Антиоксидантная защита легких
Эпителиальные клетки легкого отделены от внешней среды слизистой пленкой бронхоальвеолярного секрета, который представляет собой первую линию защиты против воздействия атмосферных поллютантов [502].
В бронхах выделяют поверхностный более плотный слой слизи, состоящий преимущественно из длинных эластичных гликопротеинов и молекул ДНК из разрушенных клеток; а также лежащий под верхним более жидкий слой, в котором движутся реснички мерцательного эпителия. В верхних дыхательных путях толщина слоя составляет от 1 до 10 мкм, в альвеолах — 0,2-0,5 мкм. Основным компонентом слизи является муцин, секретируемый эпителиальными клетками и обладающий антиоксидантными свойствами [689]. Было показано, что пнев- моциты II типа секретируют α-токоферол [1438], в слизи выявлено также высокое содержание восстановленного глутатиона [408], аскорбиновой кислоты [502]. Среднее содержание основных неферментативных антиоксидантов в бронхоальвеолярной жидкости и сыворотке крови представлено в табл. 16.Таблица 16
Средние концентрации основных неферментативных антиоксидантов (мкМ) в сыворотке и бронхоальвеолярной жидкости [502]
| Антиоксидант | Плазма | Бронхоаль веолярная жидкость | Антиоксидант | Плазма | Бронхоаль веолярная жидкость |
| Аскорбиновая кислота | 40 | 100 | α-Токоферол | 25 | 2,5 |
| Глутатион | 1,5 | 100 | β-каротин | 0,4 | - |
| Мочевая кислота | 300 | 90 | Убихинон | 0,6 | - |
| Билирубин | 10 | - | Альбумин | 500 | 70 |
Из табл.
16 видно, что основными антиоксидантами бронхоальвеолярной жидкости являются аскорбиновая кислота и глутатион, концентрация последнего в бронхах в 70 раз выше, чем в сыворотке крови. Глутатион — внутриклеточный антиоксидант, источником его появления в бронхоальвеолярной жидкости служат разрушающиеся клетки, прежде всего лейкоциты, которые мигрируют в альвеолы и бронхи, а также эпителиальные клетки, секретирующие глутатион во внеклеточную среду. В отличие от сыворотки, в бронхоальвеолярном секрете мало токоферола, β-каротина, убихинона; это связано с тем, что основным транспортером данных соединений являются сывороточные липопротеины, в которых содержание жирорастворимых антиоксидантов значительно выше, чем в липидной фазе клеточных мембран. Проведенный сравнительный анализ показал, что у разных видов животных и людей содержание антиоксидантов в бронхоальвеолярной жидкости значительно варьирует (табл. 17).В защите эпителия трахеи, бронхов и альвеол от окислительного повреждения важную роль играют ферментативные антиоксиданты (СОД, каталаза, ГПО) [1128, 1783], жирорастворимые фенольные антиоксиданты и аскорбиновая кислота [614, 1752, 1783], а также SH-содержащие антиоксиданты [1295]. В защите пневмоцитов II типа от перекиси водорода главная роль принадлежит каталазе. В условиях воздействия высоких концентраций H2O2 (более 10-4 М) ингибирование каталазы, но не глутатионперокси- дазы, значительно снижает способность клеток трахей и альвеол разлагать перекись водорода [579, 893]. В то же время глутатионпероксидазы также важны для антиоксидантной защиты, поскольку их ингибирование потенцирует повреждение эпителиальных клеток экзогенной перекисью [579, 1523]. Конститутивно экспрессируемая Си,/п-СОД и индуцибельно экспрессируемая Mn-СОД эффективно защищают клетки легкого от
Таблица 17
Содержание неферментативных антиоксидантов в бронхоальвеолярной жидкости [1364]
| Антиоксидант | Человек | Морская свинка | Крыса |
| Аскорбиновая кислота, нмоль/мг белка | 21,4 ± 2,8 | 28,8 ± 2,2 | 199,4 ± 9,1 |
| Глутатион, нмоль/мг белка | 20,4 ± 3,8 | 11,2 ± 1,9 | 12,1 ± 5,0 |
| Мочевая кислота, нмоль/мг белка | 15,9 ± 2,3 | 2,70 ± 0,4 | 4,30 ± 0,6 |
| Витамин Е, нмоль/мг белка | 0,30 ± 0,06 | 0,04 ± 0,00 | 0,06 ± 0,01 |
| Витамин Е, нмоль/мг липидов | 47,2 ± 3,8 | 1,40 ± 0,50 | 0,60 ± 0,20 |
токсического действия О-. Повышение активности митохондриальной Mn-СОД в результате воздействия цитокинов, таких как ФНО (фактор некроза опухолей), ИЛ-1 и ИЛ-6, приводит к возрастанию устойчивости клеток эпителия к действию прооксидантов [560] и гипероксии [1654, 1750].
В эндотелиоцитах микрососудов легких в отличие от эндотелиальных клеток крупных артерий выявлено повышенное содержание Мп-СОД, при этом в микрососудистых клетках значительно менее эффективно индуцируется синтез Мп-СОД в ответ на цитокины [1700]. По-видимому, эти особенности обусловлены тем, что эндотелиоциты мелких сосудов, непосредственно прилегающих к альвеолам, находятся в условиях окислительного стресса.Как показали эксперименты, выполненные на кроликах, содержание каталазы и ГПО в лаважной жидкости в 6 раз ниже, чем в клетках легкого, однако активность СОД (ЕД/мг белка) одинакова как в лаваже, так и в клетках [297]. Исследования последних лет позволяют предположить, что выявленная в этих экспериментах супероксиддис- мутазная активность лаважной жидкости обусловлена экстрацеллюлярной СОД. Так, иммунолокализация Э-СОД установила наличие высоких концентраций фермента в стенках сосудов и воздухоносных путей легких человека и бабуина, где он расположен главным образом в соединительнотканном матриксе, окружающем крупные сосуды и бронхи (под эндотелием, вокруг гладкомышечных клеток и по всей адвентиции) [1254]. Предполагается, что, помимо экранирования вазорелаксанта NO· от взаимодействия с супероксид-анионом, Э-СОД может играть важную роль в защите белков и липидов сурфактанта от окисления, особенно в условиях активации окислительного стресса. При этом, как показано в работе [1047], увеличение активности Э-СОД в ткани легкого крыс в ходе развития воспаления, индуцированного внутритрахеальным введением 1 мг липополисахарида, осуществляется главным образом за счет рекрутированных нейтрофилов, а не клеток-резидентов (легочных макрофагов и эпителиоцитов). Интересно, что в этой ситуации нейтрофилы не сами синтезировали фермент, а, направляясь в очаг воспаления, по пути сорбировали его из плазмы крови (где ее содержание снижалось) и внеклеточного матрикса, а достигнув места назначения и выполнив свои санационные функции, как бы передавали фермент клеткам-резидентам. Глутатионпероксидаза в лаваже также представлена главным образом экстрацеллюлярной изоформой, которая выделяется эпителиоцитами [479].
В сурфактанте выявлен белок с молекулярной массой 28-36 кДа, ингибирующий дыхательный «взрыв» в гранулоцитах и, как предполагается, являющийся регулятором окислительной активности фагоцитирующих клеток в легких [1732]. Кроме того, сурфактант ингибирует внутриклеточную продукцию Н2О2 в моноцитах, как предполагается, посредством нарушения процесса самосборки NADPH-оксидазного комплекса [645]. Таким образом, помимо прямой антиоксидантной защиты, в сурфактанте легких выявляются соединения, препятствующие активации фагоцитов и продукции АКМ, что несомненно важно для органа с большой поверхностью (у взрослого человека около 120 м2), подверженной действию газовой среды с высоким содержанием молекулярного кислорода.