1. -происходит четырехэлектронное восстановление кислорода с образованием воды. Таким образом, образуется универсальное биологическое топливо-АТФ и малотоксичные для клетки вода и углекислота.
2. -происходит прямое присоединение кислорода к органическим веществам, при этом полного четырехэлектронного восстановления кислорода не происходит, а наблюдается неполное одноэлектрическое его восстановление. Появление неспаренного электрона в молекуле кислорода придает свойства активного радикала, получившего название супероксидантного анион-радикала (О 42 5. 0). Присутствуя (в норме) в малых концентрациях ( 10 5-12 0-10 5-11 0), эти радикалы неоказывают повреждающего действия, однако при увеличении О 42 5. 0, складывается ситуация, реально угрожающая нормальному протеканию важнейших метаболических реакций, проницаемость мембран и существованию клетки. Одним из условий, создающих подобную ситуацию является избыточное насыщение тканей кислородом. В эксперименте, подобное было получено на крысах, при воздействии ГБО 1, 2 АТА-26-29 часов. Повреждающее действие (О 42 5. 0) на ткани реализуется через инициирование реакций свободнорадикального перекисного окисления липидов (ПОЛ) в мембранах клеток или клеточных органелл, изменения структуры ДНК, РНК и белков, инактивацию Н-группы тиоловых ферментов, глютатиона и деградацию макромолекул гиалуроновой кислоты. В последние годы установлено, что (О 42 5. 0)в водных растворах не очень реактивен. Поэтому скорее всего повреждающий эффект на ткани оказывает не (О 42 5. 0), а его высокоактивные производные, такие как синглетный кислород ( 51 0О 42 0) и гидроокисный радикал (ОН 5. 0). Эти высокоактивные радикальные формы кислорода обладают выраженной способностью реагировать с эндогенными субстратами, образующими структуры организма, прежде всего с мембранными фосфолипидами, причем один из атомов или вся молекула кислорода включается в окисляемый субстрат, что характерно для оксигеназного окисления. В результате таких реакций инициируется ценное свободнорадикальное окисление липидов, в ходе которого образуются перекисные соединения. Отсюда этот процесс в целом получил название перекисное окисление липидов (ПОЛ). Выделяют следующие механизмы для для продуктов ПОЛ в биомембранах: 1. "разрыхление "гидрофобной области липидного биослоя мембран; 2. разрушение веществ, обладающих антиоксидантной активностью (витаминов, стеридных гормонов, убихинона) и снижение концентрации тиолов в клетке, 3. образование перекисных кластеров, являющихся каналами проницаемости для ионов Са" (и др. )-----ведет к возникновению избытка Са" в клетках-----повреждающее действие на сердце; 4. изменение функциональных свойств белков, входящих в состав мембран и мембраносвязывающих ферментов и рецепторов (от их активации до полного ингибирования);и др. механизмы. Общий вывод: Отдавая должное важной роли ПОЛ в патологии биомембран, следует указать и на то, что и активные формы кислорода могут оказывать деструктивное воздействие на клетки посредством, например, инактивации SH-групп ферментов и взаимодействия ДНК и гиалуроновой кислотой. Свободные радикалы, О 42 5. 0 и 51 0О 42 0 могут прямо атаковать мембранные белки, вызывая их конформационные изменения и деградацию, что нарушает структуру и функцию белковолипидных комплексов мембран и связанных с ними ферментных ансамблей. Все это вызывает большие нарушения функциональных свойств ферментов, белков, РНК, ДНК, а также повреждения мембран митохондрий, саркоплазматичесой сети и лизосом, деградацию полирибосом и угнетение синтеза белков, что сопровождается угнетением окислительного фосфорелирования, высвобождением аутомических ферментов, глубокими расстройствами функции и гибелью клетки.
АНТИОКСИДАНТНАЯ ЗАЩИТА
Систему защиты можно разделить на :
1. физиологическую
2. биохимическую К физиологической относят:
1)наличие каскада уровней РО 42 0, понижающегося от альвеол к клеткам;
2)уменьшение локального кровообращения в тканях при увеличение РО 42 0 в крови; 3)наличие дистанции и высокого сродства цитохромоксидазы к кислороду. К биохимической относят: 1)строго определенная ориентация липидов в белково-липидных комплексах и большая плотность упаковки ненасыщенных жирных кислот в фосфорелирующих мембранах, затрудняющая доступ у ним кислорода и его активных форм; 2)наличие системы ферментов, ответственных за разрушение активных форм кислорода свободных радикалов, а также ферментов, участвующих в разложении гидроперекисей нерадикальным путем; 3)наличие системы низкомолекулярных регуляторов, обладающих антиокислительными свойствами. К естественным антиоксидантам относятся: а)витамины группы Е; б)стероидные гормоны; в)аминокислоты, содержащие SH группы (глютатион, цистеин, цистамин); г)аскарбиновая кислота; д)витамины группы А, В, К и Р; е)убихинон; ж)мочевина и др. Биооксиданты (особенно альфа токаферол)обладают способностью реагировать с перекисными радикалами липидов, инактивировать их и, таким образом обрывать цепи свободнорадикального ПОЛ. 4)наличие антирадикальных цепей, обеспечивающих поток Н 5+ 0, генерируемых при биологическом ферментативном окислении к ингибиторам, предотвращающим образование свободных радикалов; 5)наличие системы, регулирцющей обмен фосфолипидов мембраны и влияющей на скрость иницирования и продолжения цепного переноса путем изменения состава ненасыщенных жирных кислот фосфолипидов.
ПОЛ, АНТИОКСИДАНТНЫЕ СИСТЕМЫ И ТОКСИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ГБО В настоящее время действует концепция, связывающая первичные патогенетические звенья механизма токсического действия кислорода с увеличением стационарной концентрации активированных форм кислорода и интенсификации перекисного и свободнорадикального окисления. Гипербарический кислород (4, 1 АТА-15 мин. ) в эксперименте вызывает резкое увеличение скорости ПОЛ в изолированной печени, причем токаферолдефицитные животные были более чувствительны к действию гипероксии; то же было получено (экспериментально) при действии избытка кислорода на другие органы животных. Клинически же выраженная кислородная интоксикация на уровне организма проявляется в двух формах: 1) острой и 2) хронической При острой форме на первый план выдвигается поражение ЦНС, а при хронической-поражение легких. Однако необходимо знать, что существует различный диапазон между терапевтическим и токсическим действием ГБО. Практически можно считать, что условный градиент "токсичности"ГБО является давление 3 АТА, при котором возникает реальная угроза кислородной интоксикации. Поэтому в клинической практике используют ГБО в значительно меньших дозировках, не чреватых какими-либо негативными проявлениями. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И ЛЕЧЕБНЫЕ ЭФФЕКТЫ ГБО 1. Умеренная "физиологическая" активация свободнорадикальных
реакций ПОЛ ГБО оказывает (по крайней мере частично) свое терапевтическое влияние пока некоторая активация ПОЛ компенсируется адекватными изменениями всех звеньев антиокислительной системы. Когда исчерпывается резервная мощность антиоксидантных механизмов и нарушается это равновесие начинает проявляться разрушающее действие ПОЛ на метаболизм, функцию и структуру клеток. 2. Повышение интенсивности биоэнергетических процессов На фоне ГБО происходит активация окислительного фосфорилирования и усиление энергообразования в ткани. Установлено, что увеличение Ро 42 0 в ткани приводит к ускорению транспорта электронов по редокс-цепям митохондрий и микросомам. При этом умеренная гипероксия сдвигает отношение АТФ/АДФ. ФН до уровня близкого к максимальному;тем большее значение это действие ГБО приобретает при гипоксических состояниях. 3. Активация дезинтоксикационных процессов Активация осуществляется через ингибирование образования токсических метаболитов, активацию их разрушения и стимуляцию генеза малотоксических веществ. 4. Активация биосинтетических регенераторных процессов При воздействии ГБО в нервных элементах отмечаются признаки повышенной функциональной активности, выражающиеся в усилении синаптической деятельности и возбуждении арен-и холенергических структур в сочетании с повышением синтеза РНК и усилением аксонплазматического тока. При ишимии г. м. с помощью ГБО происходит увеличение количества и размеров синаптических пузырьков, предохранение пре-и постсинаптических мембран от деструкции и активация новообразования митохондрий путем их деления. ГБО способна положительно воздействовать на регенерацию скелетных мышц костной ткани и, таким образом способствовать более быстрому заживлению раневого дефекта. После массивной кровопотери ГБО стимулирует процессы пролиферации дифференцировки эритроидных клеток костного мозга. Усиление регенераторных процессов в условиях ГБО обнаружено в печени при токсическом гепатите. В гепатоцитах ограничиваются некробиотические изменения и уменьшается степень их дистрофии. Уменьшение дистрофических и склеротических поражений в миокарде выявлено в эксперименте в состоянии шока, леченных ГБО. При мелкоочаговом инфаркте миокарда ГБО стимулирует внутриклеточные процессы регенерации митохондрий в сердечных миоцитах. Другие клинико-функциональные эффекты ГБО 5. Подавление жизнедеятельности микроорганизмов (антибактериологический эффект); 6. Потенцирование действия диуретических, антиаритмических, антибактериологических, цитостатических препаратов (фармакодинамический эффект); 7. Деблокирование инактивированного гемоглобина, миоглобина, цитохромоксидазы (деблокирующий эффект); 8. Стимулирование или подавление активности иммунной системы (иммуннокоррегирующий эффект); 9. Снижение черепно-мозгового давления, улучшение мозгового кровотока в зоне поражения вселедствие возникновения изврвщенного синдрома внутримозгового сосудистого "обкрадывания"(вазопрессорный эффект); 10. Повышение радиочувствительности клеток злокачественных опухолей (радиомодифицирующий эффект); 11. Уменьшение объема газа, находящегося в кишечнике и сосудах (компрессионный эффект при парезе кишечника и газовой эмболии).
ПРОТИВОПОКАЗАНИЯ ГБО
1. наличие в анамнезе эпилепсии (или каких-либо других судорожных припадков); 2. наличие полостей (каверны, абсцессы или воздушные закрытые полости) в легких; 3. тяжелые формы гипертонической болезни (АД больше 160/90 мм рт. ст. ); 4. нарушение проходимости слуховых (евстахиевых) труб и каналов, соединяющих придаточные пазухи носа с внешней средой (полипы и воспалительные процессы в носоглотке, в среднем ухе, придаточных пазухах носа, аномалии развития и т. д. ); 5. сливная двухсторонняя пневмония; 6. пневмоторакс (особенно напряженный0; 7. ОРЗ; 8. клаустрофобия; 9. повышенная чувствительность к кислороду. При наличии абсолютных жизненных показаний к ГБО большинство противопоказаний может быть устранено (введение седуксена при судорогах, дренирование каверны или плевральной полости, парацентез барабанных перпонок и т. д. ). однако и в этих условиях необходимо обратить особое внимание на наличие повышенной чувствительности к кислороду.