Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Экспериментальное исследование механизмов снижения потребления кислорода организмом при барбитуратной коме

ОГЛАВЛЕНИЕ

• СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
• ВВЕДЕНИЕ
• Глава 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
• 1.1 Определение предмета исследования
• 1.2 Транспорт кислорода в организме в норме и при барбитуратной коме
• 1.2.1 Центральная регуляция дыхания
• 1.2.2 Альвеолярно-капиллярная мембрана и диффузия газов
• 1.2.3 Вентиляционно-перфузионное отношение; лёгочный кровоток
• 1.2.4 Дыхательная функция крови
• 1.3 Генерация восстановительных эквивалентов в клетке и влияние на неё барбитуратов
• 1.3.1 Гликолиз
• 1.3.2 в_окисление жирных кислот
• 1.3.3 Перенос восстановительных эквивалентов через митохондриальные мембраны
• 1.3.4 Цикл трикарбоновых кислот Кребса и шунт -аминомасляной кислоты Робертса
• 1.4 Влияние барбитуратов на перенос электронов в дыхательной цепи и сопряжённое с ним фосфорилирование
• 1.5 Периферические эффекты барбитуратов и возможный характер их влияния на энергетический обмен в организме
• 1.6 Постановка задач исследования
• Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
• 2.1 Экспериментальные животные и моделирование барбитуратной комы
• 2.2 Дизайн исследования
• 2.3 Изучение потребления кислорода экспериментальными животными
• 2.4 Изучение параметров внешнего дыхания у экспериментальных животных
• 2.5 Изучение изменений температуры тела при барбитуратной коме
• 2.6 Химическое исследование крови, выдыхаемого воздуха и гомогената головного мозга
• 2.7 Статистическая оценка результатов исследования
• Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
• 3.1 Разработка экспериментальных моделей
• 3.1.1 Выбор вида барбитуратов
• 3.1.2 Выбор дозы барбитуратов
• 3.1.3 Выбор показателей, характеризующих тепловое состояние организма при барбитуратной коме
• 3.1.4 Моделирование гипероксии
• 3.1.5 Моделирование состояния повышенной интенсивности катаболизма
• 3.1.6 Выбор показателей, характеризующих обеспеченность организма субстратами клеточного дыхания
• 3.1.7 Моделирование воздействий, пополняющих пул интермедиатов цикла Кребса
• 3.1.8 Выбор срока введения лечебных средств
• 3.1.9 Моделирование истощения пула интермедиатов цикла Кребса
• 3.1.10 Выбор средств метаболической коррекции, пригодных для применения в условиях нарушений внешнего дыхания
• 3.2 Потребление кислорода и тепловое состояние организма при барбитуратной коме
• 3.3 Влияние изменений интенсивности внешнего дыхания и содержания кислорода во вдыхаемом воздухе на его потребление организмом при барбитуратной коме
• 3.4 Влияние стрихнина на потребление кислорода организмом при различной глубине барбитуратного наркоза
• 3.5 Влияние биоэнергетических субстратов на потребление кислорода, тепловое состояние организма и выживаемость крыс при барбитуратной коме
• 3.5.1 Влияние глюкозы, карбоновых кислот, глутамата и дыхания чистым кислородом на потребление кислорода крысами и летальность при барбитуратной коме
• 3.5.2 Дозовая зависимость влияния сукцината натрия на потребление кислорода крысами при барбитуратной коме
• 3.5.3 Влияние малоната натрия на газообмен крыс и на эффект сукцината натрия при барбитуратной коме
• 3.5.4 Влияние кратности введения сукцината натрия на газообмен экспериментальных животных при барбитуратной коме
• 3.5.5 Влияние сукцината натрия на температуру тела при барбитуратной коме
• 3.5.6 Влияние сукцината натрия на потребление кислорода организмом при различной глубине барбитуратного наркоза
• 3.6 Содержание биоэнергетических субстратов в крови и головном мозгу при барбитуратной коме
• 3.7 Взаимосвязь энергетического и азотистого обмена при барбитуратной коме
• 3.7.1 Содержание аммиака и мочевины в крови крыс и аммиака в выдыхаемом воздухе при барбитуратной коме.
• 3.7.2 Оценка вклада эндогенного аммиака в изменение потребления кислорода организмом при барбитуратной коме.
• 3.7.3 Влияние ацетата аммония на изменение интенсивности потребления кислорода организмом при барбитуратной коме.
• Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
• 4.1 Зависимость биоэнергетического статуса организма от глубины барбитуратного наркоза
• 4.2 Роль изменений внешнего дыхания и системы массопереноса кислорода из лёгких в ткани в снижении потребления кислорода организмом при барбитуратной коме
• 4.3 Роль уменьшения пула интермедиатов цикла Кребса в угнетении потребления кислорода организмом при барбитуратной коме
• 4.4 Роль аммиака в формировании состояния пониженной энергетической обеспеченности организма при барбитуратной коме
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АА - ацетат аммония;

АДФ - аденозиндифосфат;

АМФ - аденозинмонофосфат;

АН - амитал натрия;

АТФ - аденозинтрифосфат;

ВПО - вентиляционно-перфузионное отношение;

ГАМК - -аминомасляная кислота;

ГЭБ - гематоэнцефалический барьер;

ДО - дыхательный объём;

ДЦ - дыхательная цепь;

ЛВ - лёгочная вентиляция;

ЛД_{50 --} средняя смертельная доза;

МОД - минутный объём дыхания;

НАД⁺ - никотинамидадениндинуклеотид (окисленная форма);

НАДН₂- никотинамидадениндинуклеотид (восстановленная форма);

СДГ - сукцинатдегидрогеназа;

СН - сукцинат натрия;

ТН - тиопентал натрия;

ФИД - фактор изменения дозы;

ЦК - цикл трикарбоновых кислот Кребса;

ЦНС - центральная нервная система;

ЧДД - частота дыхательных движений;

K_m - константа Михаэлиса;

Р_аСО2 - напряжение углекислого газа в артериальной крови;

Р_аО2 - напряжение кислорода в артериальной крови.

кома потребление кислород организм

ВВЕДЕНИЕ

Кома - состояние крайнего угнетения неврологических функций, сопровождающее различные экстремальные воздействия на организм. Она почти всегда предшествует смерти и тесно связана с её непосредственными причинами. Поэтому раскрытие механизмов комы - ключ к повышению эффективности реанимации при поражениях различной природы. В той мере, в какой эти механизмы неспецифичны, изучение комы любой этиологии актуально в теоретическом отношении.

Весьма важна проблема комы и в лечении острых интоксикаций веществами седативного-гипнотического действия, в том числе барбитуратами, столетие медицинского применения которых исполнилось в 2003 году. Именно высокий риск развития комы при передозировках барбитуратов послужил одной из главных причин постепенного перехода от них к менее эффективным, но более безопасным снотворным препаратам. В анестезиологической практике барбитураты сохранили роль основной группы средств общей внутривенной анестезии. Поэтому изучение барбитуратной комы актуально также в практическом отношении.

Клинические проявления барбитуратной комы всегда включают (а) глубокое угнетение функций центральной нервной системы (ЦНС) и (б) уменьшение интенсивности энергетического обмена (проявляющееся, в частности, снижением температуры тела и потребления кислорода организмом). Хотя связь между этими явлениями кажется вполне вероятной, о характере этой связи существуют взаимоисключающие представления.

С одной стороны, снижение интенсивности энергетического обмена рассматривается как следствие уменьшения энергетических потребностей организма в условиях крайнего торможения неврологических функций [116, 122, 144, 157]. С другой стороны, высказывается мнение о том, что сами энергетические потребности при барбитуратной коме не удовлетворяются полностью вследствие нарушения внешнего дыхания [2, 109] и гемодинамики [51, 111, 146, 158]. Одно из возможных объяснений такого противоречия могло бы состоять в том, что факторы, лимитирующие доступность для организма свободной энергии, не одинаковы при барбитуратном наркозе различной глубины (в том числе и при коме различной степени). Закономерная смена лимитирующих факторов вероятна не только при возрастании дозы барбитурата, но и в динамике интоксикации - в зависимости от фазы наркотического эффекта.

Идеей “лимитирующего фактора” почти два века назад владел адмирал Ф.Ф Ушаков, который утверждал, что скорость эскадры определяется скоростью самого медленного судна, а широта кругозора - уровнем глаз смотрящего. Само понятие “лимитирующий фактор” возникло в 1823 г. в докторской диссертации Ju. Liebich, посвящённой связи между химическим составом почвы и развитием растений. В ХХ веке русским математиком И.А. Полетаевым был предложен принцип “смены лимитирующего фактора” в моделях биологических систем (цит. по [56]). В современном русском языке “лимитировать” - значит ограничивать, устанавливать предельное количество чего-либо [67]. Применительно к природным явлениям лимитирующим фактором обычно называется такое необходимое условие протекания процесса, которое определяет предельное значение его скорости. Это понятие широко используется при описании процессов тканевого метаболизма [36], но к физиологическим функциям на уровне целостного организма оно применяется сравнительно редко.

Между тем, очевидно, что наиболее эффективными и безопасными являются именно те терапевтические мероприятия, которые направлены на факторы, лимитирующие уровень жизнеобеспечивающих функций. Применительно к барбитуратной коме особенно важным представляется вопрос о том, при каких условиях интенсивность метаболизма лимитирована потребностью организма в свободной энергии, а при каких - способностью эту потребность удовлетворить. В первом случае можно ожидать положительного терапевтического эффекта от применения стимуляторов ЦНС, во втором - их действие, очевидно, окажется вредным.

Одним из ключевых показателей, характеризующих интенсивность обмена веществ, является интенсивность потребления кислорода организмом. Это связано с тем, что реакции переноса электронов на кислород более чем на 90?% обеспечивают ресинтез АТФ в человеческих клетках [36, 64], а расход кислорода является надёжным показателем энергетических затрат организма, составляя примерно 0,2 л на 1 ккал [31]. С участием молекулярного кислорода получается практически вся свободная энергия, обеспечивающая постоянство температуры тела [66].

Вследствие тесной связи с энергетическим обменом, а также благодаря простоте и высокой точности измерения, высокой чувствительности к изменениям функционального состояния организма, интенсивность потребления кислорода представляется информативным показателем в исследовании патогенеза барбитуратной комы. Поэтому вызывает удивление тот факт, что феномен снижения потребления кислорода организмом при барбитуратной коме остаётся мало изученным. В частности, не исследована роль системы массопереноса кислорода в изменениях его потребления при введении барбитуратов в полном диапазоне наркотических доз (а не только в летальных дозах), неясна роль хорошо известного биохимикам прямого действия барбитуратов на дыхательную цепь в депрессии газообмена на уровне целостного организма. Поэтому определение факторов, лимитирующих потребление кислорода организмом при различном по глубине наркотическом действии барбитуратов, представляется актуальной научной задачей.

Понятно, что необходимость в коррекции потребления кислорода может существовать лишь в тех случаях, когда возникает дефицит необходимой организму свободной энергии (наиболее яркими его проявлениями служат критическое снижение температуры тела и агональное состояние). Следующим шагом после констатации энергетического дефицита должно стать выявление фактора, лимитирующего снабжение организма свободной энергией. Известно, что в этом качестве при барбитуратной коме могут выступать процессы, обеспечивающие массоперенос кислорода в организме - ритмическая активность дыхательного центра, лёгочная вентиляция и кровообращение.

Не отрицая сам факт снижения интенсивности массопереноса кислорода в организме при погружении в наркоз, необходимо отметить, что причинная роль изменений массопереноса кислорода в отношении снижения интенсивности метаболизма остаётся недоказанной для случаев, когда имеет место ритмичное самостоятельное дыхание или осуществляется искусственная вентиляция лёгких. Поэтому во внимание должна быть принята и другая возможность, которая заключается в том, что при определённой глубине барбитуратного наркоза ни энергетические потребности организма, ни массоперенос кислорода не лимитируют уровень энергетического обмена.

Угнетение барбитуратами газообмена может быть обусловлено нарушением способности тканей экстрагировать из крови кислород в количестве, необходимом для полного удовлетворения энергетических потребностей. В этом случае ведущий механизм снижения теплопродукции и других потенциально летальных биоэнергетических нарушений, характерных для барбитуратной комы, первично возникает на клеточном уровне. Поэтому следующей актуальной научной задачей в проблеме барбитуратной комы является оценка состояния тканевых механизмов утилизации кислорода при введении барбитуратов в коматогенных дозах. На этой основе необходимо определить условия, при которых коррекция тканевых механизмов утилизации кислорода препятствует снижению температуры тела и летальному исходу при барбитуратной коме, а также предложить пути такой коррекции.

С учётом приведённых соображений, в ходе настоящего исследования преследовалась следующая цель: на основе выявления факторов, лимитирующих потребление кислорода организмом, сформулировать предложения по метаболической коррекции температуры тела и уменьшению летальности при барбитуратной коме.

Задачи:

1. Разработать экспериментальные модели, обеспечивающие возможность выявления факторов, лимитирующих потребление кислорода организмом, в различных интервалах диапазона наркотических доз барбитуратов.

2. Определить факторы, лимитирующие потребление кислорода организмом, в различных интервалах диапазона наркотических доз барбитуратов.

3. Исследовать влияние коматогенных доз барбитуратов на состояние тканевых механизмов утилизации кислорода у экспериментальных животных.

4. Оценить влияние средств метаболической коррекции потребления кислорода организмом на температуру тела и выживаемость экспериментальных животных при моделировании барбитуратной комы.

Научная новизна. Впервые показано, что в пределах диапазона наркотических доз барбитуратов имеет место закономерная смена факторов, лимитирующих потребление кислорода организмом. При барбитуратном наркозе, не сопровождающемся гибелью животных, потребление кислорода лимитировано уровнем функциональной активности ЦНС. При бoльшей глубине барбитуратного наркоза у животных, имеющих ритмичное дыхание, потребление кислорода лимитировано субстратным пулом цикла Кребса, а у животных, имеющих периодическое дыхание - массопереносом кислорода из атмосферы в ткани. Впервые обнаружено развитие гипераммониемии у крыс при барбитуратной коме, а также установлено, что этот феномен на ? определяет снижение потребления кислорода организмом при интоксикации тиопенталом натрия в дозах, близких к ЛД₅₀.

Практическая значимость. Экспериментально обосновано применение препаратов, пополняющих пул интермедиатов цикла Кребса в тканях организма, для профилактики критического падения температуры тела и для снижения летальности при барбитуратной коме.

В ходе исследования получены данные, которые позволили вынести на защиту следующие основные положения:

1. Фактором, лимитирующим потребление кислорода организмом после введения барбитуратов в сублетальных наркотических дозах, является уровень функциональной активности центральной нервной системы. После введения барбитуратов в потенциально летальных дозах при сохранении ритмичного дыхания потребление кислорода организмом лимитировано пулом интермедиатов цикла Кребса, а на фоне развития периодического дыхания - массопереносом кислорода.

2. При барбитуратной коме имеет место гиперамммониемия, в среднем на ? определяющая снижение потребления кислорода организмом при интоксикации тиопенталом натрия в дозах, близких к ЛД₅₀.

3. Терапевтическое применение препаратов, пополняющих пул интермедиатов цикла Кребса, позволяет замедлить снижение температуры тела и повысить выживаемость при барбитуратной коме.

Апробация работы. Результаты исследования были представлены на Всеармейской научно-практической конференции “Военная профилактическая медицина. Проблемы и перспективы” (Санкт-Петербург, 2002), научно-практической конференции “Медико-гигиенические аспекты обеспечения работ с особо опасными химическими веществами” (Санкт-Петербург, 2002), Российской научной конференции “Медико-биологические проблемы противолучевой и противохимической защиты” (Санкт-Петербург, 2004).

Реализация результатов исследования. Рекомендации, разработанные на основе полученных в ходе диссертационного исследования данных, используются в научной работе и учебном процессе на кафедре военной токсикологии и медицинской защиты Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова.

По теме исследования опубликовано 8 печатных работ.

Глава 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

кома потребление кислород организм

1.1 Определение предмета исследования

Энергетический обмен в биохимической литературе обычно определяют как совокупность ферментативных реакций, в ходе которых потенциальная энергия пищевых веществ (главным образом углеводов, жиров и белков) высвобождается в форме, пригодной для выполнения работы [36]. Более 90 % этой энергии высвобождается в ходе аэробных, то есть зависимых от молекулярного кислорода, процессов [36, 64]. Поэтому доставка кислорода из атмосферы в клетки, равно как и удаление из организма конечных продуктов биологического окисления, могут рассматриваться как неотъемлемая часть энергетического обмена. С учётом этого, в настоящем исследовании энергетический обмен понимается в широком смысле - как совокупность процессов, обеспечивающих высвобождение потенциальной энергии нутриентов для осуществления энергозатратных физиологических функций. 42_60 % свободной энергии идёт на синтез АТФ, 15_33 % - на активный транспорт, около 25 % - на тепло [64].

Массопереносом кислорода в организме называется совокупность процессов переноса молекулярного кислорода из атмосферного воздуха в митохондрии. В функциональных системах организма, обеспечивающих массоперенос кислорода, условно выделяют несколько звеньев. Первое звено составляют кондуктивная и транзиторная зоны лёгких - дыхательные пути, где при вдохе кислород с воздушным потоком движется по направлению к альвеолам. Второе звено составляет респираторная зона лёгких - альвеолярные ходы и альвеолы. В третьем звене - лёгочных капиллярах - происходит насыщение крови кислородом. Четвёртое звено представлено сосудистой системой с кровью, движущейся благодаря сердечной деятельности от лёгких к сердцу, от него к тканям и несущей к ним кислород. Пятое звено образовано сетью капилляров в тканях, тканевыми жидкостями, в которых совершается обмен газов между кровью капилляров и клетками. В шестом звене - в клетках - происходят собственно утилизация кислорода, образование углекислоты и воды.

В организме млекопитающих массоперенос газов обеспечивается различными физическими и химическими процессами; принудительной конвекцией, простой и облегчённой диффузией, химической ассоциацией и диссоциацией [14].

При коме вообще, при коме, вызванной веществами седативно-гипнотического действия и при барбитуратной коме, в частности, энергетический обмен понижен. Об этом прямо свидетельствуют снижение основного обмена [96, 104, 106, 111, 158, 141] и температуры тела [169] в начальном периоде интоксикации барбитуратами. О снижении энергетического обмена при коме косвенно свидетельствует и торможение энергозатратных функций организма - мышечной активности, электрической активности мозга [19, 127, 141, 165, 176], процессов активного транспорта в почках [117, 131].

Одним из параметров гомеостазиса, имеющим важное значение для исхода комы, является температура тела. С одной стороны, её снижение, тормозя (в соответствии с правилом Вант-Гофа) энергозатратные функции организма и уменьшая его потребность в энергии, может тормозить развитие энергетического дефицита [69]. С другой стороны, снижение температуры тела человека до менее чем 30??С считается несовместимым с жизнью [75]. Это может быть связано с тем, что правило Вант-Гофа распространяется и на процессы ресинтеза АТФ, тормозимые в условиях гипотермии.

Возможны две причины снижения уровня энергетического обмена при барбитуратной коме: (1) уменьшение потребности организма в энергии; (2) уменьшение способности организма удовлетворить свою потребность в энергии (такое состояние обозначим как энергетический дефицит). Эти причины - не взаимоисключающие, то есть снижение потребности в энергии и неспособность эту потребность удовлетворить могут иметь место одновременно. Проблема же заключается в том, чтобы выяснить, что меньше: потребность в энергии при барбитуратной коме (то есть количество высвобождаемой организмом за единицу времени энергии, достаточное для поддержания в совместимом с жизнью диапазоне значений основных гомеостатических параметров), или максимальная мощность энергетического обмена (то есть максимальное количество энергии, которое пребывающий в коме организм способен извлечь за единицу времени из органических молекул).

Ответ на этот вопрос критически важен для выбора стратегии лечения барбитуратной комы. Если уровень энергетического обмена лимитирован потребностью в энергии, то можно ожидать положительного эффекта от применения при этом состоянии лечебных средств, которые первично стимулируют энергозатратные физиологические процессы (в 1-ю очередь процессы высшей нервной деятельности). Если же уровень энергетического обмена при барбитуратной коме лимитируется интенсивностью какого-либо из составляющих его процессов, то основу неспецифической терапии должна составить целенаправленная коррекция данного процесса.

Основные гомеостатические параметры при барбитуратной коме далеки от нормы (ацидоз [117], снижение на треть сердечного выброса [127, 173], артериальная гипотензия [42, 125, 127, 165, 154], уменьшение температуры тела [33, 169]). Это, равно как и сам факт высокой летальности при барбитуратной коме, может быть обусловлено недостаточным энергетическим обеспечением функций дыхательной и сердечно-сосудистой систем и косвенно подтверждает гипотезу о развитии энергодефицитного состояния организма.

Применение при барбитуратной коме стимуляторов ЦНС (стрихнина, пикротоксина, бемегрида, кофеина) иногда давало положительные результаты, но летальность в группе тяжёлых больных не удалось уменьшить даже до 20 % [105]. Бемегрид вначале даже рассматривался как специфический антидот барбитуратов. Однако дальнейшие исследования [108, 109] опровергли эту гипотезу. После отказа от применения аналептиков и проведения “поддерживающей” терапии при токсической коме летальность уменьшили до 5-7 %. Положительное влияние аналептиков на состояние больных [40] или экспериментальных животных [70] наиболее очевидно проявлялось только при сочетанном применении некоторых препаратов в небольших дозах, что позволяло поддерживать нормальный уровень артериального давления и достаточную частоту дыхательных движений, в чём, вероятно, и состоит их основное лечебное действие. Поэтому применение аналептиков можно считать скорее методом симптоматической терапии, чем методом патогенетической терапии отравлений препаратами снотворно-гипнотического действия. Можно предположить, что больные, у которых было отмечено очень эффективное действие аналептиков, имели отравление лёгкой степени, благоприятный исход которого не вызывал сомнения и без их применения [40]. Следовательно, энергетический обмен при барбитуратной коме не лимитирован энергетическими потребностями ЦНС.

Мероприятия, которые обычно предусмотрены при лечении комы, вызванной веществами седативно-гипнотического действия, перечислены на рисунке 1. Легко заметить, что ряд мероприятий - инфузия кровезамещающих жидкостей, искусственная вентиляция лёгких (ИВЛ), искусственное кровообращение, оксигенотерапия - нацелен на устранение энергетического дефицита, что предполагает его наличие при барбитуратной коме.

Приведенные данные показывают, что при барбитуратной коме может иметь место энергодефицитное состояние организма, связанное со снижением потребления кислорода организмом. Предметом настоящего исследования служит звено энергетического обмена, которое лимитирует интенсивность потребления кислорода при барбитуратной коме. Для выявления этого звена проанализируем данные о состоянии основных биоэнергетических процессов при данном экстремальном состоянии организма.

Рисунок 1.?Современная схема лечения острых отравлений [40, 41].

1.2 Транспорт кислорода в организме в норме и при барбитуратной коме

Энергодефицитное состояние организма, возникающее при несоответствии потребностям клеток и тканей в кислороде вследствие артериальной гипоксемии, обусловленной расстройствами внешнего дыхания, носит название дыхательной (респираторной) гипоксии. Дыхательную гипоксию могут вызывать гиповентиляция альвеол, нарушения диффузии свободных молекул кислорода через лёгочную мембрану, патологическая вариабельность вентиляционно-перфузионных отношений респиронов и отделов лёгких, а также патологическое шунтирование венозной крови в лёгких [82].

1.2.1 Центральная регуляция дыхания

Регуляция дыхания осуществляется гуморальным и нервным (рефлекторным) путями и направлена на изменение интенсивности газообмена. Дыхательный центр состоит из трёх частей, из которых две - центры вдоха и выдоха - расположены в ретикулярной формации мозга, а третья - пневмотаксический центр - в варолиевом мосту. Дыхательный центр получает импульсацию и информацию от коры головного мозга, из гипоталамуса и с периферии, главным образом из каротидного и аортального синусов [65].

Регуляторная активность дыхательного центра, направленная на периодическую смену фаз дыхательного цикла, а также на поддержание определённого уровня функции дыхания (его частоты и объёма), связана с изменениями рН, P_CO2 и P_O2 крови.

Основные периферические хеморецепторы - регуляторы дыхания - находятся в каротидном и аортальном синусах. Эти рецепторы реагируют главным образом на изменение P_O2 крови, и при падении его до 80 mmHg и ниже включают усиленную вентиляцию лёгких путём активизации вспомогательной дыхательной мускулатуры. Этот хеморецепторный механизм очень устойчив и функционирует даже при глубоком наркозе. Хеморецепторные субстанции самого дыхательного центра чувствительны в основном к изменениям P_CO2. Однако этот механизм неустойчив и легко угнетается наркозом [41], при гипоксии, травме мозга и высокой концентрации углекислоты [65].

Нарушения функции дыхательного центра связаны с изменениями рН крови и ликвора. Снижение рН приводит к увеличению дыхательного объёма и альвеолярной вентиляции. Примером такой регуляции является дыхание Куссмауля при диабетическом или почечном ацидозе. Таким образом, этот механизм можно рассматривать как компенсаторный, в результате которого снижается напряжение углекислоты и происходит повышение рН.

Нарушение функции дыхательного центра при тяжёлых интоксикациях, как правило, сопровождается одышкой, при которой через определённое количество дыхательных движений наступает апноэ - заметное на глаз удлинение дыхательной паузы. Такое дыхание в клинической практике именуется периодическим [80]; в настоящей работе данный термин используется в аналогичном значении.

Интоксикация барбитуратами может сопровождаться остановкой дыхательных движений, что требует проведения ИВЛ [2, 40]. При анестезии, вызванной барбитуратом у хряков, в отсутствие ИВЛ, Р_аО2 в снижалось на 23 %, а Р_аСО2 возрастало на 11 % от исходного уровня [164], что могло быть следствием гиповентиляции. Однако другие авторы сообщают либо о повышении Р_аСО2, и Р_аО2 при барбитуратной анестезии [159], либо о нормальных напряжениях в крови людей дыхательных газов, даже после введения тиопентала в дозе 37,5 мг/кг, обеспечивающей концентрацию барбитурата в крови 51 ± 17 мкг/мл и изолинию на электроэнцефалограмме [165].

Итак, литературные данные не дают ответа на вопрос о роли изменения ритмической активности дыхательного центра в обеспечении энергетических потребностей организма при барбитуратной коме. Весьма вероятно, что вентиляция лёгких при коме приобретает лимитирующее значение в отношении потребления кислорода организмом лишь при периодическом дыхании или апноэ.

1.2.2 Альвеолярно-капиллярная мембрана и диффузия газов

Общая площадь лёгочной мембраны, через которую происходит диффузия свободных молекул кислорода и углекислого газа, у здоровых людей колеблется от 160 до 200 м² [82]. Эту площадь составляет сумма газообменной поверхности (лёгочной мембраны) около 100 000 респиронов и нескольких миллионов альвеол. Транспорт кислорода в пределах респираторной зоны лёгких, включающей в себя альвеолярные ходы и альвеолы, осуществляется путём диффузии в капилляры через аэро-гематический барьер.

Количество газа, проходящее через лёгочную мембрану в единицу времени, прямо пропорционально разнице его парциального давления по обе стороны мембраны, площади поверхности газообмена и обратно пропорционально сопротивлению диффузии. Последнее определяется толщиной мембраны, коэффициентом диффузии газа, зависящим от его молекулярной массы и температуры, а также коэффициентом растворимости газа в биологических жидкостях мембраны. Толщина альвеоло-капиллярной мембраны в норме составляет 0,004 мм [82]; при различных патологических состояниях она может увеличиваться в несколько раз.

В частности, лечение пациентов с травмами головы с применением барбитуратной комы сопровождается развитием респираторного дистресс-синдрома взрослых с бoльшей в 5 раз частотой, чем у пациентов, лечение которых не включало кому [109]. При респираторном дистресс-синдроме взрослых всегда имеется гипоксемия в результате отёка интерстиция и деструкции лёгочной мембраны [83]. Однако барбитураты не упоминаются в числе веществ, наиболее часто вызывающих отёк лёгких при интоксикации [40, 41], значит, необходимым условием увеличения частоты отёка лёгких у больных с искусственной комой является черепно-мозговая травма. В её отсутствие развитие ограничений транспорта кислорода, связанных с изменениями альвеолярно-капиллярной мембраны, при барбитуратной коме маловероятно.

1.2.3 Вентиляционно-перфузионное отношение; лёгочный кровоток

Эффективность газообмена в лёгких зависит от распределения объёма вдыхаемого воздуха в альвеолах и кровотока в лёгочных капиллярах. В идеальном случае на каждый литр протекающей по лёгочным сосудам крови альвеолы вентилирует воздух объёмом 0,8 л. Однако вентиляционно-перфузионное отношение (ВПО) на уровне всех лёгких представляет собой среднее значение ВПО их респиронов, участков лёгочной ткани и отделов лёгких. При физиологической вариабельности ВПО газообменный дыхательный коэффициент - отношение выделения углекислого газа к потреблению кислорода организмом - равен метаболическому дыхательному коэффициенту - отношению образования углекислого газа в ходе обмена веществ к потреблению кислорода организмом - и оба они находятся на уровне, близком 0,8 [82].

Если поступление атмосферного воздуха в какой-либо респирон или часть лёгких снижается или блокируется, то растёт часть венозной крови, которая достигает альвеол, но не участвует в лёгочном газообмене. Это снижает потребление кислорода всеми лёгкими, что вызывает падение напряжения кислорода в артериальной крови и артериальную гипоксемию. При снижении Р_аО2 до 70 mmHg работа системы внешнего дыхания становится неэффективной: рост потребления свободной энергии организмом, необходимый для интенсификации дыхания, не может быть компенсирован приростом энергии, получаемым при этом [81].

При возникновении артериальной гипоксемии снижение кислородной ёмкости крови и уменьшение P_aO2 оказывают на сердце отрицательное инотропное действие. Падение сократимости сердца может привести к снижению минутного объёма кровообращения [82].

Бoльшая часть выбрасываемой правым желудочком сердца крови входит в диффузионный контакт с поверхностью альвеол, однако часть крови малого круга кровообращения не участвует в газообмене. Эта часть крови проходит через анатомические (малые сердечные вены, впадающие в левый желудочек сердца, и бронхиальные вены) или функциональные (сосуды перфузируемых, но не вентилируемых альвеол) шунты. Несмотря на то, что у здорового человека на долю шунтового кровотока в лёгких приходится 2-4 % [11] общего сердечного выброса, напряжение кислорода в артериях после смешения с шунтированной кровью снижается на 5-10 mmHg по сравнению со средним напряжением кислорода в конечных отделах капилляров лёгких [11, 84].

При введении человеку в дозе 300-700 мг тиопентал и гексенал вызывают расслабление прекапиллярных отделов лёгочных артерий и лёгочных вен, в результате чего скорость кровотока в малом круге кровообращения у людей в тиопенталовом наркозе уменьшается в 2_3 раза; количество крови, шунтируемой в лёгких, возрастает на 12_18 % [17].

В другом исследовании показано, что введение людям тиопентона в дозе 4 мг/кг уменьшает минутный объём дыхания (МОД) в среднем за первые 4 мин на 30 %, а в последующем - ещё на 51 % от исходного уровня [161].

Следовательно, при барбитуратном наркозе ВПО на уровне лёгких может изменяться, что может приводить к нарушениям газообмена. Но является ли этот процесс при коме, вызванной барбитуратами, лимитирующим энергопродукцию, не ясно.

1.2.4 Дыхательная функция крови

Соединение кислорода с гемоглобином играет основную роль в транспорте кислорода у млекопитающих. Гемоглобин присоединяет кислород в среде с высоким его парциальным давлением и отщепляет в среде с низким парциальным давлением.

Разность парциальных давлений кислорода между кровью и альвеолярным воздухом или тканями определяет степень оксигенации гемоглобина в лёгких (насыщение крови кислородом) и восстановления гемоглобина в тканях (десатурация), соответственно. Большую роль также играет изменение силы связи между гемоглобином и кислородом, или способности к расщеплению оксигемоглобина. Степень насыщения гемоглобина кислородом не находится в линейной зависимости от парциального давления его в крови. Эта зависимость имеет форму S-образной кривой. Образование оксигемоглобина наиболее интенсивно происходит при P_O2 в растворе в пределах 20_70 mmHg. За пределами этих величин и особенно в верхней части кривой скорость образования оксигемоглобина снижается. Таков ход процессов образования оксигемоглобина и его расщепления в зависимости от парциального давления кислорода, происходящих при 38?С, рН 7,40, Р_СО2=40 mmHg. Однако при изменении условий возникают также изменения хода кривой, которая при этом может смещаться в двух направлениях - влево и вверх или вправо и вниз. В первом случае сродство гемоглобина к кислороду повышается, во втором - снижается. Повышают сродство гемоглобина к кислороду низкая температура, высокий рН и низкий уровень напряжения углекислоты. Противоположные изменения этих показателей имеют обратный эффект. Влияние рН и СО₂ на характер кривой диссоциации оксигемоглобина называется эффектом Бора [54, 84].

Как показано выше, при барбитуратной коме температура тела уменьшается [33, 169], отмечается ацидоз [117], а Р_СО2 возрастает [164]. Так как эти изменения вызывают противоположные изменения сродства гемоглобина к кислороду, сделать однозначный вывод о влиянии барбитуратов на кислородную ёмкость крови нельзя.

1.3 Генерация восстановительных эквивалентов в клетке и влияние на неё барбитуратов

1.3.1 Гликолиз

Наиболее распространёнными формами анаэробного метаболизма в клетках позвоночных являются гликолиз и гликогенолиз (при котором используется резервный субстрат - гликоген). Эти же превращения являются подготовительными для аэробного окисления продуктов превращения углеводов в цикле Кребса. Путь анаэробного метаболизма углеводов до лактата может быть схематически представлен в виде линейной последовательности реакций. В анаэробных условиях гликолиз - единственный процесс, поставляющий энергию в животном организме. Эффективность гликолитического расщепления 1 моль глюкозы - 2, а гликогена (в пересчёте на глюкозные остатки) - 3 моль АТФ [36]. Несмотря на мeньший выход АТФ в расчёте на количество израсходованной глюкозы, анаэробный гликолиз в мышцах человека имеет в 2 раза бoльшую максимальную мощность (60 мкмоль АТФ/(г мин)), чем окисление углеводов (30 мкмоль АТФ/(г мин)) [135]. Однако это, по-видимому, одно из немногих преимуществ анаэробного метаболизма, и используется оно лишь в белых мышечных волокнах при кратковременных нагрузках высокой интенсивности [77].

В головном мозгу пируват, образующийся в ходе гликолиза, участвует в дальнейших превращениях. По-видимому, почти всю энергию в виде АТФ клетки головного мозга получают при биологическом окислении углеводов. Об этом свидетельствуют: (1) метаболический дыхательный коэффициент мозга, рассчитанный по артериовенозным разностям кислорода и углекислоты, равный 0,99 ± 0,03; (2) использование тканями мозга in vitro для окисления только моносахаридов и некоторых продуктов их метаболизма [45]. По этой причине, а также из-за особенностей метаболических путей превращения углеводов в организме, центральным звеном всего энергетического метаболизма в головном мозгу является пируват. Следовательно, скорость его образования может лимитировать интенсивность ресинтеза АТФ.

Основной реакцией, лимитирующей скорость гликолиза (а значит и образования пирувата), является фосфофруктокиназная реакция. Вторым этапом, лимитирующим и регулирующим гликолиз, служит гексокиназная реакция.

В пользу гипотезы о главной роли торможения гликолиза барбитуратами как причины угнетения газообмена говорят исследования, показавшие уменьшение скорости утилизации глюкозы мозгом in vivo [94, 96, 106, 163] и in vitro [178], и работы, посвящённые ферментам гликолиза. Найдено угнетение гексокиназной активности перфузируемого головного мозга тиопенталом в концентрации 0,15 мМ [94]. Эти же авторы показали конкурентное ингибирование фосфофруктокиназной активности тиопенталом в головном мозгу грызунов in vivo (тиопентал вводили в дозах, вызывающих кому: крысам - 80 мг/кг, мышам - 100 мг/кг, морским свинкам - 32 мг/кг); при этом активность гексокиназы и пируваткиназы не изменялась [95].

При введении крысам барбитала натрия в дозе 480 мг/кг, вызывающей гибель в среднем через 2,5 ч, сумма концентраций лактата и пирувата - конечных продуктов гликолиза - снизилась в 1,85 раза по сравнению с интактными животными [21]. Однако в артериальной крови людей, отравленных барбитуратами короткого действия, концентрация лактата оставалась нормальной [170].

Хотя нарушение гликолиза может объяснять наблюдаемые проявления комы (гипофункцию ЦНС, снижение основного обмена), гипотеза о лимитирующей роли угнетения гликолиза требует проверки, так как при коме, вызванной барбитуратами, экзогенные глюкоза [149, 160], пируват [149] и лактат [160] не уменьшают продолжительность комы и не влияют на выживаемость крыс.

1.3.2 в_окисление жирных кислот

Катаболизм липидов в клетке начинается с экзогенных свободных жирных кислот или с эндогенных триацилглицеролов. В результате полного гидролиза триацилглицеролов образуются глицерин и свободные жирные кислоты. Глицерин затем либо выводится из клетки для использования в другом месте (например, в печени), либо метаболизируется in situ - в процессах гликолиза или глюконеогенеза. Свободные жирные кислоты служат основным источником восстановительных эквивалентов при биологическом окислении липидов. Их распад начинается в цитозоле с активации -?процесса, в котором они превращаются в ацилпроизводные кофермента А при участии ацил-КоА-синтетазы [36]. Перенос ацилпроизводных кофермента А через внутреннюю митохондриальную мембрану происходит только в присутствии и с участием карнитина [168]. В матриксе митохондрий окисление жирных кислот осуществляется по спирали в_окисления, на каждом витке которой от карбоксильного конца молекулы отщепляются в форме ацетил_КоА (который затем окисляется в цикле Кребса) по два углеродных атома. Этот процесс состоит из четырёх последовательных этапов, катализируемых ФАД⁺_зависимой дегидрогеназой, гидратазой, НАД⁺_зависимой дегидрогеназой и ацетил-КоА-ацетилтрансферазой [36]. Процесс в_окисления регулируется на уровне реакций, катализируемых дегидрогеназами; из них более важны в регуляторном отношении реакции, идущие с участием НАД⁺ [168].

Если барбитураты обладают способностью влиять на энергетический обмен, угнетая окисление жирных кислот, это должно вызывать изменения и в обмене углеводов в виде угнетения глюконеогенеза и активации гликолиза [32]. Однако этого не происходит (раздел 1.3.1). Кроме того, введение любого их известных ингибиторов в_окисления жирных кислот млекопитающим вызывает гипогликемию, а большинство из них увеличивают содержание свободных жирных кислот в крови [29]. Так как после введения барбитуратов концентрация глюкозы в крови возрастает [166], а экзогенная глюкоза не приводит к выведению больных из комы или уменьшению летальности [149, 160], можно отказаться от поисков лимитирующего звена энергетического обмена при коме в липидном обмене.

1.3.3 Перенос восстановительных эквивалентов через митохондриальные мембраны

Митохондриальная мембрана непроницаема для НАДН₂, и поэтому во всех клетках, генерирующих НАДН₂ в цитозоле, должны действовать челночные механизмы, переносящие водород в митохондрии и тем самым обеспечивающие поступление восстановительных эквивалентов в дыхательную цепь. В тканях млекопитающих выявлены два таких механизма. Один из них - малат-аспартатный механизм - включает: (1) цитозольную и митохондриальную формы аспартат-аминотрансферазы и (2) по меньшей мере два мембранных переносчика (один из них переносит внутрь митохондрии малат в обмен на _кетоглутарат, а другой - глутамат в обмен на аспартат).

Системы транспорта малата, _кетоглутарата и глутамата могут обеспечить перенос этих соединений в обоих направлениях, не требуя значительных затрат энергии; однако транспорт аспартата осуществляет энергозависимая система, переносящая восстановительные эквиваленты против градиента НАДН₂, поскольку соотношение внутри митохондрии сдвинуто в сторону бoльшего содержания восстановленной формы [175].

Второй механизм переноса НАДН₂ в митохондрии - _глицеролфосфатный цикл - несколько проще малат-аспартатного. В глицеролфосфатном цикле дигидроксиацетонфосфат восстанавливается цитозольным НАДН₂ до _глицеролфосфата в реакции, катализируемой цитозольной _глицеролфосфатдегидрогеназой. Окисление _глицеролфосфата происходит в присутствии другого фермента - ФАД⁺_зависимой _глицеролфосфатдегидрогеназы, находящейся во внутренней мембране митохондрий. Перенос электронов на кислород в этой системе, так же как и во всех других реакциях, идущих с участием ФАД⁺, осуществляется в обход первого участка дыхательной цепи, в котором может происходить генерация АТФ.

Таким образом, использование любого из челночных механизмов снижает выход АТФ (а значит, и уменьшает показатель “Р/О” - отношение поглощённого неорганического фосфата к поглощённому кислороду) при окислении цитозольного НАДН₂ по сравнению с окислением митохондриального НАДН₂ [36, 77].

Известно, что тиопентал ингибирует транспорт аминокислот-нейротрансмиттеров (ГАМК, глутамата, аспартата и др.) через синаптосомальные мембраны [145]. Если подобное угнетение происходит и на митохондриальных мембранах, возможно нарушение работы малат-аспартатного челночного механизма. Однако, против этого свидетельствует уменьшение отношения “Р/О” с 1,0 до 0,7 в ткани головного мозга крыс при интоксикации фенобарбиталом в дозе 100 мг/кг [57].

Кроме того, повышение концентрации НАДН₂ в цитоплазме, которое должно последовать за нарушением работы рассматриваемых челночных механизмов, привело бы к росту отношения концентраций лактата и пирувата [22]. Однако показано уменьшение соотношения в крови крыс через 1 и 2 ч после введения им барбитала натрия в дозе 480 мг/кг в 2,2 и 2,6 раза, соответственно [21]. Поэтому нарушение работы механизмов переноса восстановительных эквивалентов цитоплазматического происхождения при коме, вызванной барбитуратами, представляется маловероятным.

1.3.4 Цикл трикарбоновых кислот Кребса и шунт -аминомасляной кислоты Робертса

Цикл трикарбоновых кислот Кребса (ЦК) занимает центральное место в метаболизме клетки: в нём завершаются процессы полного окисления углеводов, белков и жиров.

Образовавшийся в результате окислительного декарбоксилирования пирувата или _окисления жирных кислот ацетил-КоА, конденсируясь в митохондриях с оксалоацетатом, вступает в ЦК. Данный цикл состоит из восьми последовательных реакций, протекающих в матриксе митохондрий. За один оборот цикла происходит полное окисление одой молекулы ацетил-КоА, регенерируется оксалоацетат, образуется молекула ГТФ (за счёт субстратного фосфорилирования), а в дегидрогеназных реакциях 3 молекулы НАД⁺ и одна ФАД восстанавливаются до НАДН₂ и ФАДН₂, соответственно [36, 77].

Если рассматривать этот цикл изолированно, важнейшей особенностью окажется то, что ацетильные остатки распадаются в нём без какого-либо изменения количеств промежуточных продуктов. Таким образом, этот процесс носит циклический и каталитический характер - промежуточные вещества в нём не накапливаются и не расходуются. Отдельно взятый ЦК можно рассматривать как “суперфермент”, катализирующий расщепление ацетил-КоА [77].

Скорость ЦК может регулироваться активностью любого из трёх ферментов - цитратсинтазы, изоцитратдегидрогеназы и _кетоглутаратдегидрогеназы. Однако реально их активность лимитирована концентрациями субстратов - оксалоацетата, изоцитрата и _кетоглутарата [77].

ЦК выполняет две функции, участвуя как в катаболизме веществ, так и в образовании различных предшественников, необходимых для процессов анаболизма. В частности, два промежуточных продукта этого цикла - _кетоглутарат и оксалоацетат - служат предшественниками, соответственно, глутамата и аспартата, которые образуются из них путём трансаминирования или аминирования. Цитрат тоже может выводиться из ЦК и использоваться для синтеза внемитохондриального ацетил-КоА (материала для построения жирных кислот) при участии АТФ-цитрат-лиазы. Сукцинил-КоА может выводиться из ЦК и затем использоваться в биосинтезе гема.

В случае интенсивного отбора промежуточных продуктов ЦК для нужд анаболизма их может не хватать для выполнения циклом его энергетических функций. Эта проблема решается благодаря анаплеротическим реакциям - процессам, восполняющим убыль интермедиатов. Важнейшими из таких реакций у млекопитающих являются реакции карбоксилирования пирувата. Интермедиаты могут также образовываться из глутамата и аспартата при их трансаминировании с пируватом.

О возможности нарушений протекания реакций ЦК при интоксикации барбитуратами говорят следующие наблюдения. Во время анестезии собак пентобарбиталом обнаружено увеличение концентрации цитрата и уменьшение содержания других интермедиатов ЦК в тканях головного мозга, что может свидетельствовать о нарушении метаболического пути между цитратом и _кетоглутаратом [140].

Пентобарбитал дозозависимо уменьшает окисление глутамата в культуре астроцитов, но не препятствует образованию из него глутамина [178]. Глутамат дезаминируется в -кетоглутарат, который затем окисляется в ЦК [148], поэтому нарушение окисления глутамата может быть связано с угнетением какого-либо из ферментов ЦК.

При моделировании постгепатэктомической комы у собак отмечено, что концентрации интермедиатов ЦК при определении в головном мозгу значительно меньше нормальных. Однако такое же снижение наблюдалось и у анестезированных, но не оперированных животных [179]. Это может быть объяснено усилением процессов отвлечения или угнетением образования интермедиатов ЦК у животных в результате изменений метаболизма, обусловленных состоянием наркоза.

На основании изложенных фактов можно предположить тормозящее влияние барбитуратов на протекание реакций ЦК. Возможны как ингибирование какого-либо из ферментов цикла, так и истощение пула его интермедиатов как причины угнетения энергетического обмена барбитуратами.

В клетках ЦНС -кетоглутарат и глутамат превращаются в сукцинат не только с помощью -кетоглутаратдегидрогеназы, но и в шунте _аминомасляной кислоты (ГАМК) Робертса. Шунт Робертса представляет собой четыре последовательные обратимые реакции, в которых (1) _кетоглутарат аминирируется в глутамат, (2) глутамат декарбоксилирутся в ГАМК, (3) ГАМК трансаминируется с _кетоглутаратом с образованием янтарного полуальдегида и глутамата, (4) янтарный полуальдегид окисляется в сукцинат [20]. В случае нарушения функций _кетоглутаратдегидрогеназого комплекса шунт Робертса способен частично их компенсировать: в тканях головного мозга содержание ГАМК (2,5 мМ) лишь в 4-5 раз меньше содержания глутамата (11,5 мМ) [87]. В мировой литературе данных о влиянии барбитуратов на ферменты шунта Робертса нами не найдено, хотя известно, что содержание ГАМК в нервной ткани под влиянием барбитуратов может оставаться постоянным [167] или изменяться как в бoльшую [60], так и в меньшую [89, 92] стороны.

1.4 Влияние барбитуратов на перенос электронов в дыхательной цепи и сопряжённое с ним фосфорилирование

“Дыхательная цепь - это своего рода силовая станция митохондрий, преобразующая энергию дыхания в энергию фосфатных связей, а также в механическую, химическую и осмотическую энергию” [35]. Дыхательная (электрон-транспортная) цепь (ДЦ) - полиферментная система, акцептирующая электроны от различных дегидрогеназ ЦК, цикла окисления жирных кислот и гликолиза. Полная последовательность реакций дыхательной цепи, начиная от НАДН₂ и заканчивая кислородом, представлена на рисунке 2.

В ДЦ выявлено три участка, реакции каждого из которых выводят по паре протонов через митохондриальные мембраны в цитозоль. Затем каждая пара протонов, проходя по градиенту концентрации в матрикс митохондрии через АТФазу, даёт энергию для фосфорилирования одной молекулы АДФ с образованием АТФ.

Рисунок 2. Клеточное дыхание и окислительное фосфорилирование

Электроны от различных субстратов передаются НАД⁺, восстанавливая его до НАДН₂, а затем при участии флавопротеина ФП₁, входящего в состав НАДН₂-дегидрогеназного комплекса, переносятся в ДЦ. В тех случаях, когда окисление субстрата катализирует флавин-зависимая дегидрогеназа (например, сукцинатдегидрогеназа), электроны поступают прямо в ДЦ на уровне кофермента Q. Важно отметить, что от места поступления электронов в ДЦ зависит энергетический выход (в виде АТФ) реакций окисления того или иного субстрата. Электроны, поступающие от НАДН₂, проходят через все участки ДЦ, где может происходить образование АТФ; если же их переносчиком служит ФАДН₂, они минуют первый из этих участков [66].