Белки миокарда при гипоксии. Механизмы гликолиза в миокарде
При исследовании фракционного состава белков миокарда у крыс в процессе адаптации к действию высотной гипоксии наблюдалась гипертрофия миокарда (Sobel, Cohen, 1958). В большей степени увеличивалась концентрация фракций белков с миоглобином и белок митохондрий. Исследователи делают вывод, что в процессе адаптации к высотной гипоксии в мышечных клетках сердца происходит увеличение мощности систем, ответственных за транспортировку и утилизацию кислорода.
Активность сукцинатдегидрогеназы определена в желудочках сердца морских свинок, кроликов, собак, живших на высоте 4300 м (Tappan, Reynafarje, 1957; Harris e. a., 1970, 1972). Оказалось, что активность этого митохондриального фермента на высоте увеличивалась на 50—80% (в правом и левом желудочках одинаково или несколько больше в последнем). Следовательно, эта активация фермента определялась не гиперфункцией миокарда, выраженной больше в правых отделах сердца.
Исследуя цитохромоксидазу в экстрактах из сердечной ткани акклиматизированных к гипоксии крыс, З. И. Барбашова (1960) обнаружила, что в богатой кислородом среде активность фермента незначительно выше по сравнению с контролем (в сердечной ткани — 105% от контроля). В обедненной кислородом среде у акклиматизированных крыс величина этого показателя составляла 131 % от контроля. Автор приходит к выводу, что повышение активности цитохромоксидазы — один из факторов, играющий роль при таком низком уровне р02 в капиллярной крови, когда окислительный метаболизм имеет тенденцию к резкому ограничению.
Более ранний вид адаптации к гипоксии, по-видимому, совершается за счет уменьшения энергетического запроса, что хорошо выражено у всех низкоорганизованных животных. Регуляция дыхания при этом осуществляется в результате перехода на более древний вид обмена — через аноксибиотические процессы (Сиротинин, 1971а).
С целью поисков реакций, направленных на борьбу за кислород, З. И. Барбашова (1960) исследовала характер анаэробного гликолиза в тканях акклиматизированных к гипоксии животных и отмечала у них отчетливое повышение интенсивности анаэробного гликолиза. В результате сделан вывод, что в процессе акклиматизации к гипоксии один из факторов тканевого приспособления — использование в энергетическом обмене аноксибиотического, более древнего вида обмена.
Гликолиз в организме не может быть сведен исключительно к роли резервного механизма, включающегося лишь при недостатке кислорода. В настоящее время доказано, что даже в таком органе, как сердце, гликолиз непрерывно протекает в аэробных условиях и блокада моноиодацетатом приводит к недостаточности изолированного сердца, несмотря на нормальноз поступление кислорода (Gereken, 1965).
Необходимость непрерывного функционирования системы гликолиза определяется по меньшей мере двумя обстоятельствами. Первое состоит в том, что гликолиз является поставщиком пирувата—главного субстрата цикла трикарбоновых кислот, который используют митохондрии. Этот субстрат окисления в отличие от жирных кислот не обладает разобщающим действием. Его преимущественное использование, по-видимому, может способствовать интенсивному окислительному фосфорилированию — максимальному выходу АТФ на единицу поглощенного кислорода, которое наблюдается при адаптации к высотной гипоксии.
Второе обстоятельство носит гипотетический характер и связано с предположением, что именно та часть АТФ, которая образуется в результате распада гликогена, используется для осуществления сократительной функции клеток (Gercken, 1965). Окислительное фосфорилирование — поставщик АТФ, необходимый для ресинтеза гликогена. Если это предположение конкретизировать применительно к сердцу, то отмечается, что гликоген и система гликолиза локализованы в поперечных и продольных канальцах саркоплазматического ретикулума. Тем самым гликолиз и гликогенолиз, с одной стороны, и процесс сокращения — с другой, максимально сближены между собой во внутриклеточном пространстве. Они активируются ионом кальция, освобождающимся при возбуждении из канальцев саркоплазматического ретикулума.