Гормони і терморегуляція. Експериментальний дані

Відео: Новий продукт Jeunesse M1ND ™

На підставі наявних часом суперечливих експериментальних даних вважають, що роз`єднання окислення і фосфорилювання в деяких тканинах може грати певну роль в стимуляції термогенеза в умовах холодової адаптації. Так, показано, що при холодової адаптації теплокровних тварин в різних тканинах і їх ізольованих мітохондріях закономірно збільшується поглинання кисню.

Однак в печінці холодова стимуляція дихання, мабуть, не супроводжується відокремленням: коефіцієнт фосфорилювання Р: О в мітохондріях (концентрація естеріфіцірованний неорганічного фосфору на моль поглиненого кисню) залишається рівним приблизно 2-3. Разом з тим в скелетних м`язах вже незабаром після початку перебування тварин на холоді відбувається достовірне зниження коефіцієнта Р: О, що супроводжується підвищенням дихання і теплопродукції (Скулачов, 1964, 1969).

Роз`єднання дихання і фосфорилювання в м`язах виявляється ще більш вираженим при повторному холодовом впливі. Показано, що ступінь роз`єднання добре корелює зі стійкістю тварин до первинного і повторного охлаждениям. Чим процес роз`єднання вище, тим тварина краще і довше підтримує постійну температуру тіла.

Холодові тренування паралельно знижують сполучення, збільшують теплопродукцию і підвищують стійкість тварин до тривалого охолодження. Виявилося також, що синтетичні разобщители типу динитрофенола (ДНФ) надають в певних концентраціях сприятливий ефект на холодову адаптацію тварин (Скулачов, 1969). На противагу охолодження вплив високих температур підсилює сполучення, знижує теплопродукцию в м`язах і інших тканинах (Кассуто, 1968).

Особливе значення в процесах термогенеза надається бурому жиру. Бура жирова тканина виявлена у ряду видів ссавців і, зокрема, у тварин, що впадають в зимову сплячку (борсуки, ховрахи, кажани). Вона локалізована в області дорсальній поверхні грудної клітки і навколо вісцеральних органів. Цю тканину відносять до жирової тканини лише внаслідок високого вмісту в ній нейтральних ліпідів. Разом з тим в структурно-функціональному відношенні вона істотно відрізняється від звичайної білій жировій тканині.

Характерна структурна особливість бурого жиру - величезна кількість мітохондрій, що містяться в його клітинах і додають тканини бурий колір. Функціональною особливістю мітохондрій даної тканини є низький рівень сполучення процесів окислення і фосфорилювання, причому ця особливість поєднується з високим вмістом в органелах НЕЖК (Ліндберг і ін., 1966).

В процесі пробудження тварин від зимової сплячки в клітинах бурого жиру відбувається ліполіз, і вільні жирні кислоти в техже клітинах включаються в окислювальні процеси або надходять в кров. Активація ліполізу і дихання при низькому рівні синтезу АТФ в буром жирі призводить до посилення теплопродукції і розігріву крові сплячих тварин, стимулюють їх до пробудження. З точки зору одних авторів (Сміт і ін., 1963, 1964, 1969- Джоел, 1965), термогенез в буром жирі грає вирішальну роль в загальній теплопродукції тваринного організму, з точки зору інших (Скулачов, 1969), - термогенезу в бурої жирової тканини належить скромне місце і його значення обмежується лише пусковий роллю в активації процесів теплоутворення в інших тканинах. Справедливість тієї чи іншої точки зору на фізіологічне значення бурого жиру покаже майбутнє. Нам же хотілося тут наголосити на іншому.

Згідно з даними про зміну інтенсивності дихання і фосфорилювання в різних тканинах в умовах холодової акліматизації, ступінь посилення тканинного дихання, роз`єднання і термогенеза зазвичай залежить від змісту в клітинах і їх мітохондріях вільних жирних кислот. Мітохондрії, ізольовані з м`язів охолоджених тварин або бурого тканини і печінки тварин, що прокидаються від зимової сплячки, містять підвищену кількість НЕЖК. Оскільки останні, як показали спеціальні експерименти, мають потужний роз`єднувальним дією (правда, в дуже високих концентраціях), висловлюється припущення, що включення НЕЖК в мембрани мітохондрій може бути кінцевою ланкою в складному ланцюгу процесів, що призводять до холодового роз`єднання і, отже, температурної адаптації ( Скулачов, 1969- Хіммс-Хаген, 1969, 1970).

Таким чином, наведені дані, no мабуть, показують, що зміна інтенсивності вільного окислення в процесах терморегуляції - результат не тільки зміни загальної активації клітинного дихання, але і наслідок роз`єднання енергії окислення і окисного фосфорилювання. Інакше кажучи, зміна рівня сполучення в процесах теплообміну може грати в певних межах необхідну адаптаційну роль, активно перемикаючи енергетичні реакції з освіти АТФ на термогенез.

Не слід, однак, думати, що процес роз`єднання вичерпує регульоване теплоутворення в тканинах, тим більше, що стимуляція тканинного дихання при будь-яких умовах збільшує теплопродукція і є механізмом компенсації зниження синтезу АТФ, і посиленого її розпаду. Абсолютна кількість АТФ в клітинах в умовах холодової адаптації або при дії гормонів збільшується, а дихальний контроль (пригнічення дихання АТФ і стимуляція дихання АДФ) в ряді випадків не посилюється, а послаблюється (Кандрор, 1967, 1973).

В процес температурної адаптації, регульованою гормональними системами, ймовірно, паралельно і послідовно включаються різні фактори, що модифікують окислювальні процеси і термогенез: мобілізація енергетичних ресурсів з депо і особливо їх утілізація- синтез функціональних і структурних білків мітохондрій, які забезпечують утворення енергії в клетке- рівень сполучення окислення і фосфорилювання. Припускають, що ступінь участі кожного з перерахованих факторів в регуляції теплопродукції залежить від типу клітин, тривалості адаптаційного процесу, характеру дії того чи іншого гормону, який бере участь в регуляторному процесі.

Аналіз механізмів впливу гормонів на адаптаційний термогенез показує наступне. Катехоламіни симпатоадреналової системи, найімовірніше, шляхом збільшення утворення цАМФ в білій і бурої жирової тканини викликають відносно швидке посилення ліполізу, а потім підвищення концентрації НЕЖК в крові і клітинах. Накопичення НЕЖК в різних клітинах, з одного боку, збільшує забезпечення дихання субстратами, з іншого - зменшує сполучення (Бевіз і ін., 1968).

Вважають, що обидва ці ефекту адреналіну і норадреналіну, а також їх вплив на утилізацію глюкози і НЕЖК стимулюють вільне окислення і термогенез. Катехоламіни через цАМФ здатні, мабуть, і безпосередньо стимулювати процеси тканинного дихання і теплопродукція, підвищуючи активність одного з ключових ферментів циклу Кребса ізоцитратдегідрогенази в різних тканинах, без роз`єднання окислення і фосфорилювання (Кулинский, 1976).

Механізми дії тиреоїдних гормонів на процеси клітинного дихання, окисного фосфорилювання і теплопродукції, мабуть, більш складні і множинні. Іодтіроніни в фізіологічних концентраціях впливають на клітинні процеси з тривалим лаг-періодом, переважно стимулюючи процеси транскрипції. Вважається, що калорігенний ефект даних гормонів обумовлюється в основному індукцією синтезу деяких мітохондріальних білків, що активують транспорт електронів (Тата, 1964, 1976).

При цьому стимулюючий ефект фізіологічних концентрацій Т3 і Т4 на дихання і теплопродукція не супроводжується вираженим відокремленням окислення і фосфорилювання, властивим токсичним кількостей гормонів. Деякі автори вважають все ж можливим пряме роз`єднує дію фізіологічних концентрацій тиреоїдних гормонів на мітохондрії та аналогічний ефект гормонів через мобілізацію НЕЖК (Гольбер, Кандрор, 1972- Туракулов, 1974). Крім того, постулюється ще один шлях впливу Т3 і Т4 на клітини. Йдеться про можливе стимулюючий ефект йодтиронінів на Na +, К + -АТФази.

Припускають, що тиреоїдні гормони, підвищуючи активність натрієвого насоса в плазматичних мембранах клітини, підсилюють розпад АТФ і тим самим за механізмом дихального контролю вдруге стимулюють теплопродукцию і поєднане фосфорилирование (Едельман і ін., 1975). Це припущення грунтується на експериментальних даних, що показують, що оубаін (специфічний інгібітор натрієвого насоса), а також дефіцит Na + і К + (активатори насоса) знімають калорігенний ефект гормонів щитовидної залози. Проте залишається неясним, чи є дія цих гормонів на АТФазу первинним і прямим?

Вже говорилося про те, що кортикостероїди, найімовірніше, регулюють термогенез не так самі по собі, скільки як перміссірующіе чинники, а також стимулятори ліполізу і мобілізації НЕЖК.

Відповідно до сучасних уявлень, симпато-адреналової системи бере участь у відносно швидко протікають адаптаційних процесах, що розвиваються у відповідь на температурні впливи. У той же час гіпоталамо-гіпофізарно-тиреоїдна система переважно включається в регуляцію щодо тривалої перебудови теплообміну. Взаємодія гормональних систем в процесах терморегуляції, мабуть, здійснюється як на рівні гіпоталамічних центрів, так і на рівні клітин-мішеней.

В.Б. Розен