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…
Главная / Коронарная и миокардиальная недостаточность / Механизмы повреждения сердца при коронарной и миокардиальной недостаточности /
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
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…
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…
