Поскольку белковые вещества составляют основу биохимизма всех тканей, то исследование особенностей обмена белков при гипотермических состояниях весьма важно для познания своеобразия внутриклеточных биохимических процессов, происходящих при пониженной температуре (Палладин и др., 1972).
При охлаждении теплокровного организма возникает чрезвычайная ситуация, которая сопровождается изменениями метаболизма в целом, прежде всего в обмене белков головного мозга. Так, при понижении температуры тела на каждые 10ºС скорость обновляемости белков мозга снижается примерно на каждые 62% (Lajtha, Sershen, 1975).
Животных, способных поддерживать температуру тела за счет внутренней теплопродукции, называют эндотермными - в отличие от эктотермных, температура тела которых зависит от температуры окружающей среды. К эндотермам относятся в первую очередь все теплокровные, т.е. млекопитающие и птицы (теплокровных и холоднокровных животных нередко называют соответственно гомойотермными и пойкилотермными). Впадающих в спячку теплокровных можно определить как гетеротермные эндотермы; гетеротермия означает периодическое изменение температуры, в данном случае - ее падение ниже уровня, соответствующего активному образу жизни (Игнатьев и др., 2001).
Сезонные изменения климата и происходящие в связи с ними перерывы в составе растительных и животных кормов резко влияют на всех животных. Во время зимы и огромное большинство их видов защищается тем или иным способом от непосредственного действия неблагоприятных климатических условий или от вызванного ими отсутствия корма или влаги.
Спячка, состояние «глубокого сна», характеризующееся существенным понижением температуры тела, энергозатрат и интенсивности всех физиологических процессов (Buck, Barnes, 2000).
У видов, впадающих в зимнюю спячку, температура тела обычно падает ниже 10ºС. Минимальная температура 3ºС зафиксирована у длиннохвостых сусликов, хотя у большинства особей этого вида она не опускается ниже 5ºС (Carey et al., 2003). Интенсивность метаболизма (оцениваемая по потреблению О2 и выделению СО2 в единицу времени) в состоянии оцепенения снижается примерно до 5% от уровня основного обмена и может не достигать даже 1% уровня, свойственного активно ведущей себя особи. (Wang, Lee, 1996; Калабухов, 1985).
Особенности регуляции метаболизма у зимнеспящих связаны с повышением регуляторной нагрузки продуктов деградации белков - пептидов, аминокислот, мочевины. Для белков мозга сусликов при зимней спячке характерно своеобразное физико-химическое состояние, которое изменяется при пробуждении. Можно утверждать, что в становлении физико-химической конфигурации белковых молекул в мозгу при поддержании зимней спячки решающую роль играют процессы дезамидирования и амидирования белков.
Изменения в содержании амидных групп белковых фракций и общего количества белка при зимней спячке подтверждают мысль (Головина и др., 1985) о том, что метаболизм и физико-химическое состояние, как отдельных белков мозга, так и общего содержания белка в мозге, обеспечивают вхождение организма в зимнюю спячку, ее поддержание и выход из нее (Гусейнов, 1992).
Основой поддержания метаболизма клеток и функций органов является постоянный синтез и обмен белков, остановка которого означает гибель животных, а нарушения ведут к различным патологиям. Во время гипотермии животных происходит нарушение процессов утилизации аминокислот, а также синтеза и обмена белков (Жегунов и др., 1993). Если через 1-1,5 ч наблюдается незначительное включение метки в белки после введения меченых аминокислот охлажденным в течение 2 ч сусликам, то позже этого времени синтез белков прекращается практически полностью. Не отмечено какого-либо заметного включения метки в белки грызунов, гипотермированных в течение 12 ч. Тем не менее, суслики в состоянии глубокой гипотермии могут находиться до 96 ч с последующим разогревом и восстановлением всех функций. Это говорит о способности зимоспящих животных в течение нескольких суток гипотермии обходиться без синтеза и обмена белков. Так как у сусликов продолжают функционировать на пониженном уровне все функции и ткани, то следует предположить, что в условиях гипотермии обмен функционально важных молекул белков, поддерживающий гомеостаз клеток, сильно заторможен, т.е. при гипотермии зимоспящих существенно удлиняется время жизни белков. Следует предположить, что именно способность белковых молекул длительное время функционировать без нарушений и определяет способность зимоспящих выдерживать длительное искусственное охлаждение в отличие от гомойотермных крыс, перенесших охлаждение только до 19-20ºС не более чем в течение 24 ч (Жегунов и др., 1991).
TimeBiology