Показники окисного фосфорилювання мітохондрій кардіоміоцитів щурів за умов штучного гіпобіозу
Дослiджено дихальну i фосфорилюючу активнiсть мiтохондрiй кардiомiоцитiв щурiв за умов штучного гiпобiозу. При використаннi двох субстратiв окиснення (сукцинату та малату) показано зниження швидкостi поглинання кисню мiтохондрiями. Встановлено часткове роз’єднання процесу спряження окиснення i фо...
Saved in:
| Published in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2013
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85653 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Показники окисного фосфорилювання мітохондрій кардіоміоцитів щурів за умов штучного гіпобіозу / С.Д. Мельничук, В.С. Морозова, С.В. Хижняк, В.М. Войціцький // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2013. — № 4. — С. 148–153. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-85653 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Мельничук, С.Д. Морозова, В.С. Хижняк, С.В. Войціцький, В.М. 2015-08-11T13:17:45Z 2015-08-11T13:17:45Z 2013 Показники окисного фосфорилювання мітохондрій кардіоміоцитів щурів за умов штучного гіпобіозу / С.Д. Мельничук, В.С. Морозова, С.В. Хижняк, В.М. Войціцький // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2013. — № 4. — С. 148–153. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85653 577.12:576:611.12: 591.543.42:636.028 Дослiджено дихальну i фосфорилюючу активнiсть мiтохондрiй кардiомiоцитiв щурiв за умов штучного гiпобiозу. При використаннi двох субстратiв окиснення (сукцинату та малату) показано зниження швидкостi поглинання кисню мiтохондрiями. Встановлено часткове роз’єднання процесу спряження окиснення i фосфорилювання при використаннi малату i не виявлено такого при використаннi сукцинату. Цi данi, а також результати з визначення активностi ферментiв дихального ланцюга дають змогу припустити переключення мiтохондрiй кардiомiоцитiв на сукцинатний тип тканинного дихання, який реалiзується при рiзних стрес-реакцiях, у тому числi за умов дослiдження. Исследована дыхательная и фосфорилирующая активность митохондрий кардиомиоцитов крыс в условиях искусственного гипобиоза. При использовании двух субстратов окисления (сукцината и малата) показано снижение скорости поглощения кислорода митохондриями. Установлено частичное разобщение процесса сопряжения окисления и фосфорилирования при использовании малата, которое не выявлено при использовании сукцината. Эти данные, а также результаты исследования активности ферментов дыхательной цепи позволяют предположить переключение митохондрий кардиомиоцитов на сукцинатный тип тканевого дыхания, которое реализуется при различных стресс-реакциях, в том числе в условиях исследования. The respiratory and phosphorylation activities of the mitochondria of cardiomyocytes in rats under artificial hypobiosis are investigated. Using two oxidation substrates (succinate and malate), the decrease of the absorption rate of oxygen by mitochondria is shown. By the use of malate, the partial separation of the coupling of the oxidation and phosphorylation processes in mitochondria is found, that is different from that using succinate. These data and the results of investigation of the activity of respiratory chain enzymes allow us to assume the cardiomyocytes mitochondria switches on the succinate type of the tissue respiration. This type of the tissue respiration is realized under the various stress responses, including the conditions of research. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Біохімія Показники окисного фосфорилювання мітохондрій кардіоміоцитів щурів за умов штучного гіпобіозу Показатели окислительного фосфорилирования митохондрий кардиомицитов крыс в условиях искусственного гипобиоза The oxidative phosphorylation parameters of cardiomyocyte mitochondria of rats under artificial hypobiosis Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Показники окисного фосфорилювання мітохондрій кардіоміоцитів щурів за умов штучного гіпобіозу |
| spellingShingle |
Показники окисного фосфорилювання мітохондрій кардіоміоцитів щурів за умов штучного гіпобіозу Мельничук, С.Д. Морозова, В.С. Хижняк, С.В. Войціцький, В.М. Біохімія |
| title_short |
Показники окисного фосфорилювання мітохондрій кардіоміоцитів щурів за умов штучного гіпобіозу |
| title_full |
Показники окисного фосфорилювання мітохондрій кардіоміоцитів щурів за умов штучного гіпобіозу |
| title_fullStr |
Показники окисного фосфорилювання мітохондрій кардіоміоцитів щурів за умов штучного гіпобіозу |
| title_full_unstemmed |
Показники окисного фосфорилювання мітохондрій кардіоміоцитів щурів за умов штучного гіпобіозу |
| title_sort |
показники окисного фосфорилювання мітохондрій кардіоміоцитів щурів за умов штучного гіпобіозу |
| author |
Мельничук, С.Д. Морозова, В.С. Хижняк, С.В. Войціцький, В.М. |
| author_facet |
Мельничук, С.Д. Морозова, В.С. Хижняк, С.В. Войціцький, В.М. |
| topic |
Біохімія |
| topic_facet |
Біохімія |
| publishDate |
2013 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Доповіді НАН України |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Показатели окислительного фосфорилирования митохондрий кардиомицитов крыс в условиях искусственного гипобиоза The oxidative phosphorylation parameters of cardiomyocyte mitochondria of rats under artificial hypobiosis |
| description |
Дослiджено дихальну i фосфорилюючу активнiсть мiтохондрiй кардiомiоцитiв щурiв за
умов штучного гiпобiозу. При використаннi двох субстратiв окиснення (сукцинату та
малату) показано зниження швидкостi поглинання кисню мiтохондрiями. Встановлено
часткове роз’єднання процесу спряження окиснення i фосфорилювання при використаннi
малату i не виявлено такого при використаннi сукцинату. Цi данi, а також результати з визначення активностi ферментiв дихального ланцюга дають змогу припустити переключення мiтохондрiй кардiомiоцитiв на сукцинатний тип тканинного дихання,
який реалiзується при рiзних стрес-реакцiях, у тому числi за умов дослiдження.
Исследована дыхательная и фосфорилирующая активность митохондрий кардиомиоцитов
крыс в условиях искусственного гипобиоза. При использовании двух субстратов окисления (сукцината и малата) показано снижение скорости поглощения кислорода митохондриями. Установлено частичное разобщение процесса сопряжения окисления и фосфорилирования при использовании малата, которое не выявлено при использовании сукцината.
Эти данные, а также результаты исследования активности ферментов дыхательной цепи позволяют предположить переключение митохондрий кардиомиоцитов на сукцинатный тип тканевого дыхания, которое реализуется при различных стресс-реакциях, в том числе
в условиях исследования.
The respiratory and phosphorylation activities of the mitochondria of cardiomyocytes in rats under
artificial hypobiosis are investigated. Using two oxidation substrates (succinate and malate), the
decrease of the absorption rate of oxygen by mitochondria is shown. By the use of malate, the
partial separation of the coupling of the oxidation and phosphorylation processes in mitochondria is
found, that is different from that using succinate. These data and the results of investigation of the
activity of respiratory chain enzymes allow us to assume the cardiomyocytes mitochondria switches
on the succinate type of the tissue respiration. This type of the tissue respiration is realized under
the various stress responses, including the conditions of research.
|
| issn |
1025-6415 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/85653 |
| citation_txt |
Показники окисного фосфорилювання мітохондрій кардіоміоцитів щурів за умов штучного гіпобіозу / С.Д. Мельничук, В.С. Морозова, С.В. Хижняк, В.М. Войціцький // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2013. — № 4. — С. 148–153. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT melʹničuksd pokaznikiokisnogofosforilûvannâmítohondríikardíomíocitívŝurívzaumovštučnogogípobíozu AT morozovavs pokaznikiokisnogofosforilûvannâmítohondríikardíomíocitívŝurívzaumovštučnogogípobíozu AT hižnâksv pokaznikiokisnogofosforilûvannâmítohondríikardíomíocitívŝurívzaumovštučnogogípobíozu AT voicícʹkiivm pokaznikiokisnogofosforilûvannâmítohondríikardíomíocitívŝurívzaumovštučnogogípobíozu AT melʹničuksd pokazateliokislitelʹnogofosforilirovaniâmitohondriikardiomicitovkrysvusloviâhiskusstvennogogipobioza AT morozovavs pokazateliokislitelʹnogofosforilirovaniâmitohondriikardiomicitovkrysvusloviâhiskusstvennogogipobioza AT hižnâksv pokazateliokislitelʹnogofosforilirovaniâmitohondriikardiomicitovkrysvusloviâhiskusstvennogogipobioza AT voicícʹkiivm pokazateliokislitelʹnogofosforilirovaniâmitohondriikardiomicitovkrysvusloviâhiskusstvennogogipobioza AT melʹničuksd theoxidativephosphorylationparametersofcardiomyocytemitochondriaofratsunderartificialhypobiosis AT morozovavs theoxidativephosphorylationparametersofcardiomyocytemitochondriaofratsunderartificialhypobiosis AT hižnâksv theoxidativephosphorylationparametersofcardiomyocytemitochondriaofratsunderartificialhypobiosis AT voicícʹkiivm theoxidativephosphorylationparametersofcardiomyocytemitochondriaofratsunderartificialhypobiosis |
| first_indexed |
2025-11-25T17:49:09Z |
| last_indexed |
2025-11-25T17:49:09Z |
| _version_ |
1850519119858761728 |
| fulltext |
УДК 577.12:576:611.12: 591.543.42:636.028
Член-кореспондент НААН України С. Д. Мельничук, В. С. Морозова,
С.В. Хижняк, В.М. Войцiцький
Показники окисного фосфорилювання мiтохондрiй
кардiомiоцитiв щурiв за умов штучного гiпобiозу
(Представлено академiком НАН України С.В. Комiсаренком)
Дослiджено дихальну i фосфорилюючу активнiсть мiтохондрiй кардiомiоцитiв щурiв за
умов штучного гiпобiозу. При використаннi двох субстратiв окиснення (сукцинату та
малату) показано зниження швидкостi поглинання кисню мiтохондрiями. Встановлено
часткове роз’єднання процесу спряження окиснення i фосфорилювання при використаннi
малату i не виявлено такого при використаннi сукцинату. Цi данi, а також результа-
ти з визначення активностi ферментiв дихального ланцюга дають змогу припустити
переключення мiтохондрiй кардiомiоцитiв на сукцинатний тип тканинного дихання,
який реалiзується при рiзних стрес-реакцiях, у тому числi за умов дослiдження.
Життєдiяльнiсть органiзмiв забезпечує сукупнiсть процесiв перетворення енергiї, що вiдбу-
ваються в клiтинах органiзму. Значну роль в цьому вiдiграють енергоперетворюючi мемб-
рани, а саме внутрiшнi мембрани мiтохондрiй, за рахунок функцiонування спецiальних
ферментних систем (оксидоредуктаз), якi формують електронтранспортний (дихальний)
ланцюг, а також зворотної Н+-АТФази [1, 2].
Мiтохондрiї — є основними споживачами кисню i виробниками бiльшої частини енергiї
в клiтинi. Важливу роль при переходi тварин до стану зимової сплячки (гiбернацiї) вiдi-
грають процеси, що вiдбуваються в мiтохондрiях [3]. Встановлено, що iзольованi мiтохондрiї
кардiомiоцитiв гiбернуючих тварин мають значно знижену порiвняно з мiтохондрiями го-
мойотермних тварин швидкiсть дихання у всiх метаболiчних станах. Водночас, у тварин-гi-
бернантiв, на вiдмiну вiд iнших ссавцiв, при зниженнi температури до 7 ◦С зберiгається
судинна авторегуляцiя, серце зберiгає здатнiсть до скорочення [4].
Мiтохондрiї чутливi до будь-якого впливу, особливо до кисневої недостатностi. Первин-
ною їх реакцiєю є пригнiчення окисного фосфорилювання [2], який дає змогу аеробним
органiзмам уловлювати значну частку енергiї окиснення субстратiв. Дослiдження функ-
цiонального стану дихального ланцюга мiтохондрiй широко використовують для вивчення
енергетичного обмiну в рiзних фiзiологiчних станах органiзму [5].
Враховуючи, що на сьогоднi важливим методом зниження функцiональної активностi
серця при хiрургiчних втручаннях є гiпотермiя [6], яка на клiтинному рiвнi призводить до
енергетичного виснаження, дослiдження можливих шляхiв тривалого зниження функцiй
серця вбачається однiєю з важливих задач кардiохiрургiї. Зниження температури органiзму
на фонi гiперкапнiї та гiпоксiї, що спостерiгається в умовах штучного гiпобiозу, потребує
дослiдження перебiгу бiоенергетичних процесiв у клiтинах рiзних органiв, у тому числi
кардiомiоцитах.
Мета дослiдження полягала у вивченнi дихальної i фосфорилюючої активностi мiтохонд-
рiй кардiомiоцитiв щурiв у станi штучного гiпобiозу.
© С. Д. Мельничук, В.С. Морозова, С.В. Хижняк, В.М. Войцiцький, 2013
148 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, №4
Матерiали i методи. Експерименти проводили вiдповiдно до вимог “Європейської кон-
венцiї про захист хребетних тварин, якi використовуються з експериментальною та iншою
науковою метою” (Страсбург, 1985), за загальними етичними принципами експериментiв на
тваринах, ухваленими Першим нацiональним конгресом України з бiоетики (2001 р.).
У дослiдах використовували бiлих безпородних щурiв-самцiв масою 180–200 г, яких
утримували в стандартних умовах вiварiю. Щурiв роздiлили на двi групи (по сiм особин
у кожнiй): I — контрольнi тварини; II — тварини у станi гiпобiозу. Стан штучного гiпобiо-
зу створювали за методикою Бахметьєва–Джайя–Анжуса, яка детально описана в [7]. Для
введення в стан штучного гiпобiозу тварин помiщали в герметично закриту камеру об’ємом
3 дм3, температура в камерi становила 3–4 ◦С. Протягом перебування тварин у камерi за
таких умов змiнюється як температура, так i склад газового середовища: розвивається гi-
перкапнiя (зростає вмiст вуглекислого газу) та гiпоксiя (зменшується рiвень кисню). Через
3–3,5 год залежно вiд iндивiдуальних особливостей у тварин знижується ректальна темпе-
ратура з 37 ◦С до 17 ◦С, зменшується частота серцевих скорочень з 380 до 80 ударiв за хви-
лину, повнiстю втрачається рухомiсть, реакцiя на больовий подразник та зникає рефлекс на
положення, що свiдчить про розвиток стану штучного гiпобiозу. Тварин контрольної групи
та в станi штучного гiпобiозу пiддавали декапiтацiї.
Препарати мiтохондрiй кардiомiоцитiв отримували методом диференцiального центри-
фугування [8], а пiсля їх заморожування–вiдтаювання i подальшого центрифугування одер-
жували субмiтохондрiальнi частинки — препарати внутрiшньої мембрани мiтохондрiй [9].
Вмiст бiлка в дослiджуваних препаратах визначали методом Лоурi i спiвавт. [10]. Iнтен-
сивнiсть дихання мiтохондрiй реєстрували за допомогою полярографа LP-7 у термоста-
тованiй кюветi з використанням платинового електрода [9]. Середовище iнкубацiї мiс-
тило 150 ммоль/л сахарози, 50 ммоль/л КСl, 3 ммоль/л MgCl2, 5 ммоль/л КН2РО4,
5 ммоль/л трис-HCl буфер (pH 7,4). Дихання стимулювали додаванням аденозиндифо-
сфату (АДФ) (кiнцева концентрацiя 200 нмоль/л). Як субстрати окиснення використову-
вали малат чи сукцинат у кiнцевiй концентрацiї 10 ммоль/л. За отриманими полярогра-
мами iдентифiкували енергетичний стан мiтохондрiй за Чансом [11] i розраховували швид-
кiсть дихання в цих станах: стан 2 — “вiльний” (V S
4 ); стан 3 — АДФ-стимульоване дихан-
ня, або “активний” (V3); 4 — “контрольований” (V АТФ
4 ); Vф — швидкiсть фосфорилювання
АДФ. Розраховували також швидкiсть дихання мiтохондрiй в умовах роз’єднання окисно-
го фосфорилювання 2,4-динiтрофенолом (2,4-ДНФ) — VДНФ, дихальний контроль (ДК) —
V3/V
АТФ
4 , ефективнiсть фосфорилювання доданого АДФ — АДФ/О, а також показник, що
характеризує активнiсть АТФ-гiдролазних реакцiй мiтохондрiй — V S
4 /V АТФ
4 .
Визначення активностi сукцинат-КоQ-оксидоредуктази (ЕС 1.3.99.1.) та цитохромокси-
дази (ЕС 1.9.3.1.) в препаратах внутрiшньої мембрани мiтохондрiй проводили спектрофо-
тометрично згiдно з рекомендацiями [12].
Експериментальнi данi обробляли загальноприйнятими методами варiацiйної статисти-
ки. Вiрогiднiсть вiдмiнностей мiж показниками експериментальної i контрольної груп оцi-
нювали за t-критерiєм Стьюдента.
Результати та їх обговорення. Використання екзогенного субстрату дихального лан-
цюга мiтохондрiй — малату дає змогу оцiнити функцiонування всiх дiлянок спряження
окисного фосфорилювання в умовах експерименту. Згiдно з результатами проведених до-
слiджень показникiв дихальної активностi за умов штучного гiпобiозу (табл. 1), величина
V S
4 , що характеризує швидкiсть поглинання кисню при додаваннi до суспензiї мiтохондрiй
субстрату окиснення, зменшується в середньому у 2,4 раза порiвняно з контролем. Пока-
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №4 149
Таблиця 1. Показники iнтенсивностi дихальної та фосфорилюючої активностi мiтохондрiй кардiомiоцитiв щурiв у контролi та за умов штучного
гiпобiозу (M ±m, n = 7)
Умови
дослiду
V S
4 , мкатом
О2/(хв · мг
бiлка)
V3, мкатом
О2/(хв · мг
бiлка)
V АТФ
4 , мкатом
О2/(хв · мг
бiлка)
Vф, мкатом
О2/(хв · мг
бiлка)
VДНФ, мкатом
О2/(хв · мг
бiлка)
АДФ/O ДК V S
4 /V АТФ
4
Субстрат малат
Контроль 0,052 ± 0,003 0,146 ± 0,012 0,041 ± 0,006 0,493 ± 0,025 0,195 ± 0,011 2,192 ± 0,129 3,784 ± 0,468 1,364 ± 0,213
Гiпобiоз 0,022 ± 0,003∗ 0,059 ± 0,002∗ 0,021 ± 0,003∗ 0,238 ± 0,017∗ 0,089 ± 0,006∗ 1,753 ± 0,055∗ 2,922 ± 0,424∗ 1,068 ± 0,104∗
Субстрат сукцинат
Контроль 0,031 ± 0,005 0,097 ± 0,006 0,022 ± 0,003 0,316 ± 0,032 0,127 ± 0,008 1,447 ± 0,041 4,408 ± 0,368 1,326 ± 0,096
Гiпобiоз 0,016 ± 0,003∗ 0,047 ± 0,004∗ 0,011 ± 0,002∗ 0,211 ± 0,031∗ 0,057 ± 0,003∗ 1,094 ± 0,028∗ 4,466 ± 0,593 1,424 ± 0,125
Пр и м i т ка. V S
4 — iнтенсивнiсть дихання в станi 2 (до мiтохондрiй доданий екзогенний субстрат, але немає акцептора фосфату); V3— iнтенсивнiсть
дихання в станi 3 (мiтохондрiї з субстратом окиснення i АДФ); V АТФ
4 — iнтенсивнiсть дихання в станi 4 (у системi вичерпується доданий акцептор
фосфату, але концентрацiя субстратiв окиснення продовжує залишатися високою); VДНФ — iнтенсивнiсть дихання мiтохондрiй за умов дiї роз’єд-
нувача окисного фосфорилювання 2,4-динiтрофенолу; Vф — швидкiсть фосфорилювання мiтохондрiй; ДК — дихальний контроль (V3/V
АТФ
4 );
АДФ/О — ефективнiсть фосфорилювання доданого АДФ, що вiдповiдає коефiцiєнту Р/О; V S
4 /V АТФ
4 — характеризує активнiсть АТФ-гiдролазних
реакцiй мiтохондрiй.
∗P 6 0,05 вiдносно контролю.
150
IS
S
N
1
0
2
5
-6
4
1
5
R
epo
rts
o
f
th
e
N
a
tio
n
a
l
A
ca
d
em
y
o
f
S
cien
ces
o
f
U
kra
in
e,
2
0
1
3
,
№
4
зники споживання кисню при додаваннi в реакцiйну сумiш АДФ (V3) i пiсля повного його
фосфорилювання (V АТФ
4 ) при цьому також знижуються в 2,5 i 2,0 раза вiдповiдно. По-
казник швидкостi дихання мiтохондрiй в умовах роз’єднання окисного фосфорилювання
(VДНФ) зменшується в 2,2 раза, а швидкостi фосфорилювання (Vф) — в 2,1 раза порiвня-
но з контролем. Отриманi результати свiдчать про зниження швидкостi поглинання кисню
мiтохондрiями кардiомiоцитiв за умов гiпобiозу.
Використовуючи як субстрат окиснення сукцинат, можна оцiнити функцiональний стан
комплексiв дихального ланцюга сукцинат-КоQ-оксидоредуктази, КоQ-цитохром c-оксидо-
редуктази та цитохромоксидази. Аналiз отриманих результатiв (див. табл. 1) свiдчить про
те, що iнтенсивнiсть дихання мiтохондрiй (V S
4 ), швидкiсть активного окиснення сукцинату
(V3), швидкiсть “контрольованого” окиснення (V АТФ
4 ) у станi штучного гiпобiозу вiрогiдно
знижуються в середньому в 1,9; 2,1; 2,0 раза вiдповiдно порiвняно з контролем. Швидкiсть
дихання в станi роз’єднання (VДНФ) i швидкiсть фосфорилювання Vф в умовах експеримен-
ту також зменшуються в 2,2 i 1,5 раза вiдповiдно. Таким чином, при використаннi сукци-
нату, як i малату, спостерiгається зменшення швидкостi поглинання кисню мiтохондрiями
кардiмiоцитiв (за умов гiпобiозу), що може бути обумовлено дисфункцiєю дихального лан-
цюга.
При використаннi як субстрату малату величина АДФ/О зменшується в середньому на
20%, а коефiцiєнт ДК — на 23% порiвняно з контролем. З урахуванням того, що величи-
ни показника АДФ/О та ДК залишаються на досить високому рiвнi (див. табл. 1), можна
стверджувати лише про часткове роз’єднання процесу спряження окиснення i фосфорилю-
вання в мiтохондрiях за цих умов.
У той же час при використаннi сукцинату значення показника АДФ/О зменшується
в середньому на 24%, а величини коефiцiєнта ДК не змiнюються вiдносно контролю. Тобто
роз’єднання спряження процесiв окисного фосфорилювання не вiдбувається, як це мало
мiсце при використаннi малату. Можливо, це пояснюється переключенням мiтохондрiй на
сукцинатний тип тканинного дихання — це механiзм домiнування окиснення бурштинової
кислоти ферментами дихального ланцюга, який реалiзується при рiзних стрес-реакцiях,
у тому числi холодовому стресi та за рiзноманiтних екстремальних умов для пiдтримання
високого температурного рiвня життя [13].
Величина показника гiдролiзуючої активностi Н+-АТФази (V S
4 /V АТФ
4 ) при використаннi
малату зменшується на 22% вiдносно контролю, а при використаннi сукцинату iстотно не
змiнюється (див. табл. 1).
Для оцiнки функцiональної активностi дихального ланцюга мiтохондрiй кардiомiоци-
тiв щурiв визначали активнiсть ферментiв дихального ланцюга препаратiв внутрiшньої
мембрани мiтохондрiй: сукцинат-КоQ-оксидоредуктази та цитохромоксидази (рис. 1). За
умов штучного гiпобiозу активнiсть сукцинат-КоQ-оксидоредуктази (II комплексу дихаль-
ного ланцюга) в мембранних препаратах збiльшується на 65% (172,8 ± 16,1 та 284,9 ± 25,2
нмоль ферицiанiду/(хв · мг бiлка) (P 6 0,05) у контролi та за умов гiпобiозу вiдповiдно).
Активнiсть цитохромоксидази (IV комплексу дихального ланцюга) в мембранних препара-
тах змiнюється недостовiрно (28,5± 2,5 та 23,8± 2,1 мкмоль ок. цитохрому c/(хв ·мг бiлка)
у контролi та за умов гiпобiозу вiдповiдно).
Аналiзуючи отриманi результати вiдзначимо, що за умов штучного гiпобiозу при вико-
ристаннi як субстрату малату вiдбувається часткове роз’єднання процесу спряження окис-
нення i фосфорилювання в мiтохондрiях кардiомiоцитiв щурiв, чого не спостерiгається при
використаннi сукцинату. Тому можна припустити пригнiчення функцiональної активностi
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №4 151
Рис. 1. Ферментативна активнiсть препаратiв внутрiшньої мембрани мiтохондрiй кардiомiоцитiв щурiв
у контролi та за умов штучного гiпобiозу (% вiдносно контролю).
∗P 6 0,05 вiдносно контролю
першої ланки спряження окиснення та фосфорилювання дихального ланцюга з урахуван-
ням, що при цьому не виявлено змiн функцiональної активностi кiнцевої ланки спряження.
Отриманi результати є пiдтвердженням можливостi ендогенного регулювання гiпобiозу за
рахунок модифiкацiї функцiональної активностi окремих ланок дихального ланцюга мiто-
хондрiй, наприклад, як i при використаннi iнгiбiторiв дихального ланцюга [3].
Крiм того, виявлене пiдвищення сукцинат-КоQ-оксидоредуктазної активностi мембран-
них препаратiв вказує на можливiсть переключення кардiомiоцитiв на сукцинатний тип
тканинного дихання, який зумовлює пiдтримання необхiдного енергозабезпечення, оскiль-
ки серце має функцiонувати в достатньому режимi, у тому числi за умов гiпобiозу. Мо-
жливо, це обумовлює i вiдсутнiсть iстотних змiн АТФ-гiдролазної активностi, що свiдчить
про достатнiсть утворення енергiї за таких умов. Часткове iнгiбування процесiв окисного
фосфорилювання в кардiомiоцитах, можливо, пов’язано не з переходом функцiонування
мiтохондрiй у режим теплопостачання [1], а зi зменшенням частоти серцевих скорочень i,
вiдповiдно, зi зменшенням потреби в АТФ.
1. Скулачев В.П. Энергетика биологических мембран. – Москва: Наука, 1989. – 564 с.
2. Ленинджер А. Основы биохимии: В 3 т. Т. 2 / Пер. с англ. – Москва: Мир, 1985. – 368 с.
3. Сосулина Л.Ю., Сухова Г. С., Чудный М.Н., Ашмарин И.П. Действие АДФ-рибозы на механическую
и биоэлектрическую активность сердца лягушки // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. – 1999. –
85, № 4. – С. 508–514.
4. Burlington R.F., Milsom W.K. The cardiovascular system in hibernating mammals: recent advances //
Living in the cold II. Collogue INSER. – Москва: Jon Libbey Eurotext Ltd. – 1989. – P. 235–243.
5. Кузьменко Д.И., Жаворонок Т. В., Мамонтова И.П. и др. Биоэнергетика клетки. Химия патологи-
ческих процессов: учеб. пособие / Под ред. В. Ю. Сереброва, Г.А. Сухановой. – Томск: Сиб. гос. мед.
ун-т, 2008. – 180 с.
6. Литасова Е. Е., Власов Ю.А., Окунева Г.Н. и др. Клиническая физиология искусственной гипотер-
мии. – Новосибирск: Наука, Сиб. предприятие РАН, 1997. – 565 с.
7. Мельничук С.Д., Мельничук Д.О. Гiпобiоз тварин (молекулярнi механiзми та практичне значення
для сiльського господарства i медицини). – Київ: Видавничий центр НАУ, 2007. – 220 с.
8. Ахмеров Р.Н. Выделение интактных митохондрий из слизистой кишечника // Узб. биол. журн. –
1978. – № 4. – С. 38–41.
9. Практикум по биохимии / Под ред. Н.В. Северина, Л.Н. Соловьевой. – Москва: Изд-во Моск. ун-та,
1989. – 509 с.
152 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013, №4
10. Lowry O.H., Rosebrough N. J., Farr A. L., Randall R.T. Protein measurement with the Folin phenol
reagent // J. Biol. Chem. – 1951. – 193, No 1. – P. 265–275.
11. Руководство по изучению биологического окисления полярографическим методом / Под ред.
Г.М. Франка. – Москва: Наука, 1973. – 78 с.
12. Методы биохимических исследований / Под. ред. М. И. Прохоровой. – Ленинград: Изд-во Ленингр.
ун-та, 1982. – 234 с.
13. Тимофеев Н.Н. Гипобиоз и криобиоз. Настоящее, прошлое и будущее. – Москва: Информ-Знание,
2005. – 256 с.
Надiйшло до редакцiї 13.07.2012Українська лабораторiя якостi i безпеки
продукцiї агропромислового комплексу
Нацiонального унiверситету бiоресурсiв
i природокористування України, Київ
Член-корреспондент НААН Украины С.Д. Мельничук, В.С. Морозова,
С.В. Хижняк, В.М. Войцицкий
Показатели окислительного фосфорилирования митохондрий
кардиомицитов крыс в условиях искусственного гипобиоза
Исследована дыхательная и фосфорилирующая активность митохондрий кардиомиоцитов
крыс в условиях искусственного гипобиоза. При использовании двух субстратов окисле-
ния (сукцината и малата) показано снижение скорости поглощения кислорода митохонд-
риями. Установлено частичное разобщение процесса сопряжения окисления и фосфорили-
рования при использовании малата, которое не выявлено при использовании сукцината.
Эти данные, а также результаты исследования активности ферментов дыхательной це-
пи позволяют предположить переключение митохондрий кардиомиоцитов на сукцинатный
тип тканевого дыхания, которое реализуется при различных стресс-реакциях, в том числе
в условиях исследования.
Corresponding Member of the NAAS of Ukraine S.D. Melnytchuk, V. S. Morozova,
S.V. Khyzhnyak, V.M. Voitsitsky
The oxidative phosphorylation parameters of cardiomyocyte
mitochondria of rats under artificial hypobiosis
The respiratory and phosphorylation activities of the mitochondria of cardiomyocytes in rats under
artificial hypobiosis are investigated. Using two oxidation substrates (succinate and malate), the
decrease of the absorption rate of oxygen by mitochondria is shown. By the use of malate, the
partial separation of the coupling of the oxidation and phosphorylation processes in mitochondria is
found, that is different from that using succinate. These data and the results of investigation of the
activity of respiratory chain enzymes allow us to assume the cardiomyocytes mitochondria switches
on the succinate type of the tissue respiration. This type of the tissue respiration is realized under
the various stress responses, including the conditions of research.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2013, №4 153
|