Перекисное окисление липидов (ПОЛ) представляет собой жизненно необходимое звено метаболического обмена. Основная функция его заключается в обновлении липидов клеточных мембран.
У здорового человека процессы перекисного окисления липидов контролируются так называемой антиокислительной системой, которая регулирует скорость и активность фосфорилирования путем связывания провоцирующих факторов или нейтрализации достаточного количества перекисей, чтобы не допустить переизбыток конечных продуктов обмена. Усиление процесса окисления может стать отправной точкой в патофизиологических процессах значительного количества заболеваний. Этот процесс включает в себя стадии ферментативного и неферментативного аутоокисления.
Виды
Для модификации фосфолипидного бислоя клеточных мембран проходит ферментативное окисление. Кроме того, он участвует в образовании биологически активных веществ, детоксикации организма, метаболических реакциях. Неферментативное же окисление проявляет себя как разрушающий фактор в жизни клетки. Из-за образования большого количества свободных радикалов и накопления перекисей активность антиоксидантной системы снижается и, как следствие, наблюдается гибель клеток организма.
Цикл ПОЛ
Для начала перекисного окисления липидов необходимо наличие свободных радикалов кислорода, имеющих на крайнем энергетическом уровне один неспаренный электрон. После восстановления молекулы образуется супероксид кислорода, который реагирует с атомами водорода, превращаясь в перекись водорода. Для регулирования количества супероксидов внутри клетки существуют супероксиддисмутаза, образующая перекись водорода, а каталаза, пероксидаза нейтрализуют ее до воды. Если живой организм подвергся действию ионизирующего излучения, количество свободных гидроксильных радикалов резко увеличится. Кроме гидроксида кислорода и другие его активные формы могут выступать инициаторами запуска процесса перекисного окисления липидов.
Продукты перекисного окисления липидов либо утилизируются организмом, либо используются для синтеза простагландинов (веществ, участвующих в реакциях воспаления), тромбоксанов (входят в каскад тромбообразующих реакций), гормонов надпочечников.
Система контроля
В зависимости от базовой структуры мембраны клетки скорость, активность и количество получившихся продуктов окисления могут варьироваться. Так, например, активность перекисного окисления липидов выше там, где в составе клеточной стенки преобладают ненасыщенные жирные кислоты, и медленнее, если основой КС является холестерин. Кроме того, фактором, регулирующим количество и скорость образования свободных кислородных радикалов, а также утилизацию перекисей, являются метаболические ферменты. Еще в реакции перекисного окисления липидов принимают участие вещества, влияющие на липидный состав мембраны клетки и его произвольное изменение в соответствии с потребностями организма. К ним относятся витамин Е и К, тироксин (гормон щитовидной железы), гидрокортизон, кортизон и альдостерон (по принципу обратной связи). Дестабилизируют клеточную стенку ионы металлов, витамины С и D.
Нарушение процесса
Метаболические продукты перекисного окисления липидов могут накапливаться в тканях и жидкостях организма, если антиоксидантная система не успевает утилизировать их с необходимой скоростью. Вследствие этого нарушается транспорт ионов через мембрану клетки, что опосредованно может влиять на ионный состав жидкой части крови, скорость поляризации и деполяризации мембран мышечных клеток (нарушать проводимость нервных импульсов, их сократимость, увеличивать рефрактерный период), способствовать выходу жидкости во внеклеточное пространство (отеки, сгущение крови, нарушение электролитного баланса). Кроме того, основные продукты перекисного окисления липидов, после ряда биохимических реакций, превращаются в альдегиды, кетоновые тела, кислоты и пр. Эти вещества оказывают токсическое влияние на организм, проявляющееся в снижении скорости синтеза ДНК, повышении проницаемости капилляров, повышении онкотического давления и, как следствие, сладж-синдроме.
Проявления в клинике
Так как увеличение количества свободных радикалов кислорода оказывает повреждающее влияние на клеточную стенку, а продукты обмена нарушают процесс метаболизма и синтеза нуклеиновых кислот, а также отравляют организм, они являются патофизиологическим фактором развития ряда клинических состояний. Роль перекисного окисления липидов является немаловажной при заболеваний печени, суставов, паразитарных инфекционных заболеваний, нарушениях гемодинамики, онкологических заболеваниях, травмах и ожогах. ПОЛ выступает одним из факторов развития атеросклероза. Свободные радикалы, окисляя холестерин и его низкомолекулярные фракции, образуют продукты, повреждающие сосудистую стенку. При этом запускается каскад типичных патологических реакций, направленных на устранение повреждения. Это провоцирует тромбообразование, накопление сгустков крови в просвете мелких сосудов или прикрепление к их стенкам. В результате движение крови на этом участке замедляется, так как просвет сосуда стал уже. Это способствует дальнейшему накоплению тромбов. Наиболее подвержены подобным изменениям коронарные артерии, аорта, проявляющиеся в клинике как симптомы ишемической болезни сердца.
Превентивные меры
Практикующим специалистам необходимо помнить, что проведение диагностических и лечебных процедур может активировать механизм перекисного окисления липидов. Об этом следует предупредить пациента. К провоцирующим факторам относятся лучевая терапия (при онкологии), ультрафиолетовое облучение (при рахите, воспалительных заболеваниях пазух носа, антибактериальной обработке помещений), магнитные поля (МРТ, КТ, физиотерапия), сеансы в барокамере (при полиомиелите, горной болезни).
Профилактика и терапия
Персоналу, работающему в рентгенкабинетах, санитаркам и медсёстрам, специалистам по физиотерапии, альпинистам, людям с избыточным весом нужно употреблять в пищу продукты, содержащие естественные антиоксиданты: рыбу, подсолнечное или оливковое масло, зелень, яйца, зеленый чай. Помимо изменения диеты, можно использовать лекарственные средства, которые связывают некоторые группы свободных радикалов или соединяются с металлами переменной валентности. Таким образом они замещают свободные молекулы активного кислорода, не давая им связываться с усилителями ПОЛ.
Диагностика
На нынешнем этапе развития лабораторных исследований мы имеем возможность обнаружить перекиси в составе биологических жидкостей организма человека. Для этого нужно провести флуоресцентную микроскопию. Проще говоря, выявить перекисное окисление липидов. Значение этого диагностического теста не нуждается в объяснении. Ведь в основе значительного количества заболеваний лежит чрезмерная активность перекисного окисления липидов. Выявление этого состояния определяет тактику лечения.
С точки зрения нормальной физиологии перекисное окисление липидов необходимо для образования стероидных гормонов, медиаторов воспаления, цитокинов и тромбоксанов. Но когда количество продуктов обмена данных химических реакций превышает допустимое значение и перекиси повреждают органеллы клетки, нарушают синтез ДНК и белков, в действие вступает антиоксидантная система, снижающая количество свободных радикалов кислорода, ионов металлов с изменчивой валентностью. Кроме этого, она повышает синтез каталазы и пероксидазы с целью утилизации излишков перекисей и продуктов их дальнейшего метаболизма.