Роль оксида азота в регуляции гемодинамики новорожденных, перенесших гипоксию (обзор литературы)

Обращало внимание, что в брюшном отделе аорты отмечалось утолщение интимы за счет пролиферации гладких миоцитов, вокруг которых имелось большое количество тонких и грубых коллагеновых волокон. В среднем слое аорты встречались мелкие фокусы раз-волокнения и разрушения волокнистых структур, образование «плешей», мелких кист, заполненных кислыми гликозаминогликанами.

Таким образом, проведенное сравнительное морфологическое исследование разных отделов аорты и стенок мальформаций сосудов разных органов показало, что эти врожденные пороки развития являются проявлением системной дисплазии соединительной ткани. Структурные изменения в стенках аорты и мальформаций были представлены гипоплазией, нарушением соотношения гликозаминогликанов (ГАГ) с преобладанием кислых ГАГ, гипоэластозом.

В настоящем исследовании было показано, что ко-арктация аорты в 67,5 % сочетается с врожденными пороками сердца и другими пороками.

При коарктации аорты наиболее уязвимыми участками являются восходящий отдел, где возникают аневризма, гипоплазия стенок, кистозный медионекроз с накоплением кислых мукополисахаридов в стенке аорты.

В то же время в стенке грудной аорты имеются фиброзно-дистрофические изменения, наблюдаемые во всех ее слоях.

Таким образом, морфологические изменения структуры разных отделов аорты при ее пороках и маль-формациях сосудов внутренних органов у детей первого года жизни являются отражением системной дисплазии клеток и волокон соединительной ткани, имеют в своей основе общий механизм развития.

Литература

1. Бокерия Л.А., Гудкова Р.Г. Болезни и врожденные аномалии системы кровообращения. М., 2002.

2. Осокина Г.Г., Абдулатипова И.В. Физиология и патология сердечно-сосудистой системы у детей первого года. М., 2002. С. 146-160.

3. Simpson R.K, Fisher D.K. // Clin. Neurol. Neurosurg. 1988. Vol. 90 (2). P. 169-173.

4. Kumar, Keshaw // J. Anat. Soc. India. 2001. Vol. 50 (2). P. 127-130.

5. Arteaga-Solis Е. // Cell structure and function. 2000. Vol. 25. P. 69-72.

6. ШарыкинА.С. Врожденные пороки сердца. М., 2005.

7. Alberts G.F. et al. // Circ. Res. 1994. Vol. 75. P. 261-267.

8. Alberts G.F. et al. // J. Biol. Chem. 1994. Vol. 269. P. 10112-10118.

9. Sergei D. et al. // Circ. Res. 2003. Vol. 93. P. 280.

10. Aoyagi M. et al. // Histochem. Cell Biol. 1999. Vol. 111. P. 419-428.

11. Li D.Y., Brooke B. // Nature. 1998. Vol. 393. P. 276-280.

12. Zhang H, Hu F. // J. Cell. Biol. 1995. Vol. 129. P. 11651176.

25 сентября 2006 г.

Ростовский научно-исследовательский институт акушерства и педиатрии

УДК 616.14-007.64-07:616.152.172.6-311-074

РОЛЬ ОКСИДА АЗОТА В РЕГУЛЯЦИИ ГЕМОДИНАМИКИ НОВОРОЖДЕННЫХ, ПЕРЕНЕСШИХ ГИПОКСИЮ

© 2006 г. М.В. Дударева

In the present review are covered the basic functions of Nitric Oxide in organism. The participation of Nitric Oxide in various processes is shown in newborn. It is shown that hypoxia leads to a trenchant expression of some of the factors that induce apoptosis. The disclosure of a relation between hypoxia and apoptosis represents theoretical interest, on the one hand, and on the other hand, it can serve as a foundation for a pathogenetic.

В настоящее время успехи неонатологии значительно повысили возможности выживания глубоко недоношенных детей и сократили уровень летально -сти, в то же время проблема ранней диагностики и определения прогноза состояния у детей группы риска по развитию тяжелых гипоксических поражений приобрела еще большую актуальность.

На протяжении последних десятилетий отмечается неуклонный рост числа детей с патологией нервной системы [1-3]. По данным ВОЗ, до 10 % детей страдают нервно-психическими заболеваниями, 80 % из которых имеют перинатальный генез.

Так, по данным А.А. Андреевой, анализ условий внутриутробного развития и рождения детей показал, что в условиях гипоксии у плодов и новорожденных происходит значительная гемодинамическая перестройка, степень изменений которой определяет характер и скорость постнатальной адаптации [4].

Известно, что в механизмах адаптации к гипоксии и развития постреанимационной болезни существенная роль принадлежит оксиду азота (N0) [5]. N0 играет важную роль в обеспечении жизнедеятельности и

развития плода в единой системе «мать-плацента-плод» [6, 7]. Как избыточная, так и недостаточная продукция N0 может явиться причиной патологических сдвигов в организме. Избыточная продукция N0 приводит к образованию токсичных продуктов, таких как пероксинитрит ^N00-), гидроксирадикал (ОН.) -мощных ингибиторов перекисного окисления липидов (ПОЛ) [8]. В то же время недостаточная продукция N0 способствует формированию патологии фетоплацен-тарного комплекса и внутриутробной гипоксии плода.

Данные литературы указывают на важное участие N0 в регуляции сосудистого тонуса, что обеспечивает, прежде всего, кровоснабжение жизненно важных органов плода, их нормальное развитие и постнаталь-ную адаптацию новорожденных [9].

Оксид азота является одним из наиболее важных биологических медиаторов, который вовлечен во множество физиологических и патологических процессов. Он представляет собой уникальный по своей природе и механизмам действия вторичный мессенджер в большинстве клеток организма [10-13]. N0 представляет собой растворимый в воде и жирах газ. Его моле-

кула является неустойчивым свободным радикалом, которая легко диффундирует в ткань, поглощается и разрушается настолько быстро, что способна воздействовать только на клетки ближайшего окружения.

Молекула NO обладает всеми свойствами, присущими классическим мессенджерам: быстро продуцируется, действует в весьма низких концентрациях и после прекращения действия внешнего сигнала быстро превращается в другие соединения, окисляясь до стабильных и менее токсичных неорганических молекул, таких как нитрит (NO-2), нитрат (NO-3) и полиокиси азота (NO2, N2O3, N2O5). В клиренс NO могут быть вовлечены промежуточные ступени, связанные с гемоглобином или с взаимодействием супероксида с образованием пероксинитрита.

В организме NO синтезируется клетками из аминокислоты L-аргинин. Этот процесс представляет собой комплексную окислительную реакцию, катализируемую ферментом NO-синтазой (NOS), которая присоединяет молекулярный кислород к конечному атому азота в гуанидиновой группе L-аргинина.

В настоящее время идентифицированы три изо-формы NOS, которые названы согласно с тем типом клеток, где они были впервые обнаружены: NOS-1 -нейрональная (nNOS) или мозговая; NOS-2 - индуци-бельная (i NOS) или макрофагальная; NOS-3 - эндо-телиальная (eNOS). Хотя все изоформы NOS катализируют образование NO, каждая из них имеет свои особенности как в механизмах действия и локализации, так и в биологическом значении для организма. Поэтому указанные изоформы принято также подразделять на конститутивную ^NOS) и индуцибельную (iNOS) синтазы оксида азота.

Конститутивная NOS, которая включает две изоформы (NOS-1 и NOS-3), постоянно находится в цитоплазме, зависит от концентрации кальция и кальмо-дулина, а также способствует выделению небольшого количества NO на короткий период в ответ на рецеп-торную и физическую стимуляцию. Фермент существенно инактивируется при низких концентрациях свободного кальция и максимально активен при его содержании около 1 мМ.

Индуцибельная NOS, которая представлена NOS-2, появляется в клетках только после индукции их бактериальными эндотоксинами и некоторыми медиаторами воспаления. В частности, этот процесс может провоцироваться бактериальными липополисахпри-дами, некоторыми эндотоксинами и цитокинами, такими как интерлейкин-1 (IL-1), IL-2, интерферон-гамма (IFN-y), фактор некроза опухоли и др.

Количество NO, образующегося под влиянием iNOS, может варьировать и достигать больших цифр (наномолей). При этом продукция NO сохраняется длительнее.

Основными молекулярными мишенями NO являются железосодержащие ферменты и белки: гуани-латциклаза, собственно нитрооксидсинтаза (NOS), гемоглобин, митохондриальные ферменты, ферменты цикла Кребса, синтеза белка и ДНК.

Важная роль оксида азота в многочисленных биологических процессах в организме явилась основанием для того, чтобы назвать NO в 1992 г. молекулой года [14]. NO играет главную роль в подавлении ак-

тивности бактериальных и опухолевых клеток путем блокирования некоторых их ферментов, в развитии артериальной гипертензии, нарушении процессов ПОЛ, развитии и поддержании других патологических процессов, особенно в почке [15].

NO обладает способностью ингибировать адгезию лейкоцитов к стенке сосудов и влиять на выработку факторов роста, а также оказывает антимитотическое и антипролиферативное действие [16, 17].

NO играет важную роль в регуляции функций легких и в патофизиологии заболеваний системы дыхания. В легких NO производится под влиянием cNOS в эндотелиальных клетках легочной артерии и вены, в ингибиторных неадренергических - нехолинергиче-ских нейронах. Помимо синтеза NO в эндотелии легочных сосудов, NOS представлена в эпителии воздухоносных путей. У здоровых детей и взрослых в образовании эндогенного NO преимущественно участвуют верхние дыхательные пути. При этом в полости носа образуется более 90 % NO и 50-70 % образовавшегося NO аутоингалируется и попадает в легкие. Нижние дыхательные пути также участвуют в образовании NO, но в воздухе из нижних дыхательных путей количество газа значительно меньше, чем в воздухе, находящемся в полости носа и рта. Полагают, что вырабатываемый конститутивно верхними отделами дыхательных путей NO необходим для поддерживания воздухопроводимости этого отдела легких.

В последние годы доказана способность бронхиального эпителия вырабатывать NO [18-20]. Cuthbert-son c соавт., анализируя значение нитрооксидергиче-ских механизмов в патогенезе острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС), высказали мнение, что ключевую роль в развитии синдрома играет NO, пе-роксинитрит, интерлейкин-8 (IL-8), воздействуя на эластазу [21]. Быстрое увеличение проницаемости легочных сосудов приводит к миграции нейтрофилов в ткань легких и высвобождаемых ими цитотоксиче-ских медиаторов, что является ведущим в развитии патологической альтерации легких. В процессе развития острого повреждения легких TNF-a и IFN-y индуцируют экспрессию молекул адгезии - ICAM-1 на эндотелиоцитах человека. Молекулы адгезии, прилипая к лейкоцитам, тромбоцитам и клеткам эндотелия, формируют «rolling» (крутящиеся) нейтрофилы и способствуют агрегации частиц фибрина. Эти процессы вносят свой вклад в нарушение капиллярного кровотока, увеличивают проницаемость капилляров, индуцируют локальный отек тканей, способствуют структурным и метаболическим изменениям эндотелиоци-тов, активируют образование других цитокинов и эй-козаноидов, вызывая апоптоз и некроз эпителиальных клеток легких. Дальнейшая миграция лейкоцитов в очаг воспаления контролируется хемокинами, которые продуцируются и секретируются не только активированными макрофагами, но и эндотелиальными клетками, фибробластами, гладкими миоцитами. Их основная функция - поставлять нейтрофилы в очаг воспаления и активировать их функциональную активность.

При развитии острого повреждения легких эндо-телиоциты сосудов, эпителиоциты бронхов и альвеолярные макрофаги активируются и вовлекаются в фа-

зовые взаимодействия. В результате происходит, с одной стороны, их мобилизация и усиление защитных свойств, а с другой - возможно повреждение самих клеток и окружающих тканей.

Получены данные, свидетельствующие, что индуцированный введением ЬР8 апоптоз макрофагов во многом связан с 1ЕЫ-у и снижается под действием 1Ь-4, 1Ь-10, ТвР-р.

МШег с соавт. при исследовании бронхоальвеоляр-ной жидкости у больных на фоне сепсиса установили значительное увеличение уровня 1Ь-8. Высказано предположение, что первичным источником 1Ь-8 являются легкие, и этот критерий можно использовать при дифференциальной диагностике синдрома [22].

Огромный интерес к N0 связан также с возможностью использования его в качестве терапевтического агента. Во многих случаях ингаляции N0 устраняют легочную вазоконстрикцию, связанную с гипоксией, первичной легочной гипертонией, сердечными пороками, персистирующей гипертонией новорожденных и респираторным дистресс синдромом.

Еще один очень важный аспект физиологической роли N0 связан с его биологическими свойствами в качестве нейротрансмиттера, что обусловлено длительностью жизни N0 и способностью диффундировать от места синтеза на 100 мкм. N0 широко представлен как в центральной, так и периферической нервной системе. Он выделяется в постсинаптических нейронах под влиянием нейротрансмиттеров, из кото -рых наиболее изучен глутамат. Полагают, что N0 действует, вероятно, как нейромодулятор, скорее опосредуя динамическую активность нейронов, а не оказывая прямое влияние на активность их потенциалов.

Оксид азота привлек внимание иммунологов, обнаруживших синтез N0 в культуре активированных макрофагов [23-27], а также нейробиологов, выявивших подобную его активность в препаратах мозга [28, 29].

Дальнейшее целенаправленное изучение вопроса позволило на базе полученных результатов описать новый вид межклеточного взаимодействия, в котором посредником при передаче паракринного сигнала служит именно N0 [30]. Он свободно проникает сквозь клеточные мембраны, а в случае необходимо -сти, присоединяя или отбрасывая электрон внешней оболочки, может стать нитроксиловым анионом N0" или нитроксонионовым катионом N0+, с подобными N0 - биологическими, но не физико-химическими свойствами [31-33]. Проходя через плазматические мембраны, N0 действует не только как переносчик межклеточного сигнала, но и как составная часть внутриклеточных эффекторных систем, подобно другим известным вторичным биологическим посредникам. Являясь одним из древних и универсальных регуляторов систем внутриклеточной и межклеточной сигнализации, N0 участвует почти во всех жизненно важных биологических процессах, в том числе в реакциях пролиферации, апоптоза Т-клеток, фагоцитоза, активации системы комплемента и в других иммунологических реакциях в норме и при патологии любого генеза. В физиологических условиях N0 выступает важным внутриклеточным мессенджером, который действует через цГМФ-зависимый механизм. В пато-

логических условиях, например, при воспалении, образование N0 может увеличиваться в сотни раз, становясь токсичным для разных типов клеток и тем самым индуцируя апоптоз [33, 34].

Апоптоз по своей сути - прежде всего физиологический, адаптивный процесс, являющийся одним из инструментов патогенеза. Однако при нарушении регуляции апоптоза в некоторых случаях он принимает аномальный характер, проявляющийся его повышенной индукцией или ингибицией. При этом апоптоз превращается в один из патогенетических механизмов тех или иных патологических процессов в разных тканях и органах.

Гипоксия негативно влияет на перекисное окисление липидов. В обычных условиях это нормальный метаболический процесс, стабильность которого поддерживается при участии системы антиоксидантной защиты (АОЗ). Нарушение при гипоксии равновесия в системе «ПОЛ-АОЗ» ведет к дестабилизации клеточных мембран и в итоге к гибели клетки [35]. Гипоксия приводит к экспрессии цитокинов фактора некроза опухоли и 1Ь-1. Высокий уровень концентрации этих факторов в пуповинной крови рассматривается как ранний диагностический признак гипоксии в организме новорожденного. Гипоксия способствует запуску такого механизма развития программированной гибели клеток, как воздействие оксида азота, ведущее к экспрессии других свободных радикалов, которые в свою очередь приводят к гибели нейронов по типу апоптоза [35].

N0, продуцируемый активированными макрофагами и Т-клетками, является критическим фактором, участвующим в переключении интерфероновой программы Т-клеток от пролиферации к апоптозу. Кроме того, он может индуцировать ИФ-независимый апоп-тоз Т-клеток, непосредственно воздействуя на их пролиферацию, усиливающую экспрессию БаБЬ. Избыточные уровни N0 могут вызывать программированную гибель и натуральных киллеров (№К), хотя в физиологических концентрациях он защищает эти клетки от апоптоза, поддерживая их цитолитическую активность и способность продуцировать ИФ-у. В аутоиммунной гибели клеток под действием N0 принимают участие протеазы из семейства каспаз, в частности, каспаза-3, активируя РЛИР, ДНК-зависимые про-теинкиназы, фактор фрагментации ДНК и сериновые протеазы, регулирующие синтез этого радикала-эффектора в иммунокомпетентных клетках (ИКК). При гипоксии наряду с усиленным апоптозом ИКК, обусловленным избыточными концентрациями N0, активируется метаболический цикл последнего с образованием высокотоксичных метаболитов, в частности, пероксинитрита, ОН-радикала, синглетного кислорода и других, усиливающих апоптогенный эффект оксида азота, чему способствует также наблюдаемое при гипоксии повышение концентрации ряда цитокинов (Т№-а, ТвР-р1, 1Ь-1 и других). Таким образом, развивается замкнутый патологический круг, приводящий к развитию АИД, способствующему присоединению нозокомиальных инфекций с частыми тяжелыми гнойно-септическими осложнениями. Вот почему АИД новорожденных, его патогенез, диагностика и способы иммунокоррекции является сверхактуальной

проблемой, на пути к решению которой делаются только первые шаги.

Следовательно, можно констатировать, что изучение механизмов программированной гибели клетки важно не только для уяснения принципа ее жизнедеятельности, но и для разработки новой стратегии терапии ряда патологических состояний путем блокирования апоптоза на основе знания природы тех факторов, которые ему способствуют.

Литература

1. Евсюкова И.И. // Актуальные вопросы физиологии патологии репродуктивной функции женщин: XXV научная сессия НИИ АГ им. Отта. СПб., 1996-1997.

2. Пальчик А.Б., Шабалов Н.П. // Гипоксически-ишеми-ческая энцефалопатия новорожденных. СПб., 2000.

3. Шабалов Н.П. и др. // Асфиксия новорожденных. М., 1999.

4. Андреева А.А. и др. // Педиатрия. 2004. № 1. С. 1-5.

5. BergerR., Garmer Y. // Brain. Res. Rev. 1999. Vol. 30. № 2. Р. 107-134.

6. Norman J.E., Cameron I.T. // Rev. Reprod. 1996. Vol. 1. № 1. Р. 61-68.

7. Purcell T.L. et al. // Mol. Hum. Repord. 1999. Vol. 5. № 5. P. 467-475.

8. Реутов В.П. // Вестн. РАМН. 2000. № 4. С. 35-41.

9. Whercler T. et al. // Hum. Reprod. 1999. Vol. 14. № 6. P. 1619-1623.

10. Lowenstein C.J., Dinerman J.L., Snyder S.H. // Ann. Intern. Med. 1994. Vol. 120. P. 227-237.

11. Moneada S., Higgs A. // New Engl. J. Med. 1993. Vol. 329. Р. 2002-2012.

12. Nakaki T. // Keio J. Med. 1994. Vol. 43. P. 15-26.

13. SnyderS.H. // Nature. 1993. Vol. 364. P. 577.

14. Koshland D.E. // Science. 1992. Vol. 258. Р. 1861.

15. Hunley T.E. et al. // Pediatr. Nephrol. 1995. Vol. 9. Р. 235244.

16. Ignarro J. // Ann. Rev. Pharmacol. Toxically. 1990. Vol. 30. Р. 535-560.

17. Pepper C.B., Shah A.M. // Spectrum Int. 1996. Vol. 36. Р. 223.

18. Ярилин А.А. // Иммунология. 1999. № 1. С. 17-24.

19. Alexander R.W. // Hypertension. 1995. Vol. 25. P. 155-161.

20. Barnes P.J. // Ann. Med. 1995. Vol. 27. № 3. P. 389-393.

21. Cuthbertson B.H., Galley H.F., Webster N.R. // Anesthesia and Analgesia. 1998. Vol. 86. № 2. P. 427-431.

22. Miller E.J., Coden A.B., Matthay M.A. // Crit. Care Med. 1996. Vol. 24. № 9. P. 1448-1454.

23. Adnot S., Raffestin B., Eddahibi S. // Respir Physiology. 1995. Vol. 114. № 6. P. 109-120.

24. Armstrong L. et al. // Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol. 2000. Vol. 1. № 22. P. 68-74.

25. Donnelly S.C. et al. // Lancet. 1993. Vol. 341. № 8846. P. 643-647.

26. Adnot S., Raffestin B., Eddahibi S. // Respir. Phisiology. 1995. Vol. 114. № 6. P. 109-120.

27. Hart C.M. // Chest. 1999. Vol. 115. № 5. P. 1407-1417.

28. Фрейдлин И.С., Назаров П.Г. // Вестн. РАМН. 1999. № 5. С. 28-32.

29. Blaylock M.G. et al. // Free Radical Biol. Med. 1998. Vol. 25. № 6. P. 748-52.

30. Bredt D.S. et al. // Nature. 1991. Vol. 351. P. 714-718.

31. МалышевИ.Ю. // Биохимия. 2000. Т. 63. С. 992-1025.

32. Barnes P.J. // Ann. Med. 1995. Vol. 27. № 3. P. 389-393.

33. Зенков Н.К. и др. // Успехи современной биологии. 1999. Т. 119. № 5. С. 440-450.

34. Mohammed S., Vongthip S., Arlette A. // Bioch. and bioph. Res. Com. 1993. Vol. 191. № 2. P. 503-508.

35. ВикторовИ.В. // Вестн. РАМН. 2000. № 4. C. 5-10.

Ростовский научно-исследовательский институт акушерства и педиатрии 25 сентября 2006 г.