Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 20.5. Схематическое изображение F-актина.

Рис. 20.6. Структура тонкого филамента.

1 - актин; 2 - тропомиозин; 3 - тропонин С; 4 - тропонин I; 5 - тропонин Т.

Небелковые азотистые экстрактивные вещества

В скелетных мышцах содержится ряд важных азотистых экстрактивных

веществ: адениновые нуклеотиды (АТФ, АДФ и АМФ), нуклеотиды неаде-

нинового ряда, креатинфосфат, креатин, креатинин, карнозин, ансерин,

свободные аминокислоты и др. Концентрация адениновых нуклеотидов

в скелетной мускулатуре кролика (в микромолях на 1 г сырой массы ткани)

составляет: АТФ – 4,43, АДФ – 0,81, АМФ – 0,93. Количество нуклеотидов

неаденинового ряда (ГТФ, УТФ, ЦТФ и др.) в мышечной ткани по

сравнению с концентрацией адениновых нуклеотидов очень мало.

На долю креатина и креатинфосфата приходится до 60% небелко-

вого азота мышц. Креатинфосфат и креатин относятся к тем азотистым

экстрактивным веществам мышц, которые участвуют в химических про-

цессах, связанных с мышечным сокращением.

Напомним, что синтез креатина в основном происходит в печени. Из

печени с током крови он поступает в мышечную ткань, где, фосфори-

лируясь, превращается в креатинфосфат. В синтезе креатина участвуют три

аминокислоты: аргинин, глицин и метионин (см. главу 1).

К азотистым веществам мышечной ткани принадлежат имидазолсо-

держащие дипептиды карнозин и ансерин. Карнозин был открыт В.С. Гу-

левичем в 1900 г.; метилированное производное карнозина ансерин был

обнаружен в мышечной ткани несколько позже.

Карнозин и ансерин – специфические азотистые вещества скелетной

мускулатуры позвоночных. Они увеличивают амплитуду мышечного сокра-

щения, предварительно сниженную утомлением. Работами акад. С.Е. Се-

верина показано, что имидазолсодержащие дипептиды не влияют непосред-

ственно на сократительный аппарат, но увеличивают эффективность ра-

боты ионных насосов мышечной клетки.

651

F-актин

Карнозин (β-аланил-L-гистидин)

Ансерин (N-метилкарнозин)

6-7 нм

38,5

нм

5,5 нм

Среди свободных аминокислот в мышцах наиболее высока концентра-

ция глутаминовой кислоты (до 1,2 г/кг) и ее амида глутамина

(0,8–1,0 г/кг). В состав различных клеточных мембран мышечной ткани

входит ряд фосфоглицеридов: фосфатидилхолин, фосфатидилэтанол-

амин, фосфатидилсерин и др. Кроме того, фосфоглицериды принимают

участие в обменных процессах, в частности, в качестве субстратов тканевого

дыхания. Другие азотсодержащие вещества: мочевина, мочевая кислота,

аденин, гуанин, ксантин и гипоксантин – встречаются в мышечной ткани

в небольшом количестве и, как правило, являются либо промежуточными,

либо конечными продуктами азотистого обмена.

Безазотистые вещества

Одним из основных представителей безазотистых органических веществ

мышечной ткани является гликоген. Его концентрация колеблется от

0,3 до 2% и выше. На долю других представителей углеводов приходятся

десятые и сотые доли процента. В мышцах находят лишь следы свободной

глюкозы и очень мало гексозофосфатов. В процессе метаболизма глюкозы,

а также аминокислот в мышечной ткани образуются молочная, пиро-

виноградная кислоты и много других карбоновых кислот. В том или ином

количестве в мышечной ткани обнаруживаются также триглицериды и хо-

лестерин.

Состав неорганических солей в мышцах разнообразен. Из катионов

больше всего калия и натрия. Калий сосредоточен главным образом внутри

мышечных волокон, а натрий – преимущественно в межклеточном веществе.

Значительно меньше в мышцах магния, кальция и железа. В мышечной

ткани содержится ряд микроэлементов: кобальт, алюминий, никель, бор,

цинк и др.

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА

СЕРДЕЧНОЙ МЫШЦЫ И ГЛАДКОЙ МУСКУЛАТУРЫ

Сердечная мышца по содержанию ряда химических соединений занимает

промежуточное положение между скелетной мускулатурой и гладкими

мышцами. Так, общее содержание белкового азота в скелетных мышцах

кролика составляет 30–31 мг/г, а в гладкой мускулатуре (миометрий) – до

20,3 мг/г. В сердечной мышце и особенно в гладких мышцах значительно

меньше миофибриллярных белков, чем в скелетной мышце. Общее содер-

жание миофибриллярных белков в гладкой мышечной ткани желудка

примерно в 2 раза ниже, чем в скелетных мышцах. Концентрация белков

стромы в гладких мышцах и миокарде выше, чем в скелетной мускулатуре.

Известно, что миозин, тропомиозин и тропонин сердечной мышцы и глад-

кой мускулатуры заметно отличаются по своим физико-химическим свойст-

вам от соответствующих белков скелетной мускулатуры. Отмечены опре-

деленные особенности и во фракциях саркоплазматических белков. Сар-

коплазма гладкой мускулатуры и миокарда в процентном отношении

содержит больше миоальбумина, чем саркоплазма скелетной мускулатуры.

Содержание АТФ в сердечной мышце на 1 г ткани (2,60 мкмоль) ниже,

чем в скелетной (4,43 мкмоль), и выше, чем в гладкой мускулатуре

(1,38 мкмоль). По содержанию гликогена сердечная мышца также занимает

промежуточное положение между скелетной и гладкой мускулатурой. По

данным С.Е. Северина (1965), как в сердечной, так и в гладкой мускулатуре

652

обнаруживаются лишь следы ансерина и карнозина (не более 0,1 г на 1 кг

сырой массы).

Имеется определенная зависимость между характером работы мышц

и содержанием фосфоглицеридов. Миокард по сравнению с другими мы-

шечными тканями богаче фосфоглицеридами, при окислении которых,

по-видимому, вырабатывается значительная часть энергии, необходимой

для его сокращения.

ИЗМЕНЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА

МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ В ОНТОГЕНЕЗЕ

Эмбриональная мышечная ткань по своему химическому составу зна-

чительно отличается от скелетной мускулатуры взрослых особей. В мыш-

цах эмбрионов больше воды, чем в функционально зрелой мускулатуре.

Соответственно общее содержание белка в мышечной ткани эмбрионов

в пересчете на сырую ткань оказывается более низким, чем в мышцах

животных того же вида в постнатальном периоде развития. По сравнению

с мышцами взрослого организма в функционально незрелой мышце ниже

содержание миофибриллярных белков (миозина и актомиозина) и вы-

ше – белков стромы, миоальбумина, а также глобулинов. По мере развития

плода количество миофибриллярных белков увеличивается и возрастает

АТФазная активность в мышечных экстрактах.

Для эмбриональной мышечной ткани характерно высокое содержание

нуклеопротеинов, а также РНК и ДНК. По мере развития эмбриона

количество нуклеопротеинов и нуклеиновых кислот в мышечной ткани

быстро уменьшается. Высокоэнергетических соединений (АТФ и креатин-

фосфат) в функционально незрелой мышце значительно меньше, чем

в мышцах зрелых особей. Имидазолсодержащие дипептиды (ансерин и кар-

нозин) появляются в мышечной ткани в строго определенный период

онтогенеза. Время появления этих дипептидов тесно связано с мышечной

функцией и совпадает с формированием рефлекторной дуги, обеспечи-

вающей возможность двигательного рефлекса, появлением Са

-чувстви-

тельности актомиозина и началом работы ионных насосов. Имеются также

характерные особенности в ферментных и изоферментных спектрах эмбрио-

нальной мышечной ткани. Так, установлено, что в ходе онтогенеза изме-

няется изоферментный спектр ЛДГ. В экстрактах из скелетных мышц

3–5-месячного эмбриона на долю изоферментов ЛДГ

и ЛДГ

приходится

соответственно 40 и 31% от общей активности ЛДГ. В процессе эмбрио-

нального развития в скелетной мускулатуре происходят постепенное воз-

растание активности катодных и снижение активности анодных изофер-

ментов ЛДГ, так что у взрослых особей в скелетной мускулатуре наиболь-

шей активностью обладают уже изоферменты ЛДГ

и ЛДГ

. В процессе

развития плода изменяется также изоферментный спектр гексокиназы

в мышечной ткани: повышается активность изофермента I и снижается

активность изофермента II. Приведенные данные об изменении хими-

ческого состава мышечной ткани в онтогенезе относятся почти исклю-

чительно к скелетной мускулатуре.

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ БИОХИМИЯ МЫШЦ

Мышечный аппарат человека и животных характеризуется полифункцио-

нальностью. Однако основной функцией мышц является осуществление

двигательного акта, т.е. сокращение и расслабление. При сокращении

653

мышц осуществляется работа, связанная с превращением химической энер-

гии в механическую. В данном разделе в основном рассматривается

структурная основа процесса сокращения поперечно-полосатых мышц

позвоночных, поскольку этот процесс изучен наиболее полно. Как отме-

чалось, сократительная система поперечно-полосатой мышцы состоит из

перекрывающихся белковых нитей, которые скользят относительно друг

друга. Сокращение происходит за счет энергии, освобождающейся при

гидролизе АТФ. В поперечно-полосатой мышце сокращение зависит от

концентрации ионов Са

, которая в свою очередь регулируется сарко-

плазматическим ретикулумом – специализированной системой мембран,

накапливающей Са

в состоянии покоя и высвобожающей его при воз-

действии на мышечное волокно нервного импульса.

Источники энергии мышечной деятельности

Принято считать, что процессом, непосредственно связанным с работаю-

щим механизмом поперечно-полосатого мышечного волокна, является

распад АТФ с образованием АДФ и неорганического фосфата. Возникает

вопрос: каким образом мышечная клетка может обеспечить свой сокра-

тительный аппарат достаточным количеством энергии в форме АТФ, т.е.

каким образом в процессе мышечной деятельности происходит непре-

рывный ресинтез этого соединения?

Прежде всего ресинтез АТФ обеспечивается трансфосфорилированием

АДФ с креатинфосфатом. Данная реакция катализируется ферментом

креатинкиназой:

Креатинкиназный путь ресинтеза АТФ является чрезвычайно быстрым

и максимально эффективным (за счет каждой молекулы креатинфосфата

образуется молекула АТФ). Именно поэтому долгое время не удавалось

установить уменьшение концентрации АТФ и соответственно повышение

концентрации АДФ даже при достаточно продолжительном тетанусе.

Применив специфический ингибитор креатинкиназы (1-фтор-2,4-динитро-

фенол), а также с помощью агентов, препятствующих окислительному

фосфорилированию АДФ в АТФ, Т. Кейн и соавт. (1962) смогли про-

демонстрировать прямой распад АТФ с одновременным приростом неор-

ганического фосфата и АДФ при одиночном сокращении изолированной

мышцы лягушки. Некоторое количество АТФ может ресинтезироваться

в ходе аденилаткиназной (миокиназной) реакции:

Запасы креатинфосфата в мышце невелики, а доступность энергии

креатинфосфата имеет ценность для работающей мышцы только в том

случае, если расход его постоянно возмещается синтезом АТФ в процессе

метаболизма. Для любой ткани, в том числе мышечной, известны два

фундаментальных биохимических процесса, в ходе которых регенерируются

богатые энергией фосфорные соединения. Один из этих процессов – гли-

колиз, другой – окислительное фосфорилирование. Наиболее важным и

эффективным из них является последний. При достаточном снабжении

654

Креатинфосфат + АДФ

креатинкиназа

Креатин + АТФ .

2АДФ

аденилаткиназа

АТФ + АМФ .

Рис. 20.7. Перенос энергии из митохондрий в цитоплазму клетки миокарда (схема

по В.А. Саксу и др.). Объяснение в тексте.

а - наружная мембрана; б - внутренняя мембрана; Кр - креатин; Крф - креатинфосфат; КК -

креатинкиназа; Т - транслоказа.

кислородом мышца, несмотря на анаэробный механизм сокращения, в ко-

нечном итоге работает за счет энергии, образующейся при окислении (в

цикле Кребса) как продуктов распада углеводов, так и ряда других

субстратов тканевого дыхания, в частности жирных кислот, а также ацетата

и ацетоацетата.

В последнее время появились данные, доказывающие, что креатинфос-

фат в мышечной ткани (в частности, в сердечной мышце) способен выпол-

нять не только роль как бы депо легкомобилизуемых макроэргических

фосфатных групп, но также роль транспортной формы макроэргических

фосфатных связей, образующихся в процессе тканевого дыхания и свя-

занного с ним окислительного фосфорилирования. Предложена схема

переноса энергии из митохондрий в цитоплазму клетки миокарда (рис.

20.7). АТФ, синтезированный в матриксе митохондрий, переносится через

внутреннюю мембрану с участием специфической АТФ–АДФ-транслоказы

на активный центр митохондриального изофермента креатинкиназы, ко-

торый расположен на внешней стороне внутренней мембраны; в меж-

мембранном пространстве (в присутствии ионов Mg

) при наличии в среде

креатина образуется равновесный тройной фермент-субстратный комплекс

креатин–креатинкиназа–АТФ–Mg

, который затем распадается с обра-

зованием креатинфосфата и АДФ–Mg

. Креатинфосфат диффундирует

в цитоплазму, где используется в миофибриллярной креатинкиназной

реакции для рефосфорилирования АДФ, образовавшегося при сокращении.

Высказываются предположения, что не только в сердечной мышце, но

и в скелетной мускулатуре имеется подобный путь транспорта энергии из

митохондрий в миофибриллы.

При работе умеренной интенсивности мышца может покрывать свои

энергетические затраты за счет аэробного метаболизма. Однако при боль-

ших нагрузках, когда возможность снабжения кислородом отстает от

потребности в нем, мышца вынуждена использовать гликолитический путь

снабжения энергией. При интенсивной мышечной работе скорость расщеп-

655

Кр

КрФ

Цитоплазма

АДФ-Мg

Кр

Кр АТФ-Мg

АТФ-Мg

АТФ

АДФ

ления гликогена или глюкозы с образованием молочной кислоты увели-

чивается в сотни раз. Соответственно содержание молочной кислоты

в мышечной ткани может повышаться до 1,0–1,2 г/кг и более. С током

крови значительное количество молочной кислоты поступает в печень, где

ресинтезируется в глюкозу и гликоген (глюконеогенез) за счет энергии

окислительных процессов (см. главу 16). Перечисленные механизмы ресин-

теза АТФ при мышечной деятельности включаются в строго определенной

последовательности. Наиболее экстренным является креатинкиназный ме-

ханизм, и лишь примерно через 20 с максимально интенсивной работы

начинается усиление гликолиза, интенсивность которого достигает макси-

мума через 40–80 с. При более длительной, а следовательно, и менее

интенсивной работе все большее значение приобретает аэробный путь

ресинтеза АТФ.

Содержание АТФ и креатинфосфата в сердечной мышце ниже, чем

в скелетной мускулатуре, а расход АТФ велик. В связи с этим ресинтез АТФ

в миокарде должен происходить намного интенсивнее, чем в скелетной

мускулатуре. Для сердечной мышцы теплокровных животных и человека

основным путем образования богатых энергией фосфорных соединений

является путь окислительного фосфорилирования, связанный с поглоще-

нием кислорода. Регенерация АТФ в процессе анаэробного расщепления

углеводов (гликолиз) в сердце человека практического значения не имеет.

Именно поэтому сердечная мышца очень чувствительна к недостатку

кислорода. Характерной особенностью обмена веществ в сердечной мышце

по сравнению со скелетной является также то, что аэробное окисление

веществ неуглеводной природы при работе сердечной мышцы имеет боль-

шее значение, чем при сокращении скелетной мышцы. Только 30–35%

кислорода, поглощаемого сердцем в норме, расходуется на окисление

углеводов и продуктов их превращения. Главным субстратом дыхания

в сердечной мышце являются жирные кислоты. Окисление неуглеводных

веществ обеспечивает около 65–70% потребности миокарда в энергии. Из

свободных жирных кислот в сердечной мышце особенно легко подвергается

окислению олеиновая кислота.

Механизм мышечного сокращения

Рассмотрим, к чему сводятся представления о механизме попеременного

сокращения и расслабления мышц. В настоящее время принято считать, что

биохимический цикл мышечного сокращения состоит из 5 стадий (рис. 20.8):

1) миозиновая «головка» может гидролизовать АТФ до АДФ и Н

РО

), но не обеспечивает освобождения продуктов гидролиза. Поэтому

данный процесс носит скорее стехиометрический, чем каталитический,

характер (см. рис. 20.8, а);

2) содержащая АДФ и Н

РО

миозиновая «головка» может свободно

вращаться под большим углом и (при достижении нужного положения)

связываться с F-актином, образуя с осью фибриллы угол около 90° (см. рис.

22.8,

б);

3) это взаимодействие обеспечивает высвобождение АДФ и Н

РО

из

актин-миозинового комплекса. Актомиозиновая связь имеет наименьшую

энергию при величине угла 45°, поэтому изменяется угол миозина с осью

фибриллы с 90° на 45° (примерно) и происходит продвижение актина (на

10–15 нм) в направлении центра саркомера (см. рис. 20.8, в);

4) новая молекула АТФ связывается с комплексом миозин–F-актин (см.

рис. 20.8,

г);

656

Рис. 20.8. Биохимический цикл мышечного сокращения. Объяснение в тексте.

5) комплекс миозин–АТФ обладает низким сродством к актину, и

поэтому происходит отделение миозиновой (АТФ) «головки» от F-актина.

Последняя стадия и есть собственно расслабление, которое отчетливо

зависит от связывания АТФ с актин-миозиновым комплексом (см. рис.

20.8, д). Затем цикл возобновляется.

Регуляция сокращения и расслабления мышц. Сокращение любых мышц

происходит по общему механизму, описанному ранее. Мышечные волокна

разных органов могут обладать различными молекулярными механизмами

регуляции сокращения и расслабления, однако всегда ключевая регулятор-

ная роль принадлежит ионам Са

. Установлено, что миофибриллы обла-

дают способностью взаимодействовать с АТФ и сокращаться в его при-

сутствии лишь при наличии в среде определенных концентраций ионов

кальция *. Наибольшая сократительная активность наблюдается при кон-

центрации ионов Са

около 10

–6

–10

–5

М. При понижении концентрации

до 10

–7

М или ниже мышечные волокна теряют способность к укорочению

и развитию напряжения в присутствии АТФ.

По современным представлениям, в покоящейся мышце (в миофибрил-

лах и межфибриллярном пространстве) концентрация ионов Са

поддер-

живается ниже пороговой величины в результате связывания их структу-

рами (трубочками и пузырьками) саркоплазматической сети и так назы-

ваемой Т-системой при участии особого Са

-связывающего белка, по-

лучившего название кальсеквестрина, входящего в состав этих структур.

Связывание ионов Са

разветвленной сетью трубочек и цистерн сарко-

плазматической сети не является простой адсорбцией. Это активный фи-

зиологический процесс, который осуществляется за счет энергии, осво-

бождающейся при расщеплении АТФ Са

-зависимой АТФазой сарко-

* Молекулярные структуры гладких мышц весьма сходны с соответствующими структу-

рами поперечнополосатых мышц, но расположение саркомеров в них не дает характерной для

поперечнополосатых мышц картины исчерченности. Подобно скелетным мышцам, гладкие

мышцы содержат молекулы α-актинина и тропомиозина, но не имеют тропониновой системы.

Тем не менее сокращение гладких мышц, как и сокращение поперечнополосатых, регулируется

ионами Са

657

Актин

Миозин

Движение

плазматической сети *. При этом наблюдается весьма своеобразная карти-

на: скорость выкачивания ионов Са

из межфибриллярного пространства

стимулируется этими же ионами. В целом такой механизм получил назва-

ние «кальциевая помпа» по аналогии с хорошо известным в физиологии

натриевым насосом.

Возможность пребывания живой мышцы в расслабленном состоянии

при наличии в ней достаточно высокой концентрации АТФ объясняется

снижением в результате действия кальциевой помпы концентрации ионов

Са

в среде, окружающей миофибриллы, ниже того предела, при котором

еще возможны проявление АТФазной активности и сократимость акто-

миозиновых структур волокна. Быстрое сокращение мышечного волокна

при его раздражении от нерва (или электрическим током) является резуль-

татом внезапного изменения проницаемости мембран и как следствие

выхода из цистерн и трубочек саркоплазматической сети и Т-системы

некоторого количества ионов Са

в саркоплазму.

Как отмечалось, «чувствительность» актомиозиновой системы к ионам

Са

(т.е. потеря актомиозином способности расщеплять АТФ и сокра-

щаться в присутствии АТФ при снижении концентрации ионов Са

до 10

–7

М) обусловлена присутствием в контрактильной системе (на нитях F-акти-

на) белка тропонина, связанного с тропомиозином. В тропонин-тропомио-

зиновом комплексе ионы Са

связываются именно с тропонином. В мо-

лекуле тропонина при этом происходят конформационные изменения,

которые, по-видимому, приводят к сдвигу всего тропонин-тропомиози-

нового стержня и деблокировке активных центров актина, способных

взаимодействовать с миозином с образованием сократительного комплекса

и активной Mg

-АТФазы.

В продвижении актиновых нитей вдоль миозиновых, по данным Э. Хакс-

ли, важную роль играют временно замыкающиеся между нитями попе-

речные мостики, которые являются «головками» миозиновых молекул.

Итак, чем большее число мостиков прикреплено в данный момент к акти-

новым нитям, тем больше сила мышечного сокращения.

Наконец, если возбуждение прекращается, содержание ионов Са

в саркоплазме снижается (кальциевая помпа), то циклы прикрепление–ос-

вобождение прекращаются, т.е. «головки» миозиновых нитей перестают

прикрепляться к актиновым нитям. В присутствии АТФ мышца расслабля-

ется и ее длина достигает исходной. Если прекращается поступление АТФ

(аноксия, отравление дыхательными ядами или смерть), то мышца пе-

реходит в состояние окоченения. Почти все поперечные мостики толстых

(миозиновых) нитей присоединены при этом к тонким актиновым нитям,

следствием чего и является полная неподвижность мышцы.

БИОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В МЫШЦАХ

ПРИ ПАТОЛОГИИ

Общими для большинства заболеваний мышц (прогрессирующие мышеч-

ные дистрофии, атрофия мышц в результате их денервации, тенотомия,

полимиозит, некоторые авитаминозы и т.д.) являются резкое снижение

* Существует еще один компонент Са

-регулирующей системы саркоплазматической

сети. Это ионофор - протеолипид, экстрагируемый из сети; известно, что он ускоряет действие

АТФазы как насоса.

658

Рис. 20.9. Схематическое изображение происхождения креатинурии при прогресси-

рующей мышечной дистрофии (по Д.Л. Фердману).

в мышцах содержания миофибриллярных белков, возрастание концентра-

ции белков стромы и некоторых саркоплазматических белков, в том числе

миоальбумина. Наряду с изменениями фракционного состава мышечных

белков при поражениях мышц наблюдается снижение уровня АТФ и креа-

тинфосфата. Например, через 12 дней после денервации содержание АТФ

в денервированной икроножной мышце кролика снижается более чем

в 2 раза. Отмечаются также снижение АТФазной активности контрактиль-

ных белков (миозина), уменьшение количества имидазолсодержащих ди-

пептидов.

При прогрессирующих мышечных дистрофиях и других заболеваниях,

связанных с распадом мышечной ткани, часто отмечаются сдвиги в фос-

фолипидном составе мышц: значительно снижается уровень фосфатидил-

холина и фосфатидилэтаноламина, концентрация сфингомиелина и лизо-

фосфатидилхолина повышается. До сих пор истинные механизмы изме-

нения фосфолипидного состава мышечной ткани при патологии не выяс-

нены, неизвестна также роль этих сдвигов в патогенезе мышечных

дистрофий.

Для многих форм патологии мышечной ткани характерны нарушение

метаболизма креатина и его усиленное выделение с мочой (креатинурия).

Несмотря на многочисленные исследования и обилие фактического ма-

териала, вопрос о причинах креатинурии при заболеваниях мышц не может

считаться окончательно решенным.

Принято считать, что креатинурия у больных миопатией является

результатом нарушения в скелетной мускулатуре процессов фиксации

(удержания) креатина и его фосфорилирования. Если нарушен процесс

синтеза креатинфосфата, то не образуется и креатинина; содержание

последнего в моче резко снижается. В результате креатинурии и нарушения

синтеза креатинина резко повышается креатиновый показатель (креа-

тин/креатинин) мочи. Данный механизм представлен на рис. 20.9.

При патологии мышечной ткани можно наблюдать определенную за-

кономерность в изменении активности ферментов в мышцах: уменьшается

активность ферментов, локализованных в саркоплазме; незначительно из-

меняется активность ферментов, связанных с митохондриями; заметно

возрастает активность лизосомальных ферментов. Наконец, показано, что

при многих заболеваниях мышечной системы наступают сдвиги в системе

цАМФ: снижается содержание цАМФ в мышечной ткани, повышается

659

Норма

Дистрофия

Печень

Глицин

Аргинин

Метионин

Креатин

Мышца

Креатин

фосфо-

креатин

Креатинин

Моча

Печень

Глицин

Аргинин

Метионин

Креатин

Мышца

Креатин

Фосфо-

креатин

Креатинин

Моча

активность фосфодиэстеразы и нарушается способность аденилатциклазы

активироваться под влиянием адреналина и фторида натрия.

Нарушение метаболизма сердечной мышцы при ишемической болезни

сердца. Для ишемизированного миокарда характерны сниженное окисли-

тельное фосфорилирование и повышенный анаэробный обмен. Раннее

увеличение гликогенолиза и гликолиза за счет имеющегося в сердечной

мышце гликогена и глюкозы, усиленно поглощаемой миокардом в на-

чальной стадии ишемии, происходит в результате повышения внутрикле-

точной концентрации катехоламинов и цАМФ, что в свою очередь сти-

мулирует образование активной формы фосфорилазы – фосфорилазы а

и активацию фосфофруктокиназы – ключевого фермента гликолиза. Однако

даже максимально усиленный анаэробный метаболизм не способен дли-

тельно защищать уже поврежденный гипоксический миокард. Очень скоро

запасы гликогена истощаются, гликолиз замедляется вследствие внутри-

клеточного ацидоза, который ингибирует фосфофруктокиназу.

Содержание АТФ и креатинфосфата в клетке резко снижается в ре-

зультате нарушения окислительного фосфорилирования в митохондриях.

Одно из первых проявлений этого состояния – нарушение мембранной

проницаемости. Нарушение целостности мембран способствует выходу из

клетки ионов, в том числе ионов К

, а также ферментов. Дефицит

энергетических ресурсов и нарушение ионного состава, существенные из-

менения различных мембранных «резервуаров», обеспечивающих контроль

за уровнем внутриклеточного кальция, обусловливают торможение функ-

циональной активности мышечных клеток и их постепенную гибель. В этот

же период выявляются изменения состава белков миокарда (резкое сни-

жение содержания миофибриллярных белков и накопление белков стромы).

Нарушение обмена углеводов, белков и липидов (свободные жирные кис-

лоты не окисляются, а преимущественно включаются в триглицериды) при

инфаркте миокарда находит отражение в жировой инфильтрации сердечной

мышцы.

Размер повреждения миокарда при возникновении ишемии, снижение

активности ферментов в сердечной мышце и возрастание активности

соответствующих ферментов в сыворотке крови (например, креатинкиназы)

в значительной мере коррелируют друг с другом. Следует признать, что

в диагностике инфаркта миокарда определение активности креатинкиназы,

АсАТ и ЛДГ в сыворотке крови – наиболее чувствительные тесты. По-

вышение активности указанных ферментов, особенно креатинкиназы, яв-

ляется постоянным и наиболее высоким. Важно также исследование в сы-

воротке крови изоферментных спектров креатинкиназы (повышение ак-

тивности изофермента MB) и ЛДГ (увеличение активности изоферментов

ЛДГ

и ЛДГ

). В последние годы четко показано, что определение

в сыворотке крови миокардиально специфичных белков (миоглобин, тро-

понин Т и др.) – весьма чувствительный ранний тест повреждения миокарда.