

Kicherova O.A., Reikhert L.I., Kicherova K.P.

The harm and benefits of oxidative stress

Activation of free radical processes is a universal pathogenetic mechanism. At the same time, in numerous studies, conflicting data regarding the ambiguous role of oxidative stress in the body have been obtained. The authors provide an overview of current ideas about the alleged role of oxidative stress, as well as data from their own studies of the parameters of the antioxidant system in patients with ischemic stroke and multiple sclerosis. Keywords: oxidative stress, antioxidant system, pathogenesis.

В настоящее время отмечается значительный рост интереса к изучению свободно-радикальных процессов. Это касается не только исследований глубинных аспектов патогенеза многих заболеваний, но и раскрытия механизмов возможной положительной роли окислительного стресса [1, 2, 8, 11, 13, 14, 17, 19, 21, 22, 27]. Так, например, теория первичной или вторичной структурно-функциональной дестабилизации клеточных мембран положена в основу представлений о патогенезе различных заболеваний: воспалительных, дистрофических, дегенеративных, дисметаболических. Реализация повреждающего действия мембрано-дестабилизирующих факторов происходит через универсальные механизмы - повышение активности фосфолипазного и перекисного окисления липидов (фосфолипидов, холестерина) клеточных мембран, а также ингибирование активности антиоксидантной системы защиты [4, 5, 6, 9, 15, 18, 25, 26, 28, 30]. Перекисное окисление липидов (ПОЛ) является доказанным механизмом развития многих патологических состояний, а сочетание активности процессов ПОЛ с депрессией системы антиоксидантной защиты приводит к формированию оксидантного стресса, который в настоящее время рассматривается как системная реакция в ответ на повреждения тканей организма [3, 12, 16]. Интенсивность свободно-радикального окисления (СРО) при патологических процессах обусловлена взаимодействием разнонаправленных групп факторов. Один - это прооксиданты, катализирующие ПОЛ; другой - антиоксидантный каскад, являющийся противовесом свободнорадикальных процессов и поддерживающий их на стабильном физиологическом уровне. В то же время имеются данные, указывающие на то, что некоторые прооксидантные соединения или агенты могут быть использованы в качестве терапевтических средств преимущественно против онкологических заболеваний [31].

В развитии заболеваний нервной системы окси- дантный стресс, очевидно, играет значимую роль, что связано с высоким потреблением нервной системой кислорода. В собственных исследованиях, проводимых у больных цереброваскулярной патологией, нам удалось выявить значимые изменения в показателях антиоксидантной системы. Для изучения антиоксидантных процессов мы выбрали ряд параметров: жирорастворимый антиоксидант - альфа-токоферол, бета-каротин, фермент антирадикальной защиты - супероксиддисмутазу, фермент антиперекисной защиты - каталазу и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу [20].

Нами было установлено, что при ишемическом инсульте уже на 5-7 сутки от начала заболевания отмечается значительный дефицит альфа-токоферола, более выраженный у больных с тяжелым течением инфаркта мозга. Отмечалось также снижение содержания в плазме крови бета-каротина у больных ишемическим инсультом средней степени тяжести, в то время как при малом ишемическом инсульте, как наиболее благоприятном варианте ишемического инсульта (ИИ), статистически достоверного снижения уровня бета-каротина выявлено не было. Полученные данные позволили установить важное патогенетическое звено в системе реакций, обусловливающих, в конечном итоге, мембрано-дестабилизирующие изменения.

Состояние антиоксидантной системы у больных с летальным инсультом испытывает еще большее напряжение. Причем уровень альфа-токоферола в плазме крови больных ИИ с перспективой летального исхода снижался в значительно большей степени и раньше, чем при благоприятном исходе заболевания. Эти изменения были выражены тем сильнее, чем раньше наступал летальный исход. В то же время статистически достоверных различий в уровне бета- каротина при летальном и благоприятном для жизни прогнозе мы не выявили.

Вероятно, в перспективе летального исхода при мозговом инсульте патогенетически более значимым является дефицит в плазме крови альфа-токоферола по сравнению с дефицитом бета-каротина. В целом, полученные данные, позволили сделать вывод, что острый дефицит антиоксидантов в организме больных мозговым инсультом, растормаживая цепную реакцию процессов переокисления мембранных липидов, является одним из факторов, способствующих летальному исходу заболевания. Снижение активности каталазы и содержания альфа-токоферола мы наблюдали с первых трех суток развития инсульта, с усугублением на 5-7 сутки и сохранением низких показателей до конца периода наблюдения (19-21 сутки). Таким образом, был сделан вывод, что депрессия антиоксидантных механизмов в мембранах эритроцитов, в тромбоцитах и спинномозговой жидкости являются базовыми в патогенезе ишемического инсульта и что несостоятельность различных звеньев антиоксидантной защиты создает перспективу для формирования цепных реакций дестабилизации клеточных мембран, определяя, в конечном итоге, тяжесть клинических проявлений заболевания.

В то же время нами был отмечен рост активности супероксиддисмутазы (СОД) в первые трое суток от начала заболевания у всех больных ишемическим инсультом, что было расценено как защитная реакция, отражающая адаптационные возможности организма в начальный период инсульта, причем, СОД - зависимая система антиоксидантной защиты оказалась достоверно (р<0,05) активнее при малом ишемическом инсульте, по сравнению с аналогичными показателями в группах больных с более тяжелым течением инсульта. Такое состояние активности СОД в разных по тяжести группах больных ИИ позволило высказать предположение о состоятельности компенсаторных реакций при малом ишемическом инсульте и несостоятельности в группах больных с более тяжелым течением заболевания, что подтвердилось дальнейшей динамикой активности супероксиддисмутазы: на 5-7 и 19-21 сутки показатели активности СОД при малом ишемическом инсульте не имели достоверных отличий от нормативных показателей, в то время как при инсульте более тяжелого течения наблюдалось снижение активности данного фермента ниже нормативного уровня. В литературе подобные изменения с парадоксальным повышением показателей антиоксидантной системы были описаны у больных с онкопатологией, что было расценено как механизм адаптивного ответа на детоксикацию вредных метаболитов, связанных с окислительным стрессом [29].

При детальном изучении параметров антиоксидантной системы у больных рассеянным склерозом (РС) мы выяснили, что в них так же, как и при ишемическом инсульте, происходят сдвиги в антиоксидантной системе. Так, удалось установить, что активность ферментов антиоксидантной защиты (СОД, каталазы, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г-6-ФДГ)) и содержание альфа-токоферола в мембранах эритроцитов больных ремиттирующей формой РС (РРС) находятся в соответствии с нормативными параметрами, что свидетельствует о состоятельности исследованных нами звеньев системы антиоксидантной защиты при данном течении заболевания. У больных с менее благоприятным течением РС (вторично-прогредиентный (ВПРС) и первично-прогредиентный (ППРС) рассеянный склероз) мы выявили значительное снижение активности ферментов антиоксидантной защиты (СОД, каталазы, Г-6-ФДГ) и дефицит эндогенного антиоксиданта альфа-токоферола в мембранах эритроцитов. При этом депрессия системы антиоксидантной защиты была более выражена у больных с наиболее неблагоприятным течением рассеянного склероза (ППРС), что отразилось в статистически достоверном снижении активности СОД и Г-6ФДГ по сравнению с аналогичными показателями в группе больных ВПРС. Что касается сниженной активности каталазы и дефицита содержания альфа- токоферола, то эти параметры в группах ВПРС и ППРС были вполне сопоставимы. Полученные результаты свидетельствуют о том, что при неблагоприятном варианте РС (ВПРС и ППРС) у больных наблюдается срыв компенсаторных возможностей исследованных звеньев системы антиоксидантной защиты (активность СОД, каталазы, Г-6ФДГ, содержание альфа-токоферола). Несостоятельность системы антиоксидантной защиты является дополнительным фактором, ведущим к активации процессов ПОЛ и, в конечном итоге, изменению функциональных свойств клеточных мембран и их структуры.

Проведенный корреляционный математический анализ позволил нам установить высокодостоверные отрицательные корреляционные взаимосвязи между тяжестью клинических проявлений рассеянного склероза и активностью супероксиддисмутазы (г = - 0,651; р < 0,05), что свидетельствует о патогенетической значимости активности СОД в тяжести клинических проявлений РС.

Нами установлены существенные изменения в системе антиоксидантной защиты у больных рассеянным склерозом в зависимости от стадии заболевания (обострение или ремиссия). Так, в период экзацер- бации РРС наблюдалось статистически достоверное снижение активности ферментов антиоксидантной защиты (супероксиддисмутазы, каталазы, Г-6-ФДГ). Кроме того, нами было установлено уменьшение содержания в мембранах эритроцитов эндогенного антиоксиданта - альфа-токоферола, что свидетельствует об истощении пула эндогенных антиоксидантов в условиях их повышенного расходования при свободнорадикальном стрессе.

В период ремиссии показатели активности ферментов антиоксидантной защиты и содержание альфа-токоферола в мембранах эритроцитов были статистически достоверно выше по сравнению с аналогичными показателями в период обострения и не имели статистически достоверных различий с контрольной группой.

Нами установлено, что срыв компенсации в системе антиоксидантной защиты совпадает с периодом обострения заболевания. Можно предположить, что изученные нами звенья системы антиоксидантной защиты обеспечивают продолжительность ремиссии при РРС. Вполне вероятно, что несостоятельность системы антиоксидантной защиты является одним из факторов, ведущих к экзацербации при рассеянном склерозе [7]. Таким образом, был сделан вывод о том, что состояние антиоксидантной системы является одним из важнейших механизмов в патогенезе рассеянного склероза. Депрессия отдельных звеньев антиоксидантной системы наиболее выражена при неблагоприятных формах рассеянного склероза, а также в период экзацербации, что свидетельствует о срыве компенсаторных возможностей в условиях тяжелого течения патологического процесса. Указанная несостоятельность антиоксидантной системы может являться дополнительным фактором, ведущим к активации ПОЛ и, как следствие к значительным структурно-функциональным перестройкам клеточных мембран.

Таким образом, подводя итог, следует отметить, что состояние антиоксидантной системы является важным патогенетическим аспектом, определяющим особенности патогенетического процесса при самых разных заболеваниях. Активность компонентов системы антирадикальной защиты предопределяет специфику мембрано-дестабилизирующих процессов в организме и, вероятно, может корригироваться медикаментозными методами, что в конечном итоге может привести к «управляемости» процесса дестабилизации клеточных мембран [10]. Опираясь на результаты собственных исследований, а также литературные данные, мы можем предполагать, что окислительный стресс, являясь по многим обстоятельствам патологическим механизмом, при определенных условиях может быть использован в качестве инструмента лечения, если появится возможность управлять его тонкой настройкой внутри человеческого организма [23, 24, 32].

окислительный стресс ишемический инсульт

Литература

Быченко С. М., Кичерова О. А., Маркина О. Л. Роль нарушений метаболизма в механизмах формирования демиелинизиру- ющего процесса при рассеянном склерозе // Медицинская наука и образование Урала. 2012. Т. 13, № 1 (69). С. 15-18.

Быченко С. М., Кичерова О. А., РейхертЛ. И. Роль антиоксидантной системы в патогенезе рассеянного склероза // Медицинская наука и образование Урала. 2011. Т. 12, № 3-1 (67). С. 151-153.

Бышевский А. Ш., Терсенов О. А. Биохимия для врачей. Екатеринбург: Уральский рабочий, 1994. 383 с.

КамзеевВ.Д., СоколоваА.А., РейхертЛ.И., БыченкоС.М., Кичерова О. А., Маркина О. Л., Замятина Е. А. Мембранодестабилизирующие процессы и состояние антиоксидантной защиты в эритроцитах больных рассеянным склерозом // Казанский медицинский журнал. 2005. Т. 86, № 5. С. 375-379.

Кичерова О. А., РейхертЛ. И. Активность системы антиоксидантной защиты при рассеянном склерозе // Тюменский медицинский журнал. 2017. Т. 19, № 2. С. 44-48.

Кичерова О. А., РейхертЛ. И. Механизмы формирования патологического процесса при рассеянном склерозе и способы их коррекции // Медицинская наука и образование Урала. 2017. Т. 18, №2 (90). С. 147-150.

Кичерова О. А., РейхертЛ. И., Соколова А. А. Влияние глатира- мера ацетата на патогенетические механизмы ремиттирую- щей формы рассеянного склероза // Академический журнал Западной Сибири. 2015. Т. 11, № 6. (61). С. 51-53.

Кравцов Ю. И., Кичерова О. А. Современные тенденции клинического течения рассеянного склероза (10-летнее проспективное исследование) // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 223.

Кротенко Н. В., Смирнова Л. П., Кротенко Н. М., Алифиро- ва В. М., Иванова С. А. Окислительный стресс у пациентов с ремитирующей и вторично-прогредиентной формами РС // Неврологический журнал. 2010. № 6. С. 26-29.

ОдинакМ. М. Новые подходы к антиоксидантной терапии при рассеянном склерозе // Журнал неврологии и психиатрии им. С. С. Корсакова. 2002. спец. выпуск. С. 72-76.

Подлузская И. Д., РейхертЛ. И. Эпидемиологические аспекты рассеянного склероза на юге Тюменской области // Медицинская наука и образование Урала. 2009. Т. 10, № 2-1 (58).

С. 30-32.

РейхертЛ. И. Состояние антиоксидантных механизмов при ишемических инсультах // Казанский медицинский журнал. 1999. №5. С. 371.

РейхертЛ.И., БыченкоС.М., КичероваО.А., Подлузская И. Д., Тенина О. А., Соколова А. А. Роль окислительного стресса в механизмах формирования демиелинизирующего процесса при рассеянном склерозе // Неврологический вестник Журнал им. В. М. Бехтерева. 2006. Т. 38, № 3-4. С. 40-45.

РейхертЛ. И., Кичерова О. А., Доян Ю. И., РейхертЛ. В. Патобиологические механизмы цереброваскулярных заболеваний // Академический журнал Западной Сибири. 2018. Т. 14, №1 (72). С. 55-56.

РейхертЛ. И., Кичерова О. А., Скорикова В. Г. Состояние антиоксидантных процессов при ишемическом инсульте, коррекция с патогенетических позиций // Академический журнал Западной Сибири. 2018. Т. 14, № 3 (74).С. 62-63.

Рудакова-ШилинаН. К., МатюковаЛ. Д.Оценка антиоксидантной системы организма // Лабораторное дело. 1982. № 1. С. 19-22.

СоколоваА.А., РейхертЛ.И., Кичерова О. А.Значимость мембрано-патологических процессов в тяжести клинических проявлений и прогнозе рассеянного склероза // Тюменский медицинский журнал. 2015. Т. 17, № 4. С. 47-51.

Тенина О. А., Кичерова О. А., Быченко С. М., Марки- наО.Л. Роль оксида азота и некоторых механизмов антирадикальной защиты в формировании клинических проявлений рассеянного склероза // Медицинская наука и образование Урала. 2009. Т. 10, № 2-1 (58). С. 33-35.

Хохлов А. П. Миелопатии и демиелинизирующие заболевания М.: Медицина, 1990. 256 с.

Чумаков В. Н., Осинская Л. В. Активность цинк и медьсодержащей супероксиддисмутазы в тканях крыс в норме и при гипоксии // Вопросы мед. химии. 1979. № 8. С. 261-265.

ШмидтТ. Е. Новые данные по эпидемиологии, патогенезу и клинике рассеянного склероза (по материалам 28-го конгресса ECTRIMS- Европейского комитета по исследованию и лечению рассеянного склероза, Лион, 2012) // Неврологический журнал. 2013. Т. 18, № 1. С. 39-44.

ШмидтТ. Е. Рассеянный склероз М.: МЕДпресс-информ, 2010. 267 с.

Andrisic L., Dudzik D., Barbas C., Milkovic L., Grune T., Zarkovic N. Short overview on metabolomics approach to study pathophysiology of oxidative stress in cancer // Redox Biol. 2018. № 14. Р. 47-58.

Balmus I. M., Ciobica A., Antioch I., Dobrin R., Timofte D. Oxidative Stress Implications in the Affective Disorders: Main Biomarkers, Animal Models Relevance, Genetic Perspectives, and Antioxidant Approaches // Oxid Med Cell Longev. 2016. 3975101.

Bansal R. Importance of glycolipids in olygo-dendrocyte membrane biogenesis and maintenance: protein - lipid interactions // J. Neurochem. Supple. 1997. №69. S 95A.

Bo L., Dawwson T. M., Wesselingh S. Induction of nitric oxide synthase in demyelinating regions of multiple sclerosis brain // Ann. Neurol. 1994. Vol. 36. P. 778-786.

Duquette P. Mormon factors in susceptibility to multiple sclerosis // Curr. Opin. Neurol. Neurosurg. 1993. № 6. P. 195-201.

Hartung H. P., Jung S., Stall G., et al.Inflammatory mediators in demyelinating disorders of CMS and PNS // J. Neuroimmunol. 1992. 40. P. 197-210.

Katerji M., Filippova M., Duerksen-Hughes P. Approaches and Methods to Measure Oxidative Stress in Clinical Samples: Research Applications in the Cancer Field // Oxidative Medicine and Cellular Longevity Vol. 2019. Article ID 1279250. 29 p.

Kubera M. The effect of antidepressant drags on the immunoreactivity of stressed animal. Environmental Pollution and neuroimmunointeractions and environment. St.Petersburg, 1995. P. 139-140.

Pizzino G., Irrera N., Cucinotta M., Pallio G., Mannino F., Arcoraci V., Squadrito F., Altavilla D., Bitto A. Oxidative Stress: Harms and Benefits for Human Health // Oxid Med Cell Longev. 2017. 8416763.

Simioni C., Zauli G., Martelli A., Vitale M., Sacchetti G., Gonelli A., Neri L. Oxidative stress: role of physical exercise and antioxidant nutraceuticals in adulthood and aging // Oncotarget. 2018. № 9 (24). P. 17181-17198.

Размещено на Allbest.ru