Механизмы свободнорадикального повреждения
Ишемия сопровождается снижением активности антиоксидантных ферментов (СОД, каталазы, ГПО), что ограничивает способность клеток инактивировать возникающие АКМ [95, 213, 1350, 1410].
Кроме того, в результате снижения концентрации О2 происходит увеличение содержания восстановленных эквивалентов: угнетение терминального компонента дыхательной цепи приводит к восстановлению NAD+ до NADH. При реперфузии концентрация О2 резко возрастает и растворенный в липидном матриксе кардиомиоцитов кислород немедленно восстанавливается переносчиками дыхательной цепи, при этом возникают благоприятные условия для образования O2 и его дериватов (рис. 27).Образующиеся АКМ быстро реагируют с ненасыщенными жирными кислотами мембранных фосфолипидов и аккумулированными жирными кислотами типа арахидо- новой, накапливающимися в ходе ишемии; инициируют ПОЛ и, таким образом, приводят к возникновению новых радикалов, а следовательно, к дальнейшему повреждению клеток [95], при этом основной мишенью поражения являются клеточные мембраны; возникающие гидроперекиси вызывают нарушение целостности и электромеханической активности кардиомиоцитов [788]. Наблюдающаяся при ишемии/реперфузии
O2
Рис. 27. Механизмы генерации АКМ и свободнорадикального повреждения миокарда при ишемии/реперфузии [656]
деградация полиненасыщенных жирных кислот происходит также и ферментативным путем, однако в меньшей степени, чем посредством аутоокисления: так, ингибитор фосфолипаз мепакрин снижал образование МДА при реперфузии ишемизированного миокарда крыс на 40 %, в то время как перехватчики свободных радикалов СОД и каталаза — на 60 % [518]. Нарушению проницаемости клеточных мембран, в частности, сосудистой стенки, помимо индукции ПОЛ, способствует инактивация EDRF/NO· в результате его прямого взаимодействия с O2 [705]; образующийся в этой реакции ONOO-, в свою очередь, обладает цитотоксическим действием.
В качестве мишеней, подверженных воздействию возникающих при реперфузии АКМ, выступают аминокислоты, особенно ароматические и SH-содержащие [1410, 1739]; АКМ вызывают окисление миоглобина [1725, 1801], нарушают связывание Са2+ с тропонином [851] и взаимодействуют с другими сократительными белками кардиомиоцитов, вызывая обратимое, но длительное ослабление сократительной способности миокарда [1053]; под их действием возникают разрывы полипептидных цепей и межмолекулярные сшивки [1410].
АКМ нарушают активность Са2+-АТФазы саркоплазматического ретикулума кардиомиоцитов [395, 1793], рецептора рианодина (кальциевый канал) [1793], №+/К+-АТФазы [1498, 1699], что приводит к нарушению электрофизиологических функций мембран сердца [302]. Пероксинитрит усиливает поражение миокарда, активируя тканевые металлопротеиназы (matrix metalloproteinases, MMPs) — MMP-2, которая участвует в деградации тропонина I [1719], коллагеназу типа II [1529]. Свободнорадикальному повреждению подвержены также нуклеиновые кислоты: АКМ вызывают как непосредственное физическое поражение нуклеиновых оснований, так и нарушение процессов транскрипции и трансляции [1739]. Развитие окислительного стресса на стадии реперфузии запускает апоптоз кардиомиоцитов, в изолированном сердце животных (мыши, крысы) гибель клеток с фрагментацией ДНК наблюдается через 30 минут после начала реперфузии, длительность ишемии (15-120 минут) не оказывала существенного влияния на апоптоз [1117].