Для иммобилизационного стресса показано, что на уровне митохондрий ЩУК-обусловленное ограничение дыхания выполняет функцию синтоксической реакции, предупреждая кататоксическую гиперактивацию окисления сукцината [70]. Известно, что увеличение доли ЯК в общем окислении обеспечивает повышенные энергетические запросы при активности. Однако эта компенсаторная реакция подобно адаптационным реакциям на уровне организма может становиться чрезмерной и повреждающей. В условиях повышенного содержания жирных кислот и ионов Са2+, характерных для стресса, повышается проницаемость мембран митохондрий и возрастает интенсивность окисления субстратов. При этом активируется сукцинатдегидрогеназа и гиперактивное окисление сукцината становится источником дальнейшего повреждения мембраны [69]. На энергизованных митохондриях печени сукцинат обычно оказывает стабилизирующее действие [15], а повреждение органелл при его окислении наблюдается на интенсивно метаболизирующих низкоэнергизованных объектах, таких, как митохондрии сердца голубя и митохондрии патологического сердца человека [148]. Считается, что повреждающее действие ЯК, проявляющееся снижением или потерей дыхательного контроля, обусловлено накоплением протонов и гиперактивным транспортом ионов кальция в митохондрии.
Кальцификация тканей характерна для стресса, и она базируется на гиперактивном окислении сукцината. Интенсификация окисления этого субстрата и транспорта Са2+ в митохондрии наблюдается в ткани сердца человека при тяжелых формах сердечной недостаточности [148]. Залповый импорт кальция в кардиомиоциты после ишемизации сердца ответствен за повреждение миокарда [98]. В таких условиях блокирование дыхательной цепи цианидом предотвращает чрезмерное поступление внешнего кальция в кардиомиоциты и их повреждение [69]. Поскольку тотальное ингибирование дыхательной цепи не может быть использовано в целостном организме для in vivo профилактики повреждения митохондрий сердца крыс, при длительной иммобилизации животных некоторые авторы применяли введение антагониста катехоламинов – серотонина, который снижает дыхание тканевых препаратов [81] предположительно за счет индукции ЩУК-механизма ограничения окисления сукцината и тем самым обеспечивает защиту органелл от стресса [69]. Это допущение согласуется с повышением уровня серотонина в организме при таких типичных проявлениях хронического стресса, как язвенная болезнь желудка и 12-перстной кишки, раздражении электротоком, возбуждении, хирургических операциях и других стрессобусловленных патологических состояниях [81]. Не исключено, что инициация ЩУК-ограничения окисления сукцината митохондриями сердца при стрессе является характерным моментом действия любого антистрессора, в том числе и тиамина.
В присутствии динитрофенола, вызывающего полное разобщение дыхания и фосфорилирования, потребление кислорода митохондриями животных в терминальной фазе истощающего стресса (72 ч опыта) снижено в 1,75 раза (табл. I-1). Это означает, что изменения, выявляемые в митохондриях, изолированных из сердца животных при длительной иммобилизации, выражаются не только в нарушении сопряжения окисления с фосфорилированием, но и в нарушении самого окисления, т. е. транспорта электронов в дыхательной цепи. В соответствии с современными представлениями такие нарушения могут быть обусловлены повреждением липидного бислоя митохондриальных мембран продуктами перекисного окисления липидов (ПОЛ), а также чрезмерной активацией фосфолипаз сердечной мышцы и детергентного действия избытка жирных кислот, возникающего при стрессе в результате повышения секреции катехоламинов [98]. Как видно из табл. І-2, с увеличением экспозиции иммобилизации крыс содержание в сердце продуктов ПОЛ (диеновые конъюгаты, малоновый диальдегид) неуклонно возрастает (с максимумом к 72 ч опыта), а уровень антиоксидантной защиты кардиомиоцитов (активность каталазы, супероксиддисмутазы и содержание эндогенного токоферола) пропорционально падает, т. е. имеет место прогрессирующее нарушение исходной сбалансированности между ферментными системами генерирования и детоксикации липопероксидов за счет стрессзависимого снижения антиоксидантного статуса организма [138].
Предварительное введение нетоксичных доз природных и синтетических антиоксидантов (токоферол, ионол) предупреждает типичную для тяжелого ЭБС активацию ПОЛ в мышце сердца, мозге и других органах. В результате ингибирования ПОЛ не развивается повреждений мембран кардиомиоцитов, нарушения работы Санасоса, окислительного фосфорилирования в митохондриях, избыточной потери миокардом ферментов, транзиторного повреждения и последующей репарации ДНК; предотвращаются депрессия сократительной функции миокарда и постстрессорное снижение устойчивости сердца к гипоксии. Эти факты свидетельствуют о том, что активация ПОЛ действительно составляет ключевое звено патогенетической цепи стрессорной альтерации кардиомиоцитов. Блокирование ПОЛ, устраняющее возможность накопления гидроперекисей липидов в мембранных структурах кардиомиоцитов, очевидно, приводит к стабилизации их липидного бислоя и этот мембранотропный эффект составляет суть кардиопротекторного действия антиоксидантов [98]. В механизме снижения уровня ПОЛ под влиянием антиоксидантов, содержащих гидроксильные группы фенольного типа, наряду с осуществлением их скевенджерной функции «ловушек» супероксидных радикалов важную роль может играть и собственная антистрессорная активность препаратов.
Предварительное введение ионола (2-6-дитретбутил-4-метилфенола) заметно уменьшает амплитуду стрессорной реакции в ответ на эмоционально-болевое воздействие: убыль катехоламинов в надпочечниках у стрессированных животных уменьшается в 2 раза, а подъем концентрации кортикостерона в плазме, обычно наблюдаемый после ЭБС, практически отсутствует [98].
Отсюда не исключено, что в спектре защитного действия любого стресслимитирующего фактора должны присутствовать мембранопротекторные эффекты, реализуемые через снижение уровня ПОЛ, пропорциональное степени индуцированной резистентности организма к данному виду стресса.
Действительно, как видно из табл. І-2, тиамин, который не содержит гидроксильных групп фенольного типа и практически не обладает антиоксидантными свойствами [149], но способный эффективно снижать уровень гормоносинтеза в секреторных клетках коры надпочечников [13] и хромаффинных клетках мозгового вещества адреналовых желез [17] в условиях развития реакции напряжения, тем не менее существенно ограничивает степень активации ПОЛ в миокарде при иммобилизации крыс. Истощающий стресс на фоне тиамина приводит к заметно меньшему приросту продуктов ПОЛ (ДК, МДА) в сердце и соответственно меньшему снижению антиоксидантного потенциала кардиомиоцитов (активности каталазы, супероксиддисмутазы и содержания токоферола), чем у животных, не получавших витамин В1. Поскольку аналогичное действие на антиоксидантный статус организма в принятых условиях оказывает адреналэктомия (табл. I-2), есть все основания считать, что ограничение ПОЛ под влиянием тиамина лимитируется соответствующим снижением уровня стрессорных гормонов в крови крыс, т. е. по сути является антистрессорным эффектом.
Таблица I-2.
Влияние тиамина (Т) на про– и антиоксидантный статус кардиомиоцитов в динамике ИС
* Достоверные изменения – p < 0,05.
Существуют различные варианты гипотезы перекисной гибели клеток. В модели Ф. Меерсона, адаптированной к кардиомиоцитам, важная роль отводится «липидной триаде», элементы которой при стрессе формируют своеобразный порочный круг с взаимным усилением друг друга: активация ПОЛ – лабилизация лизосом кардиомиоцитов – освобождение лизосомальных фосфолипаз – гидролиз встроенных в мембрану фосфолипидов – образование свободных жирных кислот (ЖК) и лизофосфатидов – нарушение упорядоченности бислойных мембран – увеличение проницаемости их мембран для Са2+ – активация фосфолипаз, что в конечном итоге приводит к необратимому повреждению сарколеммы и внутриклеточных мембранных структур и апоптозу [98].
Известно, что эффективность функционирования биологических мембран существенно зависит от физического состояния их липидов. Одним из информативных методов оценки физического состояния липидов биологических мембран является метод флуоресценции, с использованием флуоресцентных зондов [52]. Мы изучали физические свойства (микровязкость) свободных (липидный бислой) и связанных с белками (анулярных) липидов мембран митохондрий и эндоплазматического ретикулума кардиомиоцитов сердца крыс при иммобилизационном стрессе до и после введения тиамина.
Использование гидрофобного флуоресцентного зонда пирена, инкорпорированного в зону жирнокислотных цепей фосфолипидов, позволяет оценить физические свойства мембраны в местах локализации зонда.
