Автореферат: Биохимические механизмы дезинтеграции эритроцитов человека в различных условиях функционирования

Таблица 14.

Показатели состояния эритроцитарных популяций у больных ИБС, ССН III функционального класса после АКШ (традиционное лечение + предуктал)

Примечание *P<0,01 по отношению к больным, неполучавшим предуктал; #P<0,01 по отношению к дооперацинному уровню

В последующие дни после операции показатели состояния эритроцитарных популяций также свидетельствовали о снижении скорости повреждения клеток. Возможно, основной причиной улучшения популяции клеток является более высокая АОА плазмы крови. Таким образом, применение триметазидина в условиях лактоацидоза и гипоксии с последующей реокисгенацией снижает скорость протекания дезинтеграционных процессов в эритроцитах.

Полученные данные, их анализ и сопоставление с данными литературы, позволяют высказать несколько обобщенных положений о механизмах дезинтеграции эритроцитов после выхода их в кровяное русло, а также о зависимости этих процессов от условий функционирования клеток. Эффективное функционирование эритроцита зависит от возможности поддержания стабильных белок-белковых и белок-липидных взаимодействий. Это, в свою очередь, определяется многими факторами: с белковыми и липидными компонентами плазмы, стабильностью параметров гомеостаза, нативностью рецепторного аппарата и метаболическим систем клетки. Различные физиологические и патологические состояния сопровождаются временными или постоянными нарушениями гомеостаза: гипоксией, ацидозом, действием лекарственных препаратов, гипо- или гипергликемией, развитием окислительных процессов, нарушением соотношения регуляторов. Изменение условий функционирования эритроцитов, как показали наши исследования, оказывает существенное влияние на скорость реализации программы апоптозной гибели эритроцитов. Лактоацидоз дозозависимо сопровождается уменьшением сродства гемоглобина к кислороду и ускорением процессов метгемоглобинобразования, что способствует нарастанию энергодефицита клетки и более быстрой дестабилизации мембраны и метаболических систем эритроцита. Если условия лактоацидоза становятся хроническими, то это постепенно приводит к возрастанию процента поврежденных клеток в составе циркулирующей in vivo популяции, что выявляется у больных ИБС, а также при постгеморрагической анемии. Нарастание процента поврежденнных эритроцитов в циркулирующей популяции будет сопровождаться ухудшением кислородтранспортной и адаптивной функций клеток и приведет к усугублению гипоксии. Более быстрая гибель клеток и активация эритропоэза может исчерпать компенсаторные возможности организма и будет наблюдаться обострение заболевания. Повреждения популяции клеток еще быстрее развиваются при сочетании лактоацидоза с гипогликемией, так как это усугубляет энергодефицит и способствует ускорению дезинтеграции мембран. Вместе с тем, избыток глюкозы также дозозависимо ускоряет процессы дезинтеграции эритроцитов за счет неспецифического гликирования белков и, прежде всего, гемоглобина. Лактоацидоз увеличивает процент поврежденных в условиях гипергликемии клеток.

Для лечения тяжелых форм ИБС традиционно используются нитропрепараты. Нами получены данные, что нитропрепараты, стимулируя метгемоглобинобразование ускоряют процессы дезинтеграции, лактоацидоз усугубляет повреждения клеток и степень дезинтегрированности эритроцитов. Нитрозотиолы в условиях избытка молочной кислоты утрачивают протекторное действие и способствуют ускорению дестабилизации эритроцитов. Антагонисты кальция и бета-блокаторы в условиях лактоацидоза оказывают положительное воздействие, уменьшая повреждающее действие избытка протонов. К неблагоприятны последствиям влияния этих препаратов на эритроциты можно отнести стимуляцию снижения сродства гемоглобина к кислороду, что может способствовать как, в конечном счете, развитию энергодефицита, так и значительным потерям кислорода по пути к капиллярам. Бета-блокаторы (обзидан) в условиях гиперадреналинемии и лактоацидоза снижает повреждающее действие избытка молочной кислоты и адреналина, в популяции уменьшается количество клеток с высокой скоростью аутоокисления гемоглобина и процессов дезинтеграции мембраны. Кроме того, при гиперадреналинемии обзидан эффективно защищает бета-адренорецепторы от быстрой десенситизации в присутствии лиганда, что способствует сохранению адаптивной функции эритроцитов -ликвидации избытка адреналина.

В условиях гипоксии и реоксигенации возрастает скорость производства АФК и создается возможность развития свободно-радикальных процессов окисления при исчерпании резервов антиокислительной защиты клеток. Полученные нами данные свидетельствуют о том, что инициаторы окисления, имитирующие состояние липопротеидных мицелл при атеросклерозе и ИБС, значительно ускоряют процессы повреждения эритроцитов за счет активации ПОЛ и дезинтеграции мембранных структур клетки. Присутствие инициаторов окисления в среде инкубации приводит к энергодефициту и значительной активации ПОЛ в мембране в целом по тому же механизму, как и гипоксия и лактоацидоз. В этих условиях эффективное воздействие на клетку могут оказать антиоксиданты и мембранотропные соединения. Нами получены данные о протекторном воздействии унитиола, уменьшающего окислительные повреждения белков в эритроцитах. Мембранотропное и регулирующее влияние на эритроциты в условиях лактоацидоза и окислительного стресса оказывал амид-9-цис-октадеценовой кислоты (олеоилэтаноламин) при использовании его в дозе, соответствующей эффективной концентрации арахидоновой кислоты. Протекторное действие, снижающее скорость повреждения клеток даже в условиях сильного ацидоза, оказывал триметазидин (предуктал), применение которого in vivo, для лечения больных ИБС до и после АКШ позволило снизить процент дезинтегрированных клеток в популяции циркулирующих эритроцитов после операции.

Наши исследования позволяют заключить, что реализация программы апоптозной гибели эритроцита самым тесным образом может быть связана с процессами деградации гемоглобина и секрецией биологически активных пептидов эритроцитами. Изменение спектров пептидов в зависимости от степени дезинтегрированности мембран открывает новые возможности для реализации адаптивной функции эритроцитов. Оценка эритроцитарной популяции по степени дезинтеграции и скорости протекания дезинтеграционных процессов в этом случае будет служить отправной точкой для определения возможностей включения компенсаторных механизмов, ликвидирующих патологические изменения гомеостаза.

ВЫВОДЫ

1. Избыток молочной кислоты в инкубационной среде при воздействии на фракцию чистых эритроцитов in vitro дозозависимо ускоряет дезинтеграционные процессы из-за развития энергодефицита. Пусковым механизмом служит стойкое снижение сродства гемоглобина к кислороду, уменьшение производства АТФ, что приводит к нарастанию денатурационных изменений, уменьшению фоновой активности ферментов метаболических и метгемоглобинредуктазных систем, при увеличении активности ферментов деградации мембран. Дезинтеграция мембран включает механизм гибели клеток.

2. Действие лактоацидоза на цельную кровь характеризуется ускорением дезинтеграционных процессов по тому же механизму. Процесс взаимосвязанных биохимических реакций замедляется стабилизирующим влиянием факторов плазмы, способствующим обновлению липидных компонентов. Лактоацидоз значительно ускоряет процессы дезинтеграции в условиях гипогликемии.

3. Гипергликемия (10, 15, 20 мМ/л) ускоряет процессы дезинтеграции эритроцитов по механизму отличному от гипогликемии и лактоацидоза. Основным повреждающим фактором становится гликирование гемоглобина и других функциональных белков и развитие неспецифических агрегационных процессов. Лактоацидоз на фоне гипергликемии усиливает повреждающее действие гликирования за счет снижения сродства к кислороду и ускорения аутоокисления гемоглобина.

4. Нитританионы оказывают сильное повреждающее воздействие на эритроциты. Основной механизм действия реализуется через образование нитрозилпроизводных гемоглобина, активации процессов аутоокисления гемоглобина, стимуляции ПОЛ и нарастанию дезинтеграционных изменений в мембране. Действие L-агринина стимулирует производство эндогенного NO и действует по механизму аналогичному экзогенной окиси азота. В условиях лактоацидоза повреждающее воздействие эндогенного и экзогенного NO усиливается и скорость процессов дезинтеграции эритроцитов возрастает.

5. Ингибирование кальциевых каналов на вход с помощью антагонистов кальция, а также действие бета-блокаторов на адренорецепторы эритроцитов благоприятно влияет в условиях лактоацидоза, снижая скорость дезинтеграционных процессов в мембране и аутоокисления гемоглобина. Однако это сопровождается снижением сродства гемоглобина к кислороду, что может способствовать потери части кислорода по пути к капиллярам.

6. Гиперадреналинемия ускоряет процессы дезинтеграции эритроцитов. Механизм ускорения связан с частичной интернализацией гормонрецепторных комплексов и активацией фосфолипаз, развитием ПОЛ и аутоокисления гемоглобина, увеличением неспецифических белок-белковых и белок-липидных взаимодействий. Бета-блокатор (обзидан) в терапевтической дозе эффективно защищает бета-рецепторы от быстрой десенситизации и снижает скорость повреждений эритроцитов в условиях избытка адреналина.

7. Условия временной гипоксии и лактоацидоза, развивающиеся в ходе физической нагрузки способствуют ускорению процессов дезинтеграции и смене популяции клеток за счет перераспределительного эритроцитоза и активации эритропоэза. У больных ИБС, ССН II-III функциональных классов определение степени повреждения и скорости

процессов дезинтеграции в ходе физических нагрузок позволяет оценить уровень компенсации патологических нарушений кислородтранспортной и адаптивной функций эритроцитов. Наиболее неблагоприятными изменениями, отражающими уровень повреждения популяции клеток могут служить скорость метгемоглобинобразования, снижение активности ферментов.

8. Условия хронической гипоксии и лактоацидоза, развивающиеся у больных ИБС с тяжелой формой стенокардии и постоянным приемом нитропрепаратов, а также анемия способствует быстрому повреждению популяции эритроцитов и увеличению процента клеток, характеризующихся ускорением метгемоглобинобразования, высокой степенью дезинтеграции мембран, что может привести к срыву компенсаторных механизмов и ухудшению кислородтранспортной и адаптивной функции эритроцитов.

9. Доноры сульфгидрильных групп, регулятор кальциевых каналов (олеоилэтаноламин), триметазидин оказывают стабилизирующее действие на мембранные белки и уменьшают скорость дезинтеграции эритроцитов в условиях лактоацидозаи окислительного стресса. Нитрозотиолы не оказывают протекторного воздействия и не снижают повреждений, обусловленных избытком молочной кислоты и нитританионами.

10. Введение в курс лечения больных ИБС, ССН III функционального класса триметазидина до и после аортокоронарного шунтирования способствует защите эритроцитов от повреждающего действия реоксигенации и снижает скорость дезинтеграции клеток в первые сутки после проведения операции.

11. Условия лактоацидоза, энергодефицита и окислительного стресса сопровождается изменением спектра коротких пептидов, обнаруживаемых внутри эритроцитов, что предполагает вариабельность эндокринной активности клеток в зависимости от условий функционирования и степени дезинтеграции мембраны.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Для оценки кислородтранспортной и адаптивной функциональной активности популяции эритроцитов наиболее важным является определение процента поврежденных клеток с высокой скоростью дезинтеграционных процессов. При этом необходимо ориентироваться прежде всего на значения интегральных показателей: уровень метгемоглобинобразования, деформируемость клеток, мембранную проницаемость для мочевины,

механическая и осмотическая резистентность, электородиффузионный потенциал пробоя мембраны, скорость химического окисления гемоглобина. Следует также использовать два или три показателя одновременно, так как изменение одного показателя не может быть интерпретировано однозначно.

2. Использование для характеристики эритроцитарных популяций при различных патологических и физиологических состояниях состояниях определения активных концентраций ферментов является менее целесообразным, особенно если это активность одного или двух ферментов. Более неблагоприятным признаком следует считать снижение активных концентраций ферментов основным метаболических систем и антиоксидантной защиты клетки, чем повышенный фон ферментативной активности.

3. У больных постгеморрагической анемией для оценки степени нарушения кислородтранспортной функции эритроцитов рекомендуется определение доли неактивного гемоглобина, как отношения мембраносвязанной фракции гемоглобина к общему содержанию геоглобина.

4. Для больных ИБС, стабильной стенокардией напряжения II-III функциональных классов важным является оценка степени лактоацидоза. При высоком уровне содержания молочной кислоты в плазме крови возрастает повреждающее действие на эритроциты нитропрепаратов, неэффективным может оказаться применение тиоловых препаратов в качестве антиоксидантов и мембранных стабилизаторов.

5. Применение триметазидина перед и после проведения операции АКШ больным ИБС, ССН III функционального класса вместе с традиционным лечением позволяет уменьшить повреждения эритроцитов, возникающие в условиях реоксигенации.

6. Эффективными протекторами, снижающими скорость процессов дезинтеграции эритроцитов в условиях гипоксии, лактоацидоза и окислительного стресса могут стать регуляторы проницаемости ионных каналов (антагонисты кальция, олеоилэтаноламин) и соединения, защищающие рецепторный аппарат клеток (бета-блокаторы).