Температурная зависимость активности нейтральных протеаз печени сусликов при зимней спячке и в ходе индуцированного пробуждения

По мере приближения выхода из спячки активность начинает увеличиваться и достигает максимума в марте, перед пробуждением (повышение в мозгу, печени и сердечной мышце составляет 82, 83 и 296%, соответственно, относительно активности бодрствующих сусликов в июле).

Выход из спячки готовится заранее. Еще в состоянии оцепенения в нейронах гиппокампа активным образом идет синтез, накопление и выход в цитоплазму РНК. Резко повышается синтез белка (Гордон и др., 1987).

Интенсификацию синтеза белка в тканях пробужающихся сусликов можно связать с общей для всех клеток необходимостью восполнения потерянных и измененнных во время зимней спячки функциональных и структурных белков или же замены части энзимов на специфические изоформы, необходимые при данной температуре (Жегунов, Микулинский, 1987).

В процессе пробуждения от гибернации в организме происходят весьма сложные биохимические изменения, которые приводят к значительному росту протеолитических ферментов при повышении температуры тела.

При индуцированном пробуждении общая активность нейтральных протеаз тканей суслика по мере повышения температуры тела до 37°С повышалась относительно торпидного состояния (t°=3-4°С) (в мозгу активность повышается в 7 раз, в печени - на 88%, а в сердечной мышце - на 15%). Достоверных различий в активности нейтральных протеаз в тканях сусликов от 20 до 30°С нет.

Характер Аррениусовских кривых температурной зависимости активности нейтральных протеаз бодрствующих сусликов (лето и осень) и после 1-го и 3-го месяцев спячки (t°=5-8°С) имеет слабо выраженную температурную зависимость, что может говорить об изменении числа молекул фермента. После 2-го месяца спячки (когда температура тела максимально снижена - 3-4°С) и на этапах последующего самосогревания, резко меняется характер и наклон Аррениусовских кривых. Это может свидетельствовать о конформационных изменениях в молекуле фермента и его микроокружения. При определенной «переломной» температуре наклон кривой Аррениуса (эта кривая связывает логарифм скорости реакции с абсолютной температурой) резко меняется, что, возможно, вызвано фазовыми переходами мембранных липидов. Вязкость липидов биологических мембран регулируется рядом параметров, из которых важная роль принадлежит концентрации холестерина. Состояние спячки характеризуется резким падением количества холестерина (ХЛ) и общих фосфолипидов (ФЛ), падением величины молярного отношения ХЛ/ФЛ, уменьшением количества фосфотидилхолина и лизофофатидилхолина (Коломийцева и др., 2003).

У гипотермированных животных, как и у животных, впадающих в зимнюю спячку, скорость метаболизма снижается по мере снижения температуры тела (Kataoka, Yanase, 1998). Гипотермия вызывает существенные изменения внутриклеточных структур и активности ферментных систем. Выраженность этих изменений находится в прямой зависимости от глубины гипотермии. Изменения, вызываемые гипотермией, обнаруживаются во всех изучаемых органах. Вместе с тем установлено, что различные органы по-разному реагируют на глубину и скорость охлаждения, т.е. в зависимости от конечной цели для каждого органа должен быть определен свой «оптимум» охлаждения.

При умеренной, кратковременной гипотермии 30-33°С активность нейтральных протеаз снижается в сердечной мышце в 2 раза (на 57%), в печени на 21%, в мозгу на 28%, в сыворотке крови на 23%, однако достоверно снижение только в сердце и печени.

Учитывая кратковременность воздействия и общую реакцию всех тканей на умеренную гипотермию, нами проведена серия по кратковременному воздействию гипертермии (42°С). При этом направленность и выраженность изменений общей активности нейтральных протеаз при умеренной гипотермии 30-33°С и гипертермии 42°С - совпадают, только в печени она снижена более, чем в 2 раза.