Активность нейтральных протеаз в тканях животных при зимней спячке и гипотермии
Диссертация - Биология
Другие диссертации по предмету Биология
?ддержание и выход из нее (Гусейнов, 1992).
Основой поддержания метаболизма клеток и функций органов является постоянный синтез и обмен белков, остановка которого означает гибель животных, а нарушения ведут к различным патологиям. Во время гипотермии животных происходит нарушение процессов утилизации аминокислот, а также синтеза и обмена белков (Жегунов и др., 1993). Если через 1-1,5 ч наблюдается незначительное включение метки в белки после введения меченых аминокислот охлажденным в течение 2 ч сусликам, то позже этого времени синтез белков прекращается практически полностью. Не отмечено какого-либо заметного включения метки в белки грызунов, гипотермированных в течение 12 ч. Тем не менее, суслики в состоянии глубокой гипотермии могут находиться до 96 ч с последующим разогревом и восстановлением всех функций. Это говорит о способности зимоспящих животных в течение нескольких суток гипотермии обходиться без синтеза и обмена белков. Так как у сусликов продолжают функционировать на пониженном уровне все функции и ткани, то следует предположить, что в условиях гипотермии обмен функционально важных молекул белков, поддерживающий гомеостаз клеток, сильно заторможен, т.е. при гипотермии зимоспящих существенно удлиняется время жизни белков. Следует предположить, что именно способность белковых молекул длительное время функционировать без нарушений и определяет способность зимоспящих выдерживать длительное искусственное охлаждение в отличие от гомойотермных крыс, перенесших охлаждение только до 19-20С не более чем в течение 24 ч (Жегунов и др., 1991).
Поддержание всех процессов даже на замедленном уровне должно сопровождаться расходованием запасных веществ (Калабухов, 1985). Первичным источником топлива во время покоя являются липиды. Важность сохранения тканевых белков состоит в том, что от мышечной массы зависит продукция тепла во время пробуждения, а также способность к движению весной (Frerichs et al., 1994; Wang, Lee, 1996). То, что белки не используются в качестве источника энергии при гибернации, подтверждается тем, что в плазме не изменяется концентрация небелкового азота, также не увеличивается и содержание мочевины, хотя функция почек полностью прекращается (Калабухов, 1985; Buck, Barnes, 2000).
Было установлено, что активность ферментов, участвующих в обмене низкомолекулярных азотистых веществ в головном мозгу, при зимней спячке сусликов изменяется в зависимости от глубины и продолжительности гибернации, но в общем сохраняется на довольно высоком уровне (Эмирбеков, Мукаилов, 1971; Эмирбеков, Даудова, 1977; Исмаилов, Эмирбеков, 1980; Эмирбеков, Львова, 1984).
Известно, что теплокровные животные в норме регулируют температуру своего тела в жестких пределах, в отличие от гетеротермных животных, адаптированных к изменениям температуры в широком диапазоне. При попадании в неблагоприятные условия внешней среды у гомойотермных животных возможен срыв регуляторных механизмов и тогда возникает переохлаждение. Гипотермия имеет свой благоприятный эффект за счет снижения уровня метаболизма, но тем не менее не является нормальным физиологическим состоянием и может вести к различным неблагоприятным последствиям (Sessler, 1993).
Появление дефектных молекул белков в условиях глубокой гипотермии приводит к их быстрому удалению путем активации системы распада. Известно, что скорость распада модифицированных белков в 10 раз превышает среднюю скорость распада обычных белков (Эмирбеков, Львова, 1985).
У гомойотермных животных снижение температуры тела до 20С (даже кратковременное) приводит к адаптивным изменениям ферментативного аппарата мозга (Кличханов и др., 2000).
При искусственном охлаждении теплокровного организма не отмечено четко прослеживаемой температурной зависимости, подчиненной закону Аррениуса в ферментативной системе клеточного дыхания. Заметное снижение влияния температуры на эффективность биологического катализа в субклеточных органеллах, возможно, обусловлено конформационными изменениями белкового компонента энзимов в условиях низких температур и определенными сдвигами в конфигурации химических связей активного центра, а также проницаемостью мембран, что может привести к облегчению или затруднению влияния различных эффекторов, участвующих в регуляции ферментов в клетке (Хватова, Семенова, 1979).
Обнаружено, что гипотермия 20С приводит к увеличению удельной активности кислой пептидгидролазы в 1.5 раз (Нурмагомедова и др., 1983).
Принудительное охлаждение гомойотермного животного изменяет активность мембранного фермента мозга - глутаматсинтетазы. Глутаматсинтетазная активность больших полушарий мозга крыс при гипотермии 25С несколько увеличивается, а при дальнейшем углублении (20С) снижается до контрольного уровня нормотермии. В то же время в начальный период охлаждения (35С) активность глутаматсинтетазы снижается на 30%. У гипотермированных адреналэктомированных крыс глутаминсинтетазная активность больших полушарий мозга увеличивается в 2-3 раза. Активность другого мембранного фермента АТФазы мозга при гипотермии значительно снижается (Сепанян и др., 1963).
В клетках теплокровных животных, как зимоспящих, так и незимоспящих, действует эволюционно выработанный механизм, который при изменении температуры компенсирует активность ферментов. У строгих гомойотеров гомеостатические механизмы постоянно поддерживают температуру тела на определенном уровне. При этом физико-химические свойства ферментов соответствуют этому темпера?/p>