При воздействии КА митохондрии сокращают свои размеры, и буквально, забиты кристами. Таким образом, любое  патологическое состояние ведущее к нарушению обмена веществ (гипоксия, ацидоз, алкалоз, гиперметаболизм) - ведет к обратимому, либо к необратимому повреждению митохондрий.

Главными источниками Е для миокарда являются: глюкоза, лактаты и свободные ЖК. В незначительной степени участвуют кетотела (< 10%).

Как же меняется Е-обмен при различных экстремальных условиях? Нормально функционирующее сердце использует для энергетических целей различные субстраты, в выборе которых сердце весьма лабильно.

В условиях покоя важнейшим источником Е является глюкоза крови, (до 30 %).Утилизация глюкозы миокардом, в основном, определяется не ее концентрацией, а содержанием инсулина.

При мышечной работе потребление глюкозы уменьшается - до 10%. Организм экономит глюкозу для мозга и других органов. А при повышении концентрации глюкозы в крови утилизация ее миокардом возрастает. Окисление жира при этом снижается.

20-30% Е обеспечивают лактаты. Миокард свободно утилизирует из крови МК и ПВК. При мышечной работе лактаты все больше окисляются в миокарде, и дают 70% всей Е. Лишь при пульсе 190-200 ударов в минуту в сердце начинает преобладать анаэробный метаболизм, с выделением МК.

Сердце окисляет также СЖК, которые при голодании и натощак становятся основным источником. Е.

В последнее время подчеркивается роль в обмене миокарда ТГ и ЖК. В покое доля СЖК - 40%, ТГ - 15%. Во время работы доля жиров уменьшается в 2 раза.

Такую лабильность следует рассматривать как проявление адаптации миокарда к различным условиям функционирования.

Транспорт Е

В сердечных клетках Е переносится от митохондрий КФ ко всем местам использования: миофибриллам и клеточным мембранам, субклеточным мембранам. КФ-пути внутриклеточного транспорта  Е   в сердечных клетках приведены на схеме.

Схема   КФ-пути внутриклеточноготранспорта   Е   в сердечных клетках

1-2 Главным макроэргом, выходящим из митохондрий, является КФ. В митохондриях работает замкнутый   цикл превращения АТФ и АДФ, связанный  через   КФК - митохондрий.

3А Сила сокращения миофибриллы и длительность ПД коррелирует не с концентрацией АТФ, а с КФ, который, в свою очередь, от креатинина. Таким образом, на силу сокращения влияет не только поток Са++, но и концентрация КФ. КФ через КФК миофибриллы рефосфорилирует АДФ для акта сокращения.

3В Локализация КФК на мембране клеточного ядра позволяет считать, что     Е - КФ используется в биосинтетических процессах ядра.

Обеспечивая эффективный транспорт Е, КФК - реакции выполняют также регуляторную функцию, участвуя в системе обратной связи между процессами образования и использования Е. Точное выяснение природы обратной связи требует дальнейшего изучения.

3-й раздел: Реакции использования Е

Для того, чтобы понять, как происходит сокращение мышцы сердца, необходимо знать строение кардиального миоцита.

Клетка на поперечном срезе содержит  : ядро, миофибриллы, митохондрии, Т-система, СПР.

 Основную массу клетки занимают миофибриллы. Их число доходит до 400-700 тысяч. Миофибриллы представляют длинные нити, которые переходят из саркомера в саркомер. Они состоят из 2 типов нитей. Толстые, нити миозина, находятся по середине соркомера. Ось миозина образует легкая субъединица - L-меромиозин.   H- меромиозин   - главная, тяжелая субъединица, снабжена головками, на расстоянии 400 А°, которые образуют мостики с актином.

Нити актина - тонкие, расположены между толстыми, в области Z - линии   каждая соединена с   3-4 - мя   соседнего саркомера.

F- актин за счет   Е - АТФ может переходить в G - А, глобулярный А.  К актину прикреплен тропомиозин, который не фиксирован  и может перемещаться. Он блокирует главные центры актина. Тропомиозин несет на себе тропонин.

Тропонин имеет 3 субъединицы:

- TN - C - связывающая Са++;

- TN - I - ингибитор актина;

- TN - T - привязывает тропонин к тропомиозину.

Таким образом, тропонин - тропомиозин - в комплексе блокирует актин.

Сейчас о роли Са++     в сокращении.  Главное депо Са++ - это T - система, СПР и митохондрии. T- система образуется выпячиваниями сарколеммы   в области Z - линии внутрь клетки.

СПР состоит из сети продольных трубочек и латеральных цистерн, где и концентрируется Са++ для очередного залпа. В цистернах содержится мукополисахарид, который быстро связывает Са++. Таким образом, свободный Са++, попав в продольную сеть, движется к цистернам, где его концентрация меньше, а связанного - больше, это - транслокация Са++.   Запас Са++ создается только на 1 залп. Цистерны близко прилегают к T - системе.

Во время плато ПД увеличивается проницаемость мембраны для Са++, и он входит в клетку через Cа - каналы.

Это медленный Са++ ток. Дальше часть Са используется в миофибриллах для сокращения, равного 40 % всего Са. Вторая часть поступает в СПР, про запас. Когда деполяризация достигает T - системы, срабатывает Na - триггер, и СПР выбрасывает весь запас Са из цистерн. Это 60 % всего Са. В соркоплазме концентрация Са увеличивается в 100 раз, с 10-8 до 10-5 М.

Для расслабления необходимо уменьшить его концентрацию в миофибриллах.

1-й механизм:

Обмен Na - Cа. Cа удаляется из клетки против концентрационного градиента за счет Е

движения Na внутрь клетки, по концентрационному градиенту. Это Na - Cа - насос.

2-й механизм:

Кальциевый насос продольных трубочек СПР быстро поглощает Са++ из миоплазмы. Сам Cа активирует свое поглощение, стимулируя АТФ - азу мембраны СПР. АТФ дает Е для транспорта Са++  против градиента концентрации.

Эти процессы начинаются еще во время систолы и препятствуют сильному напряжению. Время транслокации Са++  в цистерны и определяет восстановление сердечной мышцы. Благодаря ему не происходит титанических сокращений.

Концентрация Са++   вблизи миофибрилл уменьшается, Cа покидает тропонин - тропо - миозиновые комплексы, так как СПР поглощает его в 3 раза более активнее, наступает расслабление.

Таким образом, во время ПД медленный ток Cа в клетку предопределяет и сокращение, и включение механизма расслабления.

Быстрый ток Na в клетку вызывает выход Са++   из СПР - триггер и дает Е для удаления Cа  из клетки.

3-й насос - K- Na, за счет Е АТФ, удаляет Na, и возвращает K. Наступает реполяризация мембраны, и клетка переходит в исходное состояние.

Таким образом, необходимо говорить о едином механизме сопряжения возбуждения с сокращением и расслаблением.

Собственно мышечное сокращение происходит следующим образом. Когда Са++   присоединяется к тропонину - С (TNC), в нем происходят конформационные изменения, в результате чего тропонин - тропомиозин - комплекс сдвигается и обнажает центры актина. Головки H-меромиозина образуют мостики с нитью актина. Используются Е - АТФ, ионы Са++, Mg++.

Свойства фермента - АТФ - азы проявляет сам H-меромиозин.

Мостики образуются и вновь разрушаются. Таким образом, нити актина скользят между миозином к центру соркомера, каждый раз на 1 шаг - 400 А°.

Мышца укорачивается, происходит систолическое сокращение. В результате химическая Е связей АТФ переходит в механическую работу.

 Тропонин - тропомиозин - комплекс (с TN-I) блокирует актин. Ионы Са++ проходят через поры мембраны, и из СПР, Cа взаимодействует с TN - C, тропонин - тропомиозин поворачиваются, актин взаимодействует с миозином.

 Cа уходит из клетки или в СПР.

Заключение

Таким образом, согласованное во времени протекание всех 3-х реакций - образования, транспорта и использования Е - обеспечивается эффективными механизмами их взаимной регуляции. Главный фактор, влияющий на Е - метаболизм - сам акт сокращения, регулируемый потоком Са++ во время плато ПД. Особенность сердца состоит в том, что значительное увеличение работы и потребления О2 мало изменяют концентрацию макроэргов в клетке (АТФ и КФ). В сердце велик метаболический оборот этих соединений, эффективная обратная связь:

Синтез Е                Расход Е

Мы рассмотрели главные пути обмена Е в миокарде. Пока еще не  все  ясно. Многие вопросы еще требуют изучения.

Страницы: 1, 2