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. Внезначительной степени участвуют кетотела (< 10%).
Как же меняется Е-обмен при различных экстремальных условиях? Нормально функционирующее сердце использует для энергетических целей различные субстраты, в выборе которыхсердце 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 глюкозудля 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. Примышечной работе лактаты все больше окисляются в миокарде, и дают 70% всей Е. Лишь припульсе 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 внутриклеточноготранспорта 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 концентрациейАТФ, а с КФ, который, в свою очередь, от креатинина. Таким образом, на силу сокращения влияетне только поток Са, но и концентрация КФ. КФ через КФК миофибриллы рефосфорилируетАДФ 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 регуляторнуюфункцию, 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 знатьстроение кардиального миоцита.
Клетка на поперечном срезе содержит : ядро, миофибриллы, митохондрии, Т-система, СПР.
Основную массу клетки занимают миофибриллы. Их число доходит до400-700 тысяч. Миофибриллы представляют длинные нити, которые переходят из саркомера всаркомер. 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 концентрируетсяСа для очередного залпа. В цистернах содержится мукополисахарид, который быстро связываетСа. Таким образом, свободный Са, попав в продольную сеть, движется к цистернам, где егоконцентрация меньше, а связанного - больше, это - транслокация Са. Запас Са создаетсятолько 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 деполяризациядостигает 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. СамCа 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. Благодаряему 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, ивключение механизма расслабления.
Быстрый ток Na в клетку вызывает выход Са из СПР - триггер и дает Е для удаленияCа из клетки.
3-й насос - K- Na, за счет Е АТФ, удаляет Na, и возвращает K. Наступает реполяризациямембраны, 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 Есвязей 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 увеличениеработы 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 требу ют изучения.
ВА Раповец 22 08 04 Минск
Страницы: 1, 2