inducție enzimatică
Așa cum sa arătat mai sus, cu anii, nu numai activitatea enzimelor - în anumite perioade de schimbare de viață ca un set de izoenzime. Acest lucru dă naștere la următoarele întrebări:
1) Sunt aceste schimbări ireversibile?
2) Este posibil pentru a trimite modificările înapoi și dacă putem reglementa nivelurile lor în diferite perioade ale vieții?
3) Care sunt factorii responsabili pentru aceste schimbări?
4) Care este semnificația acestor modificări sunt pentru diferitele funcții ale corpului și pentru îmbătrânirea?
Este cunoscut faptul că inducerea sau creșterea conținutului de enzime cauzate de mai multe inductoare, sau efectori. Inducția este un răspuns la un anumit stimul sau inductor, care poate fi un substrat, hormon, metabolit sau factor exogen - cum ar fi temperatura, adică inducție - .. Un proces adaptiv. După cum se știe, capacitatea de adaptare a organismului la mediul scade la bătrânețe. Prin urmare, este interesant de a examina modificările capacității de adaptare a enzimelor inductibilitate cu vârsta. Deoarece fiecare enzimă este codificată de o genă specifică, astfel de studii pot contribui la clarificarea funcțiilor genelor specifice, cum ar fi transcripția ARNm specific și reglarea transcripției. Prin intermediul ei, de asemenea, puteți decide dacă, sau nu pot să apară modificări în expresia genelor la o vârstă înaintată.
Enzimele lucrează asupra inducerii sintezei în țesuturi de șobolan prin administrarea diferiților hormoni a fost arătat că, în condiții experimentale identice, inducția la șobolani bătrâni, în general, mai mică decât cea a animalelor la vârsta adultă. Aceste rezultate au fost obținute pentru glucoză-6-fosfatazei și fruktozobisfosfat aldolaza [101] fosfofructochinază [102, 103] și isomerase geksozofosfat [103] piruvat kinaza [21], malat dehidrogenază [53] și acetilcolinesteraza [81]. Pentru mai multe enzime la maturitate și bătrânețe au obținut valori egale de inducție - este triptofanpirrolazu [42], alanin aminotransferazei (AAT) [87] și aminotransferazei tirozinei (TAT) [91] și inducție arginază [90] a fost mai mare la animalele mai mari (Tabelul. 3.4) decât cea a animalelor în vârstă mijlocie.
Tabelul 3.4. inducție enzimatică
Legenda tabelului: scădere ↓; ↑ creștere; „-“ nici un efect; N - normală; Prin - cortizon; GK - hidrocortizon; și - îndepărtarea glandei suprarenale; b - eliminarea testiculelor; în - Spaying; E50 -E100 - administrarea de estradiol în cantități de 50 și 100 mg -1 g · greutate corporală; T50 și T100 - administrarea de testosteron într-o cantitate de 50 și 100 mg -1 g · greutate corporală; P - emisferele cerebrale; M - cerebelul.
Unele enzime, cum ar fi tirozina și glucokinaza din ficat de șoarece indusă în timpul foame [2]. S-a arătat de asemenea că ficatul tirozina este indusă la temperaturi scăzute [33]. Aceste studii au constatat că inducerea animalelor vechi și tineri este același, dar prima dată este nevoie pentru a induce mai mult (tab. 3.4).
În general, inducție scade în oxidoreductaze vechi de vârstă, și transferazele - creșteri sau este neschimbat. hidrolaze cu inducție și liaze hepatice de mamifere scade la bătrânețe, precum și inducerea de transferazei și creier hidrolaza. Cu toate acestea, în timp ce numărul de enzime studiate este mică, este imposibil cu certitudine să se concluzioneze că legile inducerea anumitor enzime.
In aceste studii sa arătat de asemenea că inducerea aceleiași enzime diferite modificări în diferite organe. De exemplu, inducerea piruvatkinază în inima vechiului șobolan mai mare decât vârsta medie a animalului, în timp ce în creierul șobolanilor în vârstă, este mai mică în comparație cu animalele în vârstă mijlocie [21-23].
Inducerea multe enzime scade în vârstă și, astfel, slăbește capacitatea de adaptare a organismului sau capacitatea acesteia de a răspunde la stimuli corespunzătoare. Aceste răspunsuri bazate pe timpul petrecut pe inducerea și amplitudinea inducției (fig. 3.7) este împărțit în patru tipuri principale [5]. În tipul 1, decalare timpul de inducție la bătrânețe mai, dar valoarea ei nu se schimba, în cazul în care inductor este utilizat pentru timp suficient. Exemple de aceste tipuri de enzime sunt glucokinazei [1] (fig. 3.8), ADN polimeraza [3] (fig. 3.9), tirozină aminotransferaza [2] și serindegidrataza [88], ficat de șobolan atunci când răspunde la acțiunea glucozei, ACTH și cortizonul, respectiv [5 ]. Perioada de inducție Lag-tirozina după repaus la o temperatură scăzută la șoarecii vechi, de asemenea, a crescut [33].
Fig. 3.7. Dependența de adaptare enzimatică a vârstei [15]. În termeni generali, se arată cele patru tipuri de bază de influență a îmbătrânirii populației asupra cursului de timp și amploarea modificărilor adaptive ipotetice în activitatea enzimei. Solidul linie - animale tinere, punctată - de vârstă mijlocie, rupte - vechi
Fig. 3.8. Dependența timpului de latență de inducere a glucokinazei vârstă de șobolan [4]
Fig. 3.9. Diferențele de vârstă care încep și o rată maximă a sintezei ADN în glanda submaxilară de șobolan după injectarea izoprotenol [3]. 1 - 2 luni; 2 - vârsta de 12 luni
In tip grad de inducție 2 enzimă atunci când aceeași doză de inductor în vârstă, sau mai mult sau mai puțin. Inducerea ornitina-oxoacid - cortizon aminotransferază, glucoză-6-fosfatază în dieta de proteine hepatice bogate [88], malat dehidrogenaza șobolani adrenalectomized cortizon citoplasmatice [53] ornitina și dexametazonă [30] scade semnificativ la bătrânețe. cazuri extreme de o astfel de reducere observate pentru dehidrogenază mitocondriale malat [53] și arginază [90] după îndepărtarea ficatului și administrarea suprarenală a creierului cortizon și acetilcolinesteraza șobolan [81] după ovariectomie și administrarea de estradiol. În toate aceste cazuri, la animalele mai mari, există o absență completă de inducție. Cu toate acestea, inducerea cortizonului glutaminei în vechi șobolani mai mult și este normal, și după îndepărtarea glandei suprarenale [89]. Inducerea în aceste cazuri investigate doar o singură dată, iar lag-timp sau pentru șobolani mai mari sau șobolani în vârstă mijlocie este necunoscut.
În tipul 3 enzimă în schimbări de îmbătrânire apar și amplitudinea inducției, iar timpul necesar pentru inducție. Prin acest tip sunt mai slabe și a întârziat creșterea activității timidin kinazei și glandele salivare dezoksitimidilatsintetazy la șobolani după administrarea izoproterinola [96] sau în Drosophila aminotriazol după tratament [82].
Tipul de enzimă 4 răspuns la inductor în vârstă mijlocie și la bătrânețe la fel. Acest tip include tirozina inducție glucokinazei [6] și mitocondriale glicerol-3-fosfat - dehidrogenază [17] insulină, cortizon și respectiv tiroxină.
Ca și în cazul conținutului de enzime la animale normale, capacitatea diferitelor enzime pentru a induce diferiți inductori în funcție, aparent de linia și sexul animalelor, măsurarea timpului a activității enzimatice, mediul în care animalele sunt ținute, și starea lor fiziologică. Cu toate acestea, este clar că în aceeași populație inducerea anumitor enzime poate varia. Modificarea poate avea loc sau valoarea sau lag-timp, sau ambele împreună. Secvența de evenimente, începând din momentul pătrunderii hormonului steroid în celula țintă și completează sinteza unei proteine particulare, mai mult sau mai puțin stabilită. Hormonul intra in celula si proteina țintă se leagă la un receptor specific în citosol, formând un hormon complex - receptor (G-P). Acest complex intra in nucleu, unde se leagă de centre specifice acceptori cromatinei și stimulează transcriere, urmată de sinteza unei proteine specifice (fig. 5.2). Este necesar să se determine cu precizie locația (e) în această succesiune de evenimente, care are loc în încălcarea vârstei hormonilor steroizi de inducție vechi.
O altă metodă care a încercat să se aplice pentru restaurarea inducției enzimatice la animale in varsta, a fost o metodă de promovare a regenerării tisulare. Sa demonstrat că mitocondrial activitatea malat dehidrogenază este redusă în ficatul șobolanilor tineri după îndepărtarea glandei suprarenale, dar nu sa schimbat de aceeași operație la animalele vechi [53]. Introducerea cauzelor cortizon inducției enzimatice la șobolanii tineri, și nu a provocat cele vechi. Cu toate acestea, în cazul în care la sobolani vechi pentru a efectua hepatectomie parțială, a ficatului de a regenera oportunitatea timp de trei zile, apoi introduceți cortizon, cantitatea crește enzimă. Astfel, inducerea mitocondrial malat hepatice regenerativ dehidrogenază funcționale Șobolanii precum ficatul de tineri. Aparent, aceasta este o încălcare a inducției asociată cu îmbătrânirea pot fi eliminate. Rezultatul cel mai important al acestei lucrări este constatarea că modificările moleculare care au loc in organism in timpul procesului de îmbătrânire a animalului, poate fi inversat. Cu toate acestea, celulele hepatice diviza pe tot parcursul vieții, deoarece aceste celule sunt premitotic. Prin urmare, ficatul și este capabil de regenerare. Multe alte organe, cum ar fi creierul, inima, muschii scheletici nu se poate regenera, astfel încât celulele lor își pierd capacitatea lor de a diviza într-un stadiu foarte incipient de dezvoltare și să devină post-mitotic. Reversibil dacă modificările care apar la o vârstă înaintată în aceste organisme?
În legătură cu studiul menționat mai sus ridică o altă întrebare - dacă din cauza încălcării inducerea malat dehidrogenază în ficatul șobolanilor bătrâni, o scădere a conținutului de receptori specifici de cortizon sau se datorează represia genei malat dehidrogenaza? Ca activitate malat dehidrogenază în ficat de șobolani în vârstă de normale este mare, apariția de represor în vârstă pare să fie puțin probabilă. Pentru a răspunde la aceste întrebări este, evident, importantă pentru a măsura cantitatea de cortizon receptorului specific în ficat de șobolani în vârstă de.