1.3.4. Значение сАМР как вторичного внутриклеточного мессенджера

, участвующего в реализации многих важных биохимических процессов, в основном антипролиферативных, хорошо известно. Роль его сводится к активации протеинкиназы А по уравнению

RC + cAMP → R cAMP + C,

где RC – протеинкиназа А; R – её регуляторная субъединица; С – субъединица, катализирующая фосфорилирование соответствующих белков.

При старении изменяются химический состав и упорядоченность липидного бислоя плазматической мембраны, повышается её микровязкость за счёт модификации фосфолипидного состава. Считают, что вообще «модификация структуры плазматической мембраны – один из наиболее вероятных механизмов нарушения регуляции тканевого метаболизма при старении» (Гацко и др., 1988). Златанов (Zlatanov, 1989), исследуя плазматическую мембрану из клеток яичка крыс, установил: с возрастом «жесткость» мембраны и содержание перекисных продуктов в ней увеличиваются, а чувствительность аданилатциклазной системы к гормональным и негормональным активаторам понижается.

Возникающие при ПОЛ изменения приводят, по-видимому, к модификации регуляторных функций белка GS, нарушению сопряжения GS c β-адренорецеп-тором (Ikeda, Saita, 1989a) или с каталитической субъединицей аденилатциклазы (Ikeda, Saita, 1989, 1989a).Это мнение, похоже, подтверждается данными о том, что в остеобластах молодых (4 мес.) крыс накопление сАМР под влиянием паратгормона было в 3 раза сильнее, чем в тех же клетках взрослых (12 мес.) и старых (24-28 мес.) животных. Снижение реакции на паратгормон объясняется возрастным дефектом связывания стимуляторного белка GS с аденилатциклазой (Donahue et al., 1997). В любом случае все эти сдвиги индуцируются в условиях пероксидации. Через этапы снижения концентрации сАМР и скорости дыхания они снова выходят на себя, образуя ещё один замкнутый контур регуляции с положительной обратной связью по развитию условий «пероксидативного» старения клетки (см. рис. 3). Укажем и на следующий факт. У крыс Sprague-Dawley в возрасте 19 мес. базальная активность аденилатциклазы фракции мембран мозжечка была по сравнению с её активностью у 9-недельных животных снижена с 117 до 94 пмоль/мин на 1 мг белка. Одновременно у стареющих крыс в большей степени, чем у молодых, была уменьшена концентрация β-адре-норецепторов (Slotkin et al., 1998).

По другим данным, при старении изменяется в целом сама система, регулирующая деление клетки с помощью циклических нуклеотидов. Прежде всего, нарушается соотношение концентраций сАМР/cGMP. Например, в лимфоцитах старых мышей соотношение сАМР/cGMP в 20 раз меньше такового у молодых (см. Войтенко, Полюхов, 1986).

		Рис.4. Cистема поддержания «пероксидативного» старения клетки путем активации АФК-продуцирующих фагоцитов

При старении страдают и процессы активного транспорта ионов, требующие затрат энергии при распаде АТР. Нарушения такого рода обусловлены не только возрастным дефицитом АТР, но и сдвигами в микроокружении и топографии соответствующих ферментов, дестабилизацией структуры плазматической мембраны и усилением в ней ПОЛ, непосредственным ингибированием перекисями липидов ферментов.

С указанными фактами не согласуются данные о повышенной активности Nа+/К+-АТРазы в синаптосомах мозга мышей линии SAMP с ускоренным процессом старения ( по сравнению с резистентной к старению линией SAMR). Как отмечают авторы этого сообщения (Докторова и др., 1999), «активация Nа+/К+-АТРазы вызвана изменением свойств липидного окружения фермента и отражает адаптационный ответ мозга на повышеннную генерацию свободных радикалов в тканях». Механизм, по которому АФК, ПОЛ и недостаточный уровень АТР не приводят, в отличие от большинства других случаев, к снижению липидозависимой Nа+/К+-АТРазы, а наоборот, повышают её, не совсем понятен. Возможно, синаптосомальные мембраны мозга в этом отношении составляют исключение, и для них существует какой-то механизм, инвертирующий знак эффекта Nа+/К+-АТРазы на обратный.

Возрастная неэффективность Са2+-транспортирующего механизма может, в свою очередь, повысить скорость «пероксидативного» старения ввиду известной способности Са2+ активировать фосфолипазу А2. Рост концентрации натрия в клетке также не остаётся без последствий. Правда, некоторые сторонники мембранной гипотезы старения, считающие основной причиной его действие свободных радикалов на плазматическую мембрану (см.

Состояние «пероксидативного» старения клеток с нарушением энергообмена может моделироваться путём искусственного создания антиоксидантной недостаточности. В одной из таких работ исключением из рациона белых крыс витамина Е изучали взаимосвязь ПОЛ с состоянием некоторых биоэнергетических процессов в сердце и печени животных. Об активации ПОЛ, повреждающим структуру и функции клеточных мембран, судили по усилению образования диеновых конъюгатов и MDA. При этом уменьшалось содержание адениловых нуклеотидов: уровень АТР в печени был снижен на 33 %, а уровни АТР, ADP и АМР в сердце – соответственно на 53.9, 40.6 и 67.4 %. Фармакокоррегирующие воздействия антиоксидантами различной природы способствовали нормализации показателей ПОЛ и энергетического обмена, упорядочению метаболизма клеточных мембран (Юрженко и др., 1988). Не исключено, что отмеченные изменения как-то связаны с упомянутыми выше падениями активности 5΄-нуклеотидазы, уровней аденозина и сАМР при развитии ПОЛ плазматической мембраны клеток.

Таким образом, концепция старения клетки, основанная на первичности поражения антикислородной ступени защиты в «лице» митохондрий, в целом представляется достаточно обоснованной и подтверждается рядом других заслуживающих внимания фактов. Например, путём анализа жирных кислот из митохондрий восьми видов млекопитающих с максимальной продолжительностью жизни 3.5 – 46 лет было показано, что общее число двойных связей и индекс перекисной окисляемости связаны с указанной продолжительностью жизни обратной зависимостью (r = –0,88, р < 0,003).

Следует учитывать также, что вообще вклад митохондрий в физиологию клеток животных намного значительнее, чет принято об этом считать. Помимо свой основной функции – продукции АТР, они выступают в роли различных датчиков и регуляторных устройств. Например, по данным недавнего обзора (Duchen, 1999), митохондрии участвуют в создании гомеостаза глюкозы в качестве датчика состояния субстратов, способствующих секреции инсулина β-клетками поджелудочной железы. Они же в качестве датчика наличия О2 причастны к регуляции дыхательных процессов в клетке. На многие Са2+-зависимые реакции существенное влияние оказывает депонирование Са2+ в митохондриях. С дисфункцией же последних связаны необратимые процессы апоптоза и некроза клеток (см. также п.7.1). .В последующих параграфах данной главы на основе принципа первичности расстройства биоэнергетики анализируются и интерпретируются ряд других проявлений старения и наиболее распространённые возрастные патологии.