Механизмы метаболических нарушений при острой ишемии. Реперфузионные повреждения тканей

13 Января в 11:51 1664 0


Метаболизм в клетке при острой ишемии.

Известно, что в процессе нормальной жизнедеятельности потребность клеток в энергии удовлетворяется путем дефосфорилирования высокоэнергетичных молекул аденозинтрифосфата (АТФ). Основной реакцией при их образовании является окислительное фосфорилирование адснозиндифосфата (АДФ). В коже АТФ образуется в первую очередь путем расщепления глюкозы до пирувата. И в этом случае нормальный метаболизм иуриновых оснований дополняется катаболизмом    некоторых    нуклеиновых кислот.

В норме данный процесс заканчивается образованием мочевой кислоты с помощью фермента ксаитиндегидрогеназы. Во время ишемии последний трансформируется в ксантиноксидазу, которая является катализатором образования суиероксидиого аниона.

При полном или частичном отсутствии кровотока снабжение клетки кислородом становится недостаточным и она переходит на анаэробный метаболизм, при котором из одной молекулы глюкозы образуются только 2 молекулы АТФ.
В этих условиях жизнедеятельность клетки может быть обеспечена лишь в течение непродолжительного периода. Анаэробный гликолиз сопровождается образованием молочной кислоты и снижением внутриклеточного рН.

При продолжении ишемии происходит нарушение деятельности калий-натриевого насоса, которое сопровождается увеличением поступления через клеточную мембрану натрия и кальция, повышающим внутриклеточное осмотическое давление и индуцирующим отек.

Одновременно АДФ распадается до адснозииа, далее до инозина, гипоксантина и ксаитина. В присутствии избыточного количества ионов кальция и внутриклеточных протеолитических ферментов и происходит превращение ксаитиндегидрогеназы в ксантиноксидазу (схема 7.1.1).

Схема биохимических путей образования свободных кислородных радикалов при реперфузии ишемизированных тканей.
Рис. 7.1.1. Схема биохимических путей образования свободных кислородных радикалов при реперфузии ишемизированных тканей.

Механизм реперфузионного повреждения клеток. Во время реперфузии, когда в ткани поступает богатая кислородом кровь, ксантиноксидаза катализирует реакцию взаимодействия гипоксантина и молекулы кислорода, в результате которой образуются мочевая кислота и супероксидный анион:

Гипоксантин + H2O + 2O = ксантин + 2O- + 2Н2 Ксантин +    H2O2    +  2O  =  мочевая кислота  +   2O-    + Н2
Супероксидный анион, распространяясь в тканях, переходит в более токсичные формы — гидроксильные радикалы, окислительное действие которых значительно усиливается в присутствии  водорода пероксида.

Гипотетически допускается соединение двух молекул супероксидного аниона и двух молекул водорода пероксида, реактивность которого напрямую зависит от количества супероксида.

В результате этого в присутствии металлического катализатора образуется более токсичный для клеток гидроксильный свободный радикал (ОН). Образующиеся при реперфузии тканей свободные кислородные радикалы способны воздействовать на все биологические субстанции: белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты, коллаген. Особенно чувствительны к ним сложные жирные кислоты, из которых состоят мембраны клеток. Так, активация свободными радикалами липидпероксидазы способствует запуску цепи реакций перекисного окисления липидов и повреждению внутриклеточных структур.



В микроциркуляторном русле действие супероксида способствует деградации гиалуроновой кислоты эндотслиального коллагенового слоя и базальпой мембраны, что педет к микротромбозам и увеличению проницаемости сосудистой  стенки   и  является   причиной развития интерстициального отека. В свою очередь, переход жидкости в интерстициальнос пространство ведет к сгущению крови, замедлению кровотока и образованию тромбов.

В нормальных условиях при аэробном окислении 98% поступающего кислорода находится в межклеточной жидкости, а 2% превращается в супероксидный анион и ингибируется такими клеточными ферментами, как супероксиддисмутаза (СОД), глутатионредуктаза и каталаза. Кроме того, нормальное функционирование нейтрофильных лейкоцитов постоянно сопровождается образованием супероксидного аниона.

При реперфузии пейтрофильные лейкоциты под действием большого количества свободных радикалов переходят в активированное состояние и начинают играть активную роль в поддержании воспаления в трансплантате. Они устремляются к очагу поражения и включаются в процесс «восстановления гомеостаза».

В очаге реперфузионного повреждения иейтрофилы прилипают к стенкам сосудов, проникая под эндотелий, выходят в иитерстициальное пространство и сами выделяют супероксид, тем самым повреждая эндотелий и усугубляя нарушения микроциркуляции возникающими на этой основе множественными микротромбозами.

Экзогенная супероксиддисмутаза разрушает супероксидный анион, который находится в межклеточном пространстве, катализируя реакцию его соединения с двумя протонами:
Экзогенная супероксиддисмутаза разрушает супероксидный анион, который находится в межклеточном пространстве, катализируя реакцию его соединения с двумя протонами
Водорода пероксид с помощью фермента каталазы разлагается до воды, а молекулярный кислород быстро утилизируется тканями (см. схему 7.1.1).

Таким образом, основную роль в индукции реперфузионных повреждений тканей играют свободные кислородные радикалы, образование которых является результатом метаболических процессов, происходящих в клетке при гипоксии  и  внезапном  поступлении кислорода.

В.И. Архангельский, В.Ф. Кириллов
Похожие статьи
показать еще
 
Пластическая хирургия