Освіта кисневих радикалів надфн-оксидазу - патологія органів дихання у ліквідаторів аварії на чаес

Взаємодія фагоцитуючих клітин з корпускулярними частинками або розчинними стимуляторами викликає їх активацію, що виражається в істотної перебудови окисного метаболізму клітин. При цьому відбувається збільшення іонної проникності клітинної мембрани, різке зростання споживання кисню, що супроводжується утворенням супероксидного радикала. Цей феномен отримав назву &ldquo-дихального&rdquo- або &ldquo-респіраторного вибуху&rdquo-. В основі &ldquo-дихального вибуху&rdquo- лежить різке підвищення освіти НАДФН в клітці в результаті активації гексозомонофосфатного шунта (ГМФШ) і окислення НАДФН ферментним комплексом - НАДФН-оксидазу (Bellavite R, 1988- Rossi F. et al., 1986, 1989).
Фагоцитуючі клітини широко поширені в різних органах і тканинах. Це - нейтрофіли, моноцити, еозинофіли, базофіли периферичної крові, тканинні макрофаги, купферовские клітини в печінці, остеокласти кісткової тканини, клітини мікроглії в нервовій тканині. Активні форми кисню, які продукують фагоцитами, є важливим елементом захисту організму від чужорідних об`єктів, так як мають антибактеріальні, протипухлинні властивості (Біленко М. В., 1989- Bellavite R, 1988- Halliwell В. et al., 1989). Показано, що бактерицидний ефект фагоцитів здійснюється дією АФК всередині фаголі- зосом, а цитотоксичний - дією на об`єкти, розташовані поза фагоцити (екзоцитоз), і здійснюється за допомогою викиду АФК зовні клітини (Біленко М. В., 1989- Halliwell В. et al. , 1989- Rossi F. et al., 1989). До теперішнього часу вільнорадикальних механізм визнаний універсальним для інших видів активності цих клітин, включаючи проліферацію, бласттрансформація, хемотаксис і ін.
У загальному вигляді реакція відновлення молекулярного кисню НАДФН-оксидазу виглядає як звичайний одноелектронний процес:
НАДФН + Н + + 2O₂ ------------- gt; НАДФ + + 2O₂* + 2Н +
&ldquo-Дихальний вибух&rdquo- нечутливий до дії інгібіторів дихального ланцюга мітохондрій - ціаніду, ротенон і антіміціна. Тобто цей шлях метаболізму кисню незалежний від мітохондріального дихання (Rossi F. et al., 1986 Bellavite R, 1988). Природа факторів, що активують фагоцити, вельми різноманітна. До їх числа відносяться як розчинні речовини: форболмірістатацетат (ФМА), кальцієві іо- нофори, конканавалін А, дигітоніну формілірованние пептиди, жирні кислоти і т.д., так і нерозчинні фагоцітіруемий частки: бактерії, опсонізовані зимозан, латекс, пилові частинки і т . Д. (Rossi Е et al., 1986 Bellavite R, 1988- Halliwell В. et al., 1989). Стимуляція клітини є швидким процесом. Швидкість запуску супероксідгенерірующіх систем після активації становить 30-60 секунд в залежності від типу стимулятора. Послідовність реакцій, що відбуваються від моменту взаємодії стимулу з кліткою протягом цього лаг-періоду до моменту початку &ldquo-дихального вибуху&rdquo-, остаточно не з`ясована.
Поряд з підвищенням споживання фагоцитами кисню, &ldquo-дихальний вибух&rdquo- супроводжується іншими метаболічними змінами: посиленням поглинання глюкози і катаболизмом її через ГМФШ, зниженням відносин НАДФН: НАД + і глутатіону (Bellavite Р., 1988). Паралельно з цим відбувається швидке зниження внутрішньоклітинного pH, яке змінюється поступовим защелачиванием через виведення іонів Н + в Na + / H + обміні. Всі ці біохімічні процеси тісно взаємопов`язані і відбуваються майже одночасно. Виразність процесу відновлення молекулярного кисню залежить від активатора, типу фагоцитів. Так, моноцити крові активніші в цьому відношенні, ніж диференційовані макрофаги. Встановлено, що в моноцитах приблизно 30%, а в альвеолярних макрофагах близько 10% споживаного кисню йде на освіту O₂ і H₂O₂ Малий вихід АФК в альвеолярних макрофагах (AM), можливо, пов`язаний з виразністю антиокисної захисту в цих клітинах. Однак запалення, дія ендотоксинів, пилу сприяють рекрутування в легені макрофагів, що володіють підвищеною здатністю продукувати АФК (Bellavite R, 1988).
Метаболічні зміни в фагоцитах при &ldquo-дихальному вибуху&rdquo- оборотні і можуть бути повністю скасовані при видаленні активатора, наприклад шляхом відмивання або заміщення лигандом, конкуруючим за зв`язування з рецептором. Окислювальний метаболізм можна знову активувати другим стимулом, але в деяких умовах може відбутися десенсибілізація системи. кінетичні параметри &ldquo-дихального вибуху&rdquo- залежать від виду активатора. Деякі стимулятори, такі як корпускулярні фагоцітіруемий частки, викликають наростання дихання, яке супроводжує процес формування фагосоми. При завершенні фагоцитозу слід спад інтенсивності окисного вибуху. НАДФН-оксидаза фагоцитів орієнтована таким чином, що активний центр, що окисляє НАДФН, розташований на цитозольних стороні мембрани, а активний центр, який продукує O₂, - Практично на зовнішній поверхні плазматичної мембрани (Владимиров Ю. А. і співавт., 1991). Ділянка оксидази, що зв`язує НАДФН, в стані спокою занурений в ліпідний бішар плазмалемми. Встановлено, що O<sub>2</sub>- продукує ділянку НАДФН-оксидази знаходиться у внутрішньому гідрофобному шарі на короткій відстані (4-5 А0) від зовнішньої поверхні. НАДФН-оксидаза є багатокомпонентної системою. Основними її компонентами є: НАДФН-специфічний флавопротеїнами і гемопротеинов-цитохром в245. Висока активність НАДФН-спеціфічно- го флавопротеїнами виявляється в безклітинних препаратах стимульованих, але не лежать нейтрофілів, де фермент повністю неактивний. Спорідненість оксидази до НАДФН більш ніж на порядок вище, ніж до НАДН (Rossi Е et al., 1986 Bellavite R, 1988).
Місцем генерації супероксиду є головний компонент НАДФН- оксидазного комплексу - цитохром в245. Докази цього можуть бути підсумовані у вигляді наступних положень. Цитохром в245 на відміну від флавопротеїнами має властивості типовою термінальної оксидази. Його низький стандартний редокс-потенціал рівний -245 мВ дозволяє швидко відновлювати молекулярний кисень до супероксида (-160 мВ). В активованих фагоцитах він відновлюється в анаеробних умовах і швидко реокісляется при надходженні кисню. Цитохром в245 виявлений у всіх фагоцитуючих клітинах, відповідальних за активацію &ldquo-дихального вибуху&rdquo-. Локалізована він як в плазматичній мембрані, так і в гранулярной фракції клітин і фагоцитарних вакуолях. Однак найбільш переконливо демонструють роль цитохрому в 245 в розвитку дихального вибуху дані, отримані на клітинах хворих на хронічний гранулематоз. Нейтрофіли цих хворих не здатні відповідати на активирующее вплив &ldquo-дихальним вибухом&rdquo- і тому не можуть вбивати бактерії. У чоловіків, хворих на хронічний гранулематоз з Х-залежним типом успадкування, цитохром в245 в нейтрофілах повністю відсутня, у жінок - його зміст різко знижений. При ауто- сомно-рецесивним типі успадкування цитохром в245 в нейтрофілах присутній, але не здатний відновлюватися в анаеробних умовах після стимуляції клітини. Під час клітинної диференціювання цитохром в245 з`являється паралельно зі здатністю клітин до &ldquo-дихального вибуху&rdquo- і генерації супероксиду.