• Главная
• Новое
• Популярное
• Поиск
• Карта
• Связь

Результаты и обсуждение

Экспериментальная генетика и физиология / Роль изоферментов лактатдегидрогеназы в адаптациях млекопитающих Карелии / Результаты и обсуждение

Страница 1

У большинства млекопитающих и птиц ЛДГ в органах представлена пятью изоформами (Райдер, Тейлор, 1983). Каждый изофермент ЛДГ (рис.) представляет собой тетрамер и образуется при различных сочетаниях четырех субъединиц двух типов — мышечного (muscle) — М (или А) и сердечного (heart) — Н (или В), синтез которых контролируется двумя неаллельными аутосомными генами — LDH-A и LDH-B (Уилкин-сон, 1968; Корочкин и др., 1977; Глазко, 1988). Эволюционное значение появления генных ло-кусов LDH-A или LDH-B, которые произошли в прошлом в порядке дупликации единого предка LDh (Корочкин и др., 1977) заключалось в необходимости приспособления животных к среде обитания.

Лактатдегидрогеназа катализирует реакцию взаимопревращения лактата и пирувата, сопровождаемую изменением НАД-Н и НАД+. Показано, что изоформа ЛДГ-5 (А4) характеризуется низким сродством к пирувату, т.е. действует наиболее эффективно при концентрации пиру-вата 10"3М. В то же время ЛДГ-1 (В4) обладает высоким сродством к пирувату и лучше функционирует при его концентрации 2^10'4М. Если пируват занимает ключевое положение в углеводном обмене, то роль лактата не столь велика и он служит лишь временным акцептором электронов или окислителем в условиях недостаточного снабжения тканей кислородом. Отсюда, важная функция ЛДГ — это не восстановление пирувата или окисление лактата, а регулятор-ное соотношение количества НАД+ и НАД^Н, поскольку именно оно влияет на скорость многих каталитических реакций. Из этого следует, что присутствие ЛДГ-5 наиболее желательно в тех тканях, которые испытывают дефицит кислорода (т.е. функционирует в анаэробных условиях).

В отсутствие кислорода НАД^Н не может быть вновь окислен до НАД+ и, следовательно, гликолиз должен бы остановиться. Наличие же ЛДГ-5, характеризующееся низким сродством к пирувату, делает возможным окисление НАД^Н до НАД+ вследствие превращения пирувата в лактат, т.е. энергия выделяется в анаэробных условиях до тех пор, пока концентрация лактата не будет критической. В аэробных тканях, где нет дефицита О2, желательно присутствие ЛДГ-1, для которой характерно высокое сродство к субстрату.

Напряжение О2 в тканях и наличие субстратов окисления являются одним из решающих факторов в регуляции активности того или иного типа субъединиц, а два крайних («чистых») изофермента ЛДГ-1 и ЛДГ-5 несут на себе основную регуляторную нагрузку в процессе метаболической перестройки (Everse, Kaplan, 1973). В тех тканях, в которых периодически создаются как аэробные, так и анаэробные условия, совместное присутствие обоих изофер-ментов А и В-типа является наиболее выгодным (Оно, 1973).

В результате изучения было установлено, что лактатдегидрогеназа присутствует во всех исследованных органах в пяти молекулярных формах: от быстрой анодной фракции — ЛДГ-1 до медленной катодной — ЛДГ-5. У большинства изученных видов млекопитающих можно выделить три группы тканей, характеризующихся определенным набором изоферментов. Первая группа объединяет ткани сердца и почек, в которых преобладают анодные фракции, отражающие аэробный тип метаболизма. Анализ полученных данных показал, что суммарное содержание анодных форм в сердце млекопитающих составляет более двух третей от общего содержания ЛДГ (табл. 1.). Суммарное количе ство ЛДГ-1 и ЛДГ-2 варьировало от 68,8% у норки до 92,4 у лося. Доля катодных фракций ЛДГ-4 и ЛДГ-5 была незначительной — от 0% у рыжей полевки до 5,5 у песца. В количественном отношении все пять фракций ЛДГ сердца укладываются в ряд в порядке убыли активности: ЛДГ-1 > ЛДГ-2 > ЛДГ-3 > ЛДГ-4 > ЛДГ-5. Исключением являются изоферментные спектры ЛДГ сердца у куницы лесной и норки американской. У этих видов доля ЛДГ-2 больше, чем ЛДГ-1.

Источником работы почек, осуществляющих выделительную функцию, служит гликолиз, энергия которого реализуется в процессах клу-бочковой фильтрации и канальцевой реабсорб-ции и затрат на образование концентрированной мочи (Наточин, 1982). Имеются данные о способности почек к аэробному гликолизу (Райдер, Тейлор, 1983), что подтверждается относительно высоким суммарным содержанием анодных изоферментов ЛДГ-1 и ЛДГ-2 у большинства исследованных зверей (табл. 2). Активность электрофоретических фракций, так же как и в сердце, убывала в ряду ЛДГ-1 > ЛДГ-2 > ЛДГ-3 > ЛДГ-4 > ЛДГ-5.

Вместе с тем у некоторых из изучаемых млекопитающих обнаружены видовые особенности. Так, в тканях почек лося суммарное содержание ЛДГ-1 и ЛДГ-2 по сравнению с другими видами было самым высоким, составляя 92,5%, ЛДГ-4 — самым низким (0,5% от общей активности), фракция ЛДГ-5 практически отсутствовала (соотношение субъединиц В:А равнялось 90:10). Это свидетельствует о значительном преобладании аэробных процессов у этих представителей парнокопытных, что, возможно, связано с особенностью питания и обмена веществ у исключительно растительноядного лося (Кочанов и др., 1981; Вебер и др., 1992).