Число эндогенных соединений, относимых к антиоксидантам, постоянно растет. До настоящего момента нет единой классификации антиоксидантов, между тем необходимо отметить 2 основные группы антиоксидантов:
I группа - высокомолекулярные соединения, включающие ферменты антиоксидантной защиты (супероксиддисмутаза (СОД), церулоплазмин, каталаза, глутатионзависимые ферменты), а также белки, способные связывать ионы Fe и Cu, являющиеся катализаторами свободнорадикальных процессов. К числу белков, связывающих металл с переменной валентностью, относят альбумины, трансферрин, ферритин, лактоферрин.
II группа - низкомолекулярные жиро - и водорастворимые антиоксиданты, включающие α - токоферол, витамины группы А, К, Р, мочевину, мочевую кислоту, глутатион, аскорбиновую кислоту, серосодержащие аминокислоты, билирубин и др. [13].
Следует отметить, что наиболее широкое применение в клинической и экспериментальной медицине получили низкомолекулярные антиоксиданты 2-ой группы. В то же время постоянно начинают использовать и модифицированные препараты СОД и каталазы для антирадикальной защиты сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Особенно эффективно применение указанных ферментных препаратов не столько для предотвращения ишемического поражения миокарда, сколько для предупреждения реперфузионной свободнорадикальной дезинтеграции миокардиоцитов. Однако в литературе представлены противоречивые данные относительно эффективности экспериментального лечения нативными ферментами [13,23,41].
Другой группой веществ, все шире используемой в клинической и экспериментальной медицине, обеспечивающих профилактику развития гипоксической ишемии и некробиоза, являются антигипоксанты. В отношении антигипоксантов еще менее систематизированы данные, касающиеся их классификации и определения.
По мнению ряда авторов, антигипоксанты - вещества, способствующие улучшению утилизации организмом кислорода и снижению потребности в них органов и тканей, суммарно повышающие устойчивость к гипоксии. По мнению И.В. Зарубиной, 2002г, антигипоксантами следует считать вещества с нетканеспецифичным действием, нормализующие при гипоксии функции дыхательной цепи и окислительного фосфорилирования в митохондриях [17].
Существуют и другие точки зрения относительно понятия «антигипоксант». Так, Л.Д. Лукьянова выделяет антигипоксанты прямого энергезирующего действия, коррегирующие функции дыхательной цепи, а также препараты, улучшающие доставку кислорода к тканям или вещества, обеспечивающие коррекцию функционально-метаболических расстройств, свойственных гипоксии [30].
Несмотря на широкое использование антиоксидантов и антигипоксантов в клинической и экспериментальной медицине, до настоящего времени нет четкой систематизации указанных препаратов и патогенетического обоснования целесообразности комбинаций тех или иных антиоксидантов и антигипоксантов. Так, в комплексной терапии гнойно-септических осложнений инфицированного аборта нами успешно применялись донаторы SH-групп - унитиол и аскорбиновая кислота [50].
Ведущее место по экстренности воздействия на фоне развития тканевой гипоксии занимают так называемые субстратные антигипоксанты, а среди них - глутаминовая, аспарагиновая кислоты, цистеин и их соли [23,40,41,56], обеспечивающих, по мнению ряда авторов, активацию окислительного фосфорилирования в митохондриях.
К числу субстратных антигипоксантов следует отнести препараты АТФ, креатинфосфата (неотона), солей янтарной кислоты.
С целью коррекции гипоксических расстройств используют и такие энергодающие соединения, как фосфорилированные углеводы, а также аденозин и его производные. Аденозин - вазодилатирующее соединение, регулирует содержание в клетках глутатиона, Ca2+, кальмодулина [36].
Под влиянием солей янтарной кислоты уменьшается или полностью ликвидируется постгипоксический метаболический ацидоз, увеличивается синтез АТФ в цикле Кребса, тормозится гликолиз. Окисление в клетках сукцината при участии сукцинатдегидрогеназы (СДГ) сопровождается восстановлением пула динуклеотидов [23,24,31,40,41,44].
Высокая антигипоксическая и антиоксидантная активность сукцината нашла реализацию в инфузионной среде в составе препарата «Реамберина» научно-технологической фармацевтической фирмы (НТФФ) «Полисан», применяемого при инфаркте миокарда, у больных с ишемическими состояниями [4,6]. Антигипоксическое действие субстратных антигипоксантов - фумарата, глутаминовой кислоты связывают с активацией образования сукцината.
Все больше используется в клинической и экспериментальной медицине гамма - аминомасляная кислота в форме оксибутирата натрия, лития, в частности при ишемическом поражении головного мозга, оперативных вмешательствах на легких, воздействии ионизирующей радиации. Мембранопротекторный эффект ГАМК связывается со стимуляцией под ее влиянием альтернативного пути превращения α-кетоглутарата в сукцинат. Последний используется как субстрат в процессе энергетического обеспечения мозга [28].
Другие антиоксиданты гамма-оксимасляная кислота и ее соли натрия и лития легко проникают через гематоэнцефалический барьер, обладают малой токсичностью, стимулируют систему митохондриального окисления, ускоряют высвобождение энергии, а, превращаясь в янтарный полуальдегид, выполняют роль оксилительно-восстановительного буфера [23].
Наряду с так называемыми субстратными антигипоксантами выделяют группу регуляторных антигипоксантов - неспецифических активаторов ферментных и коферментных систем. К ним относят:
Однако указанная группа веществ не может быть использована в экстремальных клинических ситуациях в связи с довольно длительным превращением их в активные формы, но может быть применена в клинической практике при хронических формах патологии, осложненных развитием ишемии или гипоксии.
В последнее время находят применение в качестве антигипоксантов производные пиридоксина - эмоксипин (в начальном периоде острого инфаркта миокарда) и мексиндол (при ишемическом повреждении мозга) [15].
К синтетическим антигипоксантам - производным мочевины с широким спектром действия - относят гутимин [9,12,14]. Гутамин активирует утилизацию глюкозы в гликолитических и окислительно-восстановительных реакциях, стимулирует глюконеогенез, уменьшает энергетические затраты клетки на работу Na - , К - насоса [42,43].
Другой препарат - атмизол-сукцинат является дериватом тиомочевины и циклическим производным гутимина, используется с успехом в кардиологической и хирургической практике в целях профилактики и лечения послеоперационной и посттрансфузионной гипоксии, при остром инфаркте миокарда, после операции на «открытом сердце», а также при септическом шоке, в акушерской практике при гипоксии плода, в реаниматологической практике [45,46]. Атмизол обладает выраженным мембраностабилизирующим эффектом, препятствует гиперкоагуляции и послеоперационной тромбофилии, препятствует угнетению активности митохондриальных окислительных ферментов при острой гипоксии. По мнению ряда авторов, атмизол должен занять прочное место в комплексной терапии гипоксических состояний [11].
Первая попытка модулировать транспорт электронов относиться к 30-годам, когда был предложен метиленовый синий.
Успех был достигнут только при применении цитохрома С в качестве кардиопротектора в хирургической практике [8,10].
В последние годы предпринимаются небезуспешные попытки клинического использование коэнзима Q - убихинона, сходного по структуре с α - токоферолом и, как известно, являющегося переносчиком электронов в дыхательной цепи. Для восстановления дыхательной цепи на ранних стадиях гипоксии используют вещества с донорно - акцепторными свойствами, в частности метадион - витамин К3 [30].
Положительные метаболические эффекты цитохрома С и коэнзима Q проявляются при нарушении переноса электронов на участке цитохромов в - с, при поздних стадиях гипоксии, вызывающей дестабилизацию мембран [3,20,22].
Восстановлению дыхательных ферментативных систем митохондрий при гипоксиях способствуют синтетические переносчики кислорода по типу убихинона. К их числу относится препарат олифен [32,33].
В последние годы в экспериментальной и клинической практике все шире используется комплексный препарат цитофлавин со свойствами антиоксиданта, антигипоксанта, мембранопротектора, разработанный НТФФ «Полисан» (Санкт-Петербург, 2000г). Активными фармакологическими компонентами цитофлавина являются рибоксин, янтарная кислота, рибофлавин и никотинамид [4].
Как известно, янтарная кислота и ее метаболиты являются субстратами цикла Кребса, активируют сукцинатдегидрогеназное окисление и восстановление цитохромоксидазы, усиливают диффузию кислорода и утилизацию его в тканях, стимулируют синтез белка, АТФ, подавляет перекисное окисление липидов [18,19].
Никотинамид является простетической группой кодегидрогеназы I (НАД) и кодегидрогеназы II (НАДФ), являющихся переносчиками водорода в окислительно-восстановительных процессах.
Рибоксин - производное пурина, предшественник АТФ, повышает активность ферментов цикла Кребса, стимулирует синтез нуклеотидов, улучшает коронарное кровообращение [16,57].
Следующий компонент цитофлавина - рибофлавин мононуклеотид - кофермент ферментов, регулирующих окислительно - восстановительные процессы [19,39].
В связи с указанными особенностями биологических эффектов активных компонентов цитофлавина как антигипоксантов и антиоксидантов становится понятно столь интенсивное внедрение указанного препарата в комплексную терапию ишемического повреждения мозга и миокарда, для коррекции гипоксии при острых отравлениях нейротропными ядами, при дисциркуляторной энцефалопатии, хронических цереброваскулярных заболеваниях [29,45,46,47,48].
Длительный опыт работы по изучению патогенеза бактериальных интоксикаций и инфекций, а также заболеваний неинфекционной природы, позволил сделать важное заключение о том, что лишь инициирующие механизмы развития патологии несут определенные элементы специфики. Между тем, по мере развития заболевания, когда формируются типовые патологические процессы в виде воспаления, лихорадки, расстройств системной и региональной гемодинамики, нарушений кислотно-основного состояния (КОС) и т.д., начинают доминировать неспецифические реакции адаптации и дезадаптации, определяющие, как правило, исход заболевания [51,53,54].
Одним из эфферентных звеньев патологии инфекционной и неинфекционной природы является активация свободнорадикального окисления в биологических мембранах. Активация процессов липопероксидации, а также недостаточность антиоксидантных систем крови и тканей отмечена нами при экспериментальных интоксикациях - ботулинической, газовогангренозной, чумной, холерной, синегнойной, а также при ряде заболеваний различного генеза (гнойно-септических осложнениях аборта, гестозе, гиперплазии и раке эндометрия, раке прямой кишки, остром гематогенном остеомиелите у детей). О ведущей роли активации процессов свободнорадикального окисления в механизмах ишемического и реперфузионного повреждения структур миокарда и мозга имеются многочисленные сообщения [1,5,6,7].
Исследование различных антиоксидантов при вышеуказанных формах патологии, как правило, обеспечивало депотенцирование цитопатогенных эффектов токсинов или в значительной мере оказывало положительное влияние на характер и тяжесть клинических проявлений заболеваний.
В динамике экспериментальной чумной интоксикации, характеризующейся прогрессирующим накоплением гидроперекисей липидов в плазме крови, эритроцитах, гомогенатах печени, почек, гипоталамусе, использован принцип комплексной фармакологической коррекции с применением α - токоферола, венорутона и аскорбиновой кислоты. Указанный комплекс препаратов препятствовал чрезмерной интенсификации ПОЛ в динамике чумной интоксикации. Столь же эффективным на состояние процессов ПОЛ или чумной интоксикации оказалось применение делагила и никотинамида, обладающих свойствами антиагреганта и антигипоксанта [52,53].
В последующих сериях экспериментов изучено содержание продуктов липопероксидации - малонового диальдегида (МДА) и гидроперекисей липидов (ГПЛ) в плазме крови и эритроцитах беспородных белых крыс, а также уровень МСМ сыворотки крови животных в динамике интоксикации, достигаемой внутрибрюшинным введением липополисахарида вакцинного штамма ЕВ Y. Pestis в дозе, эквивалентной ЛД 50. Как оказалось, уже в доклинический период интоксикации имело место накопление в плазме крови и эритроцитах МДА и ГПЛ. Одновременно уровень МСМ сыворотки крови превышал нормальные показатели. В период развития среднетяжелой и тяжелой форм патологии на фоне выраженных клинических проявлений в виде адинамии, одышки и гибели части животных отмечалось прогрессирующее нарастание уровня продуктов ПОЛ как в плазме крови, так и в эритроцитах. В то же время происходило значительное прогрессирующее накопление МСМ. Полученные данные убедительно свидетельствуют о том, что цитопатогенные эффекты липополисахарида индуцируют развитие системных метаболических сдвигов, обуславливающих прогрессирующее развитие ауто- и бактериальной интоксикации [52,53].
Далее была предпринята попытка коррекции липопероксидации при чумной ЛПС интоксикации с помощью цитофлавина - комплексного препарата, активными компонентами которого являются рибоксин, янтарная кислота, рибофлавин и никотинамид. В сериях исследований, проведенных с использованием цитофлавина, были получены результаты, свидетельствующие о достоверном снижении уровней МДА и ГПЛ в плазме крови и эритроцита. Однако содержание данных продуктов по-прежнему превышало показатели интактных животных.
Характерной особенностью газовогангренозной интоксикации явилось избыточное накопление в крови и тканях ГПЛ на фоне снижения активности СОД, каталазы, что свидетельствует об относительной недостаточности ферментного звена антиоксидантной системы. В целях эффективной коррекции метаболических сдвигов при указанной интоксикации использовано несколько комплексов фармакологических препаратов, в частности оксибутират натрия и контрикал, обладающих антиагрегатным и антипротеазным эффектом. Введение указанных препаратов обеспечивало подавление чрезмерной интенсификации процессов липопероксидации, снижение летального эффекта токсина Cl. рerfringeus. Эффективная фармакологическая коррекция метаболических расстройств достигнута и при введении в динамике газовогангренозной интоксикации другого комплекса препаратов - α-токоферола, унитиола и аскорбиновой кислоты. И в этой серии наблюдалось подавление чрезмерной интенсификации липопероксидации в сочетании с повышением резистентности животных к летальному действию токсина [35,58].
Нами впервые была установлена взаимосвязь нарушений энергозависимого транспорта в биологических мембранах, обеспечиваемого Са, Мg,Na, К - АТФ -азными системами клеток головного и спинного мозга, при ботулинической типа А интоксикации и избыточного накопления продуктов липопероксидации. При этом был достигнут положительный эффект реактивации транспортных АТФ -аз на фоне использования антиоксидантов - оксибутирата натрия и диметилсульфоксида [51].
Многопрофильные исследования были проведены по изучению роли активации свободнорадикального окисления в патогенезе холерной интоксикации, позволившие установить взаимосвязь интенсификации перекисного окисления липидов, нарушений коагуляционного потенциала и реологических свойств крови [37,38]. В указанном исследовании проведена сравнительная оценка эффективности использования 3-х групп фармакологических препаратов: 1 группа включала - α-токоферол, оксибутират натрия, пирроксин и обеспечивала лишь незначительную коррекцию процессов липопероксидации и антиоксидантных систем.
Использование 2-го комплекса препаратов при холерной интоксикации, включающего венорутон, изоптин, контрикал и гепарин, не обеспечивало нормализации активности СОД, каталазы, содержания МДА и диеновых конъюгатов в плазме крови и эритроцитах.
Оптимальная, хотя и частичная коррекция метаболических сдвигов при холерной интоксикации, отмечена при использовании комплекса препаратов, включающего дофамин, фенотерол, изоптин и гемодез. В указанной модификации экспериментов активность СОД и церулоплазмина нормализовалась, заметно снижался уровень МДА в плазме крови, что сочеталось с улучшением микрогемодинамики и патоморфологии в указанных органах и тканях [37,38].
В ряде проведенных нами клинических исследований установлена важная роль активации процессов липопероксидации в структурной и функциональной дезадаптации различных органов и систем [1,2,25,26,49,50]. Так, результаты проведенных нами клинико-лабораторных исследований показали, что важным патогенетическим фактором ракового поражения прямой кишки лежит активация процессов свободнорадикального окисления, недостаточность антиоксидантной системы, расстройства коагуляционного звена системы гемостаза, коррелирующих со стадией распространения опухолевого поражения. Включение в комплексную терапию онкопроктологических больных мембранопротекторов, антиоксидантов препятствовало чрезмерной активации процессов липопероксидации. В процессе радикального оперативного вмешательства обнаружено, что удаление опухоли также обеспечивает активацию антиоксидантной системы крови и препятствует чрезмерной интенсификации процессов липопероксидации [5].
Изучение патогенеза системных метаболических расстройств при внутриутробном инфицировании плода позволило обнаружить параллелизм активации процессов липопероксидации, недостаточность антиоксидантной системы крови т степени развития аутоинтоксикации. Последнее свидетельствует о необходимости использования антиоксидантов, антигипоксантов, мембранопротекторов в комплексной терапии беременных групп риска по внутриутробному инфицированию плода [21].
Данные клинико-лабораторного комплексного обследования детей младшего возраста - больных острым гематогенным остеомиелитом позволили установить, что прогностически неблагоприятными признаками развития патологии, в частности синдрома системного воспалительного ответа и септического состояния, являются прогрессирующее накопление в крови ГПЛ, МДА, развитие дислипидемии на фоне недостаточности ферментного и неферментного звеньев антиоксидантной системы крови [34].
Результаты проведенных исследований также свидетельствуют о целесообразности использования в комплексной терапии острого гематогенного остеомиелита у детей младшего возраста антиоксидантов и антигипоксантов.
Изучение патогенеза системных метаболических сдвигов при гестозе свидетельствовало о важной роли активации процессов липопероксидации в механизмах развития эндотелиальной дисфункции, расстройств гемореологии, коагуляционного потенциала крови. Включение в комплексную традиционную терапию гестоза антигипоксантов, антиоксидантов, в частности актовигина, витамина Е, глутаминовой кислоты, хофитола, а также проведенная энтеросорбция заметно улучшали не только показатели системных метаболических расстройств, но и исход беременности для матери и плода [49,50].
Выраженная активация процессов липопероксидации на фоне недостаточности ферментного звена антиоксидантной системы крови отмечена нами и при изучении характера системных метаболических расстройств при раке эндометрия. Использование в комплексной терапии этих больных антиоксидантов - эмоксинина, аэвита и антикоагулянта - клексана препятствовало чрезмерной интенсификации свободнорадикального окисления, снижало уровень интоксикации, способствовало нормализации коагуляционного потенциала крови.
Исследование системных метаболических сдвигов при различных видах гиперплазии эндометрия (железистой и железисто-кистозной, полипах эндометрия и атипической гиперплазии) позволило выявить общую закономерность метаболических сдвигов в виде активации процессов липопероксидации, недостаточности антиоксидантной системы крови, наиболее выраженные при рецидивах гиперплазии эндометрия, а также при атипической гиперплазии. Установлено также, что чрезмерная интенсификация ПОЛ при полипах эндометрия является инициирующим патогенетическим фактором расстройств коагуляционного гемостаза и реологических свойств крови. Использование в комплексной терапии гиперплазии эндометрия в качестве дополнительных лекарственных препаратов селливита, аэвита, а также эссенциале способствовало более ранней нормализации процессов липопероксидации, повышению стабильности биологических мембран на фоне реактивации ферментного и неферментного звеньев антиоксидантной системы [25,26,27].
Таким образом, активация процессов липопероксидации является типовым процессом дезорганизации структур и функций органов и систем при различных видах патологии инфекционной и неинфекционной природы. Последние определяет целесообразность включения в комплексную терапию заболеваний, осложненных развитием ишемии, гипоксии, расстройствами кислотно-основного состояния, антигипоксантов, антиоксидантов и мембранопротекторов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.