Реферат на тему:

Биохимические механизмы нарушений энергетического обмена у белых нелинейных крыс при некомпенсированном обезвоживании



В условиях экстремального состояния, которым для крыс явилась дегидратация, биологический смысл усиления процесса липолиза в жировой ткани обусловлен мобилизацией НЭЖК, необходимых для обеспечения периферических органов и тканей достаточным количеством энергетического материала.

Установлено, что НЭЖК могут непосредственно использоваться сердечной и скелетной мышцами в качестве энергетического субстрата (Angеl A., 1978).

Работами В.Н.Гурина (1986) подтверждено, что почти все органы и ткани, за исключением мозга и эритроцитов, интенсивно используют НЭЖК для получения макроэргов. Основная часть НЭЖК захватывается печенью и окисляется с образованием АТФ или используется на синтез триглицеридов и кетоновых тел. В самой печени кетоновые тела в качестве энергетического субстрата не используются. Кетоновые тела служат дополнительным энергетическим субстратом для мышечной, почечной и, возможно, других тканей.

Высокий уровень триглицеридов в крови является адаптивной реакцией, которая в последующем может превратиться в фактор агрессии и способствовать развитию жировой инфильтрации и нарушению основных функций печени (Никитин Ю.П. и соавт., 1985; Курашвили Л.В. и соавт., 2001).

Физиологический смысл этих эффектов состоит в том, что глюкоза, являясь основным источником энергии таких тканей, как мозг и эритроциты, в экстремальных ситуациях сохраняется только для их метаболических нужд (Зилва Дж. Ф., Пеннел П.Р.,1988; Pillet P., Hallidau D., 1979).

Как было уже описано выше, в условиях обезвоживания на 3-й день эксперимента уровень триглицеридов крови возрос в 2,5 раза. Это произошло за счет напряжения всех функциональных систем и переключения процесса получения энергетического материала за счет сгорания НЭЖК. Благодаря этому к 6-му дню количество триглицеридов снижалось, а концентрация НЭЖК оставалась выше исходного уровня в 2 раза.

В условиях дефицита воды у крыс развилась гипогликемия из-за недостатка углеводов, крысы с 6-ого дня отказывались от приема пищи. Объяснить снижение уровня триглицеридов в крови на 6-е сутки можно активацией процессов глюконеогенеза в печени и восстановлением в крови уровня глюкозы, а также повышением процесса липолиза в жировых депо.

Повышение концентрации триглицеридов в крови у крыс на 9-й день обезвоживания, по-видимому, происходило за счет нарушения механизмов функционирования физиологических систем в результате полной дезорганизации жизненных процессов. И триглицериды как энергетический субстрат оказались просто невостребованными тканями. Животные агонировали.

Для детализации подобных предположений было проведено дополнительное исследование влияния обезвоживания на содержание ацетона и - оксимасляной кислоты в сыворотке крови и тканях крыс, поскольку обмен кетоновых тел тесно связан не только с липидным обменом, но и с метаболизмом углеводов, обменом аминокислот.

По мнению Баева В.П., Булах Е.П. (1974), уровень - оксимасляной кислоты отражает преимущественное образование кетоновых тел путем - окисления НЭЖК, а значительное увеличение ацетона и ацетоуксусной кислоты говорят об усилении других путей образования кетоновых тел, например, из аминокислот.

Дефицит воды определенным образом сказывался на содержании кетоновых тел, как в сыворотке крови, так и в органах. Концентрация ацетона в сыворотке крови на 3-и сутки обезвоживания составила 2,20,12 мг/дл, снижалась на 38 % Р.<0,001) относительно контрольной группы животных, на 6-е сутки - 3,130,5 мг/дл, возвратилась к исходному уровню, на 9-й день - 1,570,15 мг/дл, снижалась на 56 % (Р.<0,001).

Уровень - оксибутирата, как альтернативный глюкозе вид топлива, напротив, на 3-и сутки возрастал до 6,740,5 мг/дл (на 25 %; Р.<0,01), к 6-у дню до 7,840,6 мг/дл - на 46 % Р.<0,01). К 9-ому дню составлял 4,70,37 мг/дл, снижался на 12 % (Рис.2).

Полученные результаты по использованию в организме энергетических субстратов для снижения дефицита АТФ позволили сделать такое заключение. На 3-и и 6-е сутки обезвоживания преимущественно в качестве субстрата для получения АТФ используется НЭЖК. На 9-е сутки в крови снижаются концентрация ацетона и - оксибутирата.

Динамика изменения уровня кетоновых тел в печени у крыс при дегидратации

Исследуя потребление кетоновых тел на органном уровне, установили, что в печени к 3-ему дню дегидратации ацетон составил 8,550,68 мг/дл, к 6-ому дню - 7,290,25 мг/дл и к 9-ому дню - 8,370,32 мг/дл, т.е. преобладали процессы накопления его на 31 % (Р.<0,01), 12 % (Р.< 0,05) и 28 % (Р.<0,01) соответственно.

- оксибутират на третий день обезвоживания составлял 9,570,5 мг/дл, т.е. снижался на 19 % (Р.<0,01), на 6-е сутки и 9-е сутки - 10,50,5 и 10,54 0,59 мг/дл, снижался на 10 % (Рис.4).

Так как печень не использует кетоновые тела в качестве субстрата для своих энергетических нужд, а является основным поставщиком их в органы и ткани, то следует подчеркнуть, что для образования кетоновых тел использовались в основном аминокислоты. Отсюда можно сделать такое заключение - организм жертвует пластическим материалом для сохранения функции основных систем жизнеобеспечения.

В легочной ткани на 3-и сутки эксперимента количество кетоновых тел составляло 9,98 мг/дл, из них ацетона 5,30,45 мг/дл, а оксибутирата 4,680,85 мг/дл, что ниже исходных величин исследуемых показателей на 15 %, 50 % (Р.<0,01) соответственно. На 6-е сутки уровень кетоновых тел восстанавливался за счет ацетона, который равнялся 7,680,6 мг/дл (Р.<0,01), и на 9-й день количество ацетона составило 7,250,63 мг/дл, а - оксибутирата 4,210,6 мг/дл, ацетон стал выше на 14 % (Р.<0,05), а - оксибутират снизился на 51 % (Р.< 0,001) (Рис.5).

Динамика изменения уровня кетоновых тел в ткани легкого у крыс при дегидратации

Изменения в обмене кетоновых тел в сердечной мышце были наиболее выражены в ранние сроки обезвоживания организма крыс (3-и сутки). В эти сроки ацетон в ткани сердца вообще не определялся, только в двух случаях обнаружены его следы. А концентрация - оксибутирата составила 6,890,69 мг/дл, была снижена на 50 % (Р.< 0,001) по отношению к содержанию его у контрольных крыс. К 6-ому дню лишения крыс воды ацетон и - оксибутират восстанавливались до нормальных значений и составляли: ацетон - 4,210,58 мг/дл, а - оксибутират 13,840,9 мг/дл (Рис.6).

На 9-е сутки ацетон соответствовал нормальным значениям, а - оксибутират составил 8,270,32 мг/дл, т.е. снижался на 40 % (Р.< 0,001).

В соответствии с данными литературы (Баев В.П., Булах Е.П., 1974; Панин Л.Е.,1990; Мусил Я., 1985), количество образующихся в организме кетоновых тел определяется интенсивностью их синтеза в печени, что, в свою очередь, зависит от процесса окисления жирных высших кислот, интенсивности включения ацетил-КоА в цикл трикарбоновых кислот, величиной ресинтеза их в жирные высшие кислоты, состоянием белкового обмена, а также потреблением кетоновых тел тканями.



Динамика изменения уровня кетоновых тел в сердце крыс при дегидратации

В условиях усиленной мобилизации жирных высших кислот, обнаруженной у крыс в процессе умирания при дефиците воды в организме, можно было бы ожидать их более интенсивное окисление в печени с увеличением образования - оксибутирата. Однако в печени преобладал уровень ацетона и ацетоуксусной кислоты, содержание же - оксибутирата в печени крыс при дегидратации было значительно ниже нормы. Отсюда следует, что процесс энергообразования осуществлялся за счет повышенного катаболизма белка, т.е. использовался пластический материал для получения энергии и сохранения регуляторных функций мозга.

Вполне вероятно, что часть - оксибутирата могла использоваться на синтез холестерина в печени для того, чтобы увеличить доставку его в клетки как антиоксиданта и снизить в клеточных мембранах накопление активных форм кислорода и подавить процессы ПОЛ.

Результаты наших исследований согласуются с данными литературы.Y.А.Zammit (1981) сообщает, что голодание более 72 часов не вызывало дальнейшего повышения содержания кетоновых тел в крови, а наоборот, при продолжавшемся голодании отмечалась тенденция к снижению их уровня, что имело место и в нашем эксперименте. Авторы считают, что кетоновые тела обладают способностью усиливать выделение инсулина, который подавляет липолитические процессы в жировой ткани, активирует глюконеогенез, повышает клеточную проницаемость для глюкозы, аминокислот, калия, натрия, НЭЖК, т.е. осуществляет механизм обратной связи.

Таким образом, биохимические механизмы энергообразования в системах жизнеобеспечения различны. В митохондриях кардиомиоцитов после централизации гемодинамики для получения АТФ используется преимущественно ацетон и лишь незначительное количество - оксибутирата. В стадию резистентности энергетический дефицит в мышцах исчезает и восстанавливается нормальное соотношение кетоновых тел. В последующие дни при истощении компенсаторно - восстановительных механизмов (9-е сутки) в результате сохраняющейся гиповолемии работа кардиомиоцитов осуществлялась преимущественно за счет использования - оксибутирата.

Клетки легочной ткани в первую фазу стрессорного воздействия для выполнения своей функции потребляли в качестве энергетического материала преимущественно - оксибутират, во вторую и третью фазы в альвеолоцитах накапливался ацетон, который удалялся с выдыхаемым воздухом, как избыточно накопившийся и оказавшийся невостребованным энергетический материал.

В экстремальных ситуациях печень обеспечивает сердце, легкие и мозг необходимым энергетическим топливом, но при этом снижает свою белково-интетическую и детоксикационную функцию, видимо, поэтому на 9-е сутки уровень альдостерона был наиболее высоким. Одновременно в печени увеличивались процессы синтеза холестерина, триглицеридов и формирование транспортных форм (фракции ЛПНП и ЛПОНП).

Характеристика липидных компонентов в основных системах жизнеобеспечения организма крыс при длительном обезвоживании

Механизмы жизни могут быть открыты и понятны только путем понимания механизмов смерти (Клод Бернар). Альфред Нобель рекомендовал изучать старение и смерть для понимания и оценки компенсаторно-приспособительных механизмов необратимого патологического состояния.

Познание динамики умирания необходимо для понимания механизмов восстановления угасающих функций организма, коррекции тяжелых нарушений гомеостаза, неспецифических реакций организма на заболевание, травму, ранение для поддержания и управления жизненно важными функциями организма в критических состояниях (Горизонтов П.Д., 1979; Неговский В.А., 1978.; Рябов Г.А., 1994).

Конечный результат нашего эксперимента - это гибель животного в результате развивающегося дефицита воды и срыва компенсаторно-приспособительных механизмов.

Умирание организма - это сложный процесс, сопровождающийся активаций комплекса компенсаторно-приспособительных механизмов с последующей их поломкой. Для практической медицины удобно выделить два этапа в процессе умирания: начальный этап - преобладание компенсаторно-приспособительных изменений над патологическими за счет активации адренергической и симпатоадреналовой систем; конечный этап - преобладание патологических изменений, сопровождающихся истощением механизмов компенсации.

Основными системами жизнеобеспечения организма являются: сердечно-сосудистая, легкие, печень, почки и ЖКТ. ЦНС осуществляет регуляторную роль всех вместе взятых систем. При экстремальных состояниях легкие, сердечно-сосудистая система и мозг находятся в особых условиях, чтобы обеспечить кислородом, энергетическим и пластическим материалом мозг и сохранить его регуляторные функции. Высокая зависимость функционирования ЦНС от ишемии и гипоксии позволила в древности дать сердцу и легким образное название "ворота смерти" (Неговский В.А.,1978).

При экстремальных состояниях сердцу и легким создаются особые условия для обеспечения мозга кислородом, чтобы сохранить его регуляторные функции.

Печень является главной биохимической лабораторией, синтезирующей белки и гликоген, основной энергетический материал в клетках путем аэробного и анаэробного гликолиза, - окисления насыщенных жирных кислот и осуществляет дезинтоксикационную функцию (образование прямого билирубина, мочевины, расщепление гормонов и т.д.).

Временное прекращение функционирования печени не вызывает мгновенной смерти, так как при сохранении гемодинамики и дыхания утилизируется гликоген, расщепляются жирные кислоты с образованием кетоновых тел, которые используются в качестве энергетического материала для работы органов и функционирования мозга.

Почки за счет выполнения своих функций активно участвуют в поддержании постоянства внутренней среды организма. Они являются органом, удаляющим шлаки, образующиеся в органах и тканях в процессе жизнедеятельности систем организма, а также обеспечивают постоянство кислотно-щелочного и водно - электролитного равновесия.

Динамика изменения общего холестерина в органах крыс при дегидратации

Нарушение функции почек, как и печени, не вызывает быстрой гибели клеток мозга, что обусловлено совершенно иными задачами и функциями, возложенными на них.

Значимость желудочно-кишечного тракта как системы жизнеобеспечения, заключается в доставке пластического, энергетического материалов, минеральных веществ и витаминов для печени и других органов.

Для того чтобы все системы жизнеобеспечения работали, нужен энергетический материал. При любых патологических состояниях возрастает потребность в энергетическом и пластическом материалах и поэтому появляется дефицит энергии, который способствует включению механизмов адаптации.

В основе компенсаторных механизмов лежат попытки организма имеющимися средствами предотвратить необратимые повреждения, прежде всего в ЦНС.



Динамика изменений свободного холестерина в органах крыс при дегидратации

Самым первым компенсаторным механизмом является процесс централизации гемодинамики, т.е. происходит замыкание кровообращения в треугольнике: сердце - легкие - мозг (Неговский В.А., 1978).

Это дает возможность в первую очередь сохранить доставку кислорода в мозг. Другие системы: печень, почки, ЖКТ, мышцы менее чувствительны к гипоксии. Они могут удовлетворять свои энергетические потребности за счет анаэробного пути сгорания глюкозы. Это так называемая метаболическая компенсация, при которой в органах накапливаются кислые органические соединения. В крови увеличивается молочная кислота и нарушается агрегатное состояние клеток крови. Ацидоз будет ухудшать периферическое кровообращение и может развиться несостоятельность гемодинамики (Захарова Н.Б., Титова Г.П.,1992; Михайленко А.А., Покровский В.И.,1997).

Исследования ключевых моментов липидного метаболизма на уровне мозга, легких, сердца, почек, печени и периферической крови позволили выявить разнотипные метаболические и структурные изменения в органах и тканях, необходимые для поддержания основных физиологических функций в них.

В комплексе патофизиологических механизмов при экстремальных состояниях особое место занимает динамика развития нарушений липидного обмена.

Динамика изменения эфиров холестерина в органах крыс при дегидратации

Изменения содержания общего и свободного холестерина, а также эфиров холестерина в основных системах жизнеобеспечения организма были разнонаправленными. Подобные отклонения связаны с функциональными особенностями этих систем, с поведенческими и физиологическими реакциями организма, изменениями водно - электролитного обмена и КОС, состоянием клеточного и гуморального иммунитета (Рис. 7,8, 9).

Увеличение общего холестерина в процессе дегидратации в группе экспериментальных животных было выявлено в тканях мозга, сердечной мышце и легочной ткани. Так на 3-й день эксперимента в ткани мозга уровень холестерина возрос на 21 % и составил 1090 9,9 мг/дл на сырой вес (Р.< 0,05). На 6-й день холестерин составил уже 1258111 мг/дл, что на 39,7 % (Р.<0,05) выше уровня его у интактных животных и на 9-й день - 1409133 мг/дл, т.е. выше на 56,5 % (Р.< 0,001).

Накопление липидов в ткани мозга происходило за счет свободной формы холестерина. На 3-й день дегидратации свободный холестерин был равен 74533,1 мг/дл - выше исходного уровня на 34 % (Р.< 0,001), на 6-й день составил 61074 мг/дл - выше на 10 % (Р.< 0,001), на 9-й день эксперимента составил 104557 мг/дл, т.е. на 88,2 % (Р.<0,001) превышал исходную величину (Табл.6).

В сердечной мышце на 3-й день дегидратации общий холестерин составил 144,5 мг/дл (повысился всего на 4,3 % Р.<0,001), на 6-й день соответствовал контролю и на 9-й день - 19018 мг/дл (увеличился на 37,6 %; Р.<0,001).

Свободный холестерин на 3-и сутки составлял 104,01,4 мг/дл (повысился на 36 %; Р.<0,001), на 6-й день обезвоживания составил 9010 мг/дл (увеличился на 18,4 %). Тенденция к увеличению концентрации свободного холестерина сохранялась и на 9-е сутки - составила 1317,7 мг/дл, т.е. на 76,2 % (Р.<0,001).

Эфиры ХЛ составили 401,4 мг/дл на 3-й день, т.е. ниже исходного уровня на 36,8 % (Р.<0,001), на 6-й день - 4910 мг/дл, на 18,4 % ниже и на 9-й день - 597,6 мг/дл на 5 %.

В ткани легкого общий холестерин был повышен на 6-й и 9-й дни обезвоживания и составил 45858 мг/дл и 49563 мг/дл соответственно.

Повышение общего холестерина на 6-й и 9-й дни дегидратации было за счет его свободной формы (32563 мг/дл, 38718 мг/дл) на 51 % (Р.<0,001) и 80,8 % (Р.< 0,001).

На 6-й и 9-й дни содержание общего холестерина в почках не изменялось, но соотношение между эфирами и свободным холестерином было направлено в сторону снижения свободного и увеличения эфиров.

Таким образом, в результате нашего эксперимента на крысах с длительным обезвоживанием установлено, что в сердечной мышце, легочной ткани и в ткани мозга происходило накопление общего холестерина за счет его свободной формы. А так как свободный холестерин является гидрофобным соединением, то можно предполагать, что клеточные мембраны этих органов уплотнялись и сохраняли в клетках эндогенную воду.

Изменение содержания липидов в органах (в мг/дл) на сырую массу) крыс при дегидратации

Свободный холестерин относится к антиоксидантам, а это значит, что в клеточных мембранах этих органов уменьшилось количество полиеновых жирных кислот и угнетались процессы ПОЛ.

Накопление эфиров ХЛ в почечной ткани связано, скорее всего, с использованием их для синтеза альдостерона и других стероидных гормонов.

Полученные данные о накоплении холестерина в ткани сердца крыс при дегидратации совпадают с результатами, полученными А.Д.Соболевой (1975) при стрессе у животных. Накопление свободного холестерина и снижение фосфолипидов в клеточных мембранах ведут к снижению текучести плазмолемы и способствуют нарушению функций (Антонов В.Ф.,1982), одновременно свидетельствуют об активации антиоксидантной системы в ней.

В печени у крыс снижение ОЦК не приводило к колебаниям количества общего холестерина во все периоды наблюдения. При этом содержание свободного холестерина в печени крыс постепенно снижалось, достигая минимума к 9 дню. Эфиры холестерина изменялись недостоверно с тенденцией к накоплению к 9 дню эксперимента. Следовательно, структурные нарушения в гепатоцитах, если и формировались, то только к 9 дню дефицита воды в организме крыс.

Это подтверждается патоморфологическими исследованиями А.Д.Соболевой (1975). Автор изучала изменения во внутренних органах песчанок при длительном обезвоживании и обнаружила в печени таких животных очаги метаболической воды за счет аутолиза, а отдельные группы клеток содержали липидные вакуоли. Очевидно, в условиях дегидратации печень, образуя кетоновые тела, триглицериды, синтезируя белки, вырабатывает недостающую организму воду. А в результате накопления свободных радикалов и активации процессов ПОЛ, высвобождения протеолитических ферментов из гепатоцитов в ткани печени появляются очаги аутолиза.

Об этом пишут в своих работах Г.Г.Жданов и соавт.(1989), Х.М.Насыров, Р.М.Кондратенко (1992). В тканях имеется определенный уровень активности процессов ПОЛ, который зависит от выраженности метаболизма в органах, необходимого для существования. Как только процессы катаболизма превысят возможности антиоксидантной защиты, модифицируется интенсивность ПОЛ, развивается деструкция в тканях.

Фосфолипиды являются преобладающим компонентом клеток человека, и представлены они фосфатидной кислотой, фосфатидилхолином, лизофосфатидилхолином, фосфатидилэтаноламином, фосфатидилсерином, полиглицерофосфатидами (Рис.10).

Фосфатидная кислота является основным источником для образования других фосфолипидов, ее количество от общих фосфолипидов клетки составляет 1-5 %.

Фосфатидилхолин широко распространен в тканях животных и человека, его количество от общих фосфолипидов достигает 55 %. В его составе содержатся насыщенная и полиеновая жирные кислоты.

Фосфатидилэтаноламин также является важным компонентом клеточных мембран. Его уровень в липидном бислое достигает 15-30 % от общего количества фосфолипидов, характеризуется высоким содержанием жирных ненасыщенных кислот.

Динамика изменений суммарных фосфолипидов в тканях крыс при дегидратации

Лизофосфатидилхолин в клетках содержится в малых концентрациях, обладает способностью активировать тромбоциты, может изменять их агрегацию и морфологию.

Фосфатидилсерин входит в состав клеточных мембран, наибольшее количество его в клетках головного мозга. В сердце, легких, печени и почках его уровень составляет менее 10 %. Фосфатидилсерин играет важную роль в жизнедеятельности клеток, являясь регулятором целого ряда мембраносвязывающих ферментов, может быть предшественником синтеза фосфатидилэтаноламина.

Полиглицерофосфатид обнаружен во всех клетках, но больше всего его содержится в нервной ткани, и составляет 5-10 % от общих фосфолипидов, локализуется в основном в митохондриях.

Дифосфатидилглицерин, или кардиолипин, локализуется в тканях, преимущественно в митохондриях. В сердечной мышце его содержится до 10 %.

Сфингомиелин встречается в почках и других тканях от 4 до 10 % от общего количества фосфолипидов, располагается преимущественно в плазматической мембране. В его состав входят насыщенные и моноеновые кислоты.

При проведении эксперимента в ткани мозга общие фосфолипиды составили 27824; 25618; 22215,9 ммоль/Р. кг, т.е. снижались на 11,5 %, 18,5 % (Р.< 0,001) и 30 % (Р.<0,001) на 3-й, 6-й и 9-й дни эксперимента соответственно.

В сердечной мышце снижение фосфолипидов было на 3-и и 6-е сутки эксперимента на 26-27 % (Р.<0,01).

В ткани легкого у крыс общие фосфолипиды составили 1224,6; 97,14,8; 1315,3 ммоль/ P./кг, снизились на 33 % (Р.<0,05), 47 % (Р.< 0,01) и на 29 % (Р.<0,01) на 3-й, 6-й и 9-е дни эксперимента соответственно.

В почках общие фосфолипиды были равны 1345; 16014 и 16110 ммоль Р./ кг, т.е. снижались на 28 % (Р.<0,05), 24 % (Р.<0,05) и на 23 % (Р.<0,01) на 3-й, 6-й и 9-е дни эксперимента соответственно.

Направленность динамики изменений суммарных фосфолипидов в тканях печени у крыс при обезвоживании была с тенденцией к снижению.

Для подтверждения наличия взаимосвязей между анализируемым спектром холестерина и фосфолипидов и предполагаемыми структурно-морфологическими изменениями в тканях, активации ПОЛ С.Н. Петриной и Л.В. Юшиной (1988) были исследованы состав индивидуальных фракций фосфолипидов в тканях мозга, сердце, легких, печени и почках при обезвоживании крыс на 3-и , 6-е и 9- е сутки.

Концентрация лизофосфатидилхолина в тканях мозга при обезвоживании достоверно снижалась на 3-и сутки на 54,15 % (Р.<0,01), на 6-е сутки на 49,7 % (Р.<0,01), на 9-е сутки возрастала на 118 % (Р.<0,01) по отношению к уровню исходных значений.

Концентрация сфингомиелина также была пониженной в динамике наблюдений по сравнению с исходными значениями: на 6-е сутки - на 37 % (Р.< 0,05), на 9-е сутки на 37,5 % (Р.< 0,05). Однако на 3 -и сутки наблюдений статистически достоверных отклонений не установлено.

Концентрация фосфатидилхолина в тканях мозга на 3-и сутки дегидратации статистически значимо от исходной величины не отличалась, на 6-е сутки снижалось на 25 % (Р.< 0,001), на 9-е сутки также уменьшалась на 25 % (Р.< 0,001).

Концентрация фосфатидилэталонамина на 3-и сутки дегидратации снижалась, а на 6-е статически значимо не менялась, на 9-е сутки наблюдалось снижение на 48,7 % (Р.< 0,01) по сравнению с исходной величиной клеток головного мозга.

Концентрация фосфатидных кислот достоверно снижалась на 53,3 % (Р.< 0,01) только на 6-й день наблюдения. Статически значимых отклонений в концентрации полиглицерофосфатидов в ткани мозга крыс до гибели животного не выявили.

Анализ изменений фракционного состава фосфолипидов в динамике обезвоживания крыс в ткани печени был следующим.

Концентрация сфингомиелина в печени у крыс на 3-и и 6-е сутки статистически значимо не изменялась, на 9-е сутки возрастала на 20,9 %.

Количество лизофосфатидилхолина увеличивалось только на 3-й день обезвоживания на 81 %, в остальные дни дефицит воды не влиял на уровень этой фракции в печени.

Концентрация фосфатидилэталонамина у крыс в печени снижалась на 6-е сутки дегидратации на 24,1 % (Р.< 0,001), статистически значимо увеличивалась на 9-е сутки на 18,9 % (Р.< 0,01).

Содержание фосфатидилсерина в печени крыс на протяжении всего периода наблюдения снижалось, а на 9-е сутки определялось в виде следов.

Оценка спектра индивидуальных фосфолипидов в почечной ткани характеризовывалась динамическим изменением лишь фракции фосфатидилсерина: на 3-и сутки обезвоживания ее содержание составило 4,761,5 ммоль Р./кг (Р.<0,01), на 6-е и 9-е сутки фосфатидилсерин определялся в виде следов.

Анализируя результаты исследований индивидуальных моноглицерофосфатидов в органах у обезвоженных животных, особо хотелось остановиться на количественной оценке содержания индивидуальной фракции полиглицерофосфатидов в тканях мозга, сердечной мышце, легких и почках. В этих органах выявили достоверное снижение ее концентрации. Что касается ткани печени, то в ней содержание фракции полиглицерофосфатидов не изменялось в течение всего периода наблюдения.

Работами L.Krebs, E.Carafalild (1979) установлено, что фракция полиглицерофосфатидов содержит в своем составе кардиолипин, принимающий участие в активации ферментов переноса электронов на ряде этапов дыхательной цепи.

Централизация гемодинамики в условиях гиповолемии необходима для того, чтобы создать для тканей мозга, легкого и сердца удовлетворительное кровоснабжение и сохранить регуляторные функции мозга.

Самая низкая величина кардиолипина установлена авторами в сердечной и легочной тканях уже на 3-и сутки, а в ткани мозга кардиолипин снижался только на 9-е сутки.

Фосфатидилэтаноламин снижался в тканях мозга, сердце, легких, почках и только в печени повышался к 9 дню обезвоживания.

Концентрация фосфатидилсерина нарастала в тканях мозга и сердечной мышце на 6-й и 9-й дни наблюдения. В почечной ткани, в печени и в легких его уровень снижался за счет активного участия в деятельности мембранных ферментов аденилатциклазы и гуанилатциклазы (Северина И.С.,1994; Ряпсова И.К. и соавт. 1994).

Фосфатидилхолин в тканях мозга, в сердечной мышце и в легких снижался, а в печени и в почках уменьшался только на 3-й день, а затем восстанавливался до нормальной величины.

Концентрация сфингомиелина также снижалась в клетках головного мозга, сердечной мышце и в легких. А уровень его в печени и в почках не менялся после 3-х и 6-х суток и увеличивался к 9-у дню наблюдения.

Фосфатидные кислоты снижались во всех тканях, только в ткани мозга уровень их увеличивался. Как описано выше, фосфатидные кислоты являются субстратом для индивидуальных фосфолипидов, а это значит, что только в клетках мозга новые фосфолипиды не синтезировались.

Таким образом, основные фосфолипидные компоненты плазматической мембраны, содержащие в своем составе полиеновые жирные кислоты (фосфатидилэтаноламин, фосфатидилхолин, сфингомиелин), снижались только в ткани мозга. В сердечной мышце и легочной ткани уменьшались фосфатидилэтаноламин и сфингомиелин, в почках и печени фракции фосфолипидов с полиеновыми жирными кислотами не изменялись.

Отсюда можно сделать вывод, что наибольшее уплотнение клеточных мембран было только в клетках головного мозга, менее выраженное - в кардиомиоцитах и клетках легочной ткани.

В ткани печени и почках проницаемость плазматических мембран не изменялась на протяжении всего периода обезвоживания, вплоть до гибели животного.

Обезвоживание организма, в результате которого развилась гиповолемия и гипоксия, явилось причиной повышенного потребления энергии в органах жизнеобеспечения. Эта энергия была необходима: во первых, для изменения физико-химических свойств клеточных мембран и сохранения функции органа, во-вторых - в объеме, необходимом для сохранения гомеостаза.

Функция органа зависит от фазового состояния липидного бислоя и системной регуляции. Это хорошо просматривается на выявленном в результате эксперимента соотношении липидных компонентов в тканях печени и почек. Клеточные мембраны этих органов сохраняют достаточное количество индивидуальных моноглицерофосфатидов с полиеновыми жирными кислотами.

В результате обезвоживания произошло уплотнение структуры мембран клеток мозга, сердца и легких и сохранение водного баланса внутри клеток этих органов. В мембранах клеток печени и почек изменений физико - химических свойств не установлено и сохранена, даже несколько усилена, жидкостность липидного бислоя.

Подобные структурные перестройки на уровне клеточных мембран вышеперечисленных органов необходимы для сохранения постоянства гомеостаза организма или возможности существования в новых создавшихся условиях.

В почечной ткани установлено снижение уровня кардиолипина. С нашей точки зрения подобный факт обусловлен необходимостью получения необходимого количества энергии для поддержания постоянства водно-электролитного обмена и КОС. В условиях дефицита воды возникла необходимость реабсорбировать воду и сохранить ее для организма, что подтверждено результатами нашего эксперимента - снижение суточного диуреза у крыс. Это подтвердилось также данными, полученными при исследовании концентрации гормона альдостерона, уровень которого был высоким во все периоды наблюдения за обезвоженными животными.

Альдостерон реабсорбировал натрий в почечных канальцах, а вместе с ним и воду при участии антидиуретического гормона.

Централизация гемодинамики уже на 3-й день ухудшала кровоснабжение и способствовала включению в органах и тканях, в том числе и почках, метаболической компенсации, т.е. переключение на анаэробный путь получения энергии. Это приводило к накоплению молочной кислоты и сдвигу КОС в сторону ацидоза. Развивался порочный круг: задержка воды и натрия в организме сопровождалась накоплением токсических продуктов, что явилось дополнительной интоксикацией, причиной накопления в клетках органов и тканей активных форм кислорода и усиления процессов перекисного окисления липидов.

На 3-и сутки обезвоживания в тканях почек было выявлено снижение общего холестерина, при этом уровень фосфолипидов не менялся. Однако следует указать, что одна из фракций фосфолипидов, а именно - фосфатидилсерин снижался в 4 раза, а в последующие 6-й и 9-й дни фосфатидилсерин вообще не определялся.

На 6-е сутки холестерин увеличивался за счет эфиров, а фосфолипиды снижались за счет фракции фосфатидилсерина.

Функция почек связана с механизмом фильтрации и реабсорбции воды и электролитов. В наших экспериментах у крыс имело место снижение фильтрации и увеличение реабсорбции воды и ионов натрия.

В тканях печени у крыс в течение всего периода эксперимента дефицит воды не влиял на концентрацию общего холестерина и фосфолипидов. Но фракции холестерина изменялись следующим образом: свободный холестерин постепенно снижался и максимально уменьшился на 9-е сутки. Эфиры холестерина, наоборот, максимально повысились на 9-е сутки.

Концентрация фосфолипидов в гепатоцитах также не изменялась.

Фракции фосфолипидов менялись за счет моноглицерофосфатидов устойчивых к окислению. В сердечной мышце на 3-и сутки дегидратации общий холестерин увеличивался за счет свободного холестерина, а фосфолипиды снижались за счет фосфатидилсерина, фосфатидилхолина и полиглицерофосфатидов.

Фосфолипиды оставались сниженными на 6-е и 9-е сутки, на 6-е сутки за счет фосфатидилхолина и фосфатидилэталонамина, на 9-е - за счет сфингомиелина, лизофосфатидилхолина, глицерофосфата.

Основная функция сердца связана с перекачиванием крови. Сердце работает ритмично, без остановки. Увеличение холестерина за счет свободной формы делает мембрану непроницаемой, что обеспечивает сохранение воды внутри миокардиоцитов.

В сосудистом русле осмотическое давление поддерживается ионами Nа^+. Увеличение концентрации натрия приведет к повышению осмотического давления. Согласно закону изосмолярности вода должна выходить из клеток в интерстициальное пространство, а затем в сосудистое русло. Но мембраны кардиомиоцитов уплотнены, и вода не может выйти из них, вплоть до полной остановки сердца.

В легочной ткани на 3-и сутки обезвоживания установлено, что общий холестерин не изменялся, но соотношение эфиров и свободного холестерина менялось в сторону увеличения последнего. Количество фосфолипидов снижалось за счет всех фракций, но больше всего уменьшались фосфатидилсерин, лизофосфатидилхолин, фосфатидилэталонамина, полиглицерофосфатиды. На 6-е и 9-е сутки отмечено резкое увеличение общего холестерина за счет свободного и снижение уровня фосфолипидов, фосфатидилсерина, сфингомиелина, фосфатидилхолина, фосфатидилэталонамина и полиглицерофосфатидов.

Легкие, как и почки, участвуют в поддержании водного баланса. Вода покидает организм вместе с выдыхаемым воздухом, поэтому имеет значение величина дыхательной поверхности легочной ткани. Снижение сурфактанта уменьшает дыхательную поверхность, следовательно, уменьшается количество испаряемой воды.

В клетках головного мозга изменения физико-химического состава липидных компонентов носили однонаправленный характер. Это подтверждают результаты исследований. Так, на 3-й день водного дефицита общий холестерин повышался на 21 % (Р.< 0,05), на 6-й день - на 39 % (Р.< 0,05), а на 9-й день - 56 % (Р.< 0,001). Что касается содержания фосфолипидов, то они снижались на 12 %, 19 % (Р.< 0,001) и на 30 % (Р.< 0,001) - на 3-и, 6-е и 9-е сутки эксперимента.

Объяснить снижение фосфолипидов в клетках головного мозга можно за счет активации перекисного окисления липидов (использование глицерофосфатидов и полиглицерофосфатидов в митохондриях при получении АТФ) или за счет образования медиаторов, что согласуется с данными литературы.

Согласно данным Е.Б. Бурлаковой (1981), М.А. Атаджанова и соавт. (1995), при усилении перекисного окисления липидов спектр фосфолипидов изменялся так, что мембраны обеднялись легко окисляемыми фракциями. Подобные изменения в соотношениях фосфолипидов были установлены и в условиях нашего эксперимента, но только в тканях мозга, сердца и легких.

Г.Н. Крыжановский и соавт. (1996) при геморрагическом шоке у кошек обнаружили снижение уровня фосфолипидов за счет освобождения холина из фосфатидилхолина в клетках центральной нервной системы, что является необходимым для синтеза ацетилхолина, приводящего к повреждению клеточных мембран, нарушению регуляторных функций клеток головного мозга и их гибели.

На 3-и сутки дегидратации ОЦК у крыс снизился на 18-22 %. В сыворотке крови дефицит воды сопровождался увеличением концентрации общего холестерина на 12 % (Р.< 0,05), триглицеридов на 150 % (Р.< 0,01), НЭЖК возросли на 100 % (Р.< 0,001), фосфолипиды снизились на 20 % (Р.< 0,001). Повысилась активность фермента ЛХАТ на 25 %. Изменились соотношения кетоновых тел в крови. -оксибутират повысился на 25 % (Р.< 0,05), а ацетон снизился на 39 % (Р.< 0,001).

Подобное увеличение триглицеридов и НЭЖК свидетельствует о том, что имеется энергетический дефицит и организм пытается его ликвидировать за счет процессов - окисления НЭЖК и образования кетоновых тел.

В экстремальных условиях выгоднее использовать жирные высшие кислоты, так как они, сгорая, дают большое количество АТФ.

Гиповолемия, если она не устраняется, сопровождается включением компенсаторно-восстановительных механизмов, т.е. централизацией гемодинамики для сохранения функций головного мозга (Покровский Ж.Ж., 1998).

Сердце, легкие и мозг хорошо кровоснабжаются, а остальные органы страдают от дефицита кислорода, при этом включается механизм метаболической адаптации, т.е. покрытие дефицита идет за счет анаэробного гликолиза.

Повышенная активность фермента ЛХАТ, который синтезируется в печени, говорит о том, что в сосудистом русле на поверхности фракции ЛПВП осуществляется процесс образования эфиров холестерина.

Увеличение концентрации эфиров холестерина необходимо организму, т.к. эфиры используются как пластический материал для образования кортикостероидов. Это подтверждается ростом уровня альдостерона в крови до 2,5 раз (Р.< 0,001) на 3-и сутки дегидратации.

Оценивая показатели, характеризующие липидный метаболизм при развившемся дефиците воды в организме крыс, нами установлено, что при включении компенсаторно-восстановительных механизмов триглицериды и кетоновые тела использовались для ликвидации дефицита энергии. В качестве пластического материала использовались эфиры холестерина (для синтеза альдостерона), фосфолипиды и холестерин - как структурный материал клеточных мембран, липопротеиды - как транспортные формы холестерина, фосфолипидов, НЭЖК, триглицеридов.

Анализируя полученные данные экспериментальных исследований на белых нелинейных крысах, установили, что изменения индивидуальных фосфолипидов в органах и тканях зависели от доли участия их в адаптационных механизмах и сопровождались изменением физико химических свойств клеточных мембран.

По данным В.А. Барабай (1989), Т.Е. Мареева и соавт.(1990), структура клеточных мембран является одним из факторов, определяющих скорость свободнорадикального окисления липидов, а активация процессов перекисного окисления липидов "является первичным медиатором стресса, т.е. посредником между внешним экстремальным воздействием и активацией стресс - реализующих систем организма".

При усилении перекисного окисления липидов индивидуальный спектр фосфолипидов изменялся так, что мембраны клеток обеднялись легко окисляемыми фракциями - фосфатидилэтаноламином, фосфатидилсерином, полиглицерофосфатидами и обогащались фосфатидилхолином и сфингомиелином, более устойчивых к окислению.

Таким образом, включение компенсаторно - восстановительных механизмов с централизацией гемодинамики (сердце, легкие, мозг) характеризовалось однонаправленным изменением липидного метаболизма. Установлено, что в тканях сердца, легких и мозга было повышено содержание общего холестерина за счет его свободной формы и снижено количество фосфолипидов. А это значит, что за счет биохимической адаптации произошло уплотнение клеточных мембран и снижение их проницаемости, а также нейтрализация, уменьшение свободных радикалов и подавление активности процесса перекисного окисления липидов (Рис.11)

В печени и почках за счет включения механизмов тканевой адаптации произошло переключение функциональных систем на дефицитное использование энергии с накоплением концентрации ионов водорода и молочной кислоты. Количество общего холестерина в органах практически не изменялось, но во фракциях холестерина установлена тенденция к снижению свободной формы холестерина и увеличение, особенно на 9-е сутки, эфиров холестерина. А это значит, что проницаемость клеточных мембран в печени и почках сохранялась или даже несколько увеличивалась, поэтому эндогенная вода, образующаяся в результате метаболических реакций, выходила в интерстициальное пространство и в сосудистое русло.

В результате компенсаторно-восстановительных механизмов, которые включились при длительном обезвоживании организма, изменилось фазовое состояние бислоя в тканях мозга, сердца и легких, Произошло уплотнение клеточных мембран и снижение проницаемости, а в тканях печени и почках установлено разжижение и повышение проницаемости мембран клеток.

За счет подобных перестроек на уровне клеток организм пытался сохранить основные регуляторные функции ЦНС и перейти на новый уровень существования на 3-й и 6-й день.

Функциональные возможности механизмов, поддерживающих гомеостаз, не беспредельны, поэтому в условиях длительной некомпенсированной дегидратации произошли нарушения регулирующих и координирующих механизмов адаптации.



ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

АСТ - аспартатаминотрансфераза

АЛТ - аланинаминотрансфераза

Апо-А-1 - апопротеид А-1

Апо-В48 - апопротеид В48

Апо-В100 - апопротеид В100

Апо-Е - апопротеид Е

АФК - активные формы кислорода

АХАТ - ацил - КоА - холестерин-трансфераза

БПЭХ - белок, переносящий эфиры холестерина

ЛПВП, б - ЛП - липопротеиды высокой плотности

ЛПНП, - ЛП - липопротеиды низкой плотности

КРИ - креатинин-ростовый индекс

ЛП - липопротеиды

ЛПОНП, Пре--ЛП - лиопротеиды очень низкой плотности

ЛППП - липопротеиды промежуточной плотности

ЛПЛ - липопротеидлипаза

ЛПК - локальный печеночный кровоток

ЛФК - лизофосфатидилхолин

ЛХАТ - лецитин-холестерин-ацилтрансфераза

Моно - ЭХ - моноеновые эфиры холестерина

НЭЖК - неэстерифицированные жирные кислоты

ПГФ - полиглицерофосфатиды

ПОЛ - перекисное окисление липидов

СМ - сфингомиелин

ТГ - триглицериды

ТХА-2 - тромбоксан А-2

TNF - тумор некротический фактор

ФЛ - фосфолипиды

ФС - фосфатидилсерин

ФХ - фосфатидилхолин

ФЭА - фосфатидилэтаноламин

ХЛ - холестерин

ХМ - хиломикроны

ЭС-поли-ЖК - эсcенциальные полиеновые жирные кислоты

EDRF - эндогенный фактор релаксации

FNO - фактор некроза опухолей

FAT - фактор активации тромбоцитов

NO - оксид азота

PG - простагландины

12-НЕРТЕ - гидроксиэйкозотетраеновая кислота



Литература:

Карагезян К.Г., Секоян Э.С., Карагян А.Т. и др. Фосфолипидный пул, перекисное окисление липидов и активность супероксидисмутазы при различных проявлениях оксидативного стресса головного мозга и эффекты низкоэнергетического инфракрасного лазерного излучения на этом фоне // Биохимия. 1998. -Т.63. -Вып. 10. -С.-1439-1446.

Карваяла Х.Ф., Паркса Д.Х. Ожоги у детей. - М.:Медицина,-1990.-С.47-54.

Климов А.Н., Чазов Е.И. Дислипопротеидемия и ишемическая болезнь сердца. - М. -1980.

Климов А.Н. Липопротеиды плазмы крови, их функция и метаболизм. В кн. Биохимия липидов и их роль в обмене веществ. М.: Наука, 1981.

Климов А.Н. Липопротеиды высокой плотности и проблемы атеросклероза. В кн.: Липопротеиды высокой плотности и атеросклероз. - Л.: -1983.

Климов А.Н., Никульчева Н.Г. Липопротеиды, дислипопротеидемии и атеросклероз. - Л: Медицина, -1984.

Климов А.Н., Ганелия И.Е. Фенотипирование гиперлипопротеидемии. - Л.: Медицина, 1985.

Климов А.Н. Актуальные проблемы атеросклероза. В кн.: Атеросклероз и ишемическая болезнь сердца. - Л.: ЛГСМИ. -1987. -С. 26-27.

Климов А.Н. Аутоиммунная теория атерогенеза и концентрация модифицированных липопротеидов. // Вести академ. наук. - 1990. -N 11 - С.30-36.

Климов А.П., Васильева Л.Е., Маковейчук Е.Г. и др. Зависит ли содержание холестерина в клетках крови от его уровня в плазме? // Биохимия. 1994. Т. 59. вып. 1.-С.-69-77.