Активность нейтральных протеаз в тканях животных при зимней спячке и гипотермии
Диссертация - Биология
Другие диссертации по предмету Биология
±олее чем в 2 раза снижение общей активности нейтральных протеаз в мозгу, в крови снижение тоже достоверно, в отличие от умеренной гипотермии.
Гипотермия оказывает влияние на все органы, системы органов и ткани животных, а степень воздействия зависит от глубины и длительности охлаждения. (Sessler, 1997). Глубокая гипотермия защищает головной и спинной мозг от гипоксии за счет снижения уровня метаболизма (Bashet, Guilmet, 2002). В последнее время доказано, что это свойство проявляется и при умеренной гипотермии, т.е. при снижении температуры тела на 1-3С, что может быть использовано во время нейрохирургических и сосудистых операций (Sakurai et al., 2005).
В компенсации температурных сдвигов метаболизма при гипотермических состояниях на первое место выступают адаптивные изменения каталитической активности ферментов. У строгих гомойотеров температуры тела в норме поддерживается на определенном уровне, физико-химические свойства ферментов соответствуют этому температурному уровню (384С). Существенным признаком адаптивности изменений их активности является способность поддерживать функционально необходимую величину интенсивности определенных метаболических реакций при более низких температурах (Демин и др., 1988).
Анализ научной литературы показывает, что при гипотермии обновление белков тормозится несравненно резче, чем обновление веществ имеющих энергетическое значение. Так, при понижении температуры тела на каждые 10С скорость обновляемости белков мозга снижается примерно на 62% (Mortensen, Dale, 1995).
Можно утверждать, что полученные при глубокой гипотермии результаты связаны с температурным фактором, так как нахождение животных в холодовой камере в течение 1 часа (иммобилизационный стресс), не влияет на общую активность нейтральных протеаз в тканях по сравнению с контролем, за исключением печени, в которой активность ферментов снижена на 27%. Оказалось, что именно сердце и печень наиболее чувствительны к стрессам: сердце к кратковременным, а печень - и к кратковременным, и к более длительным.
Главной причиной стрессорного повреждения сердца является неадекватно сильная и стойкая активация симпатоадреналовой системы. При действии на организм экстремальных факторов происходит возбуждение высших вегетативных центров, детерминирующих активацию этой системы (Панин, 1983).
Стимуляция ?- и ?-адренорецепторов способствует избыточному поступлению в кардиомицеты ионов кальция и усилению биосинтеза цАМФ.
Эти внутриклеточные мессенджеры обеспечивают реализацию так называемой липидной триады, состоящей из активации ПОЛ, фосфолипаз и свободных жирных кислот, оказывающих детергентное действие на клеточные мембраны (Лишманов и др., 1997).
При пролонгировании глубокой гипотермии наблюдается значительное повышение общей активности нейтральных протеаз, что, возможно, коррелирует с накоплением ионов Са2+ и, соответственно, повышением активности Са2+ - зависимой нейтральной протеазы. Для проверки этой гипотезы нами исследована Са2+ - зависимая активность нейтральных протеаз ферментов кальпаиновой системы, при тех же экспериментальных условиях. В данном случае также происходит максимальное снижение активности фермента во всех исследуемых тканях и сыворотке крови при глубокой гипотермии 18-20С, относительно контроля и повышение активности кальпаина при пролонгировании глубокой гипотермии в течении 2-х часов, относительно предыдущего этапа охлаждения, за исключением сыворотки крови, в которой между различными температурными воздействиями нет достоверных различий. Возможно, это обусловлено тем, что содержание Са2+ в крови считается наиболее постоянной величиной среди биохимических параметров.
Учитывая тесную взаимосвязь нейтральных протеаз с регуляторными пептидами и, в частности - с энкефалинами, можно предположить, что изменение общей активности нейтральных протеаз, при различных физиологических состояниях (зимней спячке и гипотермии), является неотъемлемой частью биологического действия этих пептидов, в определенной степени объясняющей индивидуальные особенности их физиологических свойств в организме.
ВЫВОДЫ
. Общая активность нейтральных протеаз бодрствующих сусликов, осенью, повышается в мозгу, печени и сердечной мышце. К началу спячки активность ферментов в исследуемых тканях снижается и достигает своего минимума к 1-му месяцу гибернации (в мозгу она в этот период отсутствует). После 1-го месяца спячки активность ферментов в тканях начинает увеличиваться и к моменту выхода из спячки максимально повышается относительно бодрствующих и спящих сусликов.
. Индуцированное пробуждение в середине баута 2-го месяца спячки приводит к различным изменениям общей активности нейтральных протеаз в тканях сусликов: в мозгу уже при температуре тела 10С происходит достоверное повышение активности ферментов в 4 раза, а в печени и сердце изменений нет. Дальнейшее самосогревание сусликов до 20С повышает активность ферментов в мозгу в 6 раз, в печени - на 60%, а в сердце - на 27%. При температурах тела 20, 25 и 30С общая активность нейтральных протеаз как в мозгу, так и в печени и сердце находится на одном уровне. Достижение температуры тела 37С повышает активность ферментов в мозгу в 8 раз, а в печени - в 1.8 раз по сравнению с торпидным состоянием. В сердечной мышце на всем протяжении самосогревания от 3-4С до 37С отмечается лишь незначительное повышение общей активности нейтральных протеаз.
. Умеренная гипотермия крыс (30-33?/p>