Особенности биоэнергетических процессов - Возрастная биохимия

Существенные изменения в клеточной биоэнергетике происходят на этапе образования, передачи и использования энергии в клетке.

Во многих клетках снижается потребление кислорода, уменьшается активность ферментов дыхательной цепи и содержание макроэргов (АТФ, КФ, и др.). С возрастом ухудшается синтез белков митохондрий, что вызывает нарушения всей энергетики клетки. Ухудшается основной обмен. Для взрослого человека величина основного обмена составляет 24 ккал на 1 кг веса в сутки, а для 75-летнего эта величина снижается до 84%. Если у детей бьльшая часть энергии тратится на рост и увеличение массы тела, то у пожилых людей из-за снижения интенсивности анаболических процессов и метаболизма в целом основной обмен существенно ухудшается. Уже в состоянии покоя у пожилых людей используется почти весь резервный энергетический фонд организма.

Генерация энергии - синтез АТФ происходят в ходе двух основных процессов - тканевого дыхания, протекающего в митохондриях, и гликолиза, протекающего в цитоплазме. На кристах митохондрий расположены дыхательные ферменты, которые переносят электроны с субстратов на кислород с образованием воды и энергии (частично в виде АТФ).

При старении происходит уменьшение количества митохондрий в клетках, появляются поврежденные митохондрии, снижается интенсивность окислительного фосфорилирования, что приводит к уменьшению образования энергии. Наряду с этим возникают процессы, связанные с возникновением компенсации, которые не могут обеспечить клетки энергией в полной мере. К ним относят появление гигантских митохондрий, активизацию гликолиза, образование, к примеру, в сердце большего количества АТФ на один моль потребляемого кислорода.

Возможности аэробного энергообеспечения за счет тканевого дыхания у пожилых людей ограничены в силу следующих основных причин:

    - снижение уровня возможностей кардиореспираторной системы; - снижение кислородной емкости крови (величина МПК в 50 лет составляет 70% от средневозрастной величины МПК, а к 70 годам - падает до 55%); - снижение энергетических запасов организма (жировых, гликогенных); - снижение количества и активности ферментов, участвующих в аэробном энергообеспечении; - снижение содержания гемоглобина в эритроцитах крови и миоглобина в саркоплазме мышечных клеток; - изменение в состоянии митохондриального аппарата (уменьшение количества и размера митохондрий и т. д.).

В старости во многих клетках относительно большее значение приобретает более древний, резервный путь энергообеспечения - гликолиз. При интенсивных нагрузках сердечно-сосудистая и дыхательная системы не могут обеспечить мышцы кислородом, что приводит к кислородному голоданию организма. Значительное увеличение лактата (молочной кислоты) в крови после выполнения стандартных нагрузок указывает на снижение возможностей тканевого дыхания и включение гликолиза в энергообеспечение. Усиление в сердечной мышце гликолиза - резервного энергетического фонда - способствует сохранению работы сердца. Однако образование лактата в сердечной мышце может привести к нарушению ритма сердца и к его повреждению. Незначительное увеличение лактата по сравнению с показателями молодых людей после выполнения максимальных нагрузок анаэробного характера свидетельствует о низком уровне возможностей гликолиза.

Устранение избытка лактата требует у пожилых людей обычно нескольких часов. В опытах на животных установлено резкое снижение (при старении) запасов гликогена в организме, повышение уровня неорганического фосфата, который ускоряет распад гликогена и замедляет его синтез. Экспериментально доказано, что количество креатинфосфата, например, в сердечной мышце старых животных падает на 40-50%. Следовательно, существенные недостатки анаэробных (алактатного и лактатного) механизмов энергообеспечения можно объяснить следующими причинами:

    - снижением энергетических резервов (низкий уровень запасов гликогена и креатинфосфата); - снижением мобилизационных возможностей (низкие концентрации фермента креатинкиназы, ферментов гликолиза и нарушение регуляторных механизмов); - снижением устойчивости организма к метаболитам (лактату, пирувату и др.).

"Отказ" при выполнении нагрузок максимальной и субмаксимальной мощности у пожилых людей наступает значительно раньше, что является сигналом снижения мощности и эффективности анаэробного энергообеспечения. В мышечных клетках снижается активность миозиновой АТФ-азы - фермента, катализирующего гидролиз АТФ.

При старении снижается эффективность аэробного пути ресинтеза АТФ вследствие нарушения механизмов сопряжения дыхания и фосфорилирования, в результате чего бьльшая часть энергии переходит в тепловую, что понижает К. П.Д. этого способа образования АТФ.

Кроме основных путей окисления в организме (тканевого дыхания и гликолиза) существуют и другие пути, в частности, микросомальное окисление (гидроксилирование). В этом случае кислород включается в состав окисляемых веществ. Данный процесс не имеет энергетического значения. Основное назначение микросомального окисления состоит в обезвреживании ядовитых веществ, в снижении их токсичности. Г. И. Парамонова в своих исследованиях показала, что к старости снижается способность ферментов этой системы защищать организм от токсических веществ.

Похожие статьи




Особенности биоэнергетических процессов - Возрастная биохимия

Предыдущая | Следующая