В основе перекисного окисления липидов (ПОЛ) лежат цепные, разветвляющиеся свободнорадикальные реакции. Свободнорадикальное окисление (СРО) – это цепной самоиндуцирующийся процесс переноса кислорода на субстрат, с образованием перекисей, альдегидов, кетонов [2].
Инициаторами СРО являются активные формы О2. Сам по себе кислород опасности не представляет, но в силу уникальности электронной структуры, его восстановление идет в несколько этапов, с образованием активных и токсических интермедиатов, таких как Н2О2, О', ОН?, НО2, О'?2 [3].
В организме существует два основных пути обмена кислорода. Оксидазный путь связан с окислением энергетических субстратов и реализующийся конечным звеном дыхательной цепи – цитохромоксидазой. При этом кислород присоединяет к себе 4 электрона, в результате такого восстановления образуется вода. В нормальных условиях оксидазный путь не предполагает включение атомов кислорода в молекулу субстрата, сопряжен с ресинтезом АТФ и является главным источником энергии в живых системах.
Оксигеназный путь предполагает включение одного или двух атомов кислорода в молекулу субстрата с помощью оксигеназ. При этом возможно прямое восстановление кислорода одним или двумя электронами с образованием активных форм кислорода (АФК) или активных кислородных метаболитов: супероксидного аниона, пероксида водорода, гидроксильного радикала, синглетного кислорода и др. [1].
АФК являются активными окислителями и способны реагировать с эндогенными субстратами, образующими структуры организма – ДНК, белками, липидами. В результате таких превращений образуются органические гидропероксиды, а совокупность реакций, индуцируемых АФК, носит название оксидативной модификации молекул. Гидропероксиды липидов являются промежуточными продуктами ПОЛ и служат исходным субстратом для разветвления цепей свободнорадикального окисления липидов с образованием токсических конечных продуктов.
Некомпенсированное усиление липопероксидации может нарушить структуру и функцию клеточных мембран и привести к развитию патологического процесса [8]. Так, в экспериментальных условиях показано, что при умеренной активации свободнорадикальных реакций окисления фосфолипидов мембран происходит увеличение «жидкостности» бислоя и, как следствие, увеличение подвижности полипептидных цепей мембраносвязанных белков и повышение их активности. Именно этот эффект имеет адаптивное значение для организма при хроническом гастродуодените (ХГД) у детей поскольку позволяет быстро оптимизировать активность всех мембраносвязанных белков, а следовательно, функцию клеток и органа в целом, тем самым способствовать срочной адаптации организма к действию раздражителя. При прогрессировании свободнорадикального окисления в мембранах растет доля насыщенных фосфолипидов, что приводит к уменьшению жидкостности мембраны и подвижности, связанных с ней белковых структур. Возникает эффект «вмораживания» этих белков в более «жесткую» липидную матрицу и, как следствие, активность белков снижается или полностью блокируется [7]. ХГД является распространенным заболеваним среди детей и подростков, однако не все стороны развития этой патологии изучены достаточно широко [12, 15].
Смещение равновесия в системе «ПОЛ - антиоксиданты» в сторону накопления про- и оксидантов называют окислительным (перекисным) стрессом [5]. Однако, в настоящее время известно участие АФК в регуляции тонуса сосудов, клеточной пролиферации, проницаемости биологических мембран, индукции иммунных реакций и микробицидном действии фагоцитов, регуляции метаболических процессов в качестве мессенджеров [6]. В связи с этим, патологическое состояние возникает при чрезмерном накоплении АФК и интенсификации оксидативной модификации макромолекул. Такое состояние возможно при несоответствии в образовании АФК и гидропероксидов и их дезактивации антиоксидантной системой, представленной веществами неферментативной и ферментативной природы [1]. Соотношение интенсивности свободнорадикального окисления липидов и антиокислительной активности определяют так называемый перекисный статус клетки.
В организме существует два вида регуляции перекисного окисления липидов: ферментативный и неферментативный [10]. К ферментативной системе относятся: супероксиддисмутаза (СОД), глутатионзависимые ферменты, каталаза, пероксидаза. СОД катализирует реакцию дисмутации супероксидного анион-радикала (О2-), предохраняя клетку от наиболее токсического воздействия. Глутатионпероксидаза (ГПО) эффективно утилизирует токсичные липопероксиды, в основе лежит реакция восстановления. Глутатионредуктаза восстанавливает глутатион, необходимый для функционирования ГПО. Глутатионтрансферазы эффективно обезвреживают гидрофобные гидропероксиды с большим объемом молекулы (гидропероксиды линолевой и арахидоновой полиненасыщенных жирных кислот, фосфолипидов), а также гидропероксиды мононуклеотидов и ДНК, участвуя в их репарации. Каталаза ускоряет процесс двухэлектронного восстановления пероксида водорода до воды, используя Н2О2, как донор электрона. В окисленном состоянии каталаза работает как пероксидаза, обеспечивая окисление спиртов и альдегидов [2]. В желудочном соке при ХГД у детей зарегистрировано увеличение концентрации гидроперекисей при сниженной антирадикальной защите [13, 16]. Аналогичные изменения выявлены в слизистой оболочке желудка [14]. Повышение уровня продуктов деградации липидов приводит к характерному для данной патологии синдрому эндогенной интоксикации [18].
При ХГ установлена достоверная корреляция между исходно повышенной липопероксидацией и пониженными показателями иммунитета [4], что свидетельствует о значении активации ПОЛ в развитии иммунологической недостаточности, микроэлементных [11, 20] и ферментных нарушений [19]. Полученные результаты о повышении в крови гидроперекисей подтверждаются мнением других исследователей [9].
Немаловажное значение в изменении метаболизма клетки имеет тот факт, что действие большинства медикаментов осуществляется через изменение физико-химических свойств биомембран. Получены положительные результаты использования вентрамина при ХГД у детей.
Таким образом, при хронических заболеваниях верхнего отдела ЖКТ изменение равновесия в системе «ПОЛ-АОЗ» в сторону накопления интермедиатов свободнорадикальных реакций обусловлено множеством причин и имеет важное патогенетическое значение.