Розвиток вільнорадикальних процесів під впливом пилових частинок - патологія органів дихання у ліквідаторів аварії на чаес

Відмінною особливістю при аваріях на атомних електростанціях та випробуваннях ядерної зброї є переважання інгаляційного шляху потрапляння радіонуклідів в організм. На етапі викиду радіонуклідного забруднення визначається аерозолем, що містить в основному частки вигорілого палива. Надалі провідне значення надається вторинному пилоутворення в приземної атмосфері, зумовленого як природними факторами, так і діяльністю людей на забрудненій території. Респірабельні частки паливного матеріалу і (або) пилу, контаміновані радіонуклідами, потрапляючи в дихальні шляхи, взаємодіють з альвеолярними макрофагами. Активація фагоцитів фіброгенной пилом призводить до надмірного збільшення викиду активних форм кисню (АФК) і інтенсифікації вільнорадикальних процесів (СРП) в організмі.
Особливості впливу радіаційного пилу на фагоцити практично не вивчені. Але, як видно, механізми активації схожі з впливом найбільш агресивних мінералів.
Епідеміологічні дослідження показують, що мутагенну та канцерогенну вплив волокон азбесту, як і радіонуклідів, реалізується за допомогою місцевих ефектів - розвиток раку легенів і бронхів. Відомо також, що фіброгенні пилу призводять до интерстициальному фіброзу. Подібні дифузні розлади в легких виявлені і у пацієнтів з радіонуклідних пневмопатії (Чучалин А. Г., 1993).
В даний час виявлено, що на початковому етапі відповідь організму на дію будь-якого пилового аерозолю стереотіпічен і полягає в активації утворення активних форм кисню (Величковський Б. Т, 1995).
Виходячи з цього можна припустити, що під впливом радіаційного пилу відбуваються такі ж порушення окисного метаболізму, як і при впливі агресивних мінералів. Додаткова токсичність радіаційних часток може бути обумовлена розвитком радіаційно-хімічних реакцій.
Справжня глава присвячена механізмам розвитку процесів вільнорадикального окислення (СРО) при впливі пилових частинок.

Активні форми кисню та їх хімічні властивості

Молекулярний кисень в тріплетном стані є бірадікали. Молекула кисню може бути відновлена послідовно чотирма електронами. При одноелектронному відновленні молекули кисню відбувається утворення супероксидного радикала (O₂) Або його протоновану форми - пергідроксільного радикала (Нo₂). Одноелектронне відновлення O₂ , в свою чергу, призводить до утворення пероксид-іона (O₂2) або до протоновану формі - пероксиду водню (H₂O₂), Який може легко перетворюватися в гідроксильний радикал (НО *) за участю іонів металів в результаті одноелектронного відновлення, а також впливу ультрафіолетового або іонізуючого випромінювання здійснюватиме. У біологічних системах донорами електронів найчастіше є іони металів змінної валентності і в першу чергу заліза (Метелиця Д. І., 1984- Владимиров Ю А. і співавт., 1991).
Відомо, що активні форми кисню грають ключову роль в патогенезі багатьох серйозних захворювань, таких як рак, ішемічна хвороба серця, атеросклероз, радіаційні ураження, пилові захворювання легенів і т.д. (Halliwell В. et al., 1989- Величковський Б.Т., 1995).
Першим интермедиатом відновлення молекулярного кисню є супероксидний аніон-радикал. До реакцій O₂ відносять такі: окислення, відновлення, депротонування субстрату. Супероксидний радикал в неполярному оточенні може легко окисляти вуглеводні, на відміну від H₂O₂, який є помірним окислювачем. У будь-якій біологічній системі, де відбувається генерація O₂% Можна припускати і освіту H₂ O₂. Так, основні джерела АФК - реакції за участю оксидаз, мітохондріальних і мікросомальних ланцюгів перенесення електронів одночасно продукують H₂O₂ концентрація H₂O₂ при цьому залишається низькою, так як вона залежить в основному від швидкості розкладання, а не освіти. Внаслідок активації фагоцитів найбільш висока концентрація H₂O₂ спостерігається в осередках запалення. молекула H₂O₂, на відміну від інших АФК, досить стабільна і не несе електричного заряду. Це дозволяє H₂O₂ легко проникати через мембрани всередину клітин, де вона може взаємодіяти з іонами заліза. Цитотоксичну дію H₂O₂ обумовлено тим, що вона може бути джерелом високореакціонноспособних АЛЕ *, які утворюються в реакції Фентона:
H₂O₂ + FeJ + ------ gt; АЛЕ * + ОН + Fe3 +

Реакція Фентона є основною реакцією освіти АЛЕ * в біологічних системах. Крім цього, гідроксильний радикал може утворитися в двухстадийной реакції Хабера-Вайсса. Гідроксильні радикали мають дуже високу хімічну активність: константи швидкості їх реакцій з більшістю біологічно важливих молекул близькі до дифузійним. Вони можуть брати участь в реакціях відриву атома водню, приєднання по подвійному зв`язку і реакції з переносом електрона. Дані реакції з ненасиченими жирнокислотного ланцюгами в молекулах ліпідів можуть розглядатися як одні з основних в ініціюванні перекисного окислення ліпідів в біологічних мембранах, а реакції з рибозой і дезоксирибозою, пуриновими і піримідинових основ нуклеїнових кислот, з ароматичними сполуками лежать в основі мутагенного дії АЛЕ * (Владимиров Ю. А. і співавт., 1991 Halliwell В. et al., 1989).