синдром пероксидации что это
Синдром пероксидации что это
Обследовано в динамике 20 больных с АГ 1-3 степени с риском, 2-4 с МС. Коррекция АД проводилась лизиноприлом в суточной дозе 10 мг. Контрольную группу составили 21 здоровый человек.
Активность ПОЛ в плазме оценивали по содержанию ТБК-активных продуктов набором фирмы ООО „Агат-Мед» и уровню ацилгидроперекисей (АГП) по Гаврилов В.Б., Мишкорудная М.И. (1983). Липидный обмен и ПОЛ исследовались через 4 нед. лечения и через 4 нед. после его отмены. Результаты обработаны критерием Стьюдента (t).
Через 4 нед. лечения лизиноприлом достигнута стабильная нормализация цифр АД, однако достоверных изменений в липидном спектре не зарегистрировано. Содержание ОХС и ХС ЛПНП составило 6,08 ±0,09 ммоль/л. и 4,34 ±0,01 ммоль/л., соответственно. Уровни ТГ и ХС ЛПОНП также не изменились, составляя (2,44 ±0,02 ммоль/л. и 0,52 ±0,07 ммоль/л., соответственно).
Отмечавшаяся до лечения гиперлипидемия не претерпела достоверной динамики (ОЛ составила 8,54± 0,03 г/л.).
Количество ТБК-активных продуктов снизилось с 5,26 ±0,018 мкмоль/л. до 5,09± 0,01 мкмоль/л., уровень АГП также стабилизировался на отметке 2,86 ±0,02 Д 233/1 мл. Это свидетельствовало об ослаблении синдрома пероксидации, что в сочетании с улучшением гемодинамических показателей уменьшало риск развития атеросклероза. Ни по одному из исследованных параметров не удалось достичь контрольных значений. Через 4 нед. после отмены лизиноприла и перевода больных на прежнее лечение произошёл возврат активности ПОЛ плазмы к исходным значениям.
Таким образом, у больных АГ с МС применение лизиноприла может коррегировать активность ПОЛ плазмы. Для оптимизации жирового обмена у данной группы пациентов необходимо назначение гиполипидемических средств.
Синдром пероксидации что это
Окислительный стресс. Патогенез большинства заболеваний включает избыточную активацию свободно-радикальных процессов, нарушение функционирования систем антиоксидантной защиты, что неизбежно приводит к формированию в организме окислительного стресса (ОС). Механизмы формирования ОС при разных патологиях довольно универсальны и связаны, в первую очередь, с нарушением гомеостаза и окислительно-восстановительных процессов. Основными мишенями повреждения в организме в условиях ОС являются молекулы белков, липидов и нуклеиновых кислот, которые подвергаются окислительной модификации и в дальнейшем, как правило, не способны выполнять свои функции. В связи с этим поиск и разработка способов коррекции окислительного стресса являются крайне актуальной проблемой современной медицины. Один из способов, который может быть эффективен в клинических условиях, заключается в применении веществ, обладающих широким спектром антиокислительного действия, так называемых антиоксидантов.
Классификация антиоксидантов. До сих пор не существует единой классификации антиоксидантов, что во многом обусловлено их большим разнообразием, различиями химической структуры и молекулярных механизмов, благодаря которым обеспечивается антиоксидантная защита биомолекул. Антиоксиданты могут быть донорами протонов, хелаторами ионов металлов переменной валентности, могут предотвращать развитие цепных окислительных процессов, локально снижать концентрацию кислорода и предотвращать его включение в окисление, переводить перекиси в стабильные продукты окисления, инактивировать свободные радикалы и др. [15]. Чаще всего антиоксидант обладает каким-либо преимущественным механизмом действия в организме, хотя зачастую обеспечивает свой эффект благодаря одновременному влиянию на разные звенья метаболизма по нескольким механизмам.
Условно выделяют две основные группы антиоксидантов: природные и синтетические. Существуют также вещества – синергисты, которые обладают низким антиоксидантным эффектом, но способны усиливать эффект других антиоксидантов (к ним можно отнести, например, лимонную и никотиновую кислоты). Группа природных антиоксидантов самая многочисленная и включает вещества, выделенные из растительных и животных тканей. На растительных компонентах основаны многие биологически активные добавки, обладающие антиоксидантными свойствами. Они составляют существенную часть фармакологического рынка. К природным антиоксидантам относятся также ферменты (супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионовая система и др.), неферментные соединения – белки (альбумин, трансферрин, ферритин, лактоферрин, церулоплазмин), низкомолекулярные соединения (витамины Е и С, убихинон, билирубин, мочевая кислота, стероидные гормоны и др.). К группе синтетических антиоксидантов относятся многие лекарственные препараты, тормозящие или блокирующие процессы свободнорадикального окисления, такие, например, как дибунол, эмоксипин, пробукол и др.
По способности растворяться в разных средах различают гидрофильные (аскорбиновая и мочевая кислоты, цистеин, карнозин и др.) и липофильные (токоферолы, ретинол, билирубин и др.) антиоксиданты. Существует деление антиоксидантов по принципу их действия: антиоксиданты прямого действия обладают непосредственными антирадикальными свойствами, которые можно обнаружить в тестах in vitro. У антиоксидантов косвенного действия антиоксидантный эффект является опосредованным и проявляется в результате их влияния на синтез и превращение жизненно-важных биологически активных веществ (ферментов, витаминов, гормонов и др.).
Выбор антиоксидантов для использования в медицине. Накоплен обширный экспериментальный и клинический материал по использованию антиоксидантов. В медицине главным образом их используют в качестве дополнительных средств к базовой терапии. Многие лекарственные препараты кроме основного терапевтического эффекта проявляют и антиоксидантные свойства, как, например, гепатопротекторы (карсил, легалон, гептрал и др.), препараты, используемые при лечении сердечно-сосудистой и неврологической патологии (мексидол, эмоксипин, актовегин, кортексин, реамберин и др.). Однако в зависимости от условий и концентрации антиоксиданты могут проявлять и противоположное антиоксидантному – прооксидантное – действие. Известно, например, что каротины являются полиненасыщенными соединениями, поэтому сами могут окисляться по радикальному механизму и выступать в качестве прооксидантов. В определенных условиях, например, в присутствии ионов металлов переменной валентности, прооксидантный эффект проявляет аскорбат. Витамин Е как антиоксидант наиболее эффективен в комплексе с другими жиро- и водорастворимыми восстановителями (аскорбиновой кислотой, убихиноном, флавоноидами), в отсутствие которых он быстро инактивируется или переходит в токофероксильный радикал, способный инициировать новые цепи окисления ненасыщенных липидов, то есть тоже становится прооксидантом [15].
Выбор конкретного антиоксиданта, точные показания и противопоказания к его применению пока недостаточно разработаны для каждого конкретного заболевания. Нет информации о взаимодействии лекарственных средств природного происхождения с синтетическими препаратами. Кроме того, антиоксиданты могут вызывать аллергические реакции, обладать токсичностью, проявлять низкую эффективность, не всегда поддаются стандартизации, сохраняется также возможность их передозировки и т.д. Поэтому поиск веществ с максимальным антиоксидантным действием и минимальными побочными эффектами в условиях ОС продолжается и остается важной проблемой. В идеале анитоксидант должен проявлять выраженное антиоксидантное действие в широком диапазоне концентраций, быть природным, гидрофильным, обладать хорошей биодоступностью, быть нетоксичным и не образовывать токсичных продуктов при взаимодействии с активными формами кислорода, не оказывать негативных эффектов в случае передозировки, иметь хорошую совместимость с другими препаратами.
Основные свойства карнозина. Многочисленные литературные источники, а также собственный опыт работы, позволяют предполагать, что антиоксидант карнозин – природный дипептид β-аланил-L-гистидин – отвечает практически всем требованиям, предъявляемым к идеальному антиоксиданту. Он синтезируется и содержится в мышечной и нервной ткани человека, легко усваивается и проникает через гематоэнцефалический барьер, обладает высокой биодоступностью и мембраностабилизирующим действием, относится к низкомолекулярным гидрофильным антиоксидантам прямого действия, хотя способен оказывать и опосредованное влияние на систему антирадикальной защиты организма [3]. Об опосредованном действии карнозина свидетельствуют, в частности, результаты экспериментов, проведенных на крысах, которые показали, что карнозин ускоряет метаболизирование кортизола и норадреналина, высвобождающихся в кровь животных при стрессе [42]. Снижение уровня гормонов стресса в крови опосредованно приводит к снижению выраженности ОС. Кроме того, у карнозина не выявлено побочных эффектов, к нему нет привыкания, нет опасности его передозировки, он не накапливается в организме при длительном применении, так как его избыток подвергается расщеплению ферментом карнозиназой на составляющие аминокислоты, которые легко выводятся из организма [3].
Первые положительные биологические эффекты карнозина объясняли его рН-буферными свойствами, однако после выявления его прямого антиоксидантного действия [23], карнозин стали рассматривать не только как буфер для протонов, но и как буфер для металлов с переменной валентностью и активных форм кислорода, то есть как классический антиоксидант. В последующем были выявлены антигликирующие [39], антикросслинкинговые [40] свойства карнозина, которые являются, по сути, отражением его антиоксидантных эффектов.
Клиническое применение карнозина. Создателями первой инъекционной лекарственной формы карнозина были ученые Харьковского физиотерапевтического института. При его введении подкожно по 0,5–1,0 мг (курс состоял из 12–15 инъекций) была получена высокая терапевтическая эффективность при лечении инфекционных и ревматических полиартритов, язвенных заболеваний желудочно-кишечного тракта [17, 29]. Позже было продемонстрировано положительное действие карнозина при заживлении ран роговицы [31] и ткани легкого [20]. Большое место в изучении ранозаживляющего действия карнозина принадлежит японским исследователям. Ими был создан препарат Z-103 на основе комплексного соединения, образуемого карнозином и ионами цинка (L-карнозин-Zn2+), который обладал выраженным противоязвенным эффектом, уменьшал повреждение слизистой желудка, вызванное разными формами стресса и химическими агентами [47]. Японским ученым принадлежит и приоритет использования карнозина при онкологических заболеваниях [49]. Карнозин (3 г/день) в сочетании с радиотерапией при лечении больных раком молочной железы значительно снижал побочные эффекты облучения – радиационное повреждение кожи, интоксикацию организма, повышал иммунитет и увеличивал вероятность излечения в несколько раз. Карнозин оказался эффективным и для предупреждения кахексии, вызываемой химиотерапией при лечении рака (2 г/день в течение 10 дней перед интенсивной химиотерапией) [49]. В экспериментальных исследованиях на культурах опухолевых клеток показано, что карнозин способен полностью подавлять пролиферацию глиобластомы человека, при этом обнаружено снижение уровня активных форм кислорода и повышение активности митохондриальной супероксиддисмутазы в клетках опухоли [22].
Отечественным ученым принадлежит приоритет открытия способности карнозина предотвращать возрастное помутнение хрусталика глаза [4]. Основной причиной помутнения хрусталика при старческой катаракте являются свободнорадикальные реакции, приводящие к окислительной модификации липидов и белков кристаллинов тканей глаза. В ходе развития катаракты в хрусталике происходит значительное снижение эндогенных антиоксидантов глутатиона и карнозина. В клинических исследованиях была доказана эффективность препарата в виде глазных капель для лечения катаракты, содержащего 5 %-й раствор карнозина. Позже при разработке глазных капель был успешно применен природный дипептид, родственный карнозину, N-ацетилкарнозин [34]. Карнозин в виде 5 %-го раствора успешно использовали и для лечения сезонного аллергического риноконьюнктивита, при этом отпадала необходимость дополнительного назначения антигистаминных препаратов [2]. Карнозин нашел свое применение и для лечения воспалительных заболеваний пародонта у пациентов с несъемными ортодонтическими конструкциями: 5 %-й раствор этого дипептида оказывал выраженное иммунокоррегирующее действие и повышал активность ферментов антиоксидантной защиты в слюне [25].
Карнозин успешно применяют в кардиологической практике. В Центре сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева используют кардиоплегический раствор, содержащий L-карнозин и N-ацетилкарнозин, при операциях на остановленном сердце, что позволяет в несколько раз увеличить длительность операции без признаков некротического повреждения тканей сердца в операционном поле [5].
В настоящее время в России в качестве источника карнозина часто применяют таблетированную биологически активную добавку под названием севитин. Каждая таблетка севитина содержит 0,15 или 0,25 грамм карнозина. Благодаря работам, проводимым в Московском Научном центре неврологии по изучению биологических свойств карнозина (севитина), было показано, что этот препарат способствует восстановлению мозгового кровообращения и поддержанию функционального состояния сердечно-сосудистой системы, оказывает регулирующее действие на активность иммунной системы [24]. Проводятся исследования, направленные на получение новых карнозин-содержащих препаратов для использования в клинических условиях. Имеются сообщения о создании и испытании нанокомплексов, содержащих карнозин, включенный в состав фосфолипидных наноструктур [13]. Использование таких нанокомплексов позволяет обеспечить устойчивость карнозина к действию карнозиназы при его доставке к месту назначения, что может существенно увеличить эффективность воздействия этого дипептида.
Применениее карнозина при психоневрологических и психических расстройствах. Известно, что ОС развивается при болезни Паркинсона и Альцгеймера [46], при инсульте [38], неврозах [1], шизофрении [26], депрессии [10], при аддиктивных расстройствах, в частности, при алкоголизме [21, 41, 50]. Клетки нервной системы очень чувствительны к свободнорадикальному окислению в силу многих факторов: высокой интенсивности обменных процессов и высокого уровня потребления кислорода, большого количества липидов с полиненасыщенными жирными кислотами, повышенного содержания связанных ионов железа (индукторов окисления) и низкого содержания его белков-переносчиков, образования активных форм кислорода в ходе клеточного метаболизма, которые выполняют в нейрональных клетках функцию вторичных мессенджеров, участия свободных радикалов в нейрорегуляции и др. [3, 15]. Именно это определяет особую необходимость защиты клеток нервной ткани от свободно-радикального окисления с помощью природных антиоксидантов, способных преодолевать гематоэнцефалический барьер, к которым относится и карнозин.
Положительные результаты были получены при добавлении карнозина (2,0 г/сутки) к базовой терапии больных с хронической дисциркуляторной энцефалопатией. Такое лечение приводило к повышению устойчивости липопротеинов плазмы крови к Fe2+-индуцированному окислению, стабилизации эритроцитов по отношению к кислотному гемолизу, интенсификации дыхательного взрыва лейкоцитов и усилению эндогенной антиоксидантной защиты организма, улучшению когнитивных функций головного мозга пациентов [6]. То есть карнозин оказывал антиоксидантный, мембраностабилизирующий и иммуномодулирующий эффекты при данной патологии.
Существенное улучшение клинического состояния пациентов наблюдалось при введении карнозина в дозе 1,5 г/сут в течение 30 дней дополнительно к традиционной терапии при лечении болезни Паркинсона [28]. Использование карнозина позволило снизить токсические эффекты базовой терапии (побочные действия антипаркинсонных препаратов). У больных отмечалось статистически значимое уменьшение неврологической симптоматики (улучшение координации движений). Была выявлена положительная корреляция между активацией антиоксидантного фермента супероксиддисмутазы в эритроцитах и снижением неврологической симптоматики. Добавление карнозина в схему лечения приводило к достоверному снижению гидроперекисей в липопротеинах плазмы крови и значительно увеличивало сопротивляемость липопротеинов низкой и очень низкой плотности к Fe2+-индуцируемому окислению, а также к уменьшению количества окисленных белков в плазме крови. Таким образом, добавление карнозина к базисной терапии значительно улучшало не только клинические показатели, но и повышало антиоксидантный статус организма у пациентов с болезнью Паркинсона.
Успешное применение карнозин нашел и при шизофрении. Рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое исследование выявило, что включение карнозина (2,0 г/сут) в качестве дополнения к основной терапии при лечении больных шизофренией улучшало когнитивные функции пациентов [35].
Коррекция окислительного стресса карнозином у больных алкоголизмом. Доказано, что у больных алкоголизмом ОС вносит большой вклад в формирование соматических осложнений [19], нарушение иммунного статуса [9, 11], индукцию апоптоза [36]. При алкоголизме важную роль в формирование ОС может вносить этанол, концентрация которого в организме больного существенно превышает норму, а также токсический метаболит этанола – ацетальдегид [8], уровень которого в организме также возрастает при алкогольной интоксикации. Ацетальдегид способен связываться со многими биологическими молекулами (белками плазмы, гемоглобином, факторами свертывающей системы крови, липидами и др.), образуя с ними альдегидные аддукты, которые откладываются и накапливаются в различных тканях (печени, мозге, сердце, мышцах, кишечнике) [43, 48].
Высокие показатели окислительной модификации биомолекул и активности аминотрансфераз сыворотки крови обнаружены у больных алкоголизмом, находящихся в состоянии абстиненции [7]. В другой работе повышенное содержание карбонилированных белков и активности аминотрансфераз сыворотки крови выявлено у пациентов с алкогольным делирием, инфицированных вирусами гепатита С или иммунодефицита человека [30]. Показана взаимосвязь между уровнем окисления (карбонилирования) белков плазмы крови с тяжестью проявлений абстинентного синдрома у пациентов [16]. Есть мнение, что метаболической основой возникновения алкогольного психоза является накопление ацетальдегида, который, взаимодействуя с серотонином, образует токсические продукты, обладающие галлюциногенными свойствами [12]. У больных алкогольным делирием с преобладанием психотического компонента выявлено повышенное содержание окисленных белков в эритроцитах, в плазме крови и низкий уровень ПОЛ [18]. Высокое содержание окисленных белков наблюдалось и у больных с алкогольной энцефалопатией [14]. Таким образом, активация свободно-радикальных процессов, приводящая к накоплению продуктов окислительной модификации биомолекул, вносит существенный вклад в клиническое течение алкоголизма и может определять его особенности, что делает крайне важным изучение эффектов антиоксидантов при данной патологии.
Проведено специальное плацебо-контролируемое исследование эффективности карнозина при коррекции ОС у больных алкогольной зависимостью на этапе формирования ремиссии [21, 32]. Больные после базового лечения принимали карнозин в дозе 1,2 г/сут в течение одного месяца вне стационара. Отмечено, что после лечения в стационаре в организме больных сохранялся ОС на высоком уровне. Через один месяц, в течение которого проводилось исследование, в группе сравнения (у больных, не принимавших никаких препаратов на этапе формирования ремиссии), выраженность ОС осталась на том же уровне, что и в начале исследования. В группе больных, которые принимали карнозин, отмечалось достоверное снижение карбонилированных белков и продуктов ПОЛ в плазме крови до величин, соответствующих здоровым лицам. Прием пациентами карнозина в течение месяца приводил также к повышению активности СОД плазмы и снижению активности аминотрансфераз сыворотки крови. Эти результаты показывают, что прием карнозина эффективно снижает выраженность ОС в организме больных алкоголизмом. При этом нежелательных побочных эффектов не наблюдалось.
Защита карнозином биомолекул от окисления, индуцированного этанолом и ацетальдегидом in vitro. В экспериментальных исследованиях было доказано, что карнозин в концентрации 5 мМ повышает устойчивость эритроцитов больных алкоголизмом к гемолизирующему действию кислоты [44], подавляет окислительную модификацию белков и липидов плазмы крови, вызванную как этанолом, так и ацетальдегидом. Методом электрофореза в полиакриламидном геле выявлено, что инкубация крови с ацетальдегидом приводит к появлению высокомолекулярных белков в плазме, которые не обнаружены ни в контрольных образцах, ни в образцах с этанолом. Это свидетельствует об ацетальдегид-индуцируемом образовании белковых агрегатов, которые образуются в результате свободнорадикального окисления. В образцах крови с ацетальдегидом, в которые был добавлен карнозин, высокомолекулярных белков не выявлялось. То есть карнозин препятствовал ацетальдегид-индуцируемому образованию агрегатов белков плазмы крови. В целом эти исследования показали, что положительный эффект карнозина при лечении больных алкоголизмом может быть обусловлен, в том числе, и способностью этого дипептида защищать белки и липиды от окислительного повреждения, вызванного этанолом и ацетальдегидом.
Применение карнозина при физиологических состояниях, сопровождающихся активацией свободно-радикальных процессов. ОС может развиваться не только при патологических процессах, но и при больших физических нагрузках, а также при физиологическом старении организма. Поэтому уже сегодня карнозин находит широкое применение как общеукрепляющее средство для здоровых людей в условиях физического и психологического напряжения, при действии различных неблагоприятных факторов, в экстремальных условиях. Карнозин применяют для ускорения процессов восстановления утомленных мышц и повышения их работоспособности у спортсменов [33] и у здоровых пожилых людей, стремящихся к активному образу жизни [37]. В экспериментальных условиях было показано геропротекторное действие карнозина. В опытах с использованием специально выведенной линии быстростареющих мышей было доказано, что включение в их рацион карнозина приводит к замедлению процесса старения животных за счет повышения антиоксидантного статуса их организма [27]. Есть сообщения об антистрессорном действии карнозина, а также о возможном его использовании у людей, страдающих нарушениями сна [24]. Перспективны разработки использования карнозина в косметической отрасли, что подтверждают имеющиеся данные о способности карнозина предотвращать структурные изменения коллагена в коже, препятствовать потере ее эластичности [45].
Заключение
Представленные данные об успешном использовании карнозина при разных патологиях и при физиологических состояниях, сопровождающихся активацией свободно-радикального окисления, демонстрируют перспективность использования карнозина в качестве эффективного антиоксиданта, протектора тканей от различных неблагоприятных факторов, индуцирующих развитие окислительного стресса.
Митохондриальная патология у детей
Представлены данные о митохондриальных болезнях в детском возрасте. Рассматриваются исторические, этиопатогенетические и генетические аспекты этой группы болезней. Описаны основные виды митохондриальной патологии, подходы к диагностике и современные предс
The article focuses on mitochondrial disorders in infancy and childhood. Authors consider historical, etiopathogenic and genetic aspects of this group of diseases. Main types of mitochondrial pathologies are described, as well as approaches to diagnostics and contemporary ideas of potential treatment methods.
Митохондриальные болезни — это группа наследственной патологии, возникающей в результате нарушений клеточной энергетики, характеризующаяся полиморфизмом клинических проявлений, выражающаяся в преимущественном поражении центральной нервной системы и мышечной системы, а также других органов и систем организма [1].
Альтернативное определение митохондриальной патологии гласит, что это обширная группа патологических состояний, обусловленных генетическими, структурными и биохимическими дефектами митохондрий, нарушением тканевого дыхания и, как следствие, недостаточностью энергетического обмена.
Как указывает A. Munnich, «митохондриальные заболевания могут вызывать любой симптом, в любой ткани, в любом возрасте, при любом типе наследования» [2].
Митохондриальные дыхательные цепи — главный конечный путь аэробного метаболизма. Поэтому митохондриальную патологию нередко называют «болезнями дыхательной цепи митохондрий» (БДЦМ); это сравнительно новый класс болезней.
Исторические аспекты митохондриальной патологии
R. Luft и соавт. (1962) обнаружили взаимосвязь между мышечной слабостью и нарушениями процессов окислительного фосфорилирования в мышечной ткани [3]. S. Nass и M. Nass (1963) открыли существование собственного генетического аппарата митохондрий (обнаружены несколько копий кольцевой хромосомы) [4, 5]. В 1960–1970 гг. появилась концепция митохондриальных болезней, то есть патологии, этиологически опосредованной митохондриальной дисфункцией. В 1980-е гг. были получены точные молекулярно-генетические доказательства митохондриальной природы ряда заболеваний (болезнь Лебера, синдром Пирсона) [6].
Этиопатогенетические аспекты митохондриальной патологии
В зависимости от наличия основного метаболического дефекта принято рассматривать четыре основных группы митохондриальных болезней: 1) нарушения обмена пирувата; 2) дефекты обмена жирных кислот; 3) нарушения цикла Кребса; 4) дефекты электронного транспорта и окислительного фосфорилирования (OXPHOS) [1, 2].
Причинами возникновения митохондриальной патологии являются мутации в генах, кодирующих белки, задействованные в процессах энергообмена в клетках (включая субъединицы комплекса пируватдегидрогеназы, ферменты цикла Кребса, компоненты цепи транспорта электронов, структурные белки цепи транспорта электронов (ЦТЭ), митохондриальные транспортеры внутренней мембраны, регуляторы митохондриального нуклеотидного пула, а также факторы, взаимодействующие с ДНК митохондрий (мтДНК) [2, 6].
Митохондриальные нарушения связаны с большим числом болезней, не являющихся первичными митохондриальными цитопатиями. Тем не менее, при этих болезнях нарушения функций митохондрий вносят значимый вклад в патогенез и клинические проявления заболеваний. Описываемые болезни могут быть метаболическими, дегенеративными, воспалительными, врожденными/приобретенными мальформациями, а также неоплазмами.
Митохондрия является органеллой, которая присутствует практически в каждой клетке, за исключением зрелых эритроцитов. Именно поэтому митохондриальные болезни могут поражать любые системы и органы человеческого организма [6]. В связи с этим правильнее называть эти состояния «митохондриальными цитопатиями» [1, 2].
Основные особенности митохондриальных цитопатий включают выраженный полиморфизм клинических симптомов, мультисистемный характер поражения, вариабельность течения, прогрессирование и неадекватное реагирование на применяемую терапию.
Конечным результатом окислительного фосфорилирования, происходящего в комплексах 1-γ, является производство энергии (АТФ). Аденозин трифосфат — основной источник энергии для клеток.
Митохондриальная ДНК тесно взаимодействует с ядерной ДНК (яДНК). В каждом из 5 дыхательных комплексов основная часть субъединиц кодируется яДНК, а не мтДНК. Комплекс I состоит из 41 субъединицы, из которых 7 кодируются мтДНК, а остальные — яДНК. Комплекс II имеет всего 4 субъединицы; большая их часть кодируется яДНК. Комплекс III представлен десятью субъединицами; кодирование мтДНК — 1, яДНК — 9. Комплекс IV имеет 13 субъединиц, из которых 3 кодируются мтДНК, а 10 — яДНК. Комплекс V включает 12 субъединиц, кодирование мтДНК — 2, яДНК — 10 [2, 6].
Нарушения клеточной энергетики приводят к полисистемным заболеваниям. В первую очередь, страдают органы и ткани, являющиеся наиболее энергозависимыми: нервная система (энцефалопатии, полинейропатии), мышечная система (миопатии), сердце (кардиомиопатии), почки, печень, эндокринная система и другие органы и системы. До недавнего времени все эти заболевания определялись под многочисленными масками других нозологических форм патологии. К настоящему времени выявлено более 200 заболеваний, причиной которых являются мутации митохондриальной ДНК [1, 2, 6].
Митохондриальные болезни могут быть обусловлены патологией как митохондриального, так и ядерного генома. Как указывают P. F. Chinnery и соавт. (2004) и S. DiMauro (2004), мутации мтДНК были выявлены в 1 случае на 8000 населения, а распространенность митохондриальных заболеваний составляет порядка 11,5 случаев на 100 тысяч населения [7, 8].
В каждой клетке находятся от нескольких сотен до нескольких тысяч органелл — митохондрий, содержащих от 2 до 10 кольцевых молекул митохондриальной ДНК, способных к репликации, транскрипции и трансляции, причем независимо от ядерной ДНК.
Генетические аспекты митохондриальной патологии
Митохондриальная генетика отличается от классической менделевской в трех важнейших аспектах: 1) материнское наследование (всю цитоплазму, вместе с находящимися в ней органеллами, потомки получают вместе с яйцеклеткой); 2) гетероплазмия — одновременное существование в клетке нормального (дикого) и мутантного типов ДНК; 3) митотическая сегрегация (оба типа мтДНК в процессе деления клетки могут распределяться случайным образом между дочерними клетками) [1, 2].
Митохондриальная ДНК накапливает мутации более чем в 10 раз быстрее ядерного генома, так как она лишена защитных гистонов и ее окружение чрезвычайно богато реактивными видами кислорода, являющимися побочным продуктом метаболических процессов, протекающих в митохондриях. Пропорция мутантной мтДНК должна превышать критический пороговый уровень, прежде чем клетки начнут проявлять биохимические аномалии митохондриальных дыхательных цепей (пороговый эффект). Процентный уровень мутантной мтДНК может варьировать у индивидов внутри семей, а также в органах и тканях. В этом заключается одно из объяснений вариабельности клинической картины у больных с митохондриальными дисфункциями. Одни и те же мутации могут вызывать различные клинические синдромы (например, мутация A3243G — энцефалопатию с инсультоподобными пароксизмами — синдром MELAS, а также хроническую прогрессирующую наружную офтальмоплегию, сахарный диабет). Мутации в различных генах могут быть причиной одного и того же синдрома. Классическим примером такой ситуации является синдром MELAS [2].
Разновидности митохондриальной патологии
Если перечислить основные митохондриальные болезни, то в их числе окажутся следующие: митохондриальная нейрогастроинтестинальная энцефалопатия (MNGIE), синдром множественных делеций митохондриальной ДНК, липидная миопатия с нормальными уровнями карнитина, недостаточность карнитин пальмитоилтрансферазы, митохондриальный сахарный диабет, болезнь Альперса–Хуттенлохера, синдром Кернса–Сейра, болезнь Лебера (LHON), синдром Вольфрама, синдром MEMSA, синдром Пирсона, синдром SANDO, синдром MIRAS, синдром MELAS, синдром MERRF, синдром SCAE, синдром NARP, синдром Барта, синдром CPEO, синдром Ли и др. [1].
Наиболее часто в детском возрасте встречаются следующие клинические синдромы митохондриальной патологии: синдром MELAS (митохондриальная энцефаломиопатия, лактат-ацидоз и инсультоподобные пароксизмы), синдром MERRF (миоклонус-эпилепсия с рваными красными волокнами), синдром Кернса–Сейра (характеризуется птозом, офтальмоплегией, пигментным ретинитом, атаксией, нарушением сердечного проведения), синдром NARP (нейропатия, атаксия, пигментный ретинит), синдром Ли (подострая некротизирующая энцефаломиелопатия), болезнь Лебера (наследственная оптическая нейропатия) [1, 2].
Имеется большой пул заболеваний, причиной которых является не мутации митохондриальной ДНК, а мутации ядерной ДНК, кодирующей работу митохондрий. К ним относятся следующие виды патологии: болезнь Барта (миопатия, кардиомиопатия, транзиторные нейтро- и тромбоцитопении), митохондриальная гастроинтестинальная энцефалопатия (аутосомно-рецессивное мультисистемное заболевание): птоз, офтальмоплегия, периферическая нейропатия, гастроинтестинальная дисфункция, приводящая к кахексии, лейкоэнцефалопатия. Возраст дебюта последнего заболевания весьма вариабелен — от периода новорожденности до 43 лет.
Диагностика митохондриальной патологии
Клинические критерии диагностики митохондриальных болезней сравнительно многочисленны: 1) миопатический симптомокомплекс (непереносимость физических нагрузок, мышечная слабость, снижение мышечного тонуса); 2) судороги (миоклонические или мультифокальные); 3) мозжечковый синдром (атаксия, интенционный тремор); 4) поражение глазодвигательных нервов (птоз, наружная офтальмоплегия); 5) полинейропатия; 6) инсультоподобные пароксизмы; 7) мигренеподобные головные боли; 8) черепно-лицевая дисморфия; 9) дисметаболические проявления (рвота, эпизоды летаргии, комы); 10) дыхательные нарушения (апноэ, гипервентиляция, тахипноэ); 11) поражение сердца, печени, почек; 12) прогрессирующее течение заболевания [1, 2].
В диагностике митохондриальных болезней используются следующие клинические критерии: 1) признаки поражения соединительной ткани (гипермобильный синдром, гиперэластичность кожи, нарушения осанки и др.); 2) нейродегенеративные проявления, лейкопатии при проведении магнитно-резонансной томографии (МРТ) головного мозга; 3) повторные эпизоды нарушения сознания или необъяснимые эпизоды рвоты у новорожденных; 4) необъяснимая атаксия; 5) отставание в умственном развитии без определенных причин; 6) отягощенный семейный анамнез; 7) внезапное ухудшение состояния ребенка (судороги, рвота, расстройства дыхания, вялость, слабость, нарушения мышечного тонуса — чаще мышечная гипотония, кома, летаргия; поражение печени и почек, не поддающееся обычной терапии) [1, 2].
Лабораторные (биохимические) исследования нацелены в первую очередь на выявление у пациентов лактат-ацидоза и/или пируват-ацидоза. При этом следует помнить, что нормальные показатели молочной кислоты не исключают наличия митохондриального заболевания. Другие биохимические показатели, исследуемые при подозрении на наличие митохондриальной патологии, включают кетоновые тела в крови и моче, ацилкарнитины плазмы крови, а также содержание органических кислот и аминокислот в крови и моче [9].
M. V. Miles и соавт. (2008) предложили оценивать содержание мышечного коэнзима Q10 у детей с дефектом ферментов дыхательной цепи митохондрий [10].
Цитоморфоденситометрические исследования позволяют оценивать активность митохондрий лимфоцитов (снижение количества, увеличение объема, снижение активности).
Из инструментальных исследований (помимо методов нейровизуализации) используется биопсия скелетных мышц с проведением специфических гистохимических реакций — для выявления феномена «рваных красных волокон» (ragged red fibers — RRF) в полученном биоптате. Синдромами с «рваными красными волокнами» являются следующие: MELAS, MERRF, KSS, PEO (прогрессирующая наружная офтальмоплегия), а также синдром Пирсона. Синдромы без RRF: болезнь Leigh, NARP, LHON (наследственная оптическая нейропатия Лебера) [2].
Генетические методы исследований сводятся к определению наиболее частых мутаций и секвенированию митохондриальной ДНК.
Лечение митохондриальной патологии
Терапия митохондриальных болезней, к сожалению, не разработана. С позиций доказательной медицины считается, что эффективное лечение для этой представительной группы болезней отсутствует. Тем не менее, в различных странах мира используются фармакологические средства и биологически активные вещества, нацеленные на нормализацию метаболизма и обеспечение адекватной энергетики митохондрий.
При синдроме MELAS лечение должно быть направлено на лечение судорог, эндокринных расстройств, устранение последствий инсульта.
P. Каufmann и соавт. (2006) указывают, что поскольку уровень лактата часто коррелирует с тяжестью неврологических проявлений, целесообразно применять дихлорацетат для снижения уровня лактата [11]. В нашей стране с аналогичной целью используется диметилоксобутилфосфонилдиметилат (Димефосфон) [12].
В исследованиях японских авторов Y. Koga и соавт. (2002, 2005, 2006, 2007) с хорошим эффектом использовалось внутривенное введение L-аргинина (предшественника NO) — для стимуляции вазодилатации в остром периоде инсульта, а также пероральное его применение для снижения тяжести последующих эпизодов [13–16].
Среди средств, используемых в терапии митохондриальной патологии, фигурируют следующие: витамин В1 (тиамин) — 400 мг/сут, витамин В2 (рибофлавин) — 100 мг/сут, витамин С (аскорбиновая кислота) — до 1 г/сут, витамин Е (токоферол) — 400 МЕ/сут, никотинамид (ниацин) — до 500 мг/сут, коэнзим Q10 — от 90 до 200 мг/сут, L-карнитин — от 10 мг до 1–2 г/сут, янтарная кислота — от 25 мг до 1,5 г/cут, Димефосфон 15% — 1,0 мл на 5 кг массы тела. Применяются также цитохром С (внутривенно), Реамберин (внутривенно) и Цитофлавин (внутривенно и перорально) [17, 18].
В качестве других средств фармакотерапии выступают кортикостероиды, минералокортикоиды (при развитии надпочечниковой недостаточности), антиконвульсанты — при судорогах/эпилепсии (исключая вальпроевую кислоту и ее производные, ограничивая применение барбитуратов). В наших наблюдениях наиболее эффективной противосудорожной терапией являлось использование препаратов леветирацетам (Кеппра), топирамат (Топамакс) или их сочетаний.
Нейродиетология при митохондриальной патологии
Основным принципом диеты при митохондриальной патологии является ограничение нутриентов, оказывающих негативное влияние на механизмы обмена — до формирования метаболического блока (рацион питания одновременно обогащается другими компонентами на обычном или повышенном уровне). Такая терапевтическая стратегия получила название «обхождения блока» (going around the block). Важным исключением в этом плане является группа митохондриальных нарушений, ассоциированных с метаболизмом пирувата (недостаточность пируватдегидрогеназного комплекса с сопутствующими нарушениями со стороны углеводов/гликогена/аминокислот). При этом рекомендуются кетогенная диета и другие виды высокожировых диет [19].
Широко применяются вещества, являющиеся пищевыми кофакторами (коэнзим Q10, L-карнитин, ацетил-L-карнитин, витамин В2, аскорбиновая кислота, витамин Е, витамин В1, никотинамид, витамин В6, витамин В12, биотин, фолиевая кислота, витамин К, α-липоевая кислота, янтарная кислота, Se) [19]. Рекомендуется избегание индивидуальных алиментарных факторов, индуцирующих обострение митохондриальной болезни (голодание, потребление жиров, белков, сахарозы, крахмала, алкоголя, кофеина, мононатрия глутамата; количественные нарушения приема пищи и неадекватное потребление пищевой энергии). При необходимости осуществляется клиническое питание (энтеральное, парентеральное, гастростомия) [19].
Чрезвычайно важными являются своевременная диагностика митохондриальных болезней, поиск клинических и параклинических критериев этих заболеваний на этапе предварительном, догенетическом. Это необходимо для подбора адекватной метаболической терапии и предотвращения ухудшения состояния или инвалидизации больных с этими редкими заболеваниями.
C. S. Chi (2015) подчеркивает, что подтверждение или исключение митохондриальной патологии остается принципиальным в педиатрической практике, особенно когда клинические признаки болезни не являются специфичными, вследствие чего необходим катамнестический подход к оценке симптомов и биохимических показателей [20].
Литература
* ГОУ ВПО РНИМУ им. Н. И. Пирогова МЗ РФ, Москва
** ГОУ ВПО ПМГМУ им. И. М. Сеченова МЗ РФ, Москва