Роль активных форм кислорода в механизмах адаптации к факторам

окружающей среды

Ю.В.АрхипенкоЮ.В.Архипенколаборатория адаптационной медицины,лаборатория адаптационной медицины,факультет фундаментальной медицины,факультет фундаментальной медицины,

МГУ имени М.В.ЛомоносоваМГУ имени М.В.Ломоносова

«АДАПТАЦИЯ ЧЕЛОВЕКА НА СЕВЕРЕ: МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ» ,Архангельск, 3 - 4 декабря 2012 г.

Активные формы кислорода

• Супероксидный анион-радикал

• Гидроксильный радикал

• Перекись водорода

• Пероксинитрит

• …

Свободнорадикальное окисление

• Липидов

• Белков

• Нуклеиновых кислот

• Углеводов

• …

00

норманорма

онкологияонкология апоптозапоптозпатологическиепатологические

процессыпроцессы

некроз,некроз,разрушениеразрушение

структурструктур

Значимость окислительного стресса для организмаЗначимость окислительного стресса для организма

адап

тац

ия

адап

тац

ия

Участие активных форм кислорода в реализации клеточных ответов на внешний фактор

некрознекроз

Адаптация,резистентность

Внешнийфактор

АФКАФК

апоптозапоптозПовреждение

структур

Физиологическиефункции

out

in

nucleus

Протеин-тирозин-киназа

Киназныекаскады

Факторытранскрипции

NFkB, AP-1, HIF

Экспрессиягенов

ядроСинтез специф. и стресс-белков

HSP, HОx, антиоксидантные

ферменты

Физиол.ответи резистент-ность

КаспазныекаскадыРецептор

Рецептор

Cross-talk

Red-ox signaling

Пути адаптации

Неспецифические

Специфические

перекрестныеэффекты

адаптации:

Адаптацияк гипоксии

Адаптацияк стрессу

Устойчивостьк стрессу

Устойчивостьк гипоксии

Прямыеи

Адаптация на уровнях организма

Адаптация дыхания

Адаптация системы крови

Локальные механизмы:

Системные механизмы:

Тканевая адаптация

Клеточная адаптация

Сравнение адаптации к интервальной и постоянной гипоксии

0

100

200

%%

Постояннаягипоксияв горах

- Продукты ПОЛ (ТБК-активные)

- Активность каталазы

Интервальнаягипоксия“4000 m”

Интервальнаягипоксия“6000 m”

МоскваТерскол

* - P<0,05**- P<0,02

нормоксиянормоксия

Многократное действие ограниченного по интенсивности адаптивного фактора

внешнийфактор

отмена

АФК

неспецифическаярезистентность

АФКАФКАФКАФК

5 min.

20

30

10

[O2], %

Адаптация к изменениям уровня O2

Hypoxia-Normoxia

Hyperoxia-Normoxia

Hypoxia-Hyperoxia

- ROS

1 2 3 4

1 - PhL – acute physical load (exhausting swimming with 5% from weight, at 21оC)2 - PhT + PhL- acute physical load after physical training3 – HN + PhT + PhL – PhL after PhT combined with adaptation to hypoxia-normoxia.4 – HH + PhT + PhL – PhL after PhT combined with adaptation to hypoxia-hyperoxia.* - significance of differences, active phase(Р ≤ 0.05) from group PhT (Mann-Whitney U-Test).

Длительность плавания и доля активной фазы плавания (темно-серый)

Individual duration of rat swimming/benzene

Single PhL (1), benzene and PhL (B+PhL) (2), adaptation to hypoxia/hyperoxia and benzene and PhL (HH+B+PhL)(3).

Ordinate - individual number of animal; abscissa- time, min.

11 22 33

Уровень HO-1 (A) и HSP-70 (B) при адаптации к гипоксии и/или гипероксии

Ctrl HP+HO HO+N HP+N TBST positive ctrl

H35, to Thymus, to

HP+HO HO+N HP+N HP+HO HO+N HP+N H35, toCtrl

brain liver

liver

A

B

Защитные эффекты гипоксической тренировки в клинике

Сердечно-сосудистая система

Заболевания системы дыхания

Язвы желудка и12-перстной кишки

Шизофрения

Диабет

Ревматоидный артрит

Предоперационнаяподготовка

Атеросклероз

Кожные заболевания(нейродермит)

Выводы

• Активные формы кислорода (АФК) являются участниками неспецифической компоненты процесса адаптации организма к факторам среды

• Периодичность умеренной активации АФК обеспечивает устойчивое накопление клеточных компонентов, способствующих повышению устойчивости к внешним факторам