Энергетика биологических мембран - Скулачев В.П.
ISBN 5-02-004027-4
Скачать (прямая ссылка):
5.4. АцН как источник энергии для образования тепла
313
чем в контроле. Эта надбавка исчезала после введения животным пропанолола — антагониста норадреналина. Вес бурого жира 8а те же 3 нед. опыта увеличивался более чем втрое [726, 1273]. В митохондриях возрастало количество термогенина. Подобно адаптации к холоду, «ресторанная диета» сенсибилизировала организм к норадреналину. Инъекция гормона вызывала резкое увеличение потребления кислорода организмом [1272] и повышение количества термогенина в митохондриях бурого жира [726, 1094, 1272]. В то же время мутация, вызывающая ожирение, как оказалось, сопровождается снижением уровня термогенина у мышей [725] (см. обзор: [1108]).
Согласно данным Никольса [415], митохондрии периферической ткани бурого жира людей в юношеском возрасте находятся по степени разобщения в промежуточном положении между митохондриями той же ткани тепло- и холодоадаптированных морских свинок. Как и у животных, митохондрии бурого жира людей чувствительны к низким концентрациям жирных кислот.
В заключение этого раздела мы хотели бы подчеркнуть, что термогенная функция дыхания сейчас изучена лучше всего применительно к бурому жиру. Это обстоятельство иногда приводит к переоценке биохимиками значения данной ткани в терморегуляции. Бытует мнение, что бурый жир — единственная ткань, ответственная за дополнительную теплопродукцию при охлаждении. Известно, однако, что стимуляция дыхания млекопитающих на холоду может быть обусловлена лишь не более чем на 30—40% активацией метаболизма в их буром жире [575]. Что касается птиц, то они вовсе не имеют бурого жира и тем не менее демонстрируют несократительный термогенез и мощное повышение газообмена в ответ на снижение окружающей температуры [123, 135, 223]. Кроме того, как подчеркивают Рафаэл и соавт. [1231], бурый жир играет малую роль в несократительном термогенезе млекопитающих (крыс, хомяков), адаптированных к термонейтральным условиям. С. П. Маслов и соавт. [67] указывают, что хирургическое удаление бурого жира не исключает стимуляции in vivo норадре-налином или охлаждением дыхания адаптированных к холоду взрослых мышей либо новорожденных крысят.
Перечисленные наблюдения хорошо согласуются с нашими данными относительно терморегуляторного разобщения в скелетных мышцах, описанными в предыдущем разделе, и фактом активации на холоду несопряженного дыхания в митохондриях печени. Об этом эффекте пойдет речь ниже.
5.4.2.3. Печень
Митохондрии печени отличаются от митохондрий «быстрых» скелетных мышц и бурого жира, в частности, тем, что в их внешней мембране имеется очень активный путь свободного окисления:
314
5. Потребители ЛщН
NADH — цитохром bb. Процесс катализируется флавиновой NADH-цитохром &5-редуктазой (другое название флавопроте-ин-5, или fp5).
Этот путь был открыт Jle-нинджером в 1951 г. [920]. В течение длительного времени он оставался загадкой митохонд-риологии, так как, несмотря на высокую скорость переноса электронов от NADH к цитохрому 6В, дальнейшая судьба восстановительных эквивалентов оставалась неясной. В использованных условиях опыта восстановленный цитохром Ъъ переносил электроны на добавленный цитохром с, но не на эндогенный цитохром с митохондрий. В результате считалось, что митохондрии не способны окислять внешний NADH со сколько-нибудь заметной скоростью.
Ситуация меняется, если животное перед опытом на митохондриях было подвергнуто воздействию холода. Как показали в нашей лаборатории Е. Н. Мохова и сотр. [64, 1066], 15-минутное выдерживание на холоде крыс, предварительно подвергнутых серии холодовых стрессов, приводит к освобождению в межмембранное пространство части фонда цитохрома с, сорбированного на внешней поверхности внутренней мембраны печеночных митохондрий. Этот эффект сопровождается активацией внешнего пути окисления NADH. Для его реализации, как и для других терморегуляторных изменений в печени, необходимы тиреоид-ные гормоны [149, 622] (рис. 97).
Внешний путь окисления NADH не чувствителен к ротенону и амиталу, ингибиторам NADH—CoQ-редуктазы. С. П. Маслову и И. Н. Ивашкиной [88] удалось показать снижение чувствительности к амиталу дыхания животного in vivo. Инъекции амитала слабее тормозили газообмен мышей, предварительно адаптированных к холоду. Это наблюдение свидетельствует о том, что амитал-устойчивое дыхание вносит заметный вклад в дыхание животного в условиях повышенной теплоотдачи. Помимо печени, здесь могли бы участвовать и почки, митохондрии которых также содержат цитохром Ъъ, хотя соотношение Ь5: аа3 в этой ткани втрое ниже, чем в печени [125]. В скелетных мышцах цитохрома Ьъ нет совсем. Тем не менее внешний NADH окисляется с измеримой скоростью, если добавить в инкубационную среду цитохром с [2]. Остается
Митоходриальные мембраны Внешняя Внутренняя
Рис. 97. Путь окисления внешнего NADH печеночными митохондриями крысы, подвергнутой воздействию холода
Объяснения в тексте
5.4. Д,иН как источник энергии для образования тепла
315
открытым вопрос о том, какое отношение имеет последняя система к терморегуляторной продукции тепла.
