Участие нейромедиаторов и гормонов
Участие нейромедиаторов и гормонов в регуляции метаболизма может быть рассмотрено на примере гликогенолиза и гликолиза. Норадреналин и адреналин взаимодействуют со специфическими бета-адренорецепторами, расположенными на клеточной мембране. Дальнейшим этапом реакции является активация аденилатциклазы через сопрягающий фактор, обладающий ГТФ-азной активностью (В. А. Ткачук, 1981), образование циклического 3',5'-АМФ (цАМФ), активация протенкиназы и образование активной формы фосфорилазы (а) из неактивной (б). Результатом этого является ускорение распада гликогена и активация гликолиза, запускающего дальнейшие звенья образования энергии. Активация аденилатциклазы ведет также к увеличению вхождения кальция в клетку и выхода его из депо саркоплазматического ретикулума, связыванию Са2+ с тропонином и увеличению инотропной функции сердца. Увеличивается расход АТФ и путем механизмов обратной связи активируется синтез макроэргических соединений и потребление кислорода и субстратов. Этим путем реализуется и действие глю-кагона на метаболизм миокарда. Действие некоторых химических регуляторов метаболизма также реализуется через влияние на активность аденилатциклазы, образование и распад цАМФ. Распад цАМФ регулируется фосфодиэстеразой. Значительная часть лекарственных препаратов, используемых в кардиологии, действует на сократительную функцию и метаболизм сердца через эту систему.
Влияние гормонов
Другая схема регулирующего влияния гормонов на метаболизм миокарда может быть рассмотрена на примере действия глюкокор-тикоидов. Глюкокортикоиды проникают в клетку, связываются с белковыми рецепторами цитозоля, в комплексе с рецепторами 2-го порядка проникают в ядро и активируют генетический аппарат клетки, в частности, синтез ферментов. Кортикостероиды оказывают также влияние на активность ферментов, взаимодействуют с рибонуклеиновыми кислотами митохондрий (А. Н. Юдаев, 1977).
Тиреоидные гормоны действуют как через генетический аппарат, так и посредством влияния на окислительные процессы в митохондриях и адренергическую реактивность миокардиоцитов (Я. К. Туракулов, 1980; С. N. Mariash, J. H. Oppenheimer, 1980).
Использование АТФ и других макроэргических фосфатов при сокращении миофибрилл и значительное уменьшение кровоснабжения миокарда в этот период в связи с экстраваскулярным сжатием сосудов (см. гл. 4) определяют резко выраженную интермиттирую-щую динамику метаболических процессов. В период систолы уменьшается скорость окислительных реакций. В течение диастолы кровоснабжение миокарда достигает максимума, интенсивно идет ресинтез гликогена, увеличивается скорость окислительных реакций. К концу диастолы содержание АТФ и КФ достигает максимума (Е. Б. Бабский, Е. В. Богданова, 1975).
Динамика метаболических процессов в миокарде
Динамика метаболических процессов в миокарде тесно связана не только с сокращением и расслаблением миофибрилл и кровоснабжением миокарда, но и с электрогенезом, функцией ионных насосов, освобождением медиаторов и метаболитов. Ритмично сокращающийся миокард представляет собой сложнейшую динамическую систему, с большой скоростью изменяющую интенсивность и направленность метаболических процессов. Динамика сокращения сердца находит отражение не только в энергетике миокарда, но и в функции ядерного аппарата клетки, синтезе ферментов и, надо полагать, затрагивает все стороны жизнедеятельности клеток миокарда.
Биохимические пути регуляции образования и использования энергии базируются на механизмах обратной связи. Вероятно, важнейшая из них запускается расходом АТФ и образованием доступных для фосфорилирования АДФ. Чем больше энергетические затраты сердца и расход АТФ, тем больше образуется АДФ, тем больше активируется флавопротеид-цитохромная система и увеличивается скорость фосфорилирования. Повышение содержания АДФ и АМФ приводит также к активизации фосфофруктоки-назы и, следовательно, к ускорению использования глюкозо-6-фос-фата, поступлению глюкозы в клетку, а также гликогенолиза. Повышение содержания АТФ, напротив, тормозит фосфофруктоки-назу (М. Д. Гроздова, 1967; Э. Ньюсхолм, К. Старт, 1977).
Механизмы обратной связи
Механизмы обратной связи, основанные на расходе АТФ и образовании доступной для фосфорилирования АДФ, являются частью сложной системы регуляции метаболизма миокарда, включающей нервные и гуморальные звенья, а также механизмы регуляции кровоснабжения миокарда. Последние связаны с гидролизом макроэргических фосфатов, образованием свободного аденозина. Накопление аденозина в результате интенсивного расхода энергии, с другой стороны, является звеном обратной связи метаболизма с сократительной функцией сердца. Аденозин ингиби-рует кальциевый ток и бета-адренергические реакции сердца и тем самым снижает сократительную функцию миокарда, гликолиз и, в конечном счете, расход энергии.