[albert52]

Продолжим.

В ответ на рост рО2 в земной атмосфере живая природа реализовала систему защитных механизмов, предохраняющих клетку от избыточного накопления в ней токсических продуктов ПОЛ (перекисного окисления липидов). Антиоксидантная система защиты, по общему мнению исследователей, является иерархической и осуществляется не менее чем на трёх уровнях.

Первая и основная ступень защиты – антикислородная. За счёт активности дыхательных ферментов и специальной группы соединений, депонирующих избыточный О2, данная ступень поддерживает внутри клеток довольно низкие значения рО2, порядка 1-5 мм рт. ст., достаточные, однако, для тканевого дыхания и энергообеспечения. Измеренное в цитозоле клеток (кардиомиоциты, гепатоциты и др.) значение рО2 составляет всего 0,4-4,0 мм рт. ст. Непосредственно же около митохондрий предположительно рО2 1 мм рт. ст., а в их матриксе – 0,01-0,1 мм рт. ст., т.е. на уровне критического рО2 для цитохромоксидазы как терминального фермента дыхательной цепи.

Антикислородная линия защиты не в состоянии, вероятно, полностью предотвратить возможные негативные последствия избыточного ПОЛ, поскольку необходимые для него свободные радикалы образуются в процессах нормального метаболизма. Поэтому существуют последующие более «тонкие» ступени защиты – антирадикальная и антиперекисная, надёжная работа которых зависит от исправного функционирования антикислородной линии защиты.

В клетках неоплазмы воспроизводится состояние фиктивной гипоксии, при которой даже избыток О2 не может быть эффективно использован для дыхания, а степень повышения рО2 в значительной мере определяется степенью инактивации дыхательных ферментов и деградации митохондрий. Таким образом, «гипоксия» при гипероксии является, по-видимому, характерным состоянием истинно опухолевой клетки.

Следует особо отметить, что в своей биохимической теории рака Варбург прошёл мимо указанных идей, особенно ключевой идеи о внутриклеточной гипероксии, детерминируемой снижением интенсивности дыхания. По Варбургу возникновение опухолей связано с фактическим постоянным недостатком О2, вызванным теми или иными затруднениями в снабжении О2, развитием в этих условиях высокой гликолитической активности, которая компенсирует возникший дефицит энергии. Как я уже указывал, такое наблюдается далеко не всегда. Низкое рО2 внутри неоплазм может быть результатом их нерегулируемого роста, объёмного расположения и относительности бедности капиллярной сети, но не отражением какого-то характерного свойства самих опухолевых клеток вообще.

Установлено, что размножающиеся клетки в различных зонах опухоли располагались преимущественно около поддерживающей стромы. На периферии опухолей и вдоль нормально функционирующих в них кровеносных сосудов должен существовать определённый, непрерывно воспроизводимый слой гипероксических опухолевых клеток, величина рО2 в которых постоянно превышает таковую в гомологичных им нормальных клетках. Эта особенность клеток предопределяет, в частности, устойчивое распространение опухолевого процесса «вширь» за счёт незатухающей активности периферийного слоя. Чем больше объём опухоли, тем меньшую долю в нём будет занимать узкий активно растущий периферийный слой.

И, наконец, падение уровня ATФ при дегенерации митохондрий – необходимый регуляторный момент для начала и облегчения репликации ДНК, а повышение уровня ATФ в ядерном компартменте угнетает репликацию ДНК и клеточную пролиферацию.

Далее.

Как я уже говорил, почти во всех клетках около 90 % потр***яемого кислорода восстанавливается в цепи тканевого дыхания с участием цитохромоксидазы (окисление, сопряженное с фосфорилированием АТФ, выполняет энергетическую функцию). Остальной О2 в норме используется в основном в оксигеназном пути, моно - в микросомах и митохондриях, и диоксигеназном. В митохондриях происходит гидроксилирование (при участии НАДФН2, цитохромР450), при этом образуются окисленный продукт, вода и НАДФ.

Монооксигеназная система митохондрий выполняет также биосинтетическую функцию: синтез холестерола; стероидных гормонов (кора надпочечников, яичники, плацента, семенники); желчных кислот (печень); образование витамина D3 (почки).

Второй вид реакций монооксигеназного пути окисления объединяется под названием микросомальное окисление. Этот вид реакций происходит в микросомах, в основном в печени. В этом виде окисления участвует мультиферментная мембраносвязанная система, включающая НАДФН2, особые ФП(флавопротеины) и цитохромР450. Здесь в субстрат включается один атом кислорода. Второй атом О2 используется для образования воды. Одна молекула цитохрома может за секунду передать несколько тысяч молекул кислорода. По этой причине количество цитохрома в клетке ограничено.
Этот тип окисления является защитной реакцией организма, т.к. происходит окисление различных чужеродных веществ. При этом они переходят в безвредные или становятся более растворимыми в воде и легко выводятся из организма.

В процессе диоксигеназного окисления в молекулу субстрата включаются оба атома кислорода. Эти реакции протекают на поверхности гладкого эндоплазматического ретикулума(ЭПР) и таким образом окисляются циклические структуры типа бензола с разрывом цикла.

И наконец пероксидазный путь окисления является побочным путем окисления, обычно наблюдается при повреждении цитохромной системы или гипероксии клетки, а также когда субстрат не окисляется другим путем, например, мочевая кислота. Здесь окисление субстрата происходит путем дегидрирования. Два атома водорода переносятся на молекулу кислорода с образованием перекиси. Затем в норме в действие вступают пероксидазы, превращающие перекиси в воду.

При гипероксигенации клетки, прямой или непрямой, пероксидазы не справляются с потоком перекиси, что приводит к повышению уровня активных форм кислорода (АФК) в клетке. В норме в организме образуется около 2% АФК от всего кислорода, процесс образования идет спонтанно и подавить его трудно.

АФК образуются в результате последовательного присоединения электронов к молекуле кислорода. В ходе реакций образуются сначала супероксидный анион (или перекись), затем очень реакционноспособный гидроксильный радикал и другие кислородные радикалы. Они оказывают воздействие на различные структурные компоненты клеток: ДНК (повреждение азотистых оснований); белки (окисление аминокислотных остатков, образование ковалентных «сшивок»); липиды; мембранные структуры.

Отщепляя электроны от многих соединений, АФК превращают их в новые свободные радикалы, и инициируют тем самым цепные окислительные реакции. Если в реакцию с АФК вступают ненасыщенные жирные кислоты плазматических мембран, говорят о перекисном окислении липидов.

Продукты ПОЛ необходимы при синтезе некоторых гормонов и белков (например, в синтезе тироидных гормонов), образования простагландинов (ПРГ), для функционирования фагоцитов, для регуляции проницаемости и состава липидов мембран, скорости пролиферации клеток и их секреторной функции.
Увеличение скорости ПОЛ и концентрации продуктов ПОЛ приводит к повреждению мембраны и смерти клетки, так как АФК и продукты ПОЛ в большом количестве:
1) нарушают структуру мембранных фосфолипидов;
2) повреждают ДНК и РНК, вызывая мутации;
3) вызывают денатурацию белков;
4) увеличивают концентрацию внутриклеточного кальция, вызывая деполимеризацию актина и т.д.

Упомянутые мною раньше мутации протоонкогенов метаболического характера(геномная нестабильность) во многом связаны с действием АФК и продуктов ПОЛ.