Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Особенности углеводного обмена в легких при охлаждении в зависимости от пола

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Особенности углеводного обмена в легких при охлаждении в зависимости от пола"

,-s

ТОМСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи ЛИПАТОВА Татьяна Юрьевна

УДК 616.24—001.18—055 : 612.015.32

ОСОБЕННОСТИ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА В ЛЕГКИХ ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПОЛА

(03.00.04 — Биохимия)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Томск — 1988

Диссертационная работа выполнена на кафедре биологической химии и в ЦНИЛ Хабаровского государственного медицинского института.

Научный руководитель —

доктор медицинских наук, профессор В. В. Поступаев

Официальные оппоненты:— доктор медицинских наук Н. П. Ларионов, кандидат медицинских наук, доцент В. Ю. Серебров

Ведущее учреждение — Университет дружбы, народов им. П. Лумумбы.

Защита состоится ...................:......... ............. 198/г.

в ...... час. на заседании специализированного совета

(Д 084.28.01) ло присуждению ученой степени кандидата медицинских наук в Томском ордера Трудового Красного Знамени государственном медицинском институте по адресу: 634050, г. Томск, Московский тракт, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского ордена Трудового Красного Знамени государственного медицинского института.

Автореферат разослан ......198\^г.

Ученый секретарь специализированного совета д. м.н. Э. И. Белобородова

- ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Действие охлаждения на метаболизм легких - органа,подвергающегося непосредственному контакту с холодным вохдухом и обладавшего термостатирувщей функцией (В.А.Матюхин и соавт.,1981), до сих пор недостаточно изучено. Наименее исследовант углеводный обмен в этой ткани, что затрудняет понимание характера перестройки ее энергетического и пластического обеспечения при общем охлаждении.

Особо важным является изучение реакций основного пути обме-' на углеводов в легких - гликолиза (И.В.Павлова,1962,'^2-^1974) который поставляет, кроме АТ$,фосфотриозы и пируват, необходимые для синтеза поверхностно-активных веществ (ПАВ) в легких 1973). Представляет интерес изучение прямого окисления глвкозы, обеспечивающего пентозами, фосфотриозами и НАДФН реакции биосинтеза липидов и нуклеиновых кислот. Значение пентозо-фосфатного пути (П$П) может возрастать при охлаждении, когда возникает повышенная потребность в ПАВ (Г.П.Березина и соавт.,1982;Л.К.Ро-манова и соавт.,1982). Однако в литературе нет подробных сведений о сдвигах активности ферментов и концентрации субстратов и метаболитов указанных путей обмена углеводов при охлаждении.

Изучение половых различий в реакции легочной ткани на воздействие вредных факторов среда представляет практический интерес в связи с тем, что частота заболеваний легких (Ю.В.Карань и соавт.,1982) и многие важные их метаболические функции зависят от пола и изменяются при-введении половых стероидов (ВеиАбе. 1979,1980,1982).Показано, что патология гонад сопровождается увеличением числа хронических легочньпс заболеваний ОГ€е£сАе* 1982; Ь/икогь, 1983; Л/еи'ССе. <г IV, 1983).

Наконец, в литературе имеются сведения о половых различиях в механизмах терморегуляции и роли половых стероидов в этих механизмах у животных и человека (Т.А.Обут и соавт.,1978; Фаи, Б.Полякова и соавт.,1982).

Все это, а также данные о стимулирующем влиянии половых гормонов, преимущественно женских, на синтез сурфактанта {К-Аабх. ¿¿<1979,1983; 1979; ¿/А^г 1979)де лает актуальным

изучение половых различий в метаболическом ответе легочной ткани на охлаждение.

Цель работы. Изучить обмен углеводов в легочной ткани при общем охлаждении организма в зависимости от пола экспериментального животного и уровня половых стероидов.

Задачи исследования.

1. Изучить особенности углеводного обмена (концентрацию основных субстратов и метаболитов гликолиза - гликогена, глюкозы, пирувата и лактата), активность ферментов углеводного обмена (ГК,ГА'5ДГ,ПК^1ДГ,Г-б-ФДГ) и сопряженных с этим обменом реакций

(I'ФДГ,1!А Д-МДГ,НАДФ-МДГ,АлАТ,АсАТ) в легких самцов при однократном и многократном охлаждении.

2. Изучить особенности обмена углеводов в легочной ткани в зависимости от пола экспериментального животного в условиях однократного и многократного охлаждения.

3. Изучить влияние кастрации самцов на метаболизм углеводов в легочной ткани при однократном и многократном охлаждении.

4. Изучить влияние предварительного введения тестостерона-пропионата или эстрадиола-дипропионата на углеводный обмен в легких кастрированньт: самцов при однократном и многократном охлаждении.

Положения, Еыносимые ьа защиту.

1. При однократном охлаждении организма в легких крыс-самцов происходит значительная перестройка обмена углеводов: снижается гликолнтическая активность, что сопряжено с уменьшением активности ферк.зьтсв чглночных систем и некоторым активированием ключевого фермента ГШ. Многократное охлаждение приводит к качественно и количественно иным изменениям.

2. Характер изменений углевопного обмена в легких крыс при однократном и многократном охлаждении зависит от пола животного: у самок сдвиги менее выражены, чем у самцов.

3. Кастрация самцов изменяет метаболический ответ легочной ткани на однократное и многократное охлаждение; предварительное введение тестостерона-пропионата или эстрадиола-дипропионата приводит к частичной коррекции метаболических сдвигов в легких кастрированных крыс-самцов при охлаждении.

Научная новизна.

В работе дана характеристика обмена углеводов и сопряженных с этим обменом реакций в легких крыс при однократном и многократном охлаждении организма. Установлено, что у самцов компенсированное общее охлаждение приволит к снижению гликолитической

активности гомогенатов легких и активированию ключевого фермента пентозофосфатного пути окисления глюкозы в легких - Г-6-ФДГ. Эти изменения сопряжены со снижением активности ферментов челночных систем трансаорта водорода из цитоплазмы в митохондрии.

В результате проведенного исследования впервые показано, что существует половой диморфизм в изменениях углеводного обмена в легких в условиях однократного и многократного охлаждения, причем у самок отмечаются менее выраженные сдвиги. Обнаружено, что кастрация изменяет реакцию ткани легких на охлаждение в условиях острого и хронического эксперимента. Получены данные о нормализующем влиянии инъекций тестостерона-пропионата или эстрадиола-ди-пропионата на активность некоторых ферментов углеводного обмена в ткани легких при охлаждении кастрированных крыс-самцов.

Теоретическая и практическая значимость.

Совокупность данных об изменениях углеводного обмена в легких может послужить основой для углубленной оценки метаболизма этой ткани при охлаждении организма и использоваться при дальнейшей разработке мер по профилактике и лечению легочных осложнений этого состояния.

Результаты исследование могут явиться дополнительной теоретической аргументацией при обосновании целесообразности применения половых стероидов в пульмонологической практике для нормализации ферментативной активности и обмена углеводов в легких.

Полученные нами данные используются при проведении учебного процесса в Хабаровском государственном медицинском институте на кафедрах биологической химии и патологической физиологии при чтении лекций и .проведении практических занятий со студентами.

Апробация работы.

Материалы диссертации доложены на заседании Хабаровского отделения Всесоюзного биохимического общества АН СССР (1964), 1У Всесоюзном симпозиуме "Пентозофосфатный путь превращения уг-. левоцов, его механизмы и регуляция" (Калинин, 1984), выездном заседании Проблемной комиссии по хронобиологии и хрономецицине Минздрава РСФСР (Хабаровск, 1984), совместном заседании кафедры биологической и биоорганической химии и ЦШЛ Хабаровского государственного медицинского института (1987)', Республиканской конференции "Морфологические критерии дизадаптации дыхательной системы к факторам внешней среды" (Благовещенск, 1985), У Всесоюз* ном биохимическом съезде (Киев, 1966), Всесоюзном симпозиуме по

медицинской энзимзлогии (Махачкала, 1986).

Реализация результатов исследования.

По теме диссертации опубликовано 8 научных работ и внедрено I рационализаторское предложение. Основные результаты работы используются в учебном процессе на кафедре биологической и биоорганической химии Хабаровского медицинского института.

Структура и объем работы.

Диссертация изложена нр 109 страницах машинописного текста и включает главы: введение,обзор литературы,материал и методы исследования,результаты собственных исследований, обсуждение полученных результатов, выводы; содержит 17 таблиц, 7 рисунков. Список литературы включает 334 источника (151 - отечественных авторов, 183 иностранных).

Материал и методы исследования.

Исследования проводили на 550 половозрелых белых крысах обоего пола массой 150-200 г,содержавшихся в стандартных условиях вивария.

Общее охлаждение организма крыс вызывали помещением их в отдельных клетках в вентилируемую холодильную камеру микротома-криостата, в которой поддерживалась тешература воздуха -Ю°С.

Было проведено 3 серии экспериментов. Животных первой серии (самцов и самок) подвергали однократному охлаждению в течение 3 ч и многократному в течение 21 дня по 1,5 ч ежедневно. Во второй серии опытов самцов охлаждали однократно на фоне кастрации или кастрации и введения тестостерона-пропионата или эстрадаола-дипропионауа. В третьей серии использовали самцов, которых подвергали многократному охлаждению на фоне кастрации или кастрации с введением одного из половых гормонов в течение эксперимента.

Гормоны вводили подкожно: тестостерон-пропионат в дозе 10 мг/кг массы тела, эстрадаол-дипропионат - I мг/кг в течение 3 суток перед однократным охлаждением и в течение всего периода охлаждения при многократном охлаждении. Контрольным животным вводили подкожно оливковое масло в соответствующем объеме.

Животных декапитировали гильотинированием на высоте охлаждения и все последующие операции проводили при температуре + 2-4°С. После вскрытия грудной клетки легкие в течение 2 минут отмывали от крови in. iitu с помощью перфузии через вставленную в легочную артерию канюлю охлажденного физиологического раствора.

Для исследования брали периферические отделы легких, не содержащие крупных бронхов и сосудов. Ткань немедленно измельчали ножницами, обсушивали фильтровальной бумагой, взвешивали и готовили гомогенаты в соответствующей среде выделения.

Для определения концентрации гликогена, альдогексоз, пиру-вата и лактата навески легочной ткани измельчали на холоду в гомогенизаторе типа Поттера с соответствующим депротеинирующим реактивом. Полученные гомогенаты центрифугировали при 3500^ в течение 10 мин. Дальнейшие исследования проводили в надосадочной жидкости.

■ Для изучения активности ферментов (кроме ГК) навеску легочной ткани (400-500>мг) гомогенизировали на холоду в стеклянном гомогенизаторе типа Поттера при 3000 об/мин в течение 2 мин в 0,25 М растворе сахарозы,содержащем I мМ ЭДТД. Для исследования активности ГК мы применяли среду выделения, содержащую 0,15 М КС1 и 1;5 мМ ЭДТА.рН 7,3. Полученные исходные гомогенаты (1:3) центрифугировали на ЦЛР-1 при 3500 и 32000^ по 30 мин при 2-4°С. В надосадочной жидкости определяли активность ферментов при 30°С, используя спектрофотометр СФ-26 и фотоэлектроколориметр КФО. Расчет активности проводили на I г белка пробы.

В работе применяли следующие биохимические методы исследования:

1. Определения активности ферментов - гексокиназы (ГК;КФ 2.7.1.1.) 1963, г лидера льде гидфосфатдеги дрогена-зы (ГАФДГ;КФ 1.2.1.12) по Г.А.Кочетову, 1980; глгакозо-б-фосфат-дегидрогеназы (Г-6-ФДГ;К$ 1.1.1.49) тИотЬ^Меке^и, 1955; глицерол-3-фосфатдегидрогеназы (ГФДГ;К$ 1.1.1.8) по К.Г.Караге-зяну и соавт.,1976; НАД-зависимой малатдегидрогеназы (НАД-МДГ; КФ 1.1.1.37) и НАДФ-зависимой малатдегидрогеназы (НАДФ-МДГ;КФ 1.1.1.40) по М.С.Усатенко и соавт.,1974; лактатдегидрогеназы (ЛДГ;КФ 1.1.1.27) по Х.М.Рубиной и соавт.,1967; пируваткиназы (ПК;КФ 2.7.1.40) по К.А.Кожевниковой,1973; алакинаминотрансфера-зы (АлАТ;К# 2.6.1.2) и аспартатажнотрансферазы (АсАТ;КФ 2.6.1.1) по (ЪиЬячиг- еА 1957.

2. Определения концентрации субстратов - альдогексоз - по кцу^Сл* ^гй/1952;гликогена - по Тлгл*^, пиру-вата - по П.М.Бабаскину, 1981;глюкозы - ферментативно о использованием набора реактивов ЛАХЕМА (ЧССР); лактата - по К.Ю.Аста-

шенковой,1973, в нашей модификации; белка - по Лоури,1951.

Гликолитическую активность гомогенатов легких исследовали в аэробных условиях по методу И.В.Высочиной и соавт.,1974, с применением в качестве субстратов глюнозо-6-фосфата (Г-6-Ф) и фрук-тозо-1,6-дифосфата (ЩДФ).

Статистическую обработку результатов исследований»проводили с использованием критерия Стыодента Ь- .

СОДЕРЖА "НИЕ РАБОТЫ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Влияние однократного и многократного охлаждения на

обмен углеводов в легких В результате проведенных исследований влияния однократного охлаждения на показатели обмена углеводов в легких интактных крыс-самцов нами обнаружено, что в данных условиях значительно изменялось содержание альдогексоз, в том числе глюкозы, а также лактата - основных энергетических субстратов этой ткани (Табл.1). Концентрация свободной глюкозы возрастала с 0,614+0,03 в контроле до 1,23+0,05 мкмоль/г ткани в опыте (Р <0,05).

По-видимому, это увеличение явилось результатом действия нескольких факторов. Прежде всего, в связи с изменениями в микроциркуляции (А.П.Милованов,1981) и сосудистой проницаемости содержание альдогексоз могло изменяться в межклеточной жидкости. Изменение состояния биомембран клеток легких при остром охлаждении, обусловленное сдвигами в процессах перекисного окисления липи.дов (Н.Б.Мурзина и соавт.,1986), могло приводить к нарушению транспорта Сахаров через плазматические мембраны в клетки и тоже способствовать накоплению их в межклеточном пространстве.

Увеличение содержания глюкозы в легочных клетках в этих условиях могло быть следствием крайне низкой активности гексокина-зы, а также торможения гликолиза, о чем косвенно свидетельствуют результаты исследования Это исследование показало, что

суммарная гликолитическая активность легочных гомогенатов "охлажденных" самцов в присутствии эндогенных субстратов снижалась. Абсолютный прирост лактата не изменялся при добавлении Г-6-Ф, тогда как использование в качестве субстрата ФДФ вдвое увеличивало этот показатель (Р <0,01). Данный факт позволяет предположить, что в условиях охлаждения была снижена активность ключевого фер-

Таблица I

Влияние однократного охлаждения на показатели углеводного*обмина в легких

кркс-самцев (М-+ "г )

Показатели Содержание,мкмоль/г ткани

Активность ферментов, мкмоль/мин/г.белка

Глико- Альцо- Пиру- .Лак-ген ■ гексо- ват тат зы

га гафдг пк ддг

Г-6- НАД- НАДО ГФДГ^ АлАТ АсАТ -ФДГ -ЫДГ -МДГ

Контроль 0,75 1,32 0,26 3,59 0,997 37,3 140 448 33,3 412 5,40 4,05 52,6 76,0

+0,11 +0,14 +0,02+0,17+0,199 ±3,66 +45,4 +40,4 ±1,35 +40,4 +0,27+0,34+4,89+5,10

Опыт 0,49 4,34 0,24 2,88 0,994 . 33,6 124 384 38,2 189 4,74 3,16 22,9 56,9

±0,08 +0,43 ±0,03+0,22+0,219 ±5,57 ±11,2 ±14,1+1,77 ±23,1 ±0,24±0,25+4,02+3,47

Р

>0,1 40,001 >0,5 ¿0,02 >0,5 >0,5 > 0,5 >0,1 ¿0,05 ¿0,001>0,05<0,05^0,001<:0,01

.. мента гликолиза в легких - фосфофруктокиназы.

Нерезко выраженное, но достоверное снижение концентрации лактата в легочной ткани на высоте острого охлаждения могло быть обусловлено снижением гликолитической активности легких, а также уменьшением образования лактата из аланина, о чем косвенно свидетельствует снижение активности АлАТ (Табл. I).

Содержание пирувата в условиях компенсированного общего охлаждения организма оставалось неизменным. Внутриклеточный фонд пирувата в легких поддерживается в реакциях, катализируемых преимущественно цитоплазматическими ферментами - ПК, ЛДГ, НАДФ-МДГ и АлАТ, поскольку окислительное декарбоксилирование этой кетокис-лоты в митохондриях выражено слабо.

Наибольший вклад в поддержание стабильной концентрации этого метаболита в легких вносят ферменты, обладающие большой удельной 1 активностью - ЛДГ, ПК и в меньшей степени - АлАТ. Обнаруженная' нами стабильность активности первых двух ферментов при охлаждении в легких, вероятно, обусловливала неизменяемость концентрации пирувата - узлового метаболита на пути обмена углеводов, ряда аминокислот и липидов.

Активность большинства исследованных ферментов в легких ин-тактных самцов при охлаждении снижалась: НАД-МДГ и АлАТ - более чем'в два раза, ГВДГ - на 28о, АсАТ - н§ 36% (Табл. I). Очевидно, что особенно это касалось ферментов челночных систем транспорта водорода - малат-аспаргатной и глицерофосфатной. Можно полагать, что уменьшение потенциальной мощности основной в легких малат-аспартатной челночной системы при охлаждении способствовало снижению содержания окисленной формы НАД в цитоплазме и торможенйю скорости гликолиза в легких. Падение активности цитоплазматичес-кой НАД-МДГ, катализирувщей превращение оксалоацетата в малат, могло обусловливать также уменьшение притока последнего в митохондрии и пополнения цикла Кребса этим субстратом.

Наши исследования показали, что в данных условиях эксперимента в легких активировалась Г-6-ФДГ - ключевой фермент пенто-зофосфатного цути (ПФП) окисления глюкозы. Повышение активности дегицрогеназ П® при охлаждении в. мьгшцах, печени, эритроцитах выявлено М.А.Горошинской и соавт.(1984). Активирование Г-6-ФДГ-ной реакции в цитоплазме должно иметь большое физиологическое значение, так как оно способствует повышению содержания НАДОИ, необходимого для восстановительных синтезов, в частности, обра-

зования жирных кислот, входящих в состав поверхностно-активных веществ (ПАВ) сурфактанта (СФ) легких. Кроме того, этот кофермент участвует в поддержании на нормальном уровне процессов переписного окисления, активности м<?нооксигеназ. Наконец, метаболизм стероидных гормонов, катехоламинов и других биологически активных веществ, интенсивно осуществляющийся в легких, зависит от содержания в ткани восстановленной формы НАДФ.

В связи с тем, что исследования проведены на гомогенатах легочной ткани, трактовка полученных результатов не может быть однозначной. Однако, учитывая, что ряд изучавшихся ферментов, а именно ГК, ПК,-ДЦГ, Г-6-ФДГ являются маркерами альвеолоцитов II типа, другие (НАД-МДГ, Г'ФДП тесно связаны с гликолизом, а НАДФ-МДГ - липогенезом, наиболее активно протекающими в цитоплазме этих клеток, можно полагать, что в, альвеолоцитах охлаждение приводило к торможению утилизации свободной глюкозы в различных метаболических путях, прежде всего гликолитическом. Это могло быть следствием снижения ее транспорта через клеточную мембрану, уменьшения активности челночных систем'транспорта водорода, а также снижения активности ФФК. Некоторое активирование начального этапа пентозофосфатного пути, вероятно, способствовало пополнению фонда НАДФН, необходимого для восстановительных синтезов.

Таким образом, в условиях охлаждения в легких крыс-самцов, по-видимому, снижалась роль метаболизма углеводов в энергетическом обеспечении легочной ткани, но возрастало его значение в пластическом обмене. Эти изменения, возможно, носили компенсаторно-приспособительный характер и определялись гормональными влияниями, в частности, повышением уровня свободных глхжокортико-стероидов.

В результате исследования некоторых показателей обмена углеводов в легких самок крыс при однократном охлаждении в них было обнаружено снижение содержания альдогексоз на 1/3 (Р <0,05) и повышение пирувата на 4К (Р < 0,05) при достаточно высокой концентрации лактата. По-видимому, скорость утилизации глюкозы в легких самок на высоте однократного охлаждения не только не уменьшалась, а, напротив, увеличивалась, что отличается от данных, полученных при охлаждении самцов.

Как следует из наших опытов, многократное умеренное охлаждение крыс-самцов в течение 3 недель не приводило к существенным сдвигам изучавшихся показателей. Концентрация альдогексоз была

повышена. Остальные суммарные показатели обмена углеводов оставались на уровне, характерном для группы интактных животных. Активность ферментов: ГАФДГ, ПК, ЛДГ, Г-6-ФДГ и АсАТ также значительно не изменялась. Однако, в этих условиях охлаждения оказалась сниженной активность обеих цегицрогеназ малата - НАД- и НАДО-зависимых и фермента челночной системы - ГФДГ, тогда как активность АлАТ увеличивалась на 42% (Табл. 2).

Поскольку два первых фермента составляют своеобразную транс-гидрогеназную систему, осуществляющую перенос водорода от НАДН к НАДО соответственно суммарному уравнению:

ОА + НАД.Н + Н+ + НАД$+ —^пируват + НАД4" + НАДЭД+Н+ + С02 /I/,

снижение активности ферментов этой системы, по-видимоьс, должно было приводить к уменьшению содержания в цитоплазме НАДОН^ , НАД4" и пирувата. Кроме того, эта система имеет отношение к генерации АТФ, и уменьшение ее потенциальной мощности могло ухудшить энергетическое обеспечение легочной ткани.

Активирование АлАТ в данных условиях, вероятно, отражает возросшую роль углеродного скелета аланина в образовании пирувата, так как снижения концентрации последнего мы не наблюдали.

Таким образом, отмеченные при многократном охлаждении интактных самцов сдвиги, хотя и не были столь значительными, как при однократном, могли неблагоприятно отразиться на энергетическом и пластическом обеспечении легочной ткани. Это косвенно подтверждают наблюдения А.П.Милованова (1981), показавшего, что длительное воздействие холода приводит к выраженным морфологическим изменениям в легких и малом круге кровообращения.

Изучение показателей углеводного обмена в сходных условиях эксперимента выявило болыдую стабильность их в легких самок в сравнении с самцами. Единственным показателем, который изменялся при многократном охлаждении в легочной ткани самок, оказалась концентрация альцогексоз (Табл. 2).

Следовательно, влияние низкой температуры на метаболизм углеводов в легких самок в остром и хроническом опыте отлично от действия этого фактора на метаболизм у самцов, то есть существует четкий половой диморфизм в реакции легочной ткани на охлаждение.

Таблица 2

Показатели обмена углеводов в легких самцов и самок крыс в условиях м :огократного меренного охлаждения (М + т )

Показатели

Концентра"ция альдо-гексоз,мкмоль/г ткани

Активность ферментов, мкмоль/мин/г белка

ЛДГ

Г-6-ВДГ НАД-МДГ ндда-мдг

АлАТ

Самцы контроль

опыт

Р1-2

Самки контроль

опыт Р3~4

1,76 + 0,21 2,48 + 0,20

•¿0,02

1,33 + 0,13 0,84 + 0,14

¿0,05

452+44,7 537+38,6

>0,4

32,3+3,02 390+16,7 5,89+0,42 45,7+4,23

37,6+3,59 252+26,3 4,1%0,39 64,7+5,69

>0,2 ¿0,001 ¿0,01 <0,02

31,4+1,26 301+16,7 " 6,12+0,52

34,08+3,74 352+27,5 6,15+0,31

>0,5 >0,1 >0,5

Влияние кастрации и введения половых гормонов на' углевопный обмен в легких при охлаждении

Ранее было показано, что большинство изучавшихся показателей обмена углеводов и сопряженных с ним реакций не изменялось существенно при кастрации крыс-самцов, содержащихся в термонёйтраль-ных условиях (Т.Ю.Липатова и соавт.,1985).

В результате проведенного нами исследования установлено, что однократное охлаждение кастрированных животных приводило к снижению активности ферментов: обеих дегидрогеназ малата и Г-6-ФДГ (Табл. 3). Активность аминотрансфераз и суммарные показатели обмена углеводов в этих условиях опыта не изменялись, что отличается от результатов, полученных при охлаждении интактных самцов.

Однонаправленное изменение в сторону снижения активности НАД- и НАДО-МДГ может указывать на уменьшение роли трансгидроге-назной системы, образуемой этими ферментами, в обеспечении энергетических потребностей легочной ткани. Падение активности обеих внемитохондриальных НАДФ-зависимых дегидрогеназ - МДГ и Г-6-ФДГ могло отрицательно сказаться на пополнении цитоплазматического фонда НАДОН, необходимого .для восстановительных синтезов, , в частности, фосфолипидов СФ. Это предположение косвенно подтверждают исследования Г.П.Березиной и соавт.(1982), проведенные на неполовозрелых крысах-самцах, у которых имел место естественный дефицит андрогенов. Показано, что их охлаждение вызывало снижение содержания основного поверхностно-активного вещества » фосфат-идилхолина в ткани легких и бронхоальвеолярных смывах и увеличение поверхностного натяжения сурфактанта.

Следовательно, у кастрированных самцов при одаократном охлаждении могла снижаться роль углеводного обмена не только в энергетическом, но и в пластическом обеспечении легочной ткани. Иными словами, кастрация несколько изменяла метаболическую реакцию легких на острое охлаждение. Отчасти, это, вероятно, зависело от нарушенных взаимоотношений в эндокринной системе: при кастрации изменяется уровень надпочечниковых глюкокортикостероидов (Г.А.Васильев и соавт.,1974), тиреоидных гормонов, катехоламинов (Б.А.Вартапетов,1955), то есть тех гуморальных факторов, которые играют наиболее важную роль в ответе организма на охлаждение.

Введение половых стероидных гормонов-антагонистов - тесто-

Таблица 2

Влияние введения гормонов на обмен углеводов в легких кастрированных крыс

перед опнократным охлаждением (М +

Показатели Концентрация,мкмоль/г

Активность ферментов,мкмоль/мин/г белка

Гликогён Альцогексозы

Г-6-ЗДГ

иАД-;«щг

ШДФ-МДГ

Кастрация, 2 недели

Кастрация, охлаждение

Кастрация,

тестостерон

охлаждение

Р2-3

1,03+0,05 1,07+0,14

1,19+0,26 1,13+0,31 >0,5 >0,5

0,63+0,11 >0,2

Кастрация, эстрадиол,

охлаждение 0,73+0,08 1,02+0,25

Р2-4 >0,4 ,>0,5

36,4+2,86 ■ 362+36,1 6,38+0,31

29,3+2,08 >0,05

220+21,0 ¿0,01

4,57+0,29 ¿.0,001

29,95+1,57 312+20,1 " 5,70+0,31

>0,5 <0,01 <о,02

34,2+3,01 320+14,0 5,71+0,33

>0,2 <0,001 "<0,05

стерона-пропионата или эстрадиола-дипропионата кастрированным животным перед их однократным охлаждением предотвращало уменьшение активности НАД- и НАДФ-МДГ, а эстрадиола-дипропионата -Г-6-ФДГ в легких. Таким образом, применявшиеся гормоны в разной степени нормализовали ферментативную активность легочной ткани, причем эстроген оказался наиболее эффективным (Табл. 3). Суммарные показатели обмена углеводов в гомогенатах легких при введении половых стероидов существенно не изменялись.

Анализ результатов последней серии экспериментов показал, что при многократном охлаждении гонацэктомированных самцсв снижалась активность обеих цитоплазматических дегидрогеназ малата (на ЗСЙ), остальные показатели были в пределах контроляС.'абл.4), В отличие от интактных охлажденных самцов, в данной опытной группе не отмечалось повышения содержания альдогексоз и активности АлАТ. Следовательно, кастрацйя изменила метаболический ответ ткани легких и на многократное охлаждение.

При введении гормонов кастрированным животным в течение всего периода 3-недельного охлаждения их действие на активность ферментов в основном сохраняло направленность, обнаруженную при однократном охлаждении. Так, исследованные половые стероиды препятствовали снижению активности НАД- и НАДО-МДГ, нормализовали соотношение НАД- и НАДФ-зависимых цитоплазматических дегидрогеназ в легочной ткани. Кроме того, введение т.естостерона-пропионата приводило к достоверному уменьшению активности АсАТ. Однако, вводившиеся гормоны не изменяли существенно содержания гликогена, пирувата и лактата в легких кастрированных крыс.

Из литературы известно, что при многих стрессорных ситуациях (гипоксия, перегревание, физическая нагрузка, эмоционально-болевой стресс и т.д.) организм реагирует снижением стероидоге-неза в гонадах (Г.А.Васильев и соавт. ,1974; г! л/., 1983 и

др.), что вероятно, объясняется прямым подавляющим действием на секрецию тестостерона в яичках глюкокортикоицов ( Сел-тпих^. , 19ЬЗ) и катехоламинов

Г.А.Васильев и соавт.(1974) называют половые гормоны адаптивными гормонами "обратного действия" имея в вицу, что чем меньше содержание этих гормонов, тем легче адаптивные гормоны "прямого действия" - глюкокортикоицы способны выполнять катабо-лические функции при стрессе.

Опнако, как указывает В.Б.Розен(1980), необходимо, чтобы

Таблица 4

Содержание альдогекооз и активность ферментов при введении гормонов кастрированным крысам-самцам при многократном охлаждении Ш + т)

Показатели

Концентрация альдо-гексоз, мкмоль/г

Активность ферментов,мкмоль/г белка

Г-6-ФДГ

НАД-МДГ НАДФ-МДГ

АсАТ

Кастрация, 5 недель Кастрация, охлаждение

Р1-2

Кастрация, охлаждение, тестостерон-пропионат

Р2-3

Кастрация, охлаждение, эстрадиол-дипропионат

Р2-4

1,34+0,17 >0,5

1,82+0,21 >0,2

1,80+0,21 >0,2

33,7+1,76

34,3+2,36 >0,5

31,6+1,76 >0,5

357+26,7 6,47+0,50 78,8+6,27

34,5+3,90 254+33,0 - 4,56+0,52 95,5+8,40

>0,5 ^0,05 <0,02 >0,1

331+32,8 >•0,1

330+31,3 >0,1

6,33+0,69 40,05

6,47+0,57 <0,05

70,5+4,30 <0,02

77,0+7,92 >0,05

соотношение адаптивных гормонов прямого и обратного действия поццерживалосъ на определенном оптимальном уровне, в противном • случае чрезмерное и длительное катаболичоское действие - первых может вести к повреждению на уровне клетки и организма. Повреждающее влияние глюкокортикостероидов на легочную ткань отмечено в клинике, когда в результате лечения этими гормонами у больных развивалась деструкция легких (Л.Г.Мустафин,1978).

По-видимому, именно с этой'течки зрения можно рассматривать сдвиги, происходившие в легких кастрированных крыс, подвергавшихся охлаждению без предварительного введения гормонов. Введение тестостерона, вероятно, в какой-то. мере выравнивало в организме животных соотношение концентраций катаболических и анаболических стероидов, что выражалось в нормализации большинства исследованных показателей обмена углеводов в легочных го-могенатах.

Наличие связывающих мест для эстрогенов и прогестерона в легких взрослых крыс-самцов предполагает рецепцию этих гормонов и, следовательно, определенное биологическое действие в легочной ткани. Это позволило нам считать, что введение эстрогена кастрированным самцам в условиях охлаждения оправдано и даст дополнительную информацию для решения поставленных нами задач.

Введение эстрадиола-дипропионата в наших опытах приводило к однонаправленным и близким в количественном отношении .сдвигам ферментативной активности в легких в сравнении с влиянием тесто-с терона.

В литературе имеются сведения о том, что в некоторых тканях - эндометрии, миометрии, плаценте обнаружены зависимые от эстрогенов трансгидрогеназы пиридиновых нуклеотицов (П.В.Сергеев,1984), катализирующие следующую реакцию: НАД1" + НАД5.Н + ---> НАДО* + НАД.Н + Н+ /2/

Важность этой реакции заключается в том, что она имеет отношение к синтезу АТФ, с одной стороны, и обеспечению пластических потребностей клетки, с другой. Предполагают, что эстрогены являются коферментами транспорта водорода от НАДФН к НАД, непосредственно акцептируя его (, 1960).

В легких, где не обнаружено этих трансгидрогеназ, возможно, большую роль в обмене водородом между пиридиновыми коферментами играет описанная выше транедеги.дрогеназная система, состоящая

из двух малатдегидрогеназ /I/, которая, как слепует из наших данных, регулируется в условиях охлаждения не только эстрогеном, но и андрогеном. Возможно, что эффект активации этой системы или какого-либо одного из входящих в нее ферментов присущ только эстрогену, влияние же другого гормона является следствием его ароматизации либо отражением феномена перекрывания "доменов биологического действия гормонов" по Бакстеру и соавт.(1985).

Рассмотрев некоторые аспекты влияния половых стероидов-антагонистов на углеводный обмен в легких кастрированных крыс-самцов при охлаждении, нам представляется целесообразным вернуться к обсуждению возможных причин различия в метаболическом ответе легочной ткани самцов и самок на воздействие холода. По нашему мнению, это может быть связано, прежде всего, с различны! уровнем эстрогенов, которые, являясь антиоксидантами гидрофобной природы, стабилизируют плазматические мембранй и, таким образом, препятствуют нарушению транспорта Сахаров из межклеточной жидкости в клетки; несколько активируют ключевую реакцию окислительной ветви ПФП в легких,' сопряженную с редукцией НАД® и являющуюся частью антиоксидантной системы клетки; влияют на углеводный обмен в печени, метаболизм поджелудочной железы ( ¿¿¡¿м е^-лЛ. ,1983), жировой ткани (Л^ггул^л ¿¿г<1981), повышают чувствительность периферических тканей к инсулину ( Жеъзсп, Д984), что имеет большое значение в адаптации к холоду; эфиры эстрогенов проявляют некоторые свойства разобщителей окислительного фосфорилирования (П.В.Сергеев,1984), способствуя поддержанию температурного гомеостаза организма при охлаждении.

Немаловажным, по-видимому, является и тот факт, что у самцов и самок имеются различия в уровне других биологически-активных -веществ, в первую очередь катехоламинов и глюкокортико-стероидов, которые играют значительную роль в углеводном обмене организма.

Следовательно, многие факторы, способствующие обнаруженному нами отличию метаболической реакции легочной ткани на охлаждение у интактных самцов и самок, действуют вне легких и связаны с метаболизмом других органов и тканей.

выводы

1. При однократном общем охлаждении организма в легких крыс-самцов значительно перестраивается обмен углеводов:

а) снижается гликолитическая активность, возрастает концентрация глюкозы и уменьшается содержание лактата, что сопряжено с уменьшением активности ферментов челночных систем транспорта водорода - НАД-МДГ» АсАТ, ГФДГ. В этих условиях активность ГК, ГАФДГ, ДЦГ, НАДф-ЭДДГ, концентрация гликогена и пирувата существенно не изменяется, активность АлАТ снижается;

б) увеличивается активность Г-6-ФДГ, что указывает на активацию окислительной ветви П®.

2. Многократное умеренное охлаждение крыс-самцов приводит к менее выраженным сдвигам углевоцного обмена в легких. В этих условиях снижается активность ферментов трансгидрогеназной системы (НАД- и НАДФ-МДГ). Активирование.АлАТ поддерживает концентрацию пирувата на оптимальном уровне.

3. Сдвиги показателей углеводного обмена в легких в условиях однократного и многократного охлаждения у животных разного пола имеют качественные и количественные отличия и менее выражены у самок.

4. Кастрация самцов изменяет сдвиги■ферментативной активности в легочной ткани при однократном охлаждении. Наряду со снижением активности НАД-МДГ, уменьшается активность Г-6-ФДГ и НАДФ-МДГ, тогда как активность ГФДГ и аминотрансфераз, а также содержание гликогена, альцогексоз, пирувата и лактата не изменяется.

5. При многократном охлаждении влияние кастрации на обмен углеводов в легких самцов проявляется в меньшей степени - без /изменения большинства исследованных показателей. Отмечается лишь снижение активности НАД- и НАДФ-МДГ.

6. Введение тестостерона-пропионата или эстрадиола-дипро-пионата кастрированным самцам перед однократным или многократным охлаждением приводит к частичной коррекции метаболических сдвигов в легких: нормализует активность НАД- и НАДО-МДГ и восстанавливает соотношение активностей дегидрогеназ, конкурирующих за пиридиновые коферменты в цитоплазме (Г-6-ФДГ/НАДО-МДГ и ЛДГ/НАД. МДГ>.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Об активности НАД-зависимых ферментов -глицерофосфат-дегидрогеназы и лактатдегидрогеназы в легких крыс при многократном умеренном охлаждении организма // Экспериментальная и клиническая энзимология. Сб. науч. тр. -Хабаровск,1983.-С.14-16.

2. Влияние половых гормонов и охлаждения на активность глю-козо-б-фосфатдегидрогеназы и НАДФ-зависимой малатдегидрогеназы легких // 1У Всесоюзный симпозиум "Пентозофосфатный путь превращения углеводов, его механизмы и регуляция. Калинин,19-21 февраля 1984 г. Тез. докл. - Калинин (Карачарово), 1984.-С.45-46 (Соавт. В.В.Поступаев,Г.В.Ананьева,Е.Г.Рябцева).

3. Особенности углеводного обмена в легких крыс при общем охлаждении организма различной продолжительности // Патология органов дыхания в регионе восточного участка БАМа. Сб. научн. трудов.-Хабаровск, 1984.-С.109-112.

4. Ферментативная активность бронхоальвеолярных смывов и легких при общем охлаждении организма // Морфологические критерии дизадаптации дыхательной системы к факторам внешней среды.-Благовещено к, 1985 .-С .85-86 (Соавт. Г.В.Ананьева,Е.Г.Рябцева, В.В.Поступаев).

5.Значение половых стероидов в регуляции углеводного обмена в легких крысы при фбщем однократном охлаждении организма // Вспр. мед. химии.-1985.-Вып.5-С.80-83 (Соавт. В.В.Поступаев, Г.В .Ананьева, Е .Г .Рябцева ).

6. Состояние углеводного обмена в легких крыс при общем охлаждении организма и введении половых гормонов // У Зсесоюзн. биохимический съезд. Тезисы стенд, сообщ. - Киев, 1986.-М.:Наука, 1986.-Т.2.-С 298-299 (Соавт. В.В.Поступаев, Г.В.Ананьева, Е.Г. Еибцева).

7. Ферменты обигна пирувата и гликолитическаэ активность легких при общем охлаждении организма, кастрации и введении тестостерона // Механизмы адаптации организма к низкой температуре, гипоксии и другим г?,акторам внешней среды. Сб научн. трудов.-Хабаровск, 1986.-С.Ю-14. (Соавт. Г.В.Ананьева, В.В.Поступаев, Е.Г.Рябцева).

8. Сравнительная информативность определения активности ферментов обмена углеводов в легких и почках крыс при различных

воздействиях // Всесоюзн. симпоз. по мед. энзимологии. Тез. докл. Махачкала,29 сент. -I окт. 1986 г. -М.,1986.-С.12В-129 (Соавт. Г.д.Ананьева,В.В.Поступаев,Е.Г.Рябцева).