Энергетическое состояние печени крыс при краткосрочном гипотермическом хранении
Изучали влияние предварительной обработки животных цитозолем фетальных тканей на функциональное состояние митохондрий и содержание АТФ в изолированной печени крыс при краткосрочном гипотермическом хранении. Показано, что предобработка животных цитозолем фетальных тканей приводит к достоверному пов...
Gespeichert in:
| Datum: | 2007 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
2007
|
| Schriftenreihe: | Проблемы криобиологии и криомедицины |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138007 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Энергетическое состояние печени крыс при краткосрочном гипотермическом хранении / Е.Н. Ткачёва, О.А. Семенченко, А.Ю. Сомов, А.Ю. Петренко // Проблемы криобиологии. — 2007. — Т. 17, № 1. — С. 38-43. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-138007 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1380072025-02-23T19:02:05Z Энергетическое состояние печени крыс при краткосрочном гипотермическом хранении Rat liver energetic state under short-term hypothermic storage Ткачёва, Е.Н. Семенченко, О.А. Сомов, А.Ю. Петренко, А.Ю. Теоретическая и экспериментальная криобиология Изучали влияние предварительной обработки животных цитозолем фетальных тканей на функциональное состояние митохондрий и содержание АТФ в изолированной печени крыс при краткосрочном гипотермическом хранении. Показано, что предобработка животных цитозолем фетальных тканей приводит к достоверному повышению содержания АТФ в печени после 1 часа гипотермического хранения изолированного органа, а также увеличению скорости сукцинат-зависимого дыхания в состоянии V₃ и V₄ по Чансу. Скорости дыхания в присутствии малата и глутамата не отличались от контрольных значений. Вивчали вплив попередньої обробки тварин цитозолем фетальних тканин на функціональний стан мітохондрій і вміст АТФ в ізольованій печінці щурів після короткочасного гіпотермічного зберігання. Показано, що попередня обробка тварин цитозолем фетальних тканин приводить до достовірного підвищення вмісту АТФ у печінці після 1 години гіпотермічного зберігання ізольованого органа, а також збільшення швидкості сукцинат-залежного дихання в стані V₃ і V₄ по Чансу. Швидкості дихання у присутності малату і глутамату не відрізнялися від контрольних значень. The effect of pretreatment of rats with fetal tissue cytosol on mitochondrial functional state and ATP content in isolated liver under short-term hypothermic storage has been studied. Animal pretreatment with fetal tissue cytosol was shown to result in a statistically significant increase in ATP content in an isolated liver following 1 hr of organ hypothermic storage as well as in succinatedependent respiration rate rise in V₃ and V₄ state according to Chance. Respiration rate in malate and glutamate presence did not differ from the control values. 2007 Article Энергетическое состояние печени крыс при краткосрочном гипотермическом хранении / Е.Н. Ткачёва, О.А. Семенченко, А.Ю. Сомов, А.Ю. Петренко // Проблемы криобиологии. — 2007. — Т. 17, № 1. — С. 38-43. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138007 577.121.7.085.2:615.041.41 ru Проблемы криобиологии и криомедицины application/pdf Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Теоретическая и экспериментальная криобиология Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| spellingShingle |
Теоретическая и экспериментальная криобиология Теоретическая и экспериментальная криобиология Ткачёва, Е.Н. Семенченко, О.А. Сомов, А.Ю. Петренко, А.Ю. Энергетическое состояние печени крыс при краткосрочном гипотермическом хранении Проблемы криобиологии и криомедицины |
| description |
Изучали влияние предварительной обработки животных цитозолем фетальных тканей на функциональное состояние митохондрий и содержание АТФ в изолированной печени крыс при краткосрочном гипотермическом хранении. Показано, что предобработка животных цитозолем фетальных тканей приводит к достоверному повышению содержания АТФ в печени после 1 часа гипотермического хранения изолированного органа, а также увеличению скорости сукцинат-зависимого дыхания в состоянии V₃ и V₄ по Чансу. Скорости дыхания в присутствии малата и глутамата не отличались от контрольных значений. |
| format |
Article |
| author |
Ткачёва, Е.Н. Семенченко, О.А. Сомов, А.Ю. Петренко, А.Ю. |
| author_facet |
Ткачёва, Е.Н. Семенченко, О.А. Сомов, А.Ю. Петренко, А.Ю. |
| author_sort |
Ткачёва, Е.Н. |
| title |
Энергетическое состояние печени крыс при краткосрочном гипотермическом хранении |
| title_short |
Энергетическое состояние печени крыс при краткосрочном гипотермическом хранении |
| title_full |
Энергетическое состояние печени крыс при краткосрочном гипотермическом хранении |
| title_fullStr |
Энергетическое состояние печени крыс при краткосрочном гипотермическом хранении |
| title_full_unstemmed |
Энергетическое состояние печени крыс при краткосрочном гипотермическом хранении |
| title_sort |
энергетическое состояние печени крыс при краткосрочном гипотермическом хранении |
| publisher |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| publishDate |
2007 |
| topic_facet |
Теоретическая и экспериментальная криобиология |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/138007 |
| citation_txt |
Энергетическое состояние печени крыс при краткосрочном гипотермическом хранении / Е.Н. Ткачёва, О.А. Семенченко, А.Ю. Сомов, А.Ю. Петренко // Проблемы криобиологии. — 2007. — Т. 17, № 1. — С. 38-43. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| series |
Проблемы криобиологии и криомедицины |
| work_keys_str_mv |
AT tkačëvaen énergetičeskoesostoâniepečenikrysprikratkosročnomgipotermičeskomhranenii AT semenčenkooa énergetičeskoesostoâniepečenikrysprikratkosročnomgipotermičeskomhranenii AT somovaû énergetičeskoesostoâniepečenikrysprikratkosročnomgipotermičeskomhranenii AT petrenkoaû énergetičeskoesostoâniepečenikrysprikratkosročnomgipotermičeskomhranenii AT tkačëvaen ratliverenergeticstateundershorttermhypothermicstorage AT semenčenkooa ratliverenergeticstateundershorttermhypothermicstorage AT somovaû ratliverenergeticstateundershorttermhypothermicstorage AT petrenkoaû ratliverenergeticstateundershorttermhypothermicstorage |
| first_indexed |
2025-11-24T15:03:24Z |
| last_indexed |
2025-11-24T15:03:24Z |
| _version_ |
1849684504065605632 |
| fulltext |
38 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 17, 2007, №1
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 17, 2007, №1
УДК 577.121.7.085.2:615.041.41
Е.Н. ТКАЧЁВА, О.А. СЕМЕНЧЕНКО, А.Ю. СОМОВ, А.Ю. ПЕТРЕНКО*
Энергетическое состояние печени крыс при краткосрочном
гипотермическом хранении
UDC 577.121.7.085.2:615.041.41
E.N. TKACHEVA, O.A. SEMENCHENKO, A.YU. SOMOV, A.YU. PETRENKO*
Rat Liver Energetic State Under Short-Term Hypothermic Storage
Изучали влияние предварительной обработки животных цитозолем фетальных тканей на функциональное состояние
митохондрий и содержание АТФ в изолированной печени крыс при краткосрочном гипотермическом хранении. Показано, что
предобработка животных цитозолем фетальных тканей приводит к достоверному повышению содержания АТФ в печени после
1 часа гипотермического хранения изолированного органа, а также увеличению скорости сукцинат-зависимого дыхания в
состоянии V3 и V4 по Чансу. Скорости дыхания в присутствии малата и глутамата не отличались от контрольных значений.
Ключевые слова: цитозоль фетальных тканей, гипотермическое хранение, митохондрии, субстраты дыхания.
Вивчали вплив попередньої обробки тварин цитозолем фетальних тканин на функціональний стан мітохондрій і вміст АТФ
в ізольованій печінці щурів після короткочасного гіпотермічного зберігання. Показано, що попередня обробка тварин цитозолем
фетальних тканин приводить до достовірного підвищення вмісту АТФ у печінці після 1 години гіпотермічного зберігання
ізольованого органа, а також збільшення швидкості сукцинат-залежного дихання в стані V3 і V4 по Чансу. Швидкості дихання
у присутності малату і глутамату не відрізнялися від контрольних значень.
Ключові слова: цитозоль фетальних тканин, гіпотермічне зберігання, мітохондрії, субстрати дихання.
The effect of pretreatment of rats with fetal tissue cytosol on mitochondrial functional state and ATP content in isolated liver
under short-term hypothermic storage has been studied. Animal pretreatment with fetal tissue cytosol was shown to result in a
statistically significant increase in ATP content in an isolated liver following 1 hr of organ hypothermic storage as well as in succinate-
dependent respiration rate rise in V3 and V4 state according to Chance. Respiration rate in malate and glutamate presence did not differ
from the control values.
Key-words: fetal tissue cytosol, hypothermic storage, mitochondria, respiratory substrates.
* Автор, которому необходимо направлять корреспонденцию:
ул. Переяславская, 23, г. Харьков, Украина 61015; тел.:+38
(057) 373-41-35, факс: +38 (057) 373-30-84, электронная почта:
cryo@online.kharkov.ua
* To whom correspondence should be addressed: 23, Pereyaslavskaya
str., Kharkov, Ukraine 61015; tel.:+380 57 373 4135, fax: +380 57
373 3084, e-mail: cryo@online.kharkov.ua
Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine of the Na-
tional Academy of Sciences of Ukraine, Kharkov, Ukraine
Институт проблем криобиологии и криомедицины
НАН Украины, г. Харьков
Трансплантация печени является радикальным
способом лечения терминальных состояний,
связанных с печёночной недостаточностью.
Известно, что для успешного исхода трансплан-
тации необходимы сохранение жизнеспособности
и восстановление функциональной активности
органа после гипотермического хранения. Созда-
ние новых консервирующих сред позволило
улучшить результаты хранения печени, однако
полностью не решило проблем ее трансплантации.
Несмотря на высокую эффективность растворов,
безопасный предел холодовой ишемии органа не
превышает 18 ч [1].
Известно, что одним из важнейших показателей
негативного влияния охлаждения и гипоксии
является нарушение энергетической функции
печени. Подавление синтеза энергии в условиях
дефицита кислорода, приводящее к падению
уровня внутриклеточного АТФ и сопряжённому
торможению энергозависимых процессов, –
причина многих функционально-метаболических
нарушений, характерных для гипоксии [2].
Перечисленные факты определяют исключитель-
Liver transplantation is an essential approach to
treat terminal states related to hepatic failure. Viability
preservation and recovery of organ functional activity
after hypothermic storage (HS) are necessary for suc-
cessful transplantation outcome. Creating new preser-
vation media enabled to improve the results of liver
storage, but did not completely solve the problem of its
transplantation. However, in spite of a high solution
efficiency, a safe limit for organ cold ischemia does
not exceed 18 hrs [1].
One of the most important indices of cooling and
hypoxia negative effects is known to be the disturbance
of liver energetic function. Suppression of energy
synthesis under oxygen deficit conditions, resulting in
a fall of intracellular ATP level and coupling inhibition
of energy-dependent processes is the cause for many
functional and metabolic disorders being typical for
hypoxia [2]. The mentioned facts determine an
exceptional importance of energetic homeostasis
maintaining and preserving problem under hypothermia.
Preliminary preparing of a donor’s organism via
introducing different biologically active substances
in vivo prior to liver isolation and following HS with
39 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 17, 2007, №1
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 17, 2007, №1
ную важность проблемы поддержания и сохране-
ния энергетического гомеостаза в гипотермичес-
ких условиях.
Перспективным направлением исследований в
этой области является предварительная подготов-
ка организма донора путём введения различных
биологически активных веществ in vivo до изо-
ляции печени и последующего гипотермического
хранения с целью улучшения ее функционального
состояния в период холодовой ишемии.
В работах нашей лаборатории было показано,
что предобработка крыс цитозолем фетальных
тканей (ЦФТ) за 4 ч до изоляции печени нормали-
зует прооксидантно-антиоксидантное равновесие
в органе при гипотермическом хранении [5], однако
механизмы реализации действия ЦФТ остаются
не выясненными.
Цель данной работы – изучение влияния
предварительной обработки животных ЦФТ на
функциональное состояние митохондрий и содер-
жание АТФ в изолированной печени крыс при
краткосрочном гипотермическом хранении.
Материалы и методы
Для моделирования гипотермического хранения
печени использовали белых беспородных крыс-
самок массой 200-250 г, которых содержали в
стандартных условиях вивария. Манипуляции с
животными проводились в соответствии с прави-
лами “Европейской конвенции о защите позвоноч-
ных животных, используемых для эксперименталь-
ных и других научных целей” (Страсбург, 1985).
Цитозоль фетальных тканей получали при помо-
щи ультрацентрифугирования гомогената мягких
тканей (105000 g, 1,5 ч). Все работы выполняли в
стерильных условиях на холоде; ЦФТ хранили при
температуре –18°С (в условиях морозильной
камеры). Стандартизация проб проводилась по со-
держанию белка (1±0,25 мг/мл).
Опытной группе крыс ЦФТ вводили в бедрен-
ную вену за 4 ч до изоляции печени в дозе 0,3 мл/100 г
массы [5], контрольной группе – равный объем
физиологического раствора.
В качестве консервирующей среды был исполь-
зован сахарозо-содержащий раствор (ССР), разра-
ботанный в Институте проблем криобиологии и
криомедицины НАН Украины [6]. Для гипотерми-
ческого хранения брюшную полость животных
вскрывали, печень отмывали от крови и насыщали
консервирующим раствором через портальную
вену in situ со скоростью потока 20-30 мл/мин.
Орган осторожно извлекали, переносили в пласти-
ковые бюксы, наполненные ССР, и хранили 1 ч в
бытовом холодильнике при 4°С. После этого на
добавочную долю печени накладывали лигатуру
и отрезали небольшой фрагмент органа для опреде-
the aim to improve its functional state within the cold
ischemia period is a perspective research direction in
this field.
Our laboratory researches have demonstrated that
a rat pretreatment with fetal tissue cytosol (FTC) 4 hrs
before liver isolation normalises a pro-oxidant-antioxi-
dant organ balance under HS [5], however the mecha-
nisms of FTC effect realising have still remained
unclear.
This research is aimed to study the effect of animal
pretreatment with FTC on functional state of mitochon-
dria and ATP content in isolated rat liver under a short-
term HS.
Materials and methods
White breedless female rats of 200-250 g, kept
under the standard vivarium conditions were used for
liver HS modelling. Manipulations with animals were
carried out according to the statements of the
“European Convention for the Protection of Vertebrate
Animals Used for Experimental and Other Scientific
Purposes” (Strasbourg, 1985).
Fetal tissue cytosol (FTC) was obtained using ultra-
centrifugation of soft tissue homogenate (105000 g,
1.5 hrs). All the works were performed under sterile
conditions on cold; FTC was stored in a freezing cham-
ber at –18°C and samples were standardised according
to the protein content in samples (1±0.25 mg/ml).
In the experimental group FTC was introduced into
a femoral vein prior to 4 hrs of liver isolation in
0.3 ml/100 g mass dose [5], for the control group the
same volume of physiological solution was adminis-
tered.
Sucrose-based solution (SBS), designed at the
Institute for Problems of Cryobiology and Cryome-
dicine of the National Academy of Sciences of Ukraine
was used as a preservation medium [6]. For HS animal
abdominal cavity was dissected, liver was washed-out
of blood and saturated with a cooled preservation
solution via v. porta in situ with 20-30 ml/min flow
rate. Organ was thoroughly removed and transferred
into the plastic SBS-filled weighting cup and stored
for 1 hr at 4°C on ice. Afterwards a ligature was put
on an accessory liver lobe and a small fragment was
cut to determine ATP content according to the method
[7] with “Sigma” express-kit (USA).
Liver mitochondria were isolated with the method
of differentiated centrifugation [4], using the 10mM
Tris-HCl buffer, containing 0.3M sucrose and 1mM
EDTA as isolation medium.
Respiratory parameters of mitochondria were
evaluated using the Clark’s closed platinum electrode
in a 1 ml thermostated well at 26°C with PC-connected
“Rank Brother” polarograph (Great Britain). For
polarographic measurements we used the following
medium: 30 mM Tris-HCl buffer (pH 7.4), containing
40 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 17, 2007, №1
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 17, 2007, №1
ления концентрации АТФ по методу [7] с помощью
экспресс-набора (“Sigma”, США).
Митохондрии печени выделяли с помощью
дифференциального центрифугирования [4], ис-
пользуя в качестве среды выделения 10 мМ трис-
HCl буфер, содержащий 0,3 M сахарозы и 1мМ
ЭДТА.
Оценка дыхательных параметров митохондрий
проводилась с помощью закрытого платинового
электрода Кларка в термостатируемой ячейке
объёмом 1 мл при 26°С на полярографе “Rank
Brother-20” (Великобритания), соединенном с пер-
сональным компьютером. В качестве среды для
полярографических измерений использовали
30 мМ трис-HCl буфер (рН 7,4), содержащий
200 мМ маннита, 50 мМ сахарозы, 1мМ ЭДТА, 10
мМ KH2PO4.
Добавляемая в ячейку полярографа суспензия
митохондрий содержала 1,5-2,5 мг белка. Субстра-
тами дыхания служили малат (5 мМ) и глутамат
(5 мМ) или сукцинат (8 мМ). Окислительное
фосфорилирование инициировали добавкой АДФ
(250 мкМ), разобщение дыхания и фосфорилиро-
вания вызывали 2,4-динитрофенолом (100 мкМ).
При использовании в качестве субстрата сукцината
1-й участок дыхательной цепи блокировали ротено-
ном (1 мкМ). Показатели скорости потребления
кислорода рассчитывали с помощью прикладного
программного обеспечения и выражали в нмоль
О2/мг белка за 1 мин.
Концентрацию белка определяли биуретовым
методом [12] с помощью набора (“Sigma”, США).
Полученные результаты обрабатывали на
персональном компьютере с помощью специа-
лизированных программ. Для определения досто-
верности данных использовали параметрический
метод статистического анализа (t-критерий
Стьюдента). Результаты выражали в виде M±m.
Достоверно отличными считали результаты при
р<0,05.
Результаты и обсуждение
Содержание АТФ в печени на момент ее
изоляции достоверно не отличалось в контрольной
и опытной группах и составляло 5,5-6,5 мкмоль/г
ткани (рисунок). После 1 ч гипотермического
хранения наблюдалось 2-кратное снижение уровня
АТФ в контрольной группе по сравнению с
исходным значением (р<0,05). В то же время после
предобработки животных ЦФТ (опытная группа)
уровень АТФ сохранялся.
В таблице представлены дыхательные пара-
метры изолированных митохондрий печени крыс
до и после гипотермического хранения органа. Из
приведенных данных видно, что митохондрии, вы-
деленные из печени до холодового хранения,
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
До хранения
Before storage
После хранения
After storage
С
од
ер
жа
ни
е
АТ
Ф
, м
км
ол
ь/
г т
ка
ни
AT
P
co
nt
en
t,
m
m
ol
/g
o
f t
is
su
e
Содержание АТФ в печени до и после 1 ч гипотер-
мического хранения: – контроль; – опыт; * – р<0,05
по отношению к контролю; ^ – р<0,05 по отношению к
значениям до хранения.
ATP content in liver prior to and after 1 hr hypothermic
storage: – control; – experiment; * – p<0.05 as com-
pared to the control; ^ – as compared to the data before
storage
200 mM mannitol, 50 mM sucrose, 1 mM EDTA and
10 mM KH2PO4.
The mitochondria suspension, added into a polaro-
graph well contained 1.5-2.5 mg of protein. Either
malate (5 mM) and glutamate (5 mM) or succinate
(8 mM) served as respiration substrates. Oxidative
phosphorylation was initiated with ADP adding
(250 µM), respiration and phosphorylation uncoupling
was done with 2,4-dinitrophenol (100 µM). When using
succinate as a substrate the 1st site of respiratory chain
was blocked with rotenone (1µM). Rates of oxygen
consumption were calculated using the applied
software and expressed in nmol O2/mg of protein per
1 min.
Protein concentration was determined by biuretic
method [12] using “Sigma” kit (USA).
The results obtained were PC processed using the
special software. In order to determine statistical
significance of data we used a parametric method of
statistical analysis (Student’s t-criterion). Results were
expressed as M±m. The results at p<0.05 were
considered as statistically and significantly different.
Results and discussion
ATP content in liver for the moment of its isolation
was not significantly different in the control and ex-
perimental groups and was made about 5.5-6.5 µmol/g
tissue (Figure). After 1 hr hypothermic storage a 2-fold
reduction of ATP level in the control group compared
to the initial value (p<0.05) was observed. At the same
time after animals’ pretreatment with FTC (experimen-
tal group) the ATP level was kept.
*
^
41 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 17, 2007, №1
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 17, 2007, №1
характеризовались низкой скоростью дыхания в
энергетическом состоянии V4 по Чансу на субстра-
тах малат+глутамат и сукцинат в контрольной и
опытной группах. Добавка АДФ увеличивала
скорость поглощения кислорода, что свидетель-
ствует о высокой сопряженности процессов
дыхания и окислительного фосфорилирования,
однако достоверных отличий между группами не
наблюдалось. Показатели дыхательного контроля
(ДК) на субстратах малат+глутамат и сукцинате
в двух группах также достоверно не отличались.
После 1 ч гипотермического хранения печени
наблюдалось достоверное увеличение скорости
дыхания митохондрий в состоянии V3 и V4 по
Чансу в опытной группе животных в присутствии
субстрата дыхания второго комплекса – сукцината
(таблица). В присутствии малата и глутамата
данные показатели не отличались от контрольных
значений. Дыхательный контроль в присутствии
субстратов 1- и 2-го комплексов достоверно не
отличался между группами и оставался на уровне
значений, полученных до гипотермического
хранения печени.
Известно, что основным источником синтеза
АТФ в клетке при нормальных условиях является
гликолиз. Согласно литературным данным глико-
литическая наработка АТФ в условиях гипотермии
считается недостаточной для поддержания пула
высокоэнергетических адениновых нуклеотидов
[9]. Кроме того, чрезмерная активация гликолиза
сопровождается развитием лактатного ацидоза,
нарушением работы многих внутриклеточных
ферментов и ионным дисбалансом [3]. В этих
условиях “поставщиками” энергии являются окис-
лительно-восстановительные процессы, протекаю-
щие в митохондриальной дыхательной цепи [2].
Известно, что при гипоксии НАД-зависимые суб-
страты полностью восстановлены и окисляться не
могут. Вместе с тем имеется возможность для
окисления ФАД-зависимых субстратов, позволяю-
щая сохранить сопрягающую функцию митохон-
дрий [3].
Указанные изменения реакции компонентов
дыхательной цепи на гипоксию приводят к уси-
ленному окислению сукцината, поскольку сукци-
натдегидрогеназа, в отличие от других дегидро-
геназ, является ФАД-зависимым ферментом,
активность которого не лимитируется соотноше-
нием НАД/НАДН. Показано, что при гипоксии
сукцинат имеет возможность монополизировать
дыхательную цепь митохондрий и его окисление
остается одним из немногих источников АТФ в
клетке, что позволяет частично сохранить энерго-
синтезирующую функцию митохондрий в условиях
ишемии [3]. Возможно, противоишемический
эффект сукцината связан не только с активацией
Дыхательные параметры изолированных митохондрий
печени крыс до и после гипотермического
хранения органа
Respiratory parameters of rat liver isolated mitochondria
prior to and after organ hypothermic storage
Примечание: 1 – р<0,05 по отношению к контролю; 2 – р<0,05
по отношению к значениям до хранения.
Notes: 1 – p<0.05 in respect to the control; 2 – p<0.05 as com-
pared to the data before storage .
The Table shows respiratory parameters of rat liver
isolated mitochondria prior to and after organ HS. The
data presented demonstrate that mitochondria, isolated
from liver before cold storage were characterised by
a low respiration rate in V4 energetic state according
to the Chance on the malate + glutamate and succinate
substrates in the control and experimental groups. ATP
adding increased the oxygen consumption rate that
testified to a high coupling of respiration and oxidative
phosphorylation processes, but no statistically
significant differences between groups were observed.
Respiratory control indices (RCI) on malate + glutama-
te and succinate in two groups did not statistically and
significantly differ as well.
In experimental group after 1 hr liver’s HS a
statistically significant increase in respiration rates in
V3 and V4 states according to the Chance method at
the presence of respiration substrate of the second
complex: succinate (Table) was observed. As for
malate and glutamate presence, these indices did not
differ from the control ones. RCI at the 1st and 2nd
complex substrates presence were not significantly
differ between the groups and remained at level of the
values obtained before liver HS.
Glycolysis is known to be the main source of ATP
synthesis in cell under normal conditions. According
to the literature data the ATP glycolytic accumulation
under hypothermia is considered to be insufficient to
maintain the pool of high-energetic adenine nucleotides
[9]. In addition, an excessive glycolytic activation is
accompanied with development of lactate acidosis, dis-
еыньлетахыД
ыртемарап
yrotaripseR
sretemarap
Оьломн,адоролсикеинещолгоП
2
ним1азаклебгм/
Ofolomn,ekatpunegyxO
2
nim1repnietorpfogmrep
яиненархоД
egarotserofeB
яиненархч1зереЧ
egarotsrh1retfA
ьлортнок
lortnoc
тыпо
tnemirepxe
ьлортнок
lortnoc
тыпо
tnemirepxe
V
4 лг+м
V
lg+m4
74,0±27,2 65,0±6,3 18,0±82,3 55,0±99,4
V
3
3,1±83,8 18,1±56,9 1,2±35,41 2 35,0±44,51 1
КД
CB 63,0±2,3 11,1±73,3 58,0±84,4 83,0±94,3
V
цкус4
V
cus4
22,1±62,3 43,1±93,5 40,1±79,5 65,1±12,61 2,1
V
3
22,1±97,9 63,1±96,21 16,3±92,71 2 31,3±19,13 2,1
КД
CB 62,0±97,2 33,0±55,2 76,0±19,2 81,0±1,2
42 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 17, 2007, №1
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 17, 2007, №1
сукцинатдегидрогеназного окисления, но и с вос-
становлением активности ключевого фермента
дыхательной цепи митохондрий клеток – цито-
хромоксидазы [2].
В данной работе для поддержания энергетичес-
кого статуса клеток печени в период гипотерми-
ческого хранения органа животные подвергались
предварительной обработке ЦФТ. Согласно совре-
менным представлениям, фетальные ткани
характеризуются высокой устойчивостью к гипок-
сии, так как основным источником макроэргов в
них является анаэробный гликолиз.
Ранее в наших исследованиях было показано,
что предварительная обработка крыс ЦФТ за 4 ч
до изоляции печени приводит к поддержанию
пируваткиназной активности на интактном уровне
при гипотермическом хранении органа в течение
1 ч [10]. Этот факт может свидетельствовать о
существенном вкладе пируваткиназы для поддер-
жания пула АТФ как АТФ-генерирующего фермен-
та или источника пирувата.
Выводы
Можно предположить, что введение животным
ЦФТ существенно повышает устойчивость клеток
печени к гипоксии за счёт активации механизмов
срочной адаптации к дефициту кислорода путём
усиления сукцинатоксидазного пути окисления,
вовлечение которого в энергетический метаболизм
препятствует снижению внутриклеточного содер-
жания АТФ.
Эффективность предварительной обработки
животных ЦФТ, вероятно, обусловлена наличием
в фетальных тканях биологически активных
соединений: эпидермального фактора роста, ИЛ 3,
инсулиноподобных факторов роста 1 и 2, инсулина
и др. [8, 11]. Для более детального понимания
механизмов действия ЦФТ на процессы генерации
энергии в гипотермических условиях требуются
дальнейшие исследования.
Литература
Никоненко А.С., Ковалёв А.А., Гриценко С.Н., Никонен-
ко Т.Н. Трансплантация печени.– Запорожье, 2000.–
С. 6-11.
Лукьянова Л.Д. Молекулярные механизмы тканевой
гипок-сии и адаптация организма // Фізіолог. журн.– 2003.–
Т. 4, №3.– С. 17-35.
Маевский Е.И., Гришина Е.В., Розенфельд А.С. и др.
Анаэробное образование сукцината и облегчение его
окисления – возможные механизмы адаптации клетки к
кислородному голоданию // Биофизика.– 2000.– Т. 45, №3.–
С. 509-513.
Мосолова И.М., Горская И.А., Шольц К.Ф. и др. Выделение
интактных митохондрий из печени крыс / В кн.: Методы
современной биохимии.– М.: Наука, 1975.– С. 45-47.
order in functioning of many intracellular enzymes and
ion dysbalance [3]. Under these conditions the energy
“suppliers” are the oxidation-reduction processes,
proceeding in a mitochondrial respiratory chain [2].
Under hypoxia the NAD-dependent substrates are
known as completely recovered and can not be
oxidised. However, there is the possibility for oxidation
of FAD-dependent substrates, enabling to preserve the
mitochondria coupling function [3].
These changes in the respiratory chain component
response to hypoxia result in a strengthened succinate
oxidation, since the succinate dehydrogenase, in con-
trast to other dehydrogenases is a FAD-dependent en-
zyme, which activity is not limited by the NAD/NADH
ratio. Under hypoxia the succinate was shown to be
capable to monopolise a respiratory mitochondrial chain
and its oxidation remains the one of a few ATP sources
in cell, that enables a partial preservation of energy-
synthesising function of mitochondria under ischemia
[3]. Anti-ischemic succinate effect is possibly related
not only to activation of succinate dehydro-genase
oxidation, but to the recovery of key enzyme activity
of cell mitochondria respiratory chain: cytochrome
oxidase [2].
In this work to maintain an energetic status of liver
cells during the organ hypothermic storage the animals
underwent the FTC pretreatment. According to the
current notions the fetal tissues are characterised with
a high resistance to hypoxia, i.e. an anaerobic
glycolysis is the main source of macroergs in them.
As we have demonstrated in our previous resear-
ches, a pretreatment of rats with FTC prior to 4 hrs of
liver isolation resulted in maintaining a pyruvate kinase
activity at an intact level under organ hypothermic
storage within 1 hr [10]. This fact may testify either to
a significant contribution of pyruvate kinase in to ATP
pool maintaining as an ATP-generating enzyme or as
pyruvate source.
Conclusions
FTC introducing into the animals may be assumed
as significantly increasing liver cell resistance to
hypoxia due to mechanism activation of urgent
adaptation to oxygen deficit via strengthening a
succinate oxidase oxidation pathway, whose involving
into energetic metabolism prevents a decrease in ATP
intracellular content.
The efficiency of pretreatment of animals with FTC
is probably stipulated to the presence in fetal tissues
of biologically active compounds, namely: epidermal
growth factor, IL-3, insulin-like growth factors 1 and
2, insulin etc. [8, 11]. Further researches are necessary
for more detailed understanding the mechanisms of
FTC effect on energy generation processes under
hypothermia.
1.
2.
3.
4.
43 PROBLEMS
OF CRYOBIOLOGY
Vol. 17, 2007, №1
ПРОБЛЕМЫ
КРИОБИОЛОГИИ
Т. 17, 2007, №1
Черкашина Д.В., Петренко А.Ю. Влияние предваритель-
ной обработки крыс эмбриоспецифическими факторами
на состояние антиоксидантной системы печени в ходе
гипотермического хранения и нормотермической репер-
фузии // Пробл. криобиологии.– 2003, №4.– С. 49-57.
Пат. 57680 А (Україна) МПК7 АО1№1/02. Середовище для
гіпотермічного зберігання ізольованої печінки / О.А. Се-
менченко, І.В. Шаніна, О.Ю. Петренко. Заявлено
05.11.2002. Опубл. 16.06.2003. Бюл. №6.
Adams H. Adenosine 5’-triphosphate determination with
phosphoglycerate kinase // In: Methods of enzymatic analysis /
Ed.: Bergmeyer H.U.– New York: Academic Press, 1963.–
P. 539-543.
Canesi L., Ciacci C., Betti M. et al. Growth factors stimulate
the activity of key glycolytic enzymes in isolated digestive gland
cells from mussles through tyrosine kinase mediated signal
transduction // Gen. Comp. Endocrinol.– 1999.– Vol. 116, N2.–
P. 241-248.
Cherkashina D.V., Tkacheva E.N., Semenchenko O.A. et al.
Pretreatment with fetal-specific factors positively affects rat
liver metabolic activity after short-term cold storage //
Abstracts of the 43rd Annual Meeting of the Society for
Cryobiology and Society for Low Temperature Biology.–
2006.– P. 129.
Cicalese L. Pyruvate in organ transplantation // JPEN J.
Parenter. Enteral. Nutr.– 2001.– Vol. 25, N4. – P.216-218.
Gonin-Giraud S., Mathieu A.L., Diocou S. et al. Decreased
glycolytic metabolism contributes to but is not the inducer of
apoptosis following IL-3-starvation // Cell Death Differ.– 2002.–
Vol. 9, N10.– P. 1147-1157.
Gornall A.G., Bardawill C.J., David M.M. Determination of
serumproteins by means of the biuret reaction // J. Biol.
Chem.– 1949.– Vol. 177, N2.– P.751-766.
Поступила 24.11.2005
References
Nikonenko A.S., Kovalev A.A., Gritsenko S.N., Nikonenko T.N.
Liver transplantation.– Zaporozhie, 2000.– P. 6-11.
Lukianova L.D. Molecular mechanisms of tissue hypoxia and
organism adaptation // Fiziologichny Zhurnal.– 2003.– Vol. 4,
N3.– P. 17-35.
Mayevsky E.I., Grishina E.V., Rozenfeld A.S. et al. Anaerobic
formation of succinate and facilitation of its oxidation – possible
mechanisms of cell adaptation to oxygen starvation //
Biofizika.– 2000.– Vol. 45, N3.– P. 509-513.
Mosolova I.M., Gorskaya I.A., Sholts K.F. et al. Isolation of
intact mitochondria from rat live / In: Methods of actual
biochemistry.– Moscow: Nauka, 1975.– P. 45-47.
Cherkashina D.V., Petrenko A.Yu. Effect of preliminary rat
treatment with embryospecific factors on the state of liver
anti-oxidant state within hypothermic storage and normo-
thermic perfusion // Problems of Cryobiology.– 2003.– N4.– P.
49-57.
Patent 57680 A (Ukraine) IPC7 AO1N1/02. Medium for
hypothermic storage of isolated liver / O.A. Semenchenko,
I.V. Shanina, O.Yu. Petrenko; Applied 05.11.22002; Published
16.06.2003.– Bull. N6.
Adams H. Adenosine 5’-triphosphate determination with
phosphoglycerate kinase // In: Methods of enzymatic analysis /
Ed.: H.U. Bergmeyer.– New York: Academic Press, 1963.–
P. 539-543.
Canesi L., Ciacci C., Betti M. et al. Growth factors stimulate
the activity of key glycolytic enzymes in isolated digestive gland
cells from mussles through tyrosine kinase mediated signal
transduction // Gen. Comp. Endocrinol.– 1999.– Vol. 116, N2.–
P. 241-248.
Cherkashina D.V., Tkacheva E.N., Semenchenko O.A. et al.
Pretreatment with fetal-specific factors positively affects rat
liver metabolic activity after short-term cold storage //
Abstracts of the 43rd Annual Meeting of the Society for
Cryobiology and Society for Low Temperature Biology.–
2006.– P. 129.
Cicalese L. Pyruvate in organ transplantation // JPEN J.
Parenter. Enteral. Nutr.– 2001.– Vol. 25, N4. – P.216-218.
Gonin-Giraud S., Mathieu A.L., Diocou S. et al. Decreased
glycolytic metabolism contributes to but is not the inducer of
apoptosis following IL-3-starvation // Cell Death Differ.–
2002.– Vol. 9, N10.– P. 1147-1157.
Gornall A.G., Bardawill C.J., David M.M. Determination of
serumproteins by means of the biuret reaction // J. Biol.
Chem.– 1949.– Vol. 177, N2.– P.751-766.
Accepted in 24.11.2005
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
|