IV. Биохимические основы механизмов гомеостаза

Предыдущая: Регуляция активности ферментов в тканях

Развитие физиологических представлений о нервной трофике определило возможность выяснения ее биохимических основ. Как известно, первые представления о нервной трофике были в 1825 г выдвинуты F. Magendie, обнаружившим, что после перерезки тройничного нерва развиваются глубокие дистрофические изменения в полостях носа, рта и особенно в глазу. Magendie постулировал существование, помимо двигательных и чувствительных нервов (сосудодвигательные нервы в то время еще не были обнаружены), специальных нервов, регулирующих трофику и обмен тканей ("трофические нервы"). Данные F. Magendie были подтверждены и развиты S. Samuel (1860) и рядом других исследователей, а разработанная им модель дистрофических процессов широко используется патофизиологами и в настоящее время. Однако после открытия существования сосудодвигательных нервов наличие трофической функции нервной системы было подвергнуто сомнению и даже отрицалось. Действительно, отделить несомненную зависимость снабжения тканей питательными веществами системой кровоснабжения от прямого воздействия нервных импульсов на обмен в клетках было нелегко. Решающую роль в восстановлении учения о нервной трофике сыграли исследования крупнейших представителей отечественной физиологии н прежде всего И. П. Павлова.

И. П. Павлов открыл нерв (симпатический), усиливающий сокращение сердца в результате изменения функциональных свойств сердечной мышцы (1882), и, сопоставив полученный результат с аналогичными данными Гаскел на сердцах холоднокровных животных (лягушка, черепаха, крокодил), не имеющих коронарной системы кровообращения, пришел к заключению, что усиливающий нерв непосредственно влияет на трофику миокарда. Позднее И.П. Павлов с предельной четкостью разграничил компетенции сосудистой и нервной систем в трофике и обмене тканей.

По И. П. Павлову (1951), сосудистые нервы и кровообращение регулируют грубую доставку химического материала (и отвод отбросов) в виде большего или меньшего притока крови к органу, тогда как трофические нервы определяют "...в интересах организма как целого размер окончательной утилизации этого материала каждым органом" (с. 582). Далее П. П. Павлов установил рефлекторное происхождение дистрофических процессов при стоматите, изъязвлениях на слизистой оболочке рта, после операции на желудке и двенадцатиперстной кишке, а также размягчения костей после наложения фистул желудочно-кишечного тракта. Трофическая функция нервов, согласно И. П. Павлову, выражается во влиянии нервной системы на обменные процессы в тканях, которое обеспечивает правильное функционирование органа. Поскольку никогда и никем специализированных трофических нервов обнаружено не было и, вероятно, нервов, несущих только трофическую функцию, не существует, следует согласиться с представлениями, что трофическая функция в принципе в той или иной мере присуща любому нерву - как соматическому, так и вегетативному (Зайко Н. Н., 1974).

Существенное значение для обоснования важной роли нервной системы в регуляции трофики имели исследования и представления, выдвинутые А. Д. Сперанским (1937). Развивая идеи И. П. Павлова о рефлекторном происхождении дистрофий, А. Д. Сперанский показал, что раздражение различных афферентных и эфферентных нервов, подбугорной области и т. д. может вызывать дистрофические поражения, причем при большой силе раздражения дистрофический процесс выходит за пределы данного сегмента и широко распространяется в различных областях организма, происходит его "генерализация". А. Д. Сперанский четко сформулировал представление о существовании прямых влияний нервной системы на биохимические процессы в тканях и о том, что в организме нет нервных элементов не трофических, т. е. не имеющих ни прямого, ни косвенного отношения к метаболизму. Стало несомненным, что трофические влияния могут осуществляться путем рефлекторных воздействий, первым звеном которого является центростремительная импульсация, вторым звеном - функционирование нервных центров и третьим - эфферентная импульсация. Дистрофии могут развиваться в результате нарушения или поражения любого из этих звеньев рефлекторной дуги. А. Д. Сперанский, Н. Н. Зайко и ряд других авторов выделили особое значение повреждения чувствительных нервов.

Огромную роль в развитии учения о нервной трофике сыграли исследования Л. А. Орбели и выдвинутые им эволюционные идеи и представления о возрастающем влиянии развивающейся в фило- и онтогенезе нервной системы на формирование и дифференцировку структуры и функции клеток тканей организма и прежде всего клеток скелетной мышцы. Прекращение поступления нервных импульсов в скелетную мышцу после ее денервации приближает или в известной степени "возвращает" ее свойства к эмбриональному типу.

Общие положения Л. А. Орбели и сотр. были экспериментально аргументированы в отношении регулирования функций различных типов мышечной ткани (Орбели Л. А., 1961). Это послужило основанием для заключения о роли нервной и эндокринной систем в развитии и совершенствовании мышцы, "...которая в своем развитии попадает под влияние нервной системы и под влияние эндокринных факторов. В результате этих воздействий, эндокринных и нервных, сам ход развития претерпевает очень существенные изменения" (с. 63). При этом сократительные ткани все более и более освобождаются от влияния внешней среды и в конце концов моторный нерв полностью подавляет клеточный автоматизм. Однако, продолжает Л. А. Орбели, "... на любых этапах развития мы имеем возможность разрушить существующие аппараты и воскресить более ранние стадии развития... Это возможность возвращения поперечнополосатых мышц к более ранним функциональным отношениям путем исключения моторной иннервации..." (с. 162), иначе говоря, путем их денервации.

В настоящее время не подлежит сомнению, что в основе каждой функции и ее регулирования лежат реакции и процессы обмена веществ, осуществляемые на клеточном и молекулярном уровне. Естественно, что важнейшим этапом изучения нервной трофики, а также происхождения ее нарушений при патологических состояниях организма является выяснение ее биохимических основ. При этом наиболее благоприятным объектом исследования является скелетная мышца, в которой подавление нервной системой филогенетически древних и онтогенетически ранних механизмов клеточной автоматии обмена выражено в большей мере, чем в других тканях. Основная трофическая функция для скелетной мышцы присуща соматическим нервам; постулированное Л. А. Орбели адаптационно-трофическое влияние симпатических нервов выявляется в условиях продолжительной работы и утомления мышцы. Носителями трофических влияний для печени и ряда других органов является вегетативная нервная система, причем лучше изучены симпатические влияния на трофику.

Использование эволюционных идей и представлений Л.А. Орбели привело к известным успехам в выяснении биохимических основ трофической функции нервной системы (Ильин В. С., 1966). Так, в полном соответствии с этими представлениями было установлено, что денервация скелетной мышцы приводит к изменению в ней активности ферментов энергетического обмена в направлении, характерном для уровня в эмбриональной мышце (табл. 8). При этом активность ферментов, высокая в мышце эмбриона, резко возрастает в мышце взрослого организма после ее денервации; активность ферментов, незначительная в мышцах эмбриональных, резко снижается до эмбрионального уровня и в мышце денервированной. В то же время в мышце, атрофированной после тендотомии, т. е. с сохраненной иннервацией, активность изученных ферментов не изменяется или изменяется в значительно меньшей степени, чем в мышце денервированной. Распространение активности ферментов между растворимой фракцией (гиалоплазмой) и митохондриями скелетной мышцы после ее денервации также приобрело "эмбриональный характер" (табл. 9).

Еще более убедительно сопоставление изоферментных спектров гексокиназы мышц эмбрионов и взрослых кроликов, интактных, денервированных и тендотомированных (рис. 20), а также изоферментных спектров лактатдегидрогеназы (ЛДГ) в различно функционирующих мышцах ("медленной" и "быстрой") после их денервации (рис. 21).

На высоте денервационной атрофии содержание богатых Н-субъединицами ЛДГ-1 и ЛДГ-2 в "медленной" мышце падало, а богатых М-субъединицами ЛДГ-5 и ЛДГ-4 возрастало. В "быстрой" мышце происходили обратные изменения: уменьшалось содержание ЛДГ-5 и ЛДГ-4 и увеличивалось ЛДГ-1 и ЛДГ-2; в результате специфические для каждой из этих мышц изоферментные спектры становились однозначными и близкими к изоферментпому составу эмбриональных мышц.

Если учесть, что синтез и концентрация каждого изофермента или его субъединиц определяются активностью контролирующего этот синтез гена, то следует постулировать, что изменения изоферментного состава в онтогенезе (см. рис. 20), а также в денервированной мышце взрослого организма (см. рис. 20, 21) наступают в результате репрессии - дерепрессии соответствующих генов. Следовательно, нервная импульсация регулирует скорость генетической информации синтеза ферментных и изоферментных белков, а ее утрата возвращает изоферментные спектры к эмбриональному типу. Таким образом, изоферментный спектр может характеризовать степень дифференцировки клетки.

О значении нервной системы в регуляции синтеза ферментного белка свидетельствуют также результаты анализа изменения активности фермента и его изоферментов в мышце через небольшой срок после денервации, еще до начала развития в ней заметных атрофических изменений.

Как следует из табл. 10, быстрое (через 16-18 ч) возрастание активности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы после перерезки седалищного нерва за счет избирательного увеличения лишь одного из ее изоферментов (D-типа) (рис. 22) предотвращалось введением животному непосредственно перед денервацией ингибитора синтеза РНК - актиномицина D (Разумовская Н. И., и др. 1974). Убедительные доказательства избирательного действия нервной импульсации (или ее утраты) на ферментные системы в различных функционирующих мышцах были получены в опытах с "перекрестом иннервации" ("cross innervation") и "реиннервацией" денервированных мышц.

Почти все скелетные мышцы млекопитающих являются смешанными, т. е. каждая из них в той или иной мере содержит как "быстрые" ("белые"), так и "медленные" ("красные") волокна. Их соотношение определяет способность разных мышц осуществлять либо быстрые (фазовые), либо медленные (тонические) сокращения. Характер энергетического обмена "быстрой" и "медленной" мышц различен. Тонические сокращения "медленных" волокон в основном энергетически обеспечиваются реакциями тканевого дыхания, быстрые сокращения белых волокон - гликолизом. "Медленная" мышца потребляет значительно больше кислорода, чем "быстрая". "Медленная" мышца богаче митохондриями и депонирующим кислород - миоглобином. В "быстрых" мышцах велики концентрации АТФ-креатинфосфата и ДТФ-азная активность миозина.

Анаэробной направленности обмена "медленных" мышц и гликолитической - "быстрых" соответствует и высокая активность ферментов тканевого дыхания в первых и гликолиза во вторых (Golisch С. et al., 1970). Существенный интерес для оценки значения нервной импульсации в специфической направленности энергетического обмена и активности его ферментов в "быстрых" и "медленных" мышцах представляют результаты исследований динамики ферментных и изоферментных профилей в этих мышцах после их денервации. Через 3 нед после перерезки седалищного нерва в обеих мышцах обнаруживаются лишь глыбки распадающегося миелина, через 3 мес появляются молодые, но еще не миелинизированные нервные волокна и отсутствуют нервные окончания, к 6-му месяцу нервные волокна уже миелинизированы и сформировались двигательные и чувствительные окончания. Наконец, через год после перерезки седалищного нерва процесс регенерации нервов в обеих мышцах завершается. К этому сроку в значительной, хотя и не в полной мере восстанавливаются все мышцы и их сократительная функция.

Таким образом, в период между 3-м и 6-м месяцем после денервации регенерация нервных волокон и окончаний создает предпосылки к возобновлению поступления нервных импульсов и восстановлению ферментных профилей обеих мышц (Ильин В. С. и др., 1974). Действительно, как это следует из данных табл. 11, резко повышенная на высоте атрофии активность гексокиназы и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы сохраняется и к 3-му месяцу после денервации, но к 6-му месяцу практически возвращается к нормальному уровню (Ильин В. С. и др., 1972).

Между тем активность ферментов, незначительная в эмбриональных мышцах и резко сниженная в период денервационной атрофии ЛДГ-, НАД- и НАДФ-зависимых малатдегидрогеназ (МДГ) через 6-9 мес после перерезки нервов, т. е. в период выраженной регенерации нервов, полностью восстанавливается как в "быстрой", так и в "медленной" мышцах (табл. 12). При этом весьма характерно, что активность ЛДГ-фермента гликолиза, высокоактивная в "быстрой" мышце, после ее денервации падает быстрее, чем активность МДГ-фермента цикла трикарбоновых кислот, а в денервированной "медленной" мышце с ее высоким уровнем аэробного обмена быстрее снижается и восстанавливается активность МДГ.

Особенно демонстративно выявляется характер этой динамики при сопоставлении изменений отношения МДГ/ЛДГ в обеих денервированных мышцах, в известной мере отражающего и изменение направленности их энергетического обмена (см. табл. 12). Так, на высоте денервационной атрофии различие коэффициента МДГ/ЛДГ в обеих мышцах исчезает, что свидетельствует об утрате специфической для "быстрой" и "медленной" мышц направленности их обмена. Однако после возобновления нервной импульсации обе мышцы вновь ее обретают.

Так же убедительны в отношении нивелирования обмена в различно функционирующих мышцах данные о характере изменения изоферментов ЛДГ в разные сроки после их денервации.

На высоте денервационной атрофии, как это уже было показано, изоферментные спектры в обеих мышцах становятся однозначными, возобновление поступления нервных импульсов после регенерации нервов восстанавливает специфичность изоферментного состава в обеих мышцах.

Не менее убедительны в этом отношении результаты изящных опытов с "перекрестом" иннервации "быстрой" и "медленной" мышц у молодых кошек. Авторы (Buller A., Eccles О., 1960; Prewitt М. A., Salafsky В., 1967) перерезали нервы, иннервирующие "быструю" (m. flexor digitorium longus) и "медленную" (т. soleus) мышцы и затем в одной серии опытов сшивали центральный конец каждого перерезанного нерва с его же перерезанным отрезком (реиннервация). В другой серии опытов центральный конец нерва "быстрой" мышцы сшивали с периферическим отрезком нерва "медленной" ("перекрест" иннервации) и через срок, необходимый для регенерации нервов, изучали характер сокращения обеих мышц и активность в них ферментов гликолиза и цикла трикарбоновых кислот.

Характер фазовых сокращений в "быстрой" мышце и тонических в "медленных" мышцах с реиннервацией не изменялся, тогда как сокращения фазовой мышцы, получавшей импульсацию для тонической, приобретали в значительной мере тонический характер, а сокращения тонической мышцы, снабжаемой нервными импульсами для "быстрой" мышцы, приобретали фазовый характер. В полном соответствии с изменениями характера сокращений обеих мышц с перекрестом их иннервации изменялась и активность их ферментов (рис. 23).

Из представленного примера видно, что высокая активность пируваткиназы в "быстрой" мышце резко падала, а активность изоцитратдегидрогеназы повышалась, тогда как в тонической мышце, снабжаемой импульсами, ответственными за фазовую деятельность, активность изоцитратдегидрогеназы снижалась, а активность пируваткиназы возрастала.

Приведенные результаты опытов с денервацией мышц и регенерацией нервов, а также с "перекрестом" иннервации, позволили прийти к следующему принципиально важному заключению: клетки даже глубоко атрофированных после денервации скелетных мышц сохраняют эволюционно-детерминированную адаптационность к восприятию вновь поступающих к ним после регенерации нервных импульсов, определяющих специфический состав ферментов и изоферментов в различно функционирующих мышцах (Замосковская Г. А., 1974). Итак, трофическая функция нервной системы выражается в регулирующем действии нервной импульсации на синтез и концентрацию ферментных и, вероятно, других белков, что необходимо для поддержания высокодифференцированной структурно-химической организации клеток скелетной мышцы, определяющей ее готовность к выполнению функции (Ильин В. С. и др., 1971).

Постулирование этого положения, естественно, привело к предположению о реализации трофического действия нервных импульсов на уровне генетической системы белкового синтеза в ядрах скелетной мышцы. Ранее было показано (Allfrey V. G., 1970), что ферментативное ацетилирование гистонов сопровождается возрастанием матричной активности хроматина. Показано, что через 1 ч после денервации икроножной мышцы в ядрах снижается ацетилирование гистонов, а через 2 ч - скорость синтеза РНК. Электростимуляция периферического отрезка перерезанного нерва приводила к быстрому восстановлению как ацетилирования гистонов, так и синтеза РНК (Гуревич В. С. и др., 1973; Ильин В. С., Разумовская Н. И., 1974). Еще убедительнее были результаты прямого определения матричной активности дезоксирибонуклеопротеидов (ДНИ), выделенных из мышц. При этом использовалась система, содержащая АТФ, ГТФ, ЦТФ и ¹⁴С-УТФ, а также РНК-полимеразу. Таким образом, скорость синтеза РНК определялась лишь матричной активностью добавляемых ДНК (табл. 13). Результаты этих опытов с полной очевидностью показали, что денервация быстро приводит к снижению скорости синтеза РНК в этой системе, но после непрямой (через нерв) стимуляции денервированной мышцы синтез РНК в значительной мере восстанавливается (Ильин В. С., Разумовская Н. И., 1974).

Позже было обнаружено, что изменения РНК-синтезирующей активности ядер коррелируют с концентрацией в них кальция. Так, через 2 ч после денервации мышцы содержание кальция в ядрах уменьшалось на 45%. Добавление ионов кальция к таким ядрам in vitro стимулировало синтез РНК. Непрямая электростимуляция денервированной мышцы в течение 1,5 ч резко повышала как синтез РНК, так и содержание кальция в ядрах. В то же время ядра денервированной мышцы после электростимуляции теряли способность активироваться кальцием. Эти данные указывают на возможную роль кальция как одного из факторов, передающих эффект возбуждения клеточной мембраны на ядерные структуры (Куликова О. Г., Дамбинова С. А., 1978; Разумовская Н. И., 1978). Таким образом, было установлено, что регулирующее действие нервной импульсации на синтез ферментных белков в скелетной мышце реализуется в генетической системе ее ядер на этапе транскрипции. Этот принципиально важный факт, конечно, не исключает возможности воздействия нервных импульсов и на другие звенья белкового синтеза.

Данные, полученные в последние годы, позволяют считать, что действие нервной стимуляции может реализоваться и на уровне процесса трансляции, в частности на его первом этапе - присоединение аминокислот к тРНК, катализируемое аминоацил-тРНК-синтетазами (АРС-азами). Установлено, что активность валил- и аланил-АРС-аз в "медленной" мышце значительно выше, чем в "быстрой". Утрата нервной импульсации приводила к выравниванию активности отдельных АРС-аз в денервированных различно функционирующих мышцах, т. е. к снижению активности АРС-аз в "медленной" и к возрастанию в "быстрой" мышце, обусловленных изменением их каталитических свойств (Тесленко Л. В. и др., 1976; Тесленко Л. В., 1978).

Остается неизученной важная проблема механизмов передачи эффекта нервной импульсации на рабочий аппарат мышечных клеток, в частности от постсинаптической мембраны к генетическому аппарату ядер. Некоторые авторы склонны приписывать этот эффект компонентам аксоплазматического тока, поступающим в рецепторную клетку (Morzlovk F. V., Stockum D. L., 1972; Appeltaner G. S. L., Korr E. М., 1975). Действительно, наиболее быстрые компоненты аскоплазмы могут передвигаться со скоростью до 5 мм/ч. Следовательно, вполне возможно допустить значение утраты их поступления в мышцу при медленно развивающейся денервационной атрофии. Однако учитывая, что денервация вызывает весьма быстрые изменения обмена (в частности, уже через 2 ч после перерезки нерва снижается скорость синтеза РНК, что обусловлено снижением матричной активности хроматина), и что этот процесс столь же быстро восстанавливается при возобновлении импульсации в денервированную мышцу, эти эффекты можно связывать скорее с важным значением изменений электрической активности клеточных мембран в регуляции процессов транскрипции.

В результате всех проведенных исследований по выяснению биохимических основ нервной трофики важная роль нервной импульсации в гомеостазе стала несомненной. Нервные импульсы, воздействуя на генетическую систему клеток, регулируют скорость синтеза и концентрацию ферментных и, вероятно, других белков, поддерживая структурно-химическую организацию высокодифференцированных клеток ткани высших организмов. Нарушение поступления нервных импульсов приводит к "дедифференцировке", упрощению обмена, что приближает его к эмбриональному типу, к чему, конечно, присоединяются многообразные вторичные нарушения.

Существенный интерес представляет анализ ферментных и изоферментных сдвигов при развитии дистрофических процессов в скелетных мышцах животных и человека, в частности при миодистрофиях разного происхождения. В этом отношении важны результаты обстоятельных исследований на эмбрионах кур и цыплятах, здоровых, денервированных и с наследственной миодистрофией. В мышцах эмбрионов кур активность ЛДГ незначительна, и она (как и у человека) в основном представлена изоферментами, богатыми Н-субъединицами. В процессе онтогенеза преобладание Н-субъединиц постепенно сменяется увеличением доли М-субъединиц в составе молекулы ЛДГ, что обусловлено репрессией гена, контролирующего синтез Н-субъединиц, и депрессией гена для М-субъединиц (табл. 14).

После денервации мышц происходят обратные изменения: активность ЛДГ резко снижается, что сопровождается увеличением доли Н-субъединиц и уменьшением доли М-субъединиц, а также резким падением активности α-глицерофосфатдегидрогеназы, отсутствующей в мышцах эмбриона кур (Dawson D. М., Карlan N. D., 1965). В то же время в мышцах, иннервируемых нервными волокнами, отходящими от нерва выше места его перерезки, этих изменений не наблюдалось.

Аналогично денервационному резкое падение активности ЛДГ и увеличение доли ее Н-субъединиц имели место и в мышцах цыплят с наследственной дистрофией, особенно у гомозиготных (табл. 15). Резкое уменьшение содержания ЛДГ-5 и относительное увеличение содержания ЛДГ-1, ЛДГ-2 и ЛДГ-3 отмечалось также в мышцах мышей с миодистрофией (Lattner A. L.t Skillen A. W., 1968).

Ряд авторов показали, что возврат к эмбриональному типу изоферментных спектров ЛДГ наблюдается и в мышцах людей при миодистрофиях как нейрогенного происхождения, так и при миопатиях (табл. 16). Аналогичное приближение к эмбриональному типу обнаружено и в отношении других изоферментов. Так, например, в атрофированных после перерезки седалищного нерва мышцах кролика, "быстрой" (икроножной) и "медленной" (камбаловидной), наблюдалось снижение активности креатинкиназы, что сопровождалось уменьшением в них содержания изофермента ММ и увеличение количества быстрее мигрирующих к аноду MB- и ВВ-форм. Последняя форма (ВВ) преобладала в мышцах эмбриона кролика. Аналогичные данные были получены при миодистрофии, а в мышцах больных миопатией Дюшенна были показаны сдвиги в изоферментном спектре изоцитратдегидрогеназы.

Авторы, обнаружившие эмбриональный уровень активности ферментов и изоферментного состава у животных и людей с различными формами миодистрофий, объясняют этот феномен задержкой развития мышечной системы и сохранением фетального типа обмена у больных (Dawson D. М., Kaplan N. D., 1965; Pearson С. М., Каг N. С., 1966). Однако такое представление не может объяснить "фетализм" денервированных мышц животных, функция и обмен которых до денервации были совершенно нормальными, а также мышечные дистрофии у людей в относительно позднем возрасте. В этих случаях ферментные сдвиги можно объяснить, основываясь на представлениях Л. А. Орбели о том, что при анализе развития механизмов нервной регуляции в онтогенезе следует учитывать две стороны этого развития - развитие и дифференцировку самой нервной системы и то возрастающее влияние, которое нервная система оказывает на формирование структуры и функции клеток других тканей, в частности скелетных мышц. В результате клетки тканей взрослого организма адаптированы к действию поступающих к ним нервных импульсов. Очевидно, ферментные и изоферментные сдвиги в скелетных мышцах, отмечаемые при миодистрофиях, могут происходить как вследствие поражения самой нервной системы, так и в результате утраты адаптированности к восприятию нервной импульсации при резких поражениях мышечной ткани. Иначе говоря, в одних случаях будет нарушена нервная импульсация, в других - ее реализация (Ильин В. С. и др., 1972).

Исследования, посвященные изучению ферментов в мышцах при миодистрофиях, характеризующихся высокой активностью в мышцах денервированных и эмбрионов, крайне немногочисленны. Как уже упоминалось, к таким ферментам относятся гексокиназа (ГК) и дегидрогеназы пентозофосфатного пути (см. табл. 17). Активность этих ферментов и изоферментный спектр гексокиназы приобретают эмбриональный характер в мышцах кроликов с экспериментальным аллергическим полиневритом (ЭАП), вызываемым внутривенным введением животным миелина и стимулятора Фрейнда (Коновалов Г. И. и др., 1974). ЭАП является лишь приближенной моделью демиелинизирующих заболеваний человека, сходной с ними по морфологическим и иммунологическим изменениям. При ЭАП демиелинизирующий процесс развивается в чувствительной части рефлекторной дуги, однако существенных дистрофических нарушений в мышцах не наступает, но нарушается координация движений, развиваются парезы и параличи задних конечностей. С известными оговорками ЭАП можно обозначить как "чувствительную денервацию".

В этих исследованиях был подтвержден уже известный из литературы факт более высокой активности гексокиназы в "медленной" мышце, чем в "быстрой". Активность фермента в икроножной мышце кроликов с ЭАП так же, как в денервированной, резко возрастала, в "медленной" - камбаловидной - понижалась. При тяжелом течении ЭАП (на рис. 24 обозначено крестиками) величина активности ГК в обеих мышцах становилась однозначной, уменьшались и различия их изоферментного состава.

Таблица 17. Активность гексокиназы и дегидротаз пентозного пути в мышцах человека в норме и при миодистрофиях (Ильин В.С. и др., 1974)
Фермент	Активность, мкмоль НАДФ • Н/(мг белка ч)
	норма	миастения	амиотрофия Шарко—Мари-Туз	миопатия Эрба
				общая активность	легкая форма	тяжелая форма
Гексокиназа	0,521 ± 0,072	0,853 ± 0,003 р<0,001	1,04 ± 0,67 р<0,001	0,596 ± 0,073 р>0,4	0,796 ± 0,084 р<0,05	0,434 ± 0,029
Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа	0,250 ± 0,060	0,310 ± 0,040 p>0,1	0,937 ± 0,219 р<0,02	0,372 ± 0,052 р>0,1
6-фосфоглюконат- дегидрогеназа	0,141 ± 0,029	0,172 ± 0,004 р>0,2	0,401 ± 0,132 р<0,05	0,178 ± 0,027 р>0,3

Из табл. 17 следует, что характер изменения активности ГК и дегидрогеназ пентозофосфатного пути в пунктатах из мышц больных миодистрофиями "нейрогенного" и "миогенного" происхождения различен. При миастении и невральной амиотрофии Шарко-Мари-Туз наблюдалось значительное увеличение активности ГК и обеих дегидрогеназ пентозного цикла, тогда как при миопатии Эрба имело место лишь относительно небольшое возрастание активности этих ферментов или оно было недостоверным (в отношении ДГГ). По-видимому, нарушение адаптированности мышц к восприятию действия нервной импульсации при миопатиях приводит к резким изменениям активности в них одних ферментов (например, ЛДГ) при относительно малых сдвигах других (например, ГК и др.), тогда как при нейрогенных дистрофиях наблюдаются сдвиги активности всех изученных ферментов, как при денервации, в направлении, характерном для эмбрионального уровня.

Значение нервной регуляции трофики в печени выявляется при сопоставлении активности ферментов и изоферментного состава в денервированной печени, а также в утрачивающих нервный контроль малигнизирующихся клетках печени с их уровнем и типом в эмбриональной печени. Даже неполная денервация печени приводила к исчезновению в ней катехоламинов и к резким сдвигам активности ряда ферментов в направлении, характерном для эмбрионального уровня. В эмбриональной печени кролика и крысы отсутствует глюкокиназа, имеют лишь незначительную активность глюкозо-6-фосфатаза и аланинаминотрансфераза и более высока, чем в печени взрослого организма, активность неспецифической ГК и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (рис. 25). Денервация печени взрослых животных приводит к значительному снижению в ней активности глюкокиназы, глюкозо-6-фосфатазы, аланинаминотрансферазы и к столь же значительному возрастанию активности ГК и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Ильин В. С., I960; Шаныгина К. И., 1969, 1974).

Приближение активности ферментов к эмбриональному уровню наблюдается и в клетках быстро растущих гепатом: резкое возрастание активности ГК, 6-фосфофруктокиназы, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и резкое падение активности глюкокиназы, глюкозо-6-фосфатазы, фруктозо-1,6-дифосфатазы, аланинаминотрансферазы (Степанова Н. Г., 1964; Ильин В. С., 1966; Ильин В. С. и др., 1968; Weber G., 1963). В соответствии с резким снижением содержания или отсутствием глюкокиназы, с ее низким сродством к глюкозе (К_m=10^-2 М) и высокой активностью ГК, фосфорилирующей глюкозу при ее низких концентрациях (К_m=10^-6 - 10^-4 М), в клетках эмбриональной, денервированной и малигнизированной печени высокая скорость гликолиза осуществляется уже при низких концентрациях глюкозы в крови и клетках печени, и ее дальнейшее возрастание гликолиза не ускоряет. В интактной печени, содержащей высокоактивную глюкокиназу, гликолиз значительно ускоряется при повышении концентрации глюкозы в среде (Шаныгина К. И., 1969). Высокая активность ГК за счет третьего изофермента (ГК-3 с К_m для глюкозы, равной 10^-6 М), по-видимому, и обусловливает возможность клеток быстро растущих гепатом утилизировать огромное количество глюкозы в ущерб клеткам печени-опухоленосителя и других тканей организма. Изоферментные спектры в быстро растущих гепатомах также "возвращаются" к эмбриональному типу, что послужило основанием для представления о "фетализме" гепатом.

Значительный интерес для изучения нервной трофики представляет утрата адаптированности клеток денервированной и малигнизирующейся печени к действию ряда факторов клеточной и гормональной регуляции. Так, например, действие инсулина, индуцирующего синтез глюкокиназы в печени "диабетического" организма, не реализуется в клетках денервированной печени, несмотря на сниженную в них активность этого фермента (Шаныгина К. И., 1966). Как денервация, так и малигнизация приводят к утрате способности субстратов индуцировать синтез глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы в печени голодавших животных. Введение избытка глюкокортикоидов не повышает активность глюкозо-6-фосфатазы и фруктозодифосфатазы в быстро растущих, гепатомах, что имеет место в нормальной печени и в меньшей мере в медленно растущих опухолях (Weber G., 1963); в клетках гепатом крыс не реализуется индукция синтеза триптофанпирролазы после введения в их организм глюкокортикоидов или триптофана (субстрата) - индуктора этого фермента в печенн интактного организма (Pitot Н. С., 1963). Введение трийодтиронина нормальным мышам резко повышает активность ГК и обеих дегидрогеназ пентозофосфатного пути в их печени, но это действие гормона не проявлялось в клетках перевиваемой гепатомы мышей (Терас Л. Э., Исок М. Э., 1974) и т. д.

Не затрагивая вопроса о причинах и условиях малигнизации клеток печени, следует постулировать, что утрата нервного и в ряде случаев гормонального контроля в быстро растущих опухолях играет существенную роль в развитии характерных для их клеток особенностей обмена веществ, в частности обусловливая их "фетализм".

При малигнизации в клетках печени уменьшается содержание норадреналина, они лишаются регулирующего воздействия нервной импульсации на трофику, аналогично имеющим место нарушениям трофики денервированной ткани (Iljin V. S. et al., 1977). Однако упомянутые исследования не дают возможности дифференцировать значение утраты симпатической и парасимпатической иннервации в возникновении и развитии этих биохимических сдвигов и таким образом определить роль и взаимоотношение двух отделов вегетативной нервной системы в регуляции трофики печени.

Для выяснения данного вопроса представляет интерес анализ метаболических изменений в печени после ее раздельной денервации и в условиях раздражения соответствующих отделов вегетативной нервной системы. При симпатической денервации (двусторонняя перерезка чревных нервов) в печени, как и при общей денервации, возрастает активность ферментов гликолиза: ГК, ЛДГ и ДГГ пентозофосфатного пути (рис. 26 и 27). Степень увеличения активности этих ферментов коррелирует с уменьшением содержания тканевого норадреналина, что указывает на возможную роль катехоламинов в изменении активности ферментов печени (Парфенова Н. С., Шаныгина К. П., 1976). Это подтверждается и данными фармакологических исследований. В условиях почти полного истощения катехоламинов в этом органе, вызванного введением больших доз норадреналина, активность данных ферментов изменяется в такой же степени, как и при десимпатизации печени (Новикова Н. А., Шаныгина К. П., 1975). При обоих воздействиях нарастание активности ферментов обусловлено изменением скорости их биосинтеза, так как при введении актиномицина D животным сразу же после операции или одновременно с норадреналином эффект десимпатизации предотвращается. Подобное увеличение биосинтеза ГК и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы ДГГ наблюдается и в печени после введения β-адреноблокатора - пропранолола, которое подавляется при одновременном введении с пропранололом цАМФ, опосредующим, как известно, многие метаболические эффекты норадреналина.

Особенно ценными в определении характера симпатических влияний на данные ферментные профили печени оказались исследования с электростимуляцией подбугорной области. Они показали, что 3- и 20-часовая электростимуляция вентромедиального ядра средней подбугорной области, обусловливающая усиленное поступление симпатической импульсации к печени и увеличение в ней содержания норадреналина, приводит к торможению активности ГК, глюкокиназы, ЛДГ и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы. Сохранение эффекта электростимуляции в условиях адреналэктомии и почти полное его предотвращение у животных с предварительной перерезкой чревных нервов - пересечением путей симпатической иннервации печени - свидетельствуют о том, что изменение ферментативных профилей при электростимуляции подбугорной области не опосредовано гормональными факторами, а является результатом прямого действия симпатической импульсации, поступающей из подбугорной области в печень по соответствующим вегетативным нервам (Шаныгина К. П., Парфенова Н. С., 1976, 1978).

Таким образом, симпатическая нервная система оказывает ингибирующее влияние на ДГГ пентозофосфатного пути в печени, на указанные ферменты гликолиза и тем самым на процесс гликолиза в целом. Это подтверждается и сдвигами изоферментного спектра ЛДГ в десимпатизированной печени в сторону преобладания М-типа, ответственного за превращение пирувата в лактат. Наряду с этим, уменьшение содержания изоферментов ЛДГ М-типа, а также активности ГК, глюкокиназы и двух ДГГ пентозофосфатного пути в печени после ее парасимпатической денервации указывает на возможность активации парасимпатической нервной системой процесса гликолиза и ферментных систем пентозофосфатного пути (Шаныгина К. И., Парфенова Н. С., 1977) (рис. 28).

Антагонистические взаимоотношения симпатической и парасимпатической нервной системы выявляются и в регуляции других метаболических превращений углеводов в печени. На основании изменений активности ключевых ферментов глюконеогенеза после введения различных адрено- и холинергических агонистов установлено активирующее влияние симпатической нервной системы на процесс глюконеогенеза и его угнетение парасимпатической нервной системой. Подобный механизм регуляции, вероятно, существует и для ферментов, катализирующих распад и синтез гликогена. При усилении симпатической импульсации к печени путем стимуляции чревных нервов в ней повышается активность фосфорилазы, глюкозо-6-фосфатазы, что обусловливает увеличение содержания глюкозы в крови и снижение содержания гликогена в печени. Стимуляция блуждающего нерва подавляет активность этих ферментов и приводит к активации гликогенсинтетазы и глюкокиназы. Следовательно, влияния симпатических нервов направлены на ускорение процесса гликогенолиза в печени, на реализацию ее глюкозообразовательной функции, а парасимпатических - на усиление процесса гликогенеза (Shimazu Т., Amakawa А., 1975). Наличие такой двойственной регуляции основных обменных превращений углеводов в печени может играть существенную роль в обеспечении быстрой перестройки ее функционального состояния и поддержания гомеостаза.

В заключение следует подчеркнуть, что еще И. П. Павлов и Л. А. Орбели отметили, что влияние нервной системы на функцию в различных тканях и органах осуществляется далеко не в одинаковой мере, что является результатом различной степени продвижения этого влияния в процессе эволюции. Так, например, утрата нервной импульсации почкой после денервации ее коры почти не изменяет ее функцию, которая в основном регулируется гормонами (Гинецинский А. Г., 1964). То же в полной мере относится и к отсутствию или незначительной роли нервной импульсации в регулировании обмена почки: ее денервация не влияла на активность ферментов в клетках (Мягков В. П., 1966). По-видимому, как и функция, обмен в почках почти исключительно контролируется гормонами. Действительно, после введения в организм избытка глюкокортикоидов или при гормональных сдвигах в организме (при диабете, голодании и т. д.) резко изменяются активность и синтез ферментов энергетического обмена (Ильин В. С., Бистрицкайте Д., 1967; Балябина М. Д., Усатенко М. С., 1968; Ильин В. С. и др., 1978). Таким образом, гомеостаз в почках поддерживается гормонами; нервная регуляция их трофики существенного значения не имеет.

К оглавлению

Литература [показать]