Нарушение синтеза АТФ

В норме при аэробных условиях основными субстратами для синтеза АТФ являются свободные жирные кислоты — СЖК (67%), глюкоза (17,9%) и молочная кислота (16,5%). Метаболизм аминокислот, пирувата и кетоновых тел в совокупности обеспечивает продукцию около 10% от общего пула АТФ [Bing A. et al., 1976; Opie L., 1980].

В различных метаболических путях субстраты трансформируются до ацетил-КоА и в таком виде включаются в самый энергоемкий процесс — цикл трикарбоновых кислот (ЦТК). При этом окисление СЖК сопровождается синтезом наибольшего количества АТФ. Так, при полном окислении в ЦТК одной молекулы пальмитиновой кислоты (содержащей 16 атомов углерода) образуется 130 молекул АТФ, а одной молекулы глюкозы (6 атомов углерода) — 36.

Известно, что субстратное фосфорилирование глюкозы в ходе цикла Эмбдена — Меергофа сопровождается образованием не более 2 молекул АТФ, что может обеспечить примерно 5 — 15% от общего расхода энергии. В связи с этим в аэробных условиях гликолиз не является основным поставщиком АТФ, а при ишемии не способен устранить дефицита макроэргических соединений, необходимых для поддержания адекватной сократительной функции клеток и пластических процессов в них.

Окисление глюкозы по пентозофосфатному пути не вносит существенного вклада в энергообеспечение клеток сократительного миокарда. Однако при этом образуются пентозы и НАДФ необходимые для пластических процессов, а также энергоемкие продукты (глицеральдегид-3-фосфат, фруктозо-1,6-дифосфат) которые могут вовлекаться в процессы гликолиза. Кроме того, образующаяся в пентозофосфатном цикле энергия имеет важное значение для поддержания ионных градиентов (главным образом калия, натрия и кальция) в клетках проводящей системы сердца.

Повреждение сердца любого характера сопровождается нарушением основного окислительного пути синтеза АТФ в митохондриях. В связи с этим возрастает роль других энергопродуцирующих механизмов. Однако синтезируемая в них энергия недостаточна для выполнения сократительной функции сердца, требующей расхода 85 — 90% от общего синтеза АТФ, продуцирующегося в норме [Opie L., 1980]. Она практически полностью расходуется на поддержание пластических процессов в клетках.

Мы исследовали динамику содержания АТФ в зоне ИшМ и в отдаленных от нее участках сердца при ОТКН у крыс. Концентрация АТФ в зоне ИшМ снижается двухфазно: резко в первые 5 — 10 мин и затем более медленно в интервале 60 — 120 мин. Концентрация АТФ в участках сердца, отдаленных от зоны ИшМ, меняется незначительно.

Динамика содержания АТФ (мкмоль/т сырой ткани) в сердце при его локальной ишемии и последующей реперфузии (M ± m)

Зона сердца Фон Длительность ИшМ и ПРП
10 мин ИшМ 10 мин ИшМ + 40 мин ПРП 20 мин ИшМ 20 мин ИшМ + 40 мин ПРП 40 мин ИшМ 40 мин ИшМ + 40 мин ПРП 120 мин ИшМ 120 мин ИшМ + 40 мин ПРП
ИшМ и ПРП 3,4 ± 0,11 1,63 ± 0,04** 3,37 ± 0,08** 1,43 ± 0,06** 3,23 ± 0,06 1,23 ± 0,06** 2,70 ± 0,09** 0,85 ± 0,07** 1 ,31 ± 0,07**
Отдаленные участки 3,21 ± 0,08 3,34 ± 0,08 3,36 ±+ 0,07 3,36 ± 0,07 3,33 ± 0,09 3,24 ± 0,07 3,19 ± 0,07 3,13 ± 0,07

** р < 0,01.

Сходная динамика концентрации АТФ наблюдается при ИшМ и у других видов животных [Opie L., 1968; Jennings R. et al., 1974, 1978; Kloner R., Braunwald E., 1980]. Характерно, что снижение содержания АТФ в миокарде сопровождается опережающим падением концентрации креатинфосфата (КФ).

R. Jennings и соавт. (1981) в опытах на собаках уже в течение первых 3 мин ИшМ зарегистрировали снижение содержания КФ на 72% и отсутствие в это же время изменений концентрации АТФ.

Эти результаты свидетельствуют о том, что, во-первых, мобильным источником энергии в миокарде является КФ; во-вторых, при ИшМ нарушается не только синтез энергии, но также механизм ее транспорта к эффекторным структурам миокарда. Именно этим в значительной мере объясняется то, что снижение содержания КФ при повреждении сердца развивается раньше и в большей мере, чем АТФ.

«Коронарная и миокардиальная недостаточность»,
Л.И.Ольбинская, П.Ф.Литвицкий

Причины и механизмы ишемической депрессии

Каковы причины и механизмы ишемической депрессии процесса аэробного синтеза энергии? К числу главных причин следует отнести два: обусловленное дефицитом кислорода и субстратов метаболизма подавление окислительных процессов; повреждение структуры и ферментов митохондрий. Изучение динамики напряжения кислорода в различных участках сердца при его локальной ишемии выявило значительное снижение РО2 в зоне ИшМ. К 10-й минуте ИшМ РО2…

Факт накопления в кардиомиоцитах нейтрального жира при инфаркте миокарда у человека

Факт накопления в кардиомиоцитах нейтрального жира при инфаркте миокарда у человека известен давно. В последующем этот факт был подтвержден в эксперименте на животных. Важно, что увеличение содержания липидов в кардиомиоцитах наблюдается и при гипоксической перфузии мышцы сердца раствором, не содержащим СЖК. Это свидетельствует о двояком происхождении липидов в зоне ишемического повреждения миокарда. Во-первых, они захватываются…

Основные факторы регуляции интенсивности гликолиза в кардиомиоцитах

Основными факторами регуляции интенсивности гликолиза в кардиомиоцитах являются: величина притока глюкозы в клетку; активность гексокиназы и фосфофруктокиназы; скорость глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназной реакции. В условиях ишемии миокарда, когда приток глюкозы в клеткам ограничен, одним из ведущих лимитирующих интенсивность, гликолиза звеньев становится этап превращения глицеральдегид-3-фосфата. Этот этап зависит от активности фермента глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы (ГА-З-ФДГ). Повышение ее сопровождается гиперпродукцией НАДН и…