Нарушения в системе перекисного окисления липидов и экспрессия оксида азота

В основе патологических процессов, в том числе и панкреатитов, лежат нарушения, происходящие на клеточном уровне. Необходимым условием функционирования клетки является поддержание нормального уровня процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ). Гомеостаз организма обеспечивается в значительной степени равновесием между эффектами эндогенных и экзогенных свободнорадикальных промоторов и ингибиторов, благодаря чему в клетках поддерживается определенная концентрация кислородных радикалов, достаточно высокая для утилизации с их участием нормальных продуктов метаболизма и в то же время достаточно низкая для эффективного угнетения защитными системами. При чрезмерной активизации системы ПОЛ клеточные мембраны обогащаются стойкими к окислению фракциями фосфолипидов — сфингомиелином, фосфатидилхо-лином. И наоборот, уменьшение активности ПОЛ сопровождается повышением в мембранах уровня фосфатидилсерина, фосфатидилинозитола, которые содержат больше полиненасыщенных жирных кислот, легко окисляются, что приводит к возрастанию скорости образования свободных радикалов. Таким образом, в условиях нормы система свободнорадикальное окисление — антиоксиданты хорошо сбалансирована и работает по принципу «обратной связи» [9].

В роли свободнорадикальных ингибиторов и промоторов в клетках могут выступать разные нативные субстраты и биологически активные вещества. Они могут относиться к разным химическим классам, иметь алифатическое, ароматическое или гетероциклическое строение, принадлежать к разным природным и биологически активным субстратам, включая витамины, гормоны, коферменты, антибиотики, синтетические лекарственные средства.

Первичным процессом, приводящим к генерации активных свободных радикалов, является ускоренное образование анионрадикала кислорода. Это возможно при дефиците в рационе витаминов, микроэлементов и других природных антиоксидантов, употреблении некачественных пищевых продуктов, эндогенной и экзогенной интоксикации, гипоксии, вследствие действия бактерий и вирусов, и воздействии других факторов. Нарушение равновесия в системе ПОЛ может быть обусловлено также рядом дополнительных факторов: гиперлипидемией; усугублением дефицита антиокси-дантного витамино-минерального комплекса вследствие синдрома мальаб-сорбции (при экзокринной недостаточности ПЖ), нарушением микроциркуляции и реологических свойств крови; сопутствующими инфекциями. Таким образом, многие этиологические факторы развития ХП и ряд патогенетических механизмов при ХП сопровождаются активацией системы ПОЛ.

Взаимодействие свободных радикалов с мембранами клеток приводит к увеличению в них содержания гидроперекисей липидов, которые образуют крупные мицеллы, пронизывающие толщу мембраны, и выполняют роль транспортных каналов для ряда органических соединений и ионов. Наряду с повреждением липидного слоя происходит модификация мембранных белков с образованием дополнительных жестких связей между различными локусами протеиновой нити (вследствие необратимого взаимодействия вторичных продуктов ПОЛ с аминогруппами аминокислот) и изменением кинетических свойств белковых молекул [9].

В первую очередь повреждаются сульфгидрильные группы белков, как непосредственно в реакции SH-группы со свободными радикалами, так и ферментативным путем с участием фермента глутатионпероксидазы и гидроперекисей липидов. Именно поэтому биомолекулы, в состав которых входят SH-группы, являются важным звеном защиты организма от повреждающего действия свободных радикалов. Такими веществами являются основные аминокислоты — цистеин, цистин, метионин, входящие в состав белков, активных центров ферментов, ряда гормонов (инсулин, оксито-цин), которые выступают в качестве предшественников глутатиона и коэнзима А.

Глутатион — трипептид, образованный глутаминовой кислотой, цистеи-ном и глицином, — представляет собой основной мобильный фонд сульф-гидрильных групп. Глутатион составляет в организме человека одну из важнейших редокс-систем, которая защищает его от токсического воздействия различных пероксидов, в том числе и перекиси водорода. Поэтому нарушение статуса глутатиона при хроническом рецидивирующем панкреатите расценивается как декомпенсация механизмов адаптации, истощение защитных сил организма в ответ на действие хронического стрессового фактора. Развитие стрессовой реакции при обострении ХП обусловлено выраженным болевым синдромом, гиперферментемией, освобождением большого количества биологически активных веществ и связано с усилением функциональной активности гипофизарно-надпочечниковой системы, стимуляцией выброса катехоламинов и глюкокортикостероидов. Высокое содержание эндогенных катехоламинов (особенно адреналина надпо-чечникового происхождения) в крови вызывает генерализованные или локальные нарушения микроциркуляции в отдельных органах, что приводит к активизации ПОЛ. Но и сами катехоламины могут непосредственно индуцировать пероксидацию липидов, образуя активные формы кислорода при биосинтезе адреналина или при окислении адреналина в аденохром.

Таким образом, количественные и качественные изменения клеточных мембран в условиях интенсификации ПОЛ обусловливают «мозаичное» нарушение «текучести» липидной фазы, повышение жесткости, образование «каналов» проницаемости и микроразрывов в различных локусах биомембран, а также фазные изменения кинетических свойств ферментов.

Кровь как внутренняя среда организма постоянно контактирует с различными эндогенными веществами, которые, в случае хронического патологического воздействия, могут влиять на морфофункциональное состояние эритроцитов, препятствуя их участию в процессах адаптации. Это приводит к изменениям реологических и коагуляционных свойств крови, развитию нарушений гомеостаза [9]. Действительно, в процессе тромбообразования в тромбоцитах усиливается синтез эндоперекисей, простагландинов. ПОЛ участвует в начальном этапе гемостаза и агрегации тромбоцитов. Кроме того, при активации процессов ПОЛ значительно снижаются кислородтранспортная функция крови, активность антиоскидантных систем в эритроцитах, тромбоцитах и лейкоцитах [36].

Течение хронического рецидивирующего панкреатита характеризуется четкой хронобиологической зависимостью, которая наблюдается в осенне-весенний период года. Тем не менее стресс (психоэмоциональный, физический, пищевой) занимает одно из ведущих мест в развитии обострений. Таким образом, хроноритмы зависят от основных этиологических и патогенетических факторов, которые вызывают развитие хронического рецидивирующего панкреатита и его рецидивов. При ХП существует активация сезонных колебаний пероксидации липидов с октября по март со снижением активности поздней весной и летом. Глутатионовая система снижает антиоксидантные свойства в конце лета, осенью и зимой. Исследованием суточных ритмов активации ПОЛ было установлено, что при ХП она имеет высокий ритм на протяжении суток [9].

Модификация альбумина и спонтанный его гидролиз в панкреатическом соке происходят при добавлении в него продуктов перекисного окисления липидов. Это дает основания говорить об индуцирующей (промоти-рующей) роли перекисного окисления липидов и его продуктов в спонтанном гидролизе панкреатических белков, включая литостатин, с образованием нерастворимых протеиново-кальциевых преципитатов [25].

По данным Оноприева В. И. и соавт., у больных ХП средний уровень диеновых конъюгатов достигает 0,747 ± 0,123 ед/мг липида и достоверно превышает показатели в группе здоровых лиц. Кроме того, авторами было установлено, что у больных ХП с анамнезом до 10 лет данный показатель составил 0,564 ± 0,153 ед/мг липида, а среднее значение показателя в группе больных ХП с анамнезом длительностью свыше 10 лет составило 1,14 ± 0,347 ед/мг липида. На основании полученных данных авторы предлагают использовать показатели состояния перекисного окисления липидов как критерий тяжести заболевания и как прогностический признак возможного рецидива [37]. Не удивительно, что в настоящее время широко обсуждается теория «оксидативного стресса» — накопление в ацинарных клетках продуктов перекисного окисления липидов, свободных радикалов, вызывающих повреждение клеток, воспаление, синтез цитокинов, белков острой фазы [22]. В другом исследовании у всех больных ХП в стадии обострения было выявлено повышение активности свободнорадикального окисления липидов, причем максимальная активность наблюдалась у больных с болевой формой заболевания [53].

Прямой эффект свободных радикалов кислорода на динамику морфологических изменений в ПЖ in vivo изучен в единичных экспериментальных исследованиях. В одной из недавних публикаций [86] были представлены результаты изучения эффектов пероксида водорода (Н2О2) на изменение проходимости ГПП и динамику морфологических изменений ПЖ у кошек. Интрадуктальное введение пероксида водорода вызывало острый отечный панкреатит с типичными гистологическими изменениями в паренхиме ПЖ. В то же время при внутривенном введении Н2О2 не отмечено достоверных гистологических изменений ПЖ.

Существуют данные, что при неосложненном течении ХП антиокси-дантная система характеризуется как сбалансированная система, в то время как при развитии кист, кальцификации ПЖ, псевдотуморозных формах ХП, наблюдается состояние дисбаланса антиоксидантной системы, зависящее от тяжести и длительности заболевания [36]. По данным Л. С. Эрдыниевой, нормализация уровня ПОЛ у пациентов с болевой формой ХП не наблюдается даже по достижении ремиссии заболевания [53].

Однако, по данным G.J. Morris-Stiff и соавт., у больных неосложнен-ным ХП и больных рецидивирующим ОП отмечены существенно более низкие плазменные концентрации селена, витамина А, витамина Е, р-каротина, ксантина, р-криптоксантина и ликопена по сравнению со здоровыми лицами (р < 0,05). Таким образом, о сбалансированности антиокси-дантной системы даже при неосложненном течении ХП говорить не приходится. Кроме того, авторами было определено, что не имелось никаких существенных различий между профилями антиоксидантов у больных хроническим алкогольным панкреатитом, хроническим идиопатическим панкреатитом и острым рецидивирующим панкреатитом, что подчеркивает общность данного патогенетического механизма для всех форм панкреатитов [174].

В другом исследовании было проведено исследование ассоциации уровня аскорбиновой кислоты в плазме крови и тяжести протекания ОП. Обследовано 62 пациента с умеренным и 23 — с тяжелым течением ОП. При проведении количественного анализа витамина С в плазме был использован метод хроматографии; уровень был измерен в течение 5 дней. При этом отмечалось понижение уровня аскорбиновой кислоты от 0-го до 2-го дня у больных ОП умеренной и тяжелой степени тяжести и от 2-го до 5-го ДНЯ у бОЛЬНЫХ панкреатитом тяжелой степени. Следовательно, уровень витамина С в плазме можно расценивать как маркер тяжести ОП [69].

Нельзя не учитывать результаты большого и показательного японского исследования, когда изучалась взаимосвязь потребления алкоголя и особенностей нутритивного статуса у больных хроническим алкогольным панкреатитом. В рамках этой программы с июля 1997 г. по декабрь 1998 г. был обследован 91 пациент (все мужчины) с недавно диагностированным ХП и 175 здоровых лиц. Результаты исследования показали, что потребление витамина Е имело отрицательную корреляционную связь с риском развития ХП (р = 0,03) [161].

Поскольку активность воспалительного процесса в ПЖ во многом определяется окислительным стрессом и реакцией острофазовых белков, то при обострении ХП в крови может отмечаться повышение содержания це-рулоплазмина, представляющего собой медьсодержащую оксидазу крови человека, причем степень повышения активности фермента соответствует стадии заболевания [36].

Таким образом, интенсификация ПОЛ при ХП поддерживает локальный воспалительный процесс, способствует нарушению микроциркуляции и обменных процессов в ПЖ, угнетению тканевого дыхания, что, в свою очередь, приводит к дегенерации ткани органа.

В последнее время стало известно, что в зоне воспалительных реакций отмечается усиленное образование радикалов NO — оксида азота, который представляет собой двухатомную свободнорадикальную молекулу, отсутствие заряда и малые размеры которой обеспечивают липофильность и высокую проходимость через мембраны клеток и клеточные структуры. Среднее время жизни в биологических тканях NO составляет 5,6 с. Наличие одного электрона с неспаренным спином придает молекуле NO высокую реакционную способность и широкий спектр биологического действия. Таким образом, было выявлено цитотоксическое действие NO. Существуют данные, что при синтезе NO в условиях воспаления данное соединение индуцирует вазодилатацию, локальное поражение паренхимы органа, подверженного воспалению, а затем и его ишемию [25]. Эффекты, вызываемые N0, играют важную роль в механизмах развития острого [70] и хронического воспаления ПЖ [8].

В то же время считается, что оксид азота является ключевым посредником не только при воспалительных изменениях в ПЖ, но и в нормальной поджелудочной железе [245]. К настоящему моменту физиологическая роль оксида азота при панкреатитах не совсем определена. Существуют данные, что N0 оказывает протективное действие при повреждениях, наблюдаемых при ОП. Вероятно, что при ОП N0 действует косвенно, посредством изменения микроциркуляции с сохранением капиллярной перфузии и ингибирования активации лейкоцитов [245].