Активность нейтральных протеаз в тканях животных при зимней спячке и гипотермии
Диссертация - Биология
Другие диссертации по предмету Биология
? другими авторами о возрастании образования и секреции опиоидных пептидов в мозгу и увеличении их концентрации в крови при различных видах стресса (Менджерицкий и др., 1995).
При низкой температуре тела теплокровного животного в белках мозга модифицируются не только высшие структурные категории, но и меняется их аминокислотный состав. Изменение аминокислотного состава, видимо, связано как с изменением биосинтеза белков мозга, так и с активностью протеолитических ферментов (Эмирбеков, Нурмагомедова, 1979).
Сердце, как наиболее адаптивный орган в первые 15-20 минут охлаждения реагирует двукратным снижением общей активности нейтральных протеаз, которое поддерживается в течение часа глубокого охлаждения (рис.10). При гипотермии 30-33С происходит снижение общей активности нейтральных протеаз на 56.7%, при гипотермии 18-20С - на 50.6%, при гипертермии 42С - на 55.9% относительно контроля. Достоверных различий результатов при этих трех состояниях нет. При дальнейшем (2-х часовом) воздействии холодового фактора происходит повышение активности ферментов на 71%, по сравнению с контролем, а относительно глубокой гипотермии по достижении, в 3.5 раза.
Рис 10. Динамика изменения (в % по отношению к контролю) общей активности нейтральных протеаз сердечной мышцы крыс при разных температурах тела.
Сопоставление активности эндогенной опиоидной системы и степени устойчивости сердца к стрессорным повреждениям свидетельствует о том, что любой фактор, вызывающий увеличение уровня опиоидных нейропептидов в организме, повышает резистентность сердца к стрессорным, холодовым и аритмогенным воздействиям (Лишманов и др., 1998).
Повышение активности нейтральных протеаз, следовательно, и энкефалинов при пролонгировании глубокой гипотермии, возможно, играет защитную роль и может вносить свой вклад в антиаритмический эффект, так как известно, что энкефалины существенно уменьшают стрессорные повреждения сердечной мышцы.
При умеренной гипотермии 30-33С и глубокой гипотермии 18-20С в печени (рис. 11) крыс активность ферментов снижается на 21.3% и 48.4%, соответственно.
Максимальное снижение общей активности нейтральных протеаз в печени наблюдается при гипертермии 42С (на 51.7%).
Рис 11. Динамика изменения (в % по отношению к контролю) общей активности нейтральных протеаз печени крыс при разных температурах тела.
Гипертермия рассматривается многими исследователями как один из перспективных методов профилактики и терапии ряда заболеваний. При гипертермическом воздействии особое значение приобретает состояние органов, непосредственно участвующих в поддержании гомеостаза организма. Одним из таких органов является печень (Инжеваткин и др., 2000).
При пролонгировании глубокой гипотермии достоверных различий в изменении активности ферментов относительно контроля нет, а относительно гипотермии 18-20С активность нейтральных протеаз значительно повышается (на 75%).
В сыворотке крови к ферментам, активным в нейтральном диапазоне рН, относятся карбоксипептидаза В, плазмин, калликреин.
Калликреин-кининовая система крови является центральным звеном в комплексе гуморальных систем, регулирующих гомеостаз и осуществляющих адаптивно-защитные реакции организма, активно участвующие в снабжении органов и тканей кислородом при гипоксических состояниях. Ее активация является неспецифической реакцией организма и носит, в основном, защитный характер (Гельцер, Жилкова, 2005).
Плазмин обладает тромболитическим эффектом и снижает свертываемость крови. В организме он присутствует в виде неактивного предшественника - плазминогена, чья концентрация в плазме крови достигает 0.2 г/л (Кузнецова и др., 2004).
В наших исследованиях (рис. 12) в сыворотке крови общая активность нейтральных протеаз достоверно изменяется только при глубокой гипотермии по достижении и при ее пролонгировании. Глубокая гипотермия приводит к снижению активности ферментов относительно контроля на 35%, а длительное (2-х часовое) охлаждение вызывает повышение активности нейтральных протеаз на 42%.
В качестве дополнительного контроля нами была использована иммобилизация животных, которая, как оказалось, не влияет на общую активность нейтральных протеаз в сердечной мышце. При этом в мозгу и сыворотке крови отмечается незначительное снижение, а в печени оно достоверно.
Рис 12. Динамика изменения (в % по отношению к контролю) общей активности нейтральных протеаз сыворотки крови крыс при разных температурах тела.
Повышение общей активности нейтральных протеаз при пролонгировании глубокой гипотермии, возможно, связано с повышением концентрации ионов Са2+ в клетке. Поддержание физиологических концентраций Са2+ в цитозоле можно считать важнейшей функцией клетки (Иванов и др., 1999).
Содержание Са2+ в межклеточной жидкости в 10-20 тысяч раз больше, чем в цитозоле и составляет около 10-8 М. Однако, при этом ионы кальция играют ключевую роль в регуляции различных процессов внутриклеточного метаболизма. (Siesjo, Bengtsson, 1989). Поэтому Са2+ постоянно перемещается в клетку из межклеточной среды через определенные каналы в клеточной мембране.
Известно, что при гипотермии угнетаются процессы синтеза АТФ, наступает дефицит энергии и замедляется транспорт Са2+ из цитозоля в межклеточную среду. Незначительное (с 10-8 М в норме до 10-6 М) повышение Са2+ в цитозоле приводит к активации различных протеолитических и липолитических ферментов в клетке (Hochachka, Somero, 2002).