Острое воспаление и активные формы кислорода

В ответ на повреждение тканей тела травмой или инфекцией развивается острая воспалительная реакция — острое воспаление. Его характерные признаки известны на протяжении веков и включают отек, жар, боль и покраснение. В области острого воспаления увеличивается объем кровотока и проницаемость кровеносных сосудов. Определенные лейкоциты, как правило, присутствующие в обращении, покидают кровоток и мигрируют в поврежденную ткань ткань под влиянием ряда химических сигналов (хемотаксические факторы), освобождаемые очагом повреждения. Костный мозг производит и освобождает больше лейкоцитов, количество которых увеличивается в крови и в месте воспаления (табл., п.3).

Один из хемотаксических факторов — активная форма кислорода — перекись водорода (Н₂0₂), которую генерируют поврежденные ткани в повышенных количествах.

Другие хематрактанты представлены метаболитами омега-6 полиненасыщеных жирных кислот (ПНЖК) , включая арахидоновую кислоту (AK). AK под действием ферментов мембран активных лейкоцитов превращается в семейство простагландинов и лейкотриенов, которые способствуют боли и отеку. Аспирин помогает уменьшить боль, потому что останавливает синтез простагландинов путем ингибирования циклооксигеназы (ЦОГ) — первого фермента на пути метаболизма AK. Особенно важным типом лейкоцитов при остром воспалении является нейтрофилы, полиморфноядерные лейкоциты (ПЯЛ) клетки с сегментированным ядром и множеством гранул с оружием. Когда ПЯЛ, мигрировавшие в поврежденную ткань, распознают бактерии или вирусы, они обволакивают их мембраной и поглощают, фагоцитируют. Патогены оказываются в цитоплазме ПЯЛ в составе вакуоли — фаголизосомы. В фаголизосоме они подвергаются действию содержимого гранул нейтрофилов, которые убивают микроорганизмы. Среди оружия киллинга активная форма кислорода супероксид радикал _{(^{O2•-) .}} ЕгоПЯЛ генерируют с помощью ферментной системы (НАДФН оксидаза), которая окисляет НАДФН и использует электроны для образования супероксида (0₂•-).

НАДФН + 20₂ ->> НАДФ + 20₂ ^•- + Н

Фагоцитированные микроорганизмы, таким образом, атакуются с избытком активной формы кислорода. Некоторые радикалы супероксида преобразуется в другую активную форму кислорода Н₂0₂, которая также токсична для бактерий. В грунулах ПЯЛ содержится фермент миелопероксидаза (МПО), которая использует H₂0₂ для окисления иона хлорида (CI^—) в мощный антибактериальный и противогрибковый агент хлорноватистую кислоту (HClO)

МПО + H₂O₂ + CI ^— >HClO + ОН^— 

Многие отечественные отбеливатели — натриевая соль хлорноватистой кислоты. МПО имеет зеленый цвет и её присутствие легко распознаётся в инфицированных тканях и жидкостях организма. После уничтожения микроорганизмов или других токсичных факторов, нейтрофилы умирают, воспаление разрешается, ткань ремонтируется и восстанавливается, организм возвращается к норме.

Острое воспаление имеет важное значение для выживания человека, в противном случае мы бы умерли от инфекций. 

В последние годы мы узнали, что генератор активных форм кислорода НАДФН-оксидаза не являются уникальными для лейкоцитов; их нашли (при значительно меньшем уровне) и во многих других типах клеток. Некоторые из них генерируют активную форму кислорода H₂0₂, необходимую для передачи сигналов.

Нейтрофилы имеют много механизмов уничтожения патогенов; важность активных форм кислорода в киллинге возбудителей зависит от вида патогена. Тем не менее, пациенты с наследственными дефектами синтеза нейтрофилами активных форм кислорода страдают синдромом стойких и множественных инфекций (хроническая грануломатозная болезнь) и требуют профилактику антибиотиками.

Кроме того, у них часто воспаление не разрешается, как обычно. Оказывается, что активные формы кислорода лейкоцитов нужны не только для убийства инфекционных агентов, но и для нормального разрешения воспаления и репарации тканей. Лекарственные препараты, полученные из омега-3 полиненасыщенных жирных кислот — эйкозапентаеновой (ЭПК) и докозагексаеновой (ДГК), такие как резольвин и протектин — эффективные противовоспалительные средства.