Автореферат и диссертация по медицине (14.00.03) на тему:Нейро-гормональная регуляция системы циклических нуклеотидов при старении

у<4

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ УССР Киевский научно-исследовательский институт эндокринологии и обмена веществ

На правах рукописи

КУЛЬЧИЦКИЙ Олег Константинович

УДК 612.67.015.1.018.2:577.12

НЕЙРО-ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ СИСТЕМЫ ЦИКЛИЧЕСКИХ НУКЛЕОТИДОВ ПРИ СТАРЕНИИ

14.00.03 — эндокринология 03.00.04 — биохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

Киев — 1989

Работа выполнена в Институте геронтологии АМН СССР.

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор А. Г. Резников; доктор медицинских наук, профессор В. И. Канд,-рор; доктор биологических паук, профессор М. Д. Курский.

Ведущее учреждение: Харьковский институт эндокринологии н химии гормонов МЗ УССР.

Защита состоится «_» _ 1989 г. на заседании

специализированного совета Д.088.14.01 при Киевском научно-исследовательском институте эндокринологии н обмена веществ МЗ УССР (252114, Киев-114, ул. Вышгородская, 69).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Киевского иаучпо-псследовательского института эндокринологии и обмена веществ.

Автореферат разослан «_ »_ 1989 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат медицинских наук

И. Н. ШОСТАК-ПАСЕЧНИК

ОБЩАЯ Ш>АК1Е?ЙСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Увеличение продолжительности из на и количества лад подлого и старческого возраста обусловливает рост частоты патологии, сопряженной с возрастными нарушениями метаболических процессов и механизмов их кейро-гормональной регуляции.

Основным проявлением процесса старения является изменение приспособительных возможностей оргагшзма к факторам внутренней а внешней среды. Именно эта изменения обусловливают снижение надежности систем функционирования организма, возникновение патологических состояний и детерминируют продолжительность жизни (Фролькис В.В., 1979, 1288). В основе адаптации стареющего организма лежат механизмы нейро-гор,-.опальной регуляции гомеостаза, нарушения которых реализуются на всех уровнях поддержания жизнедеятельности и играют зедущую роль в формировании причин, определяющих характер и теш процесса старения (Фролькис В.В., 1970; РЛпоЬ ,1976; Дильман В.И., 1378, 1987).

Обширный экспериментальный материал, накопленный по этой проблеме, свидетельствует, что в процессе старения происходят значительные изменения в функционировании и эффектах иясулиновой, тира оидной, глккокортиковдной, гипоташамо-гипофизарной и других гормональных систем организма. Наряду с этим значительно изменяются механизмы адрено- и холинергической регуляции метаболизма а функций (Никитин В.Н.» 1977; РгаШгал , 1980; Фролькис В.В., 1981; Эо1еспе5с , 1985). 3 то же время з силу внутренней противоречивости процесса старения наряду с механизмами, определявшими снижение обмена и функций, реализуется • ряд адаптационно-регуляторных реакций, направленных на поддеретпроцессов от знедеятельноста. Одним из проявлений подобных адаптационных перестроек на клеточно-ткаяевоа уройнз является ослабление нервного контроля, рост чувст-

вительпос-ги к гормональным-воздействиям, изменения в интенсивности различных метаболических циклов (Фролькис З.В., 1981).

Однако молекулярные механизмы сопряжения мезду тем ми иным гормональным воздействием и клеточным ответом в возрастном аспекте во многом неясны и нуждаются в дальнейших исследованиях.. В этой связи большой интерес представляет изучение вопроса о первичных механизмах, лежащих в основе возрастной перестройки процессов ней-ро-гормональной регуляции.

По современным представлениям основным регулятором внутриклеточных процессов является система циклических нухлеотадов (ПН), включащая в себя цШФ и цШ>, ферменты их синтеза и деградации, модуляторы ферментативной активности, цлклонуклеотздзавпсикые про-теинкиназы. При этом как активность систем синтеза ЦН. так и их. распада находятся под контролем со.стороны гормональных и кейро-трансмиттерных воздействий (Юдаев H.A., 1380; Ткачук В.A., IS33; Северин Е.С., Кочеткова, 1985; Батурина И.М., Панов М.А., 1986; Roûbeil , Î980; Ickowitz et al. , 1982; Gilaan , 1984; Jakobs , 1985; Ebstein et sl. , 1986). Наличие возрастных изменений в функционировании и регуляции системы циклических нуклео-тидов может видоизменять или нарушать проведение и реализация гормональных и нейротрацсмиттерных воздействии внутри клетки, что будет сказываться на ее состояние.

Особый интерес в героитологическом плане представляет изучение реакций цйклазной системы на катехолакинк, глюкагок и инсулин. Это связано с тем, что вышеуказанные гормоны, обладая широким спектром воздействий на углеводный, лилидный и белковый обмен, обеспечивают метаболическую и функциональную адаптацию организма. Народу е эта*,: установлено, что их внутриклеточные эффекты реализуют- ' ся при участки системы циклических куклеотидов. Зшшо и то, что возрастные нарушения гормональной регуляции язляатся одной из сс-

нозгшх причин увеличения частоты заболеваемости диабетом, яардао-и церебральным склерозом я другими видами патологии, определяема смертность лиц пожилого и старческого возраста (Коркуико О.В., 1983). Зсе это дает основание полагать, что исследование саитемы циклических нуклеотпдов и ее реакций на нейро-гормояальяые воздей-.ствия в возрастном аспекте позволят выявить молекулярные механизмы изменений яейро-гормона; -ной регуляции, ведущие к развитии патологии в старости.

Цель и задачи исследования.. Целью настоящей работы явились: поиск и изучение возраст-зависимых изменений и их причин в системе циклических нукдзотидов и механизмах еэ нейро- гормональной регуляция.

В задачи работы входило из;-чить на в~рослых а старых животных:

1. Концентрацию цАМФ, itfî®, гктизность адеяалатцаклази (АЦ), туанялзтциклазк (ГЦ), фосфодиэстеразы (ФДЭ) в разных тканях.

2.- Содержание цАЬ®, ххШ в субклеточных фракциях (плазмалем-ка, ядро, митохондрий, лизосому, микросош, цатозоль) клеток печени « миокарда.

3. Механизмы возрастных особенностей влияния гормонов (катехо-ламшш, инсулин, глшкагон) ин виво и яя витро на содержание циклических цуклзотадсв а активность ферментов их обмена.

4. Состояние системы циклических яуклеотидов при изменеьиях нервной регуляции тканей.

5. Состояние систем циклических нуклеотпдоз в условиях экспериментального изменения функций органов {частичная гепатэктомяя, гиперфункция и гипертрофия миокарда, ишемия изолированного сердца).

6. Взаимосвязь меюу изменением активности ферментов спстеш циклических нукдеотлдов а химическим составом и свойства;,га алазма-тпческих мембран.

Научная ковн-зна. В работе впервые проведено комплексное изу-

чегае состояния и механизмов кейро-гормокадькой регуляций системы циклических нуклеотидов ряда тканей при старании.

Впервые показано перераспределение при старении иАМФ и цШ> во внутриклеточных комтартыентах миокардио- и гепатоцктов при сохранении общего пула циклических нуклеотидов.

Выявлены возраст-зависимые особенности гормональной и нейро-траясмятгерной регуляции активности ферментоз цнклазной системы, особенности ее реакций в условиях воздействий ин виво и кн витро.

Установлено, что в старости растет чувствительность системы АЦ-цАМФ к адреналину и глюкагону, ГЦ-цМФ - к ацетилхолину, но снижается величина возможной активации в условиях ин витро. Выявленные возрастные особенности характерны для животных с различной видовой продолжительностью жизни." Повышение в старости чузстзятать-яости к адреналину и глюкагону обусловлено преимущественными изменениями в характере гормон-рецепторных взаимодействий.

Выявлено, что возраст-зависшлые изменения реакций циклазной системы на инсулин (ин витро) обусловлены повышением чувствительности и снижением степени максимальной .активации фосфодиэстеразы.

Показано, что в условиях целостного организма (воздействия.кн виво) в старости сужается диапазон ответов циклазной системы на действие катехоламинов и инсулина.

Установлено, что изменения реакций цаклазной.систеш леяат в основе формирования возрастных особенностей нервной регуляции деятельности сердца, а такхе реализации факторов неГфотрофаческого контроля при старении.

Получены новые данные о важной роли возрастной перестройки фосфолшвдного состава плазматических мембран в формировании возрастных особенностей гормональной регуляции активности адек&яатци-клазы.

.Впервые установлено, что возрастные особенности Функцаокиро-

вания системы циклических нуклеотидов при моделировании функционально-метаболических нагрузок (гепатэктомия, гиперфункция и гипертрофия миокарда, ипемая изолированного сердца) носят органоспаци-фический характер и детерминируют механизмы адаптации в этих условиях.

Теоретическое и практическое значение работа. Полученные результаты дазт основание заключить, что изменения функционирования системы циклическая нуклеотидов, ее реакций ка гормональные, нервные и функционально-нетаболичесиге воздействуя в староста соответ-стзузт возрастным особенностям изменений реакций различных систем организма в этих условиях. Это позволяет считать, что возникающие в процессе старения наруаейая механизмов нейро-гормональной регуляция метаболизма и функций» ведущие к сняяениа адаптационных возможностей организма и развитая патологии, обусловлены изменениями функционирования системы циклических нуклеотидов. Эти изменения лежат В'основа молекулярных механизмов, определяющих характер и особенности гормональных а нейротрансглиттерных рехуляторннх влияний в процессе старения.- -

Результаты работы могут иметь практическое значе"ие для разработки л оценки эффективности меыбранотропшх средств,. влияющих на реализацию гормональных воздействий и направленных на повышение адаптационных возможностей организма в старости.

Результаты выполненных исследований были представлены в экспозиции ВДНХ СССР 1931 г. (Свидетельство В 30679) и используются в лекциях по курсу эндокринология на кафедре терапии Полтавского медицинского стоматологического института, в лекциях кафедры йар~ макологчш Львовского медицинского чнстятута, а таете в лекциях курса усовершенствования по геронтологии и гериатрии для враче2-терапевтоз на кафедре геронтология и гериатрии Киевского института усовершяствозашш врачей.

Полученные в работе результаты отражены з монографиях "Биология старения" (серия: Руководство по физиологии), - Л.: Наука, 1982. - 600 е.; "Физиологические механизмы старения", -• Л.: Наука, 1982. - 228 с.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на 14 Ыездународнок биохимическом конгрессе .(Прага, 1988), Международной конференции "Проблемы обменных заболеваний в старости" (Берлин, 1978), на советско-бельгийском симпозиуме "Проблемы геронтологии и гериатрии" (Киев, I98S), на 1У к У Всесоюзных съездах геронтологов и гериатров (Кианшез, ISS2; Тбилиси, I9SS), на 2 Всесоюзном симпозиуме по циклическим нуклеотидам (Канев, 1980), на Всесоюзном симпозиуме "Молекулярные и клеточные механизмы старения" (Киев, 1981), на Всесоюзно?-? симпозиуме с иностранным участием "йейро-гуморальные механизмы старения" (Киев, 1985), на УЛ Всесоюзном симпозиуме "Структура и функция клеточного ядра" (Пущшо, 1984), на Всесоюзной тколе-секинара "Надежность биологических систем" (Чернигов, 1982), "Надежность к элементарные события процессов старения биологических систем" (Чернк:оз, 1984), на заседаниях зкепери-I,читального отдела и научных конференциях Института геронтологии АМН СССР <1978-1987).

Публикации. По материалам работы опубликовано 30 работ.

Объем и структура юботк. Диссертация изложена на 363 страницах машинописного текста, включая 48 таблиц и 33 рисунка. Диссертация состоит из введения, обзора литературы (I глаза), описания материала, объектов и методов исследования (I глава), результатов исследований (6 глав), заключения, выводов и списка использованной литературы (633 источника, из которых 178 отечественных и 455 зарубежных).

.Уоделированиб функционально-метаболических нагрузок проводилось-совместно с А.Б.Ясечко (денервапия скелетной мкшцы),Д.А.Ein-

мовым (гипер$уякция и гипертрофия миокарда), В.Э.Фрайфельдсм (ишемия изолированного сердца).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Основная часть исследований проведена на паспортизованных белых крысах обоего пола популяции "Центральный питомник" (Московская область) в возрасте 6-8 месяцев (взрослые) и 26-28 месяцев (старые). В части опытов использовались кролики (9 месяцев - взрослые, 5 лет - старые), морские свинке (9 месяцев - взрослые,5 лет -старые) и собаки (4 гс„а - взрослые, 16 лет - старые). Животные содержались в стандартных условиях.

Для определения содержания цАМ и ЦШФ навески или толстые срезы (0,4-0,5 км) тканей заыоразивалд в ледком азоте а Щ экстрагировали по методу Brov.ii сг al. (1971) с небольшими модификациями. Содержание ЦН определялось методом радиоконкурентного связывания ! Gilaan , ilurad , 1974), используя набора Cyclic AMP Cyclic G;,:p kit фирмы " Anershaa " (англия).

Выделе кие субклеточных фпакцяй .для определения в них содержания ЦАМ5, цШ5 и активности АЦ осуществлялось дифференциальным центрифугирование« в градиенте плотности сахарозы.

Выделение плазматических мембран сердца осуществлялось методами Louie , Suiache (1976) И Potter et al. (£956), печени -методом Bourling , lc Page (1973).

Активность АЦ определялась з гокогеяатах, плазматических мембранах и субклеточных фракциях. Среда инкубации при определении активности фермента для сердца и скелетной мышц» включала:Трис-НС1 -0,05 К, ЭДТА - 0,001 дитиотреитол - 0,001' М, теофаллин - 0.005 М, F.C1 - 0,01 И, ь:3С12 - 0,005 U, АТФ - 0,001 М, рН - 7,5 при 37°С. Для печени: Грис-HOi - 0,02 М, теогаллин ~ 0,005 ТЛ, ЭДТА - 0,001 М, V^C12 - 0,005 М, ATi - 0,001 М, рН - 7,6 при 37°С. В качестве си-

стеш регенерации Afä? использовали КФ - 0,02 М и креатинфосфохина-зу - I мг/мл.

Определение активности Щ проводили в среде инкубации следующего состава: Трис-HGX - 0,04 М, теофиллин - 0,01 М, FTw - 0,001 к, МоС12-4 Hg0 - 0,007 Ы, КФ - 0,02 М, креатанйосфокияаза - I мг/мл, pH - 7,4 при 37°С.

Об активности ферментов судили по приросту цАШ и цШа, которые определялись как указывалось выше.

Активность фосшодиэстеоазы определяли з среде инкубации сведущего состава: Тркс-ECl - 0,04 М, цАШ - 0,000001 1.1, 8-3Н uAI.'.i -0,2 мкСи, MgCig " °'5 м> ~ 8»° ПР!1 З'''0с с последующим выявлением радиоактивно меченых продуктов реакции нисходящей хроматографией на бумаге (Еивотова Н.И. и др., 1975). Радиоактивность образцов подсчитывали на радиоспектрометре Marek -ü (США) з'-яи 1г.гег -technique SL -30 (Франция).

. Для выделения лит'доз плазматические мембраны экстрагировались хдороформно-метанольной смесью. В экстрактах определяли холестерин по реакции Либерман-Берхарда (Кейтс, 1975) и общие фосйоли-ПИДЫ ( bv&nborg , Svenerholru , 1961).

фосфолагошне спектры изучались методом тонко слойкой одно- и двухмерной хроматографии (Кирхнер, I9SI).

Определение жирнокислогногс состава лшшдов мембран шокар-дио- и гепатоцитов проводили методом газо-кидкостной хроматографии на хроматографе " Sbiaadcu - 4 А".(Япония) с пламенно-ионизационным детекторам. Колонка 3 м, диаметром 3 мл с 10 % бутадкон-сукцинатом (неподвижная фаза) на хроматоне K-a'.7-Di:cs , 0,16 -0,20 мм. Метиловые эфиры жирных кислот экспериментальных проб готовили по М.Кейтс (1975).

Кикповязкость мемзран изучали с помощью флуоресцентного-зон- ■ да n:ipsE£ (Добрецов Е.Г., Владимиров Q.Ä., 1977).

Интенсивность синтеза РНК я бедка определяли с помощью меченых предшественников - орбтата - а лейцава - 3Н, которые вводили вкутрмбряяикно, соответственно в дозе 10 МБк/кг а 25 МБк/кг, Разделение кислоторастзоридаго а кислотонерастворимого материала осуществляли фильтрованием через нитроцеллзпдозные мембранные фильтры " iiüllipor " (США) с размером пор 0,45 нм (Какнел, 1970).

Активность ксеатанфосфокииззы определяли в гомогеяатах миокарда по кетоду Дмитренко H.H. С1371) <.

Измерения мембранного потенциала проводили с пошщьэ микроэлектрода по общепринятой методике (Костик П.Г., i960).

Оодераанде белка определяли модифицированным методом Лоури (:,!a:rckveii et al., 1Э78), позволяющим определять белки в присутствии сахарозы и ЭДТА в пробах, содержащих лшюпротеидьи

В работе использовали следующие экспериментальные модели:

I. Денервашш акроноаной мышцы осуществляли удалением участка седалищного нерва (5-6 ш) в области верхней трети бедра у крыс, предварительно наркотизированных няутриброшшным введением зтамкнала натрия (40-40 мг/кг').

• 2. Стимулянта звездчатого узла осуществляли прямоугольными импульсами переменного тска от электростимулятора ИСЭ-I частотой 30-40 импульсов в секунду, с длительностью одного импульса 2-5 т-лисекунд, при напряжении тока от 0,1 до 20,0 В.

3. Гипертрофию сердца воспроизводили коарктавдей бр^шяой ?ор-ты (Коган АЛ., i960).

4. йаекаю шокарда проводили на изолированном сердце крыс

( Fallen et al. , 1967). После 30-кинутяого периода адекватной перфузии объем коронарного потока уменьшала на 90 % путем снякзняя napiyзленного давления в течение 20 Янут.

5. Регенераций печени инициировала удалением 2/3 органа под эфирнш рауи-наркозем ( Higgíne ,' Anderson , 1Э39).

1С

Результаты исследований подвергнуты статистической обработке с использованием t -критерия Стьюдеята. Статистически!; расчет кинетических параметров проводили по методу Wiikineon (1961).

. Расчеты выполнялись m микрокалькуляторе "Электроника" E3-2I (СССР) по программам, составленным А.М.Псшвсовкм (НИИ геронтологии АМН СССР).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

I. Система циклических нуклеотидов в тканях тавотных разного возраста.

Одним из подходов для валовой сценки активности гаклазной системы является определение базального (нестимулярозакного) уровня цА® и цШФ. .

По назим данным, содержание цАМФ и цП«5> в миокарде, печени и скелетной мышце с возрастом не меняется. Это свидетельствует как о достаточной базалькой активности системы, так и о сохранении баланса в процессах синтеза и деградации ЦН в старости. Действительно, определение активности АД, ГЦ и ФДЭ показало отсутствие возрастных различий в условиях ия витро. Аналогичные данкке получены и на животных других видов (собаки, кролики, морские свинки). Следовательно, в позднем онтогенезе сохраняется, независимо от видовой продолжительности жизни, присущий взрослым животным уровень активности системы ЦН, С другой стороны, сохранение стабильности этих показателей в условиях возрастных перестроек структур и метаболизме клеток может определяться различными факторами.

В последнее время установлено, что в мембранных структурах клеток различных органов и тканей имеется системы регуляции содер-гакия ЦН. Это дает основание считать, что цшелазная система мо-тет участвовать в per ляторшх процессах к путем изменения компартией.-

тализации Ш внутри клетки. В связи с этим было исследовано содержание цА® и ыШ> в ядрах, митохондриях, шкросомах и цитозоле клеток миокарда а печени.

Согласно полученным данным содержание цАШ у старых животных достоверно снижается в идтозола (на 61 %), но растет в митохондриях (на 37 %) и микросомах (на 38 %) миокардиоцитов. В гепатоцлтах старых крыс уровень цШ> растет в митохондриях (на 138 %), но снижается в мияросомах (на 36 %) и цитозоле (на 48 %).

Содержание цШ> в миокардиоцитах при старении падает в цито-золз (на 57 %), но возрастает в ядрах (на 114 %). В гепатоцитах старых крыс уровень цШФ снижается в цитозоле (на 64 %) и увеличивается в ядрах (на 125 %) и шкросомах (на 95 %).

Необходимо отмотать, что эти сдвига кз сопровождаются достоверными изменениями в суммарном содержании ЦН (обищй пул), которое одинакова для миокарда и печени зззвотных обеих возрр-ттных групп.

Таким образом, у старых животных сохраняется величина пула цАМФ и цГО5, свойственная взрослым, но наблюдается перераспределение Щ в компартментах клеток сердца и печени. Основной направленностью этих изменений является рост содержания цАШ и ЦШ£ в мембранных субклеточных структурах и снлаеназ их уровня в цитозоле.

Приведенный выае фактический материал свидетельствует о своеобразии возраста« изменений содержания ЦН в тканях. В первую очередь обращает на себя внимание постоянство базального уровня цАМФ и цШ5 и их соотношения в гомогенатах всех изученных типов тканей взрослых и старых животных. Стабильность содержания цАМФ и яШ& в позднем онтогенезе свидетельствует о поддержании в старост:: столь важного гомеостатического параметра, как уровень и соотношение ЦН.

Наряду с этим в сердце .и 1зчет старых крыс значительно изменяется содержание ЦН в органеллах киокардао- и гепатошгаов.

Обяг уженные возрастные измене гаи содержания и соотноаекия

цАМФ и цШФ в ядрах, митохондриях, иикросо: зх, лизосомах и цитозо-ле могут изменять интенсивность процессов биосинтеза белка, микро-сомаяьного окисления к энергетического обеспечения функций клеток. С другой стороны, хорошо известно, что изменения интенсивности именно этих процессов являются закономерными биохимическими проявлениями процесса старения.

Таким образом, сохранение стабильным в старости такого важного гомеостатического параметра как обпшй пул цАМЗ? к цШФ не отражает в полной мере возрастных особенностей механизмов циклонуклео-тидной регуляции. Вследствие этого рехуляторше эффекты ЦН в сердце и печени старых животных могут реализовываться в результате их внутриклеточного перераспределения. При этом подобные сдвиги косят как неблагоприятный, так и приспособительный характер, что свойственно процессу старения в целом. Поэтому они могут квалифицироваться в качестве ¿аконо: эрных проявлений возрастных изменений на вкутршслеточно-молекулярном /ровне.

2. Катехоламиновая регудяшя циклазной система при старении.

Катехоламияы являются одними кз наиболее сильных активаторов АД-системы, осуществляя свои эффекты через, взаимодействие с _дра-норецепторами (Розен Б.Б., 1986; ^¿оЪв е! с1. , 1986). При этда для гормональной регуляции АЦ необходимо взаимодействие всех частей ферментного комплекса, которые интегрируются в клеточной мембране (Перцева М.Н., 1982)."

Известно, что в процессе старения значительно изменяются метаболические и функциональные эффекты катеходаминов (КА), процессы их биосинтеза и деградации, уровень в кроЕИ (Фролькис В.^.* 1981). Достаточно полно охарактеризованы многочисленные и весьма неоднозначные возрастные изменения адренорецепторов. Однако многие стороны возр"ст-завискмых изменений действгя КА, реализующихся через гщклазную систему, остаются невыясненными.

Ici

Как показала проведенные исследования, влияния КА приводят к различным, в зависимости от возраста, изгнаниям уровня Щ (таблЛ). Как видно, независимо от возраста, оба эти вещества вызывают достоверное увеличение уровня цАМФ в исследуемых тканях. Если направленность изменений одинакова у животных обеих возрастных групп,, то их выраженность зависит от возраста. Так, во всех исследуемых•тканях прирост содержания цШ> под влиянием А и НА больше у взрослых аавотных. Под влиянием А у лих в сердце уровень шШФ увеличивается на 96 %, печени - на 114 % и скелетной мышце на 14 %. 7 старых крыс этот прирост составляет 48 %, 62 %, 81 % соответственно. Введение НА приводит у взрослых твотных к росту цАМФ в сердце на 71 %, печени - 93 %, скелетной мызще - 141 %. В то же врем у старых крыс содержание циклонухлеотида увеличивается соответственно на 30 %, 36 % и 42 %.

Таким образом, в условиях введения КА ин виво их действие на систему ЦН более выражено у взрослых животных. Необходимо, однако, от: зтить, что при действии КА на организм в целом трудно разграничить их прямые эффекты на систему ЦН с другими опосредованными влияниями, поскольку в условщх ия виво включается целый комплекс факторов, влияющих на активность всех звеньев системы ЦН. В связи с вышеизложенным представлялось целесообразным изучать действие адреналина.при инкубации со срезами сердца, печени и скелетной мышцы - т.е. объектах, изолированных от нейро-хуморалзных воздействий (рисЛ). Как и в условиях ин виво, адреналин вызывает достоверное повышение содержания цАМФ во всех исследуемых тканях животных осзюс возрастных групп. При этем максимальные изменения отмечаются. ка 2-й минуте инкуЗадай. Однако их выраженность носит противоположный характер по сравнении со сдвигами, наблюдавшийся при внутрибрюзинном введении гормона. 3 миокарде старых крыс прирост содержания цА!,;ф на 2-й минуте инкубации составляет 65 %, а в пе-

Таблица I

. Влияние введения катехоламинов (ин виво) на содержание цА® (пмоль/г сирой ткани)

в тканях крыс разного возраста

Исследуемые : ткани : . _ _В г_Р_ контроль ослыв'Х.» = :А(300 мкг/кг) _______ :НА(300. мкг/кг) С т а_р н : контроль, : е ( п = II) :А(300 мкг/кг) :!1А(000 мкг/кг)

Сердце 814 + 86 1597 + 121 р <-0,05 1391 + 102 рс0,05 838 + 63 1240 + 97 р< 0,05 р^О.Об 1089 ± 91 р< 0,05 р^'0,05

Печень 628 ± 45 1411 + 102 р < 0,05 1215 ± 96 р < 0,05 678 ± 65 1102 + 92 рс 0,05 Р!С 0,05 923 ± 84 р 4.0,05 рг< 0,05

Скелетная мышца 481 ± 56 1211 + 94 р< 0,05 1160 ± 98 ' р-С 0,05 514 ± 55 930 ± 78 р< 0,05 р^О.Об 728 + 69 РС0.05 Р!< 0,05

Р

Р1

по сравнению с контролем по сравнению со взрослыми животными

ПМОЛЬ/ Г ТКАНИ

0 2 5

Рис. I

- взрослые -----старые

Влияние адреналина на уровень цАМ$ в срезах тканей крыс разного возраста.

чека - ИЗ %. У взрослых животных эти показатели составляют 32 % и 41 % соответственно. К 5-й минуте в сердце и печени взрослых-животных уровень цАМ4> снижается до величин контроля, а у старых превышает их. Это обусловливает сохранение возрастных различий.

Таким образом, при действии А ин витро более выраженный ех'о э£%«зкт на содержание цА№ в тканях отмечается у старых крыс.

Поскольку елияниз адоеналина на' содержание цА?,№ опосредуется через активацию АН-комплекса, была изучена активность фермента при действии избранной дозы гормона. Проведенные исследования показали: что более значительная активация фермента адреналином наблюдается у старых животных (рис.2). Следовательно, полученные данные свидетельствуют, что в условиях чн витро А в большей степени активирует АЦ в тканях старых крыс, в результате чего у последних наблюдается более значительное повышение уровня цАМФ. Повышение чувствительности АЦ к действию адреналина выявляется к у животных других видов - собаки, кролики, морские свинки. Следовательно, выявленная закономерность в одинаковой степени проявляется у завоткых с различном тем-ом процесса старения.

Исходя из трсхкокпонентно? модели строения АЦ, включающей в себя рецептор, регуляторную (к -балок) и каталитическую субъвдиш-цы, обнаруженные различия могут быть связаны с изменениями в количестве или активности какой-либо из частей ферментного комплекса. Кинетический анализ актизкости фермента показал, что К,,, и V ноак-тичвски одинаковы 7 животных обеих возрастных групп. Так, дя« миокарда К^, состав-лет 119-Ю-6 К АТФ и V _ ИбЧСГ12 цА!<й. При воздействии адреналином в дозе 50 мкМ отмечается изменение скорости реакции у животных обеих возрастных групп, однако степень этих измене зависит от возраста, У взрослых животных У в этих услови-

то

ях возрастает на 27 %, составлял 148-10 М цЖ>. У старых - на 46 % (172-10-12 ,М цЛШ>).

(ИЮЛЬ цАМ-&/ нг балка за I мин.

Са рдца

т

X 2

Печень

ч

т

ш

А

Сколатная мышца

I

Ж

г™

т

2 1 г .

П ВЗР0СЛЫ* ^ "аРив 1 " мнтрол. 2 - опит Рис. 2 -Влияние адреналина на активности аданчлатциклазч а срезах тканей крыс разного возраста.

I

тс

Для печени животных обеих возрастных групп Ку равняется 13Ы0"е М АТ*ч аУ - 277-Ю"12 М цАШ>. При воздействии адреналином скорость реакции увенчивается у взрослых швотных на 17 % (322-Ю-12 М цАШг), а у старых на 41 % (392-Ю-12 К цАШ>). При этом сродство фермента к субстрату в сердце и печени не изменяется ни у, взрослых, ни у старых крыс. Полученные результаты свидетельствуют об отсутствии возрастных изменений в каталитических свойствах АЦ миокарда и печени.

Не выявлено также возрастных различий в степени, активации АЦ фторидом натрия и различными концентрациями ГТФ, агентами, непосредственно вдияюздами на и-белок и каталитическую субъединицу.

Следовательно, при старении сохраняется достаточная функциональная стабильность этих компонентов АЦ-комплекса. Это дает основание полагать, что возрастные особенности катехоламиновой регуляции активности АД связаны с рецепгорнш компонентам.

. В связи с этим представлялось целесообразным изучать-активность АД при действии различных концентраций адреналина ин витро (рис.З).

Как видно, у животных обеих возрастных групп наблюдается дозо-зависимое увеличение активности АЦ. .Однако в уровне здрекалинсти-мулируемой активности фермента отмечаются достоверные возрастные разтачия. Так, в шокарде при дозе А 10 активность АЦ у стаскх животных увеличивается на 133 %, а у взрослых - на 77 при дозе 50 мкЫ - на 170 % и III % соответственно.

Еще более выраженные возрастные различия наблюдаются в печени. Уже при использовании I ыкМ адреналина прирост активности АЦ у старых крыс достоверно выше, чем у взрослых (5? % 2 20 % соответственно). Доза в 10 мкМ увеличивает активность АЦ у старых животных на 179 %, а у взрослых - на 107 при концентрации 50 }.:кМ -соответственно на 288 % и 183 %. Следовательно, исходя из получен-

аз т

о>-»о

28

?Л

20

& 16

- 12 1

о . ж с

"В -I

Сердце

5 4

24

20

16

12 •

Печень

- -¿^Адреналина [м]

б 5

взрослые

____ старые

Рис. 3 Влияние адреналина на активность аденилатциклази в тканях крыс разного возраста.

ных данных, К02Ш0 говорить о повышении чувствительности АЦ-скете-мы миокарда и печени к адреналину в старости. Однако при анализе кривой доза-эффект обращает на себя внимание более значительный прирост активности АЦ при высоких дозах у взрослых крыс. Так, например, в сердце взрослых животных при концентрации А в ICO мкМ прирост активности АЦ, по сравнению с предвдущек дозой, составляет 13«, а у старых - лишь 3%. В печени этот показатель составляет 14$ и 4% соответственно. Следовательно, у старых крыс реакция АД на малые дозы гормона повышена, а на большие снижена. Подобные различия могут быть связаны с изменениям взаимодействий гормона с адреноре-иептораык. Подтверждением этому служат данные анализа концентрационных кривых в координатах Лайнуивера-Бэрка ( рис.4 ). Дня взрослых крыс константа полуактивации АЦ адреналином в сердце составля-

А А

ет 9'10 М, а для старых - 7,2*10 М. В печени эти показатели

а а

соответственно равны 3,1*10 М и 1,7-10 М. Это позволяет полагать, что в миокарде и печени старых еиеотных облегчено образование комплекса "гормон-рецептор".

Таким образом, в тканях старых животных отмечается повышение чувствительности АЦ-комплекса к адреналину. Подобный эффект наблюдается в условиях ин е"тро при применении относительно кавкх доз гормона. При введении А ин виво, а также в условиях действия больших концентраций, более выраженное стимулирование активности АЦ отмечается у взрослых кквотных. Необходимо отметить, что повышенная чувствительность АЦ к адреналину и снижение максимальной величины ответа в старости сохраняются и в условиях химической и хирургической десишатизации. Это свидетельствует о том, что возрастное повышение чувствительности АЦ к адреналину сочетается со снижением диапазона ответов на гормональные воздействия.

Одной из причин подобных особенностей могут являться изменения активности АЦ v обусловленные возрастными изменениями в

Рис. 4

— взрослые -----старые

Влияние адреналина на активность аденилатцяклази в тканях крис разного возраста ( двойные обратные координата ).

клетках в условиях ин виво. Возможным подходом для проверки этого предположения может являться расчет скоростей синтеза и деградации известных количеств привнесенного цАМО по изменению его концентрации в гомогенатах тканей в различные временные интервалы (1-45 мин.) в отсутствии и при добавлении гормонов (Рег'кШе с г в1, 1976). Поэтому в гомогенатах миокарда крыс разного возраста окли определены кинетические характеристики процессов синтеза и деградации цАМФ на базальксн уровне и при стимуляции адреналином. Проведенные исследования и расчеты показали наличие "быстрой", прслв-ляющз£ся при высоких концентрациях цАКФ, и "медленной" констант деградации, отражающих активность ФДЗ. При этом "быстрая" составляет для взрослых животных 0,132, а для старых - ОЛЮ. "Медленная" - 0,041 и 0,017 соответственно. Это свидетельствует о снижении скорости деградации цАМФ в условиях ик виво. Наряду с этим снижается и константа синтеза, составляя у взрослых 2,62 , а у старых - 1,09 пню лей цАМФ/мг белка в I мня. Можно полагать, что подобные однонаправленные изменения и обусловливает! неизменный уровень цАШ у животных разного возраста.

При воздействии адреналином изменения уровня цА;,й определяются интенсивностью процессов синтеза и одновременно протекавших процессов деградации, происходящих с различной скоростью ("быстрая" и "медленная"). Анализ кинетики синтеза цАП1> в условиях действия адреналина (50 мкМ) позволил обнаругать дза механизма активации, включающиеся в разные временные интервала-: Предполагается, что дервыЁ из них (Кда^) осуществляется черен адреноредептора, а второй определяется наличием положительной обратной ск&и,

опосредуемой модуляторами. При этом скорость синтеза цА!,^ ка начальном этапе (дс 15 млнут) определяется сукмой этих механизмов, а в более поздние сроки лшь первым из них. Исходя из этого были рассчитаны характеристик;: синтеза при де^стзич адреналина

(табл.2).

Таблица 2

Характеристики синтеза цДЗй s гокогенатах крыс разного возраста год влиянием адреналина (50 мк!,5)

Возраст : Константы синтеза (пмоль цА'К'/ь'г белка) мин.

квотных : K0aj + К^ гг ■ й

Взросл: е 30,3 8,2

Старые 39,1 5,6

Полученные даннг;е свидетельствует, что з начальный период скорость синтеза у старых крео вгаэ, чем у взрослых. Затем у старых животных она уменьшается в большей степени, но уровень цА1.'5 остается более высоким за счет кеньяей скорости деградации. Ваяно и то, что по сравнению с Ks на базальном уровне адреналин

К ат

ведет- к усилению оаботы АЦ по первому типу (--- )у взро -

К . базальн.

лых крыс в 3,1 раза, у старых з 5,1 раза. Но второму типу К а-

(—-——) в 2,7 и 6,0 соответственно. Иными словами оба механизма •

X.

регуляции активности АЦ у старых крыс более чувствительны к действию адреналина.

Расчет кинетических характеристик реакций, обусловливающих регуляцию содержания цАЗ,;*, свидетельствует о наличии не менее двух Т7Л03 -*ДЗ я двух механизмов активации All с сердце при действии адреналина. Подтверждением реальной эозмолвссти подобных механизмов могут '"лугить имеющиеся з литературе данные о н'чигши двух форм *ДЗ каокарда, оглачаззвдсся по способности активироваться кальмодг-XIном (Северин С.2., ТкачукВ.А., 1979). Кроме того, хольыодулнн является я$ек-1явз2« шд-акторои актвьностл АД в сердце (Панчей-

Ü4

ко М.П., Ткачук В.А., 1934). Следовательно, два типа активации АЦ адреналином могут отражать его прямое действие через адренорецеп-торы и дополнительное' активирование кальмодулзном.

Таким образом, кинетические параметры регуляции уровня цАМФ в условиях, приближающихся к физиологическим, полученные расчетным Путем, соответствуют экспериментально подтвержденным механизма;.! поддержания (или изменения) его концентрации как на базальном уровне, так и при гормональной стимуляции АЦ.

Совокупность вышеизложенных данных позволяет заключить, что изменения реакций циклазной систеш, в частности АЦ-комялекса, определяют возраст-зависимые сдвиги в действии катехоламлнов на клеточном и организменном уровнях и лежат в основе формирования возрастных особенностей их метаболических и функциональных эффектов.

3, Глюкагокозая и инсуликовая регуляция цяклазной систеш при стареют.

Центральное место в регуляции углеводного а липидкаго обмена занимают глюкагон и инсулин. При атом метаболические влияния данных горшков на в нут риклет очком уровне в большинстве случаев сопряжены с изменением уровня циклических нуклеотидов (Старосельце-.ваЛ.К., 1976), С другой стороны, для поккдого возраста весьма характерны нарушения гормональной регуляции углеводного и лхпидного обменов и,-как следствие этого, нарастание частоты заболеваемости диабетом (Васюкова Е.А. и др.,' 1979; Ефимов A.C.,. IS83). Это дает основание полагать, что изучение влияния глисагона и инсулина на систему циклических нуклеотадов при старении может дать новую ан-.формацию о механизмах возраст-зависимых изменений гормональной регуляции метаболизма.

Проведение исследования показали, что в действии глюкагона на активность АЦ миокарда я печени существуют возрастные различая. Так, в миокарде животных обеих возрастных групп глвкагоя в избран-

иых дозах вызывает достоверное увеличение активности фермента (рис.5, часть А). Однако при использовании малых концентраций более выраженный эадект отмечается у старых крыс. Так, пр дозе I мкМ активность фермента у старых животных, по сравнения с контролем, составила 159 %, при 10 ыкМ - 220 %, 100 мкМ - 2S9 %, I мМ-290 %. У взрослых тавотных эти показатели равняются 130 172 238 % и 267 % соответственно. Следовательно, исходя из полученных данк-х, можно говорить о повышении чувствительности АЦ-системы мг жарда к глюкагопу в старости. Об этом же свидетельствуют данные анализа в координатах Лайнулзе ра-Бэр.-" а (рис.5, часть Б). Видно, что у взрослых крыс константа полуактавации АЦ глюкагоном составляет 1,4*Ю~° К, а для старых - 1,02-Ю~° М. В то :»е время при анатизе кривых доза-эффект обращает на себя внимание более значительный прирост активности АД на большую дезу у взрослых крыс.

Аналогичные возрастные особенности активации АД глвкагоном наблюдаются в печени. Активность АД под действием I мкМ'х'лэкагона растет до 215 %, 10 мкМ - 260 %. 100 мкМ - 296 % и I кМ - 313 У взрослых зивотких эти величины составляют соответственно .145 %, 205 %, 262 % и 233 %. При этом величина пслумаксимальной активации в печени взрослых крыс равна 2,77-Ю-0 M, а у старых - 1,66• Однако, как и в сердце, увеличение концентрации глюкагона приводит к более выратенной активации АЦ у взрослых крыс,

Таким образом, в миокарде и печени ззрослых крыс наблюдается относительно равномерное дозо-зависимое увеличение активности АЦ под действием глюкагона. У старых животных на ®оне повышенной, по сравнении со взрослыми, активации фермента малыми дозами отмечается снижение ответа на оолее высокие дозы глюкагона.

Выявленные возрастные различия во влиянии глюкагона на активность АЦ аналогичны данным, полученным при изучении влияний адреналина. При этом обрааает на себя внимание, что возрастные разлп-

/V

/ /

А/

А

/

. А

- ¿^-Глюгагона ('.!]

■ 6 ,5 4 3

А - прямые координаты

■цаЬ, ю3

•МГ' мин./ мкноль

_Т 9

Глпкагон,'мямоль *•.>!■ 10"

0,1 1,0 В - двойные обратные координаты •

Рис. Ь

--— взрослые' --------старые

Влияние глякагона на активность аденилатциклазы миокарда крыс разного возраста.

чия з действии обоих гормонов на активность АЦ обусловлены изменениями гормои-рецепторных взаимостноззклк.

Возраст-завасимые изменения 3 реакциях шклазнсй системы отмечаются и при воздействиях инсулином. При этом регистрируемые сдвига завися* не только от возраста, но от способа и времени воздействия. Так, при введении гормона ик виво отмечается фазный характер изменения уровня цАМФ (рис.6). Через 15 минут во все", исследуемых тканях отмечается снижение содержания Через 30 минут, на пике гипогликемии, отмечается резкое узеличенио содержания цаклоиуклеотида с послздуэаам значительным снижением на 45 минуте. Пои этом во все сроки сдвиги цл!.& у старых животных достоверно меньше, чем у взрослых. ¿1еобходико ответить, что изменения активности АЦ, определяемой з эти сроки, отмечались лишь на 30-й м:дн^' те, когда активность фермента' достоверно возрастала. Надо полагать, что изменение уровня цА.'.'-1> на 15-й минуте связано с прямым действием инсулина, на 30->: - с развитием стоессорной реакции на гипогликемию, а на 45-й - с эффектам:: эндогенного пула гормона.

Таким образом, введение инсулина, наряду с его прямым деИстг-ваем на циклазную систему, вызывает выраженные опосредованные эффекты, реализующиеся, вероятно, через адренэргические влияния и Стлюхагон. Следовательно, тклоиуклеотапяая регуляции в условиях действия инсулина ик ваво осуществляется комплексе : факторов, разнонаправленно -влияющих на урозень цА1.'*> в тканях, В силу итого затруднительно выявзть возрастную специфику действия инсулина непосредственно на циклазную систему. Поэтому было изучено влияние гормона е условиях ю. энтро.

Согласно получений: данным, инсулин в дозе 100 мкЕд оказывает выраке.члое делстзие на содержание цАШ з тканях. При этом саз-мерность изменений з£е::сит от возраста :кивотных и времени инкубации. К;'.к-у взрослых, та:с и у старых крыс избранная доза гормона

т

О 15 30 45

Сердце

120 0 15 30 45 Печень

взрослые

120- О 15 30 45

Скелетная мыища

"— старые

мин.

120

Рис. б Содержание цАМф в гкацях крыс разного возраста в различные сроки поспе введения инсулина ( 2,Ь Цд/ кг );

понижает уровень цАМФ во всех исследованных тканях. Снтикение усов-ж ЦА1.1Ф наблюдается уде на 5-й минуте инкубации и достигает макса-луна к 10-й минуте. При этом сроке содержание ЦАв сердце и пс-1ени взрослых крис снитдетея на 21 %, а в скелетной мышце - на

12 %. У старых крыс эти сдвиги более выразили и составляют 39 %,

13 f. и 41 % соответственно. Содержание цШ1> статистически значимо ш меняется. Не меняется таете активность АЦ.

Очевидно, з этих условиях изменения уровня uAJ.fo в клетке осуществляются й'ДЭ, активность которых ыэг:ет модулироваться пнсулл-гом (Кендыш П.Н., 1УБЗ).

Проведенные нами исследования показали актлзирг/юдее действие :ксулина я?- СДЭ (рис.7). Г.ак видно, все использсзанниа доза гсрмо-;а приводят к достоверному росту активности фермента в сердце, поят и скелетной мышце крыс сбеих возрастных грует. Однако в великие активации определяются выраженные возрастные различая, сте-ень которых также зависят от дозы инсулина. У старых хлвотних ормон а »лнцентрают 100 мкЕд/мл активирует $ДЭ в сердце та 70 %, печени - на СО % а в скелетной мышце - на 61 % У взрослых крыс тот прирост составляет соответственно 27 %, 26 % и 31 В то se ремя при дозз I мЕд/мл степень активация фермента у старых крыс акая лее, как и при IQQ цкЕд/мл, а у взрослых насколько вине по равнению с предыдущей дозой инсулина.

. Таким образом, можно полагать, что одной из основных причин ззрастного изменения эффектов инсулина являются выявленные осо->нностз действия гормона tía систему ЦН, з частности, на ее фосфо-1эстеразное звено.. Последнее обстоятельство монет играть в а" тую зль в изменении кясулиново;: обеспеченности организма з старости,

Полученные дынные дают основание считать, что возрастные осо-!ННОстп реакций циг-лазпо;: системы на действие глюкагона и инсулн-t мог/т определять характерные для процесса старения изменения

а

ч ><

о

о £

а «

о

§

380

280

2 ад-

200

160 ■

инсулин ^м.-.'д)

0.1 1,0

взрослые

—старые

Рис» 7 йзмэнэния активности фосфодиостераэы в тканях крас разного возраста при инку6_щ'ии с инсулином.

углеводного и лигшдного обменов, приводящие к развитии нарушений иноулиновой обеспеченности, повышению заболеваемости диабетом и атеросклерозом.

' 4. Химический состав плазматических мембран тканей кочс разного возраста.

Основным фактором, определяющим гормон-стимулируеыуи.активность АЦ-комплекса, является химический состав и физичесхсое состояние плазматической мембраны (Ш).

Выше отмечалось, что многие особенности реакций циклазной системы на гормоны связаны с изменением гормон-рецеиторнцх.взаимодействий. В то ге время хорошо известно значение мембранных липи-дов в регуляции свойств рецепторкил структур (Loh , low , 1980).

Проведенные исследования показали, что при старении возникает ряд изменений в химическом составе ПМ, которые'в больней степени характерны дая мембран мискардаоцитоз (табл.3).

Таблица 3

Состав плазматических мембран сердца крыс разного возраста

Исследуемые показатели : Возраст :Ззоослые( п ■= 10) я и в : С та пн о т а ы х о ( п = Ю) . р

Холестерин (мкК/мг белка) 0,090 ± 0,010 . D.I53 + 0,010 < 0,05

Общие фосфолипиды (мкМ/мг белка) 0,51 ± 0,05 0,45 + 0,04 -

ЛизосЬо сфатидилхолин (моль %) 0,50 ± 0,06 2,8 ± 0,2 ■С 0,05

Сфингомаэлин . 13.6 ± i.o 13,1 ± 1.2 -

Фб сфатидилхолин 24,5 ± 2,5 35,3 + 3,3 < 0,05

Фосхратидилэтаноламия 38,9 + 3,6 26,5 + 2,5 <0,05

Диаюсфатцдил-гляцеран 21,8 ± 1.9 20,8 £ 2,0 -

Ф о.с^етидилинозит + фоскатидилсерщ; 2,2 ± 0,2 3,8 £ 0.3 <•0,05

р - по сравнению со взрослыми жвотнымз

. Так,' у старых крыс на 32 % снижается содержание фосфатидилэта-ноламина (ФЭА), но растет содержание (на 44 %) фосфатидилхолина (ФХ) и на 72минорных *юсфолипидов - фосфатидилинозита (ФИ) и фосфатидалсерина (ФС). Кроме того, в Ш.1 миокардиоцитов старых крыс значительно увеличивается содержание лизофосфатидилхадина (лФХ), известного своим дестабилдзипуидим действием на мембрану. Текучесть мембраны не изменяется.

Возрастные изменения Ш ьечени, з отличие от сердца, носят незначительный характер. У старых животных достоверно (на 50 %) возрастает лишь содержание лФХ.

Так;?« образом, наиболее значимые возра. ткые сдвиги обнаруживаются .при исследовании сарколеммы миокардиоцитов. Подобные изменения могут вести к разнообразным и разнонаправленным последствиям. Так, увеличение содержания холестерина и асик. зтрии фосфолипи-дов обусловливает повышение жесткости мембраны. Однако выявленное нами накопление лизоЛосфатидилхолика должно способствовать снизи-шио микровязкости и, до некоторой степени,.элиминации избыточного холестерина. Прямое определение микроаязкости липидного Слсл.л (по пирену) свидетельствует об отсутствии возрастных изменений этого показателя. Следовательно, мокко говорить о действительной реализации подобных компенсаторных механизмов подцерзания жидкосткости мембраны в старости. Вторым валшым фактором является довыиение доли и ¿И. Оба этих фс ^фолипида являются необходимыми и эффективными модуляторами гормонстимулируемой активности АД (Григорян Г.Ю. и др., 1981; Соболев Я.С. и др., 198^. Следовательно, изменение • липлдного состава мембран миокардиоцитов способствует сниагшиэ порога чувствит--.ьности АД к действию гормонов.

Необходимо отметить, что выаеизложенные соображения относятся к фактам, порченным при изучении сарколеммы миокардиоцитов. В то же время в мембранах гепатоцатов старых крыс отмечается лж;ь

накопление лизофосфатидилхолина, однако сохраняются аналогичные закономерности в активации АЦ. Можно предположить, что в формировании повышенной чувствительности АЦ печени принимают участие ла-попротеидные комплексы.(ЛПНП, ЛПОНП), способные активировать фермент (Панин f.i.E., Колосова И.Е., 1985), и количество которых повышается в крови при старении (Kets et ai. , 1981).

Однако независимо от конкретных механизмов, специфичных для разных тканей, возрастные изменения плазматических мембран определяют многие особенности стимул-индуцируемых ответов циклазной системы, а следовательно, эффективность гормональных рехуляторных воздействий.

5. Злияние функционально-метаболических нагрузок ..а пиклаз-нуз систему пои старении.

Наиболее полную информацию об адаптационных возмояност.ях организма или его систем можно получить при моделировании различных функционально-метаболических нагрузок. Поэтому были изучены особенности функционирования системы ЦН при гиперфункции и гипертрофии миокарда, ишемии изолированного сердца и посттразматической регенерации печет,

Изменения, которые обнаруживаются при использовании первой функциональной модели, сопряжены как с возрастом, так и со стадией развития гиперфункции (рис.8). В аварийной стадии у взрослых и старых крыс резко снижается содерзание цА!<Е> и адреналинетимулируе-мая активность АЦ. При этом снижете последней и особенно падение величины степени активации намного больше у старых крыс. Кроме того, у животных этого возраста наблюдается значительное повышение уровня цИЗ> л активности ГЦ. Следовательно, у старых крыс снижается возможность реализации адренергических влияний, но растет эффективность действия холинергаческого звена регуляции.

В стадии развития гипертрофии (14-15 день) у взрослых крыс

IODO

S- 800

>4

o

X

с

600

400

r

10

дни

Jf-S

A - содержание uAMí-

I - базарная

14-16

;hv.

— взрослые

^t-o ■ H-Í5 Б - активност» адинилатциклазы 2 - адреналинстимулируе-мая --- старые

Рис, 8

Изменения адекклитциклазно»: система миокард*. крыс разного возрасти.' в различнее сроки посл^ коарктации аорты.

зь

происходя? рост содержания цАШ>. в результате чего концентрация последнего растет по сравнении с авг.дайной стадией и уровнем контроля. У старых животных этот показатель увеличивается, а.содержание цГТ.-Ю и активности ГЦ считаются только до уровня контроля. Значительно растет у взрослых эт.вотных и адреналинстимуляруемги активность АЦ, которая вше. по сравнении с интактными киботкыми.

Это свидетельствует о том, что изменения шклазной системы детермянируат адекватную перестрочу и гормональную регуляцию метаболической и Функциональной деятельности сердца в старости при повышенных нагрузках. Причем в аварийной стадии это обусловлено разбаланспрзвкой функции системы 1Г:1, а в стадии гипертрофии ее инерсяонясстьв.

Несколько иные закономерности обнаруживаются при 90 % иломаа изолированного сердца. 3 этих условиях как у взрослых, так и у старых хиьотных отмечается саиаение содержания т№&, базальной и адреналкн-ст;лулируеА.Ол активности АЦ. В то кз время снияен-/в б?-залькой и стимулируемой"активности фермента у старых крыс более значительно. Подобные едзнги могут быть обусловлены перестройкой состава мембран, в частности, обнаруженным значительным узелпчеяпт ем содеркаеия лизоформ фосфолипидотз, а также снижением доли манор-ных (¿юеголипядов у старых жшотных в условиях киемда.

Поскольку у старых крыс в условиях гиперфункции и ишемии значительно страдают сократительная и ритмическая Функция сердца, могло полагать, что одной из важных причин подобных на рулений являются выявленные зоиснения функционирования цкклазной системы.

Изучение системы ЦН при пролиферация ткани печени после ге-патэктимик такне позволило выявить ряд возрастные особенностей ее изменений. Лззестко, что скорость регенерации ткани печени при старении заменяется вследствие енгшяпя интенсивности биосинтеза ДНК (Оболенская Н.Э., Леззг-аЛ 2.Л., 1978).

Согласно полученным данным, в фазе э у взрослых крыс падае' соде рта/гае цАШ> (на 27 %) и базальная активность АЦ. В печени стс рых крыс зта показатели не меняются, ко значительно снилается ад-реладинстимулпруемая активность А" (табл.4). В результате подобны; изменений степень активации фермента адреналином растет у взрослых и падает у старых животных.

В условиях посттразматической регенерации печени значительно меняется фосфолапидныи и жлрноккслотный спектр плазматических мембран. У .тавотных обеих возрастных групп резко растет относительное содержание лизофосфаткдллхолина, а у старых крыс значительно (на 20 %) снижаются минорные фосфояипиды. Кроме того, у старых животных наблюдается уменьшение содержания арахидонозой и других поли-ненарнценных жирных кислот, снижение величины коэффициента десату-рации. Подобные сдвиги могут определять снижение горыон-стимули-руемой активности АЦ' у старых гапатэктошрованкнх завотных.

Согласно сведениям литературы, снижение уровня цА® в фазе Б является услозкем для активации биосинтеза ДЫК, вследствие пнгиби-руюдего влияния циклокуклеотяде на такпдинкияззу ( йсЪоу е I а1, 1978). Следовательно, отсутствие снижения уровня у старых крыс может являться фактором, лимитирующим скорость репликации ДНК. Вторил ващщм моментом является синение адрекалпнстпмулируе-мой активности АЦ, что мозгет лимитировать интенсивность энергообеспечения восстановительных процессов. Совокупность последствий инерционности АЦ-скстемы будет приводить к сказанию пролифератив-ной активности печени после.гепатзктомск в старости.

Таким образом, в условиях моделирования фуккционапьно-ыетабо-.о;ческ"х нагрузок изменения системы Ш влияют на процессы адаптация в староста по дзум путям. Первый ~ ото регуляциях интенсивности специфических для данной ткан:; процессов (синтез ДНК в печени . пои гепатэктоглии, сократительная активность сердца при гкпзрфукк-

Таблица 4

Влияние гепатэктсмиа на активность здешшатпдклпзы (пмоль цА?,®/мг белка в I мин.) в печени крыс разного возраста

Возраст :

К о н т р о л ь

тавотных :

; базальная

: + адреналин : + фгоркстип : 5-10-6 М : чат«им 10

Г е т а т э к т о м и я базачьн-'ш

: + идоекалин : + сеторкстыи : 15-Ю-ь 1я натрии 10 мМ

Взрослые ( к = 9)

14,В + 1,2 •

20,8 + 1,8 р ^ 0,06

27,1 + 2,2 р ¿. 0,05

'9,7 ± 0,8 0,05

Р

18,7 £ 1,4 р С 0,05

24,3 ± 1,9 р< 0,05

Старые (г.= 8)

12,8 ±1,1

26,7 ± 2,1 р < 0,05

р? с. 0,05

20,0 ± 2,4 р < 0,05

12,I + 1,1

17,0 + ¡,0 р < 0,05 Р! с 0,05

23,1 ± 2,0 р <. 0,05

р - по сравнению с оазальшм уровнем; Рг - по срзвкони.-о с контролем; Р<> - по сравнения со взрослыми

ции i! ишемии). Второй определяется универсальными механизмами гормональной регуляции энергообеспечения. Вакяу» роль в развитии нарушений функционирования АЦ-коыплзкса в экстремальных ситуациях играют возраст-зависимые-изменения фос1.олипидного и «крнокисяотно• го составов мембран. Следовательно, нарушения механизмов даклонун-лзотиднон регуляции определяют особенности нейро-гормональных воздействий на метаболизм и- Функцию, в условиях напряжения последних, и сужение диапазона здапташш в староста.

При анализе полученных данных обращает на себя внимание сгла-«кзание возрастных различий в здреналшютпмулируеыой активности АЦ при моделировании напряжения метаболизма л &унхцгя, что сбуе.-гояле-но, как правило, снижением удельной величины гормон-стпмулпруеысй ' активности АЦ и степени ее активации у старых .-гспзотных. Это свидетельствует-о падении надегмости АЦ-звека в условиях, требующих значительного и длительного усиления активности.

При сопоставле: л обнаруженных измене ни;: реакций шклазной системы в позднем онтогенезе с возраотнимл особенностями нейоэ-гормо-нальноЕ регуляции, вщвляехея четкий параллелизм. Так, ¡акт повеления чувствительности (снижение порога активации) и уменьшения возможностей максимачьного ответа АД к гормональны:.' влияки-чм четко со-■ ответствует возрастил: особенностям реакций различных систем при гормональных воздействиях. нарушения в реакциях цяклазиой системы при усилении метаболизма и функции хороню совпадают с возрастными особенно тямн изменений многих параметров глзксдеятельноста в этих условия;?.. Поскольку при действии всех вышешзвакных факторов прозе-- деш:е, реализация и сопряжение регуляторныя влияний осуществляется системой ЦН, могло утверждать, что ее изменения при старении аорки-рувт возрастные особенности механизмов нзйро-гормокальной ре гуля-Пии и во многом детер:.:их!рузт адастацкон.чые возможности организма в позднем онтогенезе.

Вое вь-зензлокеякое дает основание утвепздать, что изменения системы ЦН являются валкой характеристикой! процесса старения и существенным чакторсн, определяющим изменения нейро-гормональной регуляция метаболизма и функций и адаптационных возможностей организма. Многие ,.з возрастных особенностей функционирования вдклазной системы, особенно АЦ-комплекса, обусловлены перестройкой химического состава мембран, что приводит к нарушению процессов взаимодействия элементов этой ферментной системы. На основании птого представляется возможным рекомендовать мембранные иоиидфкаторы н качество воздействий, позво^-гетс оптимизировать нейро-гормокзльнце рогуля-горнке елпя.'пм и адлптац^ояяые возможности организма в старости.

3 и 3 С Л К

1.0баее ссдер.тллле цА!^ и цП..*< в миокарде, печени и скелетной мызще я?я старении не изрежется, однако происходит перераспределение внутри- клеток - растет их содержание в мембранных структурах к скитается в тццгозоле.

2. У старых жзотных не изменяется бгзатьнач активность аде-нилатш'.глазы плазматических мембран, ее кинетические характеристика, чувствительность к ГГ£ к '¿торяду натрия. Сохраняется неизменно:: такке базальная активность гуанилатцакдвзы и фосфодаэстеразн гоко-гечатоз тканей.

3. 3 условиях целостного организма у старых азотных ответ циклазкой система на воздействие хатехсламинамя ц инсулином ■емкой.

4. 3 опытах кк витро у стары:-: животных растет чувствительность системы адешиатояклазг-ц&'а? к адреналину и гаягсагону, гуанглатц::-илаза-иГ..-< - к &пзтилхол;;ну (ответ на малые дозы), но снижается величина возкозной актаеатда ;эмет на боль-зие дозы).

Повышение в старости чувстви тел внести к адреналину л глгзкаго-

ну обусловлено снижением величины константы полумаксимальной активаций зденилатциклазы плазматических мембран миокарда и печени у старых животных.

5, Сохранение базальной активности и рост чувствительности аденилатциклазы к адреналину при старении характерны для .тавотных с различной видовой продолжительностью эдзни (крысы, морские свинки, кролики, собака),

6, Возраст-завнсимые изменения реакций, цкклазиой системы на

' инсулин в уолозиях ин. витро обусловлены повышением чувствительности и снижением степени максимальной активации фосфодиэстеразы.

7, Величины констант скорости обмена цА?,й в миокарде свидетельствуют о снижении в физиологических условиях интенсивности ба-зального синтеза и деградации цды$ у старых .крыс и подтверждают факт более значительной активации аденллатциклазы адреналином.

6. При старении в плазматических мембранах миокардаоцитов растет содержание холестерина,'фосфатидилхолина и его лизоформ, минорных фосфолювдов. В мембранах .гопатоцитов отмечено увеличение дазофосфатидклхолпна. Ыикровязкость мембран (по пирену) с возрастом не изменяется. Перестройка фосфолипидкого состава является причиной изменений чувствительности к гормонам,

9. При ьыкяячешш кейро-трофичееккх влияний (химическая 15 хирургическая- денервацил) в сердце и скелетной мышце старых крыс сохраняется позыаеия&я чувствительность аденилатциклазы к адреналину, но снижается степень активации фермента. В скелетных мыацах возраст-зависимые сдвиги выражаются в-снижении регуляторшх влия-

. ний цАМФ на электровозбудимость и росте - на биосйнтетпческие процессы. ■

10. уушлц.она.1ьыо-1„5табо.,1ические нагрузки выявляют разбаяан-еяревку .работы циклазной системы у старых кцвотных при гиперфункции с гипертрофии миокарда и се инерционность при посттравматичас-

: Al

кой регенерации печени. Выявленные сдвига детерминируют адаптацию специфических функций к гормональную регуляцию их энергообеспечения в старости.

■II. Имеется параллелизм между изменениями реакций циклазной системы в позднем онтогенезе и возрастными особенностями ответов различных систем на нейро-горкокальные воздействия.

12. Изменения реакций циклазной системы являются взяной ха-рак.ернстккой процесса старения и основным фактором» определяющим '."■руиения неиро-гормоналыюй регуляции» ■снижение адаптапионных возмоаностei: организма и развитие патологии в старости.

СПИСОК РАБ01', ОПЖИКОЗАШЖ ПО Ш.ЕДОССЯРТАДИЛ .

I. '».ролькис.В.В.» Богацкая Л.Н., Кульчицкий O.K. Механизмы кзме-, пения инсулиновой обеспеченности организма в старости. // Проблемы эндокринологии. - 1979« - С.60-86. Ъ. Kulchitsky Q.K. Altorabesonderheiten dea Einflusses von Insulin, auf den Gev/ebeapieijol dea zyklischen AM? // Probiene der Ernährung und der StoffwecheelerScrarJcunge» ira кlier» - Berlin, 1979. - 5, 82-S6.

3. Кульчицкий O.K.» Литошенко A.Я. Возрастные особенности регуляции системы циклических яуклеотаков. // 3 Всесоюз.симпозиум "Циклические нуклеотиды",, Канев, Ï980: Тез.докл. - Киев» 1980.-С.85-88» .

4. Bogatsîtaya Ь.Я., Xulcbitsky .O.K.» Kozineín Т.К. Age peculiarities of energy aetaboliea regulation, in cSe-velopraent of cardiac insufficiency // J, Î&1. Cell,. Cardiol. - 1980. - Я12.'

' « P. 19.

5. Кульчицкий O.K. Злиянаа ацетилхолияа на уровень циклического гуавозинмокофосфата в сердце крас' разного возраста // Бвил. эксперимент. биол, мед. - 1930. -89,- C.3I8-3Î9*

6» Кульчицкий. O.K. Влияние адреналина на содержание циклических яуклеотвдов а ткадах крыс разного возраста // Вопросы вед. ш-'

MKi. - ГУ31- - ii I. - C.40-43.

t».

7. Кульчицкий O.K., Турасва n.i.;. Роль возрастных изменений ак- . лазноН слот мн в регуляции электрических свойств клетки // Всз-со;оз. симпозиум "Молекулярные и меточные механизмы старения",

. Киев, 1981: Тез.докл. - Киев, 1981. - С.95-33.

8. Механизмы адаптации энергетического обмена в процессе старения (Богаг-ач .I.H., Потапенко Р.И., КульчяаккЯ O.K., Новикова С.Н.) // Геронтология а гериатрия. Ежегодник. Стелете и адаптация. -

Киев. - 1981. - С.37-44.

9. Богацкая Л.Н., Верхоатский Н.С., Кульчицкий; O.K., Ловчук З.Г., Медведь З.И. Старение мпокардкаяькых клеток // '¿чзиологич&с-кие механизмы старения. - Л.: Наука. - 1ъ>82- - С.35-47.

10. Фролькис В.В., Богацкая Л.Н., Кульчицкий O.K. Поджелудочная железа // руководство по физиологии. Биология старения. - Л.": Наука. - 1982. - С.509-523.

II4 Кульчицкий O.K. Возрастные изменения системы циклических кук~ леотидов // 1У Всесоаз.съезд геронтологов и гериатров, Кишинев, 1932: Таз. и реф.докл. - Кзеэ. - IS52. - С.203.

12. Левицкий 2.Л., Литсиенко А.Я., Кульчицкий O.K. Влияние частичной к:пдтолшглц на синтез ядерной а' ьятохокдриальао;; ДНл и активность зденилатцихлазн у крыс разн возраста // Таи :»е. С.217.

13. Цакяазная система в тканях крыс разного возраста // 4 Всесовз. симпозиум'"Циклические нуклестпды", Минск, 1982: .Минск. -1932. - С.82-83.

14. Богацкая Л.К., Кульчицкий O.K., Лктояенко к.Я. Механизмы регуляции и адаптации энергетического обмена поя старении •// Вестник A2.-IH СССР. - 1934. - Й 3. - С.30-е;3.

15. &родькпс Ь.В., Танин С.А., йарцпнко В.й., Кульчицкий О.:;. Скорость аксоплазматаческого транспорта в вентральных лорвдках спинного мозга в старости и ее зависимость от уровня.энергетического обмена // Нейрофизиология. - - й 2. - С.189-194.

IS. Кульчицкий O.K., Бурчинсяий С.Г. .Механизмы регуляция системы циклических аувлеотидов при старении // Ьсесоьтз. симпозиум

"Б охимические механизмы регуляции генетической активности", Какев, 1984: Тез.дом. - Киев. - 1934. - С.5?.

1?. Prcxkis V.V., Tanin J.A., bnrcinko V.l., Kulcbitcïcy O.K.,

Yaterhko a.V. AxoplsMic transport cf substances iu coto..eu-

ronal axons of the spinel cord in old's^e // Uech. -Agoing Develop. - 1905. -'V, 29. - P.

18. Кульчицкий O.K. Адснилатциклазная система и надежность клеточных функции при старении // Надежность биологических систем. -"лев: Науксва думка. - 1935. - C.I7G.

19. Бурчзшскип O.P., Кульчицкий O.K. Возрастные аспекты рецептор-э^и.екторчых реакций к регуляция' активности аденилатииклазн // Укр.бяохим.г.. - ÎSS5. - т.57. - .И, - С.85-93. .

20. Кульчицкий O.K. Адренэргическая регуляция активности аденилат-цлклазы миокарда крыс разного возраста // Вопроси кед.химии. -1935. - fö <;. - С.Э1-УЙ.

21. Куль'пцкин O.K., СаЗко B.S. Роль возрастных изменений состава плазматических мембран в рефляции активности аценилатгшклазы //Надежность и элементарные события процессов старения биологических объектов. - Киев: Наукова думка. - 1986. - C.T63-I66.

22. Вогацкая ...п., Кульчицкий O.K. Особенности регуляции энерге- . тического обмена миокарда в старости // Вестник АМН СССР. -ISS5. - К IG. - С.15-20.

23. Богадкая .I.H., Кульчицкий O.K. Цкклазная сптема сердца при старения // И Мездународ.симпозиум "Ме;иболизм, структура и Функция сердечной ¿слетка", Баку, 1966: Тез.докл.'-Баку. -1988. - С.174.

24. Кульчицкий O.K., ¿¡фимоз Д.А. Система циклических куклеотидог при гиперфункции кокарда у-крыс разного возраста // Heäpoiy-морзльные механизма старения. Материалы симпозиума, Киев. -IS8S. - С.58-59. ■ •

25. Кульчицкий O.K., Богацкзя Л.Н. Циклазная система клеточных оргакелл тканей крыс разного возраста // Геронтология и гериатрия. Ежегодник. Нейпогунорадькая регуляция и лекарственная терапия в старости. - Киев. - 1985. - С.7Э-83.

23. Фролькис B.B., Богацкая Jl.rf., Кульчицкий O.K. , Сабко В.К., Новикова С.М. Аденилатцпклазная система и липидшй состав лизосо.чаяьных мембран в с -.тогенезе // Ш Всесоэз.симпозиум "Структура и функции лизосом", Тбилиси, 1986: Тез.докл. -И., 1986. - С.220-222.

2?. Богацкая Л.Н,, Кульчицкий O.K. Энергетическое обеспечение функций при старении // Старение и болезни. Вопросы героятол* . гии. - Киез, less. - Вып. 8. - C.II-I6.

28. Кульчицкий O.K. Влияние гепатэктомли на адешиатцигслазную сл тему печен:! крыс разного возраста // Вопросы мед. химии. -198?. - И I. - С.19-21.

29. Оролькис S.B., Кульчицкий O.K., Ясечко A.B. Концентрация циклических нуклеотидов, активность аде.чплатцикяазы и мембранный потенциал волокон икоонояноД мышцы взрослых и старых кры при декервацан /./' Вопросы мед.химии. - 1988. - ß 3. - С.48-5

30. Kulchitsky O.K., ?rolkis 7.V. ■ИеяЪгапе mechanises of aging J/ ix'oc. 14tli lot, Сопйг. biocheai. - Fra^ue, -19SÖ« ~ ?• ¿1-

Подписано к печати Обьем -5" п. л.

Формат G0XS47ie. Заказ 6/6 Тираж -¡00 Типография 8А ПВО СВ.