физиологические функции монооксида углерода в организме

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ
МОНООКСИДА УГЛЕРОДА
В ОРГАНИЗМЕ И ИХ
НАРУШЕНИЕ ПРИ
ТАБАКОКУРЕНИИ
Загоскин П.П., Тихонова Е.В.
Кафедра биохимии НижГМА
Монооксид углерода (СО), угарный газ, - вещество с
молекулярной массой 28.01 д, to кипения 191.5 град. С;
газ без цвета и запаха, хорошо растворимый в воде и
органических растворителях, сильный восстановитель,
склонный к реакциям присоединения. Естественный
уровень СО в атмосфере 0.01-0.9 мг/м3. В более высоких
концентрациях весьма токсичен для человека и
животных, вызывая кислородное голодание тканей за
счет связывания с гем-содержащими белками,
гемоглобином, миоглобином, цитохромами, что
нарушает транспорт кислорода и тканевое дыхание.
Особенно токсичен для клеток нервной системы. В
настоящее время твердо установлено, что СО вышел за
рамки старой парадигмы, что он лишь токсичен и
смертелен для организма. Доказано, что СО в низких
концентрациях играет важную роль в различных
физиологических процессах.
Непосредственным, а возможно и единственным,
субстратом для образования СО служит молекула гема,
являющаяся небелковым компонентом гем-протеинов
(гемоглобин, миоглобин, каталаза, пероксидаза,
цитохромы). Реакция катализируется гем-оксигеназой и
протекает по уравнению:
L
Наличие гем-оксигеназ (ГО), продуцирующих монооксид
углерода, и факт его образования убедительно
продемонстрированы в таких тканях и органах, как
сосудистая, нервная, печень, почки, кожа, кишечник,
легкие, анальный сфинктер, нижний сфинктер пищевода
желудочки сердца, эпифиз, матка (эндо- и миометрий,
хорион), кости, сперматогонии, сперматиды,
сперматоциты и другие.
Монооксид углерода (СО) вместе с другими газовыми
мессенджерами (NO, H2S) может быть вероятным
нейротрансмиттером: неравномерное распределение в
нервной системе гем-оксигеназы, возможно, связано с
генерацией долговременной потенциации в гиппокампе и
медиацией регулирующей функции ряда гипоталамических
факторов. Предполагается также, что СО играет сигнальную
роль в иммунной системе.
Доказано, что СО включается в барорефлексную
модуляцию и глутаматергическую нейротрансмиссию в
ряде ядер мозга. СО, образованный в качестве
нейротрансмиттера, может быть также включен в
ноцицептивную сигнализацию.
Одним из наиболее существенных регуляторных
эффектов СО является его сосудорасширяющее действие.
Вполне очевидно, что СО должен быть включен в
регуляцию сердечно-сосудистой функции, благодаря его
влиянию на тонус гладкой мускулатуры сосудов и
кровяное давление. Противосвертывающий эффект СО
позволяет предположить, что данный метаболит включен
в цепь защитных механизмов, развивающихся при
патологических состояниях, сопровождающихся
развитием гипоксии и ишемии, а также повреждениями
сосудистой стенки.
Более подробное описание физиологических регуляторных
эффектов монооксида углерода представлено в нашем
последнем обзоре (Нижегородский медицинский журнал, 2008,
№3, с. 103-112 ).
Монооксид углерода является одним из наиболее опасных
компонентов табачного дыма, образующихся при
неполном сгорании органических соединений табака.
Поскольку СО - это газ, то, как и для других газов, главным путем
поступления его в организм из окружающей среды является
диффузия через стенки альвеол легких. Особенно опасным и, к
сожалению, все более распространенным источником поступления
этого газа в организм является активное и пассивное курение.
Многие формы патологии, провоцируемые курением, возникают при
непосредственном участии СО (ХОБЛ, эмфизема, болезнь
коронарных артерий, аденокарцинома легких и мн. др.)
Особенно опасным
представляется накопление
СО в организме курящих
беременных и кормящих
женщин. Этот газ свободно
проникает через плаценту и
млечные пути. В
экспериментах на крысах
было показано, что
пренатальное воздействие СО
в период беременности
сроком от 0 до 20 дней
ухудшает накопление миелина
в периферических аксонах
эмбрионов, что впоследствии
приводит к их значительной
демиелинизации.
ВЫВОД: ни о какой полезной роли СО
табачного дыма не может быть и речи,
ибо концентрация СО многократно
превышает безопасный уровень. Вместе с
тем, токсический эффект монооксида
углерода табачного дыма исследован
далеко не полно. Определение СО в
выдыхаемом воздухе может служить
объективным критерием интоксикации
этим газом у лиц, подверженных
активному или пассивному курению.
Целью настоящей работы являлось определение уровня
СО в выдыхаемом воздухе и количества СО-гемоглобина
в крови у курящих и некурящих молодых людей в
возрасте 18-20 лет (студентов Нижегородской
государственной медицинской академии) в зависимости
от пола и курительного стажа.
Количество обследованных студентов – 74, среди них
муж.- 33, жен. -41.
Мужчины
Женщины
Проведенное анкетирование показало, что большая
часть студентов медицинской академии не курит, тем не
менее процент курящих весьма велик (21,6%) для такого
высшего учебного заведения, которое обязано готовить
специалистов, пропагандирующих здоровый образ
жизни. Курящих юношей оказалось больше чем девушек,
тем не менее процент курящих девушек все же
значителен.
Ку рящие
Неку рящие
По среднему количеству выкуриваемых сигарет
за день курящие студенты распределились
следующим образом: в среднем 11сигарет; среди
девушек - 9; среди юношей – 12 .
12
10
8
6
Ряд1
4
2
0
Среднее
значение
Юноши
Девушки
Курительный "стаж" студентов составлял: в среднем 3,3года; среди девушек - 1,8 года; среди юношей - 3,8года.
4
3
2
Ряд1
1
0
Среднее
значение
Юноши
Девушки
По имеющимся данным "стажа" курения и среднего
возраста опрошенных был определен средний возраст
начала курения, который составил: в среднем - 15,8 лет;
среди девушек - 17,1 лет; среди юношей – 15,5 лет.
17,5
17
16,5
16
15,5
15
14,5
Ряд1
Среднее
значение
Юноши
Девушки
У всех испытуемых определялся уровень СО в
выдыхаемом воздухе и концентрация СО-гемоглобина с
помощью электрохимического СО-метра МСО2
(Великобритания).
Шкала прибора оцифрована в едииницах ppm (parts per
million – число частиц на миллион). Одновременно
прибор автоматически производит пересчет
концентрации СО в количество СО-гемоглобина в тех же
единицах.
При сравнении показателей уровня СО-Нb у курящих и
некурящих с нормой СО-Нb (рис.1) выявлено следующее:
норма СО-Нb составляет до 0,96 ppm, таким образом,
средний показатель СО-Нb некурящих студентов (0,42)
оказался в пределах нормы, а средний показатель СО-Нb
курящих студентов (1,9) значительно и статистически
существенно превышало норму (в 4,5 раза).
Сравнение показателей СО-ppm у курящих и некурящих
студентов с нормой (до 6,0 ppm), позволило констатировать,
что средний показатель СО-ppm некурящих студентов (2,64)
находится в пределах нормы, а у курящих этот показатель
значительно превышат норму (11,8). СО-метр автоматически
зажигал красную лампочку при регистрации столь высоких
величин уровня СО и СО-Hb. Эти студенты
характеризовались как тяжелые курильщики (heavy smokers).
Опасно не собственно выокое увеличение содержания СО в
выдыхаемом воздухе, а то, что это повышение
свидетельствует о резком повышении концентрации этого
газа в клетках организма
Нормальная концентрация СО в различных тканях
колеблется в следующих пределах:
-кровь (47+/-10, 45+/-5),
-мышца (4+/-4, 10+/-1),
-почки (5+/-2, 7+/-2),
-сердце (6+/-3, 6+/-1),
-селезенка (11+/-3, 6+/-1),
-печень (4+/-1, 5+/-1),
-кишечник (2+/-1, 4+/-2),
-легкое (2+/-1, 3+/-1),
-тестикулы (1+/-1, 2+/-1),
-мозг (2+/-1, 2+/-0)
у интактных крыс (n=3) и мышей (n=5) соответственно
(Vreman H.J. et al. 2005)
Даже если предположить, что повышение концентрации СО у
курящих происходит в той же пропорции, что и в выдыхаемом
воздухе, то реальный порядок концентраций СО в клетках
организма вполне может приближаться к пределам, при которых
проявляется ингибирующий эффект в отношении цитохромоксидазы
(комплекс IY дыхательной цепи митохондрий).
Повреждение системы окислительного фосфорилирования может
приводить к открытию митохондриального мегаканала (permeability
transition pore) и инициировать цепь событий программы клеточной
гибели. По-видимому, именно этот феномен лежит в основе механизма
провокации курением ряда патологических состояний , называемых
митохондриальными болезнями.
Повышенный уровень СО и СО-Hb может иметь место и
у некурящих лиц, подвергающихся хроническоому
пассивному курению (вдыхание воздуха с повышенным
содержанием СО). Такой уровень был обнаружен нами у
двух неурящих девушек, у одной из которых причинным
фактором служило курение родственников
непосредственно в квартире, а у другой – проживание в
экологически неблагополучном регионе.
Вывод: пассивное курение может
быть не менее опасным, чем
активное
Всегда строго научно
доказывайте действительный
вред курения и никогда не курите
сами!
Спасибо за
внимание и
будьте
здоровы!
