Rambler's Top100 Service
Поиск   
 
Обратите внимание!   Обратите внимание!
 
  Наука >> Медицина >> Патологическая биохимия | Обзорные статьи
 Написать комментарий  Добавить новое сообщение
 См. также

Обзорные статьиСтатины, эндотелий и сердечно-сосудистый риск

Синтез оксида азота и развитие атеросклероза

И.В. Зотова, Д.А. Затейщиков, Б.А. Сидоренко

Медицинский центр Управления делами Президента Российской Федерации, Москва

[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]


Эндотелиальная выстилка сосудов регулирует местные процессы гемостаза, пролиферации, миграции клеток крови в сосудистую стенку и сосудистый тонус [1]. Дисфункцией эндотелия принято называть дисбаланс между факторами, обеспечивающими все эти процессы [2]. Она обнаруживается практически при всех сердечно-сосудистых заболеваниях [3, 4]. Эндотелиальные клетки оказались чувствительными к различным повреждающим факторам, таким как деформация сдвига, свободные радикалы, воспалительные цитокины или холестерин. Эндотелиоциты могут вовлекаться и в инфекционные процессы [5-7].

Наиболее вероятным звеном, повреждающимся при атеросклерозе в эндотелии, является система синтеза важного эндотелиального фактора - оксида азота (NO). Целью настоящего обзора явилось обсуждение возможной роли нарушения синтеза NO в развитии дисфункции эндотелия при атеросклерозе.

Синтез NО

Схематично реакцию синтеза NO можно представить в виде уравнения:

2Arg + 3NADPH + 4О2 + 3H =

= 2Cit + 2NO + 3NADPH + 4H2O

где Arg - аргинин; Cit - цитруллин.

Катализируют эту реакцию семейство ферментов, называемых NO-синтетазами (NOS). NOS 1-го типа - нейрональная (название дано по месту первого обнаружения), белок с молекулярной массой 130 кД [8].

Кроме нервной ткани, NOS-1 экспрессируется в скелетных мышцах, кардиомиоцитах, эпителии бронхов и трахеи [9]. NOS-1 - конституциональный фермент, уровень его экспрессии в некоторой степени может регулироваться концентрацией в клетке ионов кальция. Фермент участвует в обеспечении механизмов памяти, модуляции болевого раздражения, координации между нервной активностью и сосудистым тонусом [10, 11]. При избирательном блокировании NOS-1 [12] повышаются агрессивность и сексуальность животных, увеличивается частота небольших церебральных инфарктов.

Второй тип - NOS-2, впервые выделенная из активированных лейкоцитов, гомодимер с молекулярной массой 135 кД, также обнаружена в кардиомиоцитах, эндотелиоцитах, гладкомышечных клетках, гепатоцитах, однако основным ее источником являются макрофаги [9]. NOS-2 - индуцибельный фермент, уровень экспрессии которого не зависит от концентрации внутриклеточного кальция. Основные индукторы NOS-2 [13] - воспалительные цитокины, эндотоксины, некоторые компоненты клеточной стенки грамположительных бактерий, механическое повреждение сосудистой стенки, беременность [14, 15]. Следствием индукции NOS-2 является усиление кровотока в очагах воспаления, при гиперпродукции NO возможна полная потеря сосудистой реактивности на прессорные стимулы вплоть до развития септического шока (это единственная форма NOS, способная синтезировать цитотоксические уровни NO, так как в ее структуре отсутствует аутоингибирующая последовательность). В некоторых тканях, например бронхиальном эпителии человека [16], почках крысы [17], ряде фетальных тканей [18], NOS-2 - конституциональный фермент. Экспериментальная блокада NOS-2 приводит к повышению чувствительности организма к инфекции, ослаблению, но не полной утрате гипотензивного эффекта эндотоксина [19, 20].

Третий тип NOS - эндотелиальная NO-синтетаза (также названная по месту первого обнаружения) с молекулярной массой 160 кД, конституциональный мембраносвязанный фермент, регулируемый уровнем ионов кальция. NOS-3, помимо эндотелиальных клеток, встречается в целом ряде тканей (см. таблицу).

Таблица. Возможная роль NO, синтезируемого с участием NOS-3 в разных тканях [9]
Эндотелий Релаксация гладкомышечных клеток. Ингибирование агрегации тромбоцитов. Ингибирование роста гладкомышечных клеток. Модулятор синтеза эндотелиаль-ных тромбогенных факторов
Кардиомиоциты Ослабление адренергических влияний
Пейсмекерные клетки Медиатор холинергических нервов (отрицательный хронотропный эффект)
Тромбоциты Обратимый ингибитор агрегации тромбоцитов
Мозг (гиппокамп) Память (?) [21]
Легочный эпителий (культура клеток) Секреция (?) [22]
Почечный эпителий (культура клеток) Транспорт (?) Секреция (?) Фильтрация (?) [23]

В сердечной мышце NOS-3 может вмешиваться в нейрогуморальный контроль сократимости миокарда. Отрицательный хронотропный эффект м-холинергических средств обусловлен активацией NOS-3 и влиянием NO на L-тип Са-каналов в пейсмекерных кардиомиоцитах, положительный инотропный эффект $\beta$-агонистов связан с усилением ингибирования NOS-3[24, 25].

Считается, что NOS-3 - конституциональный фермент, показана возможность его индукции при некоторых состояниях - беременности (индукция NOS-3 наряду с увеличением NOS-2) [26], длительном хроническом увеличении кровотока [27].

Блокада NOS-3 не приводит к развитию сердечно-сосудистых аномалий, однако способствует нарушению регуляции сосудистого тонуса: у экспериментальных животных отмечается умеренное повышение АД, эндотелийзависимая релаксация в ответ на ацетилхолин блокируется (не повреждается эндотелийнезависимая релаксация на нитропруссид натрия) [28].

NOS-3 - мембраносвязанный белок, причем ее цитозольные формы неактивны. Зависимость активности NOS-3 от мембранной локализации, вероятно, является следствием того, что фермент связывается не с любым участком плазмолеммы, а с кавеолами [29]. Кавеола - это маленькая инвагинация плазматической мембраны, характеризующаяся специфической липидной композицией (большое количество холестерина, сфинголипидов, сайтов связывания сигнальных белков - G-белков, инозитол-3-фосфата, протеинкиназ) и имеющая трансмембранный белок кавеолин [30], способный формировать белковые <подмостки> для органелл, связываться с цитоскелетом. Кавеолы локализуются преимущественно в мембранах эндотелиоцитов, однако они найдены также в кардиомиоцитах, адипоцитах и некоторых других клетках. Мембранные фосфолипиды (в частности, фосфатидилсерин) значительно ослабляют энзиматическую активность NOS-3 [31], отсюда следует, что при перемещении депальмитированной NOS-3 из кавеолы в некавеолярную мембрану, богатую фосфолипидами, активность фермента может снижаться.

В синтезе NO участвует ряд кофакторов: тиолатсвязанный гем, фловинадениндинуклеотид (ФАД), фловинмононуклеотид (ФМН), 5, 6, 7, 8-тетрагидробиоптерин, глутатион (возможно), кальмодулин и кальций (является коферментом только для NOS-3) [32]. В зависимости от количества доступных кофакторов и аргинина реакция может протекать двояко: с образованием NO, с образованием пероксидов, а также параллельным синтезом NO и пероксидов. Эти два продукта способны взаимодействовать между собой, согласно уравнению [33]:

H2O2 + NO = ONOO- + H.

Реакция протекает оптимально при эквимолярных количествах субстратов, при этом образуются высокие цитотоксические уровни пероксинитрита(ONOO-).Она идет в 3 раза быстрее, чем катаболизм супероксида при помощи супероксиддисмутазы [34]. При физиологических условиях NO образуется в пико- либо наномолярных концентрациях и поэтому преобладает связывание супероксид-радикалов супероксиддисмутазой. ONOO- образуется в этом случае в минимальных количествах. Повышение уровня NO и свободных радикалов создает условия для синтеза ONOO- и ведет к значительному увеличению его локальной концентрации в сосудистой стенке [35-37].

При низких концентрациях ONOO- способен вызывать дилатацию сосуда, снижать агрегацию тромбоцитов, экспрессию адгезивных молекул, он оказывает также цитопротективное действие и фактически является донором NO. При высоких концентрациях ONOO- очень токсичен, индуцирует апоптоз [38], нарушает функционирование системы простациклинсинтетазы (блокируя синтез простациклина и усиливая синтез тромбоксана), вызывает фрагментирование белков за счет нитрирования аминокислот и липопротеинов [39], индуцирует окисление липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), т.е. приводит к образованию важнейшего фактора, повреждающего NOS-3 [40]. Обратимое угнетение тканевого дыхания под влиянием NO под действием ONOO- становится необратимым.

Благоприятные условия для синтеза ONOO- создаются при недостатке тетрагидроптерина - кофактора, присутствующего в оксидазном домене NOS-3. В случае его недостатка нарушается <сцепка> между окислением кислорода и окислением аргинина. Результат этого - окисление воды до перекиси водорода при низких концентрациях тетрагидробиоптерина, синтез NO при высоких количествах кофактора и образование параллельных продуктов (Н2O2 и NO) при средних его концентрациях [8].

Кальмодулин - кальций, являющийся кофактором только для NOS-3, обеспечивает конформационные изменения, необходимые для передачи электронов. Он заставляет фермент <работать> независимо от количества доступного аргинина, поэтому при низких концентрациях аргинина NOS-3 окисляет воду до перекиси водорода, являющейся параллельным, а иногда и единственным продуктом реакции [8].

Относительно недавно обнаружен эндогенный ингибитор фермента NOS - асимметричный диметиларгинин (АДМА). Скорее всего, АДМА является "физиологическим" конкурентным ингибитором NOS. Его деградация осуществляется при помощи внутриклеточного фермента диметиларгинин-диметиланимогидролазы (ДДАГ), метаболизирующей его в цитруллин, выводящийся почками. Повышение уровня АДМА отмечается при снижении клубочковой фильтрации, активности ДДАГ, усилении гидролиза метилированных протеинов.

Внутриартериальное введение АДМА способно вызывать вазоконстрикцию у здоровых лиц [41]. Имеется связь между концентрацией АДМА в плазме крови и уровнем общей продукции NO [42].

Далее...


Написать комментарий
 Copyright © 2000-2015, РОО "Мир Науки и Культуры". ISSN 1684-9876 Rambler's Top100 Яндекс цитирования