äåéñòâèè ôîñôîëèïèäîâ è ìèòîõîíäðèàëüíû Êîðøóíîâ Ä.À., Õàçàíîâ Â.À.
реклама
Àêòóàëüíûå âîïðîñû ñîâðåìåííîé áèîõèìèè. Ðàçäåë 3. Êîðøóíîâ Ä.À., Õàçàíîâ Â.À. ÂËÈßÍÈÅ ÏÐÈÐÎÄÍÛÕ ÔÎÑÔÎËÈÏÈÄÎÂ È ÌÈÒÎÕÎÍÄÐÈÀËÜÍÛÕ ÑÓÁÑÒÐÀÒΠÍÀ ÏÅÐÅÊÈÑÍÎÅ ÎÊÈÑËÅÍÈÅ ËÈÏÈÄÎÂ È ÎÊÈÑËÈÒÅËÜÍÎÅ ÔÎÑÔÎÐÈËÈÐÎÂÀÍÈÅ Â ÏÅ×ÅÍÈ ÏÐÈ ÝÊÑÏÅÐÈÌÅÍÒÀËÜÍÎÌ ÒÎÊÑÈ×ÅÑÊÎÌ ÃÅÏÀÒÈÒÅ ÃÓ ÍÈÈ ôàðìàêîëîãèè ÒÍÖ ÑÎ ÐÀÌÍ, ã.Òîìñê Äîñòàòî÷íîå îáåñïå÷åíèå ýíåðãèåé ÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìûì óñëîâèåì ïîëíîöåííîãî ôóíêöèîíèðîâàíèÿ âñåõ ñèñòåì îðãàíèçìà. Íà îñíîâå ìèòîõîíäðèàëüíûõ ñóáñòðàòîâ â ïîñëåäíåå äåñÿòèëåòèå áûëè ðàçðàáîòàíû ðåãóëÿòîðû ýíåðãåòè÷åñêîãî îáìåíà, ñïîñîáíûå îïòèìèçèðîâàòü ïðîöåññû ýíåðãîîáåñïå÷åíèÿ, óñòðàíÿÿ ýíåðãåòè÷åñêèé äåôèöèò áëàãîäàðÿ ñïîñîáíîñòè âîññòàíàâëèâàòü è ïîääåðæèâàòü àêòèâíîñòü áûñòðîãî ìåòàáîëè÷åñêîãî êëàñòåðà ìèòîõîíäðèé. Ïðè óâåëè÷åíèè íàãðóçêè íà ñèñòåìó ýíåðãîïðîäóêöèè ïðîöåññû îêèñëåíèÿ ïåðåêëþ÷àþòñÿ îò ïîëíîãî öèêëà Êðåáñà íà ïðåèìóùåñòâåííîå îêèñëåíèå íàèáîëåå ìîùíîãî ÔÀÄ-çàâèñèìîãî ñóáñòðàòà – ñóêöèíàòà. Åãî îêèñëåíèå ïî áûñòðîìó ïóòè â ðåçóëüòàòå ñîïðÿæåíèÿ ñ ïðîöåññàìè ïåðåàìèíèðîâàíèÿ îáåñïå÷èâàåò ïðèðîñò ïðîäóêöèè ÀÒÔ - óíèâåðñàëüíîãî ñòàáèëèçàòîðà, ïðåïÿòñòâóþùåãî äåãðàäàöèè ìèòîõîíäðèé [6, 8]. Èçâåñòíî, ÷òî îêèñëèòåëüíûé ñòðåññ è îêèñëèòåëüíîå ïîâðåæäåíèå ìèòîõîíäðèé ÿâëÿþòñÿ ýòèîëîãè÷åñêèìè ôàêòîðàìè ðàçâèòèÿ ðàçëè÷íûõ çàáîëåâàíèé è ñòàðåíèÿ.  ñèëó ýòîãî, ìèòîõîíäðèè ìîãóò ñëóæèòü öåíòðàëüíûì áàðîìåòðîì äëÿ îöåíêè æèçíåñïîñîáíîñòè êëåòîê [9, 12-14]. Ñ äðóãîé ñòîðîíû ðàçâèòèå ìíîãèõ çàáîëåâàíèé ñâÿçàíî ñ ïîâðåæäåíèåì ìåìáðàí êëåòîê, êîòîðîå ïðèâîäèò ê íàðóøåíèþ èõ ôóíêöèîíàëüíîé àêòèâíîñòè. Ïîâðåæäåííûå êëåòêè íå â ñîñòîÿíèè âûðàáàòûâàòü äîñòàòî÷íîå êîëè÷åñòâî ýíåðãèè.  ìíîãî÷èñëåííûõ èññëåäîâàíèÿõ ïîêàçàíî, ÷òî ââåäåíèå â îðãàíèçì ôîñôîëèïèäîâ ñòèìóëèðóåò ðåãåíåðàöèþ êëåòî÷íûõ ìåìáðàí, òîðìîçèò äåñòðóêöèþ êëåòîê, óëó÷øàåò èõ ôóíêöèè è ìåòàáîëèçì [1-3].  ëèòåðàòóðå îòñóòñòâóþò äàííûå î ñîâìåñòíîì äåéñòâèè ôîñôîëèïèäîâ è ìèòîõîíäðèàëüíû ñóáñòðàòîâ, õîòÿ ïî èìåþùèìñÿ äàííûì öèòîïðîòåêòèâíîå äåéñòâèå íà ôîíå äîñòàòî÷íîãî ýíåðãîîáåñïå÷åíèÿ ìîæåò ïðèâîäèòü ê âûñîêîýôôåêòèâíîìó àäàïòèâíîìó îòâåòó ñèñòåìû, ïîäâåðãøåéñÿ òîêñè÷åñêîìó âîçäåéñòâèþ è èñòîùåíèþ. Ó÷èòûâàÿ ðàçëè÷íûé ìåõàíèçì äåéñòâèÿ ïðåïàðàòîâ ôîñôîëèïèäíîé ïðèðîäû è ìèòîõîíäðèàëüíûõ ñóáñòðàòîâ, ïðè ñîâìåñòíîì ïðèìåíåíèè ìîæíî îæèäàòü ïîòåíöèðîâàíèÿ èõ çàùèòíîãî äåéñòâèÿ. Öåëüþ ðàáîòû ÿâëÿëîñü èññëåäîâàíèå âëèÿíèÿ ìèòîõîíäðèàëüíûõ ñóáñòðàòîâ íà òåðàïåâòè÷åñêîå äåéñòâèå ïðèðîäíûõ ôîñôîëèïèäîâ ïðè ýêñïåðèìåíòàëüíîé ïàòîëîãèè ïå÷åíè, âûçâàííîé òåòðàõëîðìåòàíîì. Ýêñïåðèìåíòû ïðîâîäèëè â çèìíå-âåñåííèé ïåðèîä íà 72 áåñïîðîäíûõ áåëûõ ìûøàõ ìàññîé 20-30 ã. Æèâîòíûå íàõîäèëèñü â ñòàíäàðòíûõ óñëîâèÿõ âèâàðèÿ, â ïàðàëëåëüíî èññëåäóåìûõ ãðóïïàõ (ïî 6 ìûøåé), èìåëè îäèíàêîâóþ ìàññó òåëà, êîíòðîëèðóåìóþ âçâåøèâàíèåì äëÿ êîððåêöèè ââîäèìîé äîçû ïðåïàðàòîâ. Æèâîòíûå ïîëó÷àëè â òå÷åíèå 5 äíåé âíóòðèæåëóäî÷íî êîìïëåêñ, ñîñòîÿùèé èç ìèòîõîíäðèàëüíûõ ñóáñòðàòîâ è ôîñôîëèïèäîâ. ßíòàðíóþ êèñëîòó (ßÊ) (50 ìã/êã) è ÿáëî÷íóþ êèñëîòó (ßáÊ) (75 ìã/êã) ââîäèëè â âèäå ñóñïåíçèè íà 1% êðàõìàëüíîé ñëèçè, ýêñòðàêò ôîñôîëèïèäîâ èç áèîòåõíîëîãè÷åñêîãî ìàòåðèàëà (50 ìã/êã) â âèäå ðàñòâîðà íà ïîäñîëíå÷íîì ìàñëå. Íà 6 ñóò. ìûøàì âíóòðèáðþøèííî ââîäèëè 10% ìàñëÿíûé ðàñòâîð òåòðàõëîðìåòàíà â äîçå 1,28 ìë/êã (LD50). ×åðåç 7 ñóò. ïîñëå ââåäåíèÿ òåòðàõëîðìåòàíà ìûøåé äåêàïèòèðîâàëè ïîä ýôèðíûì íàðêîçîì. Äëÿ èññëåäîâàíèé èñïîëüçîâàëè ãîìîãåíàò ïå÷åíè. Ôóíêöèîíàëüíîå ñîñòîÿíèå ñèñòåìû ýíåðãîïðîäóêöèè îöåíèâàëè ïîëÿðîãðàôè÷åñêèì ìåòîäîì ñ ïîìîùüþ çàêðûòîãî ýëåêòðîäà Êëàðêà ïî ñêîðîñòè ïîòðåáëåíèÿ êèñëîðîäà â ðàçëè÷íûõ ìåòàáîëè÷åñêèõ ñîñòîÿíèÿõ ïî ×àíñó [10]. Ðàññ÷èòûâàëè ñêîðîñòü ïîòðåáëåíèÿ êèñëîðîäà ìèòîõîíäðèÿìè äî (V4n), âî âðåìÿ (V3) è ïîñëå (V4o) ôîñôîðèëèðîâàíèÿ ýêçîãåííîé ÀÄÔ (1•10 -4 Ì), à òàêæå âðåìÿ ôîñôîðèëèðîâàíèÿ. Âû÷èñëÿëè êîýôôèöèåíòû ñòèìóëÿöèè äûõàíèÿ (ÑÄ= V 3/V4n), äûõàòåëüíîãî êîíòðîëÿ (ÄÊ=V3/V4o) è ñîïðÿæåííîñòè îêèñëèòåëüíîãî ôîñôîðèëèðîâàíèÿ (ÀÄÔ/Î).Ñðåäà èíêóáàöèè: ÊÑl (1,2•10-1 Ì), Hepes-áóôåð (0,1•10-1 Ì), ÝÄÒÀ (0,2 •10-3 Ì), ÊÍ2ÐÎ4 (0,2•10-2 Ì, ðÍ – 7,2).  êà÷åñòâå ñóáñòðàòîâ îêèñëåíèÿ èñïîëüçîâàëè ñóêöèíàò (1•10-3 è 5 •10-3 Ì), ãëóòàìàò è ìàëàò (ïî 3•10-3 Ì).  ðàáîòå èñïîëüçîâàëè èíãèáèòîð àìèíîòðàíñôåðàç – àìèíîîêñèàöåòàò (ÀÎÀ, 0,2•10-2 Ì), à òàêæå èíãèáèòîð ÑÄà – ìàëîíàò (2•10-3 Ì). Àíòèîêñèäàíòíûå ñâîéñòâà îöåíèâàëè ïî àêòèâíîñòè ïåðåêèñíîãî îêèñëåíèÿ ëèïèäîâ (ÏÎË) â ïå÷åíè æèâîòíûõ. Îá àêòèâíîñòè ñóäèëè ñïåêòðîôîòîìåòðè÷åñêè ïî èçìåíåíèþ êîíöåíòðàöèè ìàëîíîâîãî äèàëüäåãèäà, ÿâëÿþùåãîñÿ êîíå÷íûì ïðîäóêòîì ïåðîêñèäàöèè ëèïèäîâ, ñîäåðæàíèþ 111 Âÿòñêèé ìåäèöèíñêèé âåñòíèê ¹4 2007 äèåíîâûõ êîíúþãàòîâ è îñíîâàíèé Øèôôà. Ñòàòèñòè÷åñêóþ îáðàáîòêó ðåçóëüòàòîâ ïðîâîäèëè ïðè ïîìîùè íåïàðàìåòðè÷åñêîãî êðèòåðèÿ ÂèëêîêñîíàÌàííà-Óèòíè. Èçìåíåíèÿ, îáíàðóæåííûå íàìè ó æèâîòíûõ ïðè ðàçâèòèè ãåïàòèòà, âûçâàííîãî òåòðàõëîðìåòàíîì, ñâèäåòåëüñòâóþò î âûñîêîé èíòåíñèâíîñòè ëèïîïåðîêñèäàöèè. Ôóíêöèîíàëüíîå ñîñòîÿíèå ýíåðãîïðîäóêöèè â ìèòîõîíäðèÿõ ïå÷åíè õàðàêòåðèçîâàëîñü çíà÷èòåëüíûì ñíèæåíèåì ñêîðîñòåé ôîñôîðèëèðîâàíèÿ âî âñåõ ìåòàáîëè÷åñêèõ ñîñòîÿíèÿõ, íî ïðåèìóùåñòâåííî îêèñëåíèÿ ÔÀÄ-çàâèñèìûõ ñóáñòðàòîâ. Óìåíüøàëîñü ñîïðÿæåíèå îêèñëèòåëüíîãî ôîñôîðèëèðîâàíèÿ â ñîñòîÿíèÿõ íàãðóçêè íà ÑÄÃ. Ïðîèñõîäèëî óâåëè÷åíèå âðåìåíè ôîñôîðèëèðîâàíèÿ, ñíèæåíèå ÄÊ. Ýòè äàííûå óêàçûâàåò íà èñòîùåíèå ñèñòåìû ýíåðãîïðîäóêöèè è ñíèæåíèå æèçíåñïîñîáíîñòè ãåïàòîöèòîâ ïðè èíòîêñèêàöèè òåòðàõëîðìåòàíîì [4, 6-8]. Ïðè çàùèòå ôîñôîëèïèäàìè è â ñî÷åòàíèè ñ ßÊ ïðîèñõîäèëî òîðìîæåíèå ïðîöåññîâ ëèïîïåðîêñèäàöèè. Ïðè÷åì ñî÷åòàíèå ôîñôîëèïèäîâ ñ ßÊ îáåñïå÷èâàëî äîñòèæåíèÿ íîðìàëüíûõ âåëè÷èí èçìåðÿåìûõ ïîêàçàòåëåé. Òàêæå íàáëþäàëàñü íîðìàëèçàöèÿ ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ìèòîõîíäðèé ïå÷åíè, âûðàæåííàÿ â ïîëíîöåííîé ñîõðàííîñòè êèíåòè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ äûõàíèÿ è ñîïðÿæåííîñòè îêèñëèòåëüíîãî ôîñôîðèëèðîâàíèÿ. Ïðè ïðèìåíåíèè ôîñôîëèïèäîâ ñ ßÊ è ßáÊ íàáëþäàëîñü ñíèæåíèå ýôôåêòèâíîñòè ðàáîòû ìèòîõîíäðèé è âûñîêàÿ àêòèâíîñòü ïåðåêèñíîãî îêèñëåíèÿ ëèïèäîâ â ïå÷åíè æèâîòíûõ. Êàê èçâåñòíî, ßáÊ ÿâëÿåòñÿ ÍÀÄ-çàâèñèìûì ñóáñòðàòîì, è ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ïîâûøåíèå àêòèâíîñòè îêèñëåíèÿ ëèïèäîâ ïðîèñõîäèò çà ñ÷åò îáðàçîâàíèÿ ÀÔÊ, òàê êàê èõ ïðîäóêöèÿ çíà÷èòåëüíî óâåëè÷èâàåòñÿ, åñëè òðàíñïîðò ýëåêòðîíîâ îãðàíè÷åí ïîÿâëåíèåì áîëüøîãî ïðîòîííîãî ãðàäèåíòà íà âíóòðåííåé ìèòîõîíäðèàëüíîé ìåìáðàíå. Âîçìîæíî òàêæå, ÷òî ðàçîáùåíèå ïðîöåññà îêèñëèòåëüíîãî ôîñôîðèëèðîâàíèÿ, ñîïðîâîæäàþùååñÿ ïîâûøåíèåì îáðàçîâàíèÿ ÀÔÊ, ñâÿçàíî ñ ïåðåíàïðÿæåíèåì ýíåðãîïðîäóêöèè íà ôîíå îêèñëåíèÿ ñóêöèíàòà, îáðàçîâàíèå êîòîðîãî óâåëè÷èâàåòñÿ çà ñ÷åò ïåðåàìèíèðîâàíèÿ [8]. Ïðèìåíåíèå ìàëûõ äîç ßÊ îêàçûâàåò ñèëüíîå àêòèâèðóþùåå âîçäåéñòâèå íà êëåòêè è âåñü îðãàíèçì. Ïðè ïîâûøåíèè æå äîçû ßÊ óâåëè÷èâàåòñÿ âåðîÿòíîñòü ãèïåðàêòèâàöèè ÑÄà íà óðîâíå ìèòîõîíäðèé [5]. Òàêîé ýôôåêò ïðîÿâëÿåòñÿ â ñèëó ãîðìîíîïîîáíîãî äåéñòâèÿ ßÊ çà ñ÷åò íàëè÷èÿ ðåöåïòîðà â êëåòêå [11]. Òàêèì îáðàçîì, ïðèìåíåíèå ßÊ â ñî÷åòàíèè ñ ïðèðîäíûìè ôîñôîëèïèäàìè ÿâëÿåòñÿ îáîñíîâàííûì, òàê êàê îáåñïå÷èâàåò ýôôåêòèâíîå ôóíêöèîíèðîâàíèå ìèòîõîíäðèé, ïðåïÿòñòâóåò àêòèâàöèè ÏÎË. 112 Ëèòåðàòóðà 1.Áåëîáîðîäîâà Ý.È. Âåíãåðîâñêèé À.È., Ñàðàòèêîâ À.Ñ. Âëèÿíèå ãåïàòîçàùèòíûõ ñðåäñòâ íà àíòèòîêñè÷åñêóþ ôóíêöèþ ïå÷åíè // Ñèáèðñêèé æóðíàë ãàñòðîýíòåðîëîãèè è ãåïàòîëîãèè. – 2000. - ¹ 10/11. – Ñ. 75-77. 2.Âåíãåðîâñêèé À.È. Ãåïàòîïðîòåêòèâíîå äåéñòâèå ôðàêöèè âûñîêîïîëÿðíûõ ëèïèäîâ ýïëèðà / À.È. Âåíãåðîâñêèé, À.Ñ. Ñàðàòèêîâ // Áþë. ýêñïåðèì. ìåä. – 2002. – Ïðèëîæåíèå ¹ 1. – Ñ. 38-40 3.Ãóíäåðìàíí Ê.É. Íîâåéøèå äàííûå î ìåõàíèçìàõ äåéñòâèÿ è êëèíè÷åñêîé ýôôåêòèâíîñòè ýññåíöèàëüíûõ ôîñôîëèïèäîâ // Êëèíè÷åñêèå ïåðñïåêòèâû ãàñòðîýíòåðîëîãèè, ãåïàòîëîãèè. – 2002. - ¹ 2. – Ñ. 21-24. 4.Êîíäðàøîâà Ì.Í., Ãðèãîðåíêî Å.Â., Áàáñêèé À.Ì. Ãîìåîñòàçèðîâàíèå ôèçèîëîãè÷åñêèõ ôóíêöèé íà óðîâíå ìèòîõîíäðèé. – Íîâîñèáèðñê: Íàóêà, 1987. – 145 ñ. 5. Êîíäðàøîâà Ì.Í. Ãîðìîíîïîäîáíîå äåéñòâèå ÿíòàðíîé êèñëîòû // Âîïðîñû áèîëîãè÷åñêîé, ìåäèöèíñêîé è ôàðìàöåâòè÷åñêîé õèìèè. – 2002. - ¹ 1. – Ñ. 24-32. 6.Êîíäðàøîâà Ì.Í. Êëàññèôèêàöèÿ ëåêàðñòâåííûõ ñðåäñòâ ñ ó÷åòîì èõ äåéñòâèÿ íà ìèòîõîíäðèàëüíûå ïðîöåññû // Ðåãóëÿòîðû ýíåðãåòè÷åñêîãî îáìåíà: Ìàòåðèàëû ñèìïîçèóìà / ÃÓ ÍÈÈ Ôàðìàêîëîãèè ÒÍÖ ÑÎ ÐÀÌÍ. – Ì.: Òîìñê, 2003. – Ñ. 18-30. 7.Êîíäðàøîâà Ì.Í. Ñòðóêòóðíî-êèíåòè÷åñêàÿ îðãàíèçàöèÿ öèêëà òðèêàðáîíîâûõ êèñëîò ïðè àêòèâíîì ôóíêöèîíèðîâàíèè ìèòîõîíäðèé. – Áèîôèçèêà Ì.,1989. – 510 ñ. 8.Êîíäðàøîâà Ì.Í. Òðàíñàìèíàçíûé öèêë îêèñëåíèÿ ñóáñòðàòîâ â êëåòêå êàê ìåõàíèçì àäàïòàöèè ê ãèïîêñèè. – Ì., 1989. 114 ñ. 9.Enns G.M. The contribution of mitochondria to common disorders // Mol. Genet. Metab. – 2003. – Vol. 80, ¹ 1. – P. 11–26. 10.Chance B.C. The interaction of energy and electron transfer reactions in mitochondria // Journ. Biol. Chem. – 1961. – Vol. 236, ¹ 5. – P. 1534–1584. 11.He W., Mlao F., Lin D. Citric acid cycle intermediates as ligands for orphan G-proteincoupled receptors // Nature. – 2004. – Vol. 429, ¹ 2. – P. 188-193. 12.Fariss M.W. Vitamin E therapy in Parkinson’s disease // Toxicology, – 2003. – Vol. 189, ¹ 1. – P. 129–146. 13.Kishikawa T., Edelstein D., Du X.L. Normalizing mitochondrial superoxide production blocks three pathways of hyperglycemia damage // Nature. – 2000. – Vol. 404, ¹ 5. – P. 787–790. 14.Pessayre D. Mitochondrial injury in steatohepatitis // Eur. J. Gastroenterol. Hepatol. – 2004, ¹ 16. – P. 1095– 1105.
