Многие заболевания человека и животных связаны с нарушением энергетического обмена. Поскольку для нормального протекания процессов жизнедеятельности нужна энергия, то нарушения энергообеспечения отражается на многих функциях организма.

 

Нарушение энергоснабжения могут быть связаны с недостаточным количеством субстратов окисления (углеводов, аминокислот, жирных кислот и др.)., С невозможностью их использования (например, при заболевании сахарным диабетом), с недостаточным количеством ферментов дыхательной цепи, в том числе и витаминов, входящих в их состав, с блокировкой процессов окислительного фосфорилю-ния и выработки АТФ, с уменьшением активности H + ^ ТФ-син-тетазы, при токсических поражениях, когда нарушается проницаемость ми-тохондриальних мембран и т.д.

 

Частичное нарушение регуляции энергетических процессов наблюдается при гипогликемии, когда уменьшается содержание глюкозы в крови-важного источника энергии в организме. Это состояние может быть вызвано голодом, большой физической нагрузкой, чрезмерным употреблением алкоголя. В некоторых случаях уровень глюкозы в крови может снижаться до 30-40% от исходного уровня (см. Структура, функции и метаболизм углеводов). Гипогликемия неблагоприятно влияет на функции мозга: наблюдается гипогликемический шок, потеря сознания, спазмы сосудов головного мозга. Температура тела может снизиться на 2 ° C.

 

Еще один пример патологии, обусловленной нарушением энергетического обмена, является лихорадка - повышение температуры тела, связанное, как правило, с бактериальной или вирусной инфекцией. Состояние лихорадки вызывают вещества пирогены, содержащиеся в бактериях. Под влиянием пирогенов дыхания разъединяется с процессом фосфорилирования, уменьшается производство АТФ, усиленно вырабатывается тепло.

 

Патологические состояния характерны непосредственно и для самого аппарата энергообеспечения, в частности для митохондрий: отмечается увеличение их массы в мышечной ткани, нарушение структуры мембран, возникает так называемая митохондриальная болезнь. Дыхание таких митохондрий слабо связано с образованием АТФ. Во время болезни, что называется митохондриальной миопатией, заметно снижается активность некоторых ферментов биологического окисления, например цито-хромоксидазы. Изменения в структуре митохондрий наблюдаются также вследствие различных гормональных нарушений в организме. Так, под влиянием гормона щитовидной железы тироксина происходит быстрое набухание митохондрий, сопровождается усиленным транспортом воды и ионов в внутрішньомітохондріальний пространство; в связи с этим повышается интенсивность дыхания, которое сопровождается выделением большого количества тепла. При заболеваниях миокарда часто ослабляется активность АТФазы, в результате чего не может происходить расщепление достаточных количеств АТФ и выделение необходимой энергии для сокращения мышцы миокарда.

 

Недостаток отдельных ферментов дыхательной цепи может привести к нарушению биологического окисления. Нарушения в дыхательной цепи, причиной была нехватка или отсутствие пиридиновых и флавиновых дегидрогеназ, наиболее ярко выражены при авитаминозах и гиповитаминозах - соответственно витаминов РР и В2.

 

Некоторые гормоны, например, тироксин, имеют регуляторное воздействие на энергетический обмен в организме. При недостатке этого гормона тормозится активность многих ферментов, участвующих в окислительно-восстановительных процессах. Избыточную выработку тироксина приводит к усилению окислительно-восстановительных процессов, наблюдается эффект разобщения дыхания с фосфорилированием, нарушается процесс биосинтеза АТФ, усиленно выделяется тепло, поскольку тироксин является разъединяющим агентом.

 

При некоторых инфекционных заболеваний выделяются токсины, которые блокируют или тормозят протекание процессов биологического окисления. Считают, например, что дифтерийный токсин тормозит образование цитохромов.

 

Японские авторы описали врожденное нарушение биологического окисления - акаталазию, при которой в клетках отсутствует фермент каталаза, расщепляющий перекись водорода до кислорода и воды. Клинически заболевание проявляется стоматитом и некротическими изменениями в полости рта. В случае недостаточного снабжения в клетки кислорода (анемии, заболевания легких, гемодинамические нарушения при сердечно-сосудистых заболеваниях, нервные заболевания и т.п.) ослабляется последнее звено дыхательной цепи - опрокидывание электронов на молекулярный кислород.

 

Значительная перестройка энергетического обмена наблюдается при адаптации к большим высотам над уровнем моря. На больших высотах процентный состав воздуха почти не меняется, но снижается барометрическое давление, вследствие чего возникает гипоксия - кислородная недостаточность. При низком парциальном давлении кислорода появляются симптомы горной болезни: слабость, головная боль, тошнота, ухудшение умственной деятельности. Вдыхание чистого кислорода на больших высотах снимает симптомы горной болезни, одновременно повышается масса митохондрий в миокарде. При гипоксии расширяются кровеносные сосуды мозга и сердца. Возрастает способность тканей и клеток изымать кислород из крови, повышается количество образования АТФ через субстратное фосфорилирование за анаэробного пути энергетического обмена.

 

Энергетический обмен - это суммарный показатель интенсивности метаболизма, и поэтому его изменение при различных воздействий окружающей среды можно использовать для анализа приспособленности обменных процессов в организме. Состояние стресса, вызванный различными воздействиями (тепло, холод, рентгеновское излучение, травма, чужеродные вещества, боль, потери крови и т.д.), через центральную нервную и эндокринную системы ведет к интенсификации метаболических процессов в организме, в том числе и к повышению уровня энергетического обмена. Через некоторое время (2-3 дня) предыдущий уровень метаболических процессов восстанавливается.

 

Интересное применение нашла биоэнергетика и в современном спорте. Перспективные спортсмены могут быть отобраны по показателям интенсивности дыхания. Если спортсмен потребляет 60-70 мл Oj / мин на килограмм массы тела, чемпионом ему, скорее всего, не быть. А в том случае, когда этот показатель в 1,5-2 раза выше, спортсмен является перспективным. Отсюда следует, что тренированность спортсмена, объем его легких, масса мышц и, как следствие, спортивные результаты связаны с уровнем энергетического обмена.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+