Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Молекулярные процессы в мозге при естественной гипотермии
.pdf
Глава 4. Биоэнергетика головного мозга при зимней спячке 61
tridecemlineatus) во время зимней спячки оказалась существенно выше, чем
у крыс, при одинаковой температуре инкубации проб. При этом значения
Q10 между 16 и 5 °С для ткани мозга сусликов были значительно ниже, чем для
ткани крыс, что свидетельствует об определенной клеточной адаптации ткани
мозга гибернантов к низкой температуре. В ткани скелетных мышц подобной
разницы не обнаружили.
По данным, полученным еще в 30-х годах в лаборатории А. В. Палладина
(1975), содержание неорганического фосфата в больших полушариях гиберни-
ровавших сурков не отклонялось от летних данных, в мозжечке же было ниже;
содержание «кислоторастворимого фосфора» снижалось в сером веществе
больших полушарий, в белом меньше, а в мозжечке не изменялось.
Как было установлено С. П. Львовой (1972), в самом начале зимней спячки,
когда температура тела понижалась еще только до 23–24 °С, в головном мозге
сусликов (Citellus pygmaeus) происходило значительное повышение содержания
как макроэргических фосфатов – АТФ и креатинфосфата, так и неорганическо-
го фосфата, соответственно на 88, 259 и 85 %. Такое большое накопление АТФ
и особенно креатинфосфата может указывать на снижение их распада в связи
с торможением синтетических процессов; при таких условиях, видимо, нет
нужды и в использовании неорганического фосфата в процессах фосфорили-
рования. Развитие же спячки с понижением температуры тела до 17 или 10 °С
сопровождалось уменьшением содержания неорганического фосфата практически до уровня контроля (выделяется лишь разница в –35 % при 2-месяч ной
спячке с температурой тела 17 °С). Содержание же АТФ при развитии спячки
продолжало поддерживаться на повышенном уровне; только 2-месячная спячка
при температуре тела 10 °С приводила к снижению количества АТФ до уровня
контроля, С колебаниями, но на очень высоком уровне при спячке оставалось
содержание креатинфосфата, достигавшее при 2-недельной спячке с температурой тела 5 °С превышения над контролем на 626 %, Вероятно, такое соотно-
шение между компонентами системы креатинфосфат – АТФ – неорганический
фосфат свидетельствует как о слабом использовании макроэргов при глубокой
спячке, так и об известном торможении креатинкиназы. Во всяком случае
нельзя говорить о каком-либо истощении биоэнергетических субстратов при
гибернации.
Приведенные данные показывают, что и в крови при гибернации проис-
ходило приблизительно удвоение концентрации лабильного фосфора, снижав-
шейся почти до контроля лишь в результате 2-месячной спячки при температу-
ре тела 10 °С (когда снижалось и содержание АТФ в мозге). На высоком уровне
находилась и концентрация в крови неорганического фосфата. Значительное
(в 3,6 раза) увеличение концентрации креатинфосфата наблюдали также при
выходе из спячки.
62 Молекулярные процессы в мозге при естественной гипотермии
Поддержание определенной концентрации АТФ в мозге оказывает большое
влияние на устойчивость состояния митохондриальных мембран, скорости
транспорта ионов, интенсивности дыхания и аэробного гликолиза. Регуляция
уровня содержания АТФ отчасти осуществляется при помощи обратимого
фосфорилирования с креатином. Изменение подвижного равновесия между
содержанием креатинфосфата и АТФ, по-видимому, является одним из регуляторов, поддерживающих на разных этапах охлаждения у находящихся в зимней
спячке животных наиболее оптимальные в данных условиях концентрации
этих веществ
Приведенные в таблице 3 данные свидетельствуют о существовании у животных в состоянии гибернации вместе с высоким содержанием АТФ и креатинфосфата и большого фонда неорганического фосфата. Наличие при зимней
спячке в мозге такого фонда, из которого убыль фосфорных соединений может
быстро восполняться, имеет большое значение для жизнедеятельности организма. Было показано (Львова, 1971), например, что в мозге первично охлажденного
незимоспящего животного при глубокой гипотермии увеличение содержания
макроэргических фосфатов сопровождалось значительным понижением количества неорганического фосфата, что могло приводить к гибели такого животного.
Высокое содержание АТФ и креатинфосфата в тканях при зимней спячке
млекопитающих определяется усилением, либо неизменностью процессов
фосфорилирования (South, House, 1967; Русев, Стефанов, 1968; Даудова, 1970;
Львова, 1973) при значительном снижении утилизации макроэргических
веществ. Подобное увеличение количества макроэргических компонентов
в нервной ткани может быть, видимо, обусловлено и уменьшением утилизации
глюкозы.
Затраты энергетических субстратов, прежде всего глюкозы и гликогена,
связаны с процессами дыхания и гликолиза. Изменение дыхания в ткани мозга
животных при зимней спячке проявляло определенные различия в разных его
отделах (Шумицкая, 1965; Русев, Стефанов, 1968). В коре больших полушарий
оно понижалось при спячке в большей мере, чем в продолговатом мозге (Русев,
Стефанов, 1968). При инкубации срезов коры и ствола мозга при температуре
от 3 до 10 °С было найдено, что энергия активации потребления O2 у эутермных
и находившихся в спячке ежей (Erinaceus eurapeus) не отличалась (Saarikoski,
1970). Лучше всего при зимней спячке поддерживался потенциальный уровень
дыхания в мозге (особенно в среднем и продолговатом мозге и в некоторых
структурах подкорки) и в буром жире, т.е. в тех тканях, которые несут при
спячке наибольшую биоэнергетическую нагрузку. В этих же объектах при
гибернации сохранялась нормальная ультраструктура и неплохо функционировали ионный градиент и транспорт через мембраны (Bowler, Duncan, 1969;
Charnock, Simonson, 1978; Willis, 1979).
Глава 4. Биоэнергетика головного мозга при зимней спячке 63
Таблица 3
Содержание фосфатов в головном мозге и крови сусликов
при зимней спячке (М ± m) (n = 8÷10) (мг %) (Львова, 1968, 1972)
Состояние
животного
Неорганический
фосфат
Эутермное 19,5 ± 0,7 3,9 ± 0,5 13,7 ± 1,2 2,9 ± 0,3 6,6 ± 0,4 108 ± 5
Впадение
в спячку,
23–24 °С
% от К
36,1 ± 1,8
1
Недельная
спячка,
17 °С
% от К
10 °С
% от К
5 °С
% от К
20,1 ± 0,8
1
18,3 ± 1,8
1
1
2-недельная
спячка
5 °С
% от К
18,1 ± 1,1
1
Месячная
спячка
5 °С
% от К
1
2-месячная
спячка
17 °С
% от К
10 °С
% от К
12,2 ± 0,7
1
17,1 ± 0,8
1
Головной мозг Кровь
+85
+3
–6
–
–7
Креатин-
фосфат
14,0 ± 0,9
+259
3,4 ± 0,4
–13
19,8 ± 1,1
+408
–
28,3 ± 1,7
+626
АТФ
25,7 ± 1,2
22,4 ± 1,7
22,1 ± 1,5
16,7 ± 1,4
+88
+64
+61
–
+22
Неорганический
фосфат
2,1 ± 0,4
–28
4,5 ± 0,3
+55
6,8 ± 0,5
+134
–
– –
Лабильный
15,4 ± 0,5
11,4 ± 0,5
14,4 ± 0,5
– – – – –
–35
–12
7,5 ± 1,0
+92
15,1 ± 0,7
+287
25,0 ± 0,8
+82
13,2 ± 0,4
–4
8,5 ± 0,8
+193
6,8 ± 0,3
+134
14,4 ± 0,8
фосфат
+133
+73
+118
–
+88
7,2 ± 0,5
+9
Гл ю к о з а
–
–
–
96 ± 6
–11
127 ± 6
+18
138 ± 7
+28
–
–
Окислительные процессы в организме при гибернации понижаются
в 30–50 раз, увеличиваясь затем весной незадолго до пробуждения, что связано
с активацией гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы. В связи
с существенным торможением кровообращения при спячке резко снижается
и поступление O2 в ткани. Частота сердечных сокращений у гибернирующих
сусликов снижалась с 100–300 уд./мин при эутермии до 2–4 при глубокой спяч-
ке, а частота дыханий составляла всего 1–4 в минуту вместо 100–200 летом. Тем
не менее в тканях спящих животных, видимо, не возникает дефицита О2. Об
64 Молекулярные процессы в мозге при естественной гипотермии
этом свидетельствуют электрофизиологические характеристики различных
отделов головного мозга, а также результаты изучения его ультраструктуры, которые показали, что низкие температуры ткани мозга при спячке не приводили
к изменениям ультраструктуры мембранных образований, включая синаптические везикулы и внутренние мембраны митохондрий, в значительном числе
клеточных элементов коры больших полушарий и гиппокампа (Штарк, 1970).
При рассмотрении проблемы биоэнергетики головного мозга при зимней
спячке большого внимания заслуживает, несомненно, вопрос об активности
соответствующих ферментных систем и входящих в них индивидуальных
ферментов. Уже первые исследования в этой области показали, что в мозге при
гибернации сохранялась довольно высокая активность дыхательных ферментов (Русев, Стефанов, 1968; Штарк, 1970; Burlington, 1972). Это указывает на
компенсаторную акклимацию, которая в значительной мере связана с особенностями мембран при зимней спячке.
Некоторые ферменты при гибернации, видимо, характеризуются более
низкой эффективной энергией активации, чем те же ферменты у эутермных
животных того же вида. Достаточно высокая ферментативная активность при
спячке позволяет поддерживать адекватный уровень общего метаболического
гомеостаза в клетках при низкой температуре (Burlington, 1972). Так, Na+, K+,
Mg2+-АТФаза микросомных препаратов, выделенных из мозга гибернировавших ежей (Erinaceus eurapeus), оказалась менее чувствительной к понижению
температуры тела, чем фермент контрольных эутермных животных; при этом
активность Mg2+-АТФазы не отличалась по реакции на изменение температуры.
Можно было полагать, что термостабильная форма Na+, K+, Mg2+-АТФазы образуется еще перед впадением в спячку под влиянием гормонов надпочечников.
Исследования изозимов лактатдегидрогеназы (ЛДГ) у сусликов выявили возможность сдвигов при спячке спектра изозимов ЛДГ с повышением относительной доли ЛДГ-5 («анаэробной формы»). В то же время, согласно Беришу
(Behrisch, 1984), гликолитические ферменты в мозге сусликов (Citellus parryi)
претерпевали общее снижение активности при гибернации. В связи с проблемой функциональных особенностей клеточных мембран в головном мозге
при зимней спячке активность транспортных Na+, K+-АТФаз в этих условиях
остается достаточно высокой. Можно привести также результаты исследования
микросомных препаратов из мозга гибернировавших ежей (Erinaceus eurapeus),
проведенного Баулером и Данкеном (Bowler, Duncan, 1969). Было установлено,
что в препаратах эутермных ежей свойства Na+, K+, Mg2+-АТФазы и Mg2+-АТФазы
полностью соответствовали свойствам этих ферментов в препаратах из мозга
крыс. В то же время активность транспортной АТФазы в препаратах гибернировавших ежей при 8 °С температуры тела была значительно выше, чем в препаратах из мозга крыс, исследованных при той же температуре; ферментативный
Глава 4. Биоэнергетика головного мозга при зимней спячке 65
гидролиз АТФ под влиянием АТФазы спавших ежей шел и при 1 °С. По мнению
авторов, у ежей уже осенью образуется новая форма фермента.
У сусликов (Citellus suslicus) при зимней спячке наблюдали (Тюленев, Белик,
1967а, 1967б) перераспределение Mg2+-активируемой пирофосфатазы между
растворимой и нерастворимой (в основном митохондриальной) фракциями
ткани головного мозга: повышалась пирофосфатазная активность в раство-
римой фракции; при пробуждении же в растворимой она падала, а в нерастворимой значительно увеличивалась.
С этими данными сопоставимы результаты исследований, проведенных
в различных структурах мозга сусликов (Citellus erythrogenys) цитохимическими
методами (Штарк, 1970). Было найдено, что при зимней спячке имеет место
внутриклеточное перераспределение сукцинатдегидрогеназы и изменение ее активности. При рассмотрении этих данных в связи с результатами электрофизиологических исследований было установлено, что максимальная ферментативная
активность оказалась свойственной нейронам именно тех отделов головного
мозга, которыми осуществляется наиболее напряженная функциональная деятельность в период спячки. Это относится, прежде всего, к нейронам варолиева
моста, гиппокампа и продолговатого мозга, в котором находится дыхательный
центр, очень устойчивый к действию низких температур у гибернантов.
По данным З. Т. Радловской (1980), сукцинатдегидрогеназная активность
в митохондриальных препаратах, выделенных из скелетных мышц сусликов
(Citellus suslicus) при зимней спячке, изменялась, следуя по графикам Аррениуса,
как и в подобных препаратах крыс, с перегибами. Эти перегибы связаны с определенной корреляцией активности мембраносвязанных ферментов и параметров
подвижности окружающей их липидной фазы с перестройками мембран при
некоторых критических температурах. В препаратах крыс перегиб в графике
Аррениуса наступал уже при 19–21 °С, а при исследовании активности сукцинат-
дегидрогеназы митохондрий гибернировавших сусликов только при снижении
температуры определений до 11–13 °С. Автор заключает, что такое явление, ви-
димо, входит в механизм адаптации к условиям зимней спячки. Следует обратить
внимание на соображения М. Н. Кондрашовой и соавт. (1986), развиваемые на
основе исследований окислительных процессов в митохондриях печени и сердца
сусликов (Citellus parryi). По их мнению, по крайней мере, одним из молекуляр-
ных механизмов снижения теплопродукции при зимней спячке служит торможение окисления сукцината (а не NADН). Авторы полагают, что это торможение
индуцируется серотонином и оксалоацетатом; содержание последнего может
быть связано с относительно высокой скоростью глюконеогенеза при спячке.
Приведенные материалы позволяют допустить сохранение при зимней
спячке высокой активности ряда окислительных ферментов и достаточно интенсивное функционирование филогенетически древних флавинзависимых
66 Молекулярные процессы в мозге при естественной гипотермии
дегидрогеназных участков дыхательной цепи. В то же время активность более
молодых участков, по-видимому, повреждается в условиях гибернации в большей степени, о чем свидетельствуют данные об активности цитохромоксидазы.
При зимней спячке сусликов (Citellus citellus) (при температуре тела 5–10 °С) ак-
тивность этого фермента в переднем, среднем и продолговатом мозге понижалась соответственно в 2,2, 2,7 и 1,2 раза (Русев, Стефанов, 1968). Дыхание ткани
мозга, особенно коры больших полушарий, становилось очень чувствительно
к цианидам; при пробуждении она сильно ослаблялась.
По результатам работы С. П. Львовой (1972), потребление O2 и интенсивность аэробного гликолиза в срезах больших полушарий мозга при зимней
спячке существенно не отличались от уровня этих процессов у сусликов летом;
величина же анаэробного гликолиза снижалась в 1,5 раза. Высокий уровень
аэробного гликолиза при сниженном анаэробном образовании лактата свидетельствует об ослаблении осенью пастеровского эффекта. Снижение интенсивности гликолитических процессов, наблюдаемое как при зимней спячке млекопитающих, так и при зимнем оцепенении пойкилотермных животных, также
указывало на отсутствие дефицита О2 в тканях при гибернации.
Что касается содержания лактата в мозге при зимней спячке, то в ее начале через 2 дня после переноса сусликов в холодное помещение при температуре тела еще
лишь 23–24 °С при сравнении с данными у эутермных животных было установлено
(Львова, 1968) снижение на 65 % параллельно с уменьшением и содержания глюкозы. Через неделю после начала гибернации с температурой тела уже 10 °С содержание лактата в мозге оставалось на том же уровне (–67 %), а спустя 8 нед после
начала спячки оно становилось еще меньше (–85 %). Падала при этом в 3,5 раза
также интенсивность анаэробного и аэробного гликолиза в мозге (Львова, 1968,
1973). Одновременно существенно понижалась и концентрация лактата в крови.
Итак, результаты исследования энергетического метаболизма в головном
мозге на различных этапах зимней спячки (Эмирбеков, Львова, 1984, 1985;
Эмирбеков и др., 1984) указывают на наличие некоторых общих для зимоспящих млекопитающих и пойкилотермных животных метаболических сдвигов,
вызываемых понижением температуры тела. Общим для животных, способных
легко переносить глубокое охлаждение, является сохранение в мозге при низкой температуре тела достаточно высокого потенциального уровня дыхания
и аэробного гликолиза, большое содержание неорганического фосфата (и
вместе с тем макроэргических фосфорных соединений) и сниженный пастеровский эффект. Можно думать, что эти явления носят адаптивный характер.
Наличие близкого метаболического ответа у животных столь разных групп
свидетельствует о филогенетической древности такой реакции. Это находится в соответствии с концепцией Л. А. Орбели о демаскировке эволюционно
ранних форм рефлекторной деятельности и метаболизма при воздействиях,
Глава 4. Биоэнергетика головного мозга при зимней спячке 67
вызывающих подавление нормальных процессов регуляции со стороны выс-
ших отделов ЦНС.
Анализ вышеприведенного материала по биоэнергетике позволяет выде-
лить и обобщить сведения по описанию результатов опытов отдельных этапов
цикла зимней спячки, таких как: подготовка к зимней спячке, зимняя спячка,
выход из зимней спячки.
Подготовка к зимней спячке. Перестройка метаболизма начинается еще до
начала зимней спячки при достаточно высокой температуре окружающей среды.
Перед зимней спячкой в тканях млекопитающих наблюдается накопление
энергетических субстратов, прежде всего углеводов и триацилглицеринов. Так,
по нашим данным, содержание гликогена в основном его депо – печени уве-
личивается осенью по сравнению с летом у малого кавказского суслика в 1,7
раза и составляет 134 мкМ/г (Эмирбеков, Львова, 1985). Увеличение уровня
депонированного в печени гликогена хорошо коррелирует с понижением перед
спячкой интенсив ности его фосфоролиза (Львова, 1982).
Так, у сусликов общая фосфорилазная активность в печени осенью по-
нижается в 1,3 раза, причем это снижение целиком идет за счет уменьшения
активности фосфорилазы а.
Известно, что значительные количества гликогена содержатся в скелетных
мышцах. Изменение уровня гликогена перед спячкой в разных мышцах сусликов разнонаправлено (Львова, Чубуркова, 1983). Его уровень понижается
в мышцах головы и шеи и уве личивается в мышцах задних конечностей, что,
видимо, связано со снижением двигательной активности животных.
Значительно интенсифицируется перед зимней спячкой липогенез, чему
способствует активация пентозофосфатного цикла, поставляющего НАДФ-Н
для синтеза жирных кислот (Лабори, 1970; Legait, Dussart, Hela, 1971).
Очень большое количество жира депонируется осенью в белой и в меньшей
степени в бурой жировой ткани млекопитающих. Установлено, что у грызунов
семейства беличьих (суслики, бурундуки, сурки) в составе депонированного
жира перед зимней спячкой накапливается в больших количествах линолевая,
линоленовая и другие ненасыщенные кислоты, которые существенно понижа-
ют (до 0 °С) температуру его замерзания (Калабухов, Попков, Сердюк, 1980;
Billek, 1988).
Это облегчает использвание жира в ходе гибернации. Степень ненасыщенности депонированного жира в значи тельной степени зависит от жирнокислотного состава пищи (Калабухов, 1986). Накопление жиров в прегибернационный
период связано с торможением нейроэндокринной функции ядер вентромеди-
альной области гипоталамуса (Mrosovsky, 1971).
Вместе с запасами жира у зимоспящих млекопитающих в осенний период
накапливается α-токоферол (Калабухов, Попков, Сердюк и др., 1980).
68 Молекулярные процессы в мозге при естественной гипотермии
Как известно, он является мощным антиоксидантом, подавляющим перекисное окисление липидов и принимающим важ ное участие в регуляции состояния и функционирования мембранных структур, в том числе чувствительности рецепторов к гормонам.
В прегибернационный период накапливается жир в бурой жировой ткани, которая хорошо развита у млекопитающих, впадающих в зимнюю спячку.
Большая часть бурой жировой ткани локализована на дорсальной поверхности
грудной клетки, хотя небольшое количество бурого жира окружает надпочечники и почки и обнаруживается в перианальной и паховой областях. Основным
назначением бурого жира, богатого митохондриями, является энергетическое
обеспечение периодических пробуждений, происходящих (в зависимости от
тем пературы, количества накопленного жира и пр.) через каждые 7–14 дней
(Проссера, 1977, Шмидт-Ниельсен, 1982). Кроме термогенной функции бурая
жировая ткань, видимо, участвует в регуляции адаптационных изменений организма, связанных с замедлением метаболизма и понижением температуры тела
(Shivatcheva, Goronov, 1981).
При подготовке к зимней спячке наблюдается снижение содержания
кето новых тел в тканях сусликов, наиболее выраженное в крови и в миокарде
(табл. 4). Соотношение между ацетоацетатом и ß-оксибутиратом сдвигается
в сторону увеличения доли восстановленной формы, видимо, вследствие снижения окислительных процессов в тканях. Одновременно в мозге сусликов
перед гибернацией наблюдается некоторое снижение количества АТФ, что
связано с ослаблением в этих условиях процесса окислительного фосфорилирования (Львова, 1973).
Однако в печени и скелетных мышцах сусликов в этот период, по нашим
данным, в 1,5–2 раза увеличивается содержание креатинфосфата при неизменном уровне АТФ.
Зимняя спячка. Зимняя спячка ведет к значительному снижению запасов
гликогена в печени, что особенно выражено (Львова, 1988) при кратковременной (1–2 нед.) непрерывной гибернации. Так, при недельной зимней спячке
малых кав казских сусликов количество гликогена в печени уменьшается в 4,2
раза. При месячной зимней спячке сусликов, прерываемой периодическими
пробуждения ми, концентрация гликогена в печени ниже, чем в контроле, только в 2 раза (Львова, 1988). Изменение содержания гликогена в скелетных мышцах гибернирующих мле копитающих зависит от топографии мышц и характера
их обмена (белые ана эробные и красные аэробные). Так, при исследовании
содержания гликогена в трапециевидной жевательной, икроножной и камбаловидной мышцах суслика достоверное снижение уровня этого полисахарида при
зимней спячке наблюда лось только в икроножной мышце (Львова, Чубуркова,
1983). В миокарде гибернирующих сусликов концентрация гликогена как при
Глава 4. Биоэнергетика головного мозга при зимней спячке 69
кратковременной, так и длительной зимней спячке в 2–4 раза превышает его
уровень в прегибернационный период (Львова, 1988).
По данным Мориссона и Галстера (Galster, Morrisson, 1970), к концу не-
прерывной зимней спячки (5 °C) уровень гликогена в печени и мышцах бедра
сусликов понижается по сравнению с началом короткого гибернационного
цикла соответственно в 2,5 и 1,8 раза. Понижение концентрации гликогена
наблюдалось в этих условиях и в почках, но не имело места в миокарде. При
зимней спячке поддерживаются регуляция углеводного (и липидного) обмена
глюкагоном (Bauman, Merun, Florant, 1987) и его синтез в поджелудочной желе-
зе (Bauman, Merun, Florant, 1987; Hoo-Paris, Castex, 1985).
Периодические пробуждения млекопитающих способствуют не только вы ведению шлаков, но и интенсификации процессов глюконеогенеза из
неуглевод ных метаболитов, в частности из молочной кислоты, аминокислот,
глицерина (Galster, Morrisson, 1970). Довольно интенсивно протекает процесс
глюконеогенеза в печени (Даудова, Усатенко, 1970) и почках (Green, Marley,
Fuller, 1985), млекопитающих и в период самой зимней спячки. При этом устойчивость ферментов глюконеогенеза к низким температурам зимой существенно
выше, чем летом (Green, Marley, Fuller, 1987). Интенсивно идущий глюконео-
генез позволяет поддер живать в печени при зимней спячке (длительность ко-
торой составляет в ряде случаев 7–8 мес.) относительно высокое содержание
гликогена, обеспечивая субстратом нужный уровень гликемии и поддерживая
работу других органов, особенно головного и спинного мозга, а также эритроцитов, для которых глю коза является основным энергетическим субстратом.
Особо следует отметить сохранение высокого уровня гликогена в мозге
млекопитающих в течение всех исследованных сроков спячки (Львова, 1988).
Высказано мнение о том, что количество гликогена в головном мозге при зим-
ней спячке мо жет регулировать ее продолжительность (Bodry, 1983). У ежей,
находящихся в состоянии спячки, высокая концентрация гликогена обнаружена в нейронах ретикулярной формации среднего мозга и в медиальных отделах
зрительного бугра (Штарк, 1970).
Способность тканей, прежде всего печени, к фосфоролитическому расщеплению гликогена при гибернации млекопитающих сохраняется на высоком уров не
(Львова, 1988). Одновременно увеличивается доля активной формы фосфорилазы
в об щей активности фермента. Это особенно заметно в случае определения фосфорилазной активности при значениях температуры, соответствующих значениям температуры тела животного, находящегося в состоянии зимней спячки.
Учитывая значительное понижение при зимней спячке возможностей ре-
гуляции ферментативной активности со стороны гормональной и нервной си-
стем, повышение доли активной формы фосфорилазы, видимо, можно рассмат-
ривать как компенсаторную реакцию, облегчающую возможность утилизации
70 Молекулярные процессы в мозге при естественной гипотермии
гликогена в условиях резкого снижения температуры тела и скорости обмен ных
процессов. Активность глюкозо-6-фосфатазы – заключительного фермента
фосфоролитического пути расщепления гликогена – в печени сусликов при длительной гибернации также сохраняется на высоком уровне, в 1,8 раза превы шая
активность этого фермента в прегибернационный период (Львова, 1988).
Таблица 4
Содержание кетоновых тел в тканях малого суслика летом, зимой, во время
зимней спячки и при пробуждении, в мг
Вариант опыта
Контроль, лето 3,64 ± 0,5 11,43 ± 0,8 1,21 ± 0,14 2,25 ± 0,21
Контроль, осень 1,11 ± 0,11* 10,2 ± 0,9 0,32 ± 0,03* 0,94 ± 0,06*
3-месячная спячка,
10 °С 2,7 ± 0,3**
7,2 ± 0,6**
Пробуждение,
37 °С 4,9 ± 0,5** 7,0 ± 0,4** 3,2 ± 0,3** 2,4 ± 0,03**
Примечание. 1 – ацетоацетат, 2 – ß-оксибутират. Звездочкой обозначены достоверные
изменения (Р<0,05) по сравнению с летом, двумя звездочками – по сравнению с осенью.
Рациональное расходование депонированного гликогена при зимней спячке
выражается в значительном ингибировании прежде всего весьма расточительных анаэробных процессов. Так, например, содержание молочной кислоты в мозге сусликов при погружении в спячку понижается на 56 %, а к концу непрерывной 2-недельной зимней спячки с температурой тела 10 °C составляет лишь 1/3
от исходного уровня (Эмирбеков, Львова, 1985, 1984). В еще большей степени
понижается при этом со держание лактата в мышцах бедра (в 21 раз) и в печени
(в 7 раз). Тормозится (прежде всего в сердце и в мозге) активность фосфофруктокиназы (Storey, 1987), однако из основных регуляторных ферментов гликолиза.
Печень Кровь
1 2 1 2
1,2 ± 0,12** 1,6 ± 0,16**
Мышца Миокард Мозг
1 2 1 2 1 2
3,0 ± 0,26
1,3 ± 0,1*
2,1 ± 0,16**
2,8 ± 0,4**
8,65 ± 0,4
4,8 ± 0,13*
3,5 ± 0,16**
6,0 ± 0,24**
5,4 ± 0,42
0,78 ± 0,11*
1,63 ± 0,17**
3,7 ± 0,21**
8,9 ± 0,48
4,6 ± 0,26*
5,0 ± 0,34
8,6 ± 0,3**
2,7 ± 0,9
3,4 ± 0,37
2,2 ± 0,2**
3,6 ± 0,54
8,2 ± 0,36
3.1 ± 0,21
3,1 ± 0,21
7,0 ± 0,11
Определение интенсивности анаэробного и аэробного гликолиза в срезах коры
больших полушарий мозга сусликов (Львова, 1972; Эмирбеков, Львова, 1984)
свидетельствует о значитель ном понижении их активности при зимней спячке.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]