4.6.2. Особенности энергетического обмена у детей
Они определяются повышенными энергозатратами в детском возрасте. Для детей скорость окислительных процессов в течение первого года в три раза выше, чем у взрослых людей, а в более позднем возрасте в два раза. Это проявляется в более высокой потребности в кислороде, калорической ценности рациона, скорости обмена АТФ, активности ферментов энергетического обмена. В то же время, у детей существует несовершенство регуляции энергетического обмена. Может возникать несоответствие между процессами образования энергии и теплоотдачей. В детском возрасте органом термогенеза или теплообразования является бурая жировая ткань, в которой происходит нефосфорилирующее окисление (энергия окисления субстрата используется не на работу, а на образовании тепла).
4.6.3. Нарушение энергетического обмена.
Снижения энергетического обмена - гипоэргические состояния могут возникать при недостатке кислорода, питательных веществ, повреждении митохондрий, разобщении окислительного фосфорилирования под действием токсинов микроорганизмов. Для лечения гипоэргических состояний используют цитохромы, КоQ, витамины. В последнее время расширяются представления об особых гипоэргических состояний, которые называются митохондриальными болезнями. Их связывают с мутациями ДНК как митохондриальных, так и ядерных.
4.7. Внемитохондриальное окисление
Внемитохондриальное окисление протекает в ЭПС, пероксисомах, на внешней мембране митохондрий, в цитозоле. Этот вид окисления в разных тканях расходует разное количество кислорода.
Основные функции внемитохондриального окисления:
антитоксическая функция – обезвреживание путём окисления токсических веществ;
синтез новых соединений путём окислительных реакций.
Различают несколько видов внемитохондриального окисления в зависимости от их внутриклеточной локализации и вида участвующих в них компонентов. Во внемитохондриальном окислении принимают участие флавопротеиды, цитохром Р450, цитохром В5, ферменты оксигеназы, пероксидазы.
4.7.1. Окисление с участием оксидаз. Активные формы кислорода
Окисление с участием оксидаз происходит в основном на внешней мембране митохондрий. Оксидазы – аэробные флавиновые дегидрогеназы, которые переносят электроны от окисляемых субстратов по короткой цепи на кислород. Примеры: окисление некоторых аминокислот ферментами аминокислотооксидазами, аминов – аминооксидазами, ксантина – ксантинооксидазами. В результате такого окисления в тканях образуется очень активные радикалы кислорода (АФК)
В физиологических условиях образуется очень незначительное количество активных форм О2. Они выполняют функцию регуляции проницаемости клеточных мембран путём окисления липидов в составе мембран, активности мембранных ферментов, участвуют в синтезе биологически активных эйкозаноидов. Особо важную роль в физиологических условиях АФК играют вфагоцитозет.к. принимают участие в нескольких механизмах фагоцитоза.
При контакте с чужеродными веществами в фагоцитах активируется мембранная флавиновая оксидаза. Под действием её образуются ион-радикалы О2, вызывающие окисление чужеродного вещества.
В фагоцитах активируется фермент миелопероксидаза. Она путём окисления хлоридов через образование НСLО образует атомарный кислород, который окисляет чужеродные вещества, повышает проницаемость мембран фагоцитов и облегчает эндоцитоз.
Образующийся из NО сильный окислитель пероксинитрилONOOтак же участвует в фагоцитозе.
Пептиды – дефензины формируют в оболочках поглощаемых микроорганизмов дополнительные ионные каналы и способствуют разрушению микроорганизмов.
При фагоцитозе потребление кислорода увеличивается в 2-5 раз, и это явление получило название «окислительный взрыв»
В патологических условиях высокие концентрации активных форм кислорода оказывают токсический эффект, окисляют липиды, белки, нуклеиновые кислоты. NOобладает угнетающим действием на окислительное фосфорилирование. Поэтому в организме для разрушения избыточных концентраций активных форм кислорода существует защитная антиокислительная система. Она представлена ферментами и веществами неферментативной природы. К антиоксиданстным ферментам относятся:
супероксиддисмутаза – разрушает ион-радикал кислорода;
каталаза – разрушает пероксид;
глютатионпероксидаза – разрушает пероксидазы при участии пептида глютатиона.
К неферментативным веществам относят: белки, содержащие SH- группы, глютатион, витамины Е, А, С, некоторые гормоны, белки крови (трансферрин, церулоплазмин), селен.