Введение
Актуальность проблемы. Компенсация нарушенных функций организма
при заболеваниях центральной нервной системы является одной из наиболее важ-
, ных проблем современной биологии и медицины, поскольку одна треть всей че-
% i ловеческой популяции страдает неврологической патологией (Вейн A.M., Авруц-
4,'
кий М.Я., 1997; Горденко B.C., Загорская Н.А., 1998; Богачева Л.А., 1998; Сарсем-баев К.Т., 2003; Мосейкин И.А., 2003). Для поддержания функций центральной
« нервной системы при лечении многих заболеваний требуются эффективные ле-
карственные средства.
Теоретической основой для разработки новых перспективных стратегий терапевтической и профилактической нейропротекции явилось открытие некоторых общих механизмов и путей гибели нервных клеток (эксайтоксичность, «окислительный стресс», апоптоз) (Зенков Н.К., Меньшикова Е.Б., Шергин СМ., I 1993; Завалишин И.А., Захарова М.Н., 1996; Судаков К.В., 1997; Крыжановский
Г.Н., 1997; Коршунов A.M., Преображенская И.С, 1998; Михайлова Е.В., 2000; Одинак М.М., Бисача Г.Н., Зарубина И.В., 2002; Савицкая Н.Г., Иванова-Смоленская И.А., Иллариошкин С.Н., 2002; Скворцова В.И., Лимбовская С.А., Сломинский П.А. и др., 2003; Волчегородский И.А., Шемяков С.Е., Турыгин В.В. и др., 2003; Emery А. Е., 1991; Tomei L.D., Соре F.O., 1994; Stohs S.J., 1995; Kocaturk S., 1996; Nakazawa H., 1996; Schwartz L.M., Millian C.E., 1996; Shimizu
ч; S., Eguchi Y., Kamiike W. et. al., 1996; Zamzami N., Susin S., Macchetti P., 1996;
Cebollos-Picot I., 1997; Holtzman D.M., Deshmukh M., 1997; Kim T.-W., Warren H.P., Jung Y.-K., 1997).
К важнейшим нерешенным проблемам современной медицины отно-
! сятся нейродегенеративные соматические заболевания спинного мозга, а
i
также его травматическая болезнь. Эти заболевания расцениваются как одни
, из самых прогностически неблагоприятных ввиду тяжести последствий и не-
| достаточной эффективности существующих методов лечения (Мурашкина ' Л.В., Аганесов А.Г., 1989; Михайленко А.А., Живолупов С.А., Искра Д.А.,
4
4
1995; Ткач Е.В., Абилова А.Н., Газалиева Ш.М., 1989; Ступак В.В., Родюкова Е.Н., 1999; Парфенов В.А., 2001).
Для лечения большинства заболеваний применяются преимущественно препараты синтетического происхождения, вызывающие наибольшее число лекарственных осложнений, нередко крайне тяжелых, что обусловливает актуальность разработки натуральных лекарственных средств (Лукманова К.А., 2000).
Новым подходом к проблеме регуляции нарушенных функций организма является создание лекарственных средств на основе эндогенных физиологически активных веществ (Ашмарин И.П., 1984; Яковлев Г.М., Новиков B.C., Смирнов B.C., 1992; Кузник Б.И., Морозов В.Г., Хавинсон В.Х., 1995; Смагина Г.И., Боб-кова Е.В., Мельников Н.В., 2000; Хавинсон В.Х., Морозов В.Г. 2001; Khavinson V.Kh., 2000).
В настоящее время рассматривается возможность применения биогенных пептидов в качестве регуляторов функциональной активности центральной нервной системы (Ашмарин И.П., 1988; Гомазков О.А., 1992). При этом любой нейротропный лекарственный препарат, претендующий на статус нейропро-тектора, должен воздействовать на какое-либо звено патологического процесса, предотвращая гибель нервных клеток и способствуя их выживанию в экстремальных условиях (Гусев Е.И., Скворцова В.И., 2002; Мосейкин И.А., 2003; Akai F., Hiruma S., Sato Т. et. al, 1992; Inoue N., 1996; Nasser R.M., 1996; Weserman W., 1995; Trembly В., Silkka W., 1995; Yamatomo H., 1996).
Цель работы. Целью нашей работы было изучить структурно-функциональные изменения в спинном мозге при различных патологических состояниях с обоснованием применения препарата миелолизат для восстановления нарушенных двигательных функций.
Задачи исследования:
1. Исследовать структурно-функциональные особенности спинного мозга при гипоксическом синдроме и в условиях длительной гипокинезии.
2. Рассмотреть возможность коррекции инспирированных нарушений при
гипоксическом синдроме и гипокинезии новым препаратом миелолизат.
3. Оценить возможность использования миелолизата для восстановления двигательных функций после спинномозговой травмы.
4. Изучить противовоспалительные, анальгезирующие свойства миелолизата и определить его противосудорожную активность.
Научная новизна. В работе подробно изучены закономерности патофизиологического ответа нервной ткани спинного мозга на гипоксию, гипокинезию и травматическое повреждение, а именно установлены основные патогенетические механизмы, ведущие к стойкому неврологическому дефициту при указанных выше патологиях.
Впервые изучена возможность коррекции патологических изменений и нормализации функций спинного мозга новым, разработанным нами препаратом миелолизат. В частности показано, что миелолизат способствует активации анти-оксидантных свойств организма крыс, стимулирует энергетические и биосинтетические процессы в мотонейронах спинного мозга, обладает противовоспалительным, анальгезирующим, а также противосудорожным действием, что позволяет сохранять нервную ткань спинного мозга от деструктивных изменений и снижать неврологический дефицит при патологии.
Новизна проведенных исследований подтверждена патентом РФ № 2183126.
Практическая ценность и реализация результатов исследований.
Результаты исследования раскрывают характерные патогенетические механизмы, ведущие к гибели нервных клеток в условиях патологии, и указывают наиболее эффективные и теоретически обоснованные подходы к лечению заболеваний спинного мозга (стратегии нейропротекции).
На основе комплекса аминокислот и биологически активных пептидов из спинного мозга животных нами в ГУЛ «Иммунопрепарат» создан новый препарат -миелолизат. Разработана, одобрена решением Ученого Совета ГУЛ «Иммунопрепарат» и передана на утверждение в Государственный фармакологический комитет РФ нормативно-техническая документация на миелолизат (проект фармакологической статьи и инструкции по применению, а также опытно-промышленный per-
t >
ламент производства). На товарный знак «Миелолизат®» оформлено Свидетельство № 177708 (от 22.10.99).
Доклинические исследования миелолизата выявили его нейропротекторные свойства, что дает возможность рекомендовать названный препарат в качестве средства, нормализующего функциональную активность спинного мозга, и позво-ляет расширить арсенал средств для коррекции двигательных нарушений при патологии спинного мозга.
Представленные данные могут быть использованы в работе ученых биологических, медицинских и ветеринарных направлений, а также в обучении студен-тов указанных профилей.
Апробация работы. Основные результаты работы представлены на международной научной конференции «Фармация в XXI веке: инновации и традиции» (Санкт-Петербург, 1999), на Всероссийской научной конференции «Актуальные
< вопросы разработки, производства и применения иммунобиологических и фарма-
, цевтических препаратов» (Уфа, 2000), на VIII Российском национальном кон-
грессе «Человек и лекарство» (Москва, 2001). Диссертационная работа апробирована на совместном расширенном заседании кафедры анатомии, гистологии и патологии Башкирского государственного аграрного университета и лаборатории бактерийных препаратов ГУЛ «Иммунопрепарат» 24.06.03 г.
Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 8 статей, получен 1 патент РФ.
4 Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 115 стра-
¦ ницах машинописного текста, иллюстрирована 14 таблицами, 31 рисунком (в
том числе 16 фотографиями), включает в себя следующие разделы: введение, обзор литературы, материалы и методы исследований, результаты собственных
i исследований, обсуждение результатов исследований, выводы и практические
\ предложения, список литературы, включающий 300 отечественных и зарубежных
\ * авторов.
1.8. Основные положения диссертации, выносимые на защиту.
1. Особенности структурно-функциональных изменений спинного мозга в условиях гипоксии, гипокинезии и травматического повреждения.
2. Возможность применения нового пептидного препарата миелолизат в ка-
< честве неиропротектора.
3. Противовоспалительное, противосудорожное и анальгезирующее свойства миелолизата.
Список сокращений
АКТГ — адренокортикотропный гормон
АТФ - аденозинтрифосфат
ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота
КФ — кислая фосфатаза
НАДН-ДГ - никотинамидадениндинуклиотид-дегидрогеназа
НП - нейропептид
ПОЛ — перекисное окисление липидов
РНК — рибонуклеиновая кислота
РП - регуляторный пептид
СДГ — сукцинатдегидрогеназа
СЖК — свободные жирные кислоты
ТБК - тиобарбитуровая кислота
ТНТС — тетронитротетразолиевый синий
цАМФ — циклический аденозин монофосфат
цГМФ -циклический гуанозин монофосфат
ЦНС — центральная нервная система
1. Обзор литературы
1.1. Структурно-функциональные особенности нервной ткани
при патологии
В основе разнообразных нарушений деятельности нервной системы, начиная с каждого нейрона в любом ее отделе и кончая сложнейшей работой коры головного мозга, лежат изменения основных нервных процессов - возбуждения и торможения. Эти изменения могут возникать: 1) в результате прямого действия на нервную ткань различных повреждающих агентов (инфекции, отравления, травмы); 2) под влиянием нарушения кровоснабжения нервной ткани вследствие спазма артериол, тромбоза или эмболии кровеносных сосудов, сдавления их опухолями, рубцами и др.; 3) рефлекторно под влиянием «чрезвычайных» болезнетворных воздействий на экстеро- и интероцептивный аппарат (например, шоковое состояние под влиянием механической травмы). Перечисленные формы патогенных влияний на нервную систему часто сочетаются (Крыжановский Г.Н., 1997; Свердлов Ю.С., 2001).
Расстройства функций нервной системы под влиянием болезнетворных воздействий выражаются в нарушении: 1) процессов возбуждения в нервных клетках; 2) проведения возбуждения в нервных волокнах; 3) передачи возбуждения с одного нейрона на другой; 4) процессов торможения в нервных клетках и тормозных синапсах (Kryzhanovsky G.N., 1986; Крыжановский Г.Н., 1997).
Различные патогенные воздействия на нервную клетку, нарушающие окислительные процессы, вызывают понижение возбудимости этой клетки, удлинение ее хронаксии и снижение лабильности. Угнетение возбудимости нервной клетки и изменение связанных с состоянием возбудимости параметров ее функционального состояния возникают при нарушениях ионного состава окружающей клетку среды (крови, тканевой жидкости, ликвора) и механизмов активного обмена ионов (прежде всего калия и натрия) между клеткой и средой (Крыжановский Г.Н., 1997; Михайлова Е.В., 2000; Devor M., Govrin-Lippman R., Angelides К., 1993; JonstonN.V., 1994; Oney J.W., 1994).
Проведение возбуждения по нерву замедляется при охлаждении, гипоксии, под влиянием ионизирующей радиации, при отравлении бактериальными токсинами, при вирусных инфекциях, а также при сдавлении нервов рубцами, опухолями. Повреждение (распад) миелина при дегенерации мякотного нервного волокна или при демиелинизации его (рассеянный склероз, вакцинальный процесс, экспериментальный аллергический энцефаломиелит) также приводит к замедлению проведения возбуждения вплоть до полного прекращения проводимости (Чехонин В.П., Турина О.И., Дмитриева Т.В. и др., 2000).
Различные повреждения нервных клеток (механические, электрические, химические, инфекционные) нарушают передачу возбуждения с одного нейрона на другой или с нервного окончания на эффектор. Нарушения передачи возбуждения возникают в синапсах. Различные повреждения синапсов (гипоксия, бактериальные токсины, нервные яды) вызывают нарушения образования медиатора или поступления его в синаптическую щель, в результате чего нарушается процесс передачи возбуждения с нейрона на нейрон или с нейрона на эффектор (Пушкарев Ю.П., 1990; Свердлов Ю.С., 2001).
Нарушение функции тормозных синапсов возникает вследствие повреждения их бактериальными токсинами, вирусами, растормаживающими ядами (стрихнин, столбнячный токсин и др.). При этом возможны различные формы повреждений с выработкой тормозного медиатора и поступлением его в синаптическую щель. Это изменяет процессы передвижения ионов калия и хлора через постсинаптическую мембрану, что в свою очередь влияет на гиперполяризацию постсинаптической мембраны, которая определяет постсинаптическое торможение (Крыжановскиий Г.Н., 1997).
Любой патологический процесс в нервной системе начинается с ее повреждения. Повреждения могут заключаться в разрушениях, морфологических альтерациях нервных образований, в молекулярных изменениях и изменениях физико-химических процессов (Никулеску И.Т., 1963; Серов В.В., 1999; Крыжановский 2001; Гомазков О. А., 2002).
Неоценимое значение имеет тот факт, что вне зависимости от природы по-
10
вреждающего фактора молекулярно-клеточные изменения, обнаруживаемые при гибели нейронов, в значительной степени стандартны.
В наиболее общем плане можно полагать, что изменения морфологической структуры нервной клетки представляют собой результат дезинтеграции внутриклеточного метаболизма, нарушений энергетического обмена, синтеза и структуры белка и белковых комплексов, что имеет особое значение для клеток с высокой функциональной активностью (Соколовский В.В., 1971; Крыжановский Г.Н., 1997; 20026).
Гипоксия — самый частый и распространенный типовой патологический процесс (Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П., 2001). Ведущим элементом патогенеза ги-поксических состояний является нарушение деятельности ЦНС (Соколовский В.В., 1971; Лукьянова Л.Д., 2000). Патогенетическая «универсальность» кислородной недостаточности включила вопросы гипоксических нарушений в сферу интересов широкого круга специалистов экспериментальной и клинической медицины. Из множества известных болезней и экстремальных состояний оказалось невозможным выделить такие, которые не были бы прямо или опосредованно связаны с нарушениями кислородного режима органов и тканей. Острое или хроническое, общее или локальное кислородное голодание на определенном этапе развития болезни нередко становится ведущим патогенетическим фактором в развитии процесса (Шишкина Е.В., Мороз В.В., Остапченко Д.А., 2000; Мороз В.В., Неверии В.К., Галушка СВ. и др., 2000; Лукьянова Л.Д., 2000; Ливанов Г.А., Калмансон М.Л., Батоцыреков Б.В. и др., 2002).
По существу, механизм кислородного голодания сводится либо к нарушению снабжения клеток кислородом, либо к нарушению его утилизации в процессе тканевого дыхания, либо к сочетанию того и другого моментов. В обеспечении тканей организма кислородом непосредственно участвует целый ряд органов и систем (органы дыхания, сердечно-сосудистая система, кровь), деятельность которых регулируется и координируется ЦНС (Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф., 1990; Симоненков А.П., 1999; Лукьянова Л.Д., 2000). Основной функцией тканевого дыхания является обеспечение организма энергией в доступной для использова-
11
ния форме (прежде всего в форме АТФ) (Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф, 1990).
Потребность нейронов в энергообеспечении выше, чем у всех других клеток организма. Энергообеспечение нарушается при многих формах патологии нейрона и является эндогенным механизмом дальнейшего развития патологического процесса. Нарастающий хронический энергетический дефицит ведет к дистрофии нейрона, вторичной структурно-пластической недостаточности, повреждению нейрона, которое может закончиться его гибелью (Пушкарев Ю.П., 1990; Крыжа-новский Г.Н., 2002а).
Гипоксия может являться частой причиной патологии нервной системы. Большое количество оригинальных и обобщающих работ посвящено разным ас-пектам гипоксических нарушений преимущественно центральной нервной системы, в том числе структурным нарушениям нейронов (Сухаревская Т.М., Лосева М.И., Болотнова Т.В. и др., 1991; Чаиркин И. Н., Кругляков П.П., Швалев В.Н. и др., 1997; Самойлов М.О., Мокрушин А.А., 1998; Гусев Е.И., Скворцова В.И., Коваленко А.В. и др., 1999; Гусев Е.И., Скворцова В.И., Журавлева Е.Ю. и др., 1999; Мороз В.В., Неверии В.К., Галушка СВ. и др., 2000; Шишкина Е.В., Мороз В.В., Остапченко Д.А. и др., 2000; Лукьянова Л.Д., 2000; Гусев Е.И., Скворцова В.И., 2002). Интенсивный метаболизм, ограниченные запасы кислорода и энергетических субстатов создают предпосылку для высокой уязвимости нервных образований при дефиците кислородного и субстратного обеспечения (Гусев Е.И., Скворцова В.И., Коваленко А.В. и др., 1999; Гусев Е.И., Скворцова В.И., Журавлева Е.Ю. и др., 1999; Гусев Е.И., Скворцова В.И., 2002). Основные патогенетические механизмы при гипоксии реализуются через изменения энергетических процессов в нейронах, индукцию процессов ПОЛ в мембранах (Коровин A.M., Савельева-Васильева Е.А., Чухловина М.Л., 1991; Савченкова Л.В., Дзубан Е.М., Лукьянчук В.Д., 1996).
Практически нет патологического процесса в нервной системе, при котором не возникало бы усиленное ПОЛ ( Крыжановский Г.Н., 20026; Телушкин П.К., 1998; Михайлова Е.В., 2000). В норме ПОЛ контролируется ферментами анти-окислительной системы. Специфические ферменты антиокислительной системы
12
(каталаза, глютатионпероксидаза и др.) ингибируют реакции ПОЛ, образование перекисей и свободных радикалов и обеспечивают их разрушение. В условиях патологии при недостаточности антиокислительной системы ПОЛ может стать чрезмерно усиленным и неконтролируемым, что приводит к развитию многозвеньевого стандартного, типового патологического процесса (Каган В.Е., Орлов О.Н., Прилипко Л.Л., 1986; Крыжановский Г.Н., Никушкин Е.В., Перминов B.C. и др., 1988; Зенков Н.К., Меньшикова Е,Б., 1993; Михайлова Е.В., 2000; Девяткина Т.А., Важничая Е.М., Луценко Р.В., 2000; Голи ков П.П., 2001; Захарова М.Н., 2001; Ames B.N., Shigenada M.K., Hagen T.M., 1993; Bowling A.C., Schulz J.B., et al., 1993; Iwasaki Y., Ikeda K., Kinoshita M., 1993; Jansen G.A., Wanders R.J., Jobsis G.J. et. al., 1996).
Возникающее при усиленном ПОЛ чрезмерное количество перекисей и продуктов свободнорадикального окисления токсически действует на клеточные структуры, белки, нуклеиновые кислоты и мембраны, в последних образуются микродефекты. Эти процессы усиливаются возросшим гидролизом фосфолипидов, вследствие чего происходит значительное образование свободных жирных кислот (СЖК) из фосфолипидов нейрональных мембран. Накопление СЖК в клетке ведет к дальнейшему повреждению внутренних и внешних мембран нейрона и внутриклеточных органелл (в частности митохондрий), что обусловливает нарушение деятельности митохондрий и возникновение энергетического дефицита (Коровин A.M., Савельева-Васильева Е.А., Чухловина М.Л., 1991; Beal M.F., Hyman B.T., Koroshetz W., 1993).
Нейроны разных отделов нервной системы даже в едином морфологическом образовании неодинаково чувствительны к гипоксии. Результаты исследований А.Д.Ноздрачева и Ю.П.Пушкарева (1980) свидетельствуют о большей чувствительности спинного мозга к недостатку кислорода по сравнению с симпатическими ганглиями и нервно-мышечными соединениями.
Наиболее чувствительной к недостаточному снабжению кислородом оказы-I вается ткань головного мозга, поскольку газообмен мозга значительно выше, чем
газообмен в других тканях. Понижение интенсивности дыхания мозга на 20 - 30
13
i
% по сравнению с нормальным уровнем ведет к нарушениям деятельности нервной системы (Кошелев В .Б., 2001). Основным субстратом дыхания мозговой ткани является глюкоза. Не вызывает сомнений широкое участие глюкозы в метаболических процессах в головном мозге как специфического источника энергии для нервной ткани, исходного субстрата для процессов биосинтеза белков и ли-пидов, источника образования синаптических медиаторов и модуляторов (Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф., 1990). Окисление глюкозы в нервных клетках является важнейшим окислительно-восстановительным процессом в общем комплексе энергетических реакций мозга (Hendersone A.R., 1969; Schapiro H.M., 1972).
Вместе с тем известно, что содержание глюкозы в мозге не велико, основным субстратом дыхания головного мозга является глюкоза крови (Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф., 1990; Кошелев В.Б., 2001).
Наиболее стандартным биохимическим ответом на дефицит кислорода является активация гликолиза, вызывающая увеличение содержания молочной кислоты в мозге, что отрицательно влияет на деятельность нейронов. Присутствие ЛДГ в митохондриях мозга способствует утилизации лактата как метаболита, непосредственно несущего восстанавливающие эквиваленты в митохондрии, однако его эффект не может восполнить дефицит энергии (Крыжановский Г.Н., 1997).
Регуляторные изменения энергетического обмена при гипоксии направлены на восполнение фонда окисленных пиридиннуклеотидов, на поддержание активности гликолиза, а главное, на сохранение окисления в некоторых участках цикла трикарбоновых кислот с поставкой электронов в фосфорилирующую дыхательную цепь (Лукьянова Л.Д., 2000). Наиболее информативными показателями функционального состояния ткани являются уровни активности основных окислительно-восстановительных ферментов СДГ и НАДН-ДГ и их соотношение (Саркисова К.Ю., Ганушкина И.В., Баранчикова М.В. и др., 1991; Саркисова К.Ю., Ноздрачева Л.В., Куликов М.А. и др., 1991; Ноздрачева Л.В., Фоломкина А.А., Кудряшова И.В., 1994; Пасикова Н.В., Ноздрачева Л.В., Марченко В.К. и др., 1999).
Степень устойчивости организма к гипоксии в целом определяется скоро-
14
стью и полнотой мобилизации сложного, многофакторного механизма регуляции. Регуляторная система клетки имеет энзимную природу. Регуляция может осуществляться либо путем изменения скорости синтеза ферментов в клетке, что является стадийным и очень энергозависимым процессом, либо путем изменения ак-
¦ тивности имеющихся ферментов. Более оперативным вариантом регуляции био-энергетики клетки, удовлетворяющим требованиям срочного приспособления к острому дефициту кислорода, является изменение активности ферментов, имеющихся в клетке (Лукьянова Л.Д., 2000) .
Энергетический дефицит и нарушения окислительных процессов играют инициальную роль в дегенерации и гибели нейронов (Гусев Е.И., Скворцова В.И., Коваленко А.В. и др., 1999; Гусев Е.И., Скворцова В.И., Журавлева Е.Ю. и др., 1999; Беридзе М.З., 2001; Гусев Е.И., Скворцова В.И., 2002; Крыжановский Г.Н., 2002а,б).
« Судьба клетки, претерпевающей повреждение, может быть различной. В на-
стоящее время является общепризнанным то, что ключевой фактор патогенеза заболеваний нервной системы — гибель нейрона, может быть двух видов: программированная клеточная смерть (апоптоз) и патологическая клеточная смерть (некроз) (Коршунов A.M., Преображенская И.С., 1998; Болдырев 2000; Скворцова В.И., 2001; Гомазков О.А., 2002; Bredesen N., 1994; Agid Y., 1995; Paus R., Menrad A., Czameizki В., 1995; Waters СМ., 1996; Hatanaka Y., 1996). При этом прекращение жизнедеятельности клетки в процессе апоптоза и некроза имеет четкие
' морфологические различия (Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П., 2001; Белушина Н.Н.,
Северин С.Е., 2001; Cafforio P., Romito A., Grizzuii M.A. et al., 1996; Philpott K.L., Me Carthy M.J., Backer D. et al., 1996 ).
Некроз возникает в результате прямого воздействия патогенного фактора (гипоксия, травма, микроорганизм и др.), нарушающего целостность мембраны клетки (Коршунов A.M., Преображенская И.С., 1998). При этом основным усло-
• вием развития некроза является быстро нарастающий энергетический дефицит клетки (Крыжановский Г.Н., 2000; 2001).
В ответ на минимальное повреждение или повреждение, не вызывающее
15
/¦
быстрого развития глубокой гипоксии и выраженного энергодефицита, клетки могут включать специальную программу самоуничтожения и реагировать апоп-тозом (Коршунов A.M., Преображенская И.С., 1998; Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П., 2001; Oppenheim R.W., 1991). Апоптоз представляет собой физиологическую ги-. бель клеток, необходимую для обновления клеточного пула органов, дифферен-
цировки и развития тканей (Lockshin R.A., Zakeri-Milovanovic Z., 1984 ; Koh J.Y., Cotman C.W., 1992; Johnson E.M., Deckwerth T.L., 1993; Tomei L.D., Cope F.O., 1994). Однако если слабое повреждение захватывает значительную зону органа (например при травме или гипоксии), то апоптоз превосходит по своей силе репарационный потенциал ткани и фактически убивает поврежденную зону или весь орган (Новиков B.C., 1996; Баснакьян А.Г., Басков А.В., Соколов Н.Н., Бор-щенко И.А., 2000).
При реализации некроза и апоптоза функционируют многие общие меха-
* низмы: активация процессов ПОЛ и развитие оксидантного стресса (Болдырев А.А., 2000; Гомазков О.А., 2002; Sanfeliu N., 1990; Schoepp D.D., Sacaan A.I., 1994; Water С. М, 1996; Cebollos-Picot I., 1997); гиперпродукция эксайтотоксических (возбуждающих) аминокислот (Gartwaite J., 1991; Kempski 1993; Hoffman D.J., McGowan J.E., Marro P.J. et al., 1994); изменение Na+/K+-Ca+-Hacoca, что способствует накоплению Ca+nNa+ в нейроне (Крыжановский 1997; 2001; Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П., 2001); опосредованное участием оксида азота повреждение мито-хондрий ( Chabrier P.E., Demerle-Pallardy С, Braquet P., 1992; Boje K.M., Arora
* P.K., 1992; Heales S.J., Bolanos J.P., 2002; Sims N.R., Anderson M.F., 2002); включение последовательного каскада активации ферментов, приводящей к расщеплению белков (Eldadah B.A., Faden A.I., 2000; Rohn T.T., Head E., Nesse W.H. et at, 2001; Su B.J.H., Zhao M., Anderson A.J. et al., 2001) и др. Более того, при большей силе и интенсивности действия апоптогенный сигнал может вызвать некроз, очевидно, вследствие того, что прогрессирующий энергодефицит не дает возможно-
; * сти клеткам реализовать энергетически «дорогую» динамику апоптоза (Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П., 2001; Белушина Н.Н., Северин С.Е., 2001; Hockenborn D., 1995).
16
Таким образом, если при повреждении клетки сохраняется энергетическое обеспечение, ее гибель происходит по типу апоптоза; если энергетическое обеспечение отсутствует, гибель клетки идет по типу некроза (Крыжановский Г.Н., 2001).
При некрозе клетки набухают, их митохондрии и другие органеллы расширяются (вследствие нарушения работы ионных каналов), и разрываются внутриклеточные и плазматическая мембраны клетки. В результате этого активируются лизосомальные ферменты, а внутриклеточное содержимое, попадая во внеклеточную среду, вызывает воспалительные процессы (Струков А.И., Серов ВВ.., 1995; Владимиров Ю.А., 2001).
Отличительной морфологической чертой апоптоза является коллапс ядра. Хроматин, который в норме представлен открытыми и конденсированными областями (гетеро- и эухроматин), становится суперконденсированным в форме полумесяца по периферии ядра. В этот момент начинается фрагментация ДНК. На ранних стадиях апоптоза, в отличие от некроза, клетка, наоборот, сморщивается, теряя до 1\3 своего объема за несколько минут. Далее апоптотическая клетка превращается в совокупность окруженных мембраной различных по своему составу апоптозных телец, которые фагоцитируются макрофагами или соседними клетками (Коршунов A.M., Преображенская И.С., 1998; Скулачев В.П., 1999; Белушина Н.Н., Северин С.Е., 2001). В отличие от некроза, который сопровождается воспалением, при апоптозе отсутствует лейкоцитарная инфильтрация (Зайчик А. Ш., Чурилов Л.П., 2001; Баснакьян А.Г., Басков А.В., Соколов Н.Н., Борщенко И.А., 2000; Waters C.M., 1997). Таковы некоторые морфологические отличия клеток в состоянии апоптоза и некроза.
Одним из решающих условий для возникновения гипоксических состояний является ограничение доставки кислорода из внешней среды к клетке, что может быть при блокаде связывания гемоглобином кислорода (Крыжановский Г.Н., 1997). Дефицит кислорода в организме имеет место при действии большинства химических веществ (Соколовский В.В., 1971; Лошадкин Н.А., Абнизов С.С., 1995). Особую тревогу вызывают нитраты, поступающие в организм с водой и
17