Біоенергетика і порушення обміну речовин

Багато захворювань людини і тварин пов'язані з порушенням енергетичного обміну. Оскільки для нормального протікання процесів життєдіяльності потрібна енергія, то порушення енергозабезпечення відбивається на багатьох функціях організму.

Порушення енергозабезпечення можуть бути пов'язані з недостатньою кількістю субстратів окислення (вуглеводів, амінокислот, жирних кислот та ін.), із неможливістю їх використання (наприклад, при захворюванні цукровим діабетом), з недостатньою кількістю ферментів дихального ланцюга, у тому числі й вітамінів, які входять до їх складу, із блокуванням процесів окислювального фосфорилю-вання і продукування АТФ, зі зменшенням активності Н+-АТФ-син-тетази, при токсичних враженнях, коли порушується проникність мі-тохондріальних мембран і т.ін.

Часткове порушення регуляції енергетичних процесів спостерігається під час гіпоглікемії, коли зменшується вміст глюкози в крові -важливого джерела енергії в організмі. Цей стан може бути викликаний голодом, великим фізичним навантаженням, надмірним вживанням алкоголю. Гіпоглікемія несприятливо впливає на функції мозку: спостерігається гіпоглікемічний шок, втрата свідомості, спазми судин головного мозку. Температура тіла може знизитися на 2°С.

Патологічні стани характерні безпосередньо і для самого апарата енергозабезпечення, зокрема для мітохондрій: відзначається збільшення їхньої маси у м'язовій тканині, порушення структури мембран, виникає так звана мітохондріальна хвороба. Дихання таких мі-тохондрій слабко пов'язане з утворенням АТФ.

При захворюваннях міокарда часто ослаблюється активність АТФази, у результаті чого не може відбуватися розщеплення достатніх кількостей АТФ і виділення необхідної енергії для скорочення м'яза міокарда.

Нестача окремих ферментів дихального ланцюга також може призвести до порушення біологічного окислення. Порушення в дихальному ланцюзі, причиною яких була нестача або відсутність піридинових і флавінових дегідрогеназ, найбільш яскраво виражені при авітамінозах і гіповітамінозах - відповідно вітамінів РР і В2.

Під час деяких інфекційних захворювань виділяються токсини, які блокують або гальмують протікання процесів біологічного окислення. Вважають, наприклад, що дифтерійний токсин гальмує утворення цитохромів.

Значна перебудова енергетичного обміну спостерігається під час адаптації до великих висот над рівнем моря. На великих висотах відсотковий склад повітря майже не змінюється, але знижується барометричний тиск, внаслідок чого виникає гіпоксія - киснева недостатність. При низькому парціальному тиску кисню з'являються симптоми гірської хвороби: слабкість, головний біль, нудота, погіршення розумової діяльності. Вдихання чистого кисню на великих висотах знімає симптоми гірської хвороби, одночасно підвищується маса мітохондрій у міокарді. Під час гіпоксії розширюються кровоносні судини мозку й серця. Зростає здатність тканин і клітин вилучати кисень із крові, підвищується кількість утворення АТФ через субстратне фосфорилювання за анаеробного шляху енергетичного обміну.

Енергетичний обмін - це сумарний показник інтенсивності метаболізму, і тому його зміну під час різноманітних впливів оточуючого середовища можна використовувати для аналізу пристосованості обмінних процесів в організмі. Стан стресу, викликаний різноманітними впливами (тепло, холод, рентгенівське випромінювання, травма, чужорідні речовини, біль, втрати крові і т.ін.), через центральну нервову й ендокринну системи веде до інтенсифікації метаболічних процесів в організмі, у тому числі й до підвищення рівня енергетичного обміну. Через деякий час (2-3 дні) попередній рівень метаболічних процесів відновлюється.

Цікаве застосування знайшла біоенергетика і в сучасному спорті. Перспективні спортсмени можуть бути відібрані за показниками інтенсивності дихання.,