Таким образом, биоэнергетическая гипоксия - это сложный, фазный процесс, развивающийся при разных формах кислородной недостаточности. В его основе лежат последовательные изменения свойств митохондриальных ферментных комплексов, приводящие к нарушениям энергосинтезирующей функции дыхательной цепи, которые начинаются на субстратном и распространяются к терминальному ее участку (рис. 2). Они предшествуют или протекают параллельно изменениям физиологических функций, регистрируемых на клеточном и системном уровне.

Описанная закономерность ответной реакции аэробного энергосинтезирующего аппарата клетки на снижение содержания кислорода в среде универсальна. Однако имеются индивидуальные и тканевоспецифические особенности, играющие принципиальную роль в формировании общей резистентности организма к гипоксии.

Так экспериментально показано, что в митохондриях головного мозга интактных высокорезистентных (ВУ) и низкорезистентных (НУ) к гипоксии крыс исходно одинаковая эффективность окислительного фосфорилирования достигается за счет большей скорости фосфорилирующего дыхания и большей напряженности энергообразующих процессов у последних. Это свидетельствует об исходно меньшей экономичности у них процесса окислительного фосфорилирования. Более того, при окислении митохондриями мозга НУ крыс НАД-зависимых субстратов скорость переноса электронов в дыхательной цепи является предельной и при увеличении функциональной нагрузки может привести к истощению ее резервных возможностей, чего не наблюдается в мозге ВУ [25]. Это свидетельствует об исходно меньшей экономичности процесса окислительного фосфорилирования в мозге НУ животных.

Различия между ВУ и НУ животными сохраняются и при гипоксии. Так активация энергетического обмена в условиях гипоксии, связанная с интенсификацией НАД-зависимого окисления, более выражена в мозге ВУ животных. Сменяющее ее при увеличении тяжести гипоксии угнетение НАД-зависимого окисления, наоборот, развивается раньше и выражено сильнее в мозге НУ крыс и сопровождается более сильным восстановлением дыхательных переносчиков этого участка [14-17, 22, 23, 27, 28, 39]. Эти различия в реакции митохондриального ферментного комплекса I на гипоксию коррелируют с изменениями в содержания АТФ. Так зависимость внутриклеточного уровня АТФ в мозге и гепатоцитах НУ животных от рО2 выражена гораздо сильнее, чем в мозге ВУ [3, 21, 22].

Различия в окислительной способности НАД-зависимого участка дыхательной цепи в мозге ВУ и НУ животных отражают особенности кинетических характеристик митохондриального ферментного комплекса I. Действительно, максимальная активность (Vmax) и значения Км(НАДH) для митохондриальной НАДН-цитохром с-редуктазы
в мозге НУ крыс достоверно ниже, чем в мозге ВУ [5-6, 17, 39].

Это означает, что в мозге НУ фермент быстрее насыщается субстратом (НАДН) и медленнее его окисляет, что и может быть причиной более низкой в этом случае активности НАДH-оксидазного пути окисления субстратов в мозге НУ животных. Эти же кинетические особенности фермента лежат в основе меньшей окислительной эффективнности НАДH-цитохром с-редуктазы мозга НУ в условиях низких значений отношения НАД+/НАДН, которые, как известно, возникают при гипоксии. Благодаря ним ограничение НАДН-оксидазного пути окисления в мозге НУ крыс наступает раньше и выражено сильнее, чем в мозге ВУ животных [5-6, 17, 21-23, 27, 28, 39]. Таким образом, хотя на начальных стадиях гипоксии этот путь является лимитирующим как в мозге ВУ, так и НУ животных, степень его подавления у них различна, что и определяет неодинаковый характер последующих нарушений энергосинтезирующей функции.

Далее: Продолжение (4)