Введение к работе
Актуальность проблемы. Многочисленные данные экспериментальных и клинических исследований свидетельствуют о том, что при старении происходит снижение устойчивости организма к повреждающему действию стресса [Фролькис В.В., 1988, 1999; Анисимов В.Н., 2003; Хавинсон В.Х., Анисимов В.Н., 2003; Лапин И.П., 2005; Лысенко А.В. и соавт, 2005; ; E.G. Lakkata, 1980; R.E. Pacifici, K.I.A Pavies, 1991; M. Ando et al., 1997; M. Konstandi et al., 2000]. Важное значение среди прочих причин в этом приобретают возрастные сдвиги со стороны функционирования печени [Косицкий Г.И. и соавт., 1987; Гичев Ю.П., 1990; Филиппов С.В., 2003; Рыжак Г.А. и соавт., 2004].
Известно, что в организме в позднем онтогенезе происходит изменение метаболизма ксенобиотиков. [Парамонова Г.И., 1994; Schmucker D.L. et al., 1990; Hayashi T., Miyazawa T, 1998. Le Couteur D.G, McLean A.J., 1998; Sukhodub A.L., Padalko V.I., 1999; Haouzi D.et al., 2000; Palomero J. et al., 2001]. Возникновение подобного нарушения представляет собой частное проявление возрастного снижения антитоксической функции печени. Ввиду того, что при стрессе стимулируются процессы катаболизма, сопровождающиеся усилением распада макромолекул и накоплением эндогенных токсинов в организме, это приобретает существенное значение в возрастном снижении резистентности организма к стрессу.
В онтогенезе наблюдается изменение уровня энергетического обеспечения тканей внутренних органов. Причиной этого является возрастное ограничение синтеза АТФ, обусловленное уменьшением интенсивности тканевого дыхания и разобщением окислительного фосфорилирования [Фролькис В.В., Мурадян Х.К., 1992; Sharma P. et al., 1998;. Davies S.M.K et al., 2001; Moghaddas S.et al., 2002].
Это создает предпосылки для нарушения в энергетическом обеспечении клеток при стрессе, что определяется увеличением функциональной нагрузки на внутренние органы в условиях стимуляции симпатоадреналовой системы, что в свою очередь, способствует возрастанию потребности клеток в источниках энергии. Состояние энергетического обеспечения осложняется ограничением синтеза АТФ в тканях [Ф.З.Меерсон, 1981, 1984], возникающим вследствие разных причин. Особое место среди них занимает стрессорная стимуляция свободно-радикальных процессов [Меерсон Ф.З., 1981, 1984; Дубинина Е.Е., 2006; Kovacs P.et al., 1996; Seckin S. et al., 1997; Davydov V.V.,.Shvets V.N, 2001], сопровождающихся накоплением в клетках активных форм кислорода и индуцированных ими продуктов перекисных процессов, ингибированием переносчиков дыхательной цепи митохондрий, а также разобщением окислительного фосфорилирования [Nohl H.,1997; Cavazzoni M. et al., 1999; Kowaltowski A.J., . Vercesi A.E, 1999].
В условиях снижения уровня энергетического обеспечения тканей при стрессе, адаптационные свойства клеток определяются мощностью метаболических систем, компенсирующих потери АТФ. Особое значение среди них имеет анаэробный гликолиз, роль которого резко возрастает в условиях патологических состояний, сопровождающихся тканевой гипоксией.
К настоящему времени достаточно хорошо изучены молекулярные механизмы формирования стрессорного повреждения внутренних органов, что позволило сформулировать основные принципы антистрессорной терапии. Однако все еще нет четкого представления о возрастных особенностях энергетического обеспечения печени при стрессе. Отсутствуют также данные о роли гликолиза как наиболее древнего пути образования энергии в поддержании энергетического обеспечения гепатоцитов и особенностях регуляции этого процесса на поздних этапах онтогенеза. Решение этих вопросов позволит расширить существующие представления о механизмах формирования возрастных сдвигов функционирования печени при стрессе и разработать новые подходы их фармакологической коррекции.
Цель и задачи исследования
Цель работы: изучение состояния энергетического обмена в печени у взрослых
и старых крыс при иммобилизационном стрессе.
Задачи исследования:
-
Определить содержание компонентов адениловой системы и оценить величину показателей энергетического заряда и потенциала фосфорилирования печени у взрослых и старых крыс, подвергнутых 30-минутной иммобилизации.
-
Оценить состояние гликолиза в ткани печени у взрослых и старых крыс, подвергнутых 30-минутной иммобилизации.
-
Изучить состояние свободно-радикальных процессов в печени и оценить их взаимосвязь с изменением энергетического обмена и уровнем гликолитических реакций у взрослых и старых крыс, подвергнутых 30-минутной иммобилизации.
-
Выявить характер изменений антитоксической функции печени у взрослых
и старых крыс, подвергнутых 30-минутной иммобилизации.
Научная новизна работы
Впервые в работе были охарактеризованы особенности нарушения энергетического обеспечения печени взрослых и старых крыс при иммобилизации. Показано, что метаболические сдвиги в печени взрослых стессированных животных имеют адаптивное значение. Особая роль при этом принадлежит стимуляции гликолиза, развивающейся параллельно изменению интенсивности процессов перекисного окисления липидов в печени. У старых животных изменения в энергетическом обеспечении печени при 30-минутной иммобилизации сопровождаются более выраженным по сравнению со взрослыми особями образованием продуктов аскорбат-зависимого ПОЛ в печени и накоплением в субклеточных фракциях гепатоцитов переокисленных белков.
Различия механизмов компенсации снижения энергозависимых процессов в клетках печени взрослых и старых крыс при 30-минутной иммобилизации связаны с возрастными особенностями состояния антиоксидантной системы и кислород-зависимых процессов в гепатоцитах старых животных.
Научно-практическое значение работы
Результаты исследований расширяют современные представления о механизмах компенсации энергетической несостоятельности клеток печени разного возраста при стрессе. Полученные данные об изменении роли свободно-радикальных процессов в регуляции обмена веществ при старении указывают на необходимость дифференцированного, в зависимости от возраста, подхода к фармакологической коррекции нарушений в работе антиоксидантной системы печени в условиях воздействия на организм повреждающих факторов внешней среды.
Апробация работы. Основные результаты исследований и положения диссертационной работы, выносимые на защиту, были представлены и доложены на следующих научных конференциях, симпозиумах, съездах: конференция с международным участием “От современной фундаментальной биологии к новым наукоемким технологиям“ (Пущино, 2002); II-й Межвузовской международной научно-практической биохимической конференции молодых ученых “ Обмен веществ при адаптации и повреждении“ (Ростов-на-Дону, 2003); «Конференция молодых ученых, посвященных памяти академика В.В. Фролькиса» (Киев, 2003); II-ом 2 съезде геронтологов и гериатров России (Москва, 2003); Международный конгресс «Социальная адаптация, поддержка и здоровье пожилых людей в современном обществе» (Санкт-Петербург, 2007); 9th Annual Meeting of The Oxygen Society (San Antonio,2002) и 2nd Annual & IUBMB XIX Joint World Congress (Montreal, 2003).
Основные положения, выносимые на защиту:
-
При иммобилизационном стрессе у взрослых и старых крыс происходит снижение уровня энергетического обеспечения гепатоцитов, связанное с увеличением интенсивности энергозависимых процессов в печени.
-
Важным звеном механизма компенсации пониженного уровня энергетического обеспечения клеток печени при стрессе является стимуляция анаэробного гликолиза. У старых животных это сопровождается возникновением метаболических изменений, которые приводят к нарушению баланса между активностью про- и антиоксидантных систем в гепатоцитах.
-
Низкий уровень базального про- и антиоксидантного статуса клеток печени старых крыс является причиной развития окислительного стресса при иммобилизации. В отличие от взрослых животных у старых крыс интенсификация свободнорадикальных процессов направлена, в первую очередь, на активацию переокисления белков и аскорбат-зависимого перекисного окисления липидов.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, среди них статья в журнале по перечню Высшей аттестационной комиссии Министерства образования и науки Российской Федерации.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 156 страницах машинописного текста, иллюстрирована 18 таблицами и 30 рисунками. Работа состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, трех глав собственных исследований, обсуждения результатов, выводов и списка цитируемой литературы, включающего 74 отечественных и 214 зарубежных источников.
