Гликолиз в хронобиологии


Уровень активности Г-З-ФДГ-NAD в дольке печени интактных крыс колебался на протяжении суток, образуя во всех клетках монофазный ритм. Активная фаза наблюдалась во второй половине светового и первой половине темнового периода суток. Изменение уровня активности ЛДГ во всех подзонах дольки печени характеризовалось двухфазными суточными ритмами. Активные фазы наблюдались в конце светового и в темновом периодах. Таким образом, процессы гликолиза усиливаются как в дневное, так и ночное время суток, что в общем отличается от «локализации» на протяжении суток активных фаз ритмов активности ферментов цикла Кребса и пентозофосфатного пути.

Временные изменения уровня активности Г-З-ФДГ-NAD и ЛДГ в подзонах дольки высокосинхронные (величина г равна соответственно +0,88 - +0,92 и +0,87 - +0,91). Для обоих ферментов при топографическом отдалении подзон в дольке корреляционная связь между ритмами ослаблялась, в меньшей мере для Г-З-ФДГ-NAD (на 2-9%) и в большей - для ЛДГ (на 7-16%). Таким образом, данная закономерность у ферментов гликолиза проявляется слабее, чем у ферментов цикла Кребса и пентозофосфатного пути.

По истечении 2 суток голодания отмечались существенные изменения в структуре ритмов уровня активности Г-З-ФДГ-NAD: ритмы становились двухфазными. В то же время фазовая структура ритмов уровня активности ЛДГ не нарушалась. Синхронность ритмов в подзонах дольки у Г-З-ФДГ-NAD оставалась такой же, как в контроле, а у ЛДГ несколько (на 9%) уменьшалась. Зависимость динамики ритмов от топографического взаиморасположения подзон не изменялась у Г-З-ФДГ-NAD и усиливалась у ЛДГ. Следовательно, через 2 суток голодания в организации в дольке печени ритмов активности Г-З-ФДГ-NAD наблюдается внешний десинхроноз, а ритмов ЛДГ - внутренний десинхроноз, всей же системе ритмов уровня активности ферментов гликолиза также свойствен внутренний десинхроноз.

У животных, голодавших 9 суток, в большинстве подзон дольки печени наблюдалась существенная фазовая перестройка ритмов уровня активности Г-З-ФДГ-NAD - ритмы становились двухфазными (аналогичные данные получали от животных, больных циррозом печени). И только в подзоне 16, как и в контроле, отмечался монофазный ритм. У уровня активности ЛДГ также были нарушения фазовой структуры ритмов - возникала монофазность (двухфазность в контроле). Кроме того, отсутствовала ритмичность в периферической зоне дольки.

Синхронность ритмов уровня активности в подзонах дольки снижалась у обоих ферментов гликолиза. Ослабление синхронности ритмов по мере топографического отдаления подзон друг от друга было выражено сильнее, чем в контроле, особенно у ЛДГ. Таким образом, через 9 дней голодания в ритмах уровня активности обоих ферментов гликолиза имелся как внешний, так и внутренний десинхроноз, последний был я в их комплексе с целом. У интактных крыс мезоры уровня активности Г-З-ФДГ-NAD и ЛДГ снижались в направлении от центра к периферии дольки. Это указывает на то, что, как и в случае цикла Кребса и пентозофосфатного пути, наиболее высокий уровень гликолиза присущ гепатоцитам центральной зоны дольки.

Оба изученных нами фермента гликолиза характеризовались зависимостью пространственных изменений уровня их активности от фазы суточного ритма. Как видно, пространственный градиент уровня активности более выражен в часы минимума показателя в ритме. Синхронность пространственных изменений на протяжении суток в общем была достаточно высокой.

Через 2 суток голодания ни характер пространственных изменений мезоров уровня активности ферментов гликолиза, ни их величина не отличались от контроля. Синхронность пространственных изменений уровня активности Г-З-ФДГ-NAD и ЛДГ в разные часы суток оставалась практически такой же, как в контроле.

Спустя 9 суток голодания тип пространственной динамики мезоров уровня активности ферментов гликолиза также оказался сходным с контролем. Абсолютная же величина мезора уровня активности Г-З-ФДГ-NAD во всех клетках дольки уменьшалась (на 35-45%), тогда как у ЛДГ она не отличалась от контроля. На этом основании можно заключить, что общая активность процессов гликолиза в печени животных, голодавших 9 суток, снижается, хотя и не так резко, как активность реакций цикла Кребса и пентозофосфатного пути. Синхронность пространственных изменений уровня активности ферментов гликолиза на протяжении суток не отличалась от контроля. Вместе с тем наблюдались отклонения в зависимости пространственных изменений уровня активности от фазы суточного ритма. Видно, что у Г-З-ФДГ-NAD происходит инверсия этой зависимости, а у ЛДГ данная зависимость исчезает. Следует отметить, что эти изменения наблюдались на фоне снижения синхронности ритмов уровня активности обоих ферментов гликолиза в подзонах дольки печени.

Итак, процессы энергетического обмена в печени характеризуются на уровне ее структурно-функциональной единицы - дольки - определенной временной организацией. Она проявляется прежде всего в закономерном проявлении на протяжении суток фаз повышенной активности как отдельных ферментов, так и их комплексов. Так, увеличенный уровень процессов цикла Кребса в печени интактных крыс в основном наблюдается в темновом периоде, процессов пентозофосфатного пути - в дневном периоде, процессов гликолиза - во 2-й половине светового и в темновом периоде суток. Следует отметить, что по результатам изучения временной организации углеводного и фосфорного обменов в печени нормальных крыс КЗ. Г. Каминский и Е. А. Косенко выделили 4 периода: с 16 до 22 ч - преимущественный глюконеогенез, 22-01 ч - переход от глюконеогенеза к гликолизу, 01-07 - нарастание гликолиза, 07-16 ч - переход от гликолиза к глюконеогенезу. Кроме того, по полученным нами   данным, временная организацияэнергетического метаболизма характеризуется монофазностью суточных ритмов активности большинства исследованных ферментов и определенной синхронностью ритмов в клетках разных подзон дольки печени. Важно подчеркнуть наличие зависимости суточной динамики ритмов в подзонах от их топографического удаления друг от друга.

К чертам пространственной организации энергетического метаболизма в печени интактных крыс относятся центрально-периферические градиенты топографического распределения уровня активности ферментов в дольке, более высокий уровень обменных процессов в центральной зоне дольки по сравнению с таковым в ее срединной и периферической зоне, сходный тип пространственных градиентов активности в разные часы суток, зависимость выраженности этих градиентов от фазы суточного ритма уровня активности ферментов. Отличия в пространственной динамике исследованного показателя в дольке печени интактных крыс в разные часы суток и во временной его динамике в разных подзонах свидетельствуют о существовании в дольке пространственного десинхроноза метаболических процессов, обусловленного их положением во времени, и временного десинхроноза, связанного с их положением в пространстве.. Это является важной характеристикой состояния системы обмена энергии, указывающей на ее изменчивость и имеющей большое значение для ее развития. Наличие двусторонних связей между пространственными и временными изменениями уровня активности ферментов в дольке печени свидетельствует о единой пространственно-временной организации системы энергетического метаболизма.

Влияние голодания на энергетический обмен в печени характеризуется избирательностью действия на активность ферментов как внутри отдельных метаболических систем, так и в целом, а также возникновением нарушений в пространственно-временной организации отдельных ферментов и их систем. Голодание не вызывает сдвигов в типе пространственного распределения уровня активности ферментов энергетического метаболизма в печени.

В этих условиях зависимость пространственных градиентов уровня активности в дольке от фазы его суточного ритма может ослабляться, исчезать или инвертироваться. Это, как правило, наблюдается при перестройке фазовой структуры ритмов или отсутствии их в некоторых клетках дольки, что сопровождается снижением синхронности ритмов в подзонах дольки. Наиболее частыми нарушениями временной организации уровня активности ферментов в печени являются изменения фазовой структуры ритмов, их фазовые сдвиги и изменения в синхронности ритмов в подзонах дольки. Эти нарушения лежат в основе развития различных форм десинхронозов во временной организации ферментов энергетического метаболизма в дольке печени. Выделены их следующие формы: внутренний и внешний десинхронозы как в метаболизме отдельных ферментов, так и в их системах, а также внутренний межсистемный десинхроноз энергетического обмена в печени.

Видно, что при голодании повышение активности отдельных метаболических систем сдвигается во времени суток и теряет вследствие этого ту упорядоченность, которая была свойственна печени интактных животных. Зависимость динамики ритмов уровня активности ферментов в подзонах дольки печени от удаленности последних друг от друга при голодании изменяется. У ферментов с исходной слабой зависимостью она усиливается, а с сильной зависимостью - ослабляется, иногда весьма значительно. Как и нарушения в зависимости пространственных градиентов уровня активности в дольке от фазы суточного ритма, это свидетельствует об определенных изменениях в связях между пространственной и временной организацией активности ферментов энергетического обмена.

Полное голодание животных не приводит к исчезновению суточных ритмов уровня активности ферментов энергетического обмена в печени. В связи с этим можно предполагать, что в данном случае пищевой фактор в качестве датчика времени не играет доминирующую роль в механизмах формирования этих ритмов.

На основании полученных данных дольку печени, являющуюся структурно-функциональной единицей органа, надо рассматривать как образование, в котором метаболические процессы имеют системную организацию, характеризующуюся пространственными и временными параметрами. Временная часть этой организации более чувствительна к действию голодания, чем пространственная. По-видимому, через изменения параметров временной организации осуществляются адаптивные реакции метаболических систем в печени при голодании. Роль пространственной организации заключается в сохранении структурной основы деятельности метаболических систем в печени.



Ваше имя:
Защита от автоматических сообщений:
Защита от автоматических сообщений Символы на картинке: