ミオグロビンとヘモグロビンの過酸化活性、それらの病理学的結果、および可能性のある医学的介入

ミオグロビンとヘモグロビンが細胞環境を逃れ、したがって細胞還元/保護システムから分離されているこれらの病理学的条件下では、これらのタンパク質の固有のペルオキシダーゼ活性を発現させることができます。この活性は、高酸化オキソフェリル種の形成につながります。これがin vivoで発生するという証拠は、ヘム群とタンパク質との間に共有結合の形成によって提供され、これはオキソフェリル型の存在のための明確なバイオマーカーとして機能します。過酸化活性は、脂質の酸化にもつながり、その生成物は強力な血管収縮薬（例えば、イソプロスタン、ニューロプロスタン）になります。ここでは、脂質酸化が横紋筋融解症および下顎血出血後に発生し、リン脂質のアラキドン酸鎖から形成された生成物が血管収縮を介して腎不全および脳血管痙攣に至るという証拠をレビューします。還元剤の投与によるこれらの病理学的条件への介入は、フェリルヘムを除去するための還元剤の投与について説明します。低還元剤濃度でのフェリルの減少を促進するタンパク質電子移動経路を介して特定されています。ヘモグロビンベースの酸素キャリアの治療的使用と、これらの電子移動経路をヘモグロビンに導入することにより、これらの毒性がどのように減少するかを考慮に入れて結論付けています。

Under those pathological conditions in which Myoglobin and Hemoglobin escape their cellular environments and are thus separated from cellular reductive/protective systems, the inherent peroxidase activities of these proteins can be expressed. This activity leads to the formation of the highly oxidizing oxo-ferryl species. Evidence that this happens in vivo is provided by the formation of a covalent bond between the heme group and the protein and this acts as an unambiguous biomarker for the presence of the oxo ferryl form. The peroxidatic activity also leads to the oxidation of lipids, the products of which can be powerful vasoconstrictive agents (e.g. isoprostanes, neuroprostanes). Here we review the evidence that lipid oxidation occurs following rhabdomyolysis and sub-arachnoid hemorrhage and that the products formed from arachidonic acid chains of phospholipids lead, through vasoconstriction, to kidney failure and brain vasospasm. Intervention in these pathological conditions through administration of reducing agents to remove ferryl heme is discussed. Through-protein electron transfer pathways that facilitate ferryl reduction at low reductant concentration have been identified. We conclude with consideration of the therapeutic use of Hemoglobin Based Oxygen carriers and how the toxicity of these may be reduced by engineering such electron transfer pathways into hemoglobin.