Возможное участие активных форм кислорода в регуляции кислород-переносящей функции крови.

К.Н. Новиков, В.Л. Воейков, Н.Д. Виленская, О.А. Леонтьева
Биологический факультет МГУ им. Ломоносова, Москва.

В живых системах постоянно протекают свободно-радикальные окислительные реакции, приводящие к непрерывному возникновению электронно-возбужденных частиц. Релаксации электронно-возбужденных состояний порождают низкоинтенсивную люминесценцию. Например, хемилюминесценцией (ХЛ) сопровождается «окислительный взрыв» (ОВ) в нейтрофилах - резкое усиление продукции ими активных форм кислорода (АФК) при появлении в организме чужеродных агентов.
ХЛ, сопровождающую ОВ нейтрофилов, исследуют в очищенных препаратах этих клеток или в сильно разведенной крови. Однако с использованием высокочувствительных детекторов фотонов мы показали, что сверх слабым излучением обладает и неразведенная кровь человека, особенно кровь больных сердечно-сосудистыми заболеваниями. Введение в неразведенную кровь индикаторов ХЛ - люминола (ЛМ — зонд на широкий спектр АФК: O²•Н²O², ОН•, ОСl ) или люцигенина (ЛЦ — специфический зонд на супероксид-радикал -- O²•—) многократно усиливает излучение. Однако если уровень люминол-зависимой ХЛ (ЛМ-ХЛ) в свежей крови здоровых людей в отсутствие стимуляторов активности нейтрофилов, как правило, повышается незначительно и быстро спадает, то люцигенин-зависимая ХЛ (ЛЦ-ХЛ) обычно быстро возрастает после введения в кровь люцигенина до-значений в десятки раз превышающих ..фоновые и не затухает в течение многих часов. Напротив, в препаратах изолированных нейтрофилов или в разведенной более чем в, 8 раз крови интенсивность ХЛ в присутствии ЛЦ почти исчезает, тогда как после стимуляции ОВ нейтрофилов интенсивность ХЛ в присутствии ЛМ выше, чем в присутствии ЛЦ. Однако у некоторых доноров интенсивность ЛМ-ХЛ повышается до уровня ЛЦ-ХЛ, та при воспачительных процессах, обострении ишемической болезни ЛМ-ХЛ часто бывает значительно выше ЛЦ-ХЛ.
Высокая интенсивность ЛЦ-ХЛ неразведенной крови здоровых индивидуумов в отсутствие активаторов ОВ, свидетельствуют, по нашему мнению, что нейтрофилы в неразведенной крови постоянно продуцируют O²•. Поскольку в цельной крови более 99% кислорода связано с гемоглобином, то нейтрофилы (как и другие белые клетки) могут получать его лишь при контакте с эритроцитами. Взаимодействие этих важных компонентов цельной крови, по-видимому, может регулироваться разнообразными факторами, меняться в зависимости от состояния крови, при неблагоприятных для организма условиях.
Исследование влияния пассивной аэрации крови на ЛЦ-зависимую ХЛ показало, что при полном исключении контакта крови с воздухом интенсивность ЛЦ-ХЛ остается высокой в течение многих часов. С другой стороны, после введения в кровь активатора ОВ нейтрофилов зимозана ЛМ-ХЛ начинает возрастать только в аэрируемой крови. Но когда интенсивность ЛМ-ХЛ достигает известного уровня, прекращение аэрации крови уже не сказывается на характере кинетической кривой ЛМ-ХЛ. Это указывает, что контакт цельной неразведенной крови с воздухом необходим лишь для инициации процесса ОВ. а после его «разгорания» он продолжается, по-видимому, за счет кислорода эритроцитов. Затравкой для «разгорания» ОВ в неразведенной крови служат, возможно <<аэроионы>;-- O²•, поступающие в кровь с воздухом. Значение активных форм кислорода в аэрирующем кровь воздухе "было установлено следующим образом. Через 10-12 часов с начала инициации ОВ в пассивно аэрируемой крови ЛМ-ХЛ затухает почти до фоновых значений. Пропускание через кровь 1-2 мл воздуха сопровождается лишь кратковременным повышением излучения. Однако если через кровь пропустить 10-50 мкл 02, только что полученного при каталитическом разложении 3%-ной Н2О2, то через 10-15 мин развивается новая волна ХЛ, которая длится в течение многих часов. Весьма вероятно, что 02, свежеполученный при разложении Н2Ог, обогащен O²•- и другими АФК, которые реинициируют процесс ОВ.
Зависимость ЛЦ-ХЛ в неразведенной крови от кислородного питания, получаемого нейтрофилами от эритроцитов позволило обнаружить новое явление, касающееся физиологической роли СО (угарного газа) в снабжении клеток и тканей кислородом. Известно, что несмотря на высокую токсичность СО, попадающего в организм с загрязненным им воздухом, он является нормальным продуктом метаболизма и производится ъ организме широко распространенным ферментом гем-ок'сидазой.' Считается, что СО, подобно N0, регулирует активность гуанилатциклазы, а ее продукт, циклический ГМФ влияет на тонус кровеносных сосудов. Но не учитывается, что из-за громадного содержания гемоглобина крови в организме и из-за чрезвычайно высокого сродства СО к гемоглобину, СО в первую очередь должен поглощаться эритроцитами. Мы обнаружили, что при пропускании через неразведенную кровь нескольких микролитров СО наблюдается резкое, часто многократное усиление ЛЦ-ХЛ. Напротив, пропускание СО через суспензию изолированных нейтрофилов снижает как ЛМ-ХЛ, так и ЛЦ-ХЛ, очевидно, за счет блокирования им гемов ферментов, продуцирующих АФК. Резкое усиление ЛМ-ХЛ при пропускании через кровь СО свидетельствует, что он не просто связывается со свободными от 02 молекулами гемоглобина, а стимулирует взрывообразное освобождение эритроцитами кислорода. Нейтрофилы реагируют на приток кислорода активацией ХЛ.
В совокупности полученные нами данные указывают, что 1) нейтрофилы могут использовать разные источники кислорода для продукции АФК, регистрируемых по ЛЦ-ХЛ и ЛМ-ХЛ, 2) нейтрофилы в неразведенной крови постоянно продуцируют O²• из O², получаемого от эритроцитов. Высказано предположение, что эндогенный СО стимулирует освобождение эритроцитами 02, что способствует оперативному снабжению тканей организма кислородом и, в частности, способствует генерации нейтрофилами O²•—, о чем свидетельствует повышение уровня ЛЦ-ХЛ.