OXIDATIVE STRESS IN THE PATHOGENESIS OF CEREBROVASCULAR DISEASES AND STROKE

Abstract


The article gives an analysis of the lipid and protein free-radical oxidation (FRO) process as well as the enzymatic and non-enzymatic antioxidant defense systems (ADS) activity accompanied by the oxidative stress formation in cerebrovascular diseases and stroke. The study involved 160 patients divided into 8 clinical groups with different clinical forms of cerebrovascular diseases and types of stroke, and 20 donors as the controls. All the patients had a set of blood tests that evaluated lipid and protein free-radical oxidation intensity values and enzymatic and non-enzymatic antioxidant defense activity indices. A total of 19 parameters and indices were automatically assessed and analyzed; their dynamics made it possible to identify the oxidative stress in one of the links of the complex pathogenesis of cerebrovascular diseases and stroke.

Full Text

Актуальность. Цереброваскулярные заболевания являются стратегически важной медико-социальной и экономической проблемой современности, именно поэтому дальнейшее изучение звеньев сложной патогенетической цепи цереброваскулярных заболеваний является приоритетным направлением, так как это позволит разработать современную стратегию комплексной адекватной патогенетической терапии и. в конечном итоге, уменьшить бремя трагических последствий после перенесенного инсульта: смертности, легальности и инвалидизации. Настоящая работа посвящена изучению окислительного стресса - одного из звеньев сложной патогенетической цепи развития цереброваскулярных заболеваний. В системе АОЗ функционально выделяется ферментативное звено, включающее в себя: супероксиддисмутазу (СОД), каталазу. пероксидазу, церулоплазмин. глутатионпероксидазу, глутатионредуктазу и неферментативное звено: витамин Е, общие тиолы, белковые тиолы, восстановленный глутатион, общая антиокислительная активность, антирадикальная активность липидов крови. При развитии патологического процесса свободнорадикальное окисление выступает как неспецифическое патогенетическое звено. При любой патологии создаются условия для интенсификации СРО, в результате чего резко возрастают показатели: первичных, вторичных и конечных продуктов. Они являются мощными прооксидантами. инициирующими в свою очередь СРО. Результатом этого является развитие феномена «снежной лавины». Следующим этапом этого процесса является проявление функционального дисбаланса в неферментативном и ферментативном звеньях антиокисдантной защиты, которая не справляется с задачами регламентации и лимитирования уровней показателей активных форм кислорода, свободных радикалов и продуктов СРО. Таким образом, создаются условия для развития «свободнорадикальной патологии» или окислительного стресса. Необходимо выделить два основных блока формирования окислительного стресса: интенсификация процессов СРО липидов и белков; функциональный дисбаланс в ферментативном и неферментативном звеньях эндогенной системы антиоксидантной защиты. При этом отмечена прямая связь между уровнем активных форм кислорода, свободных радикалов и молекулярных продуктов СРО и выраженностью окислительного стресса. Избыток первичных, вторичных и конечных продуктов СРО липидов и белков, активных форм кислорода, свободных радикалов, метаболитов оксид азота в организме - как проявление окислительного стресса, приводят к нарушению функционального и структурного состояния биомембран, одного из ключевых направлений в развитии патологии. Окислительный стресс необходимо рассматривать как один из механизмов патогенеза целого ряда заболеваний, в том числе цереброваскулярных. Целью проводимой работы была верификация окислительного стресса при цереброваскулярных заболеваниях. Материал и методы исследования. Клинико-лабораторное исследование включало в себя в соответствии с восемью клиническими формами цереброваскулярных заболеваний - восемь клинических групп пациентов - основные группы, по 20 человек в каждой группе. Всего 160 пациентов с различными клиническими формами цереброваскулярных заболеваний, а также 20 доноров в качестве контрольной группы. I - пациенты с артериальной гипертензией I-й стадии, риск 1- 20 человек. II - пациенты с артериальной гипертензией II-й стадии, риск 2. - 20 человек. III - пациенты с артериальной гипертензией III-й стадии, риск 2. - 20 человек. IV - пациенты с острой гипертонической энцефалопатией (гипертонический криз) - 20 пациентов. V - пациенты с транзиторной ишемической атакой (ТИА) - 20 пациентов VI - пациенты с ишемическим инсультом (инфарктом мозга) - 20 пациентов. VII - пациенты с геморрагическим инсультом (внутримозговым кровоизлиянием) - 20 пациентов. VIII - пациенты с дисциркуляторной энцефалопатией (ДЭП) II ст. - 20 пациентов. У всех больных восьми групп и доноров были исследованы следующие параметры интенсивности свободнорадикального окисления липидов и белков: кетодиены, малоновый диальдегид, основания Шиффа. Показатели активности неферментативного: витамин Е, общие и белковые тиолы восстановленный глутатион, и ферментативного: глутатионпероксидазы, глутатионредуктазы - звеньев эндогенной системы антиоксидантной защиты. Всего исследовано, проанализировано и математически обработано 19 параметров и показателей. Для получения этих показателей и параметров, а также анализа динамики их в крови, для исследования была использована: цельная стабилизированная кровь, взвесь эритроцитов, сыворотка и плазма крови, полученные общепринятыми способами. Применялись следующие методики: спектрофотометрия, спектрокалориметрия, фотоэлектрокалориметрия и биохимлюминисценция. Полученные результаты и их обсуждение. Необходимо отметить значимое повышение параметров кетодиенов при следующих клинических формах: артериальная гипертензия II ст., риск 2; острая гипертоническая энцефалопатия (гипертонический криз); ишемический инсульт; геморрагический инсульт. Подтверждается значительный рост параметров вторичного продукта СРО липидов малонового диальдегида при следующих клинических формах: острая гипертоническая энцефалопатия (гипертонический криз); ишемический и геморрагический инсульт. Также отмечается значительный рост параметров флуоресцирующих оснований Шиффа - конечного продукта СРО липидов и белков при следующих клинических формах: артериальная гипертензия 1 ст., риск 1; артериальная гипертензия II ст., риск 2; артериальная гипертензия III ст., риск 2; острая гипертоническая энцефалопатия (гипертонический криз); транзиторная ишемическая атака: ишемический и геморрагический инсульт. При этом необходимо отметить рост параметров метаболитов оксид азота при всех клинических формах цереброваскулярных заболеваний. Таким образом, по представленным параметрам первичных, вторичных и конечных продуктов СРО липидов и белков, а также параметров метаболитов оксид азота, можно сделать вывод о реализации первого блока окислительного стресса - интенсификация процессов СРО липидов и белков при всех формах цереброваскулярных заболеваний, но наиболее ярко это проявляется при острой гипертонической энцефалопатии (гипертонический криз), при ишемическом, геморрагическом инсульте. Отмечается снижение показателя витамина Е при всех клинических формах цереброваскулярных заболеваний, но особенно этот показатель снижен при артериальной гипертензии I ст., риск 1, транзиторной ишемической атаке, ишемическом и геморрагическом инсульте. Витамин Е - эндогенный антиоксидант, который взаимодействует с радикалами липидов и перекисей с образованием балластных продуктов, сам при этом окисляется. Снижение в крови показателя витамина Е свидетельствует о значительной интенсификации процессов СРО липидов и белков и функциональном дисбалансе в неферментативном звене АОЗ. Необходимо отметить снижение показателей общих и белковых тиолов при всех клинических формах цереброваскулярных заболеваний. Эта тенденция к снижению показателей особенно отмечается при острой гипертонической энцефалопатии (гипертонический криз); ишемическом и геморрагическом инсульте. Общие и белковые тиолы - это сульфгидрильные группы белков и аминокислот. Они взаимодействуют с активными формами кислорода, сами при этом окисляются. Снижение их показателей в крови свидетельствует о выраженной активации процессов СРО липидов и белков, а также является косвенным признаком снижения показателя восстановленного глутатиона. Отмечается снижение показателя восстановленного глутатиона практически при всех формах цереброваскулярных заболеваний и инсульта, но особенно демонстративно это отмечается при артериальной гипертензии II ст.. риск 2; острой гипертонической энцефалопатии (гипертонический криз); при ишемическом, геморрагическом инсульте. Восстановленный глутатион - эндогенный биоантиоксидант, который, участвуя в реакциях с гидроперекисями, сам при этом окисляется. Используется ферментом глутатионпероксидазой в качестве субстрата для антиоксидантной активности. Окисленный же глутатион является субстратом для работы другого фермента - глутатионредуктазы. Глутатион участвует в транспорте аминокислот и в поддержании сульфгидрильных групп белков в восстановленном состоянии. Снижение его показателя свидетельствует о дисбалансе в неферментативном и ферментативном звеньях системы АОЗ. Имеет место повышение показателей активности ферментов супероксиддисмутазы, каталазы, пероксидазы, церулоплазмина при всех клинических формах цереброваскулярных заболеваний. Супероксиддисмутаза (СОД) переводит активные формы кислорода в перекись водорода, а каталаза и пероксидаза нейтрализуют перекиси до воды и водорода, которые утилизируются клеткой. Супероксиддисмутаза, каталаза и пероксидаза - субстратиндуцируемые ферменты. Повышение их активности свидетельствует об избытке в крови активных форм кислорода и перекиси водорода как проявление интенсификации процессов СРО липидов и белков - первого блока формирования окислительного стресса. Глутатионпероксидаза (ГПО) нейтрализует в организме гидроперекиси, перенося электрон от глутатиона на перекись, при этом глутатион окисляется. Глутатионредуктаза увеличивает активность при нарастании показателя окисленного глутатиона, переводя его в восстановленный, который в последующем используется в качестве субстрата глутатионпероксидазой. Таким образом, формируется замкнутый биохимический цикл функционирования всей антиперекисной системы. Отмечено повышение показателя активности глутатионпероксидазы при транзиторной ишемической атаке; ишемическом инсульте и дисциркуляторной энцефалопатии, при снижении этого показателя при других клинических формах цереброваскулярных заболеваний: артериальная гипертензия I ст., риск 1; артериальная гипертензия II ст., риск 2: артериальная гипертензия III ст., риск 2; острая 1 гипертоническая энцефалопатия (гипертонический криз): геморрагический инсульт. Повышение показателей активности глутатионредуктазы фермента замечено только при одной клинической форме: артериальная гипертензия III ст., риск 2. При всех остальных клинических формах цереброваскулярных заболеваний отмечено снижение показателей активности этого фермента, что является проявлением функционального дисбаланса в ферментативном звене АОЗ. Выводы. 1. Представленный материал верифицирует наличие окислительного стресса при всех клинических формах цереброваскулярных заболеваний инсульта. 2. Наиболее ярко проявляется окислительный стресс при геморрагическом и ишемическом инсульте. 3. Необходимо особо отметить, что при гипертоническом кризе окислительный стресс имеет такие же проявления, как и при ишемическом инсульте, что является подтверждением образного высказывания ведущих отечественных интернистов гипертонический криз - «входные ворота инсульта».

About the authors

M A Lutsky

Voronezh State Medical Academy

Email: Lustky@vmail.ru

References

  1. Луцкий М.А. и др. Окислительный стресс в патогенезе инсульта. Журн. Неврол и психиат (Приложение «Инсульт») 2007; 21: 37-42
  2. Луцкий М.А., и др. Цереброваскулярные заболевания и окислительный стресс. Журн Неврол и психиат (Приложение «Инсульт») 2009; 5: 73-80
  3. Азизова О.А. и др. Взаимосвязь маркеров окислительного стресса с клиническим течением хронической ишемии мозга. Журн Неврол и психиат (Приложение «Инсульт»)
  4. Мазо Г.Э. и др. Воспаление и депрессия: роль окислительного стресса гормональных и клеточных факторах. Журн Неврол и психиат, 2014; 1: 80-84.

Statistics

Views

Abstract - 2

PDF (Russian) - 3

Article Metrics

Metrics Loading ...

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies