Клиническая медицина

¹ Захаров И.С., ^1,2 Колпинский Г.И., ³ Белова Л.Ф., ³ Барсукова М.А.,

³ Вышаренко Н.А., ³ Зеленкина О.В.

¹ ГБОУ ВПО Кемеровская государственная медицинская академия Министерства здравоохранения Российской Федерации,

² МБУЗ «Клинический консультативно-диагностический центр»,

³ поликлиника МСЧ КОАО «Азот», г. Кемерово

Влияние активных форм кислорода на резорбтивные процессы костной ткани

Резорбтивные процессы, возникающие при участии остеокластов, являются частью ремоделирования кости. В дифференцировке гемопоэтических клеток и формировании остеокластов принимают участие активные формы кислорода посредством взаимодействия с RANCL (Receptor activator of NF-kappa B ligand) – лигандом рецептора-активатора ядерного фактора В [13]. RANCL способствует увеличению количества остеокластов и, как следствие, развитию остеопороза и гиперкальциемии [11, 19].

Активные формы кислорода (АФК) представляют соединения, образованные восстановленной молекулой кислорода. В физиологических условиях АФК играют важную роль в различных функциях организма: фагоцитозе, микросомальном окислении чужеродных химических соединений, разрушении бактерий, иммунологически несовместимых, злокачественных клеток, воспалительных реакциях [2, 5]. Однако, ряд факторов (гипоксия, ксенобиотики, поллютанты, интоксикация, инфекционные агенты) приводят к чрезмерному образованию АФК, свободных радикальных соединений, формируя, так называемый, оксидативный стресс, проявлениями которого являются: активизирование процессов перекисного окисления липидов, инактивирование ферментов, окислительная модификация белков и ДНК. Повышенная продукция упомянутых образований приводит к развитию различных патологических процессов и связанных с ними заболеваний [10].

До наступления менопаузы у женщины имеется баланс между костеобразованием и резорбтивными процессами костной ткани. Чрезмерное воздействие активных форм кислорода способствует доминированию резорбции и формированию остеопороза.

В экспериментах были получены данные об усилении резорбтивных процессов костной ткани у крыс при воздействии ряда поллютантов, что приводило к развитию остеопороза. Этому сопутствовало повышение образования активных форм кислорода и усиление свободно-радикальных процессов. Также было отмечено снижение антиоксидантной защиты и уменьшение уровня эстрадиола у самок крыс [3, 4].

Эстрогены принимают активное участие в метаболизме кости. Они оказывают влияние на формирование скелета, стимулируют рост костей, способствут наступлению пика костной массы к 20-30-летнему возрасту, поддерживая костную массу вплоть до периода менопаузы. Дефицит эстрогенов, связанный с менопаузой, приводит к уменьшению костной массы, в результате чего, возникает остеопороз. Влияние эстрогенов на метаболизм костной ткани осуществляется через эстрогеновые рецепторы, способствуя пролиферации остеобластов, подавлению активности остеокластов, и, как следствие, снижению резорбтивных процессов. Эстрогены блокируют синтез ряда интерлейкинов (ИЛ-1, ИЛ-6), ФНО-α, RANCL, обладающих активирующим действием на остеокласты [6]. При этом, важную роль во взаимодействии указанных агентов играют активные формы кислорода [7, 9, 16, 18, 20].

Стероидные гормоны, включая и эстрогены, обладают антиоксидантной активностью [1]. В связи с этим, гипоэстрогения, связанная с менопаузой, овариоэктомией, либо гипогонадизмом другой этиологии приводит к формированию оксидативного стресса и, как следствие, развитию остеопороза.

Помимо повышения уровня активных форм кислорода в экспериментах было выявлено напряжение антиоксидантной системы.

Behfar A.A. (2008) в проведённом исследовании выявил, что при остеопорозе уровень супероксиддисмутазы увеличивается. Была установлена зависимость между уровнем супероксиддисмутазы плазмы крови и показателями минеральной плотности кости [8].

В другом исследовании Jannata B. с соавт. (2010) отметили снижение активности каталазы у женщин с низкой минеральной плотностью кости [12].

Maggio D. (2003) отметил дефицит аскорбиновой кислоты, α-токоферола, ретинола при низких показателях костной массы и остеопорозе [14]. Так же, было выявлено снижение уровня малонового диальдегида при введении в организм аскорбиновой кислоты, α-токоферола, что положительно сказывалось на показателях костного метаболизма у пациентов с остеопорозом [15, 17].

Результаты представленных исследований свидетельствуют о напряжении антиоксидантной системы в процессе формирования остеопоротических изменений, в связи с высокой активностью свободных радикалов.

Таким образом, повышенное образование активных форм кислорода приводит к возникновению оксидативного стресса, в результате чего, активируются процессы резорбции костной ткани и формируются остеопоротические изменения.

Список литературы

1. Биленко М.В. Ишемические и реперфузионные повреждения органов. Москва, «Медицина», 1989. 368 с.

2. Донцов В.И., Крутько В.Н., Мрикаев Б.М., Уханов С.В. Активные формы кислорода как система: значение в физиологии, патологии и естественном старении. Труды ИСА РАН 2006. Т. 19. С. 50-69.

3. Камилов Ф.Х., Бикметова Э.Р., Меньшикова И.А., Рамазанова Л.М., Ганеев Т.И. Особенности метаболизма костной ткани крыс при длительной интоксикации дихлорэтаном. Астраханский медицинский журнал. Материалы 7-ой международной научно-практической конференции «Достижения фундаментальных наук в решении актуальных проблем медицины». – 2010. №1 – С. 245-247.

4. Камилов Ф.Х., Иванова Г.В., Фаршатова Е.Р., Ганеев Т.И., Меньшикова И.А., Бикметова Э.Р. Ремоделирование костной ткани при действии хлорпроизводных алифатических углеводородов. Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Связь заболевания с профессией с позиций доказательной медицины». – Казань, 2011. - С.274-276.

5. Кулинский В.И. Активные формы кислорода и оксидативная модификация макромолекул: польза, вред и защита // Соросовский образовательный журнал, №1, 1999. С. 2-7.

6. Чечина О.Е., Биктасова А.К., Сазонова Е.В., Жукова О.Б., Прохоренко Т.С., Крат И.В., и др. Роль цитокинов в редокс-зависимой регуляции апоптоза. Бюллетень сибирской медицины, № 2, 2009. С. 67-72.

7. Arnal, J.F., et al. 1996. Ethinylestradiol does not enhance the expression of nitric oxide synthase in bovine endothelial cells but increases the release of bioactive nitric oxide by inhibiting superoxide anion production. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 93:4108–4113.

8. Behfar A.A., Sadeghi N., Oveisi M.R., Jannat B., Hajimahmoodi M., Jamshidi A.R., at al. The plasma antioxidant activity of superoxide dismutase enzyme in osteoporosis. Acta Medica Iranica 2008; 46(6): 441-446.

9. Grassi F, Robbie-Ryan M, Oian W, et al. Oxidative stress induced dendritic cell-dependent T cell activation. A novel mechanism by which estrogen deficiency causes bone loss. J Bone Miner Res 2005;20:S37.

10. Harman D. // Ann. N. Y Acad. Sci. 1994. Vol. 717. P. 257–266.

11. Horowitz M.C., Xi Y., Wilson K., Kacena M.A. Control of osteoclastogenesis and bone resorption by members of the TNF family of receptors and ligands. // Cytokine & Growth Factor Reviews. 2001. Volume 12, P. 9-18.

12. Jannata B., Oveisib M.-R., Sadeghib N., Hajimahmoodib M., Jamshidic A.-R., Dolaghb G. I., at al. The erythrocyte catalase enzyme activity in Iranian osteoporotic women. // Iranian Journal of harmaceutical Sciences Winter 2010: 6(1): 19-24.

13. Kong Y.Y., Yoshida H., Sarosi I., Tan H.L., Timms E., Capparelli C., at al. OPGL is a key regulator of osteoclastogenesis, lymphocyte development and lymph node organogenesis. Nature 397, 315–323 (1999).

14. Maggio, D., Barabani, M., Pierandrei, M., Polidori, M. C., Catani, M., Mecocci, P., et al. (2003). Marked decrease in plasma antioxidants in aged osteoporotic women: Results of a cross-sectional study. J Clin Endocrinol Metab, 88(4), 1523-1527.

15. Muray RK, Keeley F W. Structure and function of lipid soluble vitamins. In: Murray RK, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW, Harper’s biochemistry, 25th ed 57; Lange medical Books, Stamford, Connecticut Mc Graw hill 2000: 648-50.

16. Sack, M.N., Rader, D.J., and Cannon, R.O. 1994. Oestrogen and inhibition of oxidation of low-density lipoproteins in postmenopausal women. Lancet. 343:269–270.

17. Sarita N. Chavan, Umesh More, Shruti Mulgund, Vishal Saxena and Alka N. Sontakke. Effect of supplementation of vitamin c and e on oxidative stress in osteoporosis. // Indian Journal of Clinical Biochemistry, 2007 / 22 (2) 101-105.

18. Sawada, H., et al. 2000. Mechanisms of antiapoptotic effects of estrogens in nigral dopaminergic neurons. FASEB J. 14:1202–1214.

19. Sophie Roux and Philippe Orcel. Bone loss Factors that regulate osteoclast differentiation: an update. Arthritis Res 2000, 2:451–456.

20. Sudoh, N., et al. 2001. Estrogen prevents oxidative stress-induced endothelial cell apoptosis in rats. Circulation. 103:724–729.