Влияние гипо-и гипергликемии на субстратное обеспечение и изменение активности ферментов энергетического и азотистого обмена в миокарде

Актуальность проблемы.

Колебания уровня метаболитов в крови существенно влияют на функциональную способность сердечно-сосудистой системы. В частности, при изменениях содержания глюкозы в крови работа сердечной мышцы может нарушаться под влиянием возбуждения симпатических нервов и увеличения секреции катехоламинов надпочечниками, а также в результате изменений тканевого метаболизма (Феллинг и соавт., 1985; Фаучи Э., 2002). Гипогликемия сопровождается значительными колебаниями частоты и силы сердечных сокращений, изменениями ударного и минутного объема, нередко наблюдается снижение кровяного давления из-за слабости сердечной мышцы (Холодова Е.А., Мохорт Т. В., 1988). Изменения энергооббеспечения являются важным фактором, влияющим на сократительную способность миокарда (Opie L.H., 1998; Taegtmeyer Н. et al., 2002). Нарушения энергообмена могут быть обусловлены собственно гликопенией, колебаниями концентрации других субстратов энергообмена в крови, изменениями процессов использования различных метаболитов.

Гипогликемия может быть следствием различных причин и наблюдается как в норме, так и при патологических состояниях, но чаще всего она является результатом повышения уровня инсулина (Зайчик А.Ш., Чурилов Л. П., 2000). Гипогликемия может возникать и на фоне предшествующей гипергликемии. Такая ситуация имеет место, например, при неадекватной терапии сахарного диабета или после приема пищи (спонтанная реактивная гипогликемия) (Феллинг и соавт., 1985; Cryer Р.Е. et al., 2003). Нормальной физиологической реакцией на снижение концентрации глюкозы в крови является увеличение секреции контринсулярных гормонов, увеличивающих мобилизацию гликогена и глюконеогенез, что, в конечном итоге, способствует поддержанию уровня гликемии. Одним из физиологических эффектов инсулина является увеличение поглощения и утилизации глюкозы клетками, но продолжительная гипогликемия, в конечном итоге, значительно ослабляет этот процесс, как и контринсулярные гормоны, которые уменьшают проницаемость клеточных мембран для глюкозы и снижают включение глюкозы во внутриклеточный обмен (Cryer Р.Е., 2001, 2005). Утилизация миокардом других субстратов энергообмена (жирных кислот, триацилглицеролов и кетоновых тел) может быть ограничена снижением их продукции под действием инсулина (Timothy G.R., 1996).

В том случае, когда гипогликемия развивается на фоне сахарного диабета, неблагоприятные изменения субстратного обеспечения энергообмена могут быть особенно опасными, так как они накладываются на уже имеющиеся морфологические и метаболические нарушения, обусловленные инсулинодефицитом (Генес B.C., 1980; Джавадов С. А., 1983; Холодова Е. А., Мохорт Т. В., 1988; Taegtmeyer Н. et al., 2002). При недостатке инсулиновых эффектов нарушается и реализации гормональных контринсулярных сигналов (Cryer Р.Е., 2002; Enoksson S. et al., 2003). Значительные перепады уровня глюкозы в крови и связанные с ними резкие изменения секреции гормонов, ответственных за регуляцию гликемии, могут значительно модифицировать обмен в миокарде и приводят к функционарлым нарушениям. Еще 30 лет назад высказывалось мнение о том, что нарушения функциональной способности миокарда при инсулинодефиците могут быть обусловлены периодически возникающей гипогликемией (Генес B.C., 1980).

Исследования, проводимые с использованием различных моделей гипоинсулинемии, не только позволяют понять многие патогенетические механизмы развития сахарного диабета, но и дают возможность изучать метаболические взаимоотношения между различными, в том числе и противоположно направленными гормональными воздействиями (Баранов.

В.Г. и соавт., 1983; Нещерет A. JL, 1990; Волчегорский и соавт., 2002; Young М.Е. et al., 2002).

Цель исследования.

Оценить влияние гипогликемии на субстратное обеспечение и процессы катаболизма различных субстратов энергообмена в миокарде у здоровых животных и животных с инсулиновой недостаточностью.

Задачи исследования.

1. Изучить изменения содержания энергетически важных субстратов в крови и миокарде при инсулиновой гипогликемии у здоровых животных и животных с инсулиновой недостаточностью.

2. Исследовать скорость гликолиза и активность окислительных ферментов в сердечной мышце при гипогликемической коме у здоровых животных и животных с инсулиновой недостаточностью.

3. Определить активность аминотрансфераз и ферментов дезаминирования в миокарде при гипогликемической коме у здоровых животных и животных с инсулиновой недостаточностью.

Научная новизна.

Получены новые данные об изменениях уровня энергетически важных субстратов и их использовании миокардом при снижении концентрации глюкозы в крови и в период последействия. Установлено, что при гипогликемии уменьшается доступность большинства энергетически важных субстратов крови (триацилглицеролов, свободных жирных кислот, кетоновых тел, аминокислот). При этом, содержание триацилглицеролов в миокарде снижается, а уровень гликогена увеличивается. При гипогликемии, вызываемой на фоне предшествующей инсулиновой недостаточности, изменения более выражены.

При исследовании процессов катаболизма углеводов и активности окислительных ферментов в миокарде впервые установлено, что гипогликемия не вызывает существенных нарушений активности ферментов цикла трикарбоновых кислот и ферментов, продуцирующих восстановленный НАДФ. Скорость гликолиза и гликогенолиза при гипогликемии у здоровых животных возрастают, а при гипогликемии, развивающейся на фоне продолжительной инсулиновой недостаточности, этот эффект не проявляется.

В ходе исследования впервые установлено, что при инсулиновой гипогликемии, развивающейся на фоне предшествующей инсулиновой недостаточности, скорость процессов катаболизма аминокислот (активность аминотрансфераз, глутаматдегидрогеназы и АМФ-дезаминазы) в миокарде увеличивается. Указанные изменения ферментативной активности не обнаруживаются при гипогликемии у исходно здоровых животных и развиваются лишь при длительном снижении уровня глюкозы в крови.

Практическая значимость.

Полученные данные позволили оценить значимость различных субстратов для энергообеспечения функционирования миокарда при гипогликемии. Выявлены важные особенности метаболического ответа на гипогликемию в зависимости от исходного гормонального статуса организма. Результаты работы важны для понимания механизма изменений функционирования миокарда при гипогликемии как в норме, так и при патологических состояниях.

Установлено, что потенциальная мощность окислительных процессов не является фактором, лимитирующим энергообеспечение и функционирование миокарда при гипогликемии, большее значение имеет снижение притока субстратов энергообмена. В ходе исследования установлено, что при гипогликемии, развивающейся на фоне предшествующего инсулинодефицита, увеличивается использование аминокислот для энергообеспечения миокарда, что может иметь неблагоприятные отдаленные последствия для функционирования сердечной мышцы. Признаки повышенного катаболизма аминокислот обнаруживаются и после купирования гипогликемического состояния.

Полученные данные являются основой для разработки мероприятий, направленных на коррекцию неблагоприятных метаболических изменений в миокарде при гипогликемии.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Гипогликемия не вызывает значительных нарушений активности окислительных ферментов. Потенциальные возможности использования углеводов в миокарде при гипогликемии возрастают, однако, в условиях дефицита глюкозы этот эффект не реализуется. При гипогликемии нарастает использование жиров (в том числе эндогенных триацилглицеролов миокарда) для покрытия энергозатрат.

2. Увеличение в миокарде активности ферментов, ответственных за катаболизм аминокислот и снижение уровня аминокислот в крови при гипогликемии, развивающейся на фоне предшествующего инсулинодефицита, свидетельствует об увеличении использования этих субстратов для энергообеспечения. Подобные изменения могут нарушать протеиносинтез. В целом, обнаруженные изменения могут приводить к нарушению энергообеспечения миокарда, снижению субстратного обеспечения пластических процессов и, таким образом, снижать его функциональные возможности сердца.

3. Через 1 час после купирования гипогликемической комы, развивающейся на фоне инсулинодефицита, полного восстановления исследованных показателей энергообмена не происходит. Сохраняются признаки повышенного катаболизма аминокислот.

выводы.

1. При инсулиновой гипогликемии в крови снижается уровень СЖК и аминокислот, в миокарде содержание гликогена значительно увеличивается, а уровень ТАГ после кратковременного повышения значительно снижается к моменту развития гипогликемической комы. Развитие этих изменений не зависит от исходного уровня гликемии. При гипогликемии, развивающейся на фоне предшествующего инсулинодефицита, в крови уменьшается концентрация кетоновых тел и ТАГ. Изменения концентрации субстратов энергообмена свидетельствуют об увеличении использования ТАГ для покрытия энергозатрат миокарда при гипогликемии.

2. У исходно здоровых животных и животных с 7-суточным экспериментальным диабетом инсулиновая гипогликемия приводит к увеличению скорости гликолиза и гликогенолиза в миокарде. При гипогликемии, развивающейся на фоне продолжительного (15 суток) инсулинодефицита, стимуляции распада углеводов не наблюдается.

3. При гипогликемии, вызываемой у исходно здоровых животных, в миокарде повышается активность ЛДГ, СДГ, НАД-зависимой изоцитратдегидрогеназы. Активность цитоплазматических НАДФ-зависимых ферментов не изменяется. При гипогликемической коме, вызываемой на фоне инсулинодефицита, активность НАД-изоцитратдегидрогеназы не меняется, активность ЛДГ увеличивается. Активность СДГ возрастает лишь у животных с 7-суточным экспериментальным диабетом. Таким образом, гипогликемия развивающаяся на фоне предшествующего продолжительного инсулинодефицита не сопровождается активацией ферментов цикла трикарбоновых кислот.

4. Гипогликемическая кома у здоровых животных не вызывает изменений активности аланиновой и аспарагиновой аминотрансфераз и глутаматдегидрогеназы в сердечной мышце, активность АМФ-дезаминазы снижается. Гипогликемия при аллоксановом диабете сопровождается повышением активности аспартатаминотрансферазы, глутаматдегидрогеназы и АМФ-дезаминазы в миокарде. Изменения ферментативной активности относятся к поздним эффектам гипогликемии. Полученные данные свидетельствуют об увеличении использования аминокислот в качестве источника энергии для миокарда при гипогликемии.

5. После купирования гипогликемической комы, независимо от исходного состояния, наблюдается повышенная активность глютаматдегидрогеназы, а также значительное снижение концентрации кетоновых тел в крови. Уровень других исследованных субстратов через 1 час после купирования возвращается к исходному уровню, за исключением ТАГ миокарда, содержание которых остается сниженным в группе животных с сахарным диабетом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Гипогликемия (в том числе инсулиновая) во всех случаях вызывает повышенную секрецию глюкокортикоидов и катехоламинов, а метаболические изменения, наблюдаемые у животных, находящихся в состоянии инсулиновой комы, являются результатом противоположно направленных гормональных влияний. Кроме того, сама продолжительная инсулиновая гипогликемия, в конечном счете, сильно влияет на обмен, так как повышение поступления глюкозы в клетку в итоге сменяется внутриклеточной гликопенией. Могут изменяться и регуляторные воздействия, исходящие из центральной нервной системы. При анализе полученных данных следует также иметь в виду, что гипогликемическую кому вызывали после 18−24-часового голодания. Метаболические проявления инсулиновых эффектов у голодных крыс могут сильно отличаться от эффектов гормона, проявляющихся у сытых животных.

В наших экспериментах развитие гипогликемической комы у исходно здоровых животных сопровождалось (помимо гипогликемии) уменьшением концентрации аминокислот и СЖК в крови, накоплением гликогена и уменьшением количества ТАГ в миокарде. При динамическом наблюдении было установлено, что в течение часа после введения инсулина концентрация кетоновых тел снижена, а количество ТАГ в сердечной мышце увеличено, повышение уровня гликогена происходило только на четвертом часу наблюдения. Достаточно выраженным было также повышение скорости дихотомического распада углеводов при использовании глюкозы и гликогена в качестве исходных субстратов, а также увеличение активности ЛДГ, СДГ и НАД-ИЦДГ у животных в состоянии гипогликемической комы.

Многие из этих изменений являются результатом известного действия инсулина и, связанного с этим действием, изменения концентрации субстратов в клетке (Kashiwaya Y. et al., 1999). Под влиянием инсулина увеличивается синтез белка, угнетается липолиз, кетогенез и протеолиз, повышает активность гексокиназы и гликогенсинтетазы, а также увеличивается активность ферментов цикла Кребса. Эти гормональные эффекты могут реализоваться не только через стимуляцию или торможение собственно активности ферментов (Depre С. et al., 1999; Kashiwaya Y. et al., 1999), но и через изменения компартментализации или количества ферментативных и регуляторных белков (Chen V. et al., 1984; Матвеева И. В. и соавт 1998; Lee van der K.A.J.M. et al., 2001; CTBrien R.M. et al., 2001; Belke D.D. et al., 2002; Finck B.N. et al., 2002; Young M.E. et al., 2002; Guo M. et al., 2003). Само снижение потока субстратов в клетку также влияет на количество белков ферментов. В частности, снижение поступления глюкозы в клетку, обусловленное гипогликемией при голодании, вызывает в миокарде снижение экспрессии гена гексокиназы, но увеличивает экспрессию генов тех белков, которые ответственны за транспорт и окисление ЖК клетками (Lee van der K.A.J.M. et al., 2001). Поэтому, строгое объяснение механизма развития некоторых из обнаруженных нами изменений скорости ферментативных процессов представляет известные трудности.

Снижение уровня кетоновых тел в крови и увеличение ТАГ в миокарде в ранние сроки гипогликемии являются типичным результатом действия инсулина. Наблюдавшиеся в конечном итоге к моменту развития комы нормализация уровня кетоновых тел и снижение количества ТАГ в миокарде, по-видимому, не является прямым эффектом собственно инсулина. Эти изменения обусловлены увеличением секреции глюкагона, усиливающего кетогенез, а также изменением субстратного энергообеспечения миокарда, в частности, снижением потока глюкозы и жирных кислот в кардиомиоциты.

Увеличение скорости образования лактата при использовании гликогена в качестве исходного субстрата также не может быть отнесено к непосредственным эффектам инсулина. Повышение гликогенолиза, по-видимому, отражает увеличение активности фосфорилазы гликогена. В миокардиоцитах полисахарид не является истинным резервом углеводов, содержание гликогена в миокарде растет при повышении нагрузки и уменьшается в условиях восстановления при нормальном питании (Depre С. et al., 1999; Taegtmeyer Н. et al., 2002). Одновременное повышение активности гексокиназы и фосфорилазы (независимо от причин, обусловливающих это повышение), по-видимому, приводят к увеличению образования фосфогексоз. Однако, у крыс 3-ей группы значительного увеличения скорости образования лактата при использовании глюкозо-6-фосфата в качестве субстрата не наблюдалось, что свидетельствует о неизменности активности фосфофруктокиназы — ключевого фермента дихотомического распада углеводов. Вероятно, под действием высокой дозы инсулина, вызывающей в конечном итоге глубокую гипогликемию, повышенное образование фосфогексоз в миокарде не сопровождается реальным увеличением их использования для покрытия энергозатрат in vivo. В этих условиях может только увеличиваться кругооборот гексоз в системе «глюкозо-6-фосфат — гликоген» с некоторым преобладанием синтеза гликогена. Такая особенность обмена углеводов в миокарде при гипогликемии представляется весьма вероятной, поскольку, гликогенсинтетаза относится к числу ферментов, стимулируемых инсулином. Следует также отметить, что в условиях уже развившейся гипогликемии повышенная активность гексокиназы и потенциально высокая скорость усвоения глюкозы крови вряд ли существенно влияет на энергообеспечение миокарда.

Изменения углеводного обмена обусловливают и изменения уровня ТАГ в миокарде в процессе развития гипогликемического состояния. При снижении поступления глюкозы и неэффективном ее использовании повышается распад эндогенных ТАГ, что и приводит к уменьшению их концентрации в сердечной мышце. Известно, что липолиз эндогенных жиров в миокарде активируется при снижении использования других энергетически важных субстратов (Opie L.H., 1998). Поэтому, в результате введения высокой дозы инсулина, уровень ТАГ после первоначального увеличения заметно снижается к моменту развития гипогликемической комы. Не исключено, что в период, непосредственно предшествующий развитию коматозного состояния, уменьшаются и возможности поглощения СЖК крови, что и ведет к увеличению окисления ТАГ миокарда.

У животных 3-ей группы содержание гликогена начинало увеличиваться только к концу наблюдения. Очевидно, что изменения не были обусловлены увеличением потока глюкозы в кардиомиоциты сразу после инъекции инсулина. Накопление гликогена скорее связано с увеличением использования жирных кислот (как притекающих с кровью, так и образующихся из эндогенных ТАГ миокарда). Такая взаимосвязь характерна для миокарда (Depre С. et al., 1999). По времени накопление гликогена согласуется с преходящим увеличением концентрации СЖК в крови (Медведева Н.Б., 2003) и снижением содержания ТАГ в сердечной мышце.

Обнаруженное нами нарастание активности ЛДГ в миокарде и выявленное в этом же эксперименте (Медведева Н.Б., 2004) уменьшение содержания лактата в крови, по-видимому, взаимосвязаны и могут свидетельствовать об увеличении использования сердечной мышцей этого субстрата. Повышение активности ферментов цикла Кребса в таких условиях можно оценивать скорее как благоприятный эффект, направленный на увеличение энергообеспечения. Остается открытым вопрос о том, насколько эффективен этот механизм, так как инсулин угнетает окисление жирных кислот, а увеличение потока глюкозы в клетку при гиперинсулинемии, по-видимому, сопровождается уменьшением мощности систем, ответственных за транспорт и окисление жирных кислот в миокарде (Lee van der K.A.J.M. et al., 2001).

Хотя, у крыс 3-ей группы активность аминотрансфераз и глутаматдегидрогеназы не выходила за пределы контроля как при гипогликемической коме, так и в предшествующий ей период, однако, после введения инсулина можно заметить общую тенденцию к увеличению их активности. Тот факт, что после введения инсулина имеется длительный период повышения активности, АМФ-дезаминазы также указывает на возможную активизациию процессов непрямого дезаминирования аминокислот.

Активность других ферментов у животных 3-ей группы не изменялась. Полученные данные не дают оснований считать, что в условиях гипогликемической комы, вызванной у исходно здоровых животных, продукция цитоплазматического восстановленного НАДФ снижается. Не обнаружено и признаков нарушений, связанных с изменениями перекисного окисления липидов.

В литературе имеется мало информации, касающейся изменений обмена после купирования гипогликемических состояний. По-видимому, можно утверждать, что обнаруженные нами изменения уровня субстратов в крови и миокарде после купирования гипогликемической комы отражают результат действия инсулина при увеличении поступления глюкозы. Уровень гликемии полностью не восстановился, концентрация кетоновых тел в сыворотке резко снизилась, заметно увеличилось (от исходного) содержание ТАГ, а уровень гликогена в сердечной мышце нормализовался. Есть все основания считать, что субстратное обеспечение энергообмена в миокарде стало более адекватным. Изменения активности аминотрансфераз и глутаматдегидрогеназы труднообъяснимы. Можно лишь предполагать, что дезаминирование аминокислот в миокарде возрастает, а процессы «удаления» аминогрупп в виде аланина снижаются. В пользу этого предположения говорит уменьшение активности аланиновой аминотрансферазы. В любом случае, следует отметить, что полной нормализации азотистого обмена в миокарде не произошло даже через час после купирования комы.

Через 7 суток после введения аллоксана наблюдалась выраженная гипергликемия, тенденция к увеличению концентрации кетоновых тел и СЖК в крови и ТАГ в миокарде, содержание гликогена в миокардиоцитах увеличивалось. Изменения активности ферментов были минимальными, снижалась активность СДГ, скорость гликолиза «на глюкозо-6-фосфате» и активность АлАТ. При 15-суточном инсулинодефиците скорость дихотомического распада углеводов была снижена при использовании всех трех субстратов, уменьшалась активность дегидрогеназы глюкозо-6-фосфата, но немного увеличивалась активность НАДФ-зависимой изоцитратдегидрогеназы, концентрация гликогена и ТАГ в миокарде снижалась. В целом, эти изменения соответствуют тем, которые обычно наблюдаются при экспериментальном сахарном диабете. Следует лишь отметить, что при 15-суточном аллоксановом диабете в нашей лаборатории не обнаруживалось увеличения содержания СЖК и кетоновых тел в крови. Исследование этих показателей (и не только в рамках данной работы) проводилось неоднократно. По-видимому, это обусловлено значительным уменьшением массы жировой ткани при аллоксановом диабете и уменьшением продукции жирных кислот, которые являются основным субстратом для кетогенеза, а возможно и нарушениями функции печени.

Изменения исследуемых показателей при гипогликемической коме и в процессе ее развития у животных с инсулинодефицитом отличались от изменений, наблюдавшихся при инсулиновой гипогликемии у исходно здоровых животных. У крыс 4-ой и 5-ой групп (гипогликемическая кома соответственно на 7-е и 15-е сутки аллоксанового диабета) значительно уменьшалось содержание в крови кетоновых тел, СЖК, ТАГ и свободных аминокислот, а также концентрация ТАГ в кардиомиоцитах. Уровень гликогена в миокарде был повышен. Динамическое наблюдение у крыс 5-ой группы показало, что изменения ТАГ в крови относятся к числу поздних эффектов, а содержание гликогена увеличивается уже через 1 час после введения инсулина. Уровень кетоновых тел за время наблюдения колебался в широких пределах, но сохранялась общая тенденция к снижению показателя. Собственно гипогликемия фактически развивалась, только начиная со 2-го часа наблюдения.

Существенное снижение уровня ТАГ в миокарде также происходит лишь в поздние сроки после инъекции инсулина. Не исключено, что в период, непосредственно предшествующий развитию гипогликемической комы, уменьшаются и возможности поглощения СЖК крови.

Увеличение активности ферментов ЦТК и скорости дихотомического распада углеводов наблюдались при гипогликемической коме только у крыс с 7-суточным инсулинодефидитом. Обращало на себя внимание значительное повышение активности АсАТ, глутаматдегидрогеназы и АМФ-дезаминазы в миокарде при гипогликемической коме, вызываемой у крыс с сахарным диабетом продолжительностью как 7 так и 15 суток. В отношении крыс 5-ой группы было показано, что увеличение активности ферментов наиболее значительно на 4-ом часу наблюдения.

Для сахарного диабета характерно снижение контринсулярного ответа на гипогликемию (Cryer Р.Е., 2006), в большей степени это касается эффектов адреналина и глюкагона. В наших экспериментах признаков четкого увеличения липолиза и кетогенеза, характерного для действия этих гормонов, не обнаруживалось. Скорее можно предполагать преобладание инсулиновых эффектов на эти процессы. Изменения концентрации главных субстратов энергообмена могут также свидетельствовать об увеличении использования ТАГ крови и миокарда и отчасти СЖК для покрытия энергозатрат. Последнее, в особенности, характерно для гипогликемической комы, развивающейся на фоне 7-суточного инсулинодефицита. Увеличение окисления липидов обусловлено уже не столько гормональными влияниями, сколько собственно гипогликемией и уменьшением потока глюкозы в кардиомиоцит (Opie L.H., 1998). Следует также иметь в виду, что при дефиците инсулина увеличивается количество ферментов ответственных за усвоение жирных кислот крови и окисление жирных кислот в клетке. Поэтому гипогликемия, вызываемая на фоне сахарного диабета, в большинстве случаев вызывает более выраженные изменения количества субстратов липидного обмена. Судя по всему, у животных с сахарным диабетом (как и у крыс 3-ей группы) гипогликемия приводила также и к увеличению использованию лактата крови.

У крыс с 7-суточным диабетом гипогликемия вызывала повышение активности исследованных ферментов ЦТК. Фактически, наблюдались те же изменения, что и при гипогликемии у исходно здоровых животных. Такая, возможно адаптационная (компенсаторная), реакция на инсулиновую гипогликемию отсутствовала у крыс 5-ой группы. Это может обусловливать более тяжелые нарушения энергообмена при гипогликемической коме, развивающейся на фоне более длительного дефицита инсулина.

Если рассматривать изменения дихотомического распада углеводов у крыс 4-ой и 5-ой групп в сравнении с исходным состоянием (7- и 15-суточный аллоксановый диабет), то можно отметить, что скорость процесса возрастает. Таким образом, в качественном отношении имеют место те же изменения, что и при гипогликемии у исходно здоровых животных. В отношении изменений дихотомического распада углеводов реакция кардиомиоцитов на гипогликемию при сахарном диабете сохраняется. Однако, совокупность имеющихся данных, как уже указывалось, свидетельствует о том, что при низком уровне глюкозы в крови увеличение скорости гликолиза не приводит к реальному повышению усвоения субстратов по этому пути. Судя по динамике уровня гликогена в миокарде при гипогликемии у диабетических животных нарушения распада углеводов наступают даже раньше, чем при гипогликемии у исходно здоровых животных.

Полученные данные позволяют считать, что гипогликемия не потенцировала увеличение перекисного окисления липидов, наблюдаемое при аллоксановом диабете (Баранов и соавт., 1983; Волчегорский И. А. и соавт., 1995, 2002). Не обнаруживалось также признаков снижения при гипогликемической коме продукции восстановленного НАДФ, необходимого для функционирования антиоксидантных систем. В то же время, некоторое повышение активности НАДФ-зависимой изоцитратдегидрогеназы могло приводить к уменьшению использования цитрата в НАД-зависимом окислении в митохондриях. В конечном итоге, это могло обусловливать снижение потока субстратов через начальные реакции ЦТК.

При гипогликемической коме, вызываемой на фоне предшествующего инсулинодефицита, наблюдалось увеличение активности ферментов, имеющих отношение к катаболизму аминокислот (AcAT, ГДГ, АМФ-дезаминаза). Такие изменения указывают на возможность повышения скорости процессов дезаминирования аминокислот с последующим включением их углеродных скелетов в энергообмен. Однако, следует иметь в виду, что аминокислоты могут быть значимым источником энергии для миокарда лишь в течение коротких промежутков времени (Depre С., 1999). Повышенное окисление аминокислот может приводить к снижению субстратного обеспечения протеиносинтеза и усугублять нарушения белкового обмена в миокарде.

Необходимо также иметь в виду, что ГДГ также как СДГ и НАД-зависимая изоцитратдегидрогеназа — маркерный фермент митохондрий. Поэтому можно предполагать, что заметная диссоциация активности этих ферментов у крыс 5-ой группы связана с изменениями количества отдельных митохондриальных ферментов, а не с изменениями массы митохондрий. Механизм возникновения этих изменений остается неясным. Можно лишь предполагать, что скорость распада аминокислот в миокарде при глубокой гипогликемии, развивающейся на фоне сахарного диабета, возрастает в условиях неизменного или даже сниженного потока субстратов через начальные реакции ЦТК.

Увеличение АМФ-дезаминазной активности, проявляющееся уже к концу второго часа после инъекции инсулина, может приводить к увеличению продукции гипоксантина и ксанитина. Последующее окисление этих субстратов ксантиноксидазой является значимым продуцентом перекиси водорода в клетках. Изменения азотистого обмена могут, таким образом, увеличивать интенсивность свободнорадикальных процессов. Следует также иметь в виду, что продукты перекисного окисления, в свою очередь способны увеличивать активность АМФ-дезаминазы (Tavazzi В. et al., 2001).

Введение

глюкозы с целью купирования гипогликемической комы у крыс с сахарным диабетом приводило к значительной гипергликемии и снижению количества кетоновых тел в крови. Содержание ТАГ в крови и концентрация гликогена в миокарде быстро нормализовались. Направленность изменений уровня большинства субстратов у крыс 7-ой группы была такой же, как у исходно здоровых животных. Только снижение уровня ТАГ в миокарде в период реституции у крыс с аллоксановым диабетом сохранялось после купирования гипогликемической комы. Стабильным оказалось и увеличение активности ГДГ, наблюдавшееся при гипогликемической коме. В целом, у крыс 6-ой и 7-ой групп наблюдаются именно те изменения, которые можно было ожидать в результате действия инсулина в условиях высокой доступности глюкозы. Судя по всему, вклад углеводов в энергообеспечение миокарда в этих условиях заметно возрастает, однако, вполне возможно, что достаточно высокий уровень катаболизма аминокислот сохраняется в течение некоторого времени после купирования гипогликемического состояния.

Таким образом, при инсулиновой гипогликемии имеет место снижение энергообеспечения миокарда, в значительной степени обусловленное собственно гипогликемией и уменьшением доступности энергетически важных субстратов, в том числе и неуглеводного происхождения. Эти нарушения могут обусловливать уменьшение функциональных возможностей миокарда. Инсулиновая гипогликемия, развивающаяся на фоне дефицита инсулина, приводит к увеличению использования аминокислот для покрытия энергозатрат. В конечном итоге, это может приводить к нарушению субстратного обеспечения протеиносинтеза и усугублять нарушения белкового обмена в сердечной мышце. Причем, эти изменения являются достаточно стойкими, они не исчезают в течение, по меньшей мере, 1 часа после купирования гипогликемической комы. Возможные нарушения протеиносинтеза могут иметь неблагоприятные отдаленные последствия.