Споживання 02 і гліколіз в тканинах вг-і нг-щурів після акліматизації до гіпоксії

Проведені на попередньо відібраних за стійкості до гіпоксії групах тварин дослідження показали, що використання кисню тканинами ВГ-і НГ-щурів має деякі відмінності. Можливо, ці біохімічні розходження можуть відображатися і на характері адаптивних пристосувань тканин при дії хронічної гіпоксії в умовах високогір'я.

Питання про адаптацію до гіпоксії на клітинному рівні, або так званої тканинної адаптації, має велику історію, але до цих пір наявні та літератури дані досить фрагментарні, а часто досить суперечливі. Думка про перебудову тканинного метаболізму в процесі адаптації до гіпоксії поділяє більшість дослідників. Однак, у чому конкретно полягає ця пере будова, при якій глибині і тривалості гіпоксичного впливу вона проявляється - все це ще потребує відповідного вивчення.

У літературі неодноразово описана стимуляція гліколітичного процесу, підвищення активності його окремих ферментів. Більшість дослідників вважає, що здатність тканин переключатися на аноксибіотичний тип обміну в умовах гіпоксії є однйм з істотних моментів у механізмі адаптації до нестачі О2. Але підвищення активності гліколізу може компенсувати недолік макроергів лише протягом малих інтервалів часу, в процесі тривалої гіпоксичної взаємодії основним постачальником енергії залишаються аеробні окислювальні процеси.

Аналіз даних, отриманих при дослідженні тканини печінкипоказав, що використання кисню у НГ-щурів вище, ніж у ВГ і інтактних тварин; в величинах анаеробного гліколізу достовірної різниці між цими двома групами не знайдено.Також дослідження на акліматизованих тваринах показали наявність біохімічних відмінностей в тканинах ВГ- і НГ-щурів.

Активність атФази в субклітинних фракціях головного мозку високостійких і низькостійких до гострої гіпоксії тварин

Аденозинтрифосфатазі належить важлива роль у транспорті іонів і багатьох інших речовин, в обміні АТФ і макроергічних нуклеозидфосфатів, що є акумуляторами енергії для діяльності центральної нервової системи. Дослідженнями останніх років встановлено, що стан енергетичного апарату мітохондрій тісно пов'язаний з формуванням неспецифічної відповідної реакції клітин на дію різних подразнень. Стан енергетичних апаратів ядер в цьому відношенні вивчено мало. Тому ми досліджували АТФазні властивості мітохондріальної та ядерної фракціях великих півкуль головного мозку ВГ-і НГ-тварин в умовах нормального атмосферного тиску, при гострій і хронічній гіпоксії.

Гостра гіпоксія викликалася створенням в барокамері розрідження, еквівалентного висоті 9 тис. м н. у. м., експозиція 2 ч. Хронічна або ступінчаста акліматизація до гіпоксії проводилась в умовах високогір'я на висоті 2 тис. м протягом 14 днів і протягом 42 днів на висоті до 4,2 тис. м над рівнем моря. Субклітинні фракції з тканини великих півкуль виділяли за методом диференціального центрифугування.

Результати досліджень показали, що у ВГ-і НГ-щурів в умовах нормального атмосферного тиску активність АТФази в мітохондріях мозку при відсутності іонів у інкубаційному середовищі (ендогенна АТФаза) знаходиться на одному рівні. При додаванні до інкубаційного середовища іонів Mg активність АТФази в мітохондріях мозку ВГ-щурів збільшувалася 3,8, в мітохондріях НГ - в 4,1 рази. В умовах гострої гіпоксії ( «висота» 9 тис. м) активність ендогенної АТФази в мітохондріях мозку ВГ-щурів на 17,7% вище, ніж у НГ.

На підставі аналізу отриманих даних можна вважати, що АТФазна система в головному мозку високо-і низькостійких до гіпоксії тварин володіє різною чутливістю до нестачі кисню. Результати наших досліджень підтверджують і доповнюють вислови деяких авторів про те, що компенсаторні обмінні реакції при короткочасній гіпоксичній взаємодії і при акліматизації до хронічної гіпоксії не однотипні і, як показали наші досліди, залежать і від індивідуальної резистентності тварин до нестачі кисню.

На підставі аналізу отриманих даних можна вважати, що АТФазная система в головному мозку високо-і низькостійких до гіпоксії тварин має різну чутливість до нестачі кисню.

В умовах гострої гіпоксії активність Mg2 - і Са-залежність АТФази в мітохондріальній та ядерній фракціях головного мозку НГ-щурів помітно зростає, тоді як у ВГ-тварин активність іонозалежної АТФази майже не змінюється. При ступінчатій акліматизації тварин до гіпоксії в умовах високо гір’я, всеи навпаки. Пригнічення активності Mg-АТФази відзначається і в ядерній фракції мозку ВГ-щурів. У мітохондріях мозку НГ-щурів Mg-залежність АТФази при хронічній гіпоксії підвищується. Можна припустити, що при акліматизації, на відміну від гострої гіпоксії, в більшості випадкова витрата енергії шляхом роз щеплення АТФ помітно зменшується. Це узгоджується з тим, що при хронічній гіпоксії знижується інтенсивність обмінних процесів, що приводять, у свою чергу, до зниження кисневих витрат.

З літератури відомо також, що гостра гіпоксія супроводжується значними змінами з боку енергетичного обміну: активується гліколіз, пригнічується дихальне фосфорилювання, сповільнюються реакції циклу Кребса, порушуються співвідношення окислених і відбудовлених форм піридиннуклеотидів, знижується рівень ефективності макроергів і порушується синтез нуклеїнових кислот і фосфопротеіїнів. Отже, зменшення макроергів при гострій гіпоксії може бути обумовлено як пригніченням синтезу АТФ так і в процесі окислювального фосфорилювання, так і розпадом АТФ.

З огляду на все це, можна припустити, що стійкість Mg-залежної АТФази в головному мозку ВГ-тварин при гострій гіпоксії є одним з механізмів пристосування до кисневої недостатності. На думку В. С. Шапот, розпад аде-нозинтрифосфорної кислоти являє собою вирішальний чинник у разі порушень функції мозку при аноксії. Однак пояснити, на підставі яких процесів активність АТФази в мозку ВГ-тварин в умовах гострої гіпоксії утримується на рівні норми, в даний час важко. Можна тільки припустити, що це обумовлено комплексом обмінних процесів, а саме:

1. Переважанням в тканинах мозку ВГ-тварин гальмівних процесів,

наявністю білка-інгібітора в комплексі з АТФазою.

2. Активацією гліколітичного обміну, оскільки активність процесу гліколізу в різних структурах мозку залежить від співвідношення між аденозинтрифосфорню

кислотою і розщеплення її ферментом – аденозинтрифосфату.

3. Зміною поза- і внутрішньоклітинного розподілу електролітів, що надають великий вплив на метаболічні реакції клітин.

4. Стійкість системи окислення і окиснювального фосфорилювання, тим більше, що швидкість тканинного дихання в ряді метаболічних станів багато в чому обумовлена активністю АТФази.

Активність АТФази залежить також від конформаційних та фізико-хімічних змін у структурі ферментів мітохондрій та ядер. Ефективність тканинного обміну визначається не настільки активністю окремих ферментів, скільки структурою і проникністю мітохондрій, які, у свою чергу, визначають взаємне розташування працюючих ферментів, співвідношення між зовнішнім і внутрішньомітохондріальним окисленням, а також між фосфорилюючим і нефосфорилюючим окисленням в мітохондріях.

Можна зробити висновок, що при нормальному атмосферному тиску активність іонів Mg і Са-активуючих АТФаз в субклітинних фракціях мозку високо-і низькостійких до гіпоксії щурів знаходиться майже на однаковому рівні. Дефіцит кисню впливає на активність АТФазних властивостей тканин головного мозку. Спрямованість і ступінь змін залежать від котрі три валості гіпоксичного стану та індивідуальної чутливості тварин до нестачі кисню.

Характер спостережуваних змін активності АТФаз залежить від структури та функції органел клітини. У мозку НГ-щурів спостерігаються зміни активності АТФаз в умовах обох форм гіпоксії більш інтенсивні в мітохондріях, ніж в ядрах. Ядра клітини, подібно до мітохондрій, здатні реагувати па недолік кисню у вдихуваному повітрі. Стійкість Mg-АТФази в тканині мозку ВГ-щурів в гострому періоді гіпоксичного впливу може являтися одним з пристосувальних механізмів, що лежать в основі підвищеної резистентності до кисневого голодування.