Журнал «Здоровье ребенка» 1(16) 2009

Введение

Монооксид азота (NO) является убиквитарной молекулой в организме человека и обладает мощным антибактериальным, противовирусным и противогрибковым действием. NO играет особую роль в процессах пато- и саногенеза внутриклеточных инфекций, инфекционно-воспалительных и аллергических заболеваний органов дыхания [24, 50, 85, 134, 153, 164]. NO — уникальный клеточный мессенджер. Молекулы NO быстро распространяются из места продукции, проникают через мембраны клеток, взаимодействуют с внутриклеточными молекулярными целевыми белками. Учитывая, что молекула NO характеризуется короткой продолжительностью жизни, ее радиус действия не превышает несколько клеток, для нее не нужны специфические мембранные рецепторы и особенные внутриклеточные механизмы деградации. Монооксид азота участвует в регуляции различных биологических функций. В частности, эндогенный NO оказывает иммуномодулирующее действие, регулирует тонус бронхиального дерева, сосудов, подвижность ресничек реснитчатого эпителия бронхов, активность неадренергической нехолинергической нейротрансмиссии, тромбоцитарную активность, модулирует активность апоптотического процесса, выполняет цитотоксические и цитостатические защитные функции [134, 135, 141].

Впервые в 1994 году группа ученых под руководством L.E. Gustafsson [144], а в последующем и другие исследователи показали, что у больных бронхиальной астмой достоверно повышен уровень концентрации NO в выдыхаемом воздухе и бронхоальвеолярной жидкости. Было доказано, что данное повышение концентрации NO связано с усилением экспрессии нитрооксидсинтаз и сопряжено со степенью активности эозинофильного воспаления слизистой оболочки бронхиального дерева. Также было установлено, что увеличение концентрации  NO в выдыхаемом воздухе наблюдается при некоторых острых респираторных вирусных инфекциях, бронхоэктатической болезни, саркоидозе легких, фиброзирующем альвеолите. А при первичной цилиарной дискинезии (синдроме Картагенера), муковисцидозе, дефиците α₁-антитрипсина, легочной артериальной гипертензии характерно снижение содержания NO в выдыхаемом воздухе [26, 44, 64, 84, 135].

Синтез монооксида азота

В дыхательных путях NO продуцируется нитрооксидсинтазами самых разнообразных клеток — эпителиоцитов, эндотелиоцитов, провоспалительных клеток иммунной системы (макрофагов, нейтрофилов, тучных клеток, Т-лимфоцитов), нейронов [20]. Несмотря на то что уровень продукции NO эпителиоцитами не превышает объемы генерации NO макрофагами [126], эпителий респираторного тракта считают уникальным континуумным паттерном, который участвует в обмене NO [46, 56, 127].

Характеристика нитрооксидсинтаз

NO синтезируется из L-аргинина при участии кислорода, никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ), ионов Са²⁺ под действием нитрооксидсинтаз ( NOS , EC 1.14.13.39) [101, 146, 150].

Молекула NOS представляет собой гомодимер, каждая субъединица которого состоит из редуктазного С-терминального домена, содержащего НАДФ, флавинаденина динуклеотид, флавина-мононуклеотид-связывающие сайты, оксигеназного N-терминального домена, содержащего связывающие сайты цитохром- Р⁴⁵⁰-подобного гемопротеина, L-аргинина и тетрагидроптерина (BH₄), и кальмодулин-связывающей области, объединяющей редуктазный и оксигеназный домены [11, 132].

Известны три типа NOS:

1. Нейрональная нитрооксидсинтаза (nNOS, NOS₁), которая экспрессируется нейронами, эпителиоцитами, эндотелиоцитами мелких артерий, тромбоцитами, миоцитами, f3-клетками поджелудочной железы [18].

2. Индуцибельная, или макрофагальная, нитрооксидсинтаза (iNOS, mNOS, NOS₂), экспрессируемая макрофагами, нейтрофилами, эпителиоцитами респираторного тракта, а также кардиомиоцитами, глиальными клетками, миоцитами сосудов, эндотелиоцитами и нейронами [8, 90, 95].

3. Эндотелиальная нитрооксидсинтаза (eNOS, NOS₃), основными продуцентами которой являются эндотелиоциты, тромбоциты, кардиомиоциты и нейроны [86].

Молекула nNOS (161 kDa) состоит из 1434 аминокислотных остатков, mNOS (131 kDa) — 1153 аминокислотных остатков, eNOS (133 kDa) — из 1203 аминокислотных остатков [11].

Каждая изоформа NOS имеет определенные места локализации во внутриклеточном пространстве клетки (табл. 1) [18, 117, 147].

В зависимости от характера функционирования различают конститутивные NOS (cNOS — NOS₁, NOS₃) и индуцибельную NOS (iNOS — NOS₂). cNOS являются кальций-кальмодулин-зависимыми ферментами со спонтанной активностью продукции низких концентраций NO. i NOS — кальций-независимый фермент, прочно связанный с кальмодулином, способный синтезировать высокие концентрации NO, для возбуждения которого, однако, требуются триггерные факторы — патоген-ассоциированные молекулярные структуры инфекционных агентов или цитокины. NNOS является только конститутивной, mNOS — только индуцибельной формой, e NOS в 80 % является конститутивной и в 20 % — индуцибельной ферментативной формой [18, 75, 80, 102, 127]. В настоящее время получены доказательства, что синтез NOS₁ и NOS₃ также может иметь индуцированный, а NOS₂ — конститутивный характер [9].

Гены, кодирующие nNOS, располагаются на хромосоме 12 (12q24.2-12q24.3), mNOS — на хромосоме 17 (17ql1.2-q12), еNOS — на хромосоме 7 (7q35-7q36) [25, 57, 104, 135].

Недавно были представлены доказательства физической ассоциации изоформ NOS с различными структурными и регулирующими белками (табл. 2) [77].

Индукция синтеза монооксида азота

Наличие NO в респираторном тракте обусловлено ферментативной работой всех трех изоформ NOS [121, 152].

Конститутивная продукция NO обусловлена возбуждением ионотропных и метаботропных рецепторов. Активация iNOS не зависит от уровня концентрации внутриклеточного Са²⁺. Возбуждение iNOS связано с активацией Toll -подобных (TLR), цитокиновых рецепторов [134].

Возбуждение ионотропных рецепторов способствует повышению внутриклеточной концентрации ионов Ca²⁺. Последние, формируя комплекс Са²⁺/кальмодулин, способствующий передаче электронов от НАДФ к редуктазному домену, возбуждают предсуществующие конститутивные формы NOS (nNOS и еNOS) [18].

Возбуждение метаботропных рецепторов приводит к фосфорилированию сопряженных с ними G-белков. За счет замены ГДФ на ГТФ происходит диссоциация тримерного G-белка на две части — ГТФ-связанную α-субъединицу и гетеродимер βγ. ГTФ-α и гетеродимер βγ индуцируют фосфоинозитол-3-киназу (PI3-K), аденилатциклазу, фосфолипазу А₂, фосфолипазу С_b и фосфодиэстеразу. Аденилатциклаза и PI3-K фосфорилируют сериновые аминокислотные остатки Ser⁶¹⁷, Ser¹¹⁷⁹ протеинкиназы А и Ser⁶³⁵, Ser¹¹⁷⁹ протеинкиназы Akt, которые затем активируют eNOS. Также стресс-индуцированный распад АТФ активирует АМФ-киназу, которая фосфорилирует Ser¹¹⁷⁹ eNOS [11, 18].

Индукция гена iNOS обусловлена взаимодействием РАМР инфекционных агентов с TLR или цитокинов — эпидермального фактора роста (EGF), IL -1β, IL -2, TNF -α, TNF -β, IFN -α, IFN -γ — со специфическими рецепторами клеток-продуцентов NO [26, 42, 51, 61, 91, 142].

Возбуждение TLR клеток ведет к активации рецептор-ассоциированной Janus киназы 2 (JAK2), экстрацеллюлярной сигнал-регулируемой киназы 1/2 (Erk1/Erk2) и p38 митоген-активируемой протеинкиназы (p38 MAPK), что определяет индукцию факторов транскрипции — NF-kВ, NF-ILC, STAT1, IRF-1 и GAF, которые и обусловливают активацию транскрипции гена iNOS. После индукции триггерными факторами активность iNOS появляется через 6–8 часов, в течение которых происходит индукция генов и синтез фермента [14, 87, 89, 135, 167].

Учитывая, что активация гена iNOS происходит при одновременном возбуждении нескольких его специфических сайтов связывания, для индуцибельной продукции NO требуется комплексный стимул в виде сочетания РАМР с IFN -γ, или РАМР с IL -1β, или РАМР с TNF -α [82]. EGF активирует PI3-K, протеинкиназу Akt , предопределяя усиление активности iNOS , а также экспрессии IL -1R₁ [42, 89].

Индукцию iNOS также определяют активация α_1A-адренорецепторов [77] и малой ГТФазы Rac 2 [81]. При заболеваниях органов дыхания в индукции синтеза NO важную роль играет активация гипоксия-регулирующих элементов промотора гена iNOS [7].

Синтез монооксида азота

Фермент NOS производит NO из L-аргинина в результате реакции 2L-аргинин + 3НАДФН + 4O₂ + 3H⁺ → 2L-цитруллин + 2NO + 3НАДФ⁺ + 4H₂O (рис. 1).

Эндогенно образовавшийся NO оказывает как аутокринное, так и паракринное действие. Молекулы NO, несмотря на свою высокую химическую активность, способны транспортироваться на расстояния, превышающие размеры одной клетки не более чем в несколько раз [2].

Эпителиоциты респираторного тракта на протяжении всей слизистой оболочки и альвеолоциты обладают способностью экспрессировать мРНК iNOS и индуцибельно генерировать NO. Показано, что iNOS эпителиоцитов расположена рядом с субмембранным белковым комплексом, который тесно связан с кортикальным F -актином и физически взаимодействует с апикальным эзрин-радиксин-моэзин-связанным фосфопротеином (EBP 50). Взаимодействие iNOS с EBP 50 и обусловливает высвобождение NO из внутриклеточного континуума через апикальную поверхность мембраны клетки [55, 77].

Ингибиция синтеза монооксида азота

Продукция NO регулируется на транскрипционном, посттранскрипционном и посттрансляционном уровнях [106].

Предупреждение повышения концентрации NO выше цитотоксического уровня обусловлено ингибицией iNOS собственно самим монооксидом азота по типу обратной отрицательной связи; производными L -аргинина (NG-монометил-L-аргинином (L-NMMA), асимметричным N^G,N^G-диметил-L-аргинином (LADMA), N-нитро-L-аргинин метиловым эфиром (LNAME)); действием ингибирующих протеинов; деградацией iNOS [12, 77, 97, 125]. Ингибирующее действие на iNOS оказывают калирин и NOS-ассоциированный протеин-110 kDa (NAP 110). Калирин связывается с первыми 70 аминокислотными остатками iNOS, а NAP110 взаимодействует с NH 2 терминальным доменом iNOS, предотвращая димеризацию NOS . Ингибирующее действие калирин проявляет в нейронах, а NAP110 — в макрофагах. Основными протеолитическими системами, ответственными за регулируемую деградацию iNOS, являются кальпаиновый и убиквитин-протеосомный пути протеолиза. В процессе деградации NOS участвуют глюкокортикоиды, кавеолин-1, белок Hsp90, нейротоксические молекулы, ингибиторы NOS [32, 76–78, 117, 158].

Краткая характеристика монооксида азота и активных радикалов азота

Различают три электронных состояния молекулы NO — нейтрально заряженный радикал; отрицательно заряженный радикал нитроксил (NO^–), образующийся при присоединении одного электрона; положительно заряженный радикал нитрозоний (NO⁺), образующийся при потере одного электрона [4]. Период полураспада NO в живых организмах составляет от 1 до 5 секунд [6]. Активные радикалы азота участвуют в процессах нитрирования, образуя нитротирозин, нитрогуанозин, нитрозилирования, образуя нитрозотиолы, нитрозамины, и окисления [1].

NO быстро окисляется до двуокиси азота (NO₂), которая в водных растворах превращается в нитрит (NO^2–) или нитрат (NO^3–) (рис. 2). В клетках организма NO может: 1) активировать солютабную гуанилатциклазу (сГЦ), 2) инактивироваться, взаимодействуя с железом оксигемоглобином и с аминокислотным остатком Cys⁹³ субъединицы B гемоглобина, 3) оказывать цитотоксическое действие [40]. Молекулы NO, взаимодействуя с активированными кислородсодержащими метаболитами (АКМ), дают начало активным радикалам азота — пероксинитриту (ONOO^–) и двуокиси азота (NO₂) [23, 45, 49, 143]. Образование пероксинитрита особенно характерно для процесса фагоцитоза активированными IFN-γ макрофагами [35].

Пероксинитрит является высокореактивным радикалом, который быстро окисляет и нитрозилирует ароматические аминокислоты, липиды и ДНК [36]. Результаты современных исследований представили доказательства, что процесс S -нитрозилирования, модифицирующий тиоловые группы цистеина, определяет большинство эффектов NO. В респираторном тракте человека в состоянии практического здоровья концентрация S-нитрозоглутатиона и S-нитрозотиольных белков колеблется в пределах 0,5–1,0 мкмоль. S -нитрозоглутатион усиливает биение ресничек реснитчатого эпителия и обладает бронходилатирующим цГМФ-независимым эффектом, который приблизительно вдвое превосходит действие теофиллина. Процесс S -нитрозилирования оказывает влияние на экспрессию и активность большинства ионных хлоридных, в частности, трансмембранного регуляторного белка муковисцидоза ( cystic fibrosis transmembrane conductance regulator — CFTR ), натриевых, кальциевых каналов клеток бронхолегочной системы. Показано, что NOS способны физически связываться с ионными каналами или со скаффолд-протеинами, которые способствуют локализации NOS в непосредственной близости каналов. Продукция NO вблизи ионных каналов обусловливает селективное S -нитрозилирование данных белковых структур. S -нитрозилирование модифицирует передачу сигналов с G -протеин-связанных рецепторов (G - protein - coupled receptors — GPCR) и рецептора тирозиновых киназ [52, 130].

Механизмы действия монооксида азота в респираторном тракте

Спектр биологического действия NO зависит от уровня его концентрации. При низком уровне концентрации, который сопровождает функционирование конститутивных эндотелиальных и нейронных изоформ NOS (еNOS и nNOS), NO оказывает цитопротективное действие; в условиях высокой концентрации, которая возникает при работе индуцибeльной изоформы, NO оказывает цитотоксическое действие (рис. 3).

Также высокая концентрация NO оказывает антибактериальное, противовирусное, противогрибковое действия, способствует развитию воспалительного процесса, вызывает повреждение ДНК, ингибирует митохондриальное дыхание, способствует усилению апоптоза клеток. Низкие уровни концентрации NO индуцируют активность сГЦ, цитохрома Р⁴⁵⁰. Взаимодействие NO с гемом приводит к образованию протопорфириновой IX-подобной структуры, которая является мощным активатором сГЦ. В результате активации сГЦ происходит увеличение внутриклеточной концентрации циклического 3'',5''-гуанилатмонофосфата (цГМФ), который индуцирует цГМФ-зависимую протеинкиназу (протеинкиназу GIα — PKGIα), цГМФ-регулируемые фосфодиэстеразы и активированные циклическим нуклеотидом ионные каналы (CNG), действие которых обусловливает вазодилатационное, бронходилатационное, антипролиферативное, антиапоптотическое, иммунорегулирующее, антитромбоцитарное, антиоксидантное действия NO [33, 91].

Антибактериальное и противовирусное действие монооксида азота

В настоящее время доказано, что усиленная активность iNOS является мощным компонентом системы защиты респираторного тракта организма. Полагают, что в противоинфекционной защите респираторного тракта ведущую роль играет индуцибельно продуцируемый NO [101]. Время транскрипционных процессов индуцибельно-продуцируемого NO составляет 6–8 часов после воздействия внешнего или внутреннего стимула. Мощность генерации NO iNOS превышает в 1000 и более раз мощность сNOS [37]. Однако показано, что снижение активности NOS в респираторном тракте, характерное для муковисцидоза, может быть причиной хронизации воспалительного процесса, вызванного бактериальной или грибковой инфекцией, в частности Pseudomonas aeruginosa , Aspergillus fumigatus [116].

NO ингибирует рост бактерий, грибов, паразитов и подавляет репликацию вирусов [48].

Механизм бактерицидного действия NO остается недостаточно изученным. Показано, что NO, вступая в реакцию с железо- и тиолсодержащими регионами молекул ферментов, которые участвуют в митохондриальном дыхании, репликации ДНК инфекционных агентов, проявляет прямое бактерицидное действие. NO ингибирует многие вирусные протеиназы и факторы транскрипции, необходимые для вирусной репликации [97, 111], а также усиливает противовирусный эффект IFN -γ [14, 91, 134].

Опосредованное влияние на инфекционные агенты связано с формированием активных радикалов азота, в частности ONOO^–; синергизмом действия с гидроксильным радикалом; ингибированием каталазы, которое приводит к накоплению перекиси водорода и гидроксильного радикала [48, 49, 84, 85].

Одновременная продукция макрофагами и эпителиоцитами практически в эквимолярном соотношении супероксидного аниона радикала и NO приводит к образованию пероксинитрита, более токсичного, чем NO , для большинства бактериальных, вирусных [111, 123] и грибковых инфекционных агентов [31, 145, 154, 168]. Показано, что NO и пероксинитрит оказывают выраженное бактерицидное действие на Streptococcus группы B [56], Staphylococcus aureus [141], Mycoplasma pneumonia [65, 66], Chlamydia , Leishmania [166], Mycobacterium tuberculosis [113, 137, 156]. Однако некоторые микроорганизмы высокоустойчивы к бактерицидному действию NO. Также показано, что NO при некоторых острых респираторных вирусных заболеваниях, например при гриппе, способствует более тяжелому течению заболевания [93].

В настоящее время представлено новое понимание синергизма действия активных радикалов кислорода и азота в неспецифической защите организма [49]. Показано, что комбинированный дефицит iNOS и gp91^phox компонента НАДФН оксидазы, ответственной за генерацию супероксидного аниона O², приводит к быстрому развитию бактериальной инфекции с предопределенным, практически неизбежным летальным исходом [96]. Уровень продукции индуцибельного NO, генерируемого при развитии ответа на воздействие РАМР инфекционных агентов, намного ниже, чем необходимо для обеспечения бактериального киллинга, в то время как концентрация ONOO^– в среде микроокружения достигает 500 мкмоль/л и является достаточной для проявления бактерицидного эффекта [92]. Пероксинитрит взаимодействует с белками капсулы коксакивирусов, ингибируя проникновение вирусов в клетку [123]. F.C. Fang, A. Vazquez-Torres, P. Mastroeni и соавт. [16, 17, 155] считают, что бактериальный киллинг начинают АКМ, а NO осуществляет последующее, отсроченное во времени ингибирование роста бактериальных колоний.

Бронходилатирующее действие NO

Действие NO приводит к умеренному расслаблению гладких мышц преимущественно крупных бронхов. В основе данного механизма действия лежит непосредственное взаимодействие NO с сГЦ, которое обусловливает индукцию синтеза цГМФ. Мощным бронходилатирующим действием, независимым от цГМФ-пути, обладают образующиеся при нитрозилировании нитрозотиолы [134].

Бронхопротекторное действие NO

Показано, что дефицит активности cNOS сопряжен с развитием гиперчувствительности бронхиального дерева [134, 135]. При низком уровне концентрации NO способствует восстановлению экстрацеллюлярного матрикса, индуцируя простагландин-E₂-зависимый синтез коллагена [71, 149, 164], и активно участвует в процессах репарации слизистой оболочки респираторного тракта [71].

Влияние NO на дренажную функцию респираторного тракта

Активные радикалы азота увеличивают продукцию муцина и эпителиальной слизи, усиливая активность подслизистых желез, ускоряют движения ресничек реснитчатого эпителия, индуцируют активность апикальных анионных и базолатеральных калиевых каналов эпителиоцитов [27, 120, 134, 135], способствуя механической элиминации инфекционных агентов.

Про- и противовоспалительное действие монооксида азота

NO , как представитель нового класса сигнальных молекул, которые участвуют в работе многих систем организма, в том числе и иммунной, является важнейшим регулятором иммунного ответа [5, 13, 33, 63, 67, 73, 159]. В 1992 году NO был назван молекулой года как молекулярный мессенджер и регулятор клеточных функций [36].

Молекулярными мишенями NO являются железосодержащие ферменты, ДНК и такие белки, как сГЦ, NOS, гемоглобин, железосодержащие компоненты дыхательной цепи митохондрий, аконитаза, рибонуклеотидредуктаза [6]. Активные радикалы азота активируют или ингибируют белки ионных каналов, ядерные факторы транскрипции, киназы, каспазы, металлопротеиназы, метилтрансферазы, фосфодиэстеразы, изменяют цитокиновую и простагландиновую продукцию, влияют на процессы апоптоза [22, 61, 106, 115].

NO является иммунорегуляторной молекулой: высокие концентрации NO обладают провоспалительным и цитотоксическим действием, низкие концентрации NO демонстрируют противовоспалительные эффекты, в частности ингибируют экспрессию молекул адгезии, цитокинов, хемокинов, миграции лейкоцитов [21, 62]. Исследования, посвященные изучению влияния NO на процесс воспаления при заболеваниях респираторного тракта, показали, что соотношение провоспалительного и противовоспалительного действия NO зависит от многочисленных факторов — течени, тяжести, характера заболевания, длительности, степени активности индуцибельной продукции NO , состояния взаимоотношений местных окислительно-восстановительных механизмов [40, 152].

Провоспалительное действие монооксида азота

Монооксид азота обладает выраженным провоспалительным действием. Экспериментальные исследования показали, что у мышей с нокаутным геном iNOS при инфицировании вирусом гриппа или при экспериментальном воспалении, индуцированном липополисахаридом или яичным белком, наблюдаются менее выраженные морфологические признаки поражения ткани легкого и более низкая летальность, чем у диких мышей. Также применение экзогенных ингибиторов iNOS уменьшает степень активности воспалительного процесса в легочной ткани [39, 41, 69, 79, 152]. Активные радикалы азота считаются основными эффекторами провоспалительного процесса, возникающего в ходе окислительно-восстановительных реакций [59]. Активный радикал азота ONOO^– — высокореактивный окислитель, обладающий выраженной цитотоксической активностью, в основе которой лежит его способность окислять липиды и белки биомембраны клетки [26, 133]. Однако во время воспаления прямое обнаружение ONOO^– фактически невозможно из-за его очень короткого периода жизни (Т_1/2 = 1,9 с) [3, 98, 133]. Косвенные молекулярные признаки деструктивной активности ONOO^–, в частности появление 3-нитротирозина вокруг макрофагов воспалительной ткани, обнаружены при самых разнообразных воспалительных, аллергических, аутоиммунных заболеваниях легкого [43, 47, 53, 58, 122, 139, 153]. Также было показано, что пероксинитрит играет определенную роль в регуляции продукции IL-8 [138].

Противовоспалительное действие монооксида азота

Одним из определяющих противовоспалительных механизмов NO (при низких его концентрациях) является его способность ингибировать активность NF-kB [33].

При низких концентрациях NO, замедляя фосфорилирование и перемещение факторов транскрипции NF-kB в ядро клетки, супрессирует транскрипционные процессы и продукцию макрофагами провоспалительных цитокинов IL-12, IL-1 — индукторов Th₁-ответа [72, 108, 119, 121]. NO , продуцируемый активированными Т-лимфоцитами, непосредственно регулирует трансдукцию сигнала в клетке [99]. NO ингибирует продукцию интерферона-γ и IL -2 Th₁, не влияя на синтез IL -4 Th₂-клетками, обусловливая Th₂-направленность иммунного ответа. NO-индуцированное усиление Th₂-реакции и ингибиция Th₁-реакции могут спровоцировать развитие воспаления при аллергических заболеваниях и подавить воспалительную реакцию, связанную с инфицированием вирусными или бактериальными агентами [92]. Однако, по данным других авторов, в условиях низкого уровня концентрации NO усиливает дифференцировку Th₁, увеличивает экспрессию IL -12R и одновременно активирует пролиферацию Treg CD4⁺CD25⁺ [105, 109].

Индуцибельный NO способствует созреванию дендритных клеток и экспрессии антигенов главного комплекса гистосовместимости II класса [165].

Значительная часть противовоспалительного спектра эффектов NO связана с его способностью активировать сГЦ, индуцируя повышение внутриклеточной концентрации цГМФ. Повышение внутриклеточной концентрации цГМФ приводит к фосфорилированию фосфатазы миозина, разъединению связей миозина и актина, активации калиевых каналов гладких миоцитов артерий, бронхов, вызывая бронхо- и вазодилатацию [83, 103, 114, 124], а также к ингибиции экспрессии молекул адгезии, в частности, рецептора адгезии CD11_β/CD18 на мембране нейтрофилов [19, 159], к усилению экспрессии Р-селектина, который, взаимодействуя с L-селектинами лейкоцитов, способствует роллингу лейкоцитов [15, 131].

Оксид азота непосредственно ингибирует IgE-опосредованную секрецию гистамина, регулируя активность аллергических реакций [62].

Взаимодействие молекулы NO с глюкокортикоидным рецептором, вероятно, усиливает активность его противовоспалительное действие [54].

NO конкурирует с молекулярным кислородом, обратимо ингибируя цитохром-C-оксидазу, и влияет на активность коактиватора-1α PPAR -γ ( dependent peroxisome proliferator - activating receptor γ — cGMP), таким образом контролируя митохондриальное дыхание клетки [28].

NO обладает мощным антиоксидантным действием, являясь скавенджером супероксидного аниона радикала и ингибитором НАДФ оксидазы [107].

Влияние монооксида азота на процессы апоптоза

NO регулирует механизмы апоптоза, играющего важнейшую роль в процессе саногенеза инфекционных заболеваний респираторного тракта [87, 98, 110]. NO может как индуцировать, так и блокировать развитие апоптоза в зависимости от множества факторов. Определяющее значение в характере влияния NO на апоптоз имеет концентрация NO. Низкие концентрации NO ингибируют, а высокие — индуцируют апоптоз (рис. 4) [29, 93].

Нетоксические уровни NO, продуцируемые эпителиоцитами, эндотелиоцитами легочной ткани, обладают выраженной антиапоптотической активностью [38, 138], вероятно, за счет непосредственного нитрозилирования внутриклеточных цистеиновых протеаз (каспаз-3, -8) и других проапоптотических белков [74, 93, 138]; увеличения цГМФ; индукции синтеза белков теплового шока, Bcl-2 и гемоксигеназы [110]; стимуляции антиапоптотической активности тиоредоксина [128]; влияния на фактор транскрипции NF-kB [157, 161, 162]. Низкие концентрации NO активируют циклооксигеназу-1 и ингибируют циклооксигеназу-2 [118].

Пролонгированная во времени высокая концентрация NO может привести к нарушению баланса активности внутриклеточных сигнальных путей, связанных с NF-kB и c-Jun N-терминальной киназой (JNK), способствуя преобладанию последней. Усиление активности JNK индуцирует продукцию лигандов Fas, экспрессию p53 и апоптоз-ассоциированных белков, играющих ключевую роль в развитии апоптотического каскада событий [29, 110, 128]. Повреждение ДНК активными радикалами азота приводит к накоплению p53, которое считают индикатором NO-опосредованного апоптоза. Протеин p53 индуцирует продукцию проапоптотического белка Bax и протеина p21, вызывающего арест клеточного цикла [110]. Показано, что NO индуцирует апоптоз клеток определенного типа — макрофагов, тимоцитов, клеток островков поджелудочной железы, некоторых нейронов и опухолевых клеток. NO непосредственно, без активации капсазы-8 и расщепления цитоплазматического белка Bid, способствует выходу митохондриального цитохрома C в цитоплазму клетки [110].

Апоптоз, индуцированный NO, играет существенную роль в развитии иммунного ответа организма. Так, апоптоз способствует презентации антигенов инфекционного агента дендритными клетками [169].

Заключение

Монооксид азота, обладающий бактерицидным, противовирусным, противогрибковым и иммунорегулирующим действиями, является важнейшим компонентом местной неспецифической защиты респираторного тракта. C. Nathan и M.U. Shiloh [105] подчеркивают, что вся совокупность антибактериальных пептидов, комплемента, гранулоцитов с их серпоцидином, фосфолипазами, лизосомальными гидролазами, Т- и NK -клеток с их перфоринами и гранзимами, антителами плазматических клеток не способны обеспечить противоинфекционную защиту респираторного тракта и всего организма при отсутствии достаточной активности iNOS .