Востановление биоустойчивости при сепсисе - Шифрин Г.А.
ISBN 966-8607-03-1
Скачать (прямая ссылка): Скачать (прямая ссылка):
102
2.1 Биологические основы нормы и патологии
самообновления. Адаптивноспособному состоянию ЭС соотве- 2 тствует энергсютруктурный баланс с нормоэнергобиотическим уровнем БП. Спектр возможностей ЭС выражают сдвиги энергоструктурного баланса, которым соответствуют гипер-, гипо-и патобиотические виды БП.
ФСО — обязательная составляющая БЦО, которая определяет саму способность организма удовлетворить свои основные биологические потребности: рост, развитие, самообновление, размножение и, наконец, смерть. Поэтому ФСО, как главная биометрическая составляющая БЦО, характеризуется состоянием энергообеспеченности, т. е. интенсивностью доставки кислорода и энергосубстратов. Эталоном, пригодным для оценки ФСО, служит базальный (должный) транспорт кислорода (и энергоресурсов), необходимый для поддержания готовности к динамическому самообновлению. Отношение реального транспорта кислорода к эталонному получило название энергодинамического потенциала (ЭДП), нормальный или гипер-, гипо-, а также пато-энергодинамический уровень которого характеризует ФСО.
2.1.3. Динамическое самообновление является предельной сущностью живой материи. На каждом уровне живой материи — от организменного до биосферного — все без исключения жизненные структуры и процессы являются результатом собственного самообновления, которое обеспечивается обменом энергии и веществ. Саморегулируемое энергообеспечение лежит в основе приспособляемости живых систем к изменяющимся условиям существования и поэтому способных реагировать на внешние и внутренние воздействия динамическим самовосстановлением. Расширение и углубление наших знаний о живом позволяет соотносить систему динамического самовосстановления (СДСВ) с системой энергообеспечения жизнедея-
103
тельности. Только свободная энергия каждой клетки организма обеспечивает физиологическую регенерацию её органелл, репарацию генома, адаптивную стабилизацию внутриклеточных структур и, наконец, репаративную регенерацию (рис. 2.2).
Репарация генома Физиологическая регенерация Постоянные и временные органеллы клеток
ФАСС
Рис. 2.2. Система динамического самовосстановления (СДСВ)
В организме отсутствует единый энергетический генератор, который централизованно удовлетворял бы все его энергетические потребности. Поэтому задача обеспечения свободной энергией решается каждой клеткой индивидуально. Превращение свободной энергии в элементы СДСВ тесно связано с экспрессией генома (рис. 2.3).
Свободная энергия
Физиологическая регенерация
Репаративная регенерация
Рис. 2.3. Превращение энергии в процессы СДСВ
Экспрессия генома
ФАСС
Репарация генома
Обычно используются три схемы возможного энергетического метаболизма: гликолиз, аэробное окисление субстрата и гексозомонофосфатный шунт. Считается, что наиболее энерге-
104
2.1 Биологические основы нормы и патологии
тически совершенным, дающим высокий коэффициент свобод- 2 ной энергии на единицу утилизированного субстрата и экологически более чистым является процесс аэробного окисления субстрата. Реализация его локализована в митохондриях — внутриклеточных органеллах, где происходит переработка энергосубстратов в свободную энергию и образуется аденозинтри-фосфат (АТФ), который может использоваться клеткой для выполнения всевозможных энергопотребляющих функций. Клетки сердца, мозга, печени, лёгких, скелетных мышц, почек, особенно нуждающиеся в эффективном энергетическом обеспечении, содержат большое количество митохондрий. Например, до 30% объёма цитоплазмы кардиомиоцитов занимают митохондрии. Энергетически выгодной является реакция гидролиза, в которой молекула воды разрушает ковалентно связанное соединение. Гидролиз одной молекулы АТФ до аденозиндифосфата (АДФ) и неорганического фосфата (Фн) всегда сопровождается выделением так называемой свободной энергии, величина которой при обычных для клетки условиях лежит в пределах от 11 до 13 ккал/моль. Важно, что при отщеплении концевого фосфата исчезает энергетически невыгодное электростатическое отталкивание между соседними отрицательными зарядами. Высвобождающийся при этом неорганический фосфат (ион) стабилизируется благодаря резонансу и образованию энергетически выгодных водородных связей с водой. В случае чередований двойных и простых связей электроны, участвующие в их образовании, перемещаются по молекуле, стабилизируя её структуру, что и называется резонансом. Однако для многих реакций биосинтеза указанного уровня энергии оказывается недостаточно, и тогда путь гидролиза АТФ сначала состоит из образования аденозинмонофосфата (АМФ) и пирофосфата (ПФ), а затем сводится к гидролизу ПФ с образованием свободной энергии в 26 ккал/моль. Во внутриклеточном пространстве типичной
105
клетки находится около одного миллиарда молекул АТФ, т.е. 109 этих энергетически важных молекул. В таких реакциях роль регулятора обычно выполняет один из ферментов, чаще всего первый, который, как правило, имеет аллостерическую природу. Подобный фермент содержит 2 регуляторних центра, один из которых играет роль позитивного, а другой — негативного эффектора. Субстрат реакции выступает в качестве активатора (позитивного эффектора), а продукт реакции — ингибитора (негативного эффектора). Данная система позволяет поддерживать автоматическую регуляцию механизмов на уровне каждой клетки. Если концентрация АТФ в клетке велика, то ингибируются ферменты, участвующие в его синтезе. При снижении концентрации АТФ ниже нормы и увеличении концентрации АДФ активируется дыхательная цепь, а при росте концентрации АМФ активируется система гликолиза.
