Кардиология №1 / 2013
Метаболизм миокарда и препараты метаболического действия
Санкт-Петербургский государственный университет, 199034 Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9
В статье описаны основы метаболизма миокарда в условиях нормоксии и ишемии. Дано краткое описание различных препаратов, влияющих на метаболический статус миокарда.
Заболевания сердечно-сосудистой системы — одна из ведущих причин смертности трудоспособного населения России [1]. К сожалению, несмотря на четкое определение патогенетических путей развития кардиальной патологии и введение в клиническую практику многочисленных групп препаратов, успех терапии остается недостаточным. В этой связи большой интерес представляют препараты новых групп, в частности, средства, способные благоприятно влиять на метаболизм миокарда.
Основы метаболизма сердечной мышцы
Метаболизм — обмен веществ, сложная система химических реакций, связанных между собою через пластические компоненты, энергетическое обеспечение и общие регуляторы. Целями этих реакций являются извлечение энергии, получение структурных блоков и синтез полимеров, создание и инактивация сигнальных молекул и разрушение полимерных соединений, сконструированных согласно чужим программам [2].
В отличие от скелетных мышц, кардиомиоциты (КМЦ) используют в качестве энергетического субстрата свободные жирные кислоты (СЖК), а также при необходимости способны расщеплять молочную кислоту (лактат) для получения дополнительной энергии. Среди потребляемых сердцем веществ важную роль в энергообеспечении КМЦ играют также углеводы (глюкоза). Кроме того, сердце способно использовать и другие субстраты (кетоновые тела, аминокислоты) для поддержания своей жизнедеятельности [3, 4]. Целью энергетического метаболизма является обеспечение КМЦ макроэргическими фосфатными соединениями, столь необходимыми ему для выполнения механической работы — во время сокращений, для обеспечения транспорта ионов и для многих других процессов, требующих затрат энергии [3, 4].
Метаболизм глюкозы в миокарде.После всасывания глюкозы в кровь важную роль в процессах, приводящих к поступлению глюкозы в КМЦ, играют белки-переносчики глюкозы. Они необходимы, так как глюкоза является гидрофильной молекулой, а цитоплазматическая мембрана, как известно, гидрофобна [2]. Существует 5 белков-переносчиков глюкозы (GLUT), которые пронумерованы в порядке их обнаружения [2]. Каждый белок-переносчик состоит из двух форм: первая обеспечивает связывание глюкозы на внеклеточной стороне мембраны, а вторая — на внутриклеточной. Перенос глюкозы в КМЦ происходит с помощью GLUT-4 и GLUT-1 [2]. Скорость поглощения глюкозы КМЦ из внеклеточного пространства ограничивается скоростью транспорта глюкозы через клеточную мембрану [5]. Поступление глюкозы из крови в цитоплазму КМЦ носит характер облегченной диффузии и регулируется инсулином. Под действием последнего GLUT-4 перемещается из цитозоля в мембрану КМЦ и таким образом глюкоза транспортируется в клетку по градиенту концентрации [3, 4, 6]. GLUT-1 находится в сарколемме и обеспечивает постоянное равномерное поступление глюкозы в клетку [2].
Метаболизм глюкозы в КМЦ проходит поэтапно. Во время первого этапа глюкоза в цитоплазме клетки подвергается гликолизу (фосфотриозный путь, или шунт Эмбдена—Мейерхофа) с образованием на выходе 2 молекул пировиноградной кислоты и 2 молекул аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) [5]. Однако гликолиз состоит из двух фаз. В первой фазе глюкоза фосфорилируется и делится на 2 молекулы глицеральдегид-3-фосфата; на этот процесс затрачивается 2 молекулы АТФ. Во второй фазе глицеральдегид-3-фосфат подвергается зависимому от никотинамидадениндинуклеотида (НАД) окислению, при котором на определенных этапах превращения глицерофосфата в пируват промежуточные вещества, образующиеся при этих реакциях, отдают свои макроэргические фосфатные группы аденозиндифосфорной кислоты (АДФ) для образования 4 молекул АТФ. Таким образом, чистый выход энергии в процессе гликолиза составляет 2 молекулы АТФ. Для этого процесса не требуется присутствие кислорода. В дальнейшем, если в клетке недостаточно кислорода, то пировиноградная кислота, образовавшаяся на предыдущем этапе, превращается в лактат, а в том случае, если кислородного голодания нет, то пируват поступает в митохондрии, где и происходит второй этап метаболизма глюкозы. Во время этого этапа уват, благодаря специальному переносчику, по механизму симпорта проникает в митохондрии. Внутри митохондрии происходит окислительное декарбоксилирование пирувата с образованием углекислого газа и одновременным дегидрированием. Образовавшийся ацетилкоэнзим А в дальнейшем поступает в цикл Кребса (цикл лимонной кислоты, цикл трикарбоновых кислот). Образовавшиеся при дегидрировании атомы водорода используются для восстановления НАД, который затем поступает в дыхательную цепь. В цикле Кребса в результате последовательных реакций гидролиза, дегидрирования, окислительного декарбоксилирования образуются 4 пары атомов водорода, 4 молекулы углекислого газа, 2 молекулы АТФ [5]. Образовавшийся при этом водород используется для восстановления никотинамидадениндинуклеотида (НАДН). Последний также попадает в дыхательную цепь митохондрий. Восстановленный НАДН, образованный в результате реакций дегидрирования при гликолизе и в цикле лимонных кислот, поступает в дыхат...
