Свободные радикалы в физиологической регуляции функции клетки

При высоких концентрациях свободные радикалы и нерадикальные реактивные виды, образующиеся из радикалов, опасны для живых организмов и повреждают все основные клеточные компоненты. Однако при умеренных концентрациях оксид азота, супероксид-анион и связанные с ними активные формы кислорода играют важную роль регуляторных медиаторов в сигнальных процессах. Многие ответы, опосредованные активными формами кислорода, действительно защищают клетки от окислительного стресса и восстанавливают «редокс-гомеостаз». У высших организмов оксид азота и активные формы кислорода также используются как сигнальные молекулы для других физиологических функций. К ним относятся регуляция сосудистого тонуса, контроль напряжения кислорода при регуляции вентиляции и продукции эритропоэтина, а также передача сигналов от мембранных рецепторов в различных физиологических процессах. В этих случаях оксид азота и активные формы кислорода обычно образуются строго регулируемыми ферментами, такими как NO-синтаза (NOS) и изоформы НАД(Ф)Н-оксидазы соответственно. В конкретном сигнальном белке окислительная атака вызывает либо потерю функции, либо приобретение функции, либо переключение на другую функцию. Избыточное образование активных форм кислорода может возникать либо при чрезмерной стимуляции НАД(Ф)Н-оксидаз, либо из менее строго регулируемых источников, таких как цепь переноса электронов в митохондриях. В митохондриях активные формы кислорода образуются как нежелательные побочные продукты окислительного энергетического обмена. Избыточное и/или длительное повышение продукции активных форм кислорода связывают с патогенезом рака, сахарного диабета, атеросклероза, нейродегенеративных заболеваний, ревматоидного артрита, ишемически-реперфузионного повреждения, обструктивного апноэ сна и других заболеваний. Кроме того, свободные радикалы участвуют в механизме старения. Предположение о том, что процесс старения может быть, по крайней мере частично, следствием радикал-опосредованного окислительного повреждения, было высказано более 40 лет назад Харманом (J Gerontol 11: 298-300, 1956). Накоплены также данные, что старение включает прогрессирующие изменения регуляторных процессов, опосредованных свободными радикалами, которые приводят к изменению экспрессии генов.