Биомедициналық зерттеулердегі азот оксиді

Соңғы он жылдықтарда биология мен медицина саласында 1998 жылы Нобель сыйлығын алған бір топ американдық ғалымдардың зерттеулері ғалымдар қызығушылығын тудырды. Сонымен, жануарлар мен адам ағзасында ферментті жолмен ең қарапайым химиялық қосынды азот оксиді бөлініп шығарылатыны дәлелденді. Азот оксиді көптеген физиологиялық қызметтерді реттеп, әр түрлі патологиялық процестерге қатысатыны анықталды NO-синтазалардың бірден-бір субстратына L-аргинин жатады. Амин тобының тотығуы NO босап шығуына себепкер болады.

NO жүрек-тамыр, ас қорыту, иммундық, зәр шығару, орталық және шеткері жүйке жүйесінің реттелуіне қатысуы осы молекуланың патологиялық бұзылыстар кезінде маңызды орны бар екендігі аталған. 90 жылдардың басында азот оксидінің транскрипція факторлары деңгейінде және мРНК транскрипциясы мен трансляциясы механизмдері деңгейінде генетикалық апарат белсенділігін арттыруға себеп болғаны дәлелденген еді.

Гипоксияға азот оксидінің генерациялану жүйесінің реакциясы клеткалық және тіндік арнайыландырылған. Мида жедел гипоксияға жауап ретінде ми қыртысында, гиппокампта, гипоталамуста, зәйтүн тәрізді денеде, қара затта, мишықта азот оксидінің деңгейі жоғарылайды. Бұл кезде аталған құрылымдарда нейроналды синтаза (nNOS) және индуцибельды синтаза (iNOS) жоғарылап, керісінше эндотелиальды синтаза (eNOS) ми қан тамырларында төмендейді. Иммуногистохимиялық талдау индуцибелды синтазаның экспрессиясы нейрондарда ғана емес, сонымен қатар астроцит тер мен микроглиялық клеткаларда жүреді. Ми клеткасындағы азот оксидінің бөлінуінің жоғарылауы олардың зақымдалуы мен өліміне алып ке леді. Ал азот оксидінің бөлінуі төмендесе ми тамырларының эндотелийлерінің вазоконстрикциясына әкеліп, миға оттегінің келуі шектеледі.

Оттегі тотығушы фосфор лану процесі барысында АТФ синтезі мен клеткалардың энергиямен қамтамасыз етілуі кезінде атқаратын ролі зор. Сондықтан, оттегінің жетіспеушілігі немесе гипоксия ағзалар мен клеткалар қызметінің бұзылуының маңызды факторы болып саналады.

Жедел гипоксия қоршаған ортаның әсерінен, мысалы ұшқыштар мен ғарышкерлерде корабльдің герметизациясы бұзылған кезде, альпинистерде 7000 м жоғары биіктікте болван кезде, жұмысшыларда көмірқышқыл газының концентрациясының әсер етуінен пайда болуы мүмкін. Ең жоғары оксидативті метаболизм жылдамдығы тамырлық және орталық жүйке жүйесінде анықталған. Сондықтан гипоксия ең алдымен осы жүйелерге әсер етіп, көптеген тыныс алу, жүрек-тамыр және неврологиялық аурулардың негізгі патогенездік звеносы болып табылады.

Созылмалы гипоксия екіншілік, яғни тыныс алу және жүрек-тамыр жүйесі аурулары нәтижесінде пайда болуы мүмкуін. Барлық жағдайларда клеткалардың оттегімен қамтамасыз етілуі ағзаның өлімінің себебі болып табылады. Соңғы жылдары гипоксия әсер еткен кезде клетка өлімі кезінде зор маңызы бар азот оксиді болғаны анықталды.

Реттеушілік қызметінен басқа оның жоғары концентрацияда генерациялануы негізінде цитостатикалық және цитотоксикалық белсенділігін көрсетеді, ол өз кезегінде клетка иммунитетінің негізгі эффекторы болып саналады. Бұл қызметі клеткалардың генетикалық бағдарланған өлімі-апоптоздың жүруіне әсер етеді. Сондықтан азот оксиді онкологиялық аурулар кезінде де маңызы зор.

Соңғы кезде гипоксия кезінде клеткалардың өлу кезіндегі маңызды орын азот оксидіне байланысты болып отыр. Адам ағзасының реакциясының әр түрлі варианттарының талдауыларында реакцияның типтері гипоксия шақыратын зақымдалу ауырлығына байланысты. Ауыр гипоксия кезінде клетканың өлуі некроз әсерінен, сонымен қатар апоптоздың көмегімен жүзеге асырылуы мүмкін ауыр дәрежелі гипоксия кезінде некроз клетка ішілік Са деңгейі жоғарылап, протеонуклеолиздің бейспецификалық механизмдерінің белсенуі нәтижесінде болады. Орташа дәрежелі гипоксия кезінде клетканың қалпына келуінің эндогенді механизмдері белсенділік танытады. Осы механизмдердің уақыт сайын белсеніп тұруы ағзаның келесі аур гипоксияға тұрақтылығын арттырады. Бұл процесс гипоксияға бейімделу деп аталады.

Гипоксияға бейімделу кең спектрлі көптеген қорғаныш қасиеттерімен көрініс береді.

Азот оксиді апоптоз процесін болдырып қана қоймай, он тежеуге де әсерін тигізеді.апоптоз процесінің пайда болуы үшін индуцибелды синтазаның белсенділігі кезінде азот оксидінің жоғары концентрацияда генерацияланады. Бұл кезде азот оксидінің белсенді генерациясы кезінде ол пероксинитритке ауысуы мүмкін.

Соңғы жылдары орталық жүйке жүйесінің нейродегенеративтік ауруларының-гипоксия, ишемия, ми инсультері, эпилепсия, Паркинсон ауруы және Альцгеймер ауруы патогенезінде глутаматтың нейротоксикалық әсері барысында азот оксидінің ролі зор.

Азот оксидінің биологиялық зерттеулерінің нәтижелерін тәжірибелік медицинаға енгізу осы агенттің метаболизміне және клеткалар мен тіндердегі оның деңгейіне әсер ететін фармакологиялық препараттарды өндірумен тығыз байланысты. Осы заттарды негізінен 2 топқа бөлуге болады. Бірінші топқа NOS белсенділігін тежеу немесе күшейтетін қосындылар енгізіліп, олар эндогенді NO генерациясын модуляциялайды.бұл ферменттердің ингибиторлары ретінде L-аргинин туындыларын алуға болады. Жануарларға жасалған эксперименттер мұндай қосындылар эндосептикалық шоктың дамуына кері әсер етіп, ми инсультының аймағын азайтуға мүмкіндік береді. Әдебиеттерде осы қосындыларды науқастарға енгізген кезде оларда эндосептикалық шоктың алдын алып немесе азайғаны анықталған. Бірақ осы аталған заттардың кең түрде конкурентті ингибирлеу механизмі бойынша қолданылуы NOS белсенділігінің талғаммен әсер етпеуінің себебінде. Олар NOS конститутивтік, индуцибелдік изоформаларының белсенділігін тежейтініанықталды. Соның нәтижесінде нейрональды және эндотелиалды

NOS белсенділігінің төмендеуіне әкеліп соқтырады. Соңғы кездері NOS селективті ингибиторлары шығарылуда, сондықтан осы ферменттер белсенділігінің өзгеруінің медикаментоздыәдістерін қолдану мүмкін болуда.Сонымен қатар, NOS синтезінің реттеуде генетикалық деңгейде әсер ету мүмкіншілігі бар, яғни NOS генінің геномға ауысуы негізінде жүзеге асырылады.

Қазіргі кезде зерттеліп жатқан дәрілік препараттар тобына осы азот оксидінің пайда болдыруына әкелетін қосындыларды пайда болдырады. Медицинада кеңінен қолданылатын осындай заттар-органикалық нитраттармен қатар, қазіргі уақытта адам ағзасында NO генерациялайтын жаңа қосындыларды зерттеу қолға алынуды.Оларға, мысалы – NO екі молекуласына ыдырайтын кезде бөлініп шығатын R-(N-O)-NO құрылымды NONO-аттарды жатқызуға болады. Биомедициналық салада NO бар қосындылар мақсатында S-нитрозотиолдар (RS-NO) және тиол бар лигандаларымен темірдің динитрозильды кешенін қолдану алдағы күннің еншісінде. Бұл қосындылар адам және жануарлар ағзасында эндогенді азот оксидінің қатысуымен жүреді. Олар азот оксиді мен оның қорларын ағзалар мен тіндерге тасымалдау мен сақтау қызметін атқарады.

Азот оксидінің RS-NO және тиол бар лигандаларымен темірдің динитрозильды кешеніне енуі азот оксидінің келесі эффектісін анықтайды. Себебі, RS-NO және тиол бар лигандаларымен темірдің динитрозильды кешенін азот оксидінің нейтралды молекулаларының донорлары ғана емес, сонымен бірге нитрозоний ионының көзі болып табылады, олар өз кезегінде цитозолда, клетка ядросында жүретін көптеген биохимиялық процестердің жүруін қамтамасыз етеді. Жануарларда жүргізілген эксперименттерге сүйенсек, осы екі типті қосынды вазодилалаторлық және гипотензивті белсенділігімен сипатталады және тромбоциттер агрегациясы, белок синтезінің жүруіне және ағзаның қорғаныштық қызметін күшейтуге әсерін тигізеді.

Мидағы азот оксидінің синтезіне келетін болсақ, азот оксиді L-аргининнен отегінің қатысуымен түзілетіні белгілі, оған азот оксидінің 3 синтазасы NOS қатысады. Бұл изоэнзимдер сәйкесінше I,II,III типті деп белгіленіп, әр түрлі гендермен кодталып, бас миының әр түрлі клеткаларында орналасады. Мидағы азот оксидінің орналасуы орталық жүйке жүйесінің ишемиясының патогнезін анықтау кезінде өте қажет.

I типті NOS (NOS1, nNOS), нейроналды конститутивті формасы болып табылады. Бұл изоэнзимнің ең жоғары белсенділігі мишықтың дәнді-клеткаларында орналасқан. Сонымен қатар, бұл изоэнзим жұлындық ганглийлер, шеткері жүйке жүйесінің холинергиялық емес және адренергиялық емес нейрондарында да табылған[ 26].

II типті NOS (NOS2, iNOS), индуцибельды форма макрофагтарда, нейтрофилдерде, микро- және астроглияларда орналасқан. Бұл изоэнзим цитокиндермен индукцияланады.

III типті NOS (NOS3, eNOS), эндотелиалды конститутивті формасы қан тамырларының ішкі бетінде, нейрондарда орналасқан. Бұл изоэнзимнің жетіспеушілігі тамырлардың тарылуына, яғни жүрек-тамыр жүйесінің бұзылыстарына алып келеді. Бұл жетіспеушілік тұқым қуалаушы және тамыр эндотелйінің склерозды өзгерістеріне кейін болатын факторларға байланысты.