Гормони та терморегуляція
На підставі наявних часом суперечливих експериментальних даних вважають, що роз'єднання окислення та фосфорилювання в деяких тканинах може відігравати певну роль у стимуляції термогенезу в умовах холодової адаптації. Так, показано, що при холодовій адаптації теплокровних тварин у різних тканинах та їх ізольованих мітохондріях закономірно збільшується поглинання кисню.
Однак у печінці холодова стимуляція дихання, мабуть, не супроводжується роз'єднанням: коефіцієнт фосфорилювання Р: Про мітохондріях (концентрація естерифікованого неорганічного фосфору на моль поглиненого кисню) залишається рівним приблизно 2-3. Разом з тим у кістякових м'язах вже незабаром після початку перебування тварин на холоді відбувається достовірне зниження коефіцієнта Р: Про, що супроводжується підвищенням дихання та теплопродукції (Скулачов, 1964, 1969).
Роз'єднання дихання та фосфорилювання в м'язах виявляється ще більш вираженим при повторному холодовому впливі. Показано, що ступінь роз'єднання добре корелює зі стійкістю тварин до первинного та повторного охолоджування. Чим процес роз'єднання вище, тим тварина краще та триваліше підтримує постійну температуру тіла.
Холодові тренування паралельно знижують сполучення, збільшують теплопродукцію та підвищують стійкість тварин до тривалого охолодження. Виявилося також, що синтетичні роз'єднувачі типу динітрофенолу (ДНФ) надають у певних концентраціях сприятливий вплив на холодову адаптацію тварин (Скулачов, 1969). На противагу охолодженню вплив високих температур посилює сполучення, знижує теплопродукцію в м'язах та інших тканинах (Кассуто, 1968).
Особливе значення у процесахТермогенез надається бурому жиру. Бура жирова тканина виявлена у ряду видів ссавців і, зокрема, у тварин, що впадають у зимову сплячку (борсуки, ховрахи, кажани). Вона локалізована в області дорсальної поверхні грудної клітки та навколо вісцеральних органів. Цю тканину відносять до жирової тканини лише внаслідок високого вмісту у ній нейтральних ліпідів. Разом з тим у структурно-функціональному відношенні вона суттєво відрізняється від звичайної білої жирової тканини.
Згідно з даними про зміну інтенсивності дихання та фосфорилювання в різних тканинах в умовах холодової акліматизації, ступінь посилення тканинного дихання, роз'єднання та термогенезу зазвичай залежить від вмісту в клітинах та їх мітохондріях вільних жирних кислот. Мітохондрії, ізольовані з м'язів охолоджених тварин або бурої тканини та печінки тварин, що прокидаються від зимової сплячки, містять підвищену кількість НЕЖК. Оскільки останні, як показали спеціальні експерименти, мають потужну роз'єднувальну дію (щоправда, у дуже високих концентраціях), висловлюється припущення, що включення НЕЖК в мембрани мітохондрій може бути кінцевою ланкою в складному ланцюгу процесів, що призводять до холодового роз'єднання і, отже, температурної адаптації ( Скулачов, 1969; Хіммс-Хаген, 1969, 1970).
Таким чином, наведені дані, мабуть, показують, що зміна інтенсивності вільного окислення в процесах терморегуляції - результат не тільки зміни загальної активації клітинного дихання, але і наслідок роз'єднання енергії окислення та окислювального фосфорилювання. Інакше кажучи, зміна рівня сполучення в процесах теплообміну може відігравати в певних межах необхідну адаптаційну роль, активно перемикаючи енергетичні реакції з утворенням АТФ натермогенезу.
Не слід, однак, думати, що процес роз'єднання вичерпує регульоване теплоутворення в тканинах, тим більше, що стимуляція тканинного дихання за будь-яких умов збільшує теплопродукцію і є механізмом компенсації зниження синтезу АТФ і посиленого її розпаду. Абсолютна кількість АТФ у клітинах в умовах холодової адаптації або при дії гормонів збільшується, а дихальний контроль (гальмування дихання АТФ та стимуляція дихання АДФ) у ряді випадків не посилюється, а послаблюється (Кандрор, 1967, 1973).
У процес температурної адаптації, регульованої гормональними системами, ймовірно, паралельно та послідовно включаються різні фактори, що модифікують окисні процеси та термогенез: мобілізація енергетичних ресурсів з депо та особливо їх утилізація; синтез функціональних та структурних білків мітохондрій, що забезпечують утворення енергії в клітині; рівень сполучення окислення та фосфорилювання. Припускають, що ступінь участі кожного з перерахованих факторів у регуляції теплопродукції залежить від типу клітин, тривалості адаптаційного процесу, характеру дії того чи іншого гормону, який бере участь у регуляторному процесі.
Аналіз механізмів впливу гормонів на адаптаційний термогенез свідчить наступне. Катехоламіни симпато-адреналової системи, найімовірніше, шляхом збільшення утворення цАМФ у білій та бурій жировій тканинах викликають відносно швидке посилення ліполізу, а потім підвищення концентрації НЕЖК у крові та клітинах. Нагромадження НЭЖК у різних клітинах, з одного боку, збільшує забезпечення дихання субстратами, з іншого — зменшує сполучення (Бевіз та інших., 1968).
Вважають, що обидва ці ефекти адреналіну та норадреналіну, а також їх вплив на утилізацію глюкози та НЕЖКстимулюють вільне окислення та термогенез. Катехоламіни через цАМФ здатні, мабуть, і безпосередньо стимулювати процеси тканинного дихання та теплопродукцію, підвищуючи активність одного з ключових ферментів циклу Кребса ізоцитратдегідрогенази в різних тканинах, без роз'єднання окислення та фосфорилювання (Кулинський, 1976).
Механізми дії тиреоїдних гормонів на процеси клітинного дихання, окисного фосфорилювання та теплопродукції, мабуть, більш складні та множинні. Йодтироніни у фізіологічних концентраціях впливають на клітинні процеси з тривалим лаг-періодом, переважно стимулюючи процеси транскрипції. Вважається, що калоригенний ефект цих гормонів визначається переважно індукцією синтезу деяких мітохондріальних білків, активують транспорт електронів (Тата, 1964, 1976).
Припускають, що тиреоїдні гормони, підвищуючи активність натрієвого насоса в плазматичних мембранах клітини, посилюють розпад АТФ і тим самим механізмом дихального контролю вдруге стимулюють теплопродукцію і сполучене фосфорилювання (Едельман та ін., 1975). Це припущення ґрунтується на експериментальних даних, що показують, що оубаїн (специфічний інгібітор натрієвого насоса), а також дефіцит Na+ та К+ (активатори насоса) знімають калоригенний ефект гормонів щитовидної залози. Однак залишається незрозумілим, чи є дія цих гормонів на АТФазу первинною та прямою?
Вже йшлося про те, що кортикостероїди, найімовірніше, регулюють термогенез не стільки власними силами, скільки як пермісуючі чинники, а також стимулятори ліполізу та мобілізації НЕЖК.
Згідно з сучасними уявленнями, симпато-адреналова система бере участь у відносно швидко протікаючих адаптаційних процесах, що розвиваються у відповідьна температурні дії. У той же час гіпоталамо-гіпофізарно-тиреоїдна система переважно включається до регуляції щодо тривалої перебудови теплообміну. Взаємодія гормональних систем у процесах терморегуляції, мабуть, здійснюється як на рівні гіпоталамічних центрів, так і на рівні клітин-мішеней.