Автореферат и диссертация по медицине (14.00.16) на тему:Влияние естественной и искусственной гипотермии на энергетику митохондрий зимо- и незимоспящих животных

ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ ФИЛИАЛ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАЫМИИ МЕДИЦИНСКИХ НАУК

На правах рукописи УДК 691,2: 536,7: 616-089,583,29: 576,311. 347

АЛИСИЕВИЧ СЕРГЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ВЛИЯНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ И ИСКУССТВЕННОЙ ГИПОТЕРМИИ НА ЭНЕРГЕТИКУ МИТОХОНДРИЙ ЗИМО- И'НЕЗИМОСПЯЩИХ ЖИВОТНЫХ

14.00.16 - Патологическая физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Иркутск - 1992

- £ -

Работа выполнена ь Российском Университете ДруяОы Народов и £ Иркутском государственном медицинском институте.

. Научный руководитель - доктор медицинских наук, профессор В. Е Малышев. ...

Официальные оппоненты:

Доктор медицинских цаук, профессор П. М- ЯверОаум. Кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник Л. И. ОДлесншсовэ.

Ведуиэз учреждение: Московская медицинская Академия, Защита состоится " " 1932 г. ■

В 13 часов на заседании специализированного совета Д 001.41.0} При Президиуме БСФ СО РАЫН (664003, Иркутск, Тимирязева; 16), С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВСФ СО РАИН. Автореферат разослан " •• 1992 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат медицинских наук

Л. Ф. Шолохов

; " - з -

•' ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. В последнее время к формам глубокой естественной гипотермии позвоночных приковано пристальное внимание, что, в первую очередь, обусловлено внедрением б медицинскую практику искусственной гипотермии (Мешалкин Е. Е , Верещагин И. П. , 1Э85). Этот интерес объясняется и тем, что фундаментальные знания в этой области могли бы быть положены в основу разработки методов создания гипобиоэа, управляемого при помоши естественных механизмов (Тимофеев ЕЕ, 1986). Особенно удобной моделью для этих исследований является зимняя спячка, являющаяся уникальным механизмом адаптации к неблагоприятным природным условиям.

В отличие о незимоспявдх, понижение температуры которых приводит к интенсивному повышению теплообразования, а глубокая гипотермия часто бывает несовместима с жизнью, зимоспящие,• имея температуру тела, близкую к 0°С, спокойно переживают довольно длительный период. Это обьясняется особыми свойствами их организма и его тканей, генетически приспособленных к нормальному, хотя и замедленному функционированию при очень низких температурах.

Скоординированное постепенное подазлэпие теплообразования в скелетной мускулатуре при погружении з спячку является особенно важным в целом комплексе подготовительных процессов, так как хорошо известна важная термог энная роль этой ткани п организма.

Однако совокупность процессов б организме при охлаждении не ограничивается только физической терморегуляцией. При понижении темПературы тела изменяются условия для протекания обмена веществ к вдругих тканях, в частности в миокарде. У гомойтермов при этой возникают противоречия между усиливающимися терморегуляторными импульсами в охлажденные тк-.'ни и резким снижением в них метабо-

дизма. Kiih следствие jaitnx противоречий может наблюдаться и первичное нарушение в этих тканях обменно-энергетиче.жих процессов.

Б го же время сведения о митохондриальной системе окисления и фосфорилирования в скелетных мышцах и миокарде при переходе организма в состояние гипотермии у гомойтермных животных в сравнении с аимосплщими ье являютсд исчерпывающими и полными.

Существует и другая сторона проблемы. В исследованиях, проведенных на некоторых видах сусликов, было показано, что существует "значимая географическая закономерная изменчивость морфоло-гич.-жих и огш.чого-фиаиологических признаков" (Амохин К1.С. , Пче-денко М. Д. , 1979). Различия проявляются в обмене веществ, в реакции на охлаждение, в выборе предпочитаемых температур и т.д., (Амохин Ю. С. , 1970; Баженов Ю. И. , 1981). В тоже время относительно мало сведений имеется о видовых различиях в энергетике митохондрий у зимсопящих. Имеются сведения , что разные виды зимоспя-щих неодинаково реагируют на охлаждение не только в период бодрствования, но и в период спячки (Баженов К1 И. , 1981; Даудова Г. М., 1968; Скулачев В. П. , 1S62, 1968,. 1972). Так, было показано, что арктический суслик, обитающий в зоне вечной мерзлоты, лучше других видов приспособлен к поддержанию температуры тела на уровне, обеспечивающем выживание без нарушения спячки и обладает при этом способность® переносить отрицательные температуры тела. Однако данные об энергетике митохондрий северных видов суслика, отсутствуют. Поэтому представяялсеь важным сравнить функциональные особенности митохондрий из органов вимоспящих животных, обитающих в разных климатических условиях.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ; В связи с вышеизложенным основной целью работы являлось исследование закономерностей изменения системы окисления и фосфорчлироаанил в митохондриях мкокарда и скелетных мышц белых

крыс и двух видов сусликов пр" их естественном и искусственном охлаждении.

Для достижения этой цели последовательно решались следующие задачи;

1. Изучить влияние кратковременной гипотермии на эчергетику митохондрий миокарда и скелетных мышц белых крыс и сусликов.

2. Сравнить влияние гипотермия и зимней спячки на энергетику митохондрий сусликов.

3. Выяснить некоторые особенности окисления и фосфорилировя-кия в митохондриях миокарда и скелетных мышц у двух видов сусликов - арктического и краснощекого как в состоянии бодрствования, так и в состоянии зимней спг-ки.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РЕЗУЛЬТАТОВ. Впервые проведено сравнительное изучение процессов окисления и фосфорплнровяния в митохондриях гомойтермов ч гетер термов в условиях искусственного и естественного понижения температуры тела. Было показано, что искусственная гипотермия вызывает различную реакцию энергетической системы митохондрий у незимоспяших и аимоспяиих животных, организм которых специфическим образом адаптирован к охлажпению.

Впервые исследованы особенности окисления я фосфог.илирозания ■ в китохонцриях миокарда ' и скелетных мьаш у двух вндоз сусликов, имеющих различные экологические условия обитания. Выло показано, что в энергетике митохондрий зимоспяших обнаруживается видовая специфика, отражающая особенности Адаптации организма к условиям сущестйования. Высказано предположен!'':", что сохранение сзолее высокой потенциальной активности в. митохондриях арктических сусликов, обитающих на Крайнем Севере, играет важную роль при пробуждении,.'которое часто происходит при отрицательных температурах в норе и требует значительных энергетических затоат. '

.1 I

- 6 -

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

1. При искусственном понижении температуры тела зимоспящих животных реакция митохондриальной системы окисления и фосфорили-рования отличается от таковой у незимоспящих и имеет ту же самую направленность, что и при естественном понижении температуры тела При впадении в спячку.

2. Во время спячки особенно отчетливо проявляется видовая специфика энергетики митохондрий, отражающая экологические особенности существования животных.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ Одной из важных и сложных задач, стоящих.перед современной биологией и медициной, является выяснение особенностей энергетики у зимоспящих животных и создание на этой основе искусственного управляемого гипобиоза. .Полученные в работе экспериментальные данные свидетельствуют о том, что реакция системы окисления и фосфорилирова-ния на охлаждение у зимоспящих. и незимоспящих животных различны. У белых крыс холод включает защитную терморегудяторную реакцию, у сусликов - это сигнал к естественному и скоординированному подавлению метаболизма. Установленные в настоящем исследовании факты расширяют физиологический спектр феноменологии зимней спячки и заставляют вести поиски новых регуляторов в тканях зимоспящих и адаптированных ^ холоду животных, способных резко снижать уровень метаболизма.

Работа выпол"ена в рамках программы "Гомеостаз", представляет собой фрагмент темы "Регуляция, клеточного метаболизма при воздействиях низких температур на организм", имеет номер Госрегистрации №77025950.

Результат такого рода ^следований представляют не только теоретический, ко и практический интерес, оьи смогут найти приме-

неикр как в экспериментальной биологии, так и п клинической мели *

мине при разработке методов получения состояния искусственного гипобиоза, основанного на естественных физиологических механизмах. Эти данные используптся тогоге в учебном процессе на кафедр" патофизиология в Иркутском медицинском институте.

АЖМШШ МАТЕРИАЛОВ ДИССЕРТАЦИИ.

Материалы диссертации доложены на научны/ кпн'^р^нцнях восибипекогс НИИ физиологии СО АМН СССг (1989, . на научной

конференции ПШ1Л Российского Университета Дружбы Народов (19?п,. на заседании Иркутского городского общества патофизиологов ПРРгм.

СТРУКТУРА И ОБЬЕМ РАБОТЫ.

Диссертационная работа измтена на 100 страницах мяминп писного текста. ил.тгугрирогана 16 таблицами и ю писунками Диссертация состоит и?- введения, 4 глав, г; том числе глапы обсуж дения результатов, выводов. Список литературы солср-«ит Г Г [5 отечественных и 161 иностранных наименований.

' М"ГЕРИА.ЧЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В качестве объектов исследования использовали белую крысу,-как наиболее изученного представителя гомойтс-рмов и 2 вида сусликов, представителей гетеротермов, имеющих разные ареалы обитания - краснощекого и арктического. Ареал распространения краснощекого суслика - это юг Западней Сибири, -Казахстана, т.он типичный обитатель степей и полупустынь.

Арктический длиннохвостый " суслик распространен в Северо-Восточной Азии от Верхоянского Хребта до побережья Охотского и Берннгэтз^м&ич*- и от верховьев рек Яны, Индигирки и Колымы до Ое-ЛйРв?"Северного Ледовитого океана (Сердюк, 1978), обитатель тук«-

- 8 -

ри. Всего в работе использовано 200 животных.

Ь соответствии с еадачами, эксперименты по изучению особенностей окисления и фосфорилированш у животных были проведены пс следующей схеме:

а) интакткые (контроль)

б) охлажденные до температуры тела 22-25° С

в) адаптированные к холоду

г) адаптированные и охлажденные до температуры тела 22-25°С

а) в состоянии бодрствования

б) охлажденные до ректальной температуры 22-25°С

в) в состоянии глубокой спячки

а) в состоянии бодрствования

б) в состоянии глубокой спячки

До эксперимента все животные жили в стандартных условиях еи-вария. Сусликов перед вхождением в спячку переселяли в специальные помещения с температурой воздуха 2-3°С.

>1скусственкая гипотермия создавалась охлаждением животных в холодильных камерах при -15°с, куда они высаживались в тесных

клеточках, ограничивающих движение. Кг-•да температура тела белых

о

крыс или сусликов опускалась до 22-25 С, их исполь&оьели г экопе-р"*енте. Ректальная температура спящих сусликов была 2-4°С. В хо-

Белая крыса

Краснощекий суслик

Арктический суслик

де эксперимента контрольных к охлажденных животных декапетирова-ли, быстро вырезали сердце и мышцу задних конечностей и погружали з холодный рчствор хлористого калия (0,18 Ш. Хорошо охлажденную мышечную ткань отпрепароаывали от сухоталий и жира, измельчали с помощью миниатюрной мясорубки с электроприводом, затем гомогенизировали в стеклянном гомогенизаторе со стеклянным пестиком, используя среду выделения следующего состава в молях (Ш: сахароза - 0,1; КС! - 0,18; ЭДТА - 0,01; хлористый магний - 0,005; АТФ - 0,001; БСА - С,5Z; трис - 0,1; рН - 7,4 при О^С. Митохондрии выделяли из полученного гомогената методом дифференциального цент-' рифугирования.

Исследования на изолированных клеточных структурах выполняли в термостатируемой ячейке при 25°С со средой инкубации следующего состава а молях (М): маннитол 0,3; KCI - 0,01; КН РО - 0,01; тркс - 0,01; рК - 7,4. В качестве субстратов, окисления использовали натриевую соль янтарной кислоты (сукцинат натрия) - 0,006 М или глутаминовую кислоту (г.иутамат) - 0,0012 М.

Дыхательную а кгиеность регистрировали с помощью открытого вращающегося платинового электрода на поллрографе ЛИ-7, АД<3 добавляли в позе 200 нмоль. Определяли скорости дыхания г' трех метаболических ос-тояниях до Чансу (VI, V2, Y3) скорость фосфорили-рования АДФ/fc, а также коэффициент эффективности фосфорилировання (АД<Е/0) и величины дыхательного контроля по Clancy (ДКч') и по Jlap-. ди (ДЧл). Скорости потребления кислорода выражали к ьатомах кислорода на мг белка в минуту, а скорость фосфорилированин в нмоль А5Ф на мг белка в минуту. Белок определяли по Лсури. Результаты обрагютаны статистически.

- 10 -

РЕЗУЛЬТАТЫ '/ПОЛЕЦОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЙ

Использованные нами белы« крысы и оба вида суелино.ч Сыпи представителями разных тшюв природных адаптация. Характерной адаитивнол оооОеШюстыи сусликов, в дтличие от крыс, является резкое снижение обмена Ьсцеетв в холодное время года и впадение в сн-тчку Однако ь периоды бодрствования суслики почти не отличаются от животных с постоянной температурой тела.

Как следует па результатов, представленных в Табл. 1, выявлена белее высокая окислительная способность мышечных митохондри*" сусликов по сравнению с таковой у белых крыс. Это вполне согласуется с данными Сгоип (1980), которые сравнивая беговые воз/

иолшости сусли.чоь и белых крыс показали, что суслики могут бегать дольше, чем крысы и общее потребление кислорода при этом у них оначителыг выше. Вполне возможно, что выявленная ь настоящем исследовании Солее высокая потенциальная дыхательная способность митохондрий в тканях сусликов лежит в основе этого явления.

При адаптации к холоду в митохондриях миокарда белых крыс возрастают скорости окисления, а скорость фосфорилирования даже превышает т'коьую у диких животных. Митохондрии миокарда сусликов окисляют глутамат почти в 2 раза быстрее, чем у белых крыс. При атом, / иусликоЕфЬыше с скорость фосфорилироьания, с такке величина дыхательного контроля. Величины АДФ/0 различаются в м^ льшей степени.

Таким образом, в митохондриях миокарда сусликов, сравнительно недаьно отловленных в природе, а до этого .постоянно обитающих в довольно суровых условиях, наблюдает*. .1 большая мощность окисления и фосфорилнровашы при дыхании на глутамате. Е особенности &""> характерно для наибилее северного видь - арктического суоли-

Таблица 1

Скорость окисления и зфф:-ктивниг:(ь фоо^оришц-овация в митохондриях скелетных мьшщ сусликов и белых крыо (М+м).

Параметры окисления и фосфо г-н лир- зван ия

Белая крыса Краснощекий суслик I (п-10) I: -■--] 0)

Субсцаг окисления - сукцинат

V »о

73

74

й'Ц'/Ч лДф/О

V?

73

74

^ДФЛ АДФ/0

41,5 с1,9 81,415,2 42,7>2,б 150,9+9,5 1,8510, Об '1убь-Г1-=1Т окисления -20,541,0 52,0*3,1 16, 7 К, 2 140,516,9 2,74+0,1 -

51-1,9(5,15л 95,819,1 56,0(4,9 « ¡25,4(17,4 1 ,3*0,11*

глута-ь-нт

21,41-1,8 61,6(5,8

£2,0*1,8л

140,2(8,3 2,29+0,14*

¿¡э 18 31 I/

■-¡О

18 31

16

- ■ Г<0,05

ка. Вероятно ото может быть связано с более высокой активностью соответствующих -ферментов и с большим его содержанием в сердечной ткани этих животных.

3 тс- время обращает нн себя внимание тот ф; т, что митохондрии миокарда сусликов оОладак/р сравнительно высоким уровнем •зкергьаичсокой регуляции, что свидетельствует о б<* сьшей ности мьтохондриьльных Функций у диких животных I'. имеет, вероятие-, немаловажное значение в адекватном приспособлении к икружию• 'Ней среде.

Установленные различия в функциональной активности митохондрий сусликов и белых неадаптированных крыс можно сопоставить с данными Crown et al. (1980), продемонстрировавших ("олее высокий .уровень аэробного метаболизма у сусликов по сравнению с белыми крысами, а также более высокий относительный вес сердца.

В наших экспериментах установлено, что митохондрии скелетных мышц сусликов обладают более еысокой потенциальной способностью к окислению сукцината (:;а 31-35% в 4-м метаболическом состоянии, на 18% - в треть"«;. Однако дыхательный контроль у них выражен слабее ;; зффэктмшость фосфорклирования более низкая, чем в мышечных митохондриях белых крыс. Инкуиация с другим субстратом - гдутами-иовой кислотой, позволила выявить наиболее отчетливую разницу по дыхательному контролю в митохондриях сусликов и крыс. У сусликов ДКч гораздо ниже.

Используемые в наших опытах суслики как краснощекие, так и арктические, в отличие от белых крыс, подвергаются в природе значительным Холодовым воздействиям. Поэтому не исключено, что найденный более низкий уровень энергетической регуляции в мышеадых митохондриях к низкая эффективность фосфорилироьания могли бы служить предпосылками для более высокого теплового эффекта мышечного сокращения, характерного-для северного вида грызунов, в отличие от южных (Ю. И. ВаженоЕ, 1981). Сопоставляя найденный уровень с существующими представлениями о терморегуляторной роли митохондрий скелетных мышц, можно предположить, что этот факт является свидетельством более высокой потенциальной способности мышечной ткани у этих животных, живущих в суровых природных условия.

Дале« было проведено сравнение реакции энергетических систем миокарда и скелетных мышц белых крыс, как представителя гомойтер-

мных животных, и сусликов, типичных гетеротермов, на острое охлаждение. Эта реакция оказалась различной у грызунов с резными типами метаболических адаптации к действию холода. У белых крыс, неадаптированных предварительно к холоду, гипотермия повышает скорости окисления и фосфорилирования и усиливает дыхательный контроль в митохондриях миокарда. В скелетных мышцах при этом наблюдается уменьшение коэффициента фосфорилирования. После адаптации, напротив, скорости окисления и фосфорилирования в митохондриях миокарда при гипотермии уменьшаются без выраженных изменений в параметрах энергетической регуляции, а в скелетных мышцах увеличивается коэффициент фосфорилирования, в результате ускорения этого процесса. В то же время гипотермия в указанных параметрах практически не влияла на скорости окисления и фосфорилирования в митохондриях-скелетных мышц и сердца^ сусликов.

Это свидетельствует *с различной реакции энергетической системы митохондрий на искусственное охлаждение у незимоспящих и зим0спя1дих животных, организм которых'специфическим образом адаптирован к охлаждению. У сусликов сдвиги ь митохондриальной системе окисления и фосфорилирования не связаны с избыточными, затратными механизмами, когда большая часть трансформируемой энергии рассеиваемся в,ииде тепла. Очевидно, что это было бы совершенно излишне при такой форме адаптации к неблагоприятным условиям, как зимняя спячка.

При впадении в спячку температура тела животных опускалась до 2-4°С. При этом в митохондриях, выделенных и? мышц сусликов, наблюдается дальнейшее ослабление дыхания при еще большем усиления сопряженности и коэффициента фоефорчлировнк1'*. по сравнению с искусственной гипотермией.

Такс« .уменьшение дыхательной и фосфэрилирующей активности

при спячке, как показывают данные лигирчтуры, может объясняться изменением сукиинатдегидрогенавной активности, активности переносчиков субстратов адениннуклеатидов, модификацией лнпидчого rj"^: митохондриальннх мембран. Как выражение озонной подготовки организма к зимней спячке можно расси'чтривато и соответствующие изменения в температурной зависимости и энергии активации некоторых шчпчевых .ферментативных реакций (В. В. Хаскр и др., 1977).

Таким обра?ом, г^акики на охлаждение н^оимоспящих и зимоспн-щмх животных ;.-_13ли"ны. Если у белых крыс холод включает защитную терморс-гуляторную реакцию, то у зимоспящях это_сигнал к естественному подавлению метаболизма.

В проведенных исследованиях рассматривались также особенности окисления и фосфорилнрования в митохондриях миокарда и скелетных мышц у двух близких видов сусликов, имеющих разные арегыш обитания. Как показали результаты экспериментов, в состоянии бодрствования у этих видов сусликов ¡«нпичие Функциональной активности митохондрий миокарда проявлялось в несколько более высоких скоростях окисления гйутамата у арктических сусликов, при низком значении коэффициента фосфорилнрования (Табл. " и 3). Так .как снижение АДЕ/О рассматривают как признак уменьшения сопряженности митохондрий (Е. В. Хаскин, 1975; В. П. Скулачев, 1962, 1909), то низкое его значение, возможно, является выражением потенциальной способности митохондрий миокарда арктического суслика к разобщению, которое проявляется в системе окисления глутамина даже в состоянии нормотермии. Если сопоставить эти данные с закономерным уменьшением АДФ/0 в процессе индивидуальной адаптации к холоду (В. П. Скулачев, 1962, 1909; В. В. Хаскин, 1975), то можно предположить адаптивнее значение низкой эффективности фосфорилнрования в сочетании с более высокими скоростями окисления субстрата у

Таблица 2

ВЛИЯНИЕ ЗИМНЕЙ СПЯЧКИ НА ПРОЦЕССЫ ОКИСЛЕНИЯ И ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ " В МИТОХОВДРИЯХ КРАСНОЩЕКИХ СУСЛИКОВ (Ы+м)

Ткань Миокард _ Скелетные мышцы (

Субстрат Сукцинат Глутамат Сукцинат ' Ч Глугамат

С0СГиЛНИ£ ч • Бодрство- Спячка Бодрство- Спячка Бодрство- Спячка Бодрство- Спячка 1

зание вание вание . вание

У2 Б£,3+8,9 33,7+1,8* 21,3+0,8 • 19,4+0,8 ■ 55,9+5,15 35,5+2,6* 21,4*1,3 16,9+1,7

УЗ о 129,1+13,5 70,5+3,2* 66,1+4,6 34,4+2,1 95,8+9,1 62,9+3,8* 61,о+5,8 33,2+4,0*

У4 67,8+8,2 36,9+2,0* 19,8+1,5 13,5+1,0* 56,0+4,9 39,8+2,3* 22,0+1,8 14,0+1,4*

АДШ 190,0+20,6- 127,6+12,3* 183,4+12,9 83,3+8,0* 125,4+17,4 120,9 <-8,8 139,9+16,8 78,0+9,9*'

АДФ/О. 1,51+0,10 1,80+0,18 2,81+0,14 2,37+0,15 1,39+0,11 1,96+0,16* 2,29+0,14 2,20+0,12

ДКч 2,00+0,10 1,93+0,08 '3,41+0,17 2,65+0,27 1,77+0,11 1,59+0,02 2,80+0,13 2,41+0Д1

- достоверность с состоянием бодрствования (Р<0,05)

Таблица 3

ВЛИЯНИЕ ЗйМКЕй СПЯЧКИ НА ПРОЦЕССЫ ОКИСЛЕНИЯ И 'ХОСФОРШГ^ОВАКЛ •В МИТОХОНДРИЯХ АРКТИЧЕСКИХ СУСЛИКОВ (М+м1

Тг*ан ь Миокард Скелетные МЫШЦЙ

Субстрат Сукцинат Глутамат Сукцинат Глутамат

Состояние БОДрСТЕО- Спячка • Бодрство- Сяячк? Бодрство- Спячка Бодрство- Спячка

ваше вание вание вание * 1

42 71,3+5,3 45,5+9,7* 26,7+3,1. 23,§+1,4 56,1+8,3 57,2+3,2 20,0+3,0 25,5+1,2

43 4-^,9 78,9+10,0* 86,9+8,9 51,5+3,1* 83,2-г7,5 93,7+3,2", 56,3+5,9 53', 6+3,5

У4 61,4+5,3 43,6+5,0 25,9+2,3 16,5+1, 1* 48,7+5,4 55,7+1,81 .' ■ 22,3+2,3 16,3+0,7

АДСЛ 193,8+15,5 144,й+12,9* 170,8+8,3 . 131,6+12, СЬ» 104,0+9,2 170,4+4,5* 136,1+12,0 164,4+15,0*

АДф/0 1,56+0,.1.5 1,86+0,02 2,12+0,17 2,56+0,03* 1,24+0,07 1,82+0,05* 2,30+0,11 2,77+0,15

ДКч 2,07+0,10 1,66+0,06 3,59+0,22 3,18+0,30 1,76+0,27 1,68+0,08 2,56+0,10 3,66+0,34*

*) - достоверность с состоянием бодрствования (Р'О.Со)

арктических сусликов. В литературе имеются свидетельства о том,-что большая мощность энергетической системы достигается снижением ае эффективности. Таким образом, полученные данные подтверждают существование представления о большей мощности митохондриальной системы сердца у северных видов животных, обусловленной требованиями, которые предъявляет к ней существование организ! а в более суровых климатических условиях.

Еще более заметны отличия в функциональной активности митохондрий исследованных видов во время зимней спячки. Видно, что скорости окисления и фосфорилирования в митохондриях миокарда обоих ридов во- время спячки уменьшаются. Однако, у арктических сусликов это уменьшение выражено в меньшей степени, чем у краснощеких, а при дыхании на глутамате коэффициент фосфорилирования возрастает у арктических сусликов, тогда как у краснощеких-уменьшаются все параметры энергетического сопряжения. Можно предположить, что системы окисления и фосфорилирования в митохондриях миокарда арктических сусликов обладают 'большей устойчивостью к снижению температуры организма во время спячки.

Также проявляются различия в Функциональной активности митохондрий скелетных мышц этих двух видов животных во время спячки, хотя в состоянии бодрствования никаких особенностей у них не обнаружено. В период спячки у арктических сусликов, в отличие от краснощеких, скорости окисления обоих субстратов не снижаются, а скорости фосфорилирования. даже возрастает. Вероятно такое сохранение высокой потенциальной активности в мышечных митохондриях арктических сусликов играет не последнюю .роль при пробуждении, которое зачастую чрсисходмт при отрицательных температурах в норе, что требует- дополнит о ль них загрят энергии (В. Н. Вилокуроь, А. К. Ахременко, 1932).

Полученные данные становятся понятными в свете исследований (ЕИ. Налабухов, 1985; ЕП. Ипатьева, 1968; В. Е Винокуров, А: К. Ахременко, 1982), показавших большую устойчивость арктического суслика к охлаждению как в состоянии бодрствования, так и во время зимней'спячки, по сравнению с красующекими, обитающими в менее суровом климате.

Многократное сокращение потребности в энергии и ее акцепторах при зимней спячке приводит к перестройке энергетики митохондрий, однаке в. данном случае изменение энергетического состояния митохондрий определяется не только температурой тела, но и сезонными перестройками метаболизма при подготовке к спячке.

• Таким образом, зимняя спячка оказывает существенное влияние на энергетику митохондрий как миокарда, так- и скелетных мышц сусликов! Однако в 'реакциях этих клеточных структур обнаруживается видовая специфика, отражающая, вероятно, особенности адаптации организма к разным условиям существования.

ВЫВОДЫ

1. Выявлены высокая окислительная способность и более низкие величины коэффициента эффективности фосфоридирования в митохонд- ' риях скелетных мышц сусликов по сравнению с белыми крысами.

2. Острое охлаждение белых крыс сопровождается ослаблением сопряженности окисления и фосфорилированмн в митихондриях. Это свидетельствует о различней реакции энергетической системы митохондрий на искусственное охлаждение у незимоопнищ и зимоспящих животных, отражающей механизмы адаптации к охлаждению.

3. При впадении в спячку наблюдается дальн^йше^ ослабление дыхания при еще большем усилении сопряженности и увеличении коэф-

фициента фосфорилирования по сравнению с искусственной гипотерми ей.

4. В состоянии бодрствования обнаружено значительное сходство по изучаемым' параметрам в энергетике митохондрий у краснощеких и арктических сусликов. Скорости дыхания и фосфорили-рования, а также другие параметры энергетического сопряжения в митохондриях скелетных мышц не отличаются, в в митохондриях мио-

4 I

карда у арктических сусликов выявляются более высокие скорости в 3 метаболическом состоянии на глутамате и низкий коэффициент фосф рилирования по сравнению с краснощекими.

Б. В состоянии бодрствования у обоих видов сусликов дыхание и фосфорилирование в миокарде протекает более интенсивно и большей степенью сопряженности этих процессов, чем в митохондриях' скелетных мышц.

6. Зимняя спячка оказывает угнетающее влияние на окисление и фосфорилирование в митохондриях миокарда у обоих видов сусликов. Однако у краснощеких сусликов, по сравнению с арктическими, при спячке отмечается более глубокое снижение скоростей этих двух процессов с некоторым ослаблением сопряженности между ними.

7. Под влиянием, ¿имней спячки изменяются параметры дыхания и фосфорилирования в митохондриях скелетных мышц обоих видов сусликов. Угнетение этих процессов было выявлено лишь у краснощеких сусликов, тогда как при спячке у арктических сусликов скорости окисления не уменьшаются, а скорости фосфорилирования возрастают.

Ь В состоянии зимней спячки эффективность фосфорилирования в митохондриях скелетных мышц обоих видов суслика значительно выше, чем в состоянии бодрствования (на 50,6% при дыхании на сукци» нате). о

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Влияние ост ¡ого охлаждения на окисление и фосфорилирова-ние в митохондриях скелетных мышц белых и серых крыс // В сб.: Система терморегуляции при адаптации организма к факторам среды. -Новосибирск, 1990, т. 1, с. 110-111.

2. Видовые и индивидуальные адаптации - сходство и различие на примере изучения окисления и фосфорилирования в митохондриях миокарда *елых и серых крые // В сб.: Система терморегуляции при адаптации организма к факторам среды,- Новосибирск, 1990, т. 1, р. 125-126.

3. Окисление и фосфорилирование в митохондриях скелетных мышц и миокарда у грызунов различной экологической специализации при воздействии низкой температуры // Журнал экспериментальной V клинической медицины. - 19'30. т. 30, N6, с. 88-93 (соавт. М. И. Агаджанов, В. К. Преображенская).

Подписано к печати 12.10,92. Заказ 23 . 1992 г. Объем11.0 п.л.'Формат 60 х 90. 1 / 16 . Тираж 100 экз.

Подразделение оперативной полиграфии Иркутского государственного университета им. А.А.Жданова 664003,г.Иркутск,б.Гагарина,36