Тиаминовые ферменты - Кочетов Г.А.
Скачать (прямая ссылка):
I, 3 — кош роль; 2. 4 добавлена пнруьигдегидрогенйза-фосфитана; /, 2 — фор* мешатиикая активность; 3. 4 — включение меченого фосфора в пнрувагдегид* рогепазный комплекс. Стрелкой показано время доб.тления ЛТФ. меченого по конечному фосфатному остатку.
За 100% принята исходная активность ферментного препарата и исходная степень его фосфорнлнровання
руватдегидрогеназного комплекса из грудной мышцы голубя активировались при добавлении магния в 5—8 раз [271].
Нируватдегидрогеназная активность (без добавления магния) в гомогенатах почек и сердечной мышцы крыс проявлялась только на 70%, т. е. 30% пируватдегндроге-назного комплекса находилось в неактивной (фосфори-лированной) форме. Голодание в течение суток снижало величину определяемой активности в семь раз [550]. Другими словами — около 90% всего пируват^егидрогеназ-ного комплекса переходило в неактивную форму. Одновременно с этим отмечалось повышение количества свободных жирных кислот в плазме. При тех же условиях и даже при более продолжительном голодании (до 96 ч) уровень пируватдегидрогеназной активности в гомогенатах мозга крыс оставался неизменным [475].
Известно, что энергетические потребности мозговой ткани обеспечиваются за счет расщепления глюкозы, извлекаемой из кровяного русла. Окисление жирных кислот в мозгу проис одит с очень низкой скоростью. При дефиците углеводов в организме высших животных обменные процессы в нем перестраиваются таким образом, чтобы снабжение центральной нервной системы глюкозой оставалось бы практически неизменным. Другими словами, основное количество оставшейся или новообра-
180
зующейся из других источников глюкозы расходуется на нужды нервной ткани.
В противоположность мозговой ткани процесс окисления жирных кислот в почках и сердце идет интенсивно. Возможно в связи с этим, что процессы фосфорилирова-ния-дефосфорилирования пируватдегидрогеназного комплекса (т. е. его инактивация и активация) каким-то образом связаны с интенсивностью обмена жирных кислот. В сердце, например, где новообразования глюкозы не происходит (эта ткань потребляет глюкозу нз кровяного русла), ингибирование пируватдегидрогеназного комплекса аденозинтрифосфатом предотвращало бы (или снижало интенсивность) расщепление пирувата в тех случаях, когда содержание глюкозы в крови понижается (голодание) и энергетические потребности клетки мог\т быть удовлетворены за счет окисления других субстратов (жирные кислоты). Действительно, при добавлении жирных кислот окисление пирувата в сердечной ткани крыс подавляется (жирные кислоты в этих условиях подвергаются интенсивному окислению) [165, 187].
В ткани ночек и особенно печени интенсивно протекает процесс глюконеогенеза [318, 461]. Пируват вовлекается в этот процесс посредством реакции карбоксилиро-вания, катализируемой пируваткарбоксилазой и требующей наличия АТФ. 11ируваткарбокснлаза (являющаяся ключевым ферментом глюконеогенеза), так же как и пируватдегидрогеназный комплекс, локализована в митохондриях. Пируватдегидрогеназный комплекс, как уже говорилось выше, инактивируется аденозннтрифос-фатом; в присутствии АДФ степень инактивации снижается. Пируваткарбоксилаза, наоборот, проявляет более нысокую активность при увеличении отношения АТФ/ /АДФ [270, 332, 556]. Таким образом, направление, по которому пойдет превращение пирувата — окислительное декарбоксилирование и образование ацетил-КоА или карбоксилирование и образование щавелевоуксусной кислоты,— будет определяться внутримнтохондриаль-ным соотношением АТФ и АДФ. В соответствии с таким представлением находятся наблюдения о том, что окисление жирных кислот и других субстратов, сопровождающееся образованием АТФ, снижает скорость окислительного декарбоксилирования пирувата и стимулирует его карбоксилирование [101, 222, 264, 303, 322, 374, 501,
181
536], а также то, что окисление жирных кислот, как in vivo, так и в опытах с гомогенатами, стимулирует глю-конеогенез [222, 491, 501, 553].
Непосредственное отношение к рассматриваемому вопросу регуляции процесса окислительного декарбокси-лнрования пировиноградной кислоты имеют исследования Виланда и сотр. [548]. Авторы показали, что пиру-ватдегндрогеназный комплекс ингибируется при добавлении ацетил-КоА (снижение скорости окислительного превращения пнрувата было показано и при работе с перфорированным сердцем крысы [166]). Ингибирование конкурентно по отношению к неацетилированному ко-энзпму А. Величина К,п для КоА увеличивается от 5* •10~вМ до 25*10~6М. Ингибирование ацетил-коинзнмом А обратимо, и при его удалении из системы активность пируватдегидрогеназного комплекса полностью восстанавливается.
Ферментативная активность пируватдегидрогеназного комплекса снижается наполовину при отношении ацетил КоА/КоА, равном 0,75. Примерно такое же соотношение этих компонентов и в нормальной ткани. Например, в печени крыс оно равно 0,5 [482]. После кормления животных пищей, богатой жирами, а также в результате перфузии печени раствором, содержащим жирные кислоты, соотношение ацетил КоА/КоА в ней увеличивается до 1,5. Приведенные данные указывают на возможность еще одного механизма регуляции активности пируватдегидрогеназного комплекса.
