Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

В современной медицинской науке четко определилось значение окислительного (оксидативного) стресса как ключевого патогенетического механизма при заболеваниях, входящих в сердечно-сосудистый континуум. Одно из самых распространенных среди них – артериальная гипертония - изначально сопровождается активацией ренин-ангиотензиновой и симпато-адреналовой систем, развитием тканевой гипоксии, приводящих к избыточному образованию активных форм кислорода (АФК) и различных продуктов его метаболизма. Дисбаланс между интенсификацией свободнорадикального окисления, вызываемого АФК, и активностью защитной антиокислительной системы организма называется оксидативным или окислительным стрессом [1]. Его развитие чревато серьезными нарушениями: дезорганизацией клеточных структур, изменениями их функциональной активности. При артериальной гипертонии (АГ) это эндотелиоциты, кардиомиоциты, миофибробласты, фибробласты, а также окружающий их внеклеточный матрикс, модификации которых лежат в основе гипертензивных поражений сосудистой стенки и кардиоваскулярного ремоделирования. Согласно современным представлениям, причинами усиления свободнорадикальных процессов при стрессе являются гиперкатехоламинемия и обусловленная ею тканевая гипоксия.

В окислительно-восстановительных реакциях организма принимают участие все компоненты его метаболизма. В первую очередь АФК вступают в химические реакции с ненасыщенными жирными кислотами, запуская процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ). Активация ПОЛ вызывает альтерацию белков, нуклеиновых кислот, липидных структур клетки. Кроме жирных кислот, АФК окисляют в липопротеиды низкой плотности (ЛПНП) сыворотки крови и иные субстраты. Стимуляция свободнорадикальных процессов в тканях внутренних органов вызывает усиление генерации в них эндогенных альдегидов и, как следствие этого, возникновение карбонильного стресса. При распаде липопероксидов в окисленных ЛПНП генерируются ненасыщенные альдегиды и малоновый диальдегид (МДА) - один из наиболее распространенных альдегидов, образующихся в результате перекисного окисления арахидоновой, эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот. В свою очередь они способны образовывать комплексы с аминогруппами лизиновых остатков молекул апо-В-100, что вызывает изменение структуры частиц ЛПНП. Кроме того, МДА индуцирует процесс карбонилирования - образование окисленных модифицированных белков. Среди продуктов пероксидации существенная роль в повреждении клеточных структур и нарушениях их функционирования принадлежит также перекисям азота – нитритам, нитропероксиду и пероксинитриту, обладающему сильным токсическим воздействием на клетки и ткани организма [2; 3]. Дополнительные белковые продукты окисления (AOPP– advanced oxidation protein product) рассматриваются в качестве маркеров выраженности окислительного стресса, повышение их уровня в сыворотке крови сопряжено с развитием возрастассоциированных заболеваний. Следует также подчеркнуть патогенетическую роль карбонильного стресса в формировании клеточных повреждений внутренних органов.

Модифицированные белки - продукты токсического действия свободных радикалов и активных форм кислорода/азота, которые представляют собой один из мощных элементов клеточной сигнализации. В силу широкой природной распространенности белков и стабильности продуктов их окисления оценка окислительной модификации протеинов считается надежным маркером оксидативного повреждения.

Таким образом, предикторами и непосредственными факторами патогенеза большого числа заболеваний сердечно-сосудистой системы, в том числе АГ, признается интенсификация свободнорадикального окисления всех главных метаболических субстратов – липидов, белков, оксида азота, которая при неэффективности системы антиокислительной защиты превращается в оксидативный стресс с его нитрозилирующим и карбонильным компонентами. При изучении метаболических окислительных механизмов в патогенезе АГ остается много невыясненных и противоречивых вопросов, особенно в отношении сочетанных окислительных изменений. Приведенные аргументы определили цель настоящего исследования - выяснить патогенетическую значимость изменений активности свободнорадикального окисления липидов, белков и нитроперекисей, их сочетаний при АГ у больных разного возраста.

Материалы и методы исследования

В исследовании приняли участие 77 больных АГ II стадии, у которых диагностированы такие  поражения органов-мишеней, как гипертрофия миокарда левого желудочка и эндотелиальная дисфункция (ЭД) I-IV ст. Среди них 35 пациентов среднего (календарный возраст – 49,3 ±1,0 год) и 42 пожилого возраста (календарный возраст – 64,7±0,68 года), длительность течения АГ в средней возрастной группе составила 6,6±0,87 года, в пожилой – 14,5±1,2 года, которые оформили письменное согласие на участие в работе. Избыточная масса тела и ожирение 1 степени выявлены у 80% больных среднего и 85% пожилого возраста. В группу сравнения были включены 68 человек: 38 среднего возраста (47,2±0,68 года) и 30 пожилых людей (64,6±0,7 года) с нормальным уровнем артериального давления. Диагноз АГ и ее стадия устанавливались в соответствии с рекомендациями рабочей группы по диагностике и лечению Европейского общества по артериальной гипертензии и Европейского общества кардиологов (2016) [4]. Критериями исключения из исследования служили вторичные гипертензии, сахарный диабет, заболевания щитовидной железы, внутренних органов в стадии обострения, хроническая  сердечная недостаточность (ХСН), системные заболевания соединительной ткани, анемии, злокачественные новообразования, тяжелые нарушения сердечного ритма.

Всем пациентам проводилось стандартное общеклиническое и лабораторное обследование, физикальные и антропометрические методы. В биохимический комплекс входило определение уровня общего холестерина (ОХС) и липидных фракций крови: липопротеиды высокой плотности (ЛПВП), липопротеиды низкой плотности (ЛПНП), триглицериды (ТГ). В работе исследовались следующие параметры окислительного метаболизма: общая окислительная активность (ООА), которую оценивали с помощью колориметрического метода определения перекисей в образцах с этилендиаминтетраацетатом (ЭДТА) сыворотки крови набором PerOx, (Германия); уровень малонового диальдегида – показателя выраженности карбонильного стресса измеряли спектрофотометрически с помощью набора «ТБК-Агат» (Россия), продукты окисления белков - методом спектрального анализа модифицированных белков при длине волны 340 нм с помощью набора AOPP Kit  Immundiagnostik (Германия), активность оксида азота в сыворотке крови с помощью реактива Грисса. Степень дисфункции эндотелия устанавливали во время доплерографии плечевой артерии с помощью линейного датчика 7,5 МГц ультразвукового аппарата «LOGJQ 7» (Япония). Измерения проводили линейным методом, предложенным D.S. Celermajer и соавт. 1992. Плечевая артерия лоцировалась в продольном сечении на 2-15 см выше локтевого сгиба. Степень дисфункции эндотелия определяли по уровню изменения диаметра сосуда в пробе с реактивной гиперемией. Нормальной признавали степень дилатации плечевой артерии более чем на 10% от исходного диаметра, значение показателя от 9-7,5% расценивали как I степень ЭД, 7,5-3% - как вторую; 3-2% - как третью; меньше 2% или выявление вазоконстрикции - как четвертую степень.

Статистический анализ полученных результатов выполнен на персональном IBM-совместимом компьютере с использованием программ Statistica 10.0, BIOSTAT, Microsoft Excel. Для проверки формы распределения изучаемых переменных использован тест Шапиро-Уилка. Статистический анализ результатов исследования представлялся как М±m (среднее арифметическое, стандартная ошибка средней) для переменных с нормальным распределением. Для сравнения двух независимых групп с нормальным распределением применены параметрический метод обработки - критерий Стьюдента. Для оценки силы связей между различными показателями с нормальным распределением проведен корреляционный анализ с расчетом коэффициента корреляции Пирсона (r).

Результаты и их обсуждение

Процессы свободнорадикального окисления (СРО) считаются общепризнанными патогенетическими факторами развития АГ и эндотелиальной дисфункции. Хроническая гипертензия приводила к активации окислительных реакций в организме, имеющей разную степень выраженности в зависимости от возраста. Результаты липидных и пептидных трансформаций, индуцированных окислительным стрессом, представлены в таблице 1.

Таблица 1

Липидные и пептидные трансформации, индуцированные окислительным стрессом, при АГ у больных разного возраста

Примечание: * p<0,05; ** - p<0,01; *** p<0,001.

Установлена активация свободнорадикального окисления, носящая возрастзависимый характер. У пожилых больных общая окислительная активность (ОАА) по тесту РerOx в 2 раза превышала аналогичный параметр группы среднего возраста. Об активации окислительных процессов в организме больных АГ свидетельствовал и показатель МДА, который в первую очередь отражает усиление окисления ЛПНП, пероксидные видоизменения их структуры. Модификация указанного параметра также зависела от возраста как у больных АГ, так и нормотензивных лиц. При достижении ими 60 и более лет активность МДА увеличивалась до 4,78±0,1 мкмоль/л по сравнению с нормотензивными обследованными, у которых уровень диальдегида составил 2,6±0,07 мкмоль/л. У больных АГ как среднего, так и пожилого возраста наблюдалось повышение активности данного бифункционального альдегида.

Высокий уровень активности общих окислительных реакций свидетельствовал о том, что АГ – одно из заболеваний, относящихся к окислительной патологии. Старение организма независимо от уровня артериального давления (АД) вносило свой вклад в активацию реакций свободнорадикального окисления, тем самым способствуя повреждениям клеточных и тканевых структур. Среди липидных фракций сыворотки крови (ЛПНП, ЛПВП) у больных АГ и нормотензивных лиц не найдено достоверных изменений, выходящих за пределы референсных значений, но отмечена тенденция к снижению уровня ЛПВП, а также достоверное повышение концентраций ОХС и ТГ, максимально выраженное у больных пожилого возраста. Начинающиеся изменения липидного метаболизма и повышение ООА, по-видимому, связано с высокой частотой ожирения (1 степени), установленного у 80% больных среднего и 85% пожилого возраста. По результатам проведенного исследования выявлены возрастассоциированные изменения окисления пептидов, выражавшиеся в снижении его интенсивности, итогом чего стала более низкая концентрация у больных АГ пожилого возраста по сравнению с аналогичной группой среднего возраста (p<0,001).

К другим высоко реактогенным окислительным субстратам относится газотрансмиттер оксид азота. Его функции многообразны. Кроме регуляции сосудистого тонуса и основного вазодилатирующего эффекта, оксид азота тормозит адгезию и агрегацию тромбоцитов, адгезию лейкоцитов, синтез эндотелина 1, пролиферацию гладкомышечных клеток сосудов, участвует в механизмах апоптоза, оказывает цитопротекторный эффект и вызывает развитие других адаптивных реакций. Дисметаболические сдвиги в цикле оксида азота играют важную роль в патогенезе АГ и могут служить непосредственной причиной её прогрессирования. В реализации оксидативного стресса участвуют и такие продукты нитрозилирования, как диоксид азота, нитрозотиолы и пероксинитрит.

Образование нитротирозина (пероксинитрита) наблюдается в сосудистом русле и тканях миокарда как у здоровых людей, так и у пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями. В процессе роста синтеза оксида азота, увеличения активной концентрации его метаболитов и последующего взаимодействия с активными формами кислорода с образованием токсичных нитрозилирующих продуктов развивается нитрозативный (нитрозилирующий) стресс, приводящий к клеточным, тканевым и системным повреждениям. Изменения содержания продуктов нитрозилирования приведены в таблице 2.

Таблица 2

Содержание продуктов нитрозилирования у практически здоровых лиц и  у больных АГ среднего и пожилого возраста (М±m)

Примечание:* p<0,05; ** - p<0,01; *** p<0,001.

В проведенном исследовании установлена тенденция к увеличению перекисей оксида азота в плазме крови больных АГ с возрастом. Отсутствие достоверных однозначных изменений уровня нитритов очевидно связано с разной степенью выраженности эндотелиальной дисфункции [5; 6].

В то же время показатель активности нитрозилирования – пероксинитрит достоверно повышался по мере увеличения возраста больных АГ и усиления выраженности эндотелиальной дисфункции. Пероксинитрит анион – один из компонентов реализации окислительного стресса. Он подавляет активность ферментов, участвующих в репликации дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), индуцирует их повреждение и мутации, может непосредственно повреждать ДНК и целлюлярные мембраны [7].

В развитии клеточных дисфункций при АГ необходимо также учитывать роль биоэффекторов из класса альдегидов, в частности МДА, описанного выше, который индуцирует развитие субклинического воспаления сосудистой стенки. Вследствие бифункциональных возможностей он одновременно участвует в окислении пептидов, входящих в состав аминокислот, ферментов пептидной природы, т.е. в процессе карбонилирования белка.

В современной научной литературе сведения о значении пептидных перекисей в патогенезе клеточных и тканевых повреждений при АГ на фоне старения крайне скудны либо отсутствуют.

В настоящем исследовании установлено нарастание содержания окисленных пептидных продуктов в плазме крови больных АГ по мере увеличения их календарного возраста на фоне их общего снижения по сравнению с аналогичными показателями у нормотензивных лиц. Аналогичная направленность их изменений отмечена и у людей с нормальным уровнем АД. Это связано с сопряжением карбонильного стресса с нитрозилирующим, приведшим к модификациям белковых молекул, изменениям чувствительности их рецепторов и ферментов, ассоциация которых прослеживается при старении, что подтверждено корреляционным анализом между показателями PerOx и AOPP (r= -0,561; p<0,001), МДА и АОРР (r= -0,43; p<0,001) у пожилых;  PerOx и АОРР (r= -0,695; p<0,001); МДА и концентрацией оксида азота (r= 0,475; p<0,01) в группе больных АГ среднего возраста. По данным литературы, процесс карбонилирования пептидов длительный и наиболее ярко проявляется при ассоциированных с АГ процессах и ее осложнениях, таких как хроническая почечная недостаточность (ХПН), ХСН, сахарный диабет, постинфарктное состояние и др. [8].

Выводы

1. Сочетанное действие продуктов свободнорадикального окисления, нитрозилирования и карбонилирования играет важную роль в патогенезе артериальной гипертензии, инициируя повреждения сосудистого эндотелия.
2. Степень клеточных эндотелиальных поражений при артериальной гипертензии зависит от выраженности реакций пероксидации и нитрозилирования.
3. Активация процессов перекисного окисления липидов, нитрозилирования и карбонилирования белков на фоне АГ наиболее выражена у пациентов пожилого возраста, имеет возрастассоциированный характер.