 МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ 
УДК 576.3: 546.11
БИОЛОГИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ЭНДО-
И ЭКЗОГЕННОГО HYDROGEN PEROXIDE НА КЛЕТОЧНЫЕ
СТРУКТУРЫ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА.
1Рева И.В., 2Ямамото Т., 1Гульков А.Н., 3Такафуджи Я., 1Балдаев С.Н., 1Пикула К.С.,
1Индык М.В., 5Лемешко Т.Н., 1Багрянцев В.Н., 1Рева Г.В.
1Дальневосточный Федеральный Университет, Владивосток, e-mail: RevaGal@yandex.ru;
2Международный медицинский научно-образовательный центр, Ниигата,
e-mail: avers2@yandex.ru;
3Институт медицинских исследований Ногучи, Токио;
4Гавайский международный университет, Гонолулу, e-mail: takafuji0213@fdmip.co.ip;
5Тихоокеанский государственный медицинский университет Владивосток,
e-mail: tiltiltil@yandex.ru
Учитывая возрастающую антибиотикорезистентность микроорганизмов, появление новых устойчивых
к антибиотикам штаммов смертельно опасных инфекционных патогенов, поиск альтернативных медицин-
ских препаратов приобретает особую актуальность на современном этапе. В работе представлен анализ
собственных и данных литературы о роли экзогенного и эндогенного hydrogen peroxide в условиях нормы
и патологии, на фоне микробной контаминации и при острой и хронической ишемии тканей. Показано,
что наряду с отрицательной ролью внутриклеточного hydrogen peroxide, при парентеральном введении, он
оказывает благоприятное лечебное действие при инфекциях, ишемических повреждениях нервной ткани,
а также онкологической и эндокринной патологии. Отмечено, что в то время, как наружное применение пре-
паратов hydrogen peroxide не вызывает никаких сомнений в необходимости его использования, применение
его в качестве внутреннего лечебного препарата требует глубоких исследований вследствие многочислен-
ных противоречивых данных.
Ключевые слова: гидроген пероксид, ишемия, апоптоз, некроз, гемоглобин, активные формы кислорода (АФК),
регенерация, макрофаги, «кислородный взрыв»
BIOLOGICAL AND CHEMICAL EFFECTS BY ENDO- AND EXOGENOUS
HYDROGEN PEROXIDE IN HUMAN BODY CELLS STRUCTURES
1Reva I.V., 2Yamamoto Т., 1Gulkov A.N., 3Takafuji Y., 1Baldaev C.N., 1Indik M.V.,
1Pikula K.S., 5Lemeschko T.N., 1Bagryantsev V.N., 1Reva G.V.
1　Far Eastern Federal University, Vladivostok, e-mail: RevaGal@yandex.ru;
2　International Medical Research Center (IMERC), Niigata, e-mail: avers2@yandex.ru;
3　Noguchi Medical Research Institute, Tokyo;
4　University of Hawaiʻi, Honolulu;
5　Pacific state medical university, Vladivostok, e-mail: tiltiltil@yandex.ru)
Given the increasing antibiotic resistance of microorganisms, the emergence of new antibiotic-resistant strains
of deadly infectious pathogens, the search for alternative medicines is the particular relevance at the present stage.
The paper presents an analysis of its own data and literature on the role of exogenous and endogenous hydrogen
peroxide under normal and pathological conditions, against microbial contamination and acute and chronic tissue
ischemia. It is shown that in addition to the negative role endogenous hydrogen peroxide entered in the blood, or
parenteral, it has a beneficial and healing effect in infections, ischemic damage to the nervous tissue, as well as
oncology and endocrine pathology. It is noted that while the external application of preparations hydrogen peroxide
no doubt the necessity of its use, its application as an internal curative preparation requires numerous deep researches
conflicting data.
Keywords: hydrogen peroxide, ischemia, apoptosis, necrosis, hemoglobin, reactive oxygen species (ROS), regeneration,
macrophages, oxygen explosion
Актуальность. Отсутствие этиотропно-
го лечения инфекционных заболеваний, вы-
званных опасными антибиотикорезистент-
ными патогенами, частые случаи развития
гипериммунных реакций и осложнений на
фоне приёма дорогостоящих препаратов
с огромным перечнем противопоказаний,
отсутствие патогенетически обоснованно-
го консервативного лечения онкобольных,
свидетельствуют о том, что поиск альтер-
нативных препаратов в стратегии консер-
вативного лечения многих заболеваний на
современном этапе является наиболее акту-
альным [10, 22].
Изучение противомикробных веществ
в настоящее время является одним из самых
новых направлений исследований. Извест-
но, что hydrogen peroxide убивает бактерии,
предотвращает заболевание десен и обра-
зование зубного налета. Исследования по-
казали, что сифилис, кандидоз и различные
вирусные инфекции поддаются лечению
INTERNATIONAL JOURNAL OF APPLIED
AND FUNDAMENTAL RESEARCH №4, 2017
362  MEDICAL SCIENCES 
перекисью водорода. Эмпирически приме-
няют пероксид и при инсультах/инфарктах,
а также эндокринной патологии.
Известно, что перекись водорода необ-
ходима для образования гормоноподобных
веществ – простагландинов, которые регу-
лируют энергетический обмен в организме.
Под воздействием витамина С образуется
дополнительное количество перекиси, ко-
торая, в свою очередь, активирует синтез
простагландинов [5, 19]. Тем не менее, от-
сутствие принципов применения hydrogen
peroxide терапии, а также незнание потен-
циальных осложнений и известные слу-
чаи эмболии с последующим применением
интубации, диктуют разработку стратегии
в дозировке препарата и выявления меха-
низмов его воздействия на клетки для адек-
ватного патогенетически обоснованного ле-
чения, профилактики, реабилитации.
Токсикокинетика и токсикодинамика
hydrogen peroxide практически не изучена [1,
6]. Тем не менее, имеющиеся немногочислен-
ные исследования на мышах и птицах, а также
клеточных культурах человека свидетельству-
ют о несомненных перспективах применения
hydrogen peroxide в медицинской практике,
что и явилось основанием для выбора нами
направления исследований [20].
Цель исследования. Систематизация
имеющихся данных о возможных механиз-
мах биологического воздействия hydrogen
peroxide на клетки организма человека в ус-
ловиях различной патологии.
Задачами исследования явилось про-
ведение анализа механизмов воздействия
hydrogen peroxide на клетки в условиях
ишемии и микробной контаминации.
Материалы и методы исследования
Материал для патоморфологических исследова-
ний получен в соответствии с приказом Минздрав-
медпрома РФ от 29.04.94 N 82 «О порядке проведения
патологоанатомических вскрытий». Забор материала
производился через сутки после клинической смер-
ти, всего изучено 52 биопсии. В работе использован
трупный материал мозга человека в период с сентя-
бря 2013 по февраль 2015 г.) с диагнозом – инсульт,
инфаркт (25/27), который распределили с учётом воз-
раста и пола. Выбор участков забора биоптатов осно-
вывался на том, что одними из регуляторов артери-
ального давления (АД) являются паравентрикулярные
нейросекреторные ядра гипоталамуса, участвующие
в выработке АДГ (антидиуретического гормона) –
вазопрессина. Биопсийный материал гипоталамуса
фиксировался по прописи для подготовки к иммуно-
гистохимическим исследованиям сразу после забо-
ра. Исключение возможных артефактов основано на
данных, полученных при специальном исследовании
на собаках, свидетельствующих, что при сохранении
трупов при температуре 7°С до 4–6 часов в морфо-
логии гипоталамо-гипофизарной нейросекретор-
ной системы микроскопически видимых изменений
не наблюдается, кроме некоторого снижения интен-
сивности специфических реакций на нейросекрет.
Использованы классические гистологические мето-

ды исследования с окрашиванием гематоксилином
и эозином для получения общей морфологической
картины нейронов переднего гипоталамуса человека.
Анализ материала проведён с помощью микроскопа
Olympus – Bx82 и цифровой камеры CDх82 с фирмен-
ным программным обеспечением.
Результаты исследования
и их обсуждение
Нами отмечено, что у части нейронов
при хронической ишемии мозга, в зоне,
удалённой от острой ишемии и развивше-
гося инсульта, имеется светлоокрашенное
перинуклеарное пространство, которое мо-
жет свидетельствовать о вступлении клеток
в апоптоз (рис. 1). При этом, в нашем ис-
следовании в апоптоз вступают как нейро-
глиальные клетки, так и нейроны (рис. 2).
Встречаются апоптические тельца – резуль-
тат апоптических процессов в нервной тка-
ни вследствие ишемии. Это свидетельству-
ет о том, что локальные изменения в ткани
мозга присутствуют, но сам процесс ише-
мии мозга следует считать генерализован-
ным по отношению к ткани всего мозга.
Рис. 1 а-в. Нейроны переднего гипоталамуса. Апоптоз глии и нейронов. Окраска г/э. Микрофото.
Ув. х800
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ЖУРНАЛ ПРИКЛАДНЫХ
И ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ №4, 2017
 МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ  363
Структура ядер в нейронах переднего
гипоталамуса свидетельствует о различном
уровне дезорганизации хроматина, разру-
шении ядерной оболочки, апоптозе нейро-
нов. Гранулы приобретают более тёмный
коричневый цвет. В некоторых клетках
вся цитоплазма заполнена гранулами, ядра
не идентифицируются (рис. 2).
Рис. 2. Нейроны переднего гипоталамуса при ишемическом инсульте
в области прецентральной извилины:
а – гранулосодержащие нейроны; б – апоптическое тельце. Окраска г/э. Микрофото. Ув. х1000
Приобретение резкой базофилии окру-
жающей нейроны глией также свиде-
тельствует об апоптозе. Однако следует
подчеркнуть, что патоморфологическое
изменение нервных клеток наблюдается
не только при ишемии мозга, но и при оли-
гемических, аноксических, гипоксических
и гипогликемических состояниях. Ише-
мическое изменение клеток характерно
для хронической недостаточности кисло-
рода, что характеризуется специфической
морфологической картиной, свидетель-
ствующей о проблеме ишемии ткани, как
следствии нарушения в системе передачи
кислорода клеткам гемоглобином. Вопрос
включений в цитоплазме нервных клеток
не закрыт, так как гранулы не изменяют цвет
после проводки по спиртам, что может быть
связано не с их возможной липофусциновой
природой, а с наличием в них Fe3+.
Lago L., Nunes E.A., Vigato A.A., Souza
V.C., Barbosa F.Jr., Sato J.R., Batista B.L.,
Cerchiaro G. (2017) отмечали нарушения со-
держания элементов металлов в головном
мозге пациентов с нейродегенеративными
заболеваниями [9]. Авторами были про-
ведены эксперименты с использованием
двух способов доступа к окислительному
стрессу: лечение клеток с Н2О2 или Ар-
42 пептида в его олигомерной форме. Оба
вида лечения вызвали накопление маркеров
окислительного стресса, такие как окис-
ленные белки и липиды, а также измене-
ния в ДНК, что также отмечали Millonig G.,
Gansleben I., Peccerella T. et al. [11]. Что ка-
сается микроэлементов, клетки, обработан-
ные Н2О2, показали более высокие уров-
ни Zn и более низких уровней Са в ядрах
по сравнению с контрольными клетками,
без каких-либо окислительных обработок.
С другой стороны, клетки, обработанные
с A – 42 пептида в олигомерной форме пока-
зали более высокие уровни Mg, Ca, Fe и Zn
в ядрах по сравнению с контрольными клет-
ками [17]. Эти различия свидетельствуют,
что поток металла в клеточных органеллах
во время внутреннего и внешнего окисли-
тельного состояния (обработка Н2О2) отли-
чается от результатов современных методов
лечения нейродегенеративных заболеваний.
Singh S, Goo JI, Noh H, Lee SJ, Kim MW,
Park H, Jalani HB, Lee K, Kim C, Kim WK,
Ju C, Choi Y. (2017) основываясь на том, что
астроциты играют ключевую роль в гоме-
остазе мозга, защищая нейроны от нейро-
токсических стимулов, в том числе окисли-
тельного стресса, рассматривают в качестве
многообещающей стратегии для снижения
повреждения головного мозга нейропротек-
торные терапевтические средства, которые
INTERNATIONAL JOURNAL OF APPLIED
AND FUNDAMENTAL RESEARCH №4, 2017
364  MEDICAL SCIENCES 
повышают функциональность астроцитов
путем усиления митохондриальной функ-
ции после воздействия H2O2 [19].
Zhao J., Zhou H., Sun L., Yang B., Zhang
L., Shi H., Zheng Y. ( 2017), напротив, счи-
тают главным виновником индуцированной
дисфункции в трабекулярном эндотелии
(ТЭ) дренажной системы глаза, ведущим
к глаукоме, Н2О2, являющейся наиболее
широко используемым средством для ин-
дукции окисления в клетках ТЭ в пробирке.
При этом авторы считают, что геном имеет
разную чувствительность к окислительно-
му стрессу, индуцированному экзогенным
Н2О2 [25].
Singh S.K., Thirumalai A., Pathak A.,
Ngwa D.N., Agrawal A. (2017) исследовали
влияние перекиси водорода, прототипич-
ную активной форме кислорода, присут-
ствующей на участках воспаления, на функ-
цию распознавания лиганда С-реактивного
белка (СРБ) [19].
В анализах связывания лигандов на ос-
нове очищенной пентамерной Н2О2 обрабо-
танные СРБ связаны с иммобилизованными
белками, включая IgG, бета-амилоид пеп-
тид 1–42, C4b-связывающий белок и фак-
тор Н Ca2 + -независимым образом. Авторы
пришли к выводу, что Н2О2 является биоло-
гическим модификатором функции и струк-
туры лиганда распознавания СРБ [15].
De Santana F.R., Dalboni L.C., Nascimento
K.F., Konno F.T., Alvares-Saraiva A.M., Correia
M.S., Bomfim M.D., Casarin R.C., Perez E.C.,
Lallo M.A., Peres G.B., Laurenti M.D., Benites
N.R., Buchi D.F., Bonamin L.V. (2017), изучая
цитотоксическую активность макрофагов,
наблюдали снижение миграции моноцитов
и их фагоцитарной активности к месту ин-
фекции под воздействием изменения элек-
тропотенциалов, которые объясняют клини-
ческое ухудшение в естественных условиях
при переходе 2–валентного железа в Fe3+,
обладающим меньшей способностью отда-
вать кислород тканям [16, 21]. Большинство
важнейших окислительно-восстановитель-
ных процессов протекает с участием иона
металла, являющегося переносчиком одного
электрона. Из этих реакций наиболее хоро-
шо изучено взаимодействие перекиси водо-
рода с ионом Fe2+. Реакцию открыл Фентон
в 1894 г., а в 1932 г. Габер и Вайсс предло-
жили механизм, который лишь с небольши-
ми изменениями принят в настоящее время.
Окисление органических соединений реак-
тивом Фентона связано с генерированием
гидроксильных радикалов. Однако пред-
полагается, что гидроксильные радикалы
участвуют в реакции Фентона, согласно ко-
торой перекись водорода в комбинации с со-
лями железа окисляет альдозы до озонов
[7]. В ночное время в качестве основного
«поставщика» радикалов гидроксила в жид-
кой фазе выступает реакция Фентона – раз-
ложение Н2О2 ионами железа (П). которую
можно рассматривать как реакцию перено-
са электрона [3]. Нерц и Вагнер высказали
предположение, что кислород передается
от перекиси водорода к ортофосфористой
кислоте и что ион двухвалентного железа
участвует в повторяющейся произвольное
число раз цепи реакций, проходя соответ-
ствующие промежуточные степени окис-
ления железа, причем ион двухвалентного
железа регенерируется. Обрыв цепи вызы-
вается превращением иона двухвалентного
железа в ион трехвалентного железа, кото-
рый не обладает способностью передавать
кислород, что усугубляет ишемическое по-
вреждение клеток [17].
Zhou H., Ding L., Wu Z., Cao X., Zhang
Q., Lin L., Bian J.S. (2017) считают, как
и многие другие авторы, что вырабатывае-
мая клетками Н2О2 оказывает токсический
эффект [25].
Sutariya S., Patel H. (2017), наоборот,
пришли к положительным результатам,
воздействуя на изолят сывороточного бел-
ка (WPI) растворами различных концен-
траций H2O2 в диапазоне концентраций
0–0.144 в деионизированной воде. Образцы
анализировали на термостабильность, рео-
логические свойства, уровень денатурации
-лактоглобулин (β-LG) и альфа-лактальбу-
мина (α-LA) [22]. Образцы, обработанные
концентрации H2O2, превышающей 0,072,
показали значительное улучшение в термо-
стабильности, и снижение сывороточного
белка к денатурации и агрегации. После об-
работки H2O2 (> 0,072 HTPR) раствор оста-
вался в жидком состоянии после термиче-
ской обработки при 120°С, в то время как
контрольные образцы перешли в гель после
термической обработки. Детальный анализ
этих образцов позволил предположить, что
улучшение тепловой стабильности после
обработки раствора H2O2 было связано со
значительным сокращением сульфгидриль-
ной-дисульфид реакции обмена в процессе
денатурации бета-LG и альфа-LA [16].
He Y., Del Valle A., Qian Y., Huang Y.F.
(2017) предложили метод нанотерапии рака
с помощью реакции Фентона на основе об-
лучения светом тканей, что способствует
переносу электронов к Fe (III) из FeOxH
и ускоряет их реакцию с О2, образуя суперок-
сидные анион-радикалы, которые затем под-
вергаются реакции диспропорционирования
для производства Н2О2. Н2О2 затем реагирует
с Fe (II) образуя FeOxH, как посредник в ре-
акции Фентона, производя гидроксильные
радикалы. Авторы показали, что GO-FeOxH
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ЖУРНАЛ ПРИКЛАДНЫХ
И ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ №4, 2017
 МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ  365
может быть использован в качестве активи-
руемого наноагента, обеспечивающего эф-
фективную терапию рака [4, 7].
Hydrogen peroxide открыт Луи Тенаром
в 1818 г. Разлагается с выделением О2, по-
этому высокие концентрации при наружном
применении обеспечивают противомикроб-
ный антисептический эффект, при этом уд-
линяются сроки заживления из-за поврежде-
ния прилегающих к ране клеток, но при этом
происходит образование рубцов из-за раз-
рушения клеток кожи. При приёме внутрь
летальная доза 30 % раствора пероксида во-
дорода – 50–100 мл. При соприкосновении
с тканями под влиянием содержащихся фер-
ментов каталазы, раствор перекиси разла-
гается и выделяет молекулярный кислород,
который окисляет органические вещества
различных клеток [14]. По данным иссле-
дований, период полураспада Н2О2 в крови
человека – меньше одной десятой секунды;
однако по сведениям, полученным Макноф-
тоном, полураспад перекиси может длиться
до двух секунд и зависит от скорости смеши-
вания с кровью. Чарльз Фарр обнаружил, что
повышение содержания кислорода в тканях
происходит только через 40–45 минут после
инъекции перекиси.
Известно, что для выполнения фагоци-
тарной функции эффекторными иммуноци-
тами необходим каскад реакций с выделе-
нием hydrogen peroxide [12, 24]. Макрофаги
способствуют поддержанию гомеостаза,
очищая организм от стареющих и апопто-
тических клеток, восстанавливая ткани по-
сле инфекции и травмы, выполняя ведущую
роль в защите организма. Для реализации
этой функции они имеют набор распозна-
ющих рецепторов, кислородозависимые
и кислородонезависимые механизмы кил-
линга микроорганизмов. Существенную
роль в защите организма от инфекции игра-
ют макрофаги альвеолярные и фагоциты
слизистой оболочки кишечника. Первые
«работают» в относительно бедной опсо-
нинами среде, поэтому они экспрессируют
большое количество паттерн распознающих
рецепторов, включая скавенджер-рецепто-
ры, маннозные рецепторы, β-глюкан спец-
ифические рецепторы, дектин-1 и др.
При микробной инфекции в очаг проникно-
вения микробов дополнительно мигрирует
большое число воспалительных моноцитов,
способных дифференцироваться в различ-
ные клеточные линии в зависимости от цито-
кинового окружения. Ферментные системы
НАДФ-Н-оксидазы, супероксиддисмутазы,
NO-синтазы, генерируют активные формы
неорганических окислителей, участвующих
в деструкции фагоцитированного объекта:
пероксид водорода (Н2О2), супероксид ани-
он (О2
–), синглетный кислород (1O2), радикал
гидроксила (OH-), гипохлорид (OCl-), оксид
азота (NO). Активация НАДФ-Н-оксидазы
приводит к формированию так называемого
«кислодородного взрыва». Первичным про-
дуктом «кислородного взрыва» является су-
пероксидный анион О2
–, который образуется
при переносе НАДФ-H-оксидазой электро-
на на кислород [13]. Супероксидный анион
обладает слабым бактерицидным эффектом
и является недолговечным. В результате ре-
акции, катализируемой ферментом суперок-
сидисмутазой (СОД), из двух молекул супе-
роксидного аниона формируется перекись
водорода, обладающая сильным микроби-
цидным эффектом. При окислении хлори-
дов перекисью водорода в присутствии ми-
елопероксидазы (МПО) образуется мощный
цитотоксический агент – гипохлорная кис-
лота HOCl, при её окислении супероксид-
ным радикалом – гидроксильный радикал
ОН, при окислении гипохлорит-иона пере-
кисью водорода формируется синглетный
кислород 1О2, который является источни-
ком образования другого бактерицидного
вещества – озона О3. При взаимодействии
гипохлорной кислоты с аминогруппой фор-
мируется микробицидное производное мо-
нохлорамина – R-NHCl.
Заключение
Анализ собственных данных и данных
литературы показал, что при поражениях
мозга, когда повышается уровень «актив-
ной формы» железа, аскорбиновая кислота
может стимулировать образование ОН ради-
кала, выступая в роли прооксиданта. Тиолы
в восстановленной форме в присутствии «ак-
тивных форм» металлов переменной валент-
ности могут образовывать реактивные соеди-
нения типа RS (тиоловый радикал) и ОН [5].
При этом в качестве вторичных посредников
принимают активное участие АФК (О2, Н2О2,
ОН и гидроперекиси липидов), осуществляя
регулирующую роль в процессах роста кле-
ток, апоптозе, клеточной адгезии, свертыва-
ния крови и т.д. [1, 23].
Имеются прямые доказательства того,
что низкие (микромолярные) нано- кон-
центрации Н2О2 могут увеличивать рост
или усиливать ответ на стимуляцию роста
во многих типах клеток млекопитающих,
а антиоксиданты подавляют нормальную
клеточную пролиферацию. Так низкие кон-
центрации Н2О2 (100 мкМ) стимулируют
рост фибробластов легких хомяков [2]. Ин-
гибирование СОД или глутатион пероксида-
зы увеличивает клеточную пролиферацию.
Возможно, что ОН, генерируемый в реакции
Фентона, может являться фактором, усили-
вающим клеточную пролиферацию и актив-
INTERNATIONAL JOURNAL OF APPLIED
AND FUNDAMENTAL RESEARCH №4, 2017
366  MEDICAL SCIENCES 
ность митоген-активируемой протеинкиназы
(МАР-киназа). Это основано на том, что ло-
вушки ОН (маннитол, диметилсульфоксид)
и хелаторы железа тормозят стимулируемую
Н2О2 пролиферацию клеток [3].
С АФК связана передача сигнала от тром-
боцитарного фактора роста, эпидермально-
го фактора роста, трансформирующего фак-
тора роста Р-1, фактора некроза опухолей
(ФНО-а) [1]. Участие интерлейкина-1 и ин-
терферона в сигнальной транедукции вязы-
вают с образованием О2, а фактора некроза
опухолей (ФНО-а) – с Н2О2. В астроцитах
интерлейкин-lfl повышает генерацию Н2О2,
что приводит к снижению фосфатазной ак-
тивности и активации МАР-киназы. ФНО-а
через повышение образования АФК активи-
рует факторы транскрипции NF-kp и АР-1,
процессы апоптоза [11, 23].
Известно, что вазоактивный пептид (ан-
гиотензин II) проявляет свое действие на про-
цессы мышечного сокращения и клеточный
рост гладких мышц сосудов через генерацию
внутриклеточного О2 [8]. Мнение об источни-
ках О2 НАДН и НАДФН-оксидазы, активи-
руемых ангиотензином, опровергается дан-
ными, что именно Н2О2 ответственна за рост
клеток гладкой мускулатуры сосудов. Полу-
чены данные об участии Н2О2 в сигнальной
трансдукции тромбоцитарного фактора роста
(PQGF) и трансформирующего фактора роста
TGF-*pi. Предполагают, что Н2О2 действует
через инактивацию протеинтирозинфосфатаз,
как и эпидермальный фактор роста.
Тем не менее, вопрос о значении роли
Н2О2 в процессах внутриклеточной сигна-
лизации далек от разрешения. Полученные
данные противоречивы и неоднозначны
[18]. Только комплексный подход с учетом
специфики и особенности функциониро-
вания конкретных клеток, исследования на
уровне генома позволят с новых позиций
оценить роль Н2О2 в механизмах регуляции
функции клеток.
Учитывая то, что перекись водорода
является недорогим веществом, которое
не может быть запатентовано и не имеет ни-
какой коммерческой стоимости, можно счи-
тать его наиболее перспективным для ис-
следований механизмов его воздействия на
гистофизиологию клеток с целью дальней-
ших стратегических решений в профилак-
тике, лечении и реабилитации нейродегера-
тивных повреждений мозга.
Работа выполнена при поддержке научного
фонда ДВФУ, в рамках государственного зада-
ния 2014/36 от 03.02.2014 г.
Список литературы
1. Дубинина Е.Е. Роль активных форм кислорода в ка-
честве сигнальных молекул в метаболизме тканей при со-
стояниях окислительного стресса // Вопросы медицинской
химии. – 2001. – Т. 47; №6. – С. 561–581.
2. Dottore G.R., Chiarini R., De Gregorio M., Leo M.,
Casini G., Cestari L., Sellari-Franceschini S., Nardi M., Vitti
P., Marcocci C., Marinò M. Selenium rescues orbital fibroblasts
from cell death induced by hydrogen peroxide: another molecular
basis for the effects of selenium in graves’ orbitopathy //
Endocrine. 2017 Jan 17. doi: 10.1007/s12020–016–1226–9.
3. Fenton H.J.H. (1894). Oxidation of tartaric acid in
presence of iron // J. Chem. Soc., Trans. 65 (65): 899–911.
4. Galadari S., Rahman A., Pallichankandy S., Thayyullathil
F. Reactive oxygen species and cancer paradox: to promote or
to suppress? // Free Radic Biol Med. 2017 Jan 11. pii: S0891–
5849(17)30003–5. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2017.01.004.
5. Goldstein Sara, Meyerstein Dan, and Czapski Gidon
(1993). «The Fenton reagents». Free Radical Biology and
Medicine 15 (4): 435–445. DOI:10.1016/0891–5849(93)90043.
6. Haber F. and Weiss J. (1932). Über die Katalyse
des Hydroperoxydes // Naturwissenschaften. DOI:10.1007/
BF0150471.
7. He Y., Del Valle A., Qian Y., Huang Y.F. Near infrared
light-mediated enhancement of reactive oxygen species
generation through electron transfer from graphene oxide to
iron hydroxide/oxide // Nanoscale. 2017 Jan 9. doi: 10.1039/
c6nr08784a.
8. Hendriksen S.M., Menth N.L., Westgard B.C., Cole J.B.,
Walter J.W., Masters T.C., Logue C.J. Hyperbaric oxygen therapy
for the prevention of arterial gas embolism in food grade hydrogen
peroxide ingestion // Am J Emerg Med. 2016 Dec 14. pii: S0735–
6757(16)30926–3. doi: 10.1016/j.ajem.2016.12.027.
9. Lago L., Nunes E.A., Vigato A.A., Souza V.C., Barbosa
F.Jr., Sato J.R., Batista B.L., Cerchiaro G. Flow of essential
elements in subcellular fractions during oxidative stress //
Biometals. 2017 Jan 12. doi: 10.1007/s10534–016–9988–3.
10. Lisher J.P., Tsui H.T., Ramos-Montañez S., Hentchel
K.L., Martin J.E., Trinidad J.C., Winkler M.E., Giedroc D.P.
Biological and Chemical Adaptation to Endogenous Hydrogen
Peroxide Production in Streptococcus pneumoniae D39 //
mSphere. 2017 Jan 4;2(1). pii: e00291–16. doi: 10.1128/
mSphere.00291–16.
11. Millonig G., Ganzleben I., Peccerella T., Casanovas G.,
Brodziak-Jarosz L., BreitkopfHeinlein K., Dick T.P., Seitz H.-K.,
Muckenthaler M.U., and Mueller, S. Sustained submicromolar
H2O2 levels induce hepcidin via signal transducer and activator
of transcription 3 (STAT3). J. Biol. Chem. – 2012.- 287, 37472–
37482.
12. Okahashi N., Nakata M., Kuwata H., Kawabata,
S. Streptococcus oralis induces lysosomal impairment of
macrophages via bacterial hydrogen peroxide // Infect. Immun. –
2017.- 84, 2042– 050.
13. de Oliveira M.R., da Costa Ferreira G., Brasil F.B.,
Peres A. Pinocembrin Suppresses H2O2–Induced Mitochondrial
Dysfunction by a Mechanism Dependent on the Nrf2/HO-1 Axis
in SH-SY5Y Cells // ol Neurobiol. 2017 Jan 13. doi: 10.1007/
s12035–016–0380–7.
14. Patel R.P., Moellering D., Murphy-Ullrich J., Jo H.,
Beckman J.S., Darley-Usmar V.M. Cell signaling by reactive
nitrogen and oxygen species in atherosclerosis. Free Radic. Biol.
Med. – 2000. – 1780–1794.
15. Pospíšil P. Production of Reactive Oxygen Species
by Photosystem II as a Response to Light and Temperature
Stress // Front Plant Sci. 2016 Dec 26;7:1950. doi: 10.3389/
fpls.2016.01950.
16. Rai P., Parrish M., Tay I.J.J., Li N., Ackerman S.,
He F., Kwang J., Chow V. T., Engelward B.P. Streptococcus
pneumoniae secretes hydrogen peroxide leading to DNA damage
and apoptosis in lung cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2015. –
112, E3421–E3430.
17. Rajic Z., Tovmasyan A., de Santana O.L., Peixoto I.N.,
Spasojevic I., do Monte S.A., Ventura E., Rebouças J.S., Batinic-
Haberle I. Challenges encountered during development of Mn
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ЖУРНАЛ ПРИКЛАДНЫХ
И ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ №4, 2017

УДК 612.014.2:546.11
БИОЛОГИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ЭНДО - И ЭКЗОГЕННОГО HYDROGEN PEROXIDE НА КЛЕТОЧНЫЕ СТРУКТУРЫ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА.
1,2И.В. Рева, 2Т. Ямамото, 1,1А.Н. Гульков, 3,4Язутано Такафуджи, 1,2 С.Н. Балдаев, 1,1К.С. Пикула, 1,2М.В. Индык, 5Т.Н. Лемешко, 1,2В.Н. Багрянцев, 1,1;1,2Г.В. Рева.
1Дальневосточный Федеральный Университет, 1,1Инженерная школа ДВФУ; 1 2Школа Биомедицины ДВФУ, Владивосток, Россия (690991, Владивосток, ул. Суханова, 8; RevaGal@yandex.ru); 2Международный Медицинский Научно-образовательный Центр, Ниигата, Япония; e-mail: avers2@yandex.ru; 3Институт медицинских исследований Ногучи (Токио. Япония); 4Гавайский международный университет (Гонолулу, Гавайи, США, e-mail: takafuji0213@fdmip.co.ip); 5Тихоокеанский государственный медицинский университет (Владивосток, Острякова, 2; e-mail: tiltiltil@yandex.ru).
Работа выполнена при поддержке научного фонда ДВФУ, в рамках государственного задания 2014/36 от 03.02.2014 г.
Резюме. Учитывая возрастающую антибиотикорезистентность микроорганизмов, появление новых устойчивых к антибиотикам штаммов смертельно опасных инфекционных патогенов, поиск альтернативных медицинских препаратов приобретает особую актуальность на современном этапе. В работе представлен анализ собственных и данных литературы о роли экзогенного и эндогенного hydrogen peroxide в условиях нормы и патологии, на фоне микробной контаминации и при острой и хронической ишемии тканей. Показано, что наряду с отрицательной ролью внутриклеточного hydrogen peroxide, при парентеральном введении, он оказывает благоприятное лечебное действие при инфекциях, ишемических

повреждениях нервной ткани, а также онкологической и эндокринной патологии. Отмечено, что в то время, как наружное применение препаратов hydrogen peroxide не вызывает никаких сомнений в необходимости его использования, применение его в качестве внутреннего лечебного препарата требует глубоких исследований вследствие многочисленных противоречивых данных.

Ключевые слова: гидроген пероксид, ишемия, апоптоз, некроз, гемоглобин, активные формы кислорода (АФК), регенерация, макрофаги, ―кислородный взрыв‖.

BIOLOGICAL AND CHEMICAL EFFECTS BY ENDO- AND EXOGENOUS HYDROGEN PEROXIDE IN HUMAN BODY CELLS STRUCTURES. 1,2; 2Reva I.V., 1,2;2Yamamoto Т 1,1Gulkov A.N., 3,4Yasutane Takafyji, 1,2Baldaev C.N., 1,2Indik M.V., 1,1Pikula K.S., 5Lemeschko T.N., 1,2Bagryantsev V.N., 1,1;1,2Reva G.V.
1Far Eastern Federal University, 1,1 Engineering School FEFU; 1,2 Biomedicine School FEFU, Vladivostok, Russia (690950, Vladivostok, Suchanova street,8; e-mail: RevaGal@yandex.ru);2International Medical Research Center (IMERC), Niigata, Japan), e-mail: avers2@yandex.ru.; RevaGal@yandex.ru; 3Noguchi Medical Research Institute, (Japan) 4University of Hawaiʻi (Honolulu, Hawaiʻi, USA).
This work was supported by Science Foundation Far Eastern Federal University, in the framework of the state task2014/36of02.03.2014andofthe International Grant FEFU (agreement№ 13-09-0602-th of November 6, 2013).
Introduction. Given the increasing antibiotic resistance of microorganisms, the emergence of new antibiotic-resistant strains of deadly infectious pathogens, the
search for alternative medicines is the particular relevance at the present stage. The paper presents an analysis of its own data and literature on the role of exogenous and endogenous hydrogen peroxide under normal and pathological conditions, against microbial contamination and acute and chronic tissue ischemia. It is shown that in addition to the negative role endogenous hydrogen peroxide entered in the blood, or parenteral, it has a beneficial and healing effect in infections, ischemic damage to the nervous tissue, as well as oncology and endocrine pathology. It is noted that while the external application of preparations hydrogen peroxide no doubt the necessity of its use, its application as an internal curative preparation requires numerous deep researches conflicting data.
Keywords: hydrogen peroxide, ischemia, apoptosis, necrosis, hemoglobin, reactive oxygen species (ROS), regeneration, macrophages, oxygen explosion. Актуальность. Отсутствие этиотропного лечения инфекционных заболеваний, вызванных опасными антибиотикорезистентными патогенами, частые случаи развития гипериммунных реакций и осложнений на фоне приѐма дорогостоящих препаратов с огромным перечнем противопоказаний, отсутствие патогенетически обоснованного консервативного лечения онкобольных, свидетельствуют о том, что поиск альтернативных препаратов в стратегии консервативного лечения многих заболеваний на современном этапе является наиболее актуальным [10, 22]. Изучение противомикробных веществ в настоящее время является одним из самых новых направлений исследований. Известно, что hydrogen peroxide убивает бактерии, предотвращает заболевание десен и образование зубного налета. Исследования показали, что сифилис, кандидоз и различные вирусные инфекции поддаются лечению перекисью водорода. Эмпирически применяют пероксид и при инсультах/инфарктах, а также эндокринной патологии.
Известно, что перекись водорода необходима для образования гормоноподобных веществ - простагландинов, которые регулируют энергетический обмен в организме. Под воздействием витамина С образуется дополнительное количество перекиси, которая, в свою очередь, активирует синтез простагландинов [5, 19]. Тем не менее, отсутствие принципов применения hydrogen peroxide терапии, а также незнание потенциальных осложнений и известные случаи эмболии с последующим применением интубации, диктуют разработку стратегии в дозировке препарата и выявления механизмов его воздействия на клетки для адекватного патогенетически обоснованного лечения, профилактики, реабилитации. Токсикокинетика и токсикодинамика hydrogen peroxide практически не изучена [1, 6]. Тем не менее, имеющиеся немногочисленные исследования на мышах и птицах, а также клеточных культурах человека свидетельствуют о несомненных перспективах применения hydrogen peroxide в медицинской практике, что и явилось основанием для выбора нами направления исследований [20]. Цель исследования. Систематизация имеющихся данных о возможных механизмах биологического воздействия hydrogen peroxide на клетки организма человека в условиях различной патологии.
Задачами исследования явилось проведение анализа механизмов воздействия hydrogen peroxide на клетки в условиях ишемии и микробной контаминации.
Материалы и методы исследования. Материал для патоморфологических исследований получен в соответствии с приказом Минздравмедпрома РФ от 29.04.94 N 82 «О порядке проведения патологоанатомических вскрытий». Забор материала производился через сутки после клинической смерти, всего изучено 52 биопсии. В работе использован трупный материал мозга
человека в период с сентября 2013 по февраль 2015 г.) с диагнозом – инсульт, инфаркт (25/27), который распределили с учѐтом возраста и пола. Выбор участков забора биоптатов основывался на том, что одними из регуляторов артериального давления (АД) являются паравентрикулярные нейросекреторные ядра гипоталамуса, участвующие в выработке АДГ (антидиуретического гормона) - вазопрессина. Биопсийный материал гипоталамуса фиксировался по прописи для подготовки к иммуногистохимическим исследованиям сразу после забора. Исключение возможных артефактов основано на данных, полученных при специальном исследовании на собаках, свидетельствующих, что при сохранении трупов при температуре 7 °С до 4–6 часов в морфологии гипоталамо-гипофизарной нейросекреторной системы микроскопически видимых изменений не наблюдается, кроме некоторого снижения интенсивности специфических реакций на нейросекрет. Использованы классические гистологические методы исследования с окрашиванием гематоксилином и эозином для получения общей морфологической картины нейронов переднего гипоталамуса человека. Анализ материала проведѐн с помощью микроскопа Olympus – Bx82 и цифровой камеры CDх82 с фирменным программным обеспечением.
Результаты исследования и обсуждение полученных результатов. Нами отмечено, что у части нейронов при хронической ишемии мозга, в зоне, удалѐнной от острой ишемии и развившегося инсульта, имеется светлоокрашенное перинуклеарное пространство, которое может свидетельствовать о вступлении клеток в апоптоз (рис. 1). При этом, в нашем исследовании в апоптоз вступают как нейроглиальные клетки, так и нейроны (рис. 2). Встречаются апоптические тельца – результат апоптических процессов в нервной ткани вследствие ишемии. Это свидетельствует о том, что локальные изменения в ткани мозга присутствуют, но сам процесс ишемии мозга следует считать генерализованным по отношению к ткани всего мозга.
Рис. 1 а-в. Нейроны переднего гипоталамуса. Апоптоз глии и нейронов. Окраска г/э. Микрофото. Ув.х800.
Структура ядер в нейронах переднего гипоталамуса свидетельствует о различном уровне дезорганизации хроматина, разрушении ядерной оболочки, апоптозе нейронов. Гранулы приобретают более тѐмный коричневый цвет. В некоторых клетках вся цитоплазма заполнена гранулами, ядра не идентифицируются (рис. 2).
Рис. 2. Нейроны переднего гипоталамуса при ишемическом инсульте в области прецентральной извилины. а- гранулосодержащие нейроны; б-апоптическое тельце;. Окраска г/э. Микрофото. Ув. х1000.
Приобретение резкой базофилии окружающей нейроны глией также свидетельствует об апоптозе. Однако следует подчеркнуть, что патоморфологическое изменение нервных клеток наблюдается не только при ишемии мозга, но и при олигемических, аноксических, гипоксических и гипогликемических состояниях. Ишемическое изменение клеток характерно
а
б
в
а
б
для хронической недостаточности кислорода, что характеризуется специфической морфологической картиной, свидетельствующей о проблеме ишемии ткани, как следствии нарушения в системе передачи кислорода клеткам гемоглобином. Вопрос включений в цитоплазме нервных клеток не закрыт, так как гранулы не изменяют цвет после проводки по спиртам, что может быть связано не с их возможной липофусциновой природой, а с наличием в них Fe3+.
Lago L, Nunes EA, Vigato AA, Souza VC, Barbosa F Jr, Sato JR, Batista BL, Cerchiaro G. (2017) отмечали нарушения содержания элементов металлов в головном мозге пациентов с нейродегенеративными заболеваниями [9]. Авторами были проведены эксперименты с использованием двух способов доступа к окислительному стрессу: лечение клеток с Н2О2 или Ар-42 пептида в его олигомерной форме. Оба вида лечения вызвали накопление маркеров окислительного стресса, такие как окисленные белки и липиды, а также изменения в ДНК, что также отмечали Millonig G., Gansleben I., Peccerella T. et al. [11]. Что касается микроэлементов, клетки, обработанные Н2О2, показали более высокие уровни Zn и более низких уровней Са в ядрах по сравнению с контрольными клетками, без каких-либо окислительных обработок. С другой стороны, клетки, обработанные с A - 42 пептида в олигомерной форме показали более высокие уровни Mg, Ca, Fe и Zn в ядрах по сравнению с контрольными клетками [17]. Эти различия свидетельствуют, что поток металла в клеточных органеллах во время внутреннего и внешнего окислительного состояния (обработка Н2О2) отличается от результатов современных методов лечения нейродегенеративных заболеваний.
Singh S, Goo JI, Noh H, Lee SJ, Kim MW, Park H, Jalani HB, Lee K, Kim C, Kim WK, Ju C, Choi Y. (2017) основываясь на том, что астроциты играют ключевую роль в гомеостазе мозга, защищая нейроны от нейротоксических стимулов, в том числе окислительного стресса, рассматривают в качестве многообещающей стратегии для снижения повреждения головного мозга
нейропротекторные терапевтические средства, которые повышают функциональность астроцитов путем усиления митохондриальной функции после воздействия H2O2 [19].
Zhao J, Zhou H, Sun L, Yang B, Zhang L, Shi H, Zheng Y. ( 2017), напротив, считают главным виновником индуцированной дисфункции в трабекулярном эндотелии (ТЭ) дренажной системы глаза, ведущим к глаукоме, Н2О2, являющейся наиболее широко используемым средством для индукции окисления в клетках ТЭ в пробирке. При этом авторы считают, что геном имеет разную чувствительность к окислительному стрессу, индуцированному экзогенным Н2О2 [25].
Singh SK, Thirumalai A, Pathak A, Ngwa DN, Agrawal A. (2017) исследовали влияние перекиси водорода, прототипичную активной форме кислорода, присутствующей на участках воспаления, на функцию распознавания лиганда С-реактивного белка (СРБ) [19].
В анализах связывания лигандов на основе очищенной пентамерной Н2О2 обработанные СРБ связаны с иммобилизованными белками, включая IgG, бета-амилоид пептид 1-42, C4b-связывающий белок и фактор Н Ca2 + -независимым образом. Авторы пришли к выводу, что Н2О2 является биологическим модификатором функции и структуры лиганда распознавания СРБ [15]. De Santana FR, Dalboni LC, Nascimento KF, Konno FT, Alvares-Saraiva AM, Correia MS, Bomfim MD, Casarin RC, Perez EC, Lallo MA, Peres GB, Laurenti MD, Benites NR, Buchi DF, Bonamin LV. (2017), изучая цитотоксическую активность макрофагов, наблюдали снижение миграции моноцитов и их фагоцитарной активности к месту инфекции под воздействием изменения электропотенциалов, которые объясняют клиническое ухудшение в естественных условиях при переходе 2-х валентного железа в Fe3+ , обладающим меньшей способностью отдавать кислород тканям [16, 21]. Большинство важнейших окислительно-восстановительных процессов
протекает с участием иона металла, являющегося переносчиком одного электрона. Из этих реакций наиболее хорошо изучено взаимодействие перекиси водорода с ионом Fe2+. Реакцию открыл Фентон в 1894 г., а в 1932 г. Габер и Вайсс предложили механизм, который лишь с небольшими изменениями принят в настоящее время. Окисление органических соединений реактивом Фентона связано с генерированием гидроксильных радикалов. Однако предполагается, что гидроксильные радикалы участвуют в реакции Фентона, согласно которой перекись водорода в комбинации с солями железа окисляет альдозы до озонов [7]. В ночное время в качестве основного "поставщика" радикалов гидроксила в жидкой фазе выступает реакция Фентона - разложение Н2О2 ионами железа (П). которую можно рассматривать как реакцию переноса электрона [3]. Нерц и Вагнер высказали предположение, что кислород передается от перекиси водорода к ортофосфористой кислоте и что ион двухвалентного железа участвует в повторяющейся произвольное число раз цепи реакций, проходя соответствующие промежуточные степени окисления железа, причем ион двухвалентного железа регенерируется. Обрыв цепи вызывается превращением иона двухвалентного железа в ион трехвалентного железа, который не обладает способностью передавать кислород, что усугубляет ишемическое повреждение клеток [17].
Zhou H, Ding L, Wu Z, Cao X, Zhang Q, Lin L, Bian JS. (2017) считают, как и многие другие авторы, что вырабатываемая клетками Н2О2 оказывает токсический эффект [25]. Sutariya S, Patel H. (2017), наоборот, пришли к положительным результатам, воздействуя на изолят сывороточного белка (WPI) растворами различных концентраций H2O2 в диапазоне концентраций 0-0.144 в деионизированной воде. Образцы анализировали на термостабильность, реологические свойства, уровень денатурации -лактоглобулин (β-LG) и альфа-лактальбумина (α-LA) [22]. Образцы, обработанные концентрации H2O2, превышающей 0,072, показали значительное улучшение в
термостабильности, и снижение сывороточного белка к денатурации и агрегации. После обработки H2O2 (> 0,072 HTPR) раствор оставался в жидком состоянии после термической обработки при 120 °С, в то время как контрольные образцы перешли в гель после термической обработки. Детальный анализ этих образцов позволил предположить, что улучшение тепловой стабильности после обработки раствора H2O2 было связано со значительным сокращением сульфгидрильной-дисульфид реакции обмена в процессе денатурации бета-LG и альфа-LA [16].
He Y, Del Valle A, Qian Y, Huang YF. (2017) предложили метод нанотерапии рака с помощью реакции Фентона на основе облучения светом тканей, что способствует переносу электронов к Fe (III) из FeOxH и ускоряет их реакцию с О2, образуя супероксидные анион-радикалы, которые затем подвергаются реакции диспропорционирования для производства Н2О2. Н2О2 затем реагирует с Fe (II) образуя FeOxH, как посредник в реакции Фентона, производя гидроксильные радикалы. Авторы показали, что GO-FeOxH может быть использован в качестве активируемого наноагента, обеспечивающего эффективную терапию рака [4, 7]. Hydrogen peroxide открыт Луи Тенаром в 1818 г. Разлагается с выделением О2, поэтому высокие концентрации при наружном применении обеспечивают противомикробный антисептический эффект, при этом удлиняются сроки заживления из-за повреждения прилегающих к ране клеток, но при этом происходит образование рубцов из-за разрушения клеток кожи. При приѐме внутрь летальная доза 30 % раствора пероксида водорода - 50-100 мл. При соприкосновении с тканями под влиянием содержащихся ферментов каталазы, раствор перекиси разлагается и выделяет молекулярный кислород, который окисляет органические вещества различных клеток [14]. По данным исследований, период полураспада Н2О2 в крови человека — меньше одной десятой секунды; однако по сведениям, полученным Макнофтоном, полураспад перекиси
может длиться до двух секунд и зависит от скорости смешивания с кровью. Чарльз Фарр обнаружил, что повышение содержания кислорода в тканях происходит только через 40–45 минут после инъекции перекиси.
Известно, что для выполнения фагоцитарной функции эффекторными иммуноцитами необходим каскад реакций с выделением hydrogen peroxide [12, 24]. Макрофаги способствуют поддержанию гомеостаза, очищая организм от стареющих и апоптотических клеток, восстанавливая ткани после инфекции и травмы, выполняя ведущую роль в защите организма. Для реализации этой функции они имеют набор распознающих рецепторов, кислородозависимые и кислородонезависимые механизмы киллинга микроорганизмов. Существенную роль в защите организма от инфекции играют макрофаги альвеолярные и фагоциты слизистой оболочки кишечника. Первые «работают» в относительно бедной опсонинами среде, поэтому они экспрессируют большое количество паттерн распознающих рецепторов, включая скавенджер-рецепторы, маннозные рецепторы, β-глюкан специфические рецепторы, дектин-1 и др. При микробной инфекции в очаг проникновения микробов дополнительно мигрирует большое число воспалительных моноцитов, способных дифференцироваться в различные клеточные линии в зависимости от цитокинового окружения. Ферментные системы НАДФ-Н-оксидазы, супероксиддисмутазы, NO-синтазы, генерируют активные формы неорганических окислителей, участвующих в деструкции фагоцитированного объекта: пероксид водорода (Н2О2), супероксид анион (О2-), синглетный кислород (1O2), радикал гидроксила (OH-), гипохлорид (OCl-), оксид азота (NO). Активация НАДФ-Н-оксидазы приводит к формированию так называемого «кислодородного взрыва». Первичным продуктом «кислородного взрыва» является супероксидный анион О2-, который образуется при переносе НАДФ-H-оксидазой электрона на кислород [13]. Супероксидный анион обладает слабым бактерицидным эффектом и является недолговечным. В результате реакции, катализируемой ферментом супероксидисмутазой (СОД), из двух молекул супероксидного аниона
формируется перекись водорода, обладающая сильным микробицидным эффектом. При окислении хлоридов перекисью водорода в присутствии миелопероксидазы (МПО) образуется мощный цитотоксический агент - гипохлорная кислота HOCl, при еѐ окислении супероксидным радикалом - гидроксильный радикал ОН, при окислении гипохлорит-иона перекисью водорода формируется синглетный кислород 1О2, который является источником образования другого бактерицидного вещества - озона О3. При взаимодействии гипохлорной кислоты с аминогруппой формируется микробицидное производное монохлорамина - R-NHCl.
Заключение. Анализ собственных данных и данных литературы показал, что при поражениях мозга, когда повышается уровень "активной формы" железа, аскорбиновая кислота может стимулировать образование ОН радикала, выступая в роли прооксиданта. Тиолы в восстановленной форме в присутствии "активных форм" металлов переменной валентности могут образовывать реактивные соединения типа RS (тиоловый радикал) и ОН [5]. При этом в качестве вторичных посредников принимают активное участие АФК (О2, Н2О2, ОН и гидроперекиси липидов), осуществляя регулирующую роль в процессах роста клеток, апоптозе, клеточной адгезии, свертывания крови и т.д. [1, 23]
Имеются прямые доказательства того, что низкие (микромолярные) нано- концентрации Н2О2 могут увеличивать рост или усиливать ответ на стимуляцию роста во многих типах клеток млекопитающих, а антиоксиданты подавляют нормальную клеточную пролиферацию. Так низкие концентрации Н2О2 (100 мкМ) стимулируют рост фибробластов легких хомяков [2]. Ингибирование СОД или глутатион пероксидазы увеличивает клеточную пролиферацию. Возможно, что ОН, генерируемый в реакции Фентона, может являться фактором, усиливающим клеточную пролиферацию и активность митоген-активируемой протеинкиназы (МАР-киназа). Это основано на том, что ловушки ОН (маннитол, диметилсульфоксид) и хелаторы железа тормозят стимулируемую Н2О2 пролиферацию клеток [3].
С АФК связана передача сигнала от тромбоцитарного фактора роста, эпидермального фактора роста, трансформирующего фактора роста Р-1, фактора некроза опухолей (ФНО-а) [1]. Участие интерлейкина-1 и интерферона в сигнальной транедукции вязывают с образованием О2, а фактора некроза опухолей (ФНО-а) - с Н2О2. В астроцитах интерлейкин-lfl повышает генерацию Н2О2, что приводит к снижению фосфатазной активности и активации МАР-киназы. ФНО-а через повышение образования АФК активирует факторы транскрипции NF-kp и АР-1, процессы апоптоза [11, 23].
Известно, что вазоактивный пептид (ангиотензин II) проявляет свое действие на процессы мышечного сокращения и клеточный рост гладких мышц сосудов через генерацию внутриклеточного О2 [8]. Мнение об источниках О2 НАДН и НАДФН-оксидазы, активируемых ангиотензином, опровергается данными, что именно Н2О2 ответственна за рост клеток гладкой мускулатуры сосудов. Получены данные об участии Н2О2 в сигнальной трансдукции тромбоцитарного фактора роста (PQGF) и трансформирующего фактора роста TGF-*pi. Предполагают, что Н2О2 действует через инактивацию протеинтирозинфосфатаз, как и эпидермальный фактор роста.
Тем не менее, вопрос о значении роли Н2О2 в процессах внутриклеточной сигнализации далек от разрешения. Полученные данные противоречивы и неоднозначны [18]. Только комплексный подход с учетом специфики и особенности функционирования конкретных клеток, исследования на уровне генома позволят с новых позиций оценить роль Н2О2 в механизмах регуляции функции клеток.
Учитывая то, что перекись водорода является недорогим веществом, которое не может быть запатентовано и не имеет никакой коммерческой стоимости, можно считать его наиболее перспективным для исследований механизмов его воздействия на гистофизиологию клеток с целью дальнейших стратегических решений в профилактике, лечении и реабилитации нейродегеративных повреждений мозга.
Литература
1. Дубинина Е.Е. Роль активных форм кислорода в качестве сигнальных молекул в метаболизме тканей при состояниях окислительного стресса.//Вопросы медицинской химии, 2001, том 47 №6, с 561-581.
2. Dottore GR, Chiarini R, De Gregorio M, Leo M, Casini G, Cestari L, Sellari-Franceschini S, Nardi M, Vitti P, Marcocci C, Marinò M. Selenium rescues orbital fibroblasts from cell death induced by hydrogen peroxide: another molecular basis for the effects of selenium in graves' orbitopathy.//Endocrine. 2017 Jan 17. doi: 10.1007/s12020-016-1226-9. 3. Fenton H. J. H. (1894). «Oxidation of tartaric acid in presence of iron». J. Chem. Soc., Trans. 65 (65): 899–911. 4. Galadari S, Rahman A, Pallichankandy S, Thayyullathil F. Reactive oxygen species and cancer paradox: to promote or to suppress?//Free Radic Biol Med. 2017 Jan 11. pii: S0891-5849(17)30003-5. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2017.01.004.
5. Goldstein Sara, Meyerstein Dan, and Czapski Gidon (1993). «The Fenton reagents». Free Radical Biology and Medicine 15 (4): 435–445. DOI:10.1016/0891-5849(93)90043-
6. Haber, F. and Weiss, J. (1932). «Über die Katalyse des Hydroperoxydes». Naturwissenschaften. DOI:10.1007/BF0150471. 7. He Y, Del Valle A, Qian Y, Huang YF. Near infrared light-mediated enhancement of reactive oxygen species generation through electron transfer from graphene oxide to iron hydroxide/oxide.//Nanoscale. 2017 Jan 9. doi: 10.1039/c6nr08784a.
8. Hendriksen SM, Menth NL, Westgard BC, Cole JB, Walter JW, Masters TC, Logue CJ. Hyperbaric oxygen therapy for the prevention of arterial gas embolism in food grade hydrogen peroxide ingestion.//Am J Emerg Med. 2016 Dec 14. pii: S0735-6757(16)30926-3. doi: 10.1016/j.ajem.2016.12.027.
9. Lago L, Nunes EA, Vigato AA, Souza VC, Barbosa F Jr, Sato JR, Batista BL, Cerchiaro G. Flow of essential elements in subcellular fractions during oxidative stress.//Biometals. 2017 Jan 12. doi: 10.1007/s10534-016-9988-3. 10. Lisher JP, Tsui HT, Ramos-Montañez S, Hentchel KL, Martin JE, Trinidad JC, Winkler ME, Giedroc DP. Biological and Chemical Adaptation to
Endogenous Hydrogen Peroxide Production in Streptococcus pneumoniae D39.// mSphere. 2017 Jan 4;2(1). pii: e00291-16. doi: 10.1128/mSphere.00291-16.
11. Millonig, G., Ganzleben, I., Peccerella, T., Casanovas, G., Brodziak-Jarosz, L., BreitkopfHeinlein, K., Dick, T. P., Seitz, H.-K., Muckenthaler, M. U., and Mueller, S. Sustained submicromolar H2O2 levels induce hepcidin via signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3). J. Biol. Chem. -2012.-287, 37472-37482
12. Okahashi, N., Nakata, M., Kuwata, H., and Kawabata, S. Streptococcus oralis induces lysosomal impairment of macrophages via bacterial hydrogen peroxide. Infect. Immun. -2017.-84, 2042- 050.
13. de Oliveira MR, da Costa Ferreira G, Brasil FB, Peres A. Pinocembrin Suppresses H2O2-Induced Mitochondrial Dysfunction by a Mechanism Dependent on the Nrf2/HO-1 Axis in SH-SY5Y Cells.//Mol Neurobiol. 2017 Jan 13. doi: 10.1007/s12035-016-0380-7.
14. Patel, R. P., Moellering, D., Murphy-Ullrich, J., Jo, H., Beckman, J. S., and Darley-Usmar, V. M. Cell signaling by reactive nitrogen and oxygen species in atherosclerosis. Free Radic. Biol. Med. -2000.-1780-1794. 15. Pospíšil P. Production of Reactive Oxygen Species by Photosystem II as a Response to Light and Temperature Stress.//Front Plant Sci. 2016 Dec 26;7:1950. doi: 10.3389/fpls.2016.01950.
16. Rai, P., Parrish, M., Tay, I. J. J., Li, N., Ackerman, S., He, F., Kwang, J., Chow, V. T., and Engelward, B. P. Streptococcus pneumoniae secretes hydrogen peroxide leading to DNA damage and apoptosis in lung cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA.- 2015.- 112, E3421-E3430
17. Rajic Z, Tovmasyan A, de Santana OL, Peixoto IN, Spasojevic I, do Monte SA, Ventura E, Rebouças JS, Batinic-Haberle I. Challenges encountered during development of Mn porphyrin-based, potent redox-active drug and superoxide dismutase mimic, MnTnBuOE-2-PyP5+, and its alkoxyalkyl analogues.//J Inorg Biochem. 2017 Jan 5;169:50-60. doi: 10.1016/j.jinorgbio.2017.01.003.
18. Sjöberg, A. P., Trouw, L. A., Clark, S. J., Sjölander, J., Heinegård, D., Sim, R. B., Day, A. J., and Blom, A. M. The factor H variant associated with age-related macular degeneration (His-384) and the non-disease-associated form bind differentially to C-reactive protein, fibromodulin, DNA, and necrotic cells. J. Biol. Chem. -2007.-282, 10894-10900 19. Singh SK, Thirumalai A, Pathak A, Ngwa DN, Agrawal A. Functional transformation of C-reactive protein by hydrogen peroxide.//J Biol Chem. 2017 Jan 17. pii: jbc.M116.773176. doi: 10.1074/jbc.M116.773176.
20. Su CK, Tseng PJ, Chiu HT, Del Vall A, Huang YF, Sun YC. Sequential enzymatic derivatization coupled with online microdialysis sampling for simultaneous profiling of mouse tumor extracellular hydrogen peroxide, lactate, and glucose.//Anal Chim Acta. 2017 Mar 1;956:24-31. doi: 10.1016/j.aca.2016.11.060.
21. de Santana J, Florêncio JR, de Almeida L, Fernandes LS, da Silva Filho AA, Salvador MJ, Sousa OV, Alves MS. In vitro antibacterial activity of Vernonia polyanthes Less. leaf rinse extract (Asteraceae): prospecting new therapeutic options against Staphylococcus aureus infections!//Planta Med. 2016 Dec;81(S 01):S1-S381 22. Sutariya S, Patel H. Effect of hydrogen peroxide on improving the heat stability of whey protein isolate solutions.//Food Chem. 2017 May 15;223:114-120. doi: 10.1016/j.foodchem.2016.12.013.
23. Tan L, Zhang X, Mei Z, Wang J, Li X, Huang W, Yang S. Fermented Chinese Formula Shuan-Tong-Ling Protects Brain Microvascular Endothelial Cells against Oxidative Stress Injury.//Evid Based Complement Alternat Med. 2016;2016:5154290. doi: 10.1155/2016/5154290.
24. Watanabe Y, Ishimori K, Uchida T. Dual role of the active-center cysteine in human peroxiredoxin 1: Peroxidase activity and heme binding.//Biochem Biophys Res Commun. 2017 Jan 10. pii: S0006-291X(17)30043-8. doi: 10.1016/j.bbrc.2017.01.034.
25. Zhao J, Zhou H, Sun L, Yang B, Zhang L, Shi H, Zheng Y. Selection of suitable reference genes for quantative real time PCR in trabecular meshwork cells under oxidative stress. //Tru radic res.-2017/-jan., 15:1-20. Doi 10.1080/10715762.20171282612.
Literature
1. Dubinina E.E. The role reactive oxygen species as signaling moleculesw in the metabolism of tissues under conditions of oxidative stress. // Problems of medical chemistry. - 2001, т. 47. - № 6. – с. 561-581.
2. Dottore GR, Chiarini R, De Gregorio M, Leo M, Casini G, Cestari L, Sellari-Franceschini S, Nardi M, Vitti P, Marcocci C, Marinò M. Selenium rescues orbital fibroblasts from cell death induced by hydrogen peroxide: another molecular basis for the effects of selenium in graves' orbitopathy.//Endocrine. 2017 Jan 17. doi: 10.1007/s12020-016-1226-9.
3. Fenton H. J. H. (1894). «Oxidation of tartaric acid in presence of iron». J. Chem. Soc., Trans. 65 (65): 899–911. 4. Galadari S, Rahman A, Pallichankandy S, Thayyullathil F. Reactive oxygen species and cancer paradox: to promote or to suppress?//Free Radic Biol Med. 2017 Jan 11. pii: S0891-5849(17)30003-5. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2017.01.004.
5. Goldstein Sara, Meyerstein Dan, and Czapski Gidon (1993). «The Fenton reagents». Free Radical Biology and Medicine 15 (4): 435–445. DOI:10.1016/0891-5849(93)90043-
6. Haber, F. and Weiss, J. (1932). «Über die Katalyse des Hydroperoxydes». Naturwissenschaften. DOI:10.1007/BF0150471. 7. He Y, Del Valle A, Qian Y, Huang YF. Near infrared light-mediated enhancement of reactive oxygen species generation through electron transfer from graphene oxide to iron hydroxide/oxide.//Nanoscale. 2017 Jan 9. doi: 10.1039/c6nr08784a.
8. Hendriksen SM, Menth NL, Westgard BC, Cole JB, Walter JW, Masters TC, Logue CJ. Hyperbaric oxygen therapy for the prevention of arterial gas embolism in food grade hydrogen peroxide ingestion.//Am J Emerg Med. 2016 Dec 14. pii: S0735-6757(16)30926-3. doi: 10.1016/j.ajem.2016.12.027.
9. Lago L, Nunes EA, Vigato AA, Souza VC, Barbosa F Jr, Sato JR, Batista BL, Cerchiaro G. Flow of essential elements in subcellular fractions during oxidative stress.//Biometals. 2017 Jan 12. doi: 10.1007/s10534-016-9988-3. 10. Lisher JP, Tsui HT, Ramos-Montañez S, Hentchel KL, Martin JE, Trinidad JC, Winkler ME, Giedroc DP. Biological and Chemical Adaptation to Endogenous Hydrogen Peroxide Production in Streptococcus pneumoniae D39.// mSphere. 2017 Jan 4;2(1). pii: e00291-16. doi: 10.1128/mSphere.00291-16.
11. Millonig, G., Ganzleben, I., Peccerella, T., Casanovas, G., Brodziak-Jarosz, L., BreitkopfHeinlein, K., Dick, T. P., Seitz, H.-K., Muckenthaler, M. U., and Mueller, S. Sustained submicromolar H2O2 levels induce hepcidin via signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3). J. Biol. Chem. -2012.-287, 37472-37482
12. Okahashi, N., Nakata, M., Kuwata, H., and Kawabata, S. Streptococcus oralis induces lysosomal impairment of macrophages via bacterial hydrogen peroxide. Infect. Immun. -2017.-84, 2042- 050.
13. de Oliveira MR, da Costa Ferreira G, Brasil FB, Peres A. Pinocembrin Suppresses H2O2-Induced Mitochondrial Dysfunction by a Mechanism Dependent
on the Nrf2/HO-1 Axis in SH-SY5Y Cells.//Mol Neurobiol. 2017 Jan 13. doi: 10.1007/s12035-016-0380-7.
14. Patel, R. P., Moellering, D., Murphy-Ullrich, J., Jo, H., Beckman, J. S., and Darley-Usmar, V. M. Cell signaling by reactive nitrogen and oxygen species in atherosclerosis. Free Radic. Biol. Med. -2000.-1780-1794. 15. Pospíšil P. Production of Reactive Oxygen Species by Photosystem II as a Response to Light and Temperature Stress.//Front Plant Sci. 2016 Dec 26;7:1950. doi: 10.3389/fpls.2016.01950.
16. Rai, P., Parrish, M., Tay, I. J. J., Li, N., Ackerman, S., He, F., Kwang, J., Chow, V. T., and Engelward, B. P. Streptococcus pneumoniae secretes hydrogen peroxide leading to DNA damage and apoptosis in lung cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA.- 2015.- 112, E3421-E3430
17. Rajic Z, Tovmasyan A, de Santana OL, Peixoto IN, Spasojevic I, do Monte SA, Ventura E, Rebouças JS, Batinic-Haberle I. Challenges encountered during development of Mn porphyrin-based, potent redox-active drug and superoxide dismutase mimic, MnTnBuOE-2-PyP5+, and its alkoxyalkyl analogues.//J Inorg Biochem. 2017 Jan 5;169:50-60. doi: 10.1016/j.jinorgbio.2017.01.003.
18. Sjöberg, A. P., Trouw, L. A., Clark, S. J., Sjölander, J., Heinegård, D., Sim, R. B., Day, A. J., and Blom, A. M. The factor H variant associated with age-related macular degeneration (His-384) and the non-disease-associated form bind differentially to C-reactive protein, fibromodulin, DNA, and necrotic cells. J. Biol. Chem. -2007.-282, 10894-10900 19. Singh SK, Thirumalai A, Pathak A, Ngwa DN, Agrawal A. Functional transformation of C-reactive protein by hydrogen peroxide.//J Biol Chem. 2017 Jan 17. pii: jbc.M116.773176. doi: 10.1074/jbc.M116.773176.
20. Su CK, Tseng PJ, Chiu HT, Del Vall A, Huang YF, Sun YC. Sequential enzymatic derivatization coupled with online microdialysis sampling for simultaneous profiling of mouse tumor extracellular hydrogen peroxide, lactate, and glucose.//Anal Chim Acta. 2017 Mar 1;956:24-31. doi: 10.1016/j.aca.2016.11.060.
21. de Santana J, Florêncio JR, de Almeida L, Fernandes LS, da Silva Filho AA, Salvador MJ, Sousa OV, Alves MS. In vitro antibacterial activity of Vernonia polyanthes Less. leaf rinse extract (Asteraceae): prospecting new therapeutic options against Staphylococcus aureus infections!//Planta Med. 2016 Dec;81(S 01):S1-S381
22. Sutariya S, Patel H. Effect of hydrogen peroxide on improving the heat stability of whey protein isolate solutions.//Food Chem. 2017 May 15;223:114-120. doi: 10.1016/j.foodchem.2016.12.013.
23. Tan L, Zhang X, Mei Z, Wang J, Li X, Huang W, Yang S. Fermented Chinese Formula Shuan-Tong-Ling Protects Brain Microvascular Endothelial Cells against Oxidative Stress Injury.//Evid Based Complement Alternat Med. 2016;2016:5154290. doi: 10.1155/2016/5154290.
24. Watanabe Y, Ishimori K, Uchida T. Dual role of the active-center cysteine in human peroxiredoxin 1: Peroxidase activity and heme binding.//Biochem Biophys Res Commun. 2017 Jan 10. pii: S0006-291X(17)30043-8. doi: 10.1016/j.bbrc.2017.01.034. 25. Zhao J, Zhou H, Sun L, Yang B, Zhang L, Shi H, Zheng Y. Selection of suitable reference genes for quantative real time PCR in trabecular meshwork cells under oxidative stress. //Tru radic res.-2017/-jan., 15:1-20. Doi 10.1080/10715762.20171282612.
1 Рецензент: Усов Виктор Васильевич, д.м.н., доцент, зав. кафедрой клинической и экспериментальной хирургии Школы биомедицины Дальневосточного федерального университета, 690922 г. Владивосток о. Русский, нп Аякс, 10, кампус ДВФУ; тел. 8 9243205720; e-mail: victus-vlad@yandex.ru; 2 Рецензент: Красников Юрий Александрович, д.м.н., профессор, профессор Школы искусства, культуры и спорта: 690091, г. Владивосток, ул. Суханова, 8 Телефон: 8 9146634691; e-mail: krasnikov.1944@mail.ru
Авторы:
Рева И.В. - к.м.н., PhD, старший научный сотрудник департамента науки и инноваций, заместитель директора IMERC- Международный Медицинский Научно-образовательный Центр, (Ниигата, Япония);
Т. Ямамото – профессор, приглашѐнный профессор Инженерной школы и Школы Биомедицины ДВФУ, директор IMERC - 3Международный Медицинский Научно-образовательный Центр, (Ниигата, Япония)
А.Н. Гульков – д.т.н., профессор, зав. каф. НГД и НХ Инженерной школы ДВФУ
Язутано Такафуджи – директор научно-исследовательского медицинского центра, Ногуши, Япония; профессор Гавайского международного университета (Гонолулу, Гавайи, США)
С.Н. Балдаев – студент ДВФУ
К.С. Пикула – аспирант ДВФУ
М.В. Индык – магистрант ДВФУ
Т.Н. Лемешко – к.м.н., доцент, доцент кафедры биохимии Тихоокеанского государственного медицинского университета
В.Н. Багрянцев – к.м.н., доцент, зав. каф. медицинской биофизики, кибернетических и биотехнических систем
Рева Г.В. – профессор кафедры фундаментальной медицины Школы Биомедицины ДВФУ; профессор кафедры НГД и НХ Инженерной Школы ДВФУ