32. Нарушения энергетического обмена, причины. Гипоэнергетические (энергодефицитные) состояния, их причины и последствия.
Нарушения обмена энергии. Экспериментальные данные доказывают, что в условиях патологического разобщения окисления и фосфорилирования снижается функция различных органов (уменьшается выработка антител в условиях экспериментального гипотиреоза, снижается мышечная активность при α-динитрофеноловой интоксикации).
Особенно серьезные сдвиги в энергетическом обмене возникают при бактериальной интоксикации. Дифтерийный и стафилококковый токсины, золотистый стафилококк, обладая разобщающим действием, приводят к резкому увеличению фактической продукции тепла.
Еще более серьезные изменения энергетического обмена наблюдаются при тяжелых ожогах. Первичным пусковым механизмом этих изменений является уменьшение количества SH-групп белков, сопровождающееся снижением ферментативной активности митохондрий и разобщением окислительного фосфорилирования, что в конечном счете снижает выработку АТФ и ведет к нарушению функции внутренних органов. При ожогах уменьшение количества SH-групп белков связано с ингибированием их недоокисленными продуктами обмена и ожоговыми токсинами.
Энергетические процессы в клетке находятся в тесной зависимости не только от концентрации и активности некоторых субстратов (продукты обмена), но и от функционального состояния систем, регулирующих обмен энергии, и в первую очередь нервной и эндокринной систем.
Так, теплопродукция может значительно повыситься при эмоциональном возбуждении, в эректильной фазе травматического шока.
Основными регуляторами проницаемости митохондрий и, следовательно, энергетического обмена являются гормоны шитовидной железы (тироксин и трийодтиронин). При гиперпродукции тироксина (гиперфункция щитовидной железы) усиливает ся как свободное, так и фосфорилируюшее окисление, теплопродукция увеличивается. Однако в связи с тем, что тироксин обладает также и разобщающим действием, он вызывает набухание митохондрий, что ведет к выделению ферментов фосфорилирования и дыхания, к переходу на преимущественно свободное окисление. При уменьшении секреции тироксина (гиперфункция щитовидной железы) теплопродукция, наоборот, уменьшается.
Энергетический обмен повышается при опухолях гипофиза, связанных с гиперпродукцией соматотропного гормона (СТГ), увеличивающего теплообразование за счет стимуляции свободного окисления.
Наконец, в условиях патологии ослабление процессов сопряжения может зависеть и от ряда других моментов, влияющих на ход преобразования в организме энергии пищевых веществ в теплоту. Энергетический обмен может меняться в зависимости от большего или меньшего выделения недоокисленных продуктов обмена, более богатых энергией, чем обычные конечные продукты обмена, от интенсивного распада тканей и ряда других процессов, происходящих в организме.
Гипоэнергетические состояния
Живая клетка нуждается в АТФ непрерывно, поскольку разнообразные процессы, связанные с использованием АТФ, в клетке никогда не прекращаются. Например, для обновления белков расходуется около 15 % всей энергии основного обмена (т. е. обмена в состоянии покоя), на поддержание трансмембранного градиента концентраций ионов натрия и калия — около 30 %.
Гипоэнергетические состояния - схема.
При переходе к мышечной активности потребность в АТФ многократно увеличивается.
Запасов АТФ в клетке практически не создается. Например, в сердечной мышце АТФ истощается за несколько секунд, если блокирован его синтез. Следовательно, клетка непрерывно должна получать пищевые вещества (доноры водорода) и кислород для поддержания синтеза АТФ. При голодании в качестве источников энергии используются собственные вещества тканей. Энергетический обмен в этих условиях снижен: через две недели голодания потребление кислорода уменьшается на 40 % (алиментарная форма гипоэнергетического состояния). Резервов пищевых веществ в организме хватает на несколько недель полного голодания, запасов же кислорода нет, поэтому при лишении кислорода уже через 2-3 мин наступает смерть. Гипоксия — наиболее частая причина гипоэнергетических состояний (табл. 8.5), а гипоксия мозга — наиболее частая непосредственная (последняя) причина смерти. Поэтому среди реанимационных процедур ведущее место занимают меры, направленные на восстановление снабжения органов кислородом.