Гемоксигеназа и ее роль в функционировании сердечнососудистой системы

Гемоксигеназа и ее роль в функционировании сердечнососудистой системы

Курсовая работа по теме:

Гемоксигеназа и ее роль в функционировании сердечно-сосудистой системы

Список использованных сокращений

АЛК - 5-аминолевулиновая кислота

ГО - гем-оксигеназа

ГО-1 - гем-оксигеназа - 1

ГО-2 - гем-оксигеназа - 2

ГО-3 - гем-оксигеназа - 3gene - ген биливердина крысы- heat shock proteins - белки теплового шока

Введение

Конец ХХ века был ознаменован существенным расширением и переоценкой сложившихся представлений о тонких механизмах регуляции различных функций организма, как в нормальных условиях, так и при развитии патологий. Именно в это время появились и углубились представления о таких важных регуляторах физиологических функций организма, как фосфолипидные производные, многочисленные цитокины, регуляторы роста, оксид азота и многие другие [1].

Среди них все более значимое место занимает монооксид углерода, известный ранее исключительно как токсичное соединение, нарушающее транспорт кислорода в организме и приводящее к развитию заболеваний сердца и легких [2].

Однако проведенные в последние годы исследования показали, что монооксид углерода и другие продукты, образующиеся в гемоксигеназной реакции, могут принимать участие в регуляции физиологических функций и даже выступать протекторами при возникновении ряда патологических состояний [3].

По оказываемым физиологическим эффектам: вазодилатация, сигналинг в нервной системе, действие монооксида углерода подобно оксиду азота, однако, в отличие от него, не зависит от эндотелия [4].

Ряд проведенных исследований свидетельствует о значительной роли гем-оксигеназы-1 в ответе организма на стрессовые состояния и адаптации к ним, в то время как дефицит фермента приводит к тяжелым патологическим состояниям [5].

Именно эти данные и усилили интерес к исследованию роли гемоксигеназы в регуляции и поддержании функций организма [1].

1. Характеристика гем - гемоксигеназной системы

Метаболизм гема. Гем, железосодержащее тетрагидропиррольное окрашенное вещество, является составной частью О2-связывающих белков и различных коферментов оксидоредуктаз. Почти на 85% биосинтез гема происходит в костном мозге, и лишь небольшая часть - в печени.

В синтезе гема участвуют митохондрии и цитоплазма. Гем является важнейшей составляющей белка гемоглобина (приложения, рис. 3).

Метаболизм гема представляет собой совокупность сложных процессов его синтеза, деградации и транспорта. В норме основным источником гема является его синтез de novo [21].

Существуют несколько биологически важных типов гема (приложения, рис. 4, 5) [22, 25]:

Пути биосинтеза гема удалось выяснить благодаря работам Shemin (1946-1953 гг.), Granick (1949-1968 гг.) и др. Было установлено, что для синтеза одной молекулы гема необходимо 8 молекул аминокислоты глицина (NH2-CH2-COOH).

При помощи ферментов, содержащихся в ядерных эритроцитах птиц, удалось воспроизвести in vitro биосинтез порфиринов из глицина. Наиболее интенсивно этот биосинтез идет тогда, когда в инкубационной среде находится янтарная кислота или ее соли - сукцинаты.

Биосинтез гема. Синтез тетрагидропиррольных колец начинается в митохондриях. Из сукцинил-КоА, промежуточного продукта цитратного цикла, конденсацией с глицином получается продукт, декарбоксилирование которого приводит к 5-аминолевулинату. Отвечающая за эту стадию 5-аминолевулинат-синтаза, является ключевым ферментом всего пути. Экспрессия синтеза аминолевулинат-синтазы тормозится гемом, т. е. конечным продуктом - это типичный случай торможения конечным продуктом, или ингибирования по типу обратной связи [23].

После синтеза 5-аминолевулинат переходит из митохондрий в цитоплазму, где две молекулы конденсируются в порфобилиноген, который уже содержит пиррольное кольцо. Порфобилиноген-синтаза ингибируется ионами свинца. Поэтому при острых отравлениях свинцом в крови и моче обнаруживают повышенные концентрации 5-аминолевулината.

На последующих стадиях образуется характерная для порфирина тетрапиррольная структура. Связывание четырех молекул порфобилиногена с отщеплением NH2-групп и образованием уропорфириногена III катализируется гидроксиметилбилан-синтазой. Для образования этого промежуточного продукта необходим второй фермент, уропорфириноген III-синтаза. Отсутствие этого фермента приводит к образованию «неправильного» изомера - уропорфириногена I [24].

Тетрапиррольная структура уропорфиринoгена III все еще существенно отличается от гема. Так, отсутствует центральный атом железа, а кольцо содержит только 8 вместо 11 двойных связей. Кроме того, кольца несут только заряженные боковые цепи R (4 ацетатных и 4 пропионатных остатков). Так как группы гема в белках функционируют в неполярном окружении, необходимо, чтобы полярные боковые цепи превратились в менее полярные. Вначале четыре ацетатных остатка (R1) декарбоксилируются с образованием метильных групп.

Образующийся копропорфириноген III снова возвращается в митохондрии. Дальнейшие стадии катализируются ферментами, которые локализованы на/или внутри митохондриальной мембраны. Прежде всего, под действием оксидазы две пропионатные группы (R2) превращаются в винильные. Модификация боковых цепей заканчивается образованием протопорфириногена IX [22].

На следующей стадии за счет окисления в молекуле создается сопряженная π-электронная система, которая придает гему характерную красную окраску. При этом расходуется 6 восстановительных эквивалентов. В заключение с помощью специального фермента, феррохелатазы, в молекулу включается атом двухвалентного железа. Образованный таким образом гем или Fe-протопорфирин IX включается, например, в гемоглобин и миоглобин, где он связан нековалентно, или в цитохром С, с которым связывается ковалентно [25, 26]. Подробно схема биосинтеза гема приведена в приложениях на схеме 1 и 2.

Скорость образования гема с одной стороны зависит от активности ключевого фермента синтеза гема - 5-аминолевулинатсинтазы (синтетаза 5-аминолевулиной кислоты), а с другой - накопление свободного гема в ткани определяется также скоростью его разрушения гемоксигеназой [27].

Биосинтез гема, вероятно, контролируется по принципу обратной связи, т. е. такой системы регуляции, при которой накопление продукта, образующегося в ходе реакции, служит сигналом для торможения или полного прекращения реакции. Работами Granick было показано, что скорость синтеза гема зависит от реакции образования 5-аминолевулиновой кислоты. Можно предположить, что гем подавляет образование синтазы АЛК [28].

Дополнительным источником может явиться гем, высвобожденный из клеточных гемопротеинов, а в клетках, имеющих рецепторы к гем- и гемоглобинсвязывающим белкам плазмы крови [29], также гем, высвобожденный из гемоглобина эритроцитов [30].

Основными путями утилизации гема в клетке являются синтез de novo гемопротеинов, связывание гемсвязывающими белками и специфическими регуляторными сайтами, а также его деградация в гемоксигеназной реакции [калиман баранник].

В норме процессы синтеза, деградации и связывания гема находятся в динамическом равновесии, что предотвращает накопление свободного гема [10], обладающего сильными прооксидантными свойствами [31].

Характеристика фермента. В клетках млекопитающих широко представлен уникальный класс ферментов - оксигеназ, катализирующих окислительно-восстановительные реакции с участием молекулярного кислорода. В настоящее время известно более 1000 индивидуальных ферментов этого класса и более 1200 кодирующих их генов [6].

Оксигеназы разделяются на диоксигеназы, внедряющие два атома кислорода в молекулу субстрата, и монооксигеназы, катализирующие реакции с включением одного атома кислорода в субстрат, в то время как другой восстанавливается до воды. Наиболее многочисленными монооксигеназными реакциями являются реакции с участием цитохрома Р450 (КФ 1.14.14.1, монооксигеназы со смешанными функциями) [7].

Монооксигеназы участвуют в синтезе и метаболизме многих важных классов физиологических соединений - стероидных гормонов, желчных кислот, витаминов, нейротрансмиттеров, жирных кислот, простагландинов, ксенобиотиков [8]. Обычно в качестве восстановителя в монооксигеназных реакциях участвует NADH или NADPH [1].

Монооксигеназы в клетке многочисленны и разнообразны. Они катализируют реакции свободного окисления. Участие в процессах, сопряженных с запасанием клеткой энергии, маловероятно.

К монооксигеназам относятся и гем-оксигеназы. ГО (КФ 1.14.99.3) являются скоростьлимитирующими ферментами, катализирующими превращения гема в биливердин, монооксид углерода (СО) и железо [9, 10].

Гемоксигеназы - оксигеназы со смешанными функциями. В этом случае 1 атом поглощенной молекулы кислорода используется для окисления вещества путем прямого присоединения к нему, а другой восстанавливается до H2O в присутствии подходящего донора электронов.

Деградация гема гемоглобина происходит при помощи двух механизмов: ферментативного и химического. Однако оба эти механизма идут с утилизацией молекулярного кислорода О2 и нуждаются в восстановительных агентах для восстановления железа гема из Fe3+ в Fe2+ [10]. В реакции, катализируемой ГО, источником восстановительных эквивалентов является NADPH.

Субстраты, продукты и катализируемая реакция. ГО специфически расщепляет ά - метеновый мостик гема и метеновый атом углерода окисляется до СО, и два атома кислорода включаются в тетрапиррол - биливердин [10].

Боковые гидрофобные цепи, таким образом, ориентируют плоскость гема в гидрофобной щели белка, что обеспечивают возможность встраивания одного атома кислорода в углеродный мостик между первым и вторым кольцами порфирина в то время как другой атом кислорода восстанавливается до воды. Последующее присоединение воды приводит к возникновению нестабильной структуры, от которой отщепляется мостиковый углерод в форме монооксида углерода, в результате чего и образуется биливердин. Этот процесс можно выразить следующей суммарной реакцией:

геном гемоглобин митохондрия синтез

NADPH

ГЕМ Биливердин + СО + Fe2+

О2

Рис. 1

Для ГО наилучшим субстратом является протогемин IX, называемый также метгем, связанный с альбумином (метгемальбумин), однако метгемоглобин, гемоглобин - гаптоглобиновый комплекс также является субстратом для ГО.

Не атакуются ГО такие субстраты, как оксигемоглобин, карбоксигемоглобин и миоглобин. Непосредственным субстратом для ГО является хелатный комплекс с металлом, а свободные порфирины не атакуются [11].

Источником основной части биливердина, образующегося в ретикулоэндотелиальной системе, является гем гемоглобина, однако другие гемопротеины, такие как цитохром Р 450, триптофанпирролаза, цитохром b5 и каталаза также атакуются ГО, то есть их гем вносит свой вклад в образование пула биливердина.

Формы гемоксигеназы. На сегодня известны три изоформы ГО. ГО-1 - индуцибельная форма фермента, отвечающая за адаптацию организма к таким стрессам, как гипоксия, окислительный стресс, действие тяжелых металлов и цитокинов [12] (приложения, рис. 1).

Гены, ответственные за синтез ГО-1 у человека расположены в длинном плече 22 хромосомы в позиции 13.1 от оснований 34, 101, 636 до 34, 114, 748 [13, 18].

ГО-2 - конститутивная изоформа фермента (36 kDa), экспрессия которой происходит при нормальных физиологических условиях [14] (приложения, рис. 2). Локализуется данная изоформа исключительно в эндоплазматическом ретикулуме и активируется протеинкиназой С и рядом других биологически активных соединений. Гены, ответственные за синтез ГО-2 у человека и у мыши расположены в 16 хромосоме [15, 18].

Относительно недавно была открыта третья форма - ГО-3 (36 kDa) - конститутивная форма ГО, на 90% гомологичная ГО-2. ГО-3 обнаружена в тканях многих органов: селезенке, легких, сердце, печени, нервной ткани [16]. ГО-3 состоит из двух регуляторных субъединиц, берущих участие в связывании гема. ГО-3 каталитически значительно менее активна, чем ГО-2, известно, что работает она только в присутствии кислорода [17].

ГО-1 и ГО-2 наиболее подробно изучены и охарактеризованы: ГО-1 была открыта более трех десятков лет назад, с момента идентификации ГО-2 прошло около двадцати лет.

Ферменты являются продуктами активности генов, различных по организации, структуре и расположению [18], и ни по аминокислотному составу, ни по размеру или числу транскриптов близкого сходства для них не выявлено [16, 19].

ГО-1, известная также под названием HSP 32, меньше других изоформ, ее молекулярный вес около 30-33 kDa [20].

Проведенные исследования показали, что и ГО-1, и ГО-2 - это в высшей степени консервативные ферменты: для крыс, мышей и человека была показана высокая степень гомологии для ГО-1 (около 80 %), а для ГО-2 была показана гомологичность свыше 90% среди таких представителей, так кролик, крыса и человек.

2. Продукты гемоксигеназы

Продукты гемоксигеназной реакции являются биологически активными соединениями и участвуют в защитных реакциях при оксидативном стрессе [5]. Так, билирубин проявляет антиоксидантные свойства, СО является важной регуляторной молекулой, а железо стимулирует активацию экспрессии гена ферритина, в результате чего происходит связывание Fe2+ и выведение его из реакции Фентона.

Катаболизм гема является единственной реакцией в организме, которую можно наблюдать невооруженным глазом: после удара на месте ушиба появляется кровоподтек - т. н. «синяк». Он окрашивает кожу в синевато - черный или пурпурный цвет - это цвет гема, который попадает в кожу из поврежденных при ударе эритроцитов. Сине-красный цвет гема постепенно меняется на зеленый - цвет биливердина, который переходит в желтый цвет - цвет билирубина.

Биливердин. После ферментативного освобождения гема из гемоглобина или гемопротеинов посредством микросомальных гемоксигеназ мембран цитоплазматического ретикулума посредством активирования кислорода и при воздействии НАДФ-цитохром-с-редуктазы, происходит образование ά-гидрокси-гема. При этом активированный кислород воздействует на ά-метиновые мостики циклического тетрапиррола.

Благодаря этому расщепляется протопорфириновое кольцо при освобождении монооксида углерода, и возникает комплекс биливердина с железом. После гидролиза комплекса биливердина с железом на железо и биливердин IX ά посредством биливердинредуктазы цитозоля происходит восстановление центрального метинового кольца биливердина в биливердин IX ά 2 [32].

Поскольку три фермента (микросомальная гемоксигеназа и NADPH - цитохром - Р 450 - редуктаза, а также биливердинредуктаза цитозоля), которые катализируют образование билирубина из гема, в форме ферментативного комплекса на поверхности эндоплазматического ретикулума, биливердин на этом комплексе восстанавливается в билирубин [33].

Таким образом, образованный из биливердина билирубин представляет собой субстрат для билирубин - УДФ - глюкуронилтрансферазы, содержащейся в эндоплазматическом ретикулуме.

УДФ - глюкуронилтрансфераза катализирует образование билирубинмоноглюкуронидов. Затем происходит синтез билирубиндиглюкуронидов, осуществляемый УДФ - глюкуронилтрансферазой.

Для образования билирубиндиглюкуронидов из билирубинмоноглюкуронидов обсуждались возможности спонтанного образования диглюкуронидов или ферментативный перенос глюкуроновой кислоты от молекулы билирубинмоноглюкуронида при связывании билирубиндиглюкуронидов посредством билирубинглюкуронозид-глюкуронозилтрансферазы. Посредством глюкуронирования нерастворимый в воде билирубин приобретает водорастворимость [33, 34].

Нерастворимость в воде образующегося при разложении гема билирубина IX ά основывается на том, что образуются внутримолекулярные водородные мостики между группой пропионовой кислоты пиррольного кольца и азотом не находящихся по соседству внешних пиррольных колец. Таким образом достигается стерическое складывание билирубина, что уменьшает его гидрофобные, то есть липофильные свойства. По этой причине неконъюгированный билирубин IXά диффундирует в мозг, плаценту и слизистую кишечника [35].

При воздействии световой энергии с длиной волны от 400 до 500 нм внешние пиррольные кольца молекулы билирубина IX ά могут поворачиваться вокруг двойной связи.

Посредством такой фотоизомеризации молекулы билирубина в так называемый фотобилирубин больше не могут образовываться внутримолекулярные водородные мостики. Таким образом, билирубин становится водорастворимым и, следовательно, он может без конъюгации с глюкуроновою кислотой выделяться в желчь. Эффект фотоизомеризации билирубина применяется в случае фототерапии желтушных новорожденных [33].

Ежедневно у взрослого человека образуется около 250-350 мг билирубина на 1 кг массы тела при распаде гема. При этом главным источником образования билирубина является гем гемоглобина. Около 70% ежедневно образующихся желчных пигментов возникают из гемоглобина при распаде эритроцитов в ретикуло-эндотелиальной системе (в селезенке, костном мозге и в печени) [36].

Участие печени в ежедневном образовании билирубина составляет 10-37%, причем в печени главным источником служат микросомальные цитохромы, каталаза, триптофанпирролаза и митохондриальный цитохром b. Также в плазме связанные с гаптоглобином гемоглобин, метгемоглобин или метгемальбумин служат источником печеночного образования билирубина, поскольку гепатоциты используют компоненты гема для образования билирубина [35, 36].

Неконъюгированный билирубин в плазме имеет высокое сродство с местом связывания альбумина, таким образом, неконъюгированный билирубин в плазме появляется в нерастворенном виде [37, 38]

После транспорта билирубина через плазматическую мембрану синусоида гепатоцитов билирубин связывается с транспортными белками цитозоля [39].

Монооксид углерода. Как уже говорилось выше, источником образования монооксида углерода (СО) является гем, из которого, при действии фермента гемоксигеназы, также образуется билирубин и, кроме того, высвобождается свободное железо [40].

И если образующийся при действии гемоксигеназы билирубин обладает свойствами антиоксиданта, то угарный газ действует во многом аналогично еще одному газообразному продукту нормальных метаболических процессов - оксиду азота. Как и у оксида азота, главной мишенью действия монооксида углерода является растворимая форма гуанилатциклазы. В головном мозге монооксид углерода участвует в регуляции мозгового кровотока и функций синаптических контактов [41].

В сердечно-сосудистой системе в целом его образование является одним из факторов, противодействующим развитию гипертонии. В легких он регулирует тонус бронхов. В гипоталамусе монооксид углерода стимулирует секрецию кортиколиберина и вазопрессина при действии эндотоксина и при стрессе. В матке монооксид углерода снижает сократительные свойства миометрия [42].

В печени монооксид углерода опосредует регуляцию тонуса желчевыводящих протоков [43].

Монооксид углерода, который является необходимым участником сигнальной трансдукции и потенциальным вазодилятатором, с другой стороны может выступать как блокатор гемопротеинов [44].

Железо. Железо, незаменимый элемент для роста и выживания организмов, играет важную роль в многочисленных биологических функциях.

Его участие особенно очевидно в транспорте кислорода гемоглобином, в синтезе ДНК (в составе коэнзима редуктазы рибонуклеотидов) и в активности оксидоредукции многочисленных митохондриальных энзимов [45].

Взрослый человек несет в себе приблизительно 4 г железа. Последнее обеспечивается за счет очень небольшой части поступающей с пищей и в основном за счет рециклирования железа, начиная с лизиса старых кровяных телец. В этом последнем механизме особенно задействованы макрофаги селезенки и красного костного мозга, и в меньшей мере, клетки Kupffer.

От 60 до 70% железа инкорпорированы в гемоглобин. Приблизительно 10% находится в миоглобине, цитохромах и энзимах содержащих железо. Остальное железо переходит в запас железа или в форме ферритина (легко мобилизируемая форма резерва) или в форме гемосидерина (трудно мобилизуемая форма резерва). Плазматический транспорт включает трансферритиновое железо и составляет приблизительно 1% железа от общего объема организма [46].

Железо, находящееся в организме человека, можно разбить на 2 большие группы: клеточное и внеклеточное. Соединения железа в клетке, отличающиеся различным строением, обладают характерной только для них функциональной активностью и биологической ролью для организма. В свою очередь их можно подразделить на 4 группы [45]:

. гемопротеины, основным структурным элементом которых является гем (гемоглобин, миоглобин, цитохромы, каталаза и пероксидаза);

. железосодержащие ферменты негеминовой группы (сукцинат-дегидрогеназа, ацетил - коэнзим А - дегидрогеназа, НАДН - цитохром С-редуктаза и др.);

. ферритин и гемосидерин внутренних органов;

. железо, рыхло связанное с белками и другими органическими веществами.

Ко второй группе внеклеточных соединений железа относятся железо-связывающие белки трансферрин и лактоферрин, содержащиеся во внеклеточных жидкостях.

Ежедневные потери железа чрезвычайно малы, порядка 1 мг в день. В основном они осуществляются через пищеварительный тракт: десквамация эпителиальных клеток кишечника, микрокровотечения и потери с желчью [46].

Железо также теряется и при десквамации эпителиальных клеток кожи, и в меньшей степени с мочой. Компенсация этих потерь имеет фундаментальное значение и происходит путем абсорбции железа из пищи.

Интестинальная абсорбция представляет главный этап, который должен тщательно регулироваться; человеческий организм не имеет средств контроля за его экскрецией. Регуляция этой абсорбции сама находится под воздействием общего содержания железа в организме, эритропоетической активности, гипоксии и содержания железа и природы питания [46].

Энтероциты ворсинок двенадцатиперстной кишки и проксимальной части jejunum ответственны почти за полную абсорбцию гемового и негемового железа. Эти энтероциты являются результатом созревания и миграции мультипотентных исходных клеток, располагающиеся в дуоденальных криптах. Чтобы попасть из интестинального просвета в плазму, железо должно пересечь апикальную мембрану, сам энтероцит, а затем базолатеральную мембрану [45].

Железо гема эндоцитируется с молекулой гема после сливания с потенциальным, пока еще не идентифицированным, рецептором. Затем железо освобождается в энтероците после отторжения молекулы гема гем-оксигеназой.

В физиологических условиях при распаде эритроцитов в РЭС 9/10 всего железа используется на образование новых эритроцитов и 1/10 часть, которая выделяется из организма, компенсируется поступлениями с пищей. Таким образом, в организме существует постоянный кругооборот железа.

Биологическая и биохимическая значимость железа определяется, прежде всего, его участием в связывании и транспорте кислорода, клеточном дыхании, что является непременным условием существования всякой живой клетки. Оно играет важную роль в энергетическом метаболизме в цикле Кребса и митохондриальной электронно-транспортной цепи, участвует в реакциях окислительного фосфорилирования и построении и активации антиоксидантных ферментов, где детоксицирует активные центры кислорода, защищая, таким образом, мембраны клеток от разрушения.

Интенсивность метаболизма железа зависит от его расхода. Специфические и неспецифические механизмы защиты организма в значительной степени зависят от обмена этого элемента. Обнаружена четкая зависимость индекса фагоцитоза от коэффициента насыщения трансферрина железом.

При дефиците железа происходит снижение фагоцитарного показателя (количество фагоцитов на 100 нейтрофилов) и уменьшение продукции секреторного компонента IgA, а также увеличение синтеза IgE, что облегчает инфицирование организма. В острую фазу патологического процесса (нарушение иммунологического статуса, инфекция, воспаление, неоплазия) изменяется нормальный цикл кругообращения железа в РЭС, ухудшается его транспорт и реутилизация гемоглобином [46].

И биливердин, и билирубин обладают антиоксидантными свойствами [47]. Монооксид углерода служит сигнальной молекулой [48]. Освобождение железа в катаболизме гема стимулирует синтез ферритина [49].

Таким образом, на основании вышесказанного, продукты деградации гема в гемоксигеназной реакции - ионы железа, монооксид углерода и биливердин, который затем превращается в билирубин, и, согласно литературным данным, участвуют в адаптации метаболизма к действию стрессорных факторов [21]: монооксид углерода выполняет регуляторные функции наряду с NO, биливердин и билирубин действуют как антиоксиданты, а ионы железа участвуют в регуляции метаболизма, главным образом, через взаимодействие с железочувствительными элементами.

В настоящее время внимание исследователей сосредоточено на биологических эффектах продуктов гемоксигеназной реакции, потенциально выполняющих антиоксидантные, противовоспалительные и антиапоптозные функции [9].

3. Регуляция активности гемоксигеназы

За исключением некоторых органов и тканей (прежде всего клеток головного мозга, эндотелиальных клеток и клеток селезенки), в норме гемоксигеназная активность обеспечивается функционированием ГО-2 [50].

Усиление синтеза ГО-1 является общим ответом биологической системы на действие стресса. Такой ответ на стресс наблюдается среди большинства исследованных тканей у большинства высших организмов: человека, млекопитающих, сумчатых, птиц и рыб [50].

Данные об индукции ГО-1 как о защитной реакции организма не новы - еще в 1992 году Nath и соавторы доказали, что фармакологическое угнетение активности ГО-1 приводило к обструкции почечных канальцев и развитию острой почечной недостаточности из-за избытка гема [40].

Исследования показали, что ГО-1 сильно индуцируется и проявляет защитные свойства в ответ на окислительный стресс как in vivo, так и in vitro, действие тяжелых металлов, цитокинов, гема и других металлопорфиринов, оксида азота и пероксинитрита, эндотоксинов, пирогенов, ксенобиотиков, арсенита натрия, ультрафиолетового излучения, гипоксии и гипероксии, и радиационное излучение, перекиси водорода [9, 10, 40, 50].

В настоящее время ГО-1 рассматривается как стрессорный белок под названием HSP 32 (белок теплового шока), однако ни аминокислотной гомологии, ни шаперонной активности, свойственных для представителей данного семейства белков, для ГО-1 не обнаружено [50].

Помимо этого, активация транскрипции при действии гипертермии характерна не всем исследованным организмам, а лишь представителям семейства грызунов (РИТТЕР 600 761), у которых при гипертермии наблюдается накопление ГО-1 и соответствующих и-РНК в печени, сердце и мозге [51].

Другой класс белков стресс-ответа, так называемых GRP (глюкоза-регулируемые белки), активирующиеся при глюкозном голодании, также могли бы причислить ГО-1 в состав своего семейства, поскольку было обнаружено усиление активности данного фермента при пищевом истощении [52], однако существенного биохимического родства ГО-1 к данному семейству белков, как и к белкам теплового шока, обнаружено не было.

При действии перекиси водорода индукция ГО-1 наблюдалась в фибробластах человека, доноры NO приводили к индукции ГО-1 в эндотелиальных клетках аорты свиньи, легочном эпителии овец, в клетках линии HeLa человека.

Индукция ГО-1 тяжелыми металлами наблюдалась при действии хлорида кадмия на клетки линии HeLa человека, клетки гепатомы человека, меланомы мышей, ооцитов хомяков, эмбриональные фибробласты мыши и при действии хлорида кобальта на эмбриональные фибробласты цыпленка и клетки гепатомы мыши и человека.

Пути индукции ГО-1 показаны на схеме, приведенной ниже.

Схема 1 - Сигнальные пути, ведущие к активации ГО-1

Активация ГО-1 также способствует формированию защитных реакций при различных патологических состояниях, в том числе и при заболеваниях сердечно-сосудистой системы.

В регуляции гемоксигеназной активности принимает участие и оксид азота (NO). Известно, что NO индуцирует экспрессию ГО-1 на транскрипционном уровне [53]. С другой стороны, были поведены исследования, показавшие, что оксид азота способен ингибировать активность и ГО-1, и ГО-2 через нитрозилирование гема в активном центре фермента [54, 55].

Несмотря на обширный материал, касающийся регуляции активности ГО и взаимосвязи гемоксигеназной и NO-синтазной систем [57], механизмы регуляции гемоксигеназной активности до конца не изучены [58].

4. Биологическое значение гемоксигеназной системы

Значимость биологической активности ГО-1 и ее индукции наиболее четко продемонстрирована на примере таких патологических состояний, как задержка роста, анемия и накопление железа в тканях, которые наблюдаются у мышей с дефицитом ГО-1. В то время, как большинство мышей, лишенных гена ГО-2 нормально растут и развиваются, большинство мышей, лишенных гена ГО-1 характеризуются задержками роста, аномалиями развития и, в основном, не доживают до взрослого возраста, а те, которые доживают, живут не более 40 недель [40].

В литературе есть сообщения о функционировании ГО-1 как цитопротекторной молекулы [40, 59].

Ряд исследований свидетельствует в пользу способности ГО-1 ингибировать апоптоз [59, 60], путем регулирования уровня внутриклеточного железа, проявляющего сильные прооксидантные свойства. Апоптоз - общеклеточный ответ на повреждающее действие окислителей, вовлекающий активные формы кислорода в процесс запрограммированной клеточной гибели [61].и соавторы [62] связывают цитопротекторное действие ГО-1 также со способностью фермента снижать концентрацию железа во внутриклеточной среде и объясняют данный эффект хелатацией железа, согласно другим источникам цитопротекторное действие ГО-1 обусловлено образованием биливердина и билирубина [1].и коллеги на фибробластах мышей продемонстрировали, что сверхэкспрессия ГО-1 приводит к возникновению апоптоза, опосредованного фактором некроза опухоли - то есть к (TNF)-ά - зависимому апоптозу [62].

Антиапоптический эффект ГО-1 не проявляется в присутствии протопорфирина, специфического ингибитора активности ГО-1. Те же авторы сообщают [62], что СО также приводит к (TNF)-ά - индуцированному апоптозу, не смотря на то, что апоптозпротекторный эффект может быть опосредован СО эндогенного происхождения.

Антиапоптическое действие ГО-1 требует дальнейшего детального изучения, возможно, что ГО-1 проявляет различную степень антиапоптического эффекта в зависимости от вида живых организмов, типа клеток и особенности действия проапоптического фактора [59].

Недавние исследования показали, что ГО-1 проявляет защитный эффект под действием стимулов и в условиях заболеваний, особенно в ряде трансплантационных моделей. Обнаружено, что индукция экспрессии ГО-1 в печени доноров удлиняет выживание трансплантата и улучшает длительность их функций после увеличенного времени ишемии [9].

Показано, что ГО-1 участвует в защите клеток от повреждений, вызванных ишемией-реперфузией [40].

Гем функционирует в организме как компонент ряда важных гемопротеинов или непосредственно участвует в регуляторных процессах [1]. Накопление свободного гема, в том числе в сосудах и сердечной мышце, представляет большую опасность, поскольку ведёт к усилению образования активных форм кислорода (АФК) с последующим повреждением клеток и тканей и развитием различных патологий [2, 63].

Один из механизмов защиты от прооксидантного действия гема - связывание и разрушение гема гемоксигеназой (ГО), чем обусловлена также важная биологическая роль ГО [58].

Однако было бы ошибочно считать экспрессию ГО-1 исключительно позитивным явлением. Усиленная экспрессия ГО-1 при патологических состояниях, считающихся потенциально повреждающими, оставляют открытым вопрос относительно функциональной роли данного фермента и его участие в развитии заболевания.

Известно, что усиление индукции ГО-1 сопровождает острую почечную недостаточность, атеросклероз, ишемию-репефузию, отторжение трансплантата, болезнь Альцгеймера, сепсис, эндотоксимию, астму, рак, заболевания эндокринной системы, ретинопатии, повреждения спинного мозга, желудочные и легочные заболевания, железодефицитную анемию, и ряд других патологических состояний [40].

Двойственность действия ГО-1 и сложности в определении диапазонов индукции фермента с позитивным влиянием требуют дальнейшего изучения и являются перспективным направлением, поскольку могут дать возможность вмешиваться в патологический процесс при помощи изменений уровня экспрессии ГО-1, используя генетические или фармакологические методы.

5. Гемоксигеназа и ее роль в функционировании сердечно-сосудистой системы

Показано, что усиление экспрессии миокардиальных стрессовых белков и антиоксидантных ферментов, свойствами которых обладает ГО-1, защищает миокард от постишемических повреждений. К сожалению, механизмы, лежащие в основе кардиопротекторных эффектов усиления экспрессии и активности белков теплового шока в условиях ишемии, окончательно не изучены [40].

Кукоба Т. В. и соавторы показали, что специфическое усиление экспрессии ГО-1 в миокарде трансгенных мышей приводит к улучшению восстановления функций сердца в реперфузионный период дозозависимо от уровня экспрессии ГО-1. Авторы также установили, что ГО-1 не только защищает кардиомиоциты от постишемических повреждений в отсутствии противовоспалительных клеток (поскольку эксперименты проводились на изолированном сердце), но и противодействует реперфузионным повреждениям и воспалениям при проведении экспериментов на сердце in vivo [63].

Однако, в то же время, литературные данные свидетельствуют о том, что лишь умеренная индукция ГО-1 является позитивной, а чрезмерная экспрессия (более чем в 10 - 15 раз) может наоборот даже усиливать повреждения [1, 63].

Известно, что активация ГО является одним из основных путей образования в организме монооксида углерода, способного регулировать тонус сосудов и являющегося нейротрансмиттером.

Эффекты СО опосредованы активацией растворимой гуанилатциклазы при помощи связывания СО с гемовой составляющей данного фермента и последующим образованием цГМФ, стимуляцией различных типов калиевых каналов и ингибированием цитохром Р 450-зависимой монооксигеназной системы в гладкомышечных клетках сосудов [1].

Однако эффекты СО в 50 - 100 раз менее выражены, чем подобные у NO, также модулирующего расслабление в гладкомышечных клетках сосудов. Современные исследования показали, что система оксида азота не может функционировать без присутствия монооксида углерода [1].

Образующийся в реакции монооксид углерода обладает противовоспалительным эффектом и снижает активность и агрегацию тромбоцитов благодаря образованию цГМФ [64]. Этот эффект является важным для сердечно-сосудистой системы свойством.

Регуляция ГО в сердечно-сосудистой системе. Известно, что острая гипоксия стимулирует увеличение содержания м-РНК ГО-1, а также повышает содержание самого белка в тканях животных и в культуре клеток. При этом показано, что в гладкомышечных клетках сосудов при гипоксии индукция ГО-1 осуществляется на уровне генной транскрипции при помощи белкового фактора, индуцированного гипоксией - HIF-1, который также регулирует транскрипцию эритропоетина и эндотелиального фактора роста сосудов.

Однако некоторые исследователи считают, что индукция ГО-1 в условиях гипоксии осуществляется при участии цитокинов и фактора Nf-kB через HIF-1 независимые пути.

Установлено, что максимальное содержание м-РНК ГО-1 в гладкомышечных клетках сосудов наблюдался через 12 часов после гипоксии. Индукция ГО-1 в ответ на развитие гипоксического стресса была показана и для эндотелиальных клеток сосудов. Полагают, что индукция ГО-1 в сердце крыс при остром гипоксическом стрессе может осуществляться через активацию индуцибельной формы NO-синтазы [74].

Известно, что при подавлении синтеза NO функцию сосудорасслабляющего фактора выполняет монооксид углерода, главным источником которого в клетках млекопитающих является гемоксигеназная реакция [1].

В связи с этим, литературные данные свидетельствуют о повышении ГО-активности в условиях снижения образования NO, что может быть компенсаторным механизмом для поддержания нормального тонуса сосудов. Активность ГО в сосудистой стенке может возрастать за счет индукции гемоксигеназы-1 свободным гемом [58].

Отмечено возрастание активности ГО-1 при ишемии миокарда, заболеваниях сердечно-сосудистой системы, гипоксичных повреждениях - однако, как уже говорилось выше, ряд авторов полагает, что нельзя считать это повышение однозначно положительным явлением [1].

Интересным является тот факт, что в ряде исследованных тканей экспрессия м-РНК ГО-1 усиливается после короткой глобальной ишемии, в то время как уровень экспрессии ГО-2 не меняется даже после длительной ишемии [1].

6. Регуляция активности гемоксигеназы 1 на уровне генома

Гены ГО. Три исследованные изоформы ГО, являются продуктами различных генов ho-1 и ho-2, известных также как hmox-1 и hmox-2 [50]. Ген ho-1 у человека, мыши и крысы и ген ho-2 у крысы имеют сходную организацию и состоят из 5-ти экзонов и 4-х интронов [66]. В описанную последовательности для гена BVR крысы также входят 5-ть экзонов и 4-е интрона [48, 50].

Методом флуоресцентной гибридизации in situ была показана локализация генов ho-1 и ho-2 в различных хроматиновых участках генома человека: ген ho-1 локализован в локусе 22q12, а ген ho-2 в локусе 16p13.3 [50]. Гены BVάR и BVβR человека локализованы также в различных хромосомах - в 7-й и 19-й соответственно [48].

Субклеточная локализация. С момента открытия в 1968 году ферменты ГО-1 считались белками, связанными с эндоплазматическим ретикулумом благодаря высокой активности ГО в микросомальной фракции. И ГО-1, и ГО-2 содержат СООН-терминальный гидрофобный доменный сегмент, который предполагает именно мембранную локализацию [67].

Конститутивная экспрессия кольцевых ДНК ГО-1 крысы в клетках почек обезьяны показала, что экспрессированный продукт был локализован именно в эндоплазматическом ретикулуме [68].

Недавние исследования показали возможность функциональной компартментализации ГО-1 и в других субклеточных структурах, помимо эндоплазматического ретикулума. ГО-1 была обнаружена в ядре и плазматической мембране. Относительно локализации ГО-1 в ядре имеется все еще недостаточно информации: последние исследования свидетельствуют, что гем способен стимулировать ядерную транслокацию ГО-1.

В ядрах клеток NIH3T3 была обнаружена ГО-2, которая способствует облегчению выхода ГО-1 [69].

Ядерная локализация ГО-1 наблюдалась в астроглиальных клетках, стимулированных глутаматом [70], При помощи электронной микроскопии в клетках ретинальной ганглиомы обезьян ГО-2 была обнаружена как в эндоплазматическом ретикулуме, так и в наружной ядерной мембране [71].

Регуляция транскрипции. ГО-1 индуцируется гораздо более широким спектром воздействий, чем многие другие ферменты, среди них гипоксия, гипероксия, гем, тепловой шок, эндотоксины, цитокины, перекись водорода, тяжелые металлы и доноры NO.

Экспрессия ГО-1 регулируется на транскрипционном уровне, хотя имеются внутривидовые различия на уровне регуляции ГО-1. Например, у крыс промотор ГО-1 имеет в своем составе участок, содержащий зависимый от температуры элемент. При действии теплового шока усиливается связывание ядерного фактора теплового шока с данным участком промотора гена. В гене ГО-1 человека подобного участка нет [48].

В промоторе ГО-1 обнаружено значительное количество регуляторных участков, включая сайты связывания для транскрипционных факторов окислительного стресса, таких как ядерный фактор (NF), который присутствует в гене человека, и белка - активатора-1 (АР-1) [59], роль которого в регуляции транскрипции гена ГО-1 была открыта всего несколько лет назад [48, 59].

Одним из наиболее изученных с точки зрения регуляции транскрипции является ген ГО-1 мыши. Он содержит один проксимальный и два дистальных энхансера. Первый дистальный энхансер расположен на 4 Кб выше сайта инициации транскрипции, а другой - на 10 Кб выше [59].

Некоторые факторы - активаторы, среди которых липополисахариды (ЛПС) требуют наличия дистальных энхансеров для активации гена, в то время как многие другие факторы, в том числе и факторы, развивающиеся при действии гипоксии наличия дистальных энхансеров не требуют.

Стабилизация м-РНК. Данные литературы свидетельствуют об активации экспрессии ГО-1 оксидом азота через транскрипционный фактор AP-1 (aktivator protein-1) [58]. Другой известный путь активации фермента этим соединением - повышение стабильности м-РНК гемоксигеназы-1 [72]. Однако образование нитрозильных комплексов оксида азота с гемом в активном центре ГО-1 и ГО-2 или в гем-регуляторных участках ГО-2 инактивирует эти изоферменты [58].

Регуляция ГО через взаимодействие с гемом. Как известно, свободный гем проявляет сильные прооксидантные свойства [21], которыми обязан, прежде всего, наличию атома железа, способного к изменению степени окисления. Также встраивание гидрофобной молекулы гема в мембранные структуры может привести к лабилизации жирнокислотных остатков липидных молекул и окислению поврежденных мембранных белков.

В нормальных условиях базальный уровень продукции гемоксигеназы-1 ингибируется фактором транскрипции Bach1 (BTB and CNC homology 1), а свободный гем активирует синтез ГО-1 посредством дерепрессии Bach1 [72].

Таким образом, в ответ на агрессивные прооксидантные проявления гема усиливается и синтез ГО-1. Была показана способность индуцировать активность ГО-1 гемом для макрофагов человека, гепатомы мыши и человека, а также для клеток ретинального эпителия человека.

Способность индуцировать активность изоформы ГО-1 была показана и для металлопорфиринов (кобальт и цинк связывающих: CoPPIX и ZnPPIX) клеток гепатомы человека [50].

Также отмечена индукция ГО-1 и гемсвязывающих белков HBP23 рецепторным связыванием комплекса гем-гемопексин [21].

Заключение

Гем функционирует в организме как компонент ряда важных гемопротеинов или непосредственно участвует в регуляторных процессах [57]. Накопление свободного гема, в том числе в сосудах и сердечной мышце, представляет большую опасность, поскольку ведёт к усилению образования активных форм кислорода с последующим повреждением клеток и развитием сердечно-сосудистых заболеваний [57].

Один из механизмов защиты от прооксидантного действия гема - связывание и разрушение гема гемоксигеназой (ГО, КФ 1.14.99.3) [73].

Конститутивная изоформа ГО-2 определяет скорость деградации гема в норме. Индуцибельный изофермент ГО-1 играет важную роль в адаптации клеток и тканей в условиях стресса.

Индукция ГО-1 происходит в ответ на действие стрессорных факторов различной природы. Общей чертой многих стрессорных факторов является способность повышать содержание свободного гема в крови с последующим поступлением его в другие ткани. Учитывая постоянный контакт клеток сосудистой стенки и сердца с различными компонентами крови, в том числе

и с продуктами гемолиза, функционирование гемоксигеназы в данной системе имеет большое значение.

Несмотря на все позитивне стороны активации ГО, исследователи приходять к заключению, что нельзя считать экспрессию ГО-1 исключительно позитивным явлением, поскольку усиленная экспрессия ГО-1 при патологических состояниях, считающихся потенциально повреждающими, оставляет открытым вопрос относительно функциональной роли данного фермента и его участии в развитии заболевания. Известно, что усиление индукции ГО-1 сопровождает атеросклероз, ишемию-репефузию, гипоксию, сердечно - сосудистые заболевания и ряд других заболеваний и патологий [40].

Поэтому двойственность действия ГО-1 и сложности в определении диапазонов индукции фермента с позитивным влиянием требуют дальнейшего изучения и являются перспективным направлением, поскольку могут дать возможность вмешиваться в патологический процесс при помощи изменений уровня экспрессии ГО-1, используя генетические или фармакологические методы, и применять полученные знания для лечения и коррекции целого ряда заболеваний, в том числе и заболеваний сердечно-сосудистой системы.

Список литературы

1.      Кукоба Т. В., Мойбенко О.О. Гемоксигеназа та монооксид вуглецю: захист чи пошкодження клітин? // Фізіол. Журнал. - 2002. - Т. 48, № 5. - С. 79 - 92.

.        Smith M. A., Kutty R. K., Richey P. I., et. al. Heme oxigenase-1 is associated with the neurofibrillary pathology of Alzheimer’s disease // Amer. J. Pathol. - 1994. - Vol. 145, N 1. - P. 42 - 47.

.        Wang R. Resurgence of carbon monoxide an endogenous gaseous vasorelaxing factor // Can. J. Pharmacol. - 1998. - Vol. 76, p. 1. - P. 1 - 15.

.        Furchgott R. F., Jothianandan D. Endothelium-dependent and independent vasodilation involving cyclic GMP^ relaxation induced by nitric oxide, carbon monoxide and light // Blood. Vessels. - 1991. - Vol. 28, N 1 - 3. - P. 52 - 61.

.        Vincent S. H. Oxidative effects of heme and porphyrins on proteins and lipids // Semin. Hematolol. - 1989. - Vol. 26, N 2. - P. 105 - 113.

.        Гуляева Л. Ф., Вавилин В. А., Ляхович В. В. Ферменты биотрансформации ксенобиотиков в химическом канцерогенезе. - Новосибирск, 2000. - 84 с.

.        Зенков Н. К., Ланкин В. З., Меньщикова Е. Б. Окислительный стресс. Биохимический и патофизиологический аспекты. - М.: Наука/ Интерпериодика, 2001. - 343 с.

.        Владимиров Ю. А., Азизова О А., Деев А. И. и др. Свободные радикалы в живых системах // Итоги науки и техники. Сер. Биофизика. - 1991. - Т. 29. - С. 1 - 249.

.        Лиу М., Вэнг Б., Жао К. и др. Индукция гемоксигеназы - 1 улучшает защиту трансплантанта печени при хранении на холоде // Биохимия. - 2007. - Т. 72, вып. 5. - С. 674 - 681.

10.    Maines M. D. The Heme Oxygenase System; A Regulator of Second Messenger Gases // Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. - 1997. - Vol. 37. - P. 517 - 554.

.        Buelow R., Tullius S. G., Volk H. D. (2002). Protection of grafts by hemoxygenase-1 and its toxic product carbon monoxide // Am. J. Transplant. - 2002 - Vol. 1, N 4. - P. 313-315.

.        Yachie A., Niida Y., Wada T., et al. Oxidative stress causes enhanced endothelial cell injury in human heme oxygenase-1 deficiency // J. Clin. Invest. - 1999. - Vol. 103, N 1. - P. 129-135.

.        Ishikawa K. Heme oxygenase-1 against vascular insufficiency: roles of atherosclerotic disorders // Curr. Pharm. Des. - 2003. Vol 9, N 30. - P. 2489 - 2497.

.        McCoubrey W.K., Ewing J.F., Maines M.D. Human heme oxygenase-2: characterization and expression of a full-length cDNA and evidence suggesting that the two HO-2 transcripts may differ by choice of polyadenylation signal // Arch. Biochem. Biophys. - 1992. - Vol. 295, N 1. - P. 13-20.

.        Keyse S. M., Tyrrell A. M. Heme Oxygenase is the major 32 KDa stress protein induced in human skin fibroblasts of UVA radiation, hydrogen peroxide and sodium arsenite // Pros. Natl. Acad. Sci. USA - 1989. - Vol. 86. - P. 99 - 103.

.        Ozono R. New biotechnological methods to reduce oxidative stress in the cardiovascular system: focusing on the Bach1/heme oxygenase-1 pathway // Curr. Pharmac. Biotech. - 2006. - Vol. 7, N 2. - P. 87-93.

.        Kutty R. K., Kutty G., Rodriguez I. R., et al. Chromosomal localization of the human heme oxygenase genes: heme oxygenase-1 (HMOX1) maps to chromosome 22q12 and heme oxygenase-2 (HMOX2) maps to chromosome 16p13.3 // Genomics. - 1994. - Vol. 20, N 3. - P. 513-516.

19.    Shibahara S., Müller R., Taguchi H., Yoshida T. Cloning and expression of c DNA for rat heme oxygenase // Pros. Natl. Acad. Sci. USA - 1985. - Vol. 82. - P. 7865 - 7869.

.        McCoubrey W. K. Jr., Maines M. D. The structure, organization and differential expression of the gene encoding and rat heme oxygenase-2 // Pros. Natl. Acad. Sci. USA - 1985. - Vol. 82. - P. 155 - 161.

.        Калиман П. А., Баранник Т. В. Метаболизм гема и оксидативный стресс // Укр. біохім. журнал. - 2001. - Т. 73. - С. 5 - 15.

22.    Winslow C. S. Heme A of Cytochrome c Oxidase structure and properties: comparisons with hemes B, C, and S and derivatives // J. Biol. Chem. - 1975. - Vol. 250, N 19. - P. 7602-7622.

.        Мецлер Д. Биохимия. - М.: Мир, 1980. - В 3-х томах.

24.    Hegg E.L. Heme A Synthase Does Not Incorporate Molecular Oxygen into the Formyl Group of Heme A // Biochemistry. - 2004. - Vol. 43, N 27. - P. 8616-8624.

.        Timkovich R., Cork M. S., Gennis R. B. Johnson P. Y. Proposed Structure of Heme d, a Prostetic Group of Bacterial Terminal Oxidases // J. Amer. Chem. Soc. - 1985. - Vol. 107, N 21. - P. 6069-6075.

.        Hardison R. The Evolution of Hemoglobin Studies: of a very ancient protein suggest that changes in gene regulation are an important part of the evolutionary story // Amer. Sci. - 2006. - Vol. 87, N 2. - P. 126.

27.    Калиман П. А., Падалко В. И. // Биохимия. - 1981. - T. 46. - C. 1482 -1486.

.        Идельсон Л. И. Гипохромные анемии. - М., Медицина, 1981.

29.    Smith A., Eskew A. Role of Hemopexin in Human T-Lymphocyte Proliferation // Exp. Cell. Res. - 1997. - Vol. 232, N 2. - P. 246 - 254.

.        Takami M. Catabolism of heme moiety of hemoglobin.hap toglobin in rat liver cells in vivo // J. Biol. Chem. - 1993. - Vol. 268. - Vol. 23. - P. 20335 - 20342.

.        Gutteridge J. M., Smith A. Antioxidant protection by haemopexin of haem-stimulated lipid peroxidation // Biochem. J. - 1988. - Vol. 256, N 3. - P. 861 - 865.

.        Гальперин Э. И., Семяндяева М. И., Неклюдова Е. А. Недостаточность печени. - М.: Медицина, 1978. - 328 с.

.        Алажиль Д., Одьевр М. Заболевания печени и желчных путей у детей: Пер. с англ. - М.: Медицина, 1982. - 486 с.

.        Блюгер А. Ф., Новицкий И. Н. Практическая гепатология. -М.:Медицина, 1984. - 405 с.

.        Мусил Я. Основы биохимии патологических процессов: Пер. с чешск. - М.: Медицина, 1985. - 430 с.

.        Логинов А. С., Блок Ю. Е. Хронические гепатиты и циррозы печени. - М.: Медицина, 1987. - 270 с.

.        Хазанов А. И. Функциональная диагностика болезнй печени. - М.: Медицина, 1988. - 304 с.

.        Классификация и критерии диагностики внутренних болезней. // Под ред. А. Д. Куимова. - Новосибирск, 1995. - с. 107- 114.

.        Klinische Pathophysiologie. - Stuttgert - New York, 1987. - Р. 864 - 900.

40.    Кукоба Т. В., Мойбенко О. О. Гемоксигеназа та монооксид вуглецю: захист чи пошкодження клітин? // Фізіол. журнал. - 2002. - Т. 48, № 5. - С. 79 - 92.

.        Agarval A., Kim Y., Matas A. J. et al. Gas-generating system in acute renal allograft rejection in the rat: co-induction of heme oxygenase and nitric oxide synthase // Transplantation. - 1996. - Vol. 61, N 1. - P. 93 - 98.

.        Wang R. Resurgence of carbon monoxide: an endogenouse vasorelaxing factor// Can. J. Pharm. - 1998. - Vol. 76, N 1. - P. 1 - 15.

.        Graham, B. L., Mink J. T., Cotton D. J. Effects of increasing carboxyhemoglobin on the single breath carbon monoxide diffusing capacity // Am. J. Respir. Crit. Care Med. - 2002. Vol. 165. - P. 1504-1510.

.        Ernst A., Zibrak J. D. Carbon monoxide poisoning // N. Engl. J. Med. - 1998. - Vol. 339, N 22. - P. 8922 - 8931.

.        Adamson J.W. Normal iron physiology. Seminars in Dialysis, 1999; 12: 219-23.

.        Bothwell Т. Н., Charlton R. W., Cook J. D., Finch C. A. Iron metabolism in man. Oxford: Blackwell Scientific, 1979. - p. 576.

.        Stocker R., Yamamoto Y., McDonagh A. F., et. al. Bilirubin is an antioxidant of possible physiological importance// Science. - 1987. - Vol. 235. - P. 1043 - 1046. - Abstract.

.        Ryter S. W., Otterbein L. E., Morse D., et. al. Heme oxygenase/carbon monoxide signaling pathways: regulation and and functional significance // Mol. Cell Biochem - 2002. - Vol. 234-235. - P. 249 - 263.

.        Balla G., Jacob H. S., Balla J., et al. Ferritin. A cytoprotective antioxidant strategem of endothelium //J. Biol. Chem. - 1992. - Vol. 37. - P. 18148 - 18153.

.        Ryter S. W., Alam J., Choi A. M. K. Heme oxygenase -1/ Carbon Monoxide: From Basic Science to Therapeutic Applications // Phisiol. Rev. - 2006. - Vol. 86. - P. 583 - 650.

.        Ewing J. F., Raju V. S., Maines M. D. Induction of heart heme oxygenase - 1 (HSP32) by hyperthermia: possible role in stress-mediated elevation of cyclic 3’:5’ - guanosine monophosphate // J. Pharmacol. Exp. Ther. - 1994. - Vol. 271. - P. 408 - 414. - Abstract.

.        Chang S. H., Barbosa-Tessmann I., Chen C., et. al. Glucose deprivation induces heme oxygenase - 1 gene expression by a pathway independent of the unfold protein response // J. Biol. Chem - 2002. - Vol. 277. - P. 1933 - 1940.

.        Bouton C., Demple B. Nitric oxide-inducible expression of heme oxygenase-1 in human cells // J. Biol. Chem. -2000. - Vol. 275, N 42. - P. 32688-32693.

.        Jukket M., Zheng Y., Yuan H. et al. // Ibid. -1998. - Vol. 273, N 36. - P. 23388-233297.

.        Ding Y., McCoubrey W. K., Maines M. D. Interaction of heme oxygenase-2 with nitric oxide donors. Is the oxygenase an intracellular 'sink' for NO? // Eur. J. Biochem. - 1999. - Vol. 264. - P. 854-861. - Abstract.

.        Mancuso C., Preziosi P., Grossman A.B., Navarra P. The role of carbon monoxide in the regulation of neuroendocrine function // Neuroimmunomodulation. - 1997. - Vol. 4. - P. 225-229. - Abstract.

57.    Калиман П. А., Филимоненко В. П., Никитченко И. В. Гемоксигеназная активность в тканях сосудов и сердца крыс при совместном введении ингибитора NO-синтаз и хлорида гемина // Укр. біохім. журн. - 2008. - Т. 80, № 2. - С. 128 - 133.

58.    Morse D., Choi A. M. K. Heme oxygenase -1: the “Emerging Molecule” has arrived //Amer. J. Resp. Cell Mol. Biol. - 2002. - Vol. 27, N 1. - P. 8 - 16.

.        Wang, R., Alam G., Zagariya A., et al. Apoptosis of lung epithelial cells in response to TNF-alpha requires angiotensin II generation de novo // J. Cell. Physiol. - 2000. - Vol. 185. - P. 253-259.

.        Ramos C., Montano M., Garcia-Alvarez J., et al. Fibroblasts from idiopathic pulmonary fibrosis and normal lungs differ in growth rate, apoptosis, and tissue inhibitor of metalloproteinases expression // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. - 2001. - Vol. 24. - P. 591-598.

.        Ferris C. D., Jaffrey S. R., Sawa A. et al. Heme oxygenase -1 prevents cell death by regulating cellular iron // Nat. Cell Biol. - 1999. - Vol. 1. - P. 152 - 157.

.        Petrache I., Otterbein L. E., Alam J. et al. Heme oxygenase-1 inhibits (TNF)-ά - indused apoptosis in cultured fibroblasts// Am. J. Phisiol. Lung Cell. Mol. Physiol. - 2000. - Vol. 278. - P. L312 - L329. - Abstract.

63.    Кукоба Т. В., Мойбенко О. О., Коцюруба А. В. Кардіопротективна дія індукції гемоксигеназы-1 за допомогою геміну при ішемії-реперфузії ізольованого серця щура // Фізіол. журнал. - 2003. - Т. 49, № 6. - С. 14 - 21.

.        Otterbrien L. E., Bach F. H., Alam J. et al. Carbon monoxide has anti-inflammatory effects involving the mitogen-activated protein kinase pathway // Natur. Med. - 2000. - Vol. 278, Issue 1. - P. C92 - C101.

.        Sime P. J., Xing Z. F. L. , Graham K. G. , Csaky, Gauldie J. Adenovector-mediated gene transfer of active transforming growth factor- beta1 induces prolonged severe fibrosis in rat lung // J. Clin. Invest. - 1997. - Vol. 100. - P. 768-776.

.        Yoshida T., Biro P., Cohen T., Müller R. M., Shibahara S. Human heme oxygenase cDNA and induction of its mRNA by hemin // Eur. J. Biochem. - 1988. - Vol. 171. - P. 457-461. - Abstract.

.        Ishikawa K., Sato M., Yoshida T. Expression of rat heme oxygenase in Esherichia coli as a catalytically active, full length form that binds to bacterial membranes // Eur. J. Biochem. - 1991. - Vol. 202. - P. 161-165.

.        Nguyen X. N., Abate A., Yang G., Weng Y. H., Dennery P. A. / Nuclear translocation of heme oxygenase-1: a novel signaling pathway (Abstract). // Proc. Int. Conf. Heme Oxygenase (HO/CO) 2nd Catania, Sicily. - Italy 2002. - p. A52.

.        Liu Z. M., Chen G. G., Ng E. K., Leung W. K., Sung J. J., Chung S. C. Upregulation of heme oxygenase-1 and p21 confers resistance to apoptosis in human gastric cancer cells // Oncogene. - 2004. - Vol. 23. - P. 503-513.

.        Ma N., Ding X., Doi M., Izumi N., Semba R. Cellular and subcellular localization of heme oxygenase-2 in monkey retina // J. Neurocytol. - 2004. - Vol. 33. - P. 407-415. - Abstract.

.        Wu L., Wang R. Carbon monoxide: endogenous production, physiological functions, and pharmacological applications // Pharmacol. Rev. - 2005. - N 57. - P. 585-630.

.        Zenke-Kawasaki Y., Dohi Y., Katoh Y. et al. Heme Induces Ubiquitination and Degradation of the Transcription Factor Bach1 // Mol. Cel. Biol. - 2007. - Vol. 27, N 19. - P. 6962-6971. - Abstract.

73.    Каліман П. А., Павиченко О. В. Індукція гем-оксигенази в серці та судинах і пероксидна резистентність еритроцитів щурів за умов розвитку гемолітичної анемії // Фізіол. журнал. - 2005. - Т. 51, № 5. - С. 31 - 35.

Приложения

Рис. П1 - Гем-оксигеназа - 1

Рис. П2 - Гем-оксигеназа - 2

Рис. П3 - Структура гемоглобина человека

Зеленым цветом обозначены железосодержащие группы гема, красным и синим цветом обозначены, соответственно, белковые цепи ά и β

Рис. П4 - Структура гема А

Рис. П5 - Различные пространственные модели гема В

Схема П1 - Биосинтез гема

Схема П2 - Синтез гемма в цитоплазме и митохондриях