Метаболизм в поврежденном миокарде

Изменение активности ферментных систем.

При поражении кардиомиоциты мембраны митохондрий повреждаются, их матрикс теряет необходимые метаболиты и ферменты энергетических цепей, снижается окислительная способность некоторых энергетических субстратов и активность окислительного фосфорилирования жирных кислот, появляются дефекты в цепи электронного переноса. В миокарде снижается концентрация АТФ и креатинфосфата и повышается содержание АДФ.

при сердечной недостаточности развивается генерализированное нарушение работы всех производящих энергию ферментных систем. Особенно это заметно в активности КК, так как она регулирует трансфер фосфата между АТФ и креатином. При развитии кардиомиопатии соотношение креатинфосфата и АТФ, которое находится под контролем КК, может указывать на тяжесть энергетического дефицита. Это обусловлено специфическим расположением изоферментов возле саркоплазматического ретикулума, который функционально связан с Са+2 –АТФ-азой и сохраняет доступ к энергетическому субстрату для ретукулума, ресинтезируя АТФ. При сердечной недостаточности нарушается компартментная система клетки, что приводит к разобщению цикла накопления энергии.

В одном из исследований был проведен анализ изменения активности ферментных систем в кардиомиоцитах у крыс при экспериментальной сердечной недостаточности. При этом обнаружилось, что общая активность КК была существенно снижена (на ~45 %), особенно пострадал митохондриальный изофермент — его работа была снижена на 83 %. Это снижение связано с общим ослаблением работы митохондрий.

Изменение функций субклеточных структур. В кардиомиоцитах присутствуют 3 внутренних функциональных механизма, включенных в производство энергии и электро-механическую работу (митохондрии, саркоплазматический ретикулум, миофибриллы). Все три эти системы тесно связаны с работой КК. Кардиомиопатия приводит к изменению функций данных субклеточных структур, что проявляется в снижении активности миотохондриальной КК; ослаблении оксидативной способности миокардиальных волокон и отсутствии регуляторного воздействия на дыхательную функцию митохондрий акцепторов фосфата (креатин, АДФ, АМФ); снижении способности КК стимулировать потребление Са+2 саркоплазматическим ретикулумом; резком падении сократительной способности миофибрилл. Таким образом, локальное изменение движения энергии нарушает баланс доставки и утилизации энергетических субстратов, что приводит к ослаблению электро-механической работы миоцита.

Изменение энергетических субстратов. В начальных стадиях сердечной недостаточности основным энергетическим источником остаются СЖК. В дальнейшем работа пораженного сердца стимулируется симпатоадреналовой системой, вторично вызывая выход СЖК в кровяное русло, но использование их как источника для синтеза АТФ не происходит. Миокард переключается на глюкозу, лактат, пируват. До некоторого времени увеличение содержания СЖК в крови рассматривался как попытка организма восполнить энергетические потери сердца, но, благодаря современной технологии позитронно-эмиссионной томографии было обнаружено, что радиоактивно меченные СЖК циркулировали в общем кровотоке, но не утилизировались в кардиомиоциты, в то время как меченная глюкоза активно поглощалась и Эксперименты на собаках также указывают на использование на начальных стадиях естественного энергетического субстрата (СЖК) для миокарда, а при ухудшении — на резкий переход на углеводы. Особенно ярко видна превалирующая роль углеводов в питании кардиомиоцитов на стадиях декомпенсации сердечной недостаточности.

Интересен тот факт, что при переключении на глюкозу как источник энергии резко ингибируется синтез NO, но механизм взаимосвязи окончательно не установлен (возможно, это связано с повреждениями молекулярных ферментных систем, NO-синтазы в том числе). Недостаток оксида азота ведет к возрастанию потребности митохондрий в кислороде и приводит к нарушению коронарной микроциркуляции.

Изменение работы монокарбоксилатные транспортеры 1 при ишемии миокарда.

При экспериментальной ишемии сердца у крыс было обнаружено усиление способности транспортировать лактат в кардиомиоциты, ввиду увеличения монокарбоксилатные транспортеры 1 протеинов в цитоплазматической мембране клеток.

Таким образом, у ткани, пережившей ишемию, сохраняется аэробный путь получения энергии, соответственно, она способна поглощать лактат. Надо отметить, что при переключении метаболизма с жирных кислот на углеводы растет количество монокарбоксилатные транспортеры 1, а не ГЛЮТ, что указывает на существенную роль лактата как энергетического субстрата. Пируват, также переносимый монокарбоксилатными транспортерами, усиливает сократительную способность миокарда, влияя на вход Ca+2 в саркоплазму.