ИШЕМИЧЕСКОЕ И РЕПЕРФУЗИОННОЕ ПОВРЕЖДЕНИЕ МИОКАРДА

Повреждение кардиомиоцитов при реперфузии ишемизированного миокарда опосредовано множеством взаимозависимых факторов, одним из которых, занимающим ключевое место, являются свободнорадикальные механизмы [146, 607].

Ишемия сопровождается повышением экспрессии молекул адгезии как на эндоте- лиоцитах пораженного участка (ICAM-1, ELAM-1) [501], так и на полиморфноядерных лейкоцитах (CD11b/CD18) [501, 1407], благодаря чему последние накапливаются в капиллярах ишемизированной области.

Усилению повреждающего действия АКМ нейтрофильного происхождения способствует также снижение продукции NO· вследствие дисфункции эндотелиоцитов, что усиливает адгезию гранулоцитов [630, 1065]; нарушение генерации NO· в дальнейшем усугубляется непосредственной его инактивацией супероксид-анионом, выделяемым активированными ПЯЛ [1182]. Более того, образующийся в результате взаимодействия этих молекул пероксинитрит в высоких концентрациях обладает выраженным цитотоксическим эффектом [1481]. Кроме того, при длительной ишемии происходит прими- рование как циркулирующих, так и костномозговых полиморфноядерных лейкоцитов продуктами ПОЛ, деградации кардиомиоцитов, активации комплемента, что приводит к повышению их деструктивного потенциала [90, 91]; реперфузия и взрыв продукции АКМ инициирует продукцию кластогенных факторов, которые также обладают при- мирующими свойствами [577].

Доказательства участия гранулоцитов в повреждении миокарда, вызванном ише- мией/реперфузией, главным образом непрямые: есть эпидемиологические данные о связи между количеством гранулоцитов в крови и риском развития ИБС [1320]; у больных ИБС обнаружена положительная корреляция между содержанием лейкоцитов и тяжестью заболевания, повышена агрегируемость гранулоцитов [1407], а при инфаркте миокарда резко возрастает интенсивность их индуцированной хемилюминесценции [39, 84, 103].

В то же время в других исследованиях у свиней с лейкопенией не обнаружено изменения размеров инфаркта [518] и восстановления сократительных функций миокарда [835] по сравнению с контрольными животными; дисфункция миокарда не снималась моноклональными антителами, специфическими к главным лейкоцитарным молекулам адгезии ф₂-интегринам) [1478]. Показано, что ишемия/реперфузия выделенного сердца крысы, перфузируемого бесклеточным солевым раствором, также сопровождается генерацией АКМ [749]. Особенно обескураживающие результаты получены группой Дэвида Дж. Лефера, поставивших эксперименты на трансгенных мышах, гомозиготных по дефекту субъединицы p47^phox NADPH-оксидазы, гранулоциты которых, таким образом, не были способны к развитию дыхательного «взрыва». Обнаружено, что у этих животных по сравнению с контрольными не были изменены ни размеры области инфаркта миокарда, вызванного 30-минутной окклюзией передней левой нисходящей коронарной артерии с последующей 24-часовой реперфузией, ни сократительная активность сердечных мышц; при этом не изменялась и способность лейкоцитов к роллингу, адгезии, трансэндотелиальной миграции и накоплению в очаге поражения [767].

Необходимо отметить, что отрицательные результаты относительно участия ПЯЛ в ишемическом и реперфузионном повреждении миокарда получены главным образом на моделях кратковременной (до 15 мин) и обратимой коронарной окклюзии, в то же время при долговременной (60—90 мин) и необратимой ишемии как снижение инфильтрации гранулоцитов в миокард, так и снижение их активности уменьшали размеры пораженного участка [1004, 1478].

Предполагается, что в условиях ишемии ксантиндегидрогеназа (превалирующая ви- вальная форма фермента) быстро и необратимо трансформируется в ксантиноксидазу в результате ограниченного протеолиза. Высокую скорость этой трансформации объясняют разрушением лизосом, развитием сильного ацидоза и активацией внутриклеточных кальцийзависимых протеаз кардиомиоцитов [518]. Так, известно, что ишемия сопровождается снижением энергетического потенциала кардиомиоцитов, а так как поддержание катионного градиента — энергозависимый процесс, то увеличивается поступление ионов Са²+ внутрь клетки и высвобождение его из внутриклеточных хранилищ [515, 1557], что, в свою очередь, способствует активации Са²⁺- и кальмодулинзависимых ферментов,

в частности, протеаз [1739]. Данный механизм подтверждается тем, что антагонисты Са²+ и кальмодулина (например, трифторперазин, верапамил), так же как и ингибиторы протеаз, эффективно снижают реперфузионные повреждения миокарда [25].

В пользу участия ксантиноксидазы в генерации АКМ при ишемии/реперфузии говорит наличие избытка субстратов ксантиноксидазной реакции: гипоксантина и ксантина, возникающих в результате интенсивного катаболизма АТФ, а также защитное действие аллопуринола, конкурентного ингибитора ксантиноксидазы [894] и диеты, обогащенной вольфрамом и дефицитной по молибдену, что приводит к инактивации фермента [950]; существуют данные о повышении количества антител к ксантинокси- дазе [725] и содержания ксантина [915] в сыворотке крови больных с инфарктом миокарда, о двукратном увеличении уровня гипоксантина/ксантина в моче больных с острым коронарным синдромом [1658].

Однако нельзя забывать, что содержание этого фермента в миокарде большинства млекопитающих, за исключением крыс, чрезвычайно мало либо вовсе равно нулю [569, 692], хотя в эндотелиоцитах коронарных сосудов животных и человека некоторое количество фермента присутствует [185, 1739]; кроме того, ишемия сопровождается связыванием циркулирующей ксантиноксидазы [1825] с гликокаликсом эндотелиоцитов, в норме выстланным Э-СОД, активность и содержание которой в данной патологической ситуации снижается [229]. В то же время есть данные об отсутствии заметного необратимого перехода ксантиндегидрогеназы в оксидазную форму при ишемии [184, 927] либо о низкой скорости этого перехода [705]; защитное же действие аллопуринола может быть обусловлено прямым ингибированием АКМ (О₂, ОН·, HOCl) [1167, 1315], а также сохранением аденилатного пула [701]; есть данные о слабости протективного эффекта аллопуринола в отношении реперфузионного поражения миокарда [1624] и даже о стимуляции высокими дозами соединения процессов ПОЛ в тканях сердца [358].

Разрешить данное противоречие призвана гипотеза Роджера Харрисона [725], предлагающего учитывать вклад NADH-оксидазной активности ксантиндегидрогеназы в развивающийся при ишемии/реперфузии окислительный стресс. Интересно, что максимальная скорость генерации О₂ при окислении NADH ксантиндегидрогеназой в 4 раза выше, чем в ксантиноксидазной реакции [1452], при этом NADH-оксидазную активность фермент сохраняет в демолибдо- и десульфоформах, поскольку молибденовый и железосерный домены не участвуют в реакции. Способностью ксантиноксидоредуктазы переносить электроны с NADH на кислород можно объяснить и выявленную в некоторых работах низкую защитную эффективность аллопуринола: ингибитор взаимодействует с молибден-содержащим доменом, не влияя протекающее на флавиновом домене фермента окисление NADH [325].

С другой стороны, недавно обнаружена способность ксантиноксидоредуктазы в обеих формах, оксидазной и дегидрогеназной, восстанавливать органические и неорганические нитраты и нитриты с образованием NO·, и такая функциональная активность фермента проявляется в условиях характерного для ишемии снижения парциального давления кислорода и повышения соотношения NADH/NAD+ [1148].

В аэробных условиях митохондриальная цепь генерирует Н₂О₂ и О₂ (NADH-дегидрогеназой и на участке «убихинон — цитохром с»), и хотя в физиологических условиях только небольшая часть кислорода расходуется на образование О₂, ишемия сопровождается резкой дисфункцией митохондрий [1459], их супероксидобразующая способность возрастает [126, 253, 695], что увеличивает вклад митохондрий в свободнорадикальное повреждение миокарда, особенно учитывая большое содержание данных органелл в сердечной мышце и сопровождающее ишемию снижение в них активности Mn-СОД [25, 705]. Наиболее вероятным внутримитохондриальным участком генерации супероксид-аниона кардиомиоцитами в этих условия является III комплекс цепи переноса электронов [313].

В то же время в некоторых работах показано, что митохондрии, выделенные из ишемизированного миокарда, генерируют меньше Н₂О₂, чем органеллы нормоксичес- ких тканей [1277, 1511]. Данный факт может объясняться специфическими условиями выделения митохондрий, которые предполагают использование бескальциевых сред: добавление Ca-содержащего буфера дозозависимо повышало генерацию АКМ митохондриями гипоксического миокарда [1277].

Характерным признаком ишемии является прогрессирующее накопление гипоксантина и ксантина вследствие дефосфорилирования АТФ, которое усугубляется резким снижением скорости регенерации АТФ de novo [518, 1410]. Ксантин и гипоксантин являются субстратами ксантиноксидазы, и при реперфузии, поставляющей О₂, могут служить источниками АКМ. Однако в связи с отсутствием ксантиноксидазы в сердце млекопитающих гипотеза об участии продуктов дефосфорилирования АТФ в повреждении, вызванном ишемией/реперфузией, остается спорной. В то же время показано, что СОД вкупе с каталазой существенно улучшает восстановление функций миокарда при реперфузии, увеличивая рефосфорилирование АТФ [519].

Тот факт, что реперфузионные повреждения появляются сразу после реоксигенации, позволяет предположить участие в них молекулярного кислорода — возможно, в качестве субстрата ксантиноксидазной реакции. Роль О₂ подтверждается исследованиями, в которых снижение скорости реперфузии миокарда собак предотвращало развитие геморрагического инфаркта и снижало частоту опасных желудочковых аритмий, характерных для резкой реоксигенации; при моделировании неполного стеноза с наложением полной окклюзии, сопровождающихся реперфузией с варьированием объема кровотока, обнаружена обратная зависимость между выживаемостью животных и объемом (скоростью) реперфузируемой крови [1499].

Ишемия сопровождается аккумуляцией арахидоновой кислоты вследствие повышения активности кальцийзависимых фосфолипаз, опосредуемого увеличением концентрации внутриклеточного Са²+ [515, 1557, 1739] и ацидозом [1739], который способствует высвобождению фосфолипаз из лизосом [1239]. В нормальных условиях арахидоновая кислота либо реацетилируется до фосфолипидов, либо метаболизируется через цикло- и липоксигеназный пути. При ишемии же система реацетилирования нарушается вследствие инактивации лизофосфатидилхолинацилтрансферазы [520], в результате активизируется катаболизм арахидоновой кислоты, при этом в ходе липоксигеназного (а возможно, и циклооксигеназного) окисления образуется ОН-радикал [25, 450]. Кроме того, в ходе конверсии простагландина Н₂, продукта циклооксигеназной деградации арахидоновой кислоты, показано образование АКМ [607, 1515]. При этом ферментативные антиоксиданты (СОД, каталаза) стимулируют катаболизм арахидоновой кислоты и усиливают превращение простагландина G₂ в простагландин Н₂, что свидетельствует о наличии отрицательной обратной связи между генерацией АКМ и функционированием ферментов циклооксигеназного пути окисления арахидоновой кислоты [518].

Известно, что постишемическая реперфузия сопровождается резким повышением содержания в периферической крови катехоламинов: происходит массированное высвобождение норадреналина из пораженного участка [1739], в крови повышается содержание адреналина [95, 240]. Вызванное введением экспериментальным животным высоких доз катехоламинов некротическое поражение миокарда, также как и феохро- моцитома у людей, характеризуются гистологическими признаками реперфузионного повреждения [607, 1739]. Предполагается, что определенную роль в описанных выше патологических ситуациях играет продукт аутоокисления катехоламинов — супероксидный анион-радикал [95, 351, 607]. Участие катехоламинов в продукции АКМ может также опосредоваться через интенсификацию гексозомонофосфатного шунта в нейтрофилах и усиление генерации О₂ [25] или через их влияние на процессы метаболизма арахидоновой кислоты [240].