Особенности энергообеспечения сердечной мышцы

Главной метаболической особенностью миокарда является его непрерывная циклическая работа. Энергию для такой работы клетка черпает из аэробного окисления глюкозы и жирных кислот. Около 85 % энергии, необходимой для функционирования сердца, образуется с участием кислорода. В связи с этим миокард потребляет большое количество кислорода, его энергозатраты составляют от 7 до 20 % основного обмена организма. Сердечная мышца способна поглощать 10 мл кислорода из каждых 100 мл притекающей крови, в то время как мозг – лишь 5 мл, а скелетные мышцы – 4 мл.

Наиболее важным субстратом для работы миокарда являются жирные кислоты, в первую очередь олеиновая. Примерно 60-80 % потребляемого сердечной мышцей кислорода расходуется на окисление жирных кислот. Кроме этого, миокард в состоянии использовать глюкозу, кетоновые тела, молочную кислоту.

При ограничении доступа кислорода (ишемия миокарда) происходит торможение окислительных процессов. Кроме того, что при этом резко снижается энергообеспечение клетки, происходит накопление пировиноградной кислоты из-за прекращения реакции его окислительного декарбоксилирования. В то же время восстановление пирувата до лактата, так активно протекающее в подобных условиях в скелетной мышце, недостаточно по причине особенностей строения сердечного изофермента лактатдегидрогеназы (ЛДГ). Накопление пирувата пагубно сказывается на окислении глюкозы из-за ингибирования им фосфоенолпируваткиназы и, следовательно, подавления всего процесса гликолиза.

Отвлекаясь от основной темы, заметим, что выделяют пять изоферментов лактатдегидрогеназы. От того, какой изофермент наиболее представлен, зависит и способ окисления глюкозы в ткани: аэробный (до CO₂ и H₂O) или анаэробный (до молочной кислоты). Подобное различие обусловлено разной степенью сродства изофер­ментов к пировиноградной кислоте. Изофермент ЛДГ‑1 обладает наиболее низким сродством к пирувату, и поэтому неспособен эффективно конкурировать за субстрат с пируватдегидрогеназным комплексом. В итоге пируват подвергается окислительному декарбок­силированию и в виде ацетил‑КоA вступает в цикл трикарбоновых кислот. Для миокарда и мозговой ткани основным изоэнзимом является именно ЛДГ‑1. Напротив, изоферменты ЛДГ‑4 и ЛДГ‑5 имеют гораздо более высокое сродство к пировиноградной кислоте и, как следствие, превращают ее в молочную кислоту. Наибольшая изоферментная активность ЛДГ‑5 характерна для скелетных мышц.

Возвращаясь к теме обмена веществ в миокарде, можно отметить, что при интенсивной физической нагрузке в крови резко возрастает уровень молочной кислоты, образующейся в сокращаю­щихся скелетных мышцах. В связи с этим доля молочной кислоты, используемой миокардом, повышается до 65 и даже до 90 %. Это происходит как раз по причине того, что сродство ЛДГ‑1 к пирувату низкое и, соответственно, относительно высокое сродство к лактату.