Активность нейтральных протеаз в тканях животных при зимней спячке и гипотермии
Диссертация - Биология
Другие диссертации по предмету Биология
?и нейтральных протеаз в тканях сусликов: у бодрствующих животных (в сентябре) активность ферментов повышается относительно бодрствующих в июле (в сердечной мышце и сыворотке крови повышение достоверно); перед спячкой активность нейтральных протеаз постепенно снижается, за исключением сердечной мышцы и сыворотки крови (в октябре общая активность нейтральных протеаз в сыворотке крови выше относительно бодрствующих животных в сентябре на 31%). В 1-ый месяц спячки общая активность нейтральных протеаз во всех исследуемых тканях минимальна, в мозгу, она нулевая.
В состоянии гибернации резко замедляются метаболические процессы, в том числе и синтез белка (Жегунов и др., 1993; Storey, 2004). По данным Фрерихс с сотр. (Frerichs et al., 1998) скорость синтеза белков в мозге сусликов при гибернации составляет всего 0.04% от его уровня у активных животных. Интенсивность синтеза белков при этом снижается не только за счет уменьшения скорости этого процесса, но и за счет полного прекращения синтеза некоторых индивидуальных белков (Storey, 2004). Считают, что снижение интенсивности белкового синтеза при гибернации связано с необходимостью экономить энергетические ресурсы, когда уменьшается скорость кровотока, содержание субстратов и потребление кислорода (Frerichs et al., 1998; Storey, 2004).
По мере приближения выхода из спячки активность начинает увеличиваться и достигает максимума в марте, перед пробуждением (повышение в мозгу, печени и сердечной мышце составляет 82, 83 и 296%, соответственно, относительно активности бодрствующих сусликов в июле).
Выход из спячки готовится заранее. Еще в состоянии оцепенения в нейронах гиппокампа активным образом идет синтез, накопление и выход в цитоплазму РНК. Резко повышается синтез белка (Гордон и др., 1987).
Интенсификацию синтеза белка в тканях пробужающихся сусликов можно связать с общей для всех клеток необходимостью восполнения потерянных и измененнных во время зимней спячки функциональных и структурных белков или же замены части энзимов на специфические изоформы, необходимые при данной температуре (Жегунов, Микулинский, 1987).
В процессе пробуждения от гибернации в организме происходят весьма сложные биохимические изменения, которые приводят к значительному росту протеолитических ферментов при повышении температуры тела.
При индуцированном пробуждении общая активность нейтральных протеаз тканей суслика по мере повышения температуры тела до 37С повышалась относительно торпидного состояния (t=3-4С) (в мозгу активность повышается в 7 раз, в печени - на 88%, а в сердечной мышце - на 15%). Достоверных различий в активности нейтральных протеаз в тканях сусликов от 20 до 30С нет.
Характер Аррениусовских кривых температурной зависимости активности нейтральных протеаз бодрствующих сусликов (лето и осень) и после 1-го и 3-го месяцев спячки (t=5-8С) имеет слабо выраженную температурную зависимость, что может говорить об изменении числа молекул фермента. После 2-го месяца спячки (когда температура тела максимально снижена - 3-4С) и на этапах последующего самосогревания, резко меняется характер и наклон Аррениусовских кривых. Это может свидетельствовать о конформационных изменениях в молекуле фермента и его микроокружения. При определенной переломной температуре наклон кривой Аррениуса (эта кривая связывает логарифм скорости реакции с абсолютной температурой) резко меняется, что, возможно, вызвано фазовыми переходами мембранных липидов. Вязкость липидов биологических мембран регулируется рядом параметров, из которых важная роль принадлежит концентрации холестерина. Состояние спячки характеризуется резким падением количества холестерина (ХЛ) и общих фосфолипидов (ФЛ), падением величины молярного отношения ХЛ/ФЛ, уменьшением количества фосфотидилхолина и лизофофатидилхолина (Коломийцева и др., 2003).
У гипотермированных животных, как и у животных, впадающих в зимнюю спячку, скорость метаболизма снижается по мере снижения температуры тела (Kataoka, Yanase, 1998). Гипотермия вызывает существенные изменения внутриклеточных структур и активности ферментных систем. Выраженность этих изменений находится в прямой зависимости от глубины гипотермии. Изменения, вызываемые гипотермией, обнаруживаются во всех изучаемых органах. Вместе с тем установлено, что различные органы по-разному реагируют на глубину и скорость охлаждения, т.е. в зависимости от конечной цели для каждого органа должен быть определен свой оптимум охлаждения.
При умеренной, кратковременной гипотермии 30-33С активность нейтральных протеаз снижается в сердечной мышце в 2 раза (на 57%), в печени на 21%, в мозгу на 28%, в сыворотке крови на 23%, однако достоверно снижение только в сердце и печени.
Учитывая кратковременность воздействия и общую реакцию всех тканей на умеренную гипотермию, нами проведена серия по кратковременному воздействию гипертермии (42С). При этом направленность и выраженность изменений общей активности нейтральных протеаз при умеренной гипотермии 30-33С и гипертермии 42С - совпадают, только в печени она снижена более, чем в 2 раза.
Таким образом, можно полагать, что наблюдаемые изменения общей активности нейтральных протеаз как при кратковременном снижении температуры тела, так и его повышении являются результатом неспецифической реакции на стресс.
Влияние температурного фактора, видимо, сказывается при более длительном воздействии - глубоком охлаждении до 18-20С. Как видно из табл. 3 и рис. 9, при глубокой гипотермии наблюдается ?/p>