Ежегодно в мире тратятся миллиарды долларов на биомедицинские исcледования с целью раскрыть патогенетические механизмы многих заболеваний и их осложнений, особенно критических состояний. Строятся детальные математические модели и разрабатываются компьютерные симуляции для проверки разных гипотез, в то время когда непонятно, почему клетки реагируют именно так. Ответы, часто противоречивые и понятные лишь узкому кругу исследователей, лежат в плоскости разных дисциплин: биохимии, молекулярной биологии, химии и др. Редкий исследователь может быть компетентным во всех этих областях науки, с пониманием общебиологических закономерностей гибели клетки, органа или организма в целом. Вопрос о механизме гибели клеток, органов и всего организма является одной из важнейших проблем биологии и медицины [1, 2, 5, 6, 13, 27, 59]. Если рассматривать организм как сложную самоуправляемую и управляемую систему клеток, то смерть большей или меньшей совокупности клеток, а затем органа и целой физиологической системы организма и будет предпосылкой смерти всего организма. Клиницисты и ученые в последние десятилетия проявляют большой интерес к этим проблемам, пытаясь получить на них ответ. Одним из центральных неспецифических механизмов стрессорного повреждения является стимуляция свободнорадикальных процессов (оксидативный стресс). Понимание основ патогенеза оксидативного стресса, хотя и представляет определенные трудности для врача-клинициста, необходимо, чтобы идентифицировать группы пациентов с более высоким риском при появлении первых признаков полиорганной дисфункции, что позволит применять персонифицированный подход к защите органов.
Гибель клетки происходит в результате некроза либо апоптоза. Механизмы некроза клетки достаточно изучены в отличие от апоптоза, в индукции которого важная роль принадлежит оксидативному стрессу, когда образуется избыточное количество свободных радикалов [1, 2, 5, 11 и др.]. Свободные радикалы (СР) — это активные формы кислорода (АФК), которые в небольшом количестве постоянно образуются в организме в процессе дыхания. СР — атом или молекула с одним непарным электроном, которые являются химически реактивными. Основное свойство СР — цепные реакции в клеточных мембранах, в значительной степени состоящих из липидов, которые вызывают их переокисление. Известны следующие основные формы существования СР:
— ОН+ — свободный радикал, называемый гидроксильным радикалом (ГР), который относится к числу самых реакционноспособных химических частиц, образующийся из О2– и перекиси водорода, атакующий любые клеточные структуры без избирательности действия со скоростью, приближающейся к скорости их диффузии, и остановить его практически невозможно [10, 11]. Условием его синтеза служит наличие ионов переходных металлов. Продолжительность жизни гидроксильного радикала составляет несколько наносекунд, поэтому он не распространяется более чем на несколько нанометров от места своего образования. Короткий период жизни не позволяет предполагать, что ОН+ является участником сигнальных путей [34, 40, 46, 55];
— пероксид водорода (ПВ) еще опаснее ГР: проникая в клетку и даже в ядро, он смешивается с ДНК и в присутствии железа превращается в активный ГР. При встрече ПВ с железосодержащими белками (в том числе с гемоглобином) они мгновенно теряют активность. Перекись водорода способна длительное время находиться в клетке и продвигаться на достаточно большие расстояния от мест появления. Считают, что Н2О2 способна выполнять функцию сигнальной молекулы в большей степени, чем разрушать структурные элементы клеток [11, 12, 15];
— супероксидный радикал (О2–) не столь активный, но также имеет сродство к железу. Однако супероксид достаточно быстро дисмутирует в перекись водорода и эффективно удаляется различными формами супероксиддисмутазы [5, 9, 11]. Поскольку он образуется в митохондриях клеток при «соскальзывании» электронов в процессе сложного функционирования дыхательной цепи, многие исследователи отводят ему роль пускового механизма развития оксидативного стресса.
Эти три промежуточных соединения на пути между водой и О2 высвобождают запасенное железо, переводя его в растворимую форму, и атакуют любые белки, жиры и ДНК, инициируя деструктивные цепные реакции, нарушающие функции клеток. Поскольку АФК имеют свободный заряд, они неустойчивы и способны стремительно вступать в реакции с образованием других активных форм кислорода, поэтому определить главного «виновника» окислительного стресса не представляется возможным. Исследуя пути развития окислительного стресса, не выделяют отдельные формы свободнорадикального кислорода, а принимают во внимание все известные варианты окисляющих агентов [18].
Сегодня известны несколько путей катастрофического накопления свободных радикалов:
— при гипоксии в клетках накапливаются продукты патологического метаболизма, которые после восстановления кислородного потока приводят к массивной генерации СР. При умеренной гипоксемии/гипоксии включаются адаптационные механизмы и восстанавливается функциональная состоятельность элементов дыхательной цепи, особенно в клетках тканей, которые не имеют кислородных буферных систем (миоглобин — один из примеров элементов буферной системы) [5, 11];
— реоксигенация приводит к неполному (одноэлектронному) восстановлению кислорода из компонентов дыхательной цепи, и дыхательная цепь становится генератором новых активных форм кислорода из-за сброса электронов на кислород [11];
— при гипероксии могут генерироваться СР, что обусловлено ускорением потока электронов в дыхательной цепи митохондрий и увеличением вероятности их утечки на кислород, минуя терминальную оксидазу [11];
— при нормоксии в клетках могут наблюдаться воспалительные изменения, что обусловлено активацией фагоцитарных NADPH-оксидазных систем, и выброс СР оказывает свое деструктивное действие на клетки, на которые направлен иммунный ответ;
— генетический механизм программы клеточной гибели — путь генерации СР [1, 2, 10, 11]. Образование кислорода со свободной валентностью из молекулярного кислорода является реакцией первого порядка. Основу патогенеза оксидативного стресса определяет истощение и/или невозможность адекватного функционирования антиоксидантных систем, призванных обеспечивать защиту клеток от избытка свободных радикалов. Дыхательная цепь и последовательность окислительно-восстановительных реакций связаны с уровнем метаболизма. Э. Пфлюгер еще в 1870 г. утверждал, что дыхание происходит внутри клеток тела, тогда как Бенджамин Ф. Кингсбери в 1912 г. связывал это с митохондриями (МХ), и лишь в 1949 г., когда Юджин Кеннеди и Альберт Ленниджер показали, что в МХ локализуются дыхательные ферменты, это было признано учеными.
В МХ все реакции, при помощи которых организм производит энергию, являются окислительно-восстановительными. Попадающий в легкие кислород транспортируется практически во все 15 триллионов клеток нашего тела, где используется для расщепления глюкозы при клеточном дыхании. Гемоглобин (пигмент, придающий красный цвет эритроцитам) содержит железо и обратимо связывается с О2. Дэвид Кейлин (1925) назвал эти пигменты цитохромами (клеточными пигментами) и обозначил их буквами «а», «b» и «с». Однако ни один из цитохромов не взаимодействовал непосредственно с О2. Предложенную им концепцию дыхательной цепи удалось подтвердить в 1930-х годах Варбургу, который открыл дополнительные небелковые компоненты (коферменты) этой цепи. Атомы водорода связываются с коферментами и поступают в дыхательную цепь, где их разделяют на электроны и протоны, которые затем расходятся. В клетках электроны переносятся специализированными белками дыхательных цепей, которые используют поток электронов для закачки протонов через мембрану, а источником электронов является пища. С помощью переносчиков электронов они передаются по всей длине дыхательной цепи со скоростью ≈ 1 электрон за 5–20 миллисекунд. Каждый переносчик сначала восстанавливается (приобретает электрон), а затем окисляется (теряет электроны, передавая их следующему звену цепи). Дыхательная цепь образует последовательность связанных окислительно-восстановительных реакций, а высвобождаемая энергия может быть направлена на совершение работы, т.е. реакции являются экзергоническими. На заключительном этапе электроны переходят от цитохрома С к О2, где воссоединяются с протонами, образуя воду. Эта реакция происходит с участием цитохромоксидазы. В цикле Кребса атомы углерода и кислорода отщепляются и выводятся в виде побочного продукта — углекислого газа. Сегодня известно, что дыхательная цепь организована в четыре гигантских молекулярных комплекса, встроенных во внутреннюю мембрану митохондрии. Все эти комплексы интегрированы в мембрану по отдельности. Убихинон (кофермент Q) передает электроны к комплексу III, а цитохром С — к комплексу IV. Как известно, энергия и жизнь взаимосвязаны, и все фундаментальные свойства жизни являются следствием неравновесных процессов (принцип устойчивого неравновесия Э.С. Бауэра). Обмен веществ и энергии определяет формирование метаболических потребностей организма. А. Сент-Дьерди считал, что в основе энергетических процессов лежат сложные перемещения электронов. Все формы жизни производят энергию путем трансмембранной закачки протонов (хемиосмотическая сила — концепция Митчелла). Трансмембранная разница в концентрации протонов соответствует электрическому заряду ≈ в 150 мВ. Возникающая при этом протон-движущая сила приводит в действие АТФазу, и происходит наработка АТФ [19]. АТФаза — поразительный пример природных нанотехнологий, который работает по принципу роторного двигателя [11]. Специальные грибовидные белки митохондриальных мембран обуздывают энергию протонов, запасая ее в форме АТФ. Этот ключевой биологический механизм не менее важен для жизни, чем сама ДНК (Лэйн Н., 2016). В организме среднестатистического человека за день образуется и используется ≈ 65 кг АТФ. Часть энергии используется для совершения полезной работы, другая — рассеивается в виде тепла, характеризуя меру термодинамической неупорядоченности системы — энтропию (второй закон термодинамики). Однако живые организмы, обладая саморегуляцией, работают против энтропии и представляют так называемые квазизакрытые системы (Пригожин И.Р., Стенгерс И.). Когда же протонный градиент рассеивается ради теплоотдачи (дыхание разобщается), транспорт электронов и закачка протонов идут как обычно, но синтеза АТФ не происходит. Вместо этого протоны проходят через поры в мембране, рассеивая энергию протонного градиента в виде тепла. Этот важный механизм позволяет поддерживать ток электронов в периоды низкой нагрузки, когда «застоявшиеся» электроны имеют тенденцию покидать дыхательную цепь и взаимодействовать с О2, образуя разрушительные СР [11]. Если мембрана повреждена, дыхание разобщается, и хотя окисление глюкозы через дыхательную цепь продолжается как прежде, АТФ не образуется, а выделившаяся энергия рассеивается в виде тепла. Образовавшаяся энергия используется для движения, теплопродукции и поглощения молекул. Низкая концентрация натрия в клетке обеспечивается частичным рассеиванием протонного градиента, а не энергией АТФ. Разобщение дыхания может быть связано не только с механическим повреждением мембраны, но и с действием целого ряда ядовитых веществ, бактериальных токсинов, а также лекарственных препаратов. Разобщителями дыхания являются слабые кислоты, растворяющие липиды мембраны. Скорость дыхания очень чувствительна к меняющимся условиям (состояние покоя или резкая физическая нагрузка). Поэтому из-за этих изменений активности МХ должны определенным образом подстраивать свою деятельность на молекулярном уровне. Для этого МХ должны поддерживать работу генетической станции на месте, потому что окислительно-восстановительные реакции в митохондриальных мембранах должны четко регулироваться генами локально (Райт А. с соавт., 2004). Так что скорость дыхания по большому счету зависит от спроса, то есть потребления АТФ. Если кислорода недостаточно (гипоксемия/гипоксия), поток электронов по цепи замедляется, потому что в конце им некуда деваться, и это похоже на ситуацию с нехваткой АДФ. А если мало субстратов (голодание), то число поступающих в цепь электронов и протонов ограничено, и поток электронов тоже замедляется. Но в условиях голода или нехватки кислорода, а может быть, и метаболической нехватки сырья скорость дыхания отражает не спрос, а предложение. Однако в обоих случаях общая скорость дыхания отражается в скорости, с которой электроны текут по дыхательной цепи. Если электроны текут быстро, быстро потребляются глюкоза и кислород, и дыхание тоже происходит быстро. Третий фактор, влияющий на скорость дыхания, связан не со спросом и предложением, а с качеством проводки, то есть с компонентами самой дыхательной цепи [11]. Компоненты электрон-транспортных цепей могут находиться в одном из двух состояний: окисленном (когда у них нет электрона) или восстановленном (когда электрон есть). Промежуточный вариант невозможен — или электрон есть, или его нет. Это означает, что общая скорость дыхания зависит от динамического равновесия между окислением и восстановлением.
Известно, что скорость дыхания будет максимальной, когда 50 % переносчиков в этих цепях будут окислены (готовы принять электроны от предыдущих переносчиков), а 50 % — восстановлены (готовы передать электроны следующим). В руководствах по биохимии скорость дыхания математически описывается кривой нормального распределения. Указывается, что дыхание происходит быстрее всего на вершине этой кривой и резко замедляется по сторонам, то есть когда переносчики более окислены или восстановлены. Точка оптимального баланса, то есть вершина кривой, называется окислительно-восстановительным равновесием. Отклонение от него замедляет производство энергии. Если дыхание происходит нормально, каждый переносчик передает свои элетроны следующему в цепи, но если он занят, цепь блокируется и повышается риск того, что переносчики передадут электроны «на сторону» — с наибольшей вероятностью О2, с образованием высокотоксичного супероксидного радикала. Организм стремится к поддержанию высокой скорости дыхания и снижению утечки химически активных СР. Но равновесие зависит также от относительного числа переносчиков в цепях, которое варьирует, так как они постоянно сменяются. Если в дыхательной цепи будет мало переносчиков, проход электронов по ней замедляется, а если их слишком много в середине, они будут накапливать электроны быстрее, чем передавать их дальше, и в середине возникнет затор [11]. В таких случаях дыхание замедляется из-за отсутствия баланса между переносчиками в дыхательных цепях, а не из-за нехватки необходимых материалов. Когда концентрация любого из переносчиков не соответствует требованиям дыхания, оно замедляется, и тогда СР способны оказывать свое пагубное действие. Каковы бы ни были пути накопления свободных радикалов, их количество напрямую зависит от содержания кислорода в клетке. В клетках тканей с большой скоростью метаболизма (мозг, серце, печень и др.) на фоне снижения содержания кислорода очень быстро наступает гипоксемия/гипоксия. Если параллельно нарушается доставка питательных субстратов в результате остановки или недостаточности кровотока, развивается ишемия [6, 10]. Необратимые изменения, наступающие вследствие ишемии, развиваются в различных тканях в разные сроки. Известно, что клетки почек и миокарда способны пережить эпизод ишемии в течение минуты, десятка минут, а иногда — до одного часа, тогда как при сохраняющейся гипоксии в мозге из клеток высвобождаются токсичные дозы глутамата, превращаясь в молекулу — убийцу нейронов, через систему, опосредуемую митохондриями [18], и клеточные повреждения наблюдаются уже через пару минут [1, 17]. В состоянии покоя наш уровень метаболизма не может быть ограничен доставкой О2 и питательных веществ, поскольку в таком случае мы не могли бы встать и побежать, а только сидели бы на месте [11]. Максимальный уровень метаболизма, определяемый как предел аэробной производительности, несомненно, ограничен скростью доставки О2 и все-таки изменяется пропорционально массе, только показатель степени при этом выше 0,75 (0,88). Удвоив массу тела (число клеток), мы почти удвоим максимальный уровень метаболизма. Очевидно, аэробный диапазон растет с увеличением размеров тела, как и разница между уровнем метаболизма в состоянии покоя и максимальным уровнем метаболизма. Поскольку О2 токсичен, его содержание в тканях должно быть низким, а более высокие потребности ткани обеспечиваются за счет быстрого потока и относительно постоянного числа эритроцитов и гемоглобина. А вот плотность капилляров может изменяться и коррелирует с уровнем метаболизма. Потребности контролирует сеть, а сеть — потребности. В состоянии покоя кислород потребляют в основном такие органы, как печень, почки, сердце, мозг, диафрагма и др. Функционирование печени связывают с потребностями мышц, а не с теплоотдачей. От 1 до 2 % поглощенного клетками в покое кислорода выделяется в виде супероксидных радикалов, а при физической активности этот показатель может достигать 10 % [11]. Известно, что потребление О2 может повыситься в 5 и даже в 20 раз на короткий период времени у тренированных спортсменов и у молодых мужчин при физических нагрузках. Важно отметить, что большее количество активных форм кислорода генерируется в тех тканях, где большая концентрация молекулярного кислорода. Однако это происходит в определенном интервале парциального напряжения кислорода в условиях, когда потребление кислорода начинает превышать его доставку, и при достижении гипоксического минимума, различного для каждой ткани; дальнейшее уменьшение рО2 приводит к парадоксальному увеличению концентрации свободнорадикальных форм [21]. Повышенная генерация АФК в условиях гипоксии определяется как кислородный парадокс, и это требует от анестезиолога-реаниматолога проведения энергичных упреждающих мер, так как время переносимой ишемии может оказаться значительно короче теоретически допустимого. Клетки нашего тела обычно содержат множество митохондрий (точное число зависит от метаболических запросов конкретной клетки). Метаболически активные клетки (в печени, почках, серце, мышцах, мозге) содержат сотни и даже тысячи МХ, занимающих до 40 % цитоплазмы. Яйцеклетка содержит и передает следующему поколению около ста тысяч МХ, а сперматозоид обычно содержит менее 100 МХ [11]. Взрослый человек содержит 1 млн миллиардов МХ, которые вместе составляют около 10 % от массы его тела. Большая доля общего уровня метаболизма связана с мышечными клетками, а уровень их метаболизма изменяется пропорционально массе в степени 1. Поэтому уровень метаболизма находится примерно в границах между уровнем покоя (масса3/4) и уровнем мышечной активности (масса1). Из этого следует, что общий уровень метаболизма никогда не изменяется прямо пропорционально массе, потому что в него всегда вносят некоторый вклад органы, а у них показатель степени ниже.
Молекулярные механизмы оксидативного стресса
Современной молекулярной биологии известно несколько механизмов клеточного повреждения активными формами кислорода. К ним относятся перекисное окисление фосфолипидного слоя клеточных мембран и липидов плазмы крови; свободнорадикальное разрушение ДНК клеток и ДНК митохндрий, изменение редокс-потенциала клеток [2, 11, 14, 18, 64].
Смерть клетки может осуществляться двумя путями: путем так называемого суицида (апоптоз) и в результате воздействия внешних факторов (обстоятельств), то есть путем формирования так называемого sick cell syndrom, в котором непосредственный механизм смерти клеток, а далее и всего организма, то есть танатогенез, обусловлен гипоксией, экзо- и эндотоксикозом и иммунным конфликтом. Эти варианты характеризуются различными морфологическими и молекулярными явлениями и различным воздействием на окружающие ткани [3, 6, 10, 14, 18]. Апоптоз в корне отличается от некроза, который является острым процессом гибели клеток путем быстрого разрыва клеточной мембраны и дезинтеграции всей клетки. Апоптоз запускается состоянием ядерного материала, сжатием и обезвоживанием клетки, которые заканчиваются ее фрагментацией и выбросом пузырьков, апоптичных тел. Последние увлекаются фагоцитами без сопровождения реакции воспаления и соединительнотканного замещения [29]. Этот процесс осуществляется строго определенными механизмами и жестко контролируется специфическими внутриклеточными системами. Выходные сигналы могут иметь внутриклеточное происхождение, связанное с действием фармакологических препаратов и токсинов при функциональных нарушениях, сопряженных с процессами ишемии-реперфузии. Ключевыми элементами апоптоза являются гибель имеющихся белков путем протеолиза и реакции расщепления каспазы (цистеин-аспартатпротеаза (ЦАП)), которая используется в протеолизе. В апоптозе участвуют 2 каскада ЦАП: каскад, который запускается при гибели рецепторов на поверхности мембраны, и каскад, который инициируется стрессовой альтерацией в митохондриях. Первый каскад инициируется при связывании погибшего сигнального участка с рецептором погибшей на поверхности мембраны клетки. Такая цепь связывания индуцирует олигомеризацию рецепторов, действует на внутриклеточные белки, связанные с рецепторами, которые формируют комплекс, имеющий информацию (сигнал) о гибели клетки, и запускает эшафотную активацию каскадной цепи ЦАП. Вторая каскадная цепь начинается со стимуляции (присутствует при стрессе), не приводит к связыванию рецепторов, но заставляет митохондрии выбрасывать цитохромы. Проапоптозные и антиапоптозные агенты — белки семейства Вс1-2 и р53 [14, 24] регулируют выработку цитохрома С. В цитоплазме цитохром С создает комплекс с цитоплазматическими факторами и специальным белком Араf-1, связывается и гидролизует АТФ. Этот комплекс активирует ЦАП (восходящий и нисходящий каскады). Белок р53 ликвидирует кальциевый барьер, и ионы Са в большом количестве проникают в клетки, где активируют Са-зависимую эндонуклеазу, которая расщепляет ДНК [1, 11], а также кальцийзависимые протеиназы — кальпаины I и II. Последние, в свою очередь, активируют протеинкиназы С, а также расщепляют белки цитоскелета. Предполагается, что активация этих протеиназ опосредуется р53 [18, 24]. Таким образом, ДНК фрагментируется, а жизненно важные белки клеток погибают. Процесс апоптоза завершается за 3–12 часов [18, 25, 46]. На разных уровнях каскадной цепи апоптоза действуют различные механизмы регуляции, но процессами регуляции активации каскада являются фосфорилирование и дефосфорилирование протеинкиназы и фосфатазы. Основными эндогенными источниками АФК являются продукты активации реакций с участием таких ферментов, как НАДФ-оксидаза, NO-ситетаза, ксантин-оксидаза, цепь транспорта электронов в митохондрии, метаболизм арахидоновой кислоты и активность цитохрома Р450. В норме АФК образуется мало, митохондриями расходуется около 2 % кислорода на образование супероксида иона и продукта его дисмутации — пероксида водорода, и находится под контролем антиоксидантной системы. Цитоплазма в физиологических условиях представляется основной средой за счет присутствия в ней глутатиона (ГТИ), НАД/НАДФ, особенно в лейкоцитах. Нарушение равновесия между оксидантами и восстановителем (РОО) в клетках быстро приводит к запуску механизмов переноса сигнальной информации, и главная роль в этом принадлежит функции SH-групп. Функции SH-групп легко нарушаются в результате окислительных реакций и являются идеальной мишенью АФК. Физиологическая роль АФК заключается в изменении РОО за счет потребления основных молекул (ГТИ, НАД, НАДФ) или вследствие оксидазной модификации структуры белков. Окислительные повреждения белков позволяют последним взаимодействовать с рецепторами, менять истинную ферментативную активность или связываться со специфическими мишенями на ДНК, запуская, таким образом, перенос сигнальной информации и генные проявления. В лейкоцитах нарушения РОО возможно представить переменой переноса информации. Несмотря на разнообразные триггерные механизмы, все они приводят к активации каскада каспаз, а поэтому характер апоптоза во всех случаях очень похож. Одним из главных пусковых механизмов апоптоза является деполяризация внутренней митохондриальной мембраны с потерей ее потенциала, увеличением числа СР, выход в цитозоль цитохрома С и других белков, которые активируют определенные ферменты и уничтожают клетку. При апоптозе цитохром С, попадая в клетку, связывается с несколькими другими молекулами и образует апоптосому, которая уже активирует каспазу. Выход цитохрома С из МХ приводит к смерти клетки. Вопрос смерти от апоптоза — жить клетке или погибнуть — решают митохондрии [11]. Периодичность обновления всех митохондрий в клетке составляет примерно несколько недель. Дефектные митохондрии либо делятся, если производство энергии нарушено лишь в мягкой форме, либо погибают, разбираются на части и перерабатываются. Многие стрессовые воздействия в клетках развиваются по одинаковому патологическому пути, и поэтому одни и те же механизмы могут защищать от разных видов стресса [11].
Клинические исследования
Образование АФК является основным феноменом in vivo, который точно регулируется и обусловливает нормальный клеточный метаболизм. Изучение патологического влияния активных метаболитов кислорода началось во второй половине ХХ столетия. Тот факт, что АФК образуются не только в клетках со сниженным количествм кислорода, но и во всех аэробных клетках, не позволял напрямую связывать избыток АФК с развитием патологических процессов. Считается, что важную роль в патогенезе послеоперационных осложнений и полиорганной дисфункции/недостаточности играет оксидативный стресс (ОС) — токсическое действие свободных радикалов, которые чрезмерно продуцируются митохондриями.
Оксидативный стресс и апоптоз индуцируют: гипоксия/ишемия, реперфузия, сепсис, синдром системного воспалительного ответа с высоким уровнем цитокинов, стрессовые ситуации, трансплантации органов, ишемии при середечно-сосудистых заболеваниях, многие химиотерапевтические препараты, токсины, гипертермические реакции и другие критические состояния [5, 7, 21, 33, 35, 37, 45, 53, 60, 62]. Причиной этого может стать неадекватная анестезия с прооксидантным эффектом гиперкатехоламинемии и/или тканевая гипоксия, канцерогенез, гиперэнергизация, химические ингибиторы дыхательных ферментов. Хирургическая агрессия в сочетании с искусственным кровообращением при прохождении крови через экстракорпоральный контур выступает триггером активации полиморфно-ядерных лейкоцитов, которые являются одним из источников АФК, повреждает структуру клеточной поверхности эритроцитов и приводит к аномальному накоплению внутриклеточных катионов [27]. Активированные нейтрофилы теряют стабильность мембран с усилением активности белков — интегринов, ответственных за контакт с эндотелием, интактным в норме [26, 30]. Периоперационная трансфузия консервированной крови влечет за собой истощение аденозинтрифосфата в эритроцитах и усиливает перекисное окисление липидов (ПОЛ) [27]; мембраны эритроцитов становятся склонными к гемолизу, что ведет к накоплению в плазме крови свободного гемоглобина и железа, которые в присутствии Н2О2 могут выступать в качестве пероксидазы, а также к утечке гемоглобина. Недавние исследования показали связь ОС и такого серьезного осложнения периоперационного периода, как фибрилляции предсердий (ФП). Повышенная продукции АФК в митохондриях кардиомиоцитов ушка предсердий ассоциирована с более высоким риском ФП [31]. Кроме того, в ткани миокарда предсердий, взятой у пациентов с мерцательной аритмией, обнаружено повышение активности митохондриальных ферментов и усиление чувствительности к открытию митохондриальной поры неспецифической проницаемости [12, 18]. Доказано, что практически все заболевания сердца (гиперхолестеринемия [32], атеросклероз [33] гипертоническая болезнь [34], сердечная недостаточность [35, 56]), а также такие сопутствующие заболевания, как сахарный диабет, почечные и респираторные дисфункции, связаны с окислительным стрессом [18] и воспалением [37, 62]. Нарушение кровоснабжения миокарда кислородом приводит к ишемии, дисбалансу окислительно-восстановительного состояния, перепроизводству молочной кислоты и изменению клеточного гомеостаза с потерей градиента ионов через мембраны клеток [6, 11], образованию большого количества АФК, что значительно увеличивает их повреждающую способность [18]. В результате уменьшается уровень АТФ, снижается внутриклеточный pH, повышаются концентрации внутриклеточного натрия и кальция [20, 35]; кардиомиоциты производят провоспалительные цитокины, вызывающие адгезию лейкоцитов и накопление нейтрофилов в миокарде, которые, в свою очередь, производят дополнительные АФК и различные протеолитические ферменты [16].
Необходимым условием для сохранения жизни пациента является восстановление адекватного кровотока, но многочисленные исследования свидетельствуют, что пусковым механизмом, приводящим к развитию окислительного стресса, является не ишемия (дизоксия), а сменяющая ее адекватная перфузия, которая и запускает процесс, ведущий к страданию или гибели реоксигенированных клеток и функциональной несостоятельности органов [31, 38]. Гипоперфузия, каким бы ни был ее генез, с тяжелыми нарушениями макро- и/или микроциркуляции приводит к ишемии органов и тканей, при последующем восстановлении кровотока развивается реперфузия [6, 38]. Более глубокая ишемия органа и распространенность дефицита кровотока вызывет более тяжелое протекание реперфузионного периода [10, 39]. Гипероксия, возникающая вследствие реперфузии, обусловливает продукцию токсичных радикалов, способных принимать электроны от широкого спектра молекул с образованием новых радикалов, что вызывает цепную реакцию появления все большего количества активных форм кислорода [11]. АФК способны повреждать митохондрии, стимулируя открытие митохондриальной поры неспецифической проницаемости (МПНП), приводящей к проникновению содержимого цитозоля через внешнюю и внутреннюю мембраны в матрикс митохондрий, что влечет за собой дальнейший рост производства АФК и формирование петли положительной обратной связи, приводящей к еще большему открытию МПНП [40, 64]. Открытие МПНП способствует набуханию митохондрий, повреждению митохондриальной мембраны и гибели клеток вследствие апоптоза или некроза [2, 18]. Цитотоксическое действие АФК, когда развивается окислительный стресс, обусловливает разрушение структурных элементов клетки и нарушает их функциональную состоятельность. Прежде всего это окислительное повреждение белковых молекул и входящих в их состав нуклеиновых кислот, перекисное окисление липидов [2, 18, 21]. Известно, что белки одними из первых подвергаются повреждению в результате свободнорадикального окисления. Их аминокислотные остатки карбонилируются, появляются альдегидные или кетонные группы [8, 17], развиваются функциональные и структурные повреждения белков, часть из которых может подвергаться биодеградации протеазами и восстанавливать свою функцию, тогда как более карбонилированные протеины образуют нерастворимые агрегаты, разрушающие клетки и ткани [25, 29]. Считают, что определение уровня карбонилированных пептидов в плазме крови отражает выраженность окислительного стресса [8, 17, 24], будучи продуктом патологического метаболизма при дизоксии [24, 53]. Установлено, что наиболее информативным является показатель уровня карбонилов, измеренного сразу после окончания операции. В исследованиях [41, 42] показана взаимообусловленность ОС и острого почечного повреждения у пациентов после кардиохирургических операций с ИК по динамике концентрации конечных продуктов окисления белков (advanced oxidation protein products (AOPP)). В исследовании Ж.С. Филипповской (2018) AUC для ОПП, полученного для AOPP, установлена более высокая чувствительность и специфичность этих тестов при таких операциях [42]. Отмечено, что «АОРР» и «карбонилированные белки» — не идентичные понятия [18, 42]. Карбонилы могут образовываться при взаимодействии с АФК, а также в результате множественных других непрямых реакций и считаются биомолекулами, более окисленными информативными маркерами — предикторами ОПП и других послеоперационных осложнений, в том числе в кардиохирургии [42, 54]. Пептидные элементы клетки подвергаются разрушению радикалами кислорода путем окисления аминокислот (цистеина, серина и тирозина). При этом происходят изменение геометрической формы белка, ингибирование функционально активных элементов ферментов и потеря способности взаимодействия с другими белками.
Установлено, что в основе развития молекулярной патологии клеток при воздействии на живые организмы различных по химической структуре ксенобиотиков лежит образование свободных радикалов различной молекулярной природы [2, 44, 47]. К наиболее важным биохимическим механизмам образования свободных радикалов в условиях интоксикации различными ксенобиотиками относятся реакции их биотрансформации, протекающие с участием цитохрома Р450-зависимых монооксигеназ гепатоцитов и клеток других тканей [2, 48, 49]. К числу ксенобиотиков, способных образовывать в качестве метаболитов высокотоксичные свободные радикалы, которые вызывают некрозодистрофичные повреждения клеток печени, миокарда, головного мозга, почек, легких и др., относятся некоторые широко применяемые лекарственные средства (галотан, метоксифлуран, энфлуран, барбитураты, парацетамол, фуросемид, особенно хлор и циклофосфамид и др.) и фосфорорганические соединения [2, 7, 11, 47], токсины бледной поганки, тяжелые металлы. В условиях отравлений ксенобиотиками особое место занимают реакции перекисного окисления липидов, которые наиболее интенсивно осуществляются в мембранах эндоплазматического ретикулума и митохондриях печени [2, 3, 14, 47]. Повреждения липидного матрикса биомембран приводят к значительным изменениям ферментативных и ион-транспортирующих свойств мембран, наиболее критическим среди которых является нарушение мембранного транспорта кальция [2, 20, 37]. Так что в основе токсического дисгомеостаза лежат нарушения функций различных биохимических структур, которые приводят к первичным нарушениям многих метаболических путей в цитоплазме и митохондриях, инициируют комплекс патологических изменений клеточных структур практически одновременно с поступлением в организм яда. Метаболическая адаптация, как и быстрое выведение токсинов из организма, является главным механизмом детоксикации.
Значительное количество работ посвящено изучению перекисного окисления липидов, однако остановить его пока не удается [11]. Процесс перекисного окисления липидов инициируется взаимодействием АФК с ненасыщенными жирными кислотами, составляющими фосфолипидный слой мембран. Свободный кислородный радикал забирает из молекулы жирной кислоты положительно заряженный атом водорода и запускает новую цепную реакцию с накоплением ряда новых агрессивных молекул в геометрической прогрессии [10, 14, 21], нарушается баланс в системе «АФК — антиоксиданты», повреждаются структуры ДНК, белков, мембран органелл и клеток, развивается ОС [1, 2, 7, 21, 44]. Представление ПОЛ только в патологическом аспекте под действием экстремальных патогенных факторов привело к эмпирическому использованию антиоксидантов при различных заболеваниях без должного обоснования причин нарушения соотношения прооксидантно-антиоксидантного равновесия и механизмов, которые, по сути, определяют антиоксидантный статус целого организма. Интересно, что появляется все больше сообщений о неэффективности применения антиоксидантов в клинике [7, 8, 11] и двойном эффекте почти всех антиоксидантов в зависимости от дозы. В то же время нужно различать оксидазный стресс и изменения равновесия между оксидантами и восстановителями при появлении физиологических доз АФК. Как известно, кислород в организме используется не только в процессах окислительного фосфорилирования (оксидазное окисление), существует также и оксигеназное окисление, которое забирает около 5 % кислорода, поступающего в организм, и протекает в основном в микросомах [7, 11, 47]. Паренхима печени принимает на этот путь около 40 % поступающего в нее кислорода. При гипоксических состояниях именно этот путь является наиболее повреждающим и страдает первым. Оксидазное окисление как бы забирает кислород на энергетические нужды. Поэтому, в частности, функция печени начинает страдать задолго до клинических проявлений цитолиза гепатоцитов [47, 50]. Одним из центральных органов, клетки которого генерируют NO, особенно при критических состояниях, является печень, где проходят основные метаболические и иммунные процессы с участием этого медиатора. Он влияет на синтез белков, ингибирует глюконеогенез и гликолиз, вызывает накопление цГМФ в гепатоцитах, способен ингибировать активность цитохрома Р450 и подавлять их экспрессию при воспалениях, играет важную роль в нарушениях функции печени при ишемии и реперфузии и при других патологических состояниях [10, 21, 37, 43, 47, 62]. В патогенезе системной воспалительной реакции основная роль принадлежит окисленным формам NO, образующимся в присутствии избыточного количества активных форм кислорода с образованием нитротирозина, который оказывает повреждающее действие на ряд биологических молекул и запускает дополнительные каскады синтеза активных радикалов, усугубляя окислительный стресс. NO способен проникать через мембраны клеток, распространяясь от источника активации на расстояния, в несколько раз превышающие размеры клетки, и достигать там своих целей, что значительно увеличивает его повреждающую способность [9, 48, 51, 52].
Итак, исследования последнего десятилетия показали четкую взаимосвязь оксидантного стресса и системного воспалительного ответа, дальнейшее изучение которой может помочь в понимании основных патогенетических механизмов развития послеоперационных осложнений; поиске путей подавления избыточной генерации АФК, уменьшения степени воздействия повреждающих факторов, а также указать направление поиска фармакологических препаратов, способных прервать патологическую активность свободных радикалов и, как следствие, окислительного стресса [37, 53, 57, 62, 64]. Вероятность того, что клетка не справится, зависит от общего метаболического статуса клетки, настройка которого, как предполагают, происходит за счет утечки свободных радикалов из митохондрий. Однако в процессе реализации этого адаптивного механизма в клетках возникают цитотоксические продукты катаболизма свободнорадикальных метаболитов, особенно альдегидов с высокой реакционной способностью, следствием накопления которых становится так называемый карбонильный стресс. Установлено, что при стрессе происходит уменьшение активности ферментов катаболизма эндогенных альдегидов в различных тканях и их субклеточных фракциях (глутатионтрансферазы, альдегиддегидрогеназы и альдегидредуктазы) с понижением адаптационных возможностей организма [8]. Поэтому определение уровня ферментов катаболизма эндогенных альдегидов может служить одним из критериев тяжести митохондриального дисгомеостаза в критических состояниях, а также адекватности анестезии и их коррекции.
Этот общий патологический путь представляет собой окислительный стресс — нарушение равновесия между производством СР и антиоксидантной защитой [1, 2, 6, 7, 11–13, 18, 55].
Механизмы компенсации метаболического дисгомеостаза
Свободные радикалы несут не только смерть и разрушение. Взгляд на роль свободнорадикального окисления в последние годы существенно изменился — с патогенной на адаптивную. С одной стороны, свободнорадикальные формы кислорода усиливают ишемические повреждения мембран нейронов, а с другой — играют роль нейротрансмиттеров и адаптируют нейроны к новым условиям. Имеются также данные о регуляторном и адаптивном влиянии свободнорадикальных продуктов (АФК и азота) на регуляцию экспрессии генов и усиление продукции антистрессорных белков (белков теплового шока, антиоксидантных ферментов и др.), стимуляцию биогенеза митохондрий и нормализацию энергетического обмена [6, 9, 11, 12, 18, 44, 55, 58, 65]. Утечка свободных радикалов является сигналом к коррекции настроек и улучшению эффективности работы. Высокий уровень утечки свидетельствует о низкой эффективности дыхания. СР, выполняя роль сигнала тревоги, не допускают бесконтрольного катастрофического повреждения клеток, и это объясняет, почему клетка не накапливает слишком много антиоксидантов. Их должно быть ровно столько, сколько нужно для обеспечения чувствительности к изменениям окислительно-восстановительного состояния факторов транскрипции [11]. Многие факторы транскрипции окисляются свободными радикалами и снова восстанавливаются специальными ферментами. Сначала окисляется не клетка в целом, а факторы транскрипции. Их окисление запускает изменения, необходимые для предотвращения дальнейшего окисления. Динамическое равновесие между этими двумя состояниями определяет их активность. Дефектные митохондрии сигнализируют в ядро за счет ретроградной регуляции, что позволяет клетке скомпенсировать нарушения метаболической недостаточности путем перевода производства энергии на анаэробный путь и в дальнейшем стимулирует увеличение числа митохондрий. Это повышает устойчивость клетки к стрессу и восполняет энергию только за счет образования новых митохондрий [11, 46]. Постоянно происходит процесс совершенствующейся адаптации к скрытым метаболическим запросам клетки.
Лидирующим патогенетическим механизмом большинства этих состояний является гипоксия с нарушением тканевого дыхания, что инициирует дискоординацию и дезинтеграцию энергетического и пластического обмена [1, 7, 11, 45, 64, 57].
Без кислорода не образуется энергия, но без энергии не усвоится и кислород, то есть гипоксия — это энергозависимое состояние. Восстановление метаболического гомеостаза у таких больных возможно при включении сложной цепи адаптационно-компенсаторных метаболических механизмов с переходом организма на новый, более высокий уровень интенсивности обмена с ростом динамической неуравновешенности биосистемы, от стресс-реакции — к адаптации [40, 45, 59, 64]. Одним из существенных и быстродействующих механизмов этого процесса является модуляция стадий энергопродукции, в основном локализованных в функциональных структурах митохондрий, метаболическое состояние которых обеспечивается кислородом и субстратами [7, 11, 19, 40, 45, 57]. Интенсификация окислительных процессов обеспечивает перестройку анаэробного и аэробного энергетического обмена с включением трансаминазного цикла окисления субстратов в клетках.
В условиях гипоксемии/гипоксии наблюдается компенсаторная активация сукцинатдегидрогеназного пути окисления янтарной кислоты в первые 8, а иногда и 12 ч [7], что позволяет некоторое время сохранять энергосинтезирующие функции митохондрий даже при нарушении NADH-зависимого дыхания клеток [40, 45]. Однако продолжение цитотоксического действия яда и гипоксии в следующие 12 часов приводит к достоверному истощению этого компенсаторного метаболического пути, повышению активности свободнорадикальных процессов, накоплению АФК, которые активируют ПОЛ и нарушение дыхательной цепи на субстратном участке (митохондриального ферментного комплекса), а затем — к угнетению активности NADH-оксидазного пути окисления с распространением на митохондриальные цитохром в-с-оксидазы. Такой энергетический дисбаланс в митохондриях приводит к снижению синтеза АТФ, усилению генерации АФК, развитию окислительного стресса, цитотоксического повреждения мембран, ДНК и, как следствие, к гибели клеток [18, 21]. Сравнительный анализ литературных данных показывает, что препараты, которые осуществляют свой антигипоксический эффект преимущественно за счет тормозных влияний в ЦНС, что происходит на фоне сниженного основного обмена и температуры тела, приводят к снижению функциональной лабильности и потере адаптационных возможностей функциональных систем, а также угнетают репарацию и обновление структурно-функциональной активности организма в постгипоксическом периоде [7, 12]. Следует отметить, что пентобарбитал является ингибитором комплекса I дыхательной цепи. С повышением уровня его содержания в крови он частично блокирует проход электронов по дыхательным цепям. Все чаще отмечается, что при коррекции гипоксических состояний существенный защитный эффект достигается с помощью препаратов, которые активируют окислительно-восстановительные процессы и поддерживают энергетический и пластический обмен [45, 57, 59, 64]. Следует вспомнить такие известные и широко используемые препараты, как оксибутират натрия (ГОМК), пирацетам, средства, содержащие сукцинат (реамбирин, цитофлавин, ремаксол), и коферменты. Необходимы дальнейшие исследования изменения субстратного энергетического обеспечения аэробного и анаэробного энергетического обмена различных функциональных систем, когда в результате вовлечения в свободнорадикальные и перекисные реакции Н2О образуется эндогенный кислород для поддержания равновесия между поступлением и потребностью клеток в конкретной метаболической ситуации [64], а также возможностью утилилизации конечних метаболитов ПОЛ в окислительно-восстановительных митохондриальных реакциях [55, 64].
Недавние исследования показали важную роль связи гипоксии с активацией гипоксии индуцирующего фактора (НIF), который активирует гены-мишени НIF [58], что способствует развитию адаптивного ответа при низких концентрациях кислорода (однако при отсутствии физиологического поражения) и дефиците энергетического субстрата, в частности, сукцината — основного субстрата II комплекса дыхательной цепи. Известны два варианта нацеливания на НIF-путь для защиты органов. Во-первых, это лекарственные средства, которые способствуют стабилизации НIF, что проявляется в игибировании пролилгидроксилазы. Во-вторых, гены-мишени НIF (такие как рецепторы аденозина) могут быть активированы напрямую. Однако исследования свидетельствуют о том, что период ранней адаптации к гипоксии предшествует нарушениям гемодинамики, а поэтому устранять митохондриальную дисфункцию следует в ранние сроки, до гемодинамических расстройств [60].
Многие считают, что именно под влиянием концепции об адаптационной энергии возникло представление о стрессе как о «результате определенной степени изнашивания» (Селье Г., 1960; Меерсон Ф.З., 1981; Меерсон Ф.З., Пшенникова М.Г., 1988; Платонов В.Н., 1988 и др.). Известно предположение Г. Селье (1960) об «определенной связи между нормальной старостью и «преждевременным старением», обусловленным жизнью при стрессорных обстоятельствах». Несмотря на то, что, как он пишет, «стресс не идентичен старению», далее следует парадоксальный вывод: «быстрота изнашивания выше у активного ребенка, чем у спокойного взрослого». В исследованиях Г. Селье (1960) отмечается факт, свидетельствующий о том, что «в зависимости от обстоятельств стресс может не только увеличивать, но и уменьшать неспецифическую резистентность», но не делается вывод, что, возможно, это обусловлено принципиально разными реакциями организма (исходной резистентностью) и относительностью неспецифических свойств действующего фактора (Павлов С.Е., Кузнецова Т.Н., 1998; Павлов С.Е., 1999). Сигнальную роль свободных радикалов связывают с искоренением вредоносных митохондриальных мутаций, и в этом суть новой митохондриальной теории старения [11], а продолжительность жизни действительно коррелирует со скоростью утечки свободных радикалов из дыхательных цепей (Лэйн Н.). Дефектные митохондрии либо делятся, либо погибают и удаляются из клеток. За счет такой постоянной коррекции клетки могут продлевать себе жизнь почти бесконечно. Нейроны человека стареют вместе с ним и почти не заменяются новыми, но их ждет почти незаметное угасание.
Таким образом, раскрытие механизмов формирования повреждения и адаптации в условиях оксидантного стресса даст возможность обоснованно применять минимально необходимые препараты с учетом уровня их рецепторного и метаболического воздействия и их эффективности в профилактике органных повреждений.
Конфликт интересов. Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов при подготовке данного обзора.
Список литературы
1. Зоров Д.Б., Плотников Е.Ю., Янкаускас С.С. и др. Феноптозная проблема: от чего гибнет организм? Уроки по почечной недостаточности. Биохимия. 2013. Т. 77. № 7. С. 893-906.
2. Губский Ю.И. Токсическая гибель клетки: свободно-радикальное повреждение ДНК и апоптоз. Лікування та діагностика. 2001. № 4. С. 8-13.
3. Chaudhari N., Talwar P., Parimisetty A. et al. A molecular web: endoplasmic reticulum stress, inflammation, and oxidative stress. Frontiers in Cellular Neuroscience. 2014. Vol. 8. P. 165-172.
4. Plotnikov E.Y., Kazachenko A.V., Vyssokikh M.Y. et al. Superoxide reacts with nitric oxide to nitrate tyrosine at physiological pH via peroxynitrite. J. Biol. Chem. 2000. Vol. 275. P. 32460-32466.
5. Ball L., Costantino F., Pelosi P. Postoperative complications of patients undergoing cardiac surgery. Current Opinion in Critical Care. 2016. Vol. 4. № 22. P. 386-392.
6. Honda H.M., Korge P., Weiss J. N. Mitochondria and ischemia/reperfusion injury. Annals of the New York Academy of Sciences. 2005. Vol. 1047. P. 248-258.
7. Лисенко В.Й. Загальна концепція токсичного дисгомео–стазу та критичного стану при хімічній травмі. Медицина неотложных состояний. 2017. № 4(75). С. 72-78.
8. Давыдов В.В., Божков А.И. Карбонильный стресс как неспецифический фактор патогенеза. Журнал НАМН України. 2018. Т. 20. № 1. С. 25-34.
9. Зоров Д.Б., Банникова С.Ю., Белоусов В.В. и др. Активные формы кислорода и азота: друзья или враги? Биохимия. 2005. Т. 70. № 45. С. 215-221.
10. Гребенчиков О.А., Лихванцев В.В., Плотников Е.Ю. и др. Молекулярные механизмы развития и адресная терапия синдрома ишемии-реперфузии. Анестезиология и реаниматология. 2014. № 3. С. 59-67.
11. Лэйн Н. Энергия, секс, самоубийство. Митохондрии и смысл жизни: пер. с англ. СПб.: Династия, 2016. 373 с.
12. Плотников Е.Ю. Митохондрии как центральное звено повреждающих и защитных сигнальных путей при развитии почечной недостаточности. Дис. ... на соискание ученой степени доктора биологических наук: спец. 03.00.25-03. «Гистология, цитология, клеточная биология». МГУ. Москва, 2009. 325 с.
13. Bartels K., Karhausen J., Clambey E. et al. Perioperative Organ Injury. Anesthesiology. 2013. Vol. 119. № 6. P. 1474-1489.
14. Barzegar A.O., Schiesser C.H., Taylor M.K. New reagents for detecting free radicals and oxidative stress. Organic & Biomolecular Chemistry. 2014. Vol. 12. P. 6757-6766.
15. Barrett W.C., DeGnore J.P., Keng Y.F. et al. Roles of superoxide radical anion in signal transduction mediated by reversible regulation of protein-tyrosine phosphatase 1B. J. Biol. Chem. 1999. Vol. 274. P. 343-346.
16. Cadenas E., Sies H. Oxidative stress: excited oxygen species and enzyme activity. Adv. Enzyme Regul. 1985. 23. Р. 217-37.
17. Ca peillere-Blandin C., Gausson V., Descamps-Latscha B. et al. Biochemical and spectrophotometric significance of advanced oxidized protein products. Biochim. Biophys. Acta. 2004. Vol. 1689. P. 91-102.
18. Noctor G., Lelarge-Trouverie C., Mhamdi A. The metabolomics of oxidative stress. Phytochemistry. 2014. Vol. 112. P. 33-53.
19. Mitchell P., Moyle J. Chemiosmotic hypothesis of oxidative phosphorylation. Nature. 1967. Vol. 213. P. 137-139.
20. Isaev N.K., Zorov D.B., Stelmashook E.V. et al. Neurotoxic glutamate treatment of cultured cerebellar granule cells indu–ces Ca2+-dependent collapse of mitochondrial membrane potential and ultrastructural alterations of mitochondria. FEBS Lett. 2015. Vol. 392. P. 143-147.
21. Schumacker P.T. Hypoxia, anoxia, and O2 sensing: the search continues. Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol. 2002. Vol. 283. P. 918-921.
22. Gadaleta D., Fahey A.L., Verma M. et al.Neutrophil leukotriene generation increases after cardiopulmonary bypass. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 1994. Vol. 108. № 4. P. 642-647.
23. Gu Y.J., Schoen P., Tigchelaar I., Loef B.G. et al. Increased neutrophil priming and sensitization before commencing сardiopulmonary bypass in cardiac surgical patients. Ann. Thorac. Surg. 2002. Vol. 74. P. 1173-1179.
24. Kamata H., Honda S.-I., Maeda S., Chang L. et al.Reactive oxygen species promote TNFα-induced death and sustained JNK activation by inhibiting MAP kinase phosphatases. Cell. 2005. Vol. 120. № 5. P. 649-661.
25. Albina J.E., Reichner J.S. Role of nitric oxide in mediation of macrophage cytotoxicity and apoptosis. Cancer. Metastasis. Rev. 1998. Vol. 17. P. 39-53.
26. Lopez Farre A., Casado S. Heart failure, redox alterations, and endothelial dysfunction. Нypertension. 2001. Vol. 38. P. 1400-1405.
27. Karkouti K. Transfusion and risk of acute kidney injury in cardiac surgery. British Journal of Anaesthesia. 2014. Vol. 109. № 1. P. 29-33.
28. Kawahito K., Kobayashi E., Ohmori M. et al. Enhanced responsiveness of circulatory neutrophils after cardiopulmonary bypass: increased aggregability and superoxide producing capacity. Artificial Organs. 2000. Vol. 24. № 1. P. 37-42.
29. Chello M., Mastroroberto P., Quirino A .et al. Inhibition of neutrophil apoptosis after coronary bypass operation with cardiopulmonary bypass. Ann. Thorac. Surg. 2002. Vol. 73. P. 123-130.
30. Kerr S., Brosnan M.J., McIntyre M. et al. Superoxide anion production is increased in a model of genetic hypertension: role of the endothelium. Hypertension. 1999. Vol. 33. P. 1353-1358.
31. Kim Y.M., Kattach H., Ratnatunga C. et al. Association of atrial nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase activity with the development of atrial fibrillation after cardiac surgery. Journal of the American College of Cardiology. 2008. Vol. 51. № 1. P. 68-74.
32. Ohara Y., Peterson T.E., Harrison D.G. Hypercholesterole–mia increases endothelial superoxide anion production. J. Clin. Invest. 1993. Vol. 91. P. 2546-2551.
33. Gonenc A., Hacisevki A., Griffiths H. et al. Free radical reaction products and antioxidant capacity in beating heart coronary artery surgery compared to conventional bypass. Biochemistry (Mosc.). 2013. Vol. 76. P. 677-685.
34. Biglioli Р. Biological effects of off-pump vs. on-pump coronary artery surgery: focus on inflammation, hemostasis and oxidative stress. European Journal of Cardiothoracic Surgery. 2003. Vol. 24. P. 260-269.
35. Tarvasmäki T., Harjola V.P., Nieminen M.S. et al. Acute heart failure with and without concomitant acute coronary syndromes: patient characteristics, management, and survival. FINN-AKVA Study Group. J. Card. Fail. 2014. Vol. 20. № 10. Р. 723-30.
36. Yokoyama T., Baumgartner F.J., Gheissari A. et al. Off-pump versus on-pump coronary bypass in high-risk subgroups. Ann. Thorac. Surg. 2000. Vol. 70. P. 1546-1550.
37. Потапов А.Л. Синдром системного воспалительного ответа и антиэндотоксиновый иммунитет после операций на органах брюшной полости. Клiнiчна хiрургiя. 2008. № 1. С. 22-24.
38. Ascione R., Lloyd C.T., Underwood M.J. et al. Inflammatory response after coronary revascularization with or without cardiopulmonary bypass. Ann. Thorac. Surg. 2000. Vol. 69. P. 1198-1204.
39. Nashef S., Roques F., Sharples L. et al. EuroSCORE II. Eur. J. Cardiothorac. Surg. 2012. Vol. 41. P. 734-745.
40. Лукьянова Л.Д. Современные проблемы адаптации к гипоксии. Сигнальные механизмы и их роль в системной регуляции. Патол. физиол. и экспер. терапия. 2011. № 1. С. 3-19.
41. Dalle-Donne I., Aldini G., Carini M. et al. Protein carbony–lation, cellular dysfunction, and disease progression. J. Cell. Mol. Med. 2006. Vol. 10. P. 389-406
42. Филлиповская Ж.С. Оксидативный стресс в кардио–хирургии: новые маркеры-предикторы развития осложнений: автореф. дис. ... канд. мед. наук: спец. 14.01.20 «Анестезиология и реаниматология». Москва, 2018. 25 с.
43. Pearson T.A., Mensah G.A., Alexander R.W. et al. Mar–kers оf inflammation and cardiovascular disease: application to clinical and public health practice: a statement for healthcare professionals from the centers for disease control and prevention and the American Heart Association. Circulation. 2003. Vol. 107. № 3. P. 499-511.
44. Лысенко В.И. Механизмы метаболического дисгомеостаза при токсикогипоксических комах. Проблемы токсикологии лекарственных средств и клинической токсикологии. 2011. № 5(55). С. 136-137.
45. Лисенко В.Й. Особливості патогенезу та інтенсивної терапії токсикогіпоксичних і метаболічних порушень в критичн–их станах при отруєннях нейротропними речовинами: автореф. дис. ... на здобуття наук. ступеня док. мед. наук: спец. 14.01.30 «Анестезіологія та інтенсивна терапія». Дніпропетровськ, 2005. 40 с.
46. Okamoto K. Permissive hypoxemia: another strategy. Journal of the Japanese Society of Intensive Care Medicine. 2016. Vol. 23. № 2. Р. 113-116.
47. Элленхорн М.Дж. Медицинская токсикология: Диагностика и лечение отравлений у человека. Т. 1. М.: Медицина, 2003. С. 235-259.
48. Zhang Z., Naudhton D., Winyard P.G., Symons M.C.R. Redox potentials of milk xanthinedehydrogenase. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1998. Vol. 249. P. 767-772.
49. Zweier I.L., Wang P., Samouilov A., Kuppusamy P. Characterization of free radical generation by xanthine oxidas. Natur. Med. 1995. Vol. 1. P. 804-809.
50. Brass E.P., Vetter W.H. Mechanism of activation of rat liver microsomal glutatione transpherase by noradrenaline and xanthine oxidase. Pharmacol. And Toxicol. 1993. Vol. 262. P. 5020-5027.
51. Zhang Y.H., Jin C.Z., Jang J.H. et al. Molecular mechanisms of neuronal nitric oxide synthase in cardiac function and pathophysiology. The Journal of Physiology. 2014. Vol. 592. P. 3189-3200.
52. Cavalca V., Tremoli E., Porro B. et al. Oxidative stress and nitric oxide pathway in adult patients who are candidates for cardiac surgery: patterns and differences. Interactive CardioVascular and Thoracic Surgery. 2013. Vol. 17. № 6. P. 923-930.
53. Nowicki R., Saczko J., Kulbacka J. et al. The estimation of oxidative stress markers and apoptosis in right atrium auricles cardiomyocytes of patients undergoing surgical heart revascularization with the use of warm blood cardioplegia. Folia Histochemica et Cytobiologica. 2010. Vol. 48. № 2. P. 202-207.
54. Ghorbel M.T., Patel N.N., Sheikh M. et al. Changes in renal medulla gene expression in a pre-clinical model of post cardiopulmonary bypass acute kidney injury. BMC Genomics. 2014. Vol. 15. № 1. P. 118-129.
55. Плотников Е.Ю., Силачев Д.Н., Чупыркина А.А. и др. Новое поколение Скулачев-ионов, обладающих выраженным нефро- и нейропротекторным действием. Биохимия. 2013. Т. 75. № 2. С. 177-184.
56. Andrews D.T., Sutherland J., Dawson P. et al. L-arginine cardioplegia reduces oxidative stress and preserves diastolic function in patients with low ejection fraction undergoing coronary artery surgery. Anaesthesia and Intensive Care. 2013. Vol. 40. № 1. P. 99-106.
57. Усенко Л.В., Царев А.В. Современные возможности энергопротекции при критических состояниях. Медицина неотложных состояний. 2016. № 4(75). С. 72-78.
58. Xiaoyi Yuan, Ph.D., Jae W. Lee, M.D., Jessica L. Bowser, Ph.D., Viola Neudecker, M.D., Srikanth Sridhar, M.D., Holger K. Eltzschig, M.D., Ph.D. Targeting Hypoxia Signaling for Perioperative Organ Injury. Anesth. Analg. 2018 January. 126(1). Р. 308-321. doi: 10.1213/ANE.
59. Шифрин Г.А. Энергоресуститация. Біль, знеболювання і інтенсивна терапія. 2003. № 2(д). С. 257-259
60. Protti A., Singer M. Potential Strategies to protect or revers mitochondrial dysfunction in sepsis-induced organ failure. Crit. Care Med. 2006. Vol. 10(5). P. 228-232.
61. Gupta, R.K., Patel A.K., Shah N. Oxidative stress and antioxidants in disease and cancer: a review. Asian Pacific Journal of Cancer Prevention. 2014. Vol. 15. P. 4405-4409.
62. Шано В.П., Гюльмамедов Ф.И., Нестеренко А.Н. и др. Варианты лечения критических состояний с учетом патогенеза SIRS-синдрома системного воспалительного ответа. Анестезиология и реаниматология. 1997. № 6. С. 48-53.
63. Wu Y.S., Antony J.L. et al. Molecular mechanisms underlying chronic inflammation-associated cancers. Cancer Letters. 2014. Vol. 345. № 2. Р. 164-173.
64. Тимочко М.Ф., Єлісєєва О.П., Кобилінська Л.І., Тимочко І.Ф. Метаболічні аспекті формування кисневого гомеостазу в екстремальних станах. Львів: Місіонер, 1998. 142 с.
65. Wang H.L. Subanesthetic isoflurane reduces zymosan-induced inflammation in murine Kupffer cells by inhibiting ROS-activated p38 MAPK/NF-κB signaling. OxidativeMedicine and Cellular Longevity. 2014. Vol. 2014. Article ID 851692. Р. 13.
