Оксидативный стресс – активация пол.
Около 95 % поступающего в организм кислорода в процессе окислительного фосфорилирования восстанавливается в митохондриях до воды. Остальные 5 % в результате различных (как правило, ферментативных) реакций преобразуются в его активные формы, являющиеся высокотоксичными для клеток.
Активные формы кислорода (АФК) — свободные радикалы, прооксиданты — представляют собой молекулярные частицы, имеющие непарный электрон на внешней орбите и обладающие высокой реакционной способностью, которая заключается в повреждении белков, нуклеиновых кислот и липидов биологических мембран клеток. К активным формам кислорода относят: гидроксильный радикал; супероксидный анион; пероксид водорода [9].
АФК обладают способностью иницировать свободно-радикальное перекисное окисление липидов (ПОЛ), что повреждает ткани, прежде всего биологические мембраны. При появлении большого количества свободных радикалов нарушается транспорт электронов в митохондриальной цепи; разобщение окислительного фосфорилирования под действием ПОЛ ведет к глубокому дефициту энергии; изменяются функции ферментов, углеводов и белков, в том числе белков ДНК и РНК. В результате клеткой утрачиваются регуляторные функции, появляются аномальные белки и стимулируются, помимо прямого повреждающего действия, вторичные деструктивные процессы. Глубокие нарушения мембранной и в последующем тотальной архитектоники клетки приводит к ее гибели. Данный процесс носит название оксидативного стресса [7].
Формирование свободных радикалов — важный защитный механизм, лежащий в основе неспецифического иммунитета: фагоцитоз приводит к многократному увеличению содержания свободных радикалов в фагоцитирующих клетках с одновременным повышением потребления кислорода в 20 и более раз (так называемый «дыхательный взрыв»). Остеокласты (специализированные макрофаги) применяют АФК для разрушения кости – обязательного условия ее обновления. Учитывая, что значимая роль в этиопатогенезе пародонтита отводится бактериальной флоре, СРП являются одним из звеньев развития и течения пародонтита.
В противовес свободнорадикальным процессам в организме существует антиоксидантная система (АОС), представляющая собой совокупность защитных механизмов клеток, тканей, органов и систем. Равновесие между этими двумя противоположными составляющими в состоянии физиологического оптимума удерживает перекисное окисление на определенном низком уровне.
Следует отметить, что существование человека в условиях современной техногенной цивилизации, нарушение веками складывавшихся между людьми и природой отношений неизбежно приводят к постоянному появлению стрессовых ситуаций. Стресс – один из основных факторов, нарушающих равновесие СРП – АОЗ. (Схема 2)
Схема 2. Равновесие АОЗ - ПОЛ
По данным Кузьменко Е.В. при стрессе содержание нейтрофилов в крови увеличивается в 6 – 7 раз (в т.ч. палочкоядерных и сегментоядерных). Наблюдается повышение показателей нейтрофильного фагоцитоза. Такая же динамика прослеживается и в отношении показателей моноцитарного и эозинофильного фагоцитоза [4].
Взаимодействие между патогенными бактериями и клетками фагоцитарного ряда сопровождается экспрессией цитокинов и иммунологической реакцией в подлежащих тканях. В результате повышения цитокинной активности бактериальными антигенами полиморфно-ядерными лейкоцитами (ПМЛ) усиленно продуцируются АФК [4]. Повышение уровня АФК в тканях пародонта и вызывает их массовое повреждение.
Одной из мишеней для АФК в пародонтальных тканях является антиколлагеназа. Этот фермент играет существенную роль в защите коллагеновых структур. Другое важное направление действия — ингибирующее влияние пероксинитрита на активность СОД, реализующееся путем нитролизирования и окисления тирозиновых остатков белковой молекулы.
Так же медиаторы воспаления, выделяемые лейкоцитами, повреждают эндотелий, увеличивая его проницаемость. Последнее непосредственно приводит к периваскулярному отеку, способствуя тяжелым ишемическим расстройствам в тканях. Ухудшение трофики тканей пародонта, в свою очередь, вызывает еще большее нарушение кислородного питания тканей и изменение энергетического процесса, обеспечивающего жизнеспособность клеток. Поврежденный эндотелий способствует адгезии на нем лейкоцитарно-тромбоцитарных агрегатов, которые блокируют микроциркуляторное русло усиливая гипоксию тканей пародонта. Замыкается порочный круг. Анаэробные процессы усиливают накопление недоокисленных высокотоксичных продуктов в основном веществе и всех структурах соединительной ткани нарастает кислотность среды, нарушается созревание остеобластов и активируется функция остеокластов, вызывающих резорбцию альвеолярного отростка.
Таким образом основным фактором, нарушающим равновесие в системе СРП – АОЗ при стрессе являются гормоны надпочечников. Далее будут рассмотрены механизмы нарушения со стороны АОЗ организма.
Интенсивность свободнорадикальных процессов и ПОЛ в клетке регулируется защитными антиоксидантными системами (АОС). Центральную роль в АОС выполняют антиоксиданты (АО) и ферменты антирадикальной защиты.
Неферментативная АОЗ включает в себя такие вещества как: витамин Е (альфа-токоферол), церулоплазмин, тироксин, витамин С и другие. Механизм действия этих компонентов: они принимают неспаренные электроны от активных форм кислорода, при этом образуется радикал антиоксиданта, который малоактивен. Таким образом неферментативные компоненты антиоксидантной системы - это перехватчики неспаренных электронов.
Витамин Е (α-токоферол) - наиболее распространённый антиоксидант в природе, способный восстанавливать свободные радикалы непосредственно в гидрофобном слое мембран и таким образом предотвращать развитие цепи перекисного окисления. После реакции превращается в стабильную окисленную форму – токоферолхинон [9]. Содержится в таких продуктах как растительные масла, цельные зерна злаков, яйца, каштаны, говяжья печень.
Витамин С действует двумя механизмами: восстанавливает окисленную форму витамина Е, поддерживая нормальное его содержание в клетке; инактивирует водорастворимые АФК [9]. Высока концентрация витамина С в свежих фруктах, овощах или ягодах: шиповнике, зеленом горошке, черной смородине, красном перце, ягодах облепихи, брюссельской капусте.
Поэтому различные факторы, которые создают условия для недостаточности витаминов Е и С, такие как неполноценное питание, заболевания органов пищеварения, сопровождающиеся нарушением переваривания пищевых структур, нарушением всасывания, способствуют увеличению концентрации свободных радикалов в организме.
К ферментам, защищающим клетки от действия активных форм кислорода, относят супероксиддисмутазу, каталазу и глутатионпероксидазу. Наиболее активны эти ферменты в печени, надпочечниках и почках. [9]
Каталаза - геминовый фермент, содержащий Fe3+, катализирует реакцию разрушения перекиси водорода. При этом образуется вода и молекулярный кислород [9]: 2Н2О2 ---> H2O + O2.
Супероксиддисмутаза (СОД) катализирует реакцию обезвреживания двух молекул супероксиданиона, превращая одну из них в молекулярный кислород, а другую - в перекись водорода (менее сильный окислитель, чем супероксиданион) [9]: О2. + О2.+ 2Н+ ---> H2O2 + O2.
Кофакторами являются Mn, Cu, Zn. СОД работает в паре с каталазой и содержится во всех тканях. Стоит отметить, что супероксид является одним из основных прооксидантов в клетке, поэтому СОД играет одну из ключевых ролей в антиоксидантной защите организма.
Пероксидаза - геминовый фермент, восстанавливает перекись водорода до воды, но при этом обязательно идет окисление другого вещества, которое является восстановителем. В организме человека таким веществом является глутатион - трипептид: гамма-глутамил-цистеил-глицин. Поэтому пероксидазу человеческого организма называют глутатионпероксидаза [9].
Реакция, катализируемая глутатионпероксидазой: 2Н2О2 + 2Г-SH ---> H2O + Г-S-S-Г.
Регенерация глутатиона идет с участием НАДФН2, катализирует ее фермент глутатионредуктаза [4].Г-S-S-Г + НАДФН2 ----> 2Г-SH + НАДФ.
Глутатион постоянно поддерживается в восстановленном состоянии в эритроцитах, где он служит для защиты гема гемоглобина от окисления [9].
При стрессе, главным образом в первую фазу, когда происходит мобилизация всех ресурсов на синтез необходимых организму веществ, в т.ч. ферментов АОЗ, показано увеличение их активности. Антиоксидантный статус организма обеспечивает более совершенную адаптацию к стрессовым ситуациям. [8]
По данным Лукаша, Заика содержание СОД в слюне в условиях стресса, возросло на 114%, а активность каталазы на 197 % (в расчете на объем слюны). Авторы статьи предполагают, что увеличение активности АО систем в слюне людей при физиологическом эмоциональном напряжении происходит за счет включения одного или нескольких механизмов: реакций биосинтеза антиоксидантных соединений в слюнных железах, влияния катехоламинов или глюкокортикоидов [5].
Исследуемые показатели |
Нормальное состояние (контроль) |
Эмоциональное напряжение (экзамен) |
p |
СОД, ед/с л |
2,94±0,63 |
6,30±0,83 |
3.36 |
Таблица 1. Интенсивность СОД и активность АО систем в плазме крови и слюне практически здоровых людей в норме и при физиологическом эмоциональном напряжении (По данным А.И. ЛУКАШ1, В.Г. ЗАИКА2, Н.П. МИЛЮТИНА1, АО. КУЧЕРЕНКО)
Исследуемые показатели |
Пародонтит легкой степени |
Пародонтит средней степени |
р |
α—ТФ, мкмоль/л |
14,60±0,33 |
13,92±0,78 |
0,278 |
ЦП, мг% |
6,63±0,29 |
7,16±0,47 |
0,784 |
Таблица 2.Состояние системы «ПОЛ — АОЗ» в смешанной слюне, пародонтологический статус и психологическое благополучие больных ХП легкой и средней степени (M±m). (По данным Д.м.н., проф. И.А. ВОЛЧЕГОРСКИЙ, асс. Н.В. КОРНИЛОВА, к.м.н., доц. И.А. БУТЮГИН)
Как было сказано, стресс, по своей сути, имеет защитное значение. Однако любая защитная реакция не может быть всегда действующей целесообразно. Длительное сохранение разрыва между действием стрессового фактора и возможностью организма реализовывать адаптацию, приводит к срыву приспособительно-компенсаторных реакций, что сопровождается истощением ресурсов для синтеза необходимых веществ. Дефицит антиоксидантных ферментов вызывает развитие синдрома пероксидации вследствие инициации ПОЛ. [8]
Работа АО систем слюны больных депрессивными расстройствами характеризовалась повышением активности каталазы всего на 91 % и СОД на 82 %. [5]