Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Функциональные и метаболические эффекты симпато-адреналовой системы и стресс

Тапбергенов С. О., Тапбергенов Т. С., Советов Б. С.,

8.4. Гормоны-медиаторы симпато-адреналовой системы и биоэнергетические процессы

Главным в механизме реализации всех физиологических функций катехоламинов в любой эффекторной клетке организма является их участие в регуляции энергетического обмена.

Известно, что одним из основных эффектов катехоламинов является их калоригенное действие, являющиеся следствием второго закона термодинамики, постулирующего направленность метаболизма и высвобождение свободной энергии. Калоригенный эффект катехоламинов сопровождается усилением потребления кислород тканями, что свидетельствует о стимуляции катехоламинами процесса биологического окисления и тканевого дыхания.

Экспериментально установлено, что внутривенная инфузия адреналина приводит вначале к повышению содержания глюкозы, свободных жирных кислот, молочной кислоты и только потом повышается потребление кислорода. Калоригенное действие катехоламинов обусловлено усилением окисления свободных жирных кислот в сердце, интенсивным использованием липидов и углеводов в печени и в других органах (Mayer S.E., 1975). Усиление калоригенного действия норадреналина, введенного животным адаптированных к холоду, связано с изменением функциональной активности скелетных мышц и бурого жира (Himms-Hagen J., et al., 1975).

Стимуляция норадреналином дыхания клеток бурого жира коррелирует с накоплением цАМФ и предотвращается бета-адреноблокадой (Opie L.H., 1979). При этом блокада бета-адренорецепторов снижает, как первичное, так «отставленное» теплообразование, снимает калоригенное действие норадреналина (Е.Я. Ткаченко, М.А. Якименко, 1974).

Реакция интактного сердца на адреналин проявляется очень быстро. Через 7 секунд увеличивается концентрация цАМФ и активируется фосфорилазкиназа. Через 10 секунд возрастает сила сердечных сокращений и происходит превращение фосфорилазы «В» в фосфорилазу «А» (Wastila W.B., et al., 1972).

Представляют интерес данные о способности адреналина и цАМФ ускорять созревание митохондрий печени плода и новорожденных животных, которое предотвращается бета-адреноблокадой (Sutton R., et al., 1980). Вместе с тем, введение адреналина может привести к несоответствию степени потребления кислорода с содержанием макроэргов. Норадреналин также снижает уровень АТФ, но слабее чем адреналин, уменьшая при этом соотношение АТФ/АДФ (Merouze P. еt al., 1975).

Катехоламины посредством аденилатциклазного механизма запускают биохимические биоэнергетические процессы, обеспечивающие их инотропное на сердце действие, которое обуславливается ковалентной модификацией тропонина, приводящей к возрастанию АТФ-азной активности головок миозина

Известно, что положительное ионами кальция (England P.J. et al., 1972; Stull J.T. et al., 1973) инотропное и хронотропное, и сосудосуживающее действие катехоламинов опосредовано через бета-адренорецепторы (Grundy H.C. et al., 1975) и предотвращается бета-адреноблокадой (Matejevic D. et al., 1979).

В литературе сложилось представление, что возрастание потребления кислорода вторично по отношению к инотропному и хронотропному на сердце действию катехоламинов, к гликогенолитическому в печени и липидмобилизирующему эффекту в жировой ткани. Вместе с тем, имеются наблюдения об одновременном увеличении минутного обьема и потребления кислорода стимулируемых адреналином состоянии (О.А. Вировец и др., 1967).

Токсические дозы катехоламинов, уровень которых может резко возрастать на первых этапах стресса, может привести к развитию аритмий, уменьшению эффективности механической работы, к повышению потребности в кислороде, гипоксии и развитию феномена «кислородной утечки» (М.Е. Райскина и др., 1963). При этом может иметь место смена прессорных состояний на депрессорные, предотвращаемые бета-адреноблокадой и введением кальция (Opie L.H. et al., 1979).

Нашими исследованиями (С.О. Тапбергенов, 1985) было обнаружено, что норадреналин, введенный животным в токсической дозе (0,5 мг/100 г) уже через 1–1,5 минуты вызвает резкое увеличение артериального давления с достижением максимума к 6–10 минуте. Через 30–40 минут артериальное давление резко снижатся и достигает порядка 60–40 мм рт. столба. Введение интактным животным норадреналина в субтоксических дозах (0,25 мг/100 г) в первые минуты приводит к увеличению числа сердечных сокращений, укорачивается время атриовентрикулярной проводимости, увеличивается время электрической систолы желудочков (интервал Q–T), укорачивается интервал R–R. Через 24 часа после введения норадреналина у животных на ЭКГ отмечается увеличение интервала R–R, P–Q, снижается вольтаж, развивается брадикардия, что свидетельствует о гипоксическом состоянии и дистрофических повреждениях миокарда (С.О. Тапбергенов, 1985).

In vitro установлено активирующее действие малых доз адреналина и норадреналина на митохондриальную ДНФ-активируемую АТФ-азу, предотвращаемое альфа-адреноблокадой. При этом катехоламины могут повышать уровень АТФ и соотношение АТФ/АДФ, что может быть связано с активацией митохондриальной АТФ-синтетазы (Titheradge M.A. et al., 1979).

Введение норадреналина в дозе 0,5 мг/100 гр и дофамина в дозе 1,5 мг/100 гр до исследования повышает активность СДГ и АТФ-азы в митохондриях сердца (табл. 16).

Однако, имеет место факт, что введение адреналина животным может ослабить сопряжение дыхания и фосфорилирования в сердце (В.В. Долгов и др., 1974), а обработка митохондрий печени повышает коэффициент АДФ/О (Forichon J. et al., 1972/1973).

Повышение уровня коэффициента окислительного фосфорилирования Р/О и снижение активности АТФ-азы митохондрий печени было обнаружено через 15 минут после введения адреналина в дозе 0,05 мг на 100 г массы тела животного (В.Е. Судовцев, 1969).

Таблица 16

Влияние введения норадреналина (0,5 мг/100 гр) и дофамин (1,5 мг/100 гр) на активность ферментов митохондрий сердца

Примечание: * – достоверность Р < 0,001 в сравнении с контролем.

Истощение запасов тканевых катехоламинов, снижение их захвата введением резерпина, также приводит к увеличению коэффициента Р/О и к снижению активности АТФ-азы митохондрий мозга, печени и почек (В.Е. Судовцев, 1969).

Все эти данные свидетельствуют об участии катехоламинов в регуляции биоэнергетических процессов и функций митохондрий. Вместе с тем, при этом остается много неясных вопросов. В частности, каково значение адренорецепторов в реализации эффектов катехоламинов на митохондриальные процессы? В чем причина разнонаправленности эффектов катехоламинов в опытах in vivo и in vitro? Почему дозы катехоламинов близкие к физиологическим не вызывают дисбаланса между тканевым дыханием и их физиологическим функциям, а токсические дозы вызывают не только феномен «кислородной утечки», но и приводят к некротическим изменениям в тканях?

Ответы на эти вопросы в значительной степени кроются в возможностях трансметаболитного контроля биоэнергетических процессов, осуществляемой как целостной молекулой гормона-медиатора, так и его метаболизированными структурами. В этом отношении концепция А.М. Утевского о функциональном значении обмена регуляторов обмена, приобретает особое значение в расшифровке механизмов регуляции биоэнергетики клетки и их физиологических функций гормонов-медиаторов симпато-адреналовой системы.