Текст книги "Стресс и патология"

Рис. I-16. Миокард левого желудочка крысы при иммобилизационном стрессе. Фаза истощения (72 ч опыта). Деструктивные кардиомиоциты первого типа. × 71 000

Рис. I-17. То же, что и на рис. I-16. Фаза истощения (72 ч опыта). Деструктивные кардиомиоциты второго типа. × 71 000

Примечательна мозаичность изменения митохондрий: в одной и той же клетке имеются митохондрии с различной степенью изменений – от умеренного набухания и неравномерного расположения крист до полной деструкции органелл (рис. I-18). В миофибриллах отмечается появление множественных участков деструкции. На продольных срезах отчетливо видно, что вначале происходит расплавление тонких миофиламентов. Затем возникают очаги их деструкции на протяжении нескольких саркомеров. Разделительные диски Z исчезают. В этих участках сохраняются лишь обрывки толстых миофиламентов и остатки дисков I (рис. I-18). В других участках происходит гомогенизация миофибрилл. В очагах гомогенизации заметны обрывки миофиламентов, которые затем подвергаются расплавлению. Наблюдается значительная вариабельность в степени повреждения между различными мышечными клетками этого типа. В некоторых кардиомиоцитах в областях разрушения миофибрилл видна гомогенная масса миофиламентов, в то время как другие области имели нормальный или почти нормальный вид. В очагах тяжелого повреждения клетки спектр изменения был довольно широким – от конденсации до полного лизиса миофибрилл.

Рис. I-18. То же, что и на рис. I-16. Фаза истощения (72 ч опыта). Деструктивные кардиомиоциты третьего типа. × 71 000

Рис. I-19. То же, что и на рис. I-16. Фаза истощения (72 ч опыта). Лизис кардиомиоцитов. × 71 000

На периферии таких поврежденных участков миофибриллы часто пересокращены и подвержены процессу гомогенизации и лизиса (рис. I-19). Сопряжение кардиомиоцитов нарушается за счет расхождения плазматических мембран, образующих вставочные диски и их фрагментации (рис. I-19), что характерно для декомпенсации сердца, сопровождающейся развитием фибрилляции желудочков [122]. Показателем функциональной перегрузки светлых кардиомиоцитов 3-го типа является резкое расширение канальцев саркоплазматического ретикулума вплоть до образования крупных вакуолей и цистерн (рис. I-18). Повреждения саркотубулярной системы, играющей важную роль в распространении возбуждения по миокардиальной клетке, могут привести к замедлению распространения импульса и возникновению блоков проведения, т. е. к прогрессированию возникшей в миокарде фибрилляции [122]. Кроме того, перерастяжение и частичное разрушение канальцев саркотубулярной системы может стать основой ослабления сократительной силы сердца, так как приходящее в миофибриллы возбуждение не будет реализовываться их сокращением. Такой механизм может лежать в основе развития сердечной недостаточности. Существуют три основные причины, обусловливающие сердечную недостаточность: 1) нарушение функции саркоплазматического ретикулума поглощать, накапливать и отдавать Са²⁺, участвующий в акте сокращения, 2) дефицит энергии и 3) функциональная несостоятельность контрактильного аппарата кардиомиоцитов [164]. Морфологически сочетание действия этих негативных факторов в принятых условиях документируется резким расширением канальцев саркоплазматического ретикулума, деструкцией митохондрий и миофибрилл (рис. I-17, I-18). По сути дела тот же сценарий развития стрессорных кардиопатий, предложенный Ф. Меерсоном, заложен в механизме «кальциевой триады»: накопление Са²⁺ в кардиомиоцитах из-за неполадок в системе внутриклеточного транспорта катиона может привести к недостаточности сердца в результате возникновения кальциевых контрактур, активации фосфолипаз и особенно протеаз, разрушающих диски миофибрилл, и нарушения окислительного фосфорилирования в нагруженных Са²⁺ митохондриях [98].

Действительно, как видно из рис. I-18, в светлых кардиомиоцитах 3-го типа налицо типичные признаки кальциевого повреждения ультраструктуры: имеются контрактурные полосы пересокращения миофибрилл с гомогенизацией содержимого, лизис саркомеров, начинающийся с Z дисков, накопление в межкристном пространстве сильно набухших митохондрий осмиофильных включений ортофосфата кальция. Считается, что перегрузка миокардиальных клеток кальцием является главной причиной альтеративных сдвигов не только при классических кальциевых (адреналиновых, изопротереноловых) некрозах, но и при гиперфункции, гипертрофии, ишемии (неглубокой), гипоксии, стрессорных повреждениях, большинстве некоронарогенных болезней сердца [246].

Повреждения сарколеммы и изменения саркоплазматического ретикулума могут приводить к сбоям в работе кальциевой помпы и Na-Ca-ионообменного механизма [97], т. е. к прогрессирующему накоплению содержания катиона в кардиомиоцитах в результате проникновения избыточного Са²⁺ внутрь клетки из межклеточного пространства через образовавшиеся дефекты в плазмалемме [246], блокирования процесса откачки кальция из клетки и слабости механизмов его внутриклеточной утилизации. В итоге в клетках образуется массивная кальциевая перегрузка [239], которая морфологически проявляется накоплением в матриксе митохондрий электронноплотных гранулированных осадков фосфата кальция [239], появлением участков пересокращения саркомеров и расширением канальцев саркоплазматического ретикулума [167]. С указанными изменениями связывают затруднение в проведении нервных импульсов, нарушения ионного транспорта, развитие незавершенной диастолы [97] и снижение сократимости миокарда при хроническом дефиците насосной функции сердца [311]. Независимо от конкретной причины накопления избыточного Са²⁺ в саркоплазме этот процесс неизбежно приводит к одному и тому же эффекту – несостоятельности энергообеспечения кардиомиоцитов за счет снижения генерации энергии в митохондриях, гиперактивации Са-зависимых АТ-Фаз и истощению АТФ в местах его использования [218], что составляет патогенетическую основу развития сердечной недостаточности.

Ядра светлых кардиомиоцитов всех 3 типов – округлые, без признаков маргинации хроматина, которую обычно расценивают как показатель ухудшения дренажной функции саркоплазмы [109]. В межклеточных и перикапиллярных пространствах возле светлых клеток всегда много однооболочечных митохондрий с гомогенизированным матриксом, разнокалиберных первичных и вторичных лизосом, которые служат морфологическим маркером стресс-реакции [251].

В завершающей стадии иммобилизационного стресса (72 ч опыта) в миокарде левого желудочка встречаются три типа капилляров. Просветы капилляров первого типа широкие, содержат эритроциты (рис. I-16). Цитоплазматические отростки эндотелиальных клеток гофрированы, пиноцитоз умеренный. Просветы капилляров второго типа, тесно прилегающих к разрушающимся кардиомиоцитам, почти полностью закрыты набухшими эндотелиальными клетками или эритроцитарными тромбами (результат гемостаза), в их ядрах количество хроматина увеличено (рис. I-19). Наконец, третий тип капилляров отличается тем, что эндотелиальные клетки здесь образуют длинные цитоплазматические клапаны, куда часто смещаются гиперхромные ядра. Эти отростки достигают противоположной стенки капилляра и делят его просвет на несколько полостей. Вокруг таких капилляров очень много поврежденных митохондрий, различного типа лизосом, эритроцитов (рис. I-20). Базальный слой капилляров первого и третьего типа не изменен, а второго – сужен.

По сравнению со стадией относительного покоя (контрольные животные), где в клеточном спектре левого желудочка сердца преобладают полутемные кардиомиоциты, содержанием каждой стадии иммобилизационного стресса является некий главный (определяющий энергетику) процесс, который лимитирует появление преобладающего типа клеток: в фазу напряжения – набухание (светлые); в фазу резистентности – деление (переходные) и регенерация (темные); в фазу истощения – деструкция (деструктивные клетки). Трансформация одного типа клеток в другой в рамках замкнутого жизненного цикла кардиомиоцитов: светлые – переходные – темные – полутемные – светлые является проявлением механизма стабилизации энергетики при прогрессировании гиперфункции сердца в условиях непрекращающегося раздражения. Деструктивные светлые клетки – это необратимо поврежденные кардиомиоциты, сошедшие с орбиты жизненного цикла.

Набухание митохондрий в первой стадии стресса (1– 12 ч опыта) является наиболее быстрой реакцией этих органелл на те требования, которые предъявляются к клетке новыми условиями функционирования. Быстрая трата энергии приводит к изменению соотношения компонентов адениловой системы внутри митохондрий, что, в свою очередь, обусловливает изменение ионного баланса по обе стороны митохондриальных мембран и степень гидратации митохондрий. Поступление в них воды вызывает увеличение объема митохондрий, расправление крист и общее увеличение энергообразующей поверхности. Выработка энергии усиливается и происходит восстановление нарушенного энергетического гомеостаза клетки [160]. Следовательно, набухание митохондрий можно расценивать как показатель их гиперфункции. Если оно превышает критический уровень, выход энергии резко снижается в результате перерастяжения внутренних митохондриальных мембран и пространственного разобщения энергообразующих комплексов. Чрезмерное набухание митохондрий в фазе истощения иммобилизационного стресса (72 ч опыта) следует расценивать как переход адаптивно-приспособительной реакции, мобилизующей для контрактильных элементов миокарда дополнительные энергетические резервы, в патогенетическую, приводящую к необратимым нарушениям структурной целостности органелл и их гибели (рис. І-17).

Степень набухания митохондрий регулируется прежде всего уровнем оксигенации клетки. У стрессированных животных площадь капиллярного русла миокарда заметно снижается в начальную (1 ч – фаза тревоги) и терминальную (72 ч – фаза истощения) стадию иммобилизационного стресса. В эти же сроки на начальном и завершающем пиках содержания стресс-гормонов в крови (катехоламинов [121] и 11-ОКС [16]) в кардиомиоцитах наблюдается набухание митохондрий, особенно выраженное в фазу истощения, что указывает на аварийную гиперфункцию органелл в условиях дефицита кислорода, когда осуществляется энергообеспечение только специализированной функции сократительных клеток.

Рис. I-20. То же, что и на рис. I-16. Фаза истощения (72 ч опыта). Перегородки (клапаны) в просвете капилляра. × 71 000

Деление и регенерация митохондрий во второй стадии стресса возникают тогда, когда нагрузка, падающая на миокард, не устранена и нарастающее действие повреждающего фактора приводит к усилению морфологических изменений в миокарде. Вначале на первый план выступают явления, связанные прежде всего с восстановлением количества митохондрий в кардиомиоцитах (24 ч опыта), а затем основными становятся процессы регенерации митохондрий, утративших кристный материал (48 ч опыта). Однако при непрерывном раздражении животных это восстановление никогда не бывает полным. Даже при увеличении общего количества митохондрий и содержания в них крист в каждой отдельной митохондрии количество крист не достигает исходного уровня, что является причиной постоянной гиперфункции органелл и их ускоренного разрушения [122].

Нарастающий энергетический дефицит вызывает необходимость включения в каждый цикл функционирования кардиомиоцита все большего количества митохондрий и тем самым прогрессивно сокращается возможность их полноценной регенерации. Таким образом, несмотря на усиление процессов регенерации митохондрий, во второй стадии одновременно увеличивается и процесс изнашиваемости органелл. Эффективность генерации энергии в митохондриях отдельных кардиомиоцитов постепенно снижается, и для поддержания насосной функции сердца в каждом цикле его сокращения включается все большее количество миокардиальных клеток, в которых

при этом начинают накапливаться деструктивные изменения. Дефектное энергообеспечение увеличивает дисбаланс между деструктивными и биосинтетическими процессами, что, в свою очередь, приводит к постепенному исчезновению компенсаторно-приспособительных реакций и нарастанию изменений, обусловливающих в последующем развитие сердечной недостаточности.

Деструкция митохондрий и миофибрилл кардиомиоцитов в третьей заключительной стадии стресса – это срыв приспособительных механизмов, а прогрессивно нарастающее нарушение биоэнергетических процессов в сердце, приводящее к появлению деструктивных светлых клеток, можно рассматривать как коллапс энергетики миокарда. Энергетическое истощение лежит в основе развития и так называемого комплекса изнашивания гипертрофированного сердца [96], поскольку хроническая недообеспеченность миокардиальных элементов приводит их к гибели. На этой основе закономерно возникает сердечная недостаточность, а явления укорочения эффективного рефрактерного периода миокарда создают предпосылки для возникновения различных нарушений ритма сердца – от экстрасистолии до смертельной фибрилляции желудочков [96].

Таким образом, судя по морфологическим сдвигам ультраструктуры кардиомиоцитов, непосредственной причиной гибели животных в терминальной фазе истощающего иммобилизационного стресса, по всей вероятности, является сердечная недостаточность, развивающаяся на фоне фатальной несостоятельности энергообеспечения сердечной мышцы.

Биоэнергетика сердца. Отражением стрессорной реакции на метаболическом уровне может быть прежде всего адаптационная перестройка энергетического обмена, а именно изменение функционирования систем генерации и потребления энергии [121]. Общее представление о состоянии энергообразовательной функции митохондрий сердца при стрессе можно получить уже исходя из данных сравнительного исследования дыхания органелл с помощью стандартной полярографической техники.

Обработка полярограмм включала определение скорости дыхания митохондрий после последовательных добавок 10 мМ сукцината (V₀), 100 мкМ АДФ (V₃ и V₄), 400 мкМ динитрофенола (V₅). Рассчитывались также величины дыхательного контроля ДК_л и ДК_ч по Ларди – Вельману (V₃/V₂) и по Чансу – Уильямсу (V₃/V₄).

Полученные результаты приведены в табл. I-1. Истощающий иммобилизационный стресс по Г. Селье [140] отчетливо повышает скорость дыхания митохондрий сердца во всех метаболических состояниях. Причем увеличение окислительной активности митохондрий сопровождается ухудшением энергетической регуляции дыхания. Динамические параметры дыхательной цепи при стрессе, например коэффициент усиления, отражающий эффективность сопряжения дыхания и фосфорилирования (ДК_л), и дыхательный контроль в отрегулированном состоянии, отражающий степень восстановления энергизации митохондрий после рабочей нагрузки (ДК_ч), существенно снижены по сравнению с нормой, что характеризует работу органелл в режиме утомления с прогрессирующим переходом к низкоэнергетическому состоянию

[70]. Явными проявлениями низкоэнергетического сдвига в принятых условиях являются: ослабление энергетической регуляции дыхания (рост дыхания в состоянии покоя (V₀) и снижение ДК_л), рост дыхания в состоянии V₂ и признаки повреждения митохондрий: относительное снижение окисления сукцината в активном состоянии (V₃), в фазе истощения иммобилизационного стресса (72 ч), которое in vitro не устраняется глютаматом, и снижение ДК_ч больше, чем ДК_л, во все сроки опыта.

Иммобилизационный стресс на фоне тиамина не сопровождается признаками повреждения митохондрий сердца: скорость окисления сукцината в терминальной фазе стресса (72 ч) продолжает нарастать без резкого ухудшения энергетической регуляции дыхания (имеет место относительный рост ДК_л, а также одинаковое увеличение ДК_л и ДК_ч), которое наблюдается у стрессировавшихся крыс. Скорее всего, в принятых условиях тиамин действует как антистрессор: витаминзависимое снижение амплитуды стероидогенной реакции (рис. I-1) автоматически ограничивает степень активации сукцинатдегидрогеназы стрессорными гормонами [39]. Поскольку добавка ЩУК-устраняющего субстрата (глютамата) in vitro повышает скорость окисления ЯК митохондриями, выделенными из сердца животных, получавших тиамин во все фазы стресса, здесь возможно и другое объяснение.

Таблица I-1.

Влияние тиамина (Т) на окислительную и фосфорилирующую функцию сердца крыс в динамике ИС

* Достоверные изменения – p < 0,05.

Согласно Г. Селье, существует 2 типа адаптационных механизмов – кататоксические, ответственные за активное сопротивление раздражителю, и синтоксические, обеспечивающие пассивную устойчивость и сосуществование с патогенным воздействием [312]. Примером перехода от кататоксических реакций к синтоксическим является тиаминзависимое ограничение окисления сукцината митохондриями сердца крыс (V₃) в динамике истощающего иммобилизационного стресса (табл. I-1). Фактически это ограничение представляет собой синтоксическую реакцию, которая и обеспечивает сосуществование с раздражителем, повышая пассивную устойчивость за счет снижения активных реакций.

Для иммобилизационного стресса показано, что на уровне митохондрий ЩУК-обусловленное ограничение дыхания выполняет функцию синтоксической реакции, предупреждая кататоксическую гиперактивацию окисления сукцината [70]. Известно, что увеличение доли ЯК в общем окислении обеспечивает повышенные энергетические запросы при активности. Однако эта компенсаторная реакция подобно адаптационным реакциям на уровне организма может становиться чрезмерной и повреждающей. В условиях повышенного содержания жирных кислот и ионов Са²⁺, характерных для стресса, повышается проницаемость мембран митохондрий и возрастает интенсивность окисления субстратов. При этом активируется сукцинатдегидрогеназа и гиперактивное окисление сукцината становится источником дальнейшего повреждения мембраны [69]. На энергизованных митохондриях печени сукцинат обычно оказывает стабилизирующее действие [15], а повреждение органелл при его окислении наблюдается на интенсивно метаболизирующих низкоэнергизованных объектах, таких, как митохондрии сердца голубя и митохондрии патологического сердца человека [148]. Считается, что повреждающее действие ЯК, проявляющееся снижением или потерей дыхательного контроля, обусловлено накоплением протонов и гиперактивным транспортом ионов кальция в митохондрии.

Кальцификация тканей характерна для стресса, и она базируется на гиперактивном окислении сукцината. Интенсификация окисления этого субстрата и транспорта Са²⁺ в митохондрии наблюдается в ткани сердца человека при тяжелых формах сердечной недостаточности [148]. Залповый импорт кальция в кардиомиоциты после ишемизации сердца ответствен за повреждение миокарда [98]. В таких условиях блокирование дыхательной цепи цианидом предотвращает чрезмерное поступление внешнего кальция в кардиомиоциты и их повреждение [69]. Поскольку тотальное ингибирование дыхательной цепи не может быть использовано в целостном организме для in vivo профилактики повреждения митохондрий сердца крыс, при длительной иммобилизации животных некоторые авторы применяли введение антагониста катехоламинов – серотонина, который снижает дыхание тканевых препаратов [81] предположительно за счет индукции ЩУК-механизма ограничения окисления сукцината и тем самым обеспечивает защиту органелл от стресса [69]. Это допущение согласуется с повышением уровня серотонина в организме при таких типичных проявлениях хронического стресса, как язвенная болезнь желудка и 12-перстной кишки, раздражении электротоком, возбуждении, хирургических операциях и других стрессобусловленных патологических состояниях [81]. Не исключено, что инициация ЩУК-ограничения окисления сукцината митохондриями сердца при стрессе является характерным моментом действия любого антистрессора, в том числе и тиамина.

В присутствии динитрофенола, вызывающего полное разобщение дыхания и фосфорилирования, потребление кислорода митохондриями животных в терминальной фазе истощающего стресса (72 ч опыта) снижено в 1,75 раза (табл. I-1). Это означает, что изменения, выявляемые в митохондриях, изолированных из сердца животных при длительной иммобилизации, выражаются не только в нарушении сопряжения окисления с фосфорилированием, но и в нарушении самого окисления, т. е. транспорта электронов в дыхательной цепи. В соответствии с современными представлениями такие нарушения могут быть обусловлены повреждением липидного бислоя митохондриальных мембран продуктами перекисного окисления липидов (ПОЛ), а также чрезмерной активацией фосфолипаз сердечной мышцы и детергентного действия избытка жирных кислот, возникающего при стрессе в результате повышения секреции катехоламинов [98]. Как видно из табл. І-2, с увеличением экспозиции иммобилизации крыс содержание в сердце продуктов ПОЛ (диеновые конъюгаты, малоновый диальдегид) неуклонно возрастает (с максимумом к 72 ч опыта), а уровень антиоксидантной защиты кардиомиоцитов (активность каталазы, супероксиддисмутазы и содержание эндогенного токоферола) пропорционально падает, т. е. имеет место прогрессирующее нарушение исходной сбалансированности между ферментными системами генерирования и детоксикации липопероксидов за счет стрессзависимого снижения антиоксидантного статуса организма [138].

Предварительное введение нетоксичных доз природных и синтетических антиоксидантов (токоферол, ионол) предупреждает типичную для тяжелого ЭБС активацию ПОЛ в мышце сердца, мозге и других органах. В результате ингибирования ПОЛ не развивается повреждений мембран кардиомиоцитов, нарушения работы Санасоса, окислительного фосфорилирования в митохондриях, избыточной потери миокардом ферментов, транзиторного повреждения и последующей репарации ДНК; предотвращаются депрессия сократительной функции миокарда и постстрессорное снижение устойчивости сердца к гипоксии. Эти факты свидетельствуют о том, что активация ПОЛ действительно составляет ключевое звено патогенетической цепи стрессорной альтерации кардиомиоцитов. Блокирование ПОЛ, устраняющее возможность накопления гидроперекисей липидов в мембранных структурах кардиомиоцитов, очевидно, приводит к стабилизации их липидного бислоя и этот мембранотропный эффект составляет суть кардиопротекторного действия антиоксидантов [98]. В механизме снижения уровня ПОЛ под влиянием антиоксидантов, содержащих гидроксильные группы фенольного типа, наряду с осуществлением их скевенджерной функции «ловушек» супероксидных радикалов важную роль может играть и собственная антистрессорная активность препаратов.

Предварительное введение ионола (2-6-дитретбутил-4-метилфенола) заметно уменьшает амплитуду стрессорной реакции в ответ на эмоционально-болевое воздействие: убыль катехоламинов в надпочечниках у стрессированных животных уменьшается в 2 раза, а подъем концентрации кортикостерона в плазме, обычно наблюдаемый после ЭБС, практически отсутствует [98].

Отсюда не исключено, что в спектре защитного действия любого стресслимитирующего фактора должны присутствовать мембранопротекторные эффекты, реализуемые через снижение уровня ПОЛ, пропорциональное степени индуцированной резистентности организма к данному виду стресса.

Действительно, как видно из табл. І-2, тиамин, который не содержит гидроксильных групп фенольного типа и практически не обладает антиоксидантными свойствами [149], но способный эффективно снижать уровень гормоносинтеза в секреторных клетках коры надпочечников [13] и хромаффинных клетках мозгового вещества адреналовых желез [17] в условиях развития реакции напряжения, тем не менее существенно ограничивает степень активации ПОЛ в миокарде при иммобилизации крыс. Истощающий стресс на фоне тиамина приводит к заметно меньшему приросту продуктов ПОЛ (ДК, МДА) в сердце и соответственно меньшему снижению антиоксидантного потенциала кардиомиоцитов (активности каталазы, супероксиддисмутазы и содержания токоферола), чем у животных, не получавших витамин В₁. Поскольку аналогичное действие на антиоксидантный статус организма в принятых условиях оказывает адреналэктомия (табл. I-2), есть все основания считать, что ограничение ПОЛ под влиянием тиамина лимитируется соответствующим снижением уровня стрессорных гормонов в крови крыс, т. е. по сути является антистрессорным эффектом.

Таблица I-2.

Влияние тиамина (Т) на про– и антиоксидантный статус кардиомиоцитов в динамике ИС

* Достоверные изменения – p < 0,05.

Существуют различные варианты гипотезы перекисной гибели клеток. В модели Ф. Меерсона, адаптированной к кардиомиоцитам, важная роль отводится «липидной триаде», элементы которой при стрессе формируют своеобразный порочный круг с взаимным усилением друг друга: активация ПОЛ – лабилизация лизосом кардиомиоцитов – освобождение лизосомальных фосфолипаз – гидролиз встроенных в мембрану фосфолипидов – образование свободных жирных кислот (ЖК) и лизофосфатидов – нарушение упорядоченности бислойных мембран – увеличение проницаемости их мембран для Са²⁺ – активация фосфолипаз, что в конечном итоге приводит к необратимому повреждению сарколеммы и внутриклеточных мембранных структур и апоптозу [98].

Известно, что эффективность функционирования биологических мембран существенно зависит от физического состояния их липидов. Одним из информативных методов оценки физического состояния липидов биологических мембран является метод флуоресценции, с использованием флуоресцентных зондов [52]. Мы изучали физические свойства (микровязкость) свободных (липидный бислой) и связанных с белками (анулярных) липидов мембран митохондрий и эндоплазматического ретикулума кардиомиоцитов сердца крыс при иммобилизационном стрессе до и после введения тиамина.

Использование гидрофобного флуоресцентного зонда пирена, инкорпорированного в зону жирнокислотных цепей фосфолипидов, позволяет оценить физические свойства мембраны в местах локализации зонда.

Причем перекрывание спектров поглощения зонда и эмиссии триптофанилов дает возможность селективно, за счет индуктивно-избирательного переноса энергии (ИРПЭ), возбуждать молекулы пирена, расположенные в непосредственной близости к мембранным белкам (анулярные липиды). Возбуждение непосредственно самой молекулы пирена позволяет характеризовать состояние бислойных или свободных липидов [114].

Как видно из табл. I-3, микровязкость свободных липидов (липидного бислоя) микросомальных мембран кардиомиоцитов при хроническом стрессе уменьшается. Минимальное значение регистрируется уже после первого часа иммобилизации и остается на таком уровне до 24 ч опыта. В области анулярных липидов микровязкость также уменьшается, но минимум достигается после 12-часового стрессирования. Микровязкость бислойных липидов митохондриальных мембран изменяется аналогичным образом.

Уменьшение микровязкости окружения зонда, встроенного в липиды микросомальных и митохондриальных мембран, свидетельствует об увеличении их текучести. Повышение текучести мембран мозга и сердца [72] наблюдается при старении и гипокинезии. Одной из причин этого явления может быть изменение состава фосфолипидов. Показано, что причиной увеличения текучести липидного бислоя мембран саркоплазматического ретикулума кардиомиоцитов является увеличение количества длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот в составе фосфолипидов [68].

Таким образом, иммобилизационный стресс приводит к изменению физических свойств липидного матрикса мембран эндоплазматического ретикулума и митохондрий сократительных клеток миокарда. Текучесть липидного бислоя и анулярных липидов увеличивается в течение 72-часового стрессирования и более выражена для митохондриальных мембран (табл. I-3). Вероятно, эти изменения могут привести к нарушению функциональных свойств мембран, в частности транспорта ионов кальция [75].

Приведенные в табл. І-3 результаты свидетельствуют, что у животных, не получавших тиамин, микровязкость свободных липидов микросомальных мембран в миокарде после одного часа стрессирования уменьшается в 4 раза, а у витаминизированных – только в 1,5 раза. В дальнейшем на протяжении всего эксперимента она остается практически на одном уровне.

Таблица І-3.

Влияние тиамина (Т) на физические свойства липидов митохондриальных мембран кардиомиоцитов крыс при ИС

* Достоверные изменения – р < 0,05.

Аналогичные изменения микровязкости наблюдаются для анулярных липидов микросом, свободных и анулярных липидов митохондрий. Во все сроки иммобилизации тиамин снижает текучесть липидов микросомальных и митохондриальных мембран (для анулярных липидов максимальное снижение наблюдается через 1 ч и 48 ч опыта). Очевидно, его введение приводит к стабилизации флуктуаций жирных кислот в составе фосфолипидов изучаемых мембран за счет снижения их фосфолипазного расщепления [84].

Фосфолипидам митохондрий обычно отводят роль материала, скрепляющего глобулы белков, которые образуют структурную основу митохондриальной мембраны. Разрушение комплекса белок – фосфолипид – белок будет иметь следствием снижение той жесткости мембраны, которая необходима для поддержания высокого гидростатического давления в матриксе и препятствует осмотическому набуханию органелл [350]. Предполагается, что молекулы фосфолипидов-«скрепок» составляют ту небольшую часть фосфолипидного фонда митохондриальных мембран, которая специфически подвержена

действию фосфолипазы митохондрий [202]. Гидролиз одной из сложноэфирных связей между глицерофосфатом и жирной кислотой, катализируемой этой фосфолипазой, приводит к распаду тройного комплекса, расхождению исходно фиксированных белковых глобул, уменьшению жесткости мембраны в целом и набуханию митохондрий [350].

Таким образом, повышение текучести мембран митохондрий кардиомиоцитов при длительной иммобилизации крыс (табл. І-3) свидетельствует о набухании органелл, а тиамин, уменьшая текучесть, препятствует набуханию во все сроки опыта за счет повышения резистентности организма животных к стрессу и соответственно снижения его мембранотропного влияния.

В последней связи важно было выяснить, как тиаминзависимая стабилизация митохондриальных мембран отражается на функциональной активности органелл. Для этого оценивали скорость потребления кислорода суспензией митохондрий в разобщенном ДНФ (V₅) и активном (V₃) состояниях при использовании в качестве субстрата окисления сукцината. Оказалось, что при одночасовой и двухсуточной экспозиции иммобилизационного стресса (сроки, где проявлялось максимальное мембраностабилизирующее действие тиамина – табл. І-3) по абсолютным значениям показателей V₅ и V₃ митохондрии сердца крыс, получавших тиамин, и митохондрии контрольных животных не отличались друг от друга (табл. I-1). Не исключено, что в принятых условиях гарантом стабилизации мембран основных цитоплазматических структур сократительных клеток миокарда является антистрессорное действие тиамина, которое обусловливает снижение актуальности раздражения для кардиомиоцитов, т. е. уменьшает «падающую» на них рабочую нагрузку при иммобилизационном стрессе.