Введение к работе
Актуальность проблемы. Температурные адаптации у позвоночных представлены несколькими основными стратегиями. Разнообразие температурных адаптации обусловлено различием климатических условий в различных широтах, а также разнообразием других экологических факторов (среда обитания: водная, наземная, воздушная; продолжительность световой части суток; эво-люционнаяисТОриявида).РазличаюттриглаВныестратегиитемпе-ратурных адаптации: пойкилотермия, гомойотермия, гетеротермия (Проссер, 1988; Хочачка, Сомеро, 1988). Пойкилотермия наиболее"древняя стратегия адаптации, когда температура т4 изменяется вслед за изменениями температуры окружающей среды. У пой-килотермов температура тела может в течение суток меняться на 10-15C. При этом, однако, скорость физиологических процессов изменяется слабо. Эта слабая зависимость физиологических процессов от температуры тела обеспечивается специальной адаптацкей, которая называется температурной компенсацией. Суть температурной компенсации состоит в том, что физико-химические свойства структурных белков и системы обратных связей таковы, что обеспечивают компенсацию изменений скорости, вызванных изменением температуры тела.
Гомойотермия эта такая стратегия, при которой температура тела стабилизирована. Эволюционно это более молодая стратегия температурной адаптации, так как наблюдается только у млекопитающих и птиц.
Третьей стратегией является гетеротермия, при которой животное способно существенно менять температурный режим в различные сезоны года. Примером этой стратегии является зимняя спячка мелких грызунов, таких как, суслики. Гетеротермия направлена на сбережение энергетических ресурсов организма в условиях нехватки пищи. Считается, что гетеротермия является надстройкой гомойотермии, то есть эволюционно более поздней стратегией адаптации.
Все три стратегии адаптации не являются тремя изолированными друг от друга механизмами. Эволюционно более молодые стратегии могут быть сведены при определенных условиях к более древним. Кроме того, во всех этих стратегиях энергетические процес-
сы играют важную, если не главную роль. Поэтому исследование особенностей энергетического обмена у животных, использующих различные стратегии температурных адаптации, является актуальной проблемой современной физиологической экологии.
Попытки индуцировать переход от гомойотермии к пойкило-термии экспериментальными путями представляют значительный теоретический и практический интерес.
Индуцировать такой переход можно было бы либо химическим, либо физическим путем. Например, можно предположить, что введение в клетку веществ, создающих дефицит энергии, может послужить толчком для перехода на энергосберегающую стратегию. С другой стороны, снижение температуры тела (гипотер-мия) также подавляетэнергетический обмен и может приводить к энергетическому дефициту в клетке. Следовательно, при гипогер-мических состояниях также возможна смена стратегии.
Цели и задачи исследования. Целью работы была проверка предположения о возможности индуцировать смену стратегий температурной адаптации в организме гомойотермного животного. Для этого были исследованы:
-
Энергетические процессы в тканях мозга и печени крыс при введении разобщителя окислительного фосфорилирования 2,4-ди-нитрофенола и гипотермии.
-
Энергетические процессы в тканях мозга и печени крыс при многократном холодовом воздействии.
-
Температурные зависимости энергетических процессов в тканях мозга и печени крыс при гипотермии.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Гипотермия гомойотермного животного (крыса) стимулирует адаптивные изменения энергетического обмена, направленные на поддержание физиологической активности при низких температурах тела.
-
Гипотермия вызываеттакие изменения температурной зависимости потребления кислорода гомогенатами мозга, которые указывают на включение механизматемпературной компенсации энергетического метаболизма.
Научная новизна. В настоящей работе впервые исследованы энергетические процессы в тканях мозга и печени крыс в различных метаболических состояниях, совместное действие гипотермии
иразобщителя окислительного фосфоргаированиянадыханиетка-ней мозга и печени крыс и температурная зависимость окислительных процессов в тканях мозга и печени при гипотермических состояниях.
Установлено: 1.влияние гипотермии и введения 2,4-динитро-фенола на дыхание гомогенатов мозга и печени имеет органную специфику; 2. совместное действие гипотермии и введения 2,4-динитрофенола на энергетические процессы в гомогенатах мозга и печени крыс не аддитивно; 3. температурная зависимость потребления кислорода в различных метаболических состояниях в Ашениусовских координатах имеет вид прямой Гипотермия 20С привод^к^еньшешж.зффективтизнері^активациидькания гомогенатов мозга на смеси глутамат + малат.
Теоретическая и практическая значимость. Полученные данные указывают на то, что при гипотермических состояниях го-мойотермногоорганизма возможна индукция механизма температурной компенсации в некоторых структурах мозга.
Эти результаты имеют большое значение для построения теорий температурныx адаптации у гомойотершшх животных.
Полученные результаты могут быть использованы для планирования экспериментов по изучению явления температурной ком-пенсацииу гомойотермныхживотных.
Материалы, полученные при выполнении данной работы, используются в учебном процессе на кафедре биохимии Даггосуни-версигета при чтении курсов "Этимология", "Биоэнергетика", при проведении лабораторных занятий для студентов, специализирующихся по кафедре биохимии.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на итоговых научных конференциях профессорско-преподавательского состава ДГУ (1995-1999 г.), на конференции молодых ученых Северо-Кавказского региона (Ростов-на-Дону, 1995 г.), на совместном съезде Американского и Международного нейрохимических обществ (Бостон, США, 1997 г.), на 12 Европейской нейр-рохимичесшйконференции (Санкт-Петербург, 1998 г), на совместном съезде Европейского и Международного нейрохимических обществ (Берлин, Германия, 1999 г.), на юбилейной конференции ДНЦ РАН (Махачкала, 1999 г.), на 1-ом Кавказском симпозиуме
по медико-биологическим щукам (Тбилиси, 1999 г.), на совместном заседании кафедры биохимии и НИИ биологии ДГУ (Махачкала, 2000 г.)
Публикации, По материалам данного исследования опубликовано 13 работ, две статьи находятся в печати.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на стр. машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, результатов собственных исследований, заключения, выводов, списка цитируемой литературы содержащего /^источников, в том числе ^зарубежных. Работа содержи77/таблиц и _&_ рисунков""