Биохимия старения

Так же как α₂ε₂, α₂γ₂, α₂β₂ являются различными молекулярными формами гемоглобина, изоферменты — это различные молекулярные формы одного и того же фермента. Изоферменты характерны для ферментов, состоящих из двух или более субъединиц. Досконально исследованным в этом отношении ферментом является лактатдегидрогеназа (ЛДГ), катализирующая обратимое превращение пирувата в лактат. В различных тканях крысы имеются пять изоферментов ЛДГ [110]. Они состоят из субъединиц двух типов, Н и М, которые соединяются в различных соотношениях и дают пять типов активных изоферментов: H₄, Н₃М₁, Н₂M₂, Н₁М₃ и M₄. Н- и М-субъединицы различаются по аминокислотной последовательности и кодируются двумя разными генами, что показано путем генетических исследований оленьей мыши [99]. Маркет и Мёллер [78] впервые показали, что тип изофермента ЛДГ не только специфичен относительно вида ткани, он изменяется также в одной и той же ткани в процессе развития (рис. 3.2). Было высказано предположение, что тип изофермента в ткани отражает степень дифференцировки ее клеток. На ранней зародышевой стадии животных в тканях преобладают типы М₄ и H₁М₃, но в процессе развития наблюдается переход к изоферментам Н₃М₁ и Н₄. Эта постепенная смена изоферментов указывает на переход к большей активности гена Н-субъединицы или к меньшей активности гена М-субъединицы.

Рис. 3.2. Электрофореграмма в крахмальном геле ЛДГ из тканей человека в период развития. Ткани взяты у 14-недельного эмбриона [75]

Следует отметить также, что Н₄- и Н₃М₁-изоферменты присутствуют преимущественно в аэробных тканях, таких, как сердце, мозг и кора надпочечников, тогда как М₄ и H₁М₃-изоферменты присутствуют преимущественно в анаэробных тканях, таких, как скелетные мышцы и печень [19, 79]. Эмбрион млекопитающего, растущий в анаэробном окружении, содержит большие количества М₄- и Н₁М₃-изоферментов; с развитием эмбриона происходит переход к Н₄- и Н₃М₁-рформам. Эмбрион птенца растет в аэробном окружении, и он содержит больше Н₄ и Н₃М₁-форм. В процессе его развития происходит переход к М₄- и Н₁М₃-изоферментам. Эти наблюдения подтверждают предположение о том, что соотношение изоферментов в тканях, по крайней мере частично, обусловлено давлением кислорода. Экспериментально на культурах тканей показано, что в анаэробных условиях клетки синтезируют больше М₄-формы ЛДГ [41].

В свете вышесказанного существенны данные лаборатории Канунго по изменению соотношения изоферментов в тканях крысы в зависимости от возраста [55, 100], показывающие, что содержание М₄-ЛДГ в сердце 96-недельной крысы значительно ниже, чем у 30-недельной (рис. 3.3). В скелетных мышцах (рис. 3.4) и в мозгу (рис. 3.5) содержание М₄-ЛДГ также понижается. Относительное содержание Н₄-ЛДГ у старых животных, наоборот, повышается. Эта смена форм изоферментов может иметь большое физиологическое значение для старого животного, поскольку она может вызвать изменения в функционировании органов.

Рис. 3.3.Активность ЛДГ, выделенной из сердца крысы, в зависимости от возраста [100].

 _{I — М-ЛДГ; II — Н-ЛДГ; III — (Н+М) — ЛДГ}

Рис. 3.4.Активность ЛДГ, выделенной из скелетных мышц, в зависимости от возраста [100].

_{I — М-ЛДГ; II — Н-ЛДГ; III — (Н+М) — ЛДГ}

Рис. 3.5. Активность ЛДГ, выделенной из мозга крысы, в зависимости от возраста [100].

_{I — М-ЛДГ; II — Н-ЛДГ; III — (Н+М) — ЛДГ}