Автореферат и диссертация по медицине (14.00.17) на тему:Авторадиографическое исследование синтеза белка в скелетных мышцах в зависимости от тиреоидного статуса

, , О 3 'АМ.

ТАРТУСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

КОНОВАЛОВА Галина Михайловна

АВТОРАДИОГРАФИЧЕСКОЕ ИССЛЕД ОВАНИЕ СИНТЕЗА БЕЛКА В СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦАХ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТИРЕОИДНОГО СТАТУСА

14.00.17 Нормальная физилогия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ТАРТУ 19 9 0

Работа выполнена на кафедре спортивной физиологии и в лаборатории гормональной регуляции мышечной деятельности Тартуского университета.

Научный руководитель - доктор биологических наук,

профессор, заслуженный деятель науки ЭССР A.A. ВИРУ

Официальные оппоненты - доктор медицинских наук,

профессор Э. . ВАСАР

Ведущая организация - Киевский институт физической

■ культуры

.Защита диссертации состоится ""7~ " 1990 г.

в час. на заседании специализированного совета

К 069.02.12 Тартуского университета по адресу:

202400 ХСР, г. Тарту, ул. Юликооли,18

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Тартуского университета.

Автореферат разослан

г.

Ученый секретарь ,

специализированного совета ° .

доктор медицинских наук, <1 ' ь

профессор Ю.1Т. ХУССАР

с; «if

- Ч/ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

- Актуальность исследования. Изучение адаптации открывает возможность к выявлению эффективных мер укрепления здоровья и профилактики болезней, помогает понять механизмы развития различных функций и особенностей организма.

Исследования, направленные на изучение адаптации вообще, и, в том числе, к мышечной деятельности, привели к выявлению важной роли обмена белков, которые обеспечивают переход срочных адаптационных процессов в долговременные (¿¿еерсон, 1973, 1975; Виру, 1981). Укрепилось представление о том, что интенсивность синтеза белка зависит от действия гормонов, которые оказывают индукторное воздействие на генетический аппарат клетки, в результате чего усиливается синтез белков.Особенно это проявляется в восстановительном периоде' после физической нагрузки (Виру, 1984). Результаты исследования о влиянии ти-реоидных гормонов на синтез белка в скелетных мышцах вполне оправдывают эти представления( Winder et al., 1975; Sterling 1986), но эффективность этого влияния зависит от типа мшц ( Baldwin et al.,I978; Сээне и др., 1981). Однако, зависимость синтеза белка в скелетных мышцах от тиреоидного статуса изучена лишь физиологическими и биохимическими методами, на основе различных химических компонентов и фракций живых тканей. Практически отсутствуют работы, изучающие влияние ти-реоидных гормонов на синтез белка на уровне ультраструктуры мышечного волокна.

Для того, чтобы уточнить специфичность влияния тиреоид-ных гормонов на процессы протеиносинтеза в скелетных мышцах, необходимо дополнить имеющиеся сведения данными, которые возможно получить методом авторадиографии в сочетании с исследованием ультраструктуры мышечных клеток.По нашей рабочей гипоте> зе этот метод позволит уточнить характеристику значения щитовидной телезы в регуляции синтеза и обновления белков клеточных структур в скелетных мышцах. При использовании метода авторадиографии возможно получить новые данные, уточняющие адаптивный синтез белка в скелетных мышцах после их активности в зависимости от тиреоидного статуса.

Цель исследования. Исходя из рабочей гипотезы основной целью исследования является изучение синтеза белка в скелетных мышцах разного типа в состоянии покоя и восстановительном периоде после однократной физической нагрузки при различных тиреоидных статусах. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Определить синтез белка и состояние клеточных структур в скелетных мышцах в покое, в зависимости от тиреоидного статуса.

2. Определить динамику синтеза белка в скелетных мышцах разного типа в восстановительном периоде после 30-минутного бега на тредбане со скоростью 35 м/мин у эутиреоидных, ги-по- и гипертиреоидных животных.

3. Выяснить возможность активации щитовидной железы под влиянием кратковременно интенсивной физической нагрузки у животных, получавших мерказолил в течение 14 дней в дозе, ингибирующей активность ферментов синтеза тироксина.

4. Сопоставить изменения протеиносинтеза и уровня тиреоид-нкх гормонов в крови у гипотиреоидных животных после выполнения кратковременной интенсивной физической нагрузки.

Научная новизна. Исследование субклеточных структурных изменений в сочетании с изучением протеиносинтеза авторадиографическим методом свидетельствовало об участии тиреоидных гормонов в регуляции синтеза белка в скелетных мышцах. При этом установлена зависимость регуляторного влияния тиреоидных гормонов от окислительного потенциала скелетно-мышечных волокон.

При гипотиреозе одноразовая кратковременная нагрузка высокой интенсивности вызывает увеличение синтеза белка в скелетных мышцах в восстановительном периоде. Однако, более длительная мышечная активность умеренной интенсивности приводит к снижению синтеза белка в скелетных мышцах в восстановительном периоде у гипотиреоидных животных.

Установлено, что интенсивная кратковременная нагрузка приводит к повьшению уровня тироксина в плазме крови несмотря на хроническое подавление секреторной активности щитовидной железы.

Теоретическое и практическое значение результатов исследования . В восстановительном периоде после мышечной работы адекватное снабжение тиреоидными гормонами - необходимое условие зйфективного обеспечения синтеза белка в скелетных мышцах с высоким окислительным потенциалом.

Проведенными исследованиями установлено, что недостаток тиреоидных гормонов обусловливает значительное снижение интенсивности синтеза белка в скелетных мышцах, особенно в мышцах с высоким окислительным потенциалом. Отражением этого являются деструктивные изменения в скелетных мышцах.

Отмечен факт об усилении деятельности щитовидной железы в результате кратковременной интенсивной работы у гипотире-оидных животных. Это указывает на возможность включения кратковременных интенсивных упражнений в разработку комплекса физических упражнений для занятий лечебной физической культурой.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на XII региональной научно-методической конференции республик Прибалтики и БССР по проблемам спортивной тренировки (Таллинн, 1988); на всесоюзной конференции "Физиологические механизмы адаптации к мышечной деятельности"(Волгоград,1988); на всесоюзной научно-практической конференции "Адаптационные изменения организма и возможности применения их признаков для текущей коррекции физических нагрузок" (Каунас, 1990); на всесоюзном симпозиуме "Структурно-энергетическое обеспечение механической работы гдшцп (¿¡осква, 1990); на региональной конференции республик Прибалтики к ЕССР по проблемам спортивной тренировки(Минск, 1990); на IX республиканской научно-практической конференции по проблемам эндокринологии (Таллинн,1990).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 работ.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из следующих частей: введение, обзор литературы, материал и методы исследования, собственные результаты, обсуждение результатов и

выводи. Иллюстрационный материал представлен на рисунках к б таблицах. Список литературы включает А/Л<Г~ названий, из них ¿^/"отечественных и зарубежных авторов. Общий объ-

ем работы - страниц машинописного текста.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Постановка опытов на животных. В опытах использовались крысы-самки линии Вистар с массой тела IBQ-200 г. Перед началом каждого эксперимента животные адаптировались к стандартным условиям вивария. Пищу, содержащую 12% белка, 28% углеводов, 9% -'иров, животные получали как и воду, ad libitum.

Физической нагрузкой являлись бег на тредбане и плавание в воде. Плавание проводилось в течение 10 минут с грузом 10% от веса тела, при температуре воды 33^1°С и водной поверхности УО-ЮО с!.-Л на каждое животное и глубине водяного слоя 50см. Оту нагрузку рассматривали как работу максимальной интенсивности . Сег выполнялся на тредбане со скоростью 35 м/мин в течение 30 минут. Данный режим работы по мнению ряда исследователей соответствует 70> от .villi (Shepherd, Gollnick, 1976; Сээне и др.,

1981). До начала эксперимента крыс учили бегать в течение одной недели по 1-2 минуты в день. Для опыта выбирали животных, которые могли бежать свободно и непринужденно.

В качестве воздействий, снижающих функцию щитовидной железы, использовали фармакологический препарат: мерказолил в дозе 10 мг/100г веса тела в виде подкожных инъекций в течение 14 дней.

Для активации щитовидной железы вводили подкожно инъекции ь-тироксина в дозе 25 мкг/100 г веса тела в течение 21 дня.

В крови определяли радиоиммунологическими методами содержание тироксина, трийодтиронина и тиреотропного гормона с применением наборов "Рио-Т4-125 ХМ" и пРио~Т3-ПГ" ИЕОХ АН БССР, ТБН 1НМА125Х) (Финляндия).

Опыты проводились в пяти сериях:

Первую серию эксперимента проводили на эутиреоидных животных, которые выполняли бег на тредбане. Изучали интенсивность включения меченой аминокислоты в клетки волокон скелетных мышц и их структурные элементы в восстановительном периоде после одноразовой нагрузки.

Во второй серии изучали влияние гипотиреоза на включение меченой аминокислоты в клетки волокон скелетных мышц и их структурные элементы в восстановительном периоде после бега на тредбане.

В третьей серии изучали влияние гипертиреоза на включение меченой аминокислоты в клетки волокон скелетных мышц и их структурные элементы в восстановительном периоде после бега на тредбане.

В четвертой серии изучали влияние интенсивной кратковременной нагрузки в виде плавания с грузом на включение меченой аминокислоты у гипотиреоидных животных. Кроме того, в плазме крови изучали содержание тироксина, трийодтиронина и тиреотро-пина до плавания и в восстановительном периоде после нагрузки.

Пятую серию проводили на эутиреоидных животных. Изучали содержание тироксина, трийодтиронина и тиреотропного гормона в восстановительном периоде после 10-минутного плавания с грузом 10% от веса тела.

В каждой серии эксперимента животных декапитировали по 5 особей до нагрузки и через 1,5, 12, 24 и 48 часов восстановительного периода после нагрузки. Для получения оксидативных(ох) волокон использовали камбаловидную мышцу, в качестве оксида-тивно - гликолитических использовали красные волокна четырехглавой мышцы бедра,(ОхйХис) в качестве гликолитических волокон -

белые волокна четырехглавой мышцы бедра (Glue).

СВЕТОВАЯ И ЭЛЕКТРОННАЯ АВТОРАДИОГРАФИЯ

Препарируемые кусочки мышц фиксировали и измельчали на мелкие кусочки в 2,5%-ном глютаральдегиде, забуференном 0,1 М фосфатным буфером (pH 7,4), в раствор добавляли ЭДТА 0,1 М. После фиксации проводили тщательное с перемешиванием промывание ткани буфером (3 раза по 10 минут), затем постфиксирова-ли материал в 1%-ном растворе четырехокиси осмия на кокади-латном буфере (pH 7,4) и снова тщательно промывали в фосфатном буфере (pH 7,4). Затем мыиечные волокна заливали в эпоксидную смолу Эпон-812.

Из полученных блоков резали полутонкие срезы (толщиной I мкм) для световой авторадиографии, которые помещали на предметные стекла и затем из того же места делали сверхтонкие срезы (толщиной 0,1 мкм) для электронной авторадиографии, их помещали на металлические сеточки, которые укрепляли клейкой лентой на предметные стекла. Для резания срезов использовали ультрамикротом LKB-111 (Швеция). Полутонкие срезы контрастировали свежеприготовленной краской 0,1%~ного крезилового фиалета (Müller ,1976).

Полутонкие и сверхтонкие срезы покрывали фотоэмульсией тип-Ы (ГосНИИХимфотопроект, СССР). Для световой авторадиографии челеобразную эмульсию растворяли дисциллированной водой в объемном соотношении 1:1, температура воды +45°С. Эмульсии для электронной авторадиографии разводили раствором 0,02%-но-го бромистого калия в отношении 1:5 по объему, температура раствора +45°С. Покрытие срезов фотоэмульсией проводили металлической петлей диаметром 3,5 см. После этого оставляли на экспонирование в защищенном от света месте при температуре +4° С. Основные полутонкие срезы проявляли через 21 день, сверхтонкие срезы - через 60 дней.

Количественная оценка включений меченой аминокислоты световой авторадиографии определялась по плотности зерен серебра в мьшечиой клетке. В каждой группе мышечных волокон исследовалось от 80-100 мышечных клеток и в каждой определялось количество зерен восстановленного серебра на площади 0,02 мкм^.Для проведения этой работы подсчитывали число зерен серебра в круге диаметром 2 см на фотографиях при окончательном увеличении в 850 раз. Полутонкие срезы изучали и фотографировали на световом микроскопе ( Leitz Labor-Lux 12 В).

Все вычисления и статистическую обработку ( t-TECT Стью-дента) проводили на персональной ЭВМ Apple II .

Сверхтонкие срезы после проявления для снятия фотоэмульсии подвергались обработке 5-нормальным раствором ЯаОН в течение 1,5 минуты и затем тщательно промывались в 5 сменах дистиллированной воды. После чего сверхтонкие срезы контрастировали ацетатом уранила и монокислым свинцом ( Venable,Cogge-echalí, 1965).

Сверхтонкие срезы изучали и фотографировали электронным микроскопом ЭМВ-100 JIM.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОВСУВДЕНИЕ В покое у эутиреоидных животных (табл. I; рис. 1)наиболь-шее включение меченой аминокислоты наблюдалось в красных (ок-сидативно-гликолитических) волокнах четырехглавой мышцы(18,О* 0,6) и в красных (оксидативных) волокнах камбаловидной мышцы (16,0±0,5). Наименьшее включение %-тирозина оказалось в гли-колитических волокнах четырехглавой мышцы бедра (10,5*0,4) , в интермедиальных волокнах четырехглавой мышцы бедра наблюдался промежуточный уровень (15,0*0,5) включения между гликолити-ческими и оксидативно-гликолитическими волокнами. Уровень тироксина в плазме крови у эутиреоидных животных составил 39,0Í

Рис. I. Динамика включения %-тирозина в мышечные волокна в восстановительном периоде после бега у эутиреоидных животных (средний показатель включения АК в мышечные клетки на площади 0,02 мкм^)

Таблща I

Изменения включения меченой аминокислоты в мышечные волокна в восстановительном периоде после бега у животных (средний показатель включения меченой АК в мышечную клетку на площади 0,02 икьг)

Эутиреоидные животные

Подгруппы Гликолити- Интермеди- Оксидатив- Океидативные

животных ческие альные но-глико- мдацы

к мышцы мышцы литические

п МЫШЦЫ

Без

нагрузки

1,5 часа 12 часов 24 часа 48 часов

10,5*0,4 7,8±0,5Х 8,5*0,3 10,5*0,3 10,5«), 2

15,0*0,5 10,0*0,6х 11,0*0,7* 14,8*0,4х 16,0*0,5

18,0*0,6 9,0*0,2х 12,1*0,4х 18,0*0,6 21,1*0,5х

16,0*0,5 II,0*0,6х 12,5*0,4х 16,0*0,3 18,2*0,5х

Гипертиреоидные животные

Без

нагрузки 1,5 часа 12 часов 24 часа 48 часов

12,0*0,2 9,0*0,2х 9,9^0,3х 12,0*0,4 12,2*0,5

16,0*0,2 10,0*0,3х 12,0*0,5х 14,0*0,4х 16,0*0,4

22,0*0,4 12,0*0,2х 14,8*0,3х 20,0*0,3х 25,1*0,5х

18,0*0,5

13,8*0,2х 15,2*0,4х 16,3*0,3х 22,6*0,4х

х - среднее групп, достоверно отличающееся (Р < 0,05) от данных животных без нагрузки

По данным электронной авторадиографии у эутиреоидных животных в покое в гликолитических волокнах четырехглавой мышцы бедра наблюдалось включение %-тирозина в околоядерную, субсарколемальную и межмиофибриллярную саркоплазму. В миофиб-риллах включение меченой аминокислоты распределялось около г-линии, в I -дисках и А-дисках. Локализация метки в митохондриях, расположенных под сарколеммой и между миофибрилла-ми, была незначительной. В оксидативно-гликолитических волокнах четырехглавой и оксидативных волокнах камбаловидной мышц в отличие от гликолитических волокон метка больше локализовалась в межмиофибриллярной и околоядерной саркоплазме. Включение метки в миофибриллы оксидативно-гликолитических волокон было аналогично гликолитическим волокнам. В митохондриальных скоплениях, расположенных под сарколеммой, около ядра и между миофибриллами, включение метки оказалось более интенсивным, чем в гликолитических волокнах четырехглавой мыпцы.

Недостаток тиреоидных гормонов, вызываемый введением мер-казолила в дозе 10 мг/100 г веса тела в течение 14 дней, приводил к снижению содержания тироксина в плазме крови до 4,0± 0,5 нмоль/л. Это, в свою очередь, приводило к деструктивным изменениям во всех типах мышечных волокон, но особенно в оксидативных волокнах камбаловидной мышцы и оксидативно-гликолитических волокнах четырехглавой мышцы бедра.

Гипотиреоз вызывает не только изменения в структуре волокна, но и повышает интенсивность включения %-тирозина в мышечные волокна. По данным световой авторадиографии в покое у гипотиреоидных животных наблюдалось наименьшее включение метки в оксидативные волокна четырехглавой мышцы бедра, а в гликолитических волокнах этот показатель был в 1,2 раза выше (Р < 0,05), чем в оксидативно-гликолитических волокнах четырехглавой мшцы бедра ( таблица 2 ). При сравнении показателей включения "т!-тирозина в мышечные волокна эутиреоидных и гипотиреоидных животных, как видно из табл.1 и 2, у гипотиреоидных животных наблюдалось снижение (Р < 0,05) включения метки в оксидативных волокнах камбаловидной мышцы в 2,5 раза я в. гликолитических волокнах четырехглавой мышцы - в 1,2 раза.

По-данным электронной авторадиографии в покое у гипотиреоидных животных в гликолитических волокнах основным местом локализации метки являлись миофибриллы, включение метки наблюдалось во всех участках саркомеров. Незначительное включение ^-тирозина наблюдалось в саркоплазме:субсарколемальной,около-ядерной и межмиофибриллярной, а также в митохондриях, располо-

Таблица 2

Изменения включения меченой аминокислоты в мышечные волокна в восстановительной периоде у гипотиреоидных животных (средний показатель включения меченой да в мышечную клетку на площади 0,02 мкм^)

Животные, выполнявшие бег на тредбане в течение 30 минут со скоростью 35 м/мин

Подгруппы животных в = 5 Гликолкти- ческие мышцы • Интермедиальные мышцы Оксидатив-но-гликоли тические мышцы Оксидативные мышцы

Без нагрузки 7,3*0,2 6,0*0,4 5,1*0,5 5,3*0,3

I,5 часа 3,3*0,3х 3,0*0,5х 1,8*0,3х 1,6*0,5х

12 часов 4,0*0,2* 3,8*0,3х 2,2*0,6х 2,0*0,4х

24 часа 6,0*0,2х 5,0*0,5х 3,8*0,5х 3,1*0,3х

48 часов б,0*0,4х 5,0*0,2х 4,0*0,3х 3»8£0у

Животные, выполнявшие плавание с грузоы

10% от веса тела в течение 10 минут

Без нагрузки 7,3*0,2 6,0*0,4 5,1*0,5 5,3*0,3

1;5 часа 7,6*0,1 6,4*0,3 5,3*0,2 5,5*0,4

12 часов 9,0*0,4х 8,7*0,2х 7,9*0,3х 7,8*0,2х

24 часа 10,0*0,3х 8,9*0,3х 10,5*0,2х II,6*0,3х

48 часов 9,0*0,2х 8,7*0,2х 12,5*0,4х 13,0*0,2х

х - среднее групп, достоверно отличающееся(Р < 0,05) от данных животных без нагрузки

женных в регионах саркоплазмы.

В оксидативно-гликолитических волокнах четырехглавой и оксидативных волокнах камбаловидной мышцы отмечалась низкая интенсивность включения %-тирозина в саркоплазму (околоядерную, субсарколемальную и межмиофибриллярную) и в миофибриллы. В митохондриальных скоплениях метка локализовалась крайне редко. Эти данные хорошо согласуются с результатами других исследователей (Сээне и др., 1981).

Хроническое введение экзогенного ь -тироксина в течение 21 дня в дозе 25 мкг на 100 г веса тела приводило к увеличению содержания тироксина в плазме крови до 159,0*1,0 нмоль/л. Избыток тиреоидных гормонов в организме животных вызывал атрофию мышечных волокон во всех изучаемых типах мышц. Это выражалось истончением миофибрилл, за счет чего увеличивалось межфибриллярное пространство. Отмечалось значительное расширение канальцев саркоплазматического ретикулума образующих триады. В межмиофибриллярном пространстве встречались частично разрушенные митохондрии, матрикс которых становился рыхлым,а крис-ты разрушенными. В красных волокнах камбаловидной и четырехглавой мышц около митохондрий наблюдалось скопление мелких и крупных липидных капель.

У животных с гипертиреоидным статусом, по данным световой авторадиографии, отмечался такой характер распределения метки в мышечных волокнах различного типа, как и у зутиреоидных животных, только количественные показатели накопления метки были достоверно выше (р < 0,05) (табл. I; рис. 2). ^

ЬШвЧйЫв ««ОКНАЗ

Мышвчн ые.

волоинд

Рис. 2. Динамика включения ^-тирозина в мышечные волокна в восстановительном периоде после бега у гипертиреоид-ных животных (средний показатель включения АК в мьшеч-ные клетки на площади 0,02 мкм}

При анализе данных электронной авторадиографии выявилось, что у гипертиреоидных животных в покое усиливалось включение радиоактивной метки в мышечные волокна по сравнению с эутире-оидными животными. Так в гликолитических волокнах четырехглавой мышцы наблюдалось увеличение включения ^^С-тирозина во всех регионах саркоплазмы. В миофибриллах метка локализовалась около г-линии, 1-диска и А-диска. Включение метки в митохондрии было в меньшей степени выражено, чем в саркоплазме и миофибриллах. В оксидативно-гликолитических волокнах четырехглавой мышцы и оксидативных волокнах камбаловидной мышцы наблюдалась еще более высокая локализация '^-тирозина во всех регионах саркоплазмы, миофибриллах и митохондриях по сравнению с гликолитическими волокнами четырехглавой мышцы. В интермедиальных волокнах включение метки в мышечные волокна было аналогично последним.

Таким образом, гипертиреоз у экспериментальных животных вызывал усиление включения метки во все структурные элементы мышечного волокна в изучаемых скелетных мышцах.

При воздействии физической нагрузки на эутиреоидных животных, вызываемой бегом на тредбане в течение 30 мин со скоростью 35 м/мин, белые и интермедиальные волокна четырехглавой мышцы оказались менее подвержены структурным изменениям по сравнению с красными волокнами камбаловидной и четырехглавой мышцы. В красных мышечных волокнах обеих мышц через 1,5 ч после бега наблюдалось расширение канальцев саркоплазматической сети и трубочек Т-системы, что, вероятно, связано с интенсивной работой этих мышц и носит обратимый характер. Так к 48-му часу восстановления этих изменений не наблюдалось.

У гипотиреоидных животных после бега на тредбане (через 1,5 ч) усугубляются деструктивные изменения в мышечных волокнах, вызванные гипотиреозом, но особенно в оксидативных волокнах камбаловидной и оксидативно-гликолитических волокнах четырехглавой мышцы. Через 12 ч восстановления в оксидативных волокнах камбаловидной мышцы выявлялись крупные вакуоли в околоядерной и межмиофибриллярной саркоплазме, часто встречались признаки отека и набухания. К 48-му часу восстановления после бега сохранялись деструктивные изменения в мышечных волокнах разного типа, вызванные недостатком тиреоидных гормонов и физической нагрузкой.

Воздействие 10-минутного плавания с грузом 10% от веса тела у гипотиреоидных крыс вызывало более выраженные деструктивные изменения в мышечных волокнах по сравнению с гипотиреоид-

ными животными, выполнявшими бег. Через 1,5 ч и 12 ч восстановления отмечалось значительное расширение канальцев сарко-плазматического ретикулума, расширение межмиофибриллярного пространства во всех типах мышечных волокон. Спустя сутки после нагрузки в белых волокнах четырехглавой мышцы наблюдалось разрушение единичных миофиламентов и целых миофибрилл, увеличивались случаи раздвоения миофибрилл. В отдельных саркомерах наблюдалось разрушение £-линии. Во всех изучаемых типах мышечных волокон наблюдались признаки отека, расширение трубочек Т-системы, элементов саркоплазматической сети. Однако, в оксидативно-гликолитических волокнах четырехглавой и оксида-тивных волокнах камбаловидной мышц к 48 часу восстановления деструктивные изменения были менее выражены, чем в белых и интермедиальных волокнах четырехглавой мышцы.

В группе животных с гипертиреоидным статусом 30-минутный бег со скоростью 35 м/мин незначительно усугубляет деструктивные изменения мышечной клетки, связанные с избытком тиреоидных гормонов.

Под влиянием бега у эутиреоидных (табл. I; рис. I) наблюдалось уменьшение накопления метки во всех типах мшечных волокон. Так через 1,5 ч после бега включение %-тирозина достоверно меньше (р < 0,05) в гликолитических волокнах на 29?, в интермедиальных волокнах - на 28%, в оксидативных волокнах камбаловидной мышцы на 40%,и особенно заметно уменьшение включения %-тирозина в оксидативно-гликолитических волокнах четырехглавой мышцы на 50% по сравнению с животными, не выполнявшими бег. В ходе восстановительного периода наблюдалось постепенное увеличение интенсивности включения метки в мышечные волокна. К 24 часу отдыха отмечалось возвращение накопления тирозина до исходного уровня во всех типах мышечных волокон. Через 48 часов восстановления выявилось достоверное увеличение (р < 0,05) включения метки в оксидативных волокнах камбаловидной мышцы на 12% и в оксидативно-гликолитических волокнах четырехглавой мышцы - на 15%. В белых и интермедиальных волокнах интенсивность включения меченой аминокислоты оставалась на уровне покоя.

По данным электронной авторадиографии в группе эутиреоидных животных через 1,5 ч после 30-минутного бега в гликолитических волокнах четырехглавой мышцы бедра включение %-тирозина оказалось сниженным во всех регионах саркоплазмы, а в миофибриллах метка локализовалась преимущественно около 2 -линии и в I -дисках. В митохондриях, расположенных около сарколеммы и между

миофибриллами включение %-тирозина наблюдалось лишь в единичных случаях. В оксидативных волокнах камбаловидной и оксидатив-но-гликолитических волокнах четырехглавой мшц отмечалось существенное снижение включения метки в субсарколемальную, околоядерную и межмиофибриллярную саркоплазму, а также и в миофиб-риллы. В митохондриальные скопления оксидативных волокон камбаловидной и оксидативно-гликолитических волокнах четырехглавой мышц включение меченой аминокислоты было более выражено, чем в белых волокнах четырехглавой мышцы.

В дальнейшем, в ходе восстановительного периода включение %~тирозина в структурные элементы мышечного волокна увеличивалось. К 24-му часу после нагрузки накопление метки мышечных волокнах не отличалось от уровня покоя во всех изучаемых скелетных мъшцах.

Таким образом, восстановительный период после мышечной деятельности характеризуется повышением интенсивности прстоиносин-теза в скелетных мышцах с высоким окислительным потенциалом.Эти данные хорошо согласуются с работами Сээне,Алев (1984), Ээпик, (1986).

В группе гипотиреоидных животных после бега (через 1,5 часа) наблюдалось уменьшение (р < 0,05) включения (табл. 2; рис. 3) метки в четырехглавой мышце в гликолитических волокнах на

60%, в интермедиальных волокнах - на 50%, в оксидативно-глико-литических волокнах - на 70%, а в камбаловидной мышце в оксидативных волокнах - на 55%. В дальнейшем, в ход? восстановительного периода интенсивность включения метки достоверно повышалась. Но все же за 24 часа отдыха уровень включения метки оставался ниже уровня покоя (р < 0,05): в гликолитических волокнах - на 20%, в интермедиальных волокнах - на 17%, в оксидативно-гликолитических волокнах четырехглавой мылцы - на 18% и в оксидативных волокнах камбаловидной мышцы - на 25%. Через 48 часов восстановления после бега не отмечалось возвращения включения метки к исходному уровню ни в одном типе мдаечных волокон, как это наблюдалось у эутиреоидных животных. Однако, в гликолитических волокнах четырехглавой мышцы включение %-тирозина было выше, чем в оксидативных волокнах камбаловидной и оксидативно-гликолитических волокнах четырехглавой мышц (табл. 2; рис.3). При этом в волокнах с высоким окислительным потенциалом, по данным электронной авторадиографии, после нагрузки снижается включение меченой аминокислоты в митохондриальные скопления во асе регионы саркоплазмы и миофибрилл. В гликолитических волокнах количество включений в структуры мышечной клетки такие уиень-

Рис. 3. Динамика включения %-тирозина в мышечные волокна

в восстановительном периоде после бега у гипотиреоидных животных (средний показатель включения АК в мышечные клетки на площади 0,02 мкм^)

шалось, но в миофибриллах было более выражено, чем в оксида-тивно-гликолитических и оксидативных волокнах. Это согласуется с данными Сээне и др. (1981), что у гипотиреоидных животных в гликолитических волокнах содержится больше миофибрилляр-ных белков по сравнению с оксидативно-гликолитическими волокнами.

Таким образом, недостаток тиреоидных гормонов вызывает снижение протеиносинтеза в скелетных мышцах в восстановительном периоде после бега на тредбане.

Однако, опыты с 10-минутным плаванием с грузом 10% от веса тела позволили нам все-таки выявить у гипотиреоидных животных увеличение адаптивного синтеза белка. Так, после плавания в восстановительном периоде усиливалась интенсивность включения %-тирозина во все изучаемые типы мышечных волокон. К 24 часу отдыха (табл. 2; рис. 4) интенсивность включения меченой аминокислоты в гликолитических волокнах четырехглавой мышцы увеличивалась (р < 0,05) в 1,3 раза, в оксидативно-гликолити-ческих волокнах четырехглавой мышцы (р < 0,05) - в 2,7 раза, а в оксидативных волокнах камбаловидной мышцы - в 3,4 раза по сравнению с уровнем включения %-тирозина в состоянии покоя. По данным электронной авторадиографии включение метки было особенно выражено в саркоплазме во всех её регионах, в мито-

Рис. 4. Динамика включения "^-тирозина в мышечные волокна в восстановительном периоде после плавания с грузом у гипотиреоидных животных (средний показатель включения АК в мышечные клетки на площади 0,02 мкм )

хондриальных скоплениях и миофибриллах в оксидативно-гликоли-тических и оксидативных волокнах, а в гликолитических волокнах особенно высокое содержание метки наблюдалось в миофибриллах .

Маки было установлено, "то при снижении гормонов щитовидно? железы порывался уровень гипо<?изарного гормона - тиреотро-пкна. Это мы можем объяснить за счет существующей обратной связи, которая регулирует взаимоотношения гипофиза и щитовидной железы. При этом концентрация тиреотропного гормона в плазме крови была в 2,2 раза выше, чем у эутиреоидных животных (табл. 3).

В восстановительном периоде после 10-минутного плавания с

грузом 10,"? от веса тела наблюдалась тенденция подъема тиреотропного гормона, тироксина и трийодтиронина в плазме крови у гипотиреоидных животных. Наибольших значений тироксин и три-йодтиронин достигли через 48 часов после нагрузки, то есть тогда, когда наиболее интенсивно протекало включение меченой аминокислоты в кишечные волокна я их клеточные структуры у гипотиреоидных животных. Несмотря на то, что концентрация тире-опдных гормонов в плазме крови у животных повышалась под воз-деГхтвием Физической нагрузки, уровень этих гормонов все-таки оставался ниже, чем у эутиреоидных животных в состоянии покоя.

Таблица 3

Содержание гормонов гипофизарно-щитовидной системы в плазме крови у животных в восстановительном периоде после нагрузки

Гипотиреоидные животные, выполнявшие плавание с грузом 10% от веса тела в течение 10 минут

Подгруппы животных пв 5 Содержание тиреотропина (мк.Ед л"1) Содержание тироксина (нмоль/л) Содержание трийодтиро- нина (нмоль/л)

Без нагрузки 0,2 £ 0,08 3,5 £ 1,0 0,1 £ 0,02

1,5 часа 0,13 * 0,02 6,0 £ 2,0 0,12 £ 0,03

12 часов 0,62 1 0,02х 12,0 £ 3,0х 0,43 £ 0,018х

24 часа 0,5 £ 0,03х 16,5 £ 5,0х 0,75 £ 0,2х

48 часов 0,22 £ 0,02 19,6 £ 3,8х 0,8 £ 0,09х

Подгруппы животных п- 2 Эутиреоидные животные, выполнявшие бег на тредбане в течнние 30 минут со скоростью 35 м/мин

Без нагрузки 0,09 £ 0,01 36,0 £ 2,0 1,00 £ 0,06

1,5 часа 0,21 £ 0,02' 49,5 £ 3,0 1,42 £ 0,09

12 часов 1,02 £ 0,04 42,5 £ 1,0 1,28 £ 0,06

24 часа 0,12 £ 0,03 41,0 £ 2,0 1,36 £ 0,08

48 часов 0,15 £ 0,05 51,5 £ 1,0 1,24 £ 0,02

х - среднее групп, достоверно отличающееся (Р< 0,05) от данных животных без нагрузки

При этом важным на наш взгляд оказались два обстоятельства, во-первых: после плавания достигнутый уровень синтеза белка через 48 часов после плавания оставался ниже уровня эутиреоидных животных в состоянии покоя. Следовательно, имелось место лишь относительного увеличения синтеза белка в скелетных мышцах. Второе обстоятельство заключалось в том, что данная нагрузка оказалась способной увеличивать в некоторой мере продукцию тироксина у тавотных, которым введение мерказолила обусловливало понижение секреторной функции щитовидной железы (Машковский, 1986; Старкова, 1988). В этом плане наши данные совпадают с исследованиями (бо11а1е]с,Дахтг-зо (1972), что при тренировке гипогГизэктомия не мешает повышению сукцинатдегидрогеназы и увеличению митохондриального белка по сравнению с гипофизэктомированными нетренированными широтными. Результаты опытов Сооке и.др. (1982) указывают, что кратковременные нагрузки максимальной интенсивности (бег на тредбане со скоростью 95 м/мин в течение 10 минут) стимулируют секрецию тироксина. В результате этого повышается окислительный потенциал N№14 и интенсивность протеиносинтеза, особенно в гликолитических волокнах, и нормализуются сократительные свойства мышц. Однако, в наших исследованиях интенсивность синтеза была выше в оксидативных и оксидативно-гли-колитических волокнах, Противоречие этих данных можно объяснить тем, что в наших исследованиях были нетренированные животные и использовалась однократная интенсивная нагрузка в виде плавания с грузом 10% от веса тела, возможно и за счет разных методических подходов.

Результаты исследований с гипертиреоидными животными показали, «то после 30-минутного бега на тредбане (через 1,5 ч) со скоростью -35 м/мин интенсивность включения ^С-тирозина заметно уменьшилась (табл. I; рис. 2): в гликолитических волокнах четырехглавой мышцы бедра на 25% (р 0,05), в оксида-тквио-гликолитических волокнах этой же мышцы на 46$(р 0,05) и в оксидативных волокнах каибаловидной мышцы - на 31% (р 0,05). Однако, процессы восстановления включения метк'и до исходного уровня в оксидативно-гликолитических и оксидативных волокнах заметно отставали от аналогичных волокон эутиреоидных 'ивотных (табл. I). Так к 24 часу отдыха наблюдалось уве-«и^ние включения 'летки цо исходного уровня голью в гликолитических волокнах четырехглавой мышцы бедра, чего не отмечалось з других типах мышечных вслокон. Но через 48 часов после нагрузки отмечалось некоторое повышение включения метки выше

уровня покоя (р 0,05) в оксидативно-гликолитических волокнах, соответственно на 10% и 14%.

Данные электронной авторадиографии позволили выявить, что после нагрузки уменьшается количество меченой аминокислоты в клеточных структурах. Однако метка включалась в миофибриллы,в скопление митохондрий и во все регионы саркоплазмы, особенно это было характерно для мышц с высоким окислительным потенциалом. В некоторой степени наши данные согласуются с работой winder,Но11озй$977), что под влиянием длительного введения ти-реоидных гормонов увеличивается активность митохондриальных энзимов в оксидативных волокнах более значительно, чем в гли-колитических. Это вполне закономерно, так как оксидативно-гли-колитических волокнах и в оксидативных волокнах митохондриаль-ный аппарат охватывает до 15% клеточного объема, а в гликоли-тических - всего 1-3% ( Müller , 1972).

Таким образом, Физическая нагрузка при гипертиреозе вызывает снижение протеиносинтеза в скелетных мышцах. Восстановительному периоду характерно усиление протеиносинтеза е волокнах с высоким окислительным потенциалом. Однако, возвращение синтеза белка к исходным величинам задерживается по сравнению с эутиреоидными животными.

ВЫВОДЫ

1. Протеиносинтез в скелетных мышцах нарушается при недостаточном уровне тиреоидных гормонов в организме животных.По данным световой авторадиограгии гипотиреоидный статус обусловливает снижение включения "^-тирозина в мышечные клетки, особенно в оксидативно-гликолитические волокна четырехглавой мышцы и оксидативные волокна камбаловидной мышцы. По результатам электронной авторадиограгии гипотиреоидным животным свойственна пониженная активность включения меченой аминокислоты в ми-тохондриальный аппарат, мио^ибриллы и в саркоплазму.

2. Гипертиреоидность характеризуется высскоР интенсивностью включения С-тирозина в оксидативные волокна камбаловид-ной мышцы и оксидативно-гликолитические волокна четырехглавой мышцы бедра с интенсивным включением меченой аминокислоты во всех регионах саркоплазмы и мио^ибрилл, а также в митохондрии. Наряду с интенсивным протеиносинтезом обнаруживаются деструктивные изменения: истончение мио^ибрилл, их раздвоение, частичное разрушение митохондрий.

3. 30-минутный бог на тредбане ос скоростью 35 ы/мин вызывает в оксидативно-гликолитических и оксидативных волокнах pac-

ширение канальцев саркоплазматической сети и трубочек Т-сис-темы в сочетании со снижением интенсивности синтеза белка,которое восстанавливается к 48-му часу отдыха после нагрузки.

4. Восстановительный период (через 48 часов после длительной умеренной нагрузки") характеризуется усилением протеиносин-теза у эутиреоидных крыс в ».млечных волокнах с высоким окислительным потенциалом. В то же время у гипотиреоидных животных аналогичная мышечная активность не обусловливает усиления протеиносинтеза в скелетных мышцах.

5. Кратковременная -'изи'-еская нагрузка высокой интенсивности усиливает продукцию тиреоидных гормонов у эутиреоидных жи-во~1п;.:; в восстановительной периоде. Данная нагрузка даже после ишгхаик функционально?. активности ¡цитовидной железы в результате хронического введения мерказолила, в восстановительном г.ернеде обусловливала усиление выброса тироксина в плазме крови.

6. Кратковременная ¿взкзсская нагрузка высокой интенсивности повывает протеиносинтез в оксидативно-гликолитических и ок~ сидативных волокнах у гипотиреоидных животных.

7. При избытке тиреоидных гормонов в организме Физическая нагрузка обусловливает снижение протеиносинтеза в скелвтных мышцах. Восстановительному периоду после нагрузки характерно усиление протеиносинтеза в оксидативных и оксидативно-гликоли-тпчсских волокнах. Однако, по сравнению с эутиреоидными живот— •.«д/и возвращение спнтоза 'с>.-ка до исходник величин задерживается.

ПУЕАЖАЦИП .,ЛТ:;РГЛЧА.'.1 ДИССНРТАЦЙ;

1. Виру A.A., Варрик iî.13., Коновалова Г..л., ..¡ас с g P.A. Толковы" о^кен при тренировке //Проблемы спортивной тренировки: Тезисы цок.;. XII региональной, научно-методической конференции республик Прибалтики и БССР. - Таллинн, 1988. С.65-07.

2. Виру A.A., Варркк C.B., Ээпик B.D., Коновалова ГлЛ., Массо P.A. Специфика индукции адаптивного протеиносинтеза в «осотанпрктавшсм периоде поело различных упражнений // Физиологические механизмы адаптации к *.ашечн. деятельн. : Тезисы док. всесоюзной конференции. - Волгоград, 1988. - С. 101.

3. Коновалова Г.1.1., Массо P.A., Виру A.A. Авторадиографи-ийское определение синтеза белка в скелетных мышцах в зависи-

. 0 Cir, -;;реоидного статуса в восстановительном периоде после С'Зга /./ С ^руи^урно—энергетическое обеспечение механической ра-гты мдац: То?пси докл. всесоюзного симпозиума. - .Лосква, 1990. - С. 95-97.

4. Коновалова P.M., Маосо P.A., Виру A.A. Авторадиографическое исследование роли тиреоидных гормонов в адаптивном про-теиносинтезе при упражнениях на выносливость // Адаптивные изменения организма и возможности применения их признаков для текущей коррекции физических нагрузок // Мат. докл. всесоюзн. конференц. - Каунас, 1990. - С. 12-14.

5. Коновалова Г.М. Авторадиографическое исследование включения меченой аминокислоты в скелетные мышцы гипотиреоидных животных при различных физических упражнениях // Проблемы спортивной тренировки: Тез. докл. региональн. конф. республик Прибалтики и БССР. - Минск, 1990. -(в печати).

6. Коновалова Г.М. Авторадиографическое исследование роли тиреоидных гормонов на включение меченой аминокислоты в скелетные мышцы животных // Пробл. эндокринол.: Тез. докл. IX научно-практ. конф. по эндокринологии. - Таллинн, 1990. - (в печати).

VCt Щ