МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО
ОБМЕНА
Энергетический обмен является одним из важнейших факторов, определяющих функциональную активность тканей животного организма. Интенсивность его во многом обусловливает интенсивность самых разнообразных биосинтетических процессов, процессов роста и развития клеток и органов, репарационных и транспортных процессов, проявление мышечных и немышечных форм подвижности и многих других сторон жизнедеятельности. Особую роль играет высокий уровень энергетического обмена в функциональной деятельности нервной ткани. B настоящее время убедительно доказано, что процессы, лежащие в основе ряда специфических для нервной ткани явлений, таких, как проведение нервных импульсов, хранение и переработка поступающей информации (память), процессы, связанные с поддержанием своеобразной пространственно–функциональной архитектоники мозга, непрерывным образованием функциональных ансамблей нейронов, обновлением и образованием синаптических структур и др., протекают со значительными энергетическими затратами. Все это объясняет тот постоянный интерес, который проявляют исследователи к изучению различных сторон энергетического обмена. K сожалению, до сих пор не разработано достаточно простых методических подходов, позволяющих оценить эту ведущую сторону метаболизма интактного животного.
Использование изолированных субклеточных фракций, в первую очередь митохондрий, позволяет оценить потенциальные возможности окисления отдельных субстратов, степень сопряженности реакций окисления с процессами генерирования богатых энергией соединений, а также получить морфологические характеристики субклеточных фракций. Однако такие эксперименты, а также исследования, выполненные на изолированных ферментах, не дают ответа на вопрос, в какой мере потенциальные возможности той или иной ферментативной системы реализуются в интактном организме. Наглядным подтверждением этого служат, например, значительные различия между величинами активности многих ферментов, полученными при определении в оптимальных условиях в изолированных субклеточных фракциях, и скоростями метаболических потоков, рассчитываемых математически на основании балансовых показателей (поглощение O2, субстратов (глюкозы и др.), выделение CO2).
Более полное представление об интенсивности энергетического метаболизма головного мозга, печени, сердечной мышцы или иной ткани интактного организма дает комплексный подход, включающий одновременно проводимый анализ активности ферментов, содержания метаболитов и скорости их обновления в экспериментах с радиоактивными предшественниками. Такой методический подход дает, кроме того, возможность оценить, в какую сторону смещается равновесие обратимых ферментативных реакций в тканях интактного организма при изменении функционального состояния животного. Таким образом, один из подходов при изучении энергетического обмена тканей – это исследование реакций цикла трикарбоновых кислот (ЦТК), путей ввода в ЦТК окисляемых метаболитов (в первую очередь аминокислот), а также изучение скорости обновления глюкозы и гликогена. Определение содержания метаболитов и интенсивности их обновления в опытах с различными радиоактивными, предшественниками дополняется, с одной стороны, анализом активности ферментов, осуществляющих превращение этих метаболитов, а с другой стороны, определением содержания и соотношения окисленных и восстановленных форм НАД и НАДФ, компонентов аденин–нуклеотидного пула, других нуклеотидов, креатина и креатин–фосфата. B качестве радиоактивных предшественников используют глюкозу, ацетат, пируват, аланин, глицин, глутамат и другие соединения, содержащие изотоп 14C в различных положениях. Ценную информацию об интенсивности энергетического обмена интактного животного дает и такой балансовый показатель, как количество и радиоактивность выдыхаемого животным углекислого газа.