CC BY
103
ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТЫ НОРМАЛЬНОГО И ИЗМЕНЕННОГО МИОКАРДА
А.В. Пасечник, А.Е. Кузовников
Кафедра общей патологии и патологической физиологии Медицинский факультет Российский университет дружбы народов ул. Миклухо-Маклая, 8, Москва, Россия, 117198
Энергетика миокарда отличается рядом существенных особенностей, которые надо иметь в виду, чтобы разобраться в патогенезе его поражений. Сердце не имеет существенных запасов энергосубстратов. Гликолиз играет весьма небольшую роль в энергометаболизме миокарда. Особое место в энергетике миокарда занимает лактат. Его вклад в энергетику миокарда может достигать 65 и даже 90%. Другой специфической особенностью энергетического обмена в сердечной мышце является значительная доля свободных жирных кислот среди окисляемых субстратов, особенно натощак и в состоянии покоя. В целом организме снабжение тканей кислородом может возрастать, в среднем, в 3 раза за счет более полной диссоциации оксигемоглобина. Увеличить же уровень снабжения миокарда кислородом за счет более интенсивного его экстрагирования практически невозможно. По этой причине любое увеличение функциональной нагрузки, повышающее потребность миокарда в кислороде, требует соответствующего увеличения коронарного кровотока. При уменьшении снабжения сердца кровью быстро нарушается аэробный энергетический метаболизм в миокарде и немедленно ухудшается сократительная функция сердечной мышцы. В условиях же гипоксии важна максимально быстрая мобилизация резервов анаэробной энергетики сердца, достигаемая в том числе и за счет применения ряда метаболических кардиопротекторных лекарственных средств.
Ключевые слова: сердце, энергетический метаболизм, лактат, свободные жирные кислоты, кислородный резерв, коронарная недостаточность, ишемия миокарда.
Энергетика миокарда отличается рядом существенных особенностей, которые надо иметь в виду, чтобы разобраться в патогенезе его поражений [1]. Сердце не имеет сколько-нибудь существенных запасов энергетических субстратов. При этом надежность энергоснабжения миокарда в известной мере возникает при использовании широкого диапазона окисляемых соединений [2]. Гликолиз играет весьма небольшую роль в энергетическом метаболизме миокарда в связи с тем, что при анаэробном окислении глюкозы образуется в 19 раз меньше молекул АТФ, чем при ее полном аэробном окислении в цикле Кребса (2 молекулы АТФ вместо 38 — в митохондриях).
Особое место в энергетике миокарда занимает молочная кислота (лактат), которая лишь через один промежуточный этап (образование и декарбоксилирова-ние пирувата) поступает в цикл трикарбоновых кислот [3]. Вклад молочной кислоты, образующейся в больших количествах в процессе гликолиза в скелетных мышцах при интенсивной физической нагрузке, в энергетику миокарда может достигать 65% и даже 90%. Другой специфической особенностью энергетического
Вестник РУДН, серия Медицина, 2008, № 8
обмена в сердечной мышце является значительная доля свободных жирных кислот среди окисляемых субстратов, особенно натощак и в состоянии покоя [1, 4]. На окисление жиров может расходоваться до 60—70% потребляемого сердцем кислорода. При физической нагрузке относительный вклад свободных жирных кислот в энергетику миокарда заметно уменьшается, хотя абсолютное их потребление даже возрастает. Это происходит за счет резкого увеличения использования миокардом при нагрузке молочной кислоты [3, 4].
При полном окислении одной молекулы пальмитиновой кислоты образуется до 44 молекул АТФ, в то время как при полном окислении одной молекулы глюкозы — до 38 молекул АТФ. Однако при образовании одного и того же количества АТФ в случае окисления жирных кислот требуется несколько больше кислорода, чем в случае окисления глюкозы. Поэтому при ограниченной доставке кислорода к миокарду использование глюкозы более выгодно [2, 5]. Энергетический обмен в миокарде имеет аэробный характер. Около 85% энергии, расходуемой при функционировании сердца, вырабатывается с участием кислорода, и лишь 15% потребляемой энергии запасается в процессе анаэробного гликолиза. Даже максимальная активация гликолиза в условиях гипоксии миокарда не может обеспечить адекватный потребностям уровень энергообеспечения [1, 4, 5]. Это определяется весьма высоким уровнем потребления миокардом кислорода. В покое сердце потребляет 8—10 мл кислорода на 100 г ткани в минуту. Это примерно в 15 раз выше, чем средний уровень потребления кислорода другими органами и тканями, и в 2 раза выше уровня потребления головного мозга [5].
Экстракция кислорода из притекающей крови в миокарде очень эффективна. Если, в среднем в организме поглощается из притекающей крови до 30% содержащегося в ней кислорода, то миокардом его экстрагируется 70—75% даже в условиях относительного покоя. В большинстве органов и тканей имеется определенный кислородный резерв, который может быть использован путем увеличения степени экстракции при возрастании функциональной активности и, соответственно, уровня метаболизма, а также в условиях снижения уровня кровоснабжения [3, 4].
В целом организме снабжение тканей кислородом может возрастать, в среднем, в 3 раза за счет более полной диссоциации оксигемоглобина. Увеличить же уровень снабжения миокарда кислородом за счет более интенсивного его экстрагирования практически невозможно. Поэтому даже небольшое ограничение коронарного кровотока приводит к снижению кислородного обеспечения миокарда. По этой же причине любое увеличение функциональной нагрузки, повышающее потребность миокарда в кислороде, требует соответствующего увеличения коронарного кровотока [2, 5].
При этом чрезвычайно важно сохранять соответствие уровня коронарного кровотока уровню кислородной потребности миокарда. При уменьшении снабжения сердца кровью быстро нарушается аэробный энергетический метаболизм в миокарде и немедленно ухудшается сократительная функция сердечной мышцы [2, 4].
В условиях же гипоксии важна максимально быстрая мобилизация резервов анаэробной энергетики сердца, которая может быть достигнута в том числе и за счет применения ряда метаболических кардиопротекторных лекарственных средств (триметазидина, ранолазина и т.п.). При этом важно учитывать минимальное влияние этих препаратов на системную и органно-тканевую гемодинамику, а также исключительно внутриклеточный, метаболический характер их действия [5].
ЛИТЕРАТУРА
[1] Mathis D, Vence L, Benoist C. // Nature. — 2001. — 414. — P. 792—798.
[2] Lipson K.L, Fonseca S.G., Urano F. // Curr. Mol Med. — 2006. — 6. — P. 71—77.
[3] Veldman B.A., Vervoort G., Blom H., Smits P. // Diabet Med. — 2005. — 22. — P. 301—305.
[4] Ghibelli L., Coppola S., Fanelli C., Rotilio G., Civitareale P., Scovassi S.I., Ciriolo M.R. // FASEB J. — 1999. — 13. — P. 2031—2036.
[5] Steegborn C., Clausen T., Sondermann P., Jacob U., Worbs M., Marinkovic S., Huber R., WahlM.C. // J Biol Chem. — 1999. — 274. — P. 12675—12684.
POWER MAINTENANCE PROBLEMS OF THE NORMAL AND CHANGED MYOCARDIAL WORK
A.V. Pasechnik, A.E. Kuzovnikov
Department of general pathology and pathological physiology Medical faculty Russian Peoples' Friendship University
Miklukho-Maklaya str., 8, Moscow, Russia, 117198
The power of a myocardium differs a number of essential features, which should be meant to understand in pathogenesis its defeats. Heart has no essential stocks of the energy substrates. Glycolysis plays rather small role in the myocardial energy metabolism. Lactate plays the special rule in the myocardial energetic process. Its contribution to myocardial power can achieve 65 and even 90%. Other specific feature of a power exchange in a cardiac muscle is the significant share of free fat acids among oxidized substrates, especially on an empty stomach and in a condition of rest. Supply of fabrics by oxygen can increase in the whole organism, on the average, in 3 times due to fuller oxyhaemoglobin dissociation. To increase a level of the oxygen supply to a myocardium due to more intensive oxygen extraction it is practically impossible. For this reason any increase in the functional loading increasing of the myocardial oxygen need, demands meeting increase in the coronary blood-groove. At reduction of the blood supply to the heart the aerobic power metabolism in a myocardium is quickly broken and the cardiac muscle contractility function immediately worsens. In hypoxical conditions as much as possible fast mobilization of the myocardial anaerobic energetic reserves, including due to application of some metabolic cardioprotective medical drugs, is important.
Keywords: heart, energy metabolism, lactate, free fat acids, oxygen reserve, coronary insufficiency, myocardial ischemia.
