Введение к работе
Актуальность темы. Перекисное окисление липидов и участие в этом процессе кислородных радикалов при нормальных и патологических состояниях клеток животных уже в течении двух десятилетий привлекают пристальное витание исследователей. Протекание свободно-радикальных процессов характерно для всех живых организмов. Во многих исследованиях показаны множественность и большое разнообразие процессов, приводящих к генерации активных форм кислорода в различных компартментах клетки и перекисному окислению липидов мембранных структур. Однако, до сих пор остается неясным какова роль перекисного окисления липидов в. нормальном метаболизме.
Начиная с работ Напіег и /ЯсЯпідАІ/1954/ были получены многочисленные данные о влиянии лапопероксидации на функционирование ферментныхсистем митохондрий, на структуру и такие свойства митохондриальных мембран как проницаемость и устойчивость белок-липидных комплексов, гя функциональную актив-кость митохондрий в целом /обзор BindoSPi, 1988/.
В большинстве этих работ перекисное окисление липидов инициировалось, тем или'иным способом. Исследованию перекиского окисления липидов, протекающего в мембранах митохондрий в отсутствии инициатора, т.е. целиком зависимого от электронного транспорта посьлцены лишь отдельные работы /Ситковский и г-У:. 1973/.;
.. При исследовании окислительного фосфорилирования необхо-димо учитывать,, что липидное окружение мембранных ферментов является не только матрицей, но и средой, определяющей их специфическую конфигурацию; подвижность. Лнпидннй'состав, уровень окисленности и вязкость мембраны тесно взаимосвязаны и влияют на активность мембранных ф рментов /Бурлакова, 1978; Хепаг, 197.4/. В связи с зті-.j очень важны исследования окислительного фосфорилирования в митохондриях при том или ином воздействии на липидную фазу: в частности, при воздействии гро- и антиоксядантов.
Проблема взаимосвязи двух процессов, перекисного окисленій липидов «"окислительного фосфорилирования в митохондриях іечени начата детально исследоваться лишь в последнее время 'Дмитриев и др., 1985/ в связи, с проблемой регуляции синтеза
-г -
ЛТФ. Интэпес предсташшет и возможное участие в процессе фосфорилирования активных п* эдуктов перекисного окисления липидов. Необходимость некоего продукта перекисного окисления липидов в условиях анаэробиоза /транспорт электронов на ферри-цианвд/ для осуществления окислительного фосфорилирования была показана в работе Кондрашовой и-Мироновой /1971/. В последние годы собираются доказательсьва и появляются новые факты, которые позволяют предположить, что наличие д/^гґ" является необходимым, но не достаточны?/, условием синтеза АТФ /<в<уг?,1977; Vfeiiezhott and Chen, 1985; Siatez,1937/; вновь получают распространение представления об участии иятермеди-ата во внутркмембранном переносе энергии, и поэтому весьма актуально выяснения природы кнтермедиата. В связи с этим представляет интерес изучение взаимосвязи двух процессов: герекис-ного окисления липидов и мембранного фосфорилирования и иссле-д зание влияния антиоксидантов на оба процесса.
Цель и зягтачи исследования. Настоящая работа посвящена изучению перекисного окисления липидов и роли липидоз в регуляции синтеза АТФ в митохондриях печени. В число задач работы входило:
Изучение перекисного окисления митохокдриазышх липидов, зависимого от электронного транспорта /окисления субстрата/, т.е. в отсутствие ионов Гег+ и других инициаторов.
Исследование влияния ингибиторов электронного транспорта и разобщителей окислительного фосфорилирования на пе-рекисное окисление липидов гпитохокдриальных мембран.
Изучение влияния ионов Ге +, пропилгаллата и других фагсторов, которые стимулируют или ингиб;груют образование ли-пидных радикалов, на окислительное фоефорплит.азание.
Такие соединения как ггропклгаллат и ионол являются ловуз-ка\ш лигошных радикалов, обладают алтиоксияатнвньг.гн функциями; вакко было изучить их влияние на окислительное фосфорили-рование к классифицировать их действие. Такое изучение позволяет судить о взаимосвязи двух процессов: перекисного окнсле-ння липидов и ок'.слптелького фоефогнл'.фозання в митохондриях.
Научная новизна работы. Гшоведенэ исследование завнсимос-
— * *—
ти интенсивности перекисного окислення от функционального ссс-
тояния митохондрий: впервые показано, что переход митохондрий в фосфорилирующее состояние сопровождается ингибированием переписного окисления липидов.
Исследованы дыхание и синтез АТФ в митохондриях при действии факторов, регулирующих концентрацию радикалов: пропил -галлата -ловушки липидных радикалов; Fa , НАДН, УФ-облучения, ионизирующего излучения, которые стимулируют образование липидных радикалов. Устаноатено, что на процесс фосфорилирования влияют не только разобщители - протонофоры, но и разобщители другого типа - соединения, снижающие концентрацию липидных радикалов. Впервые показано существование гибкой регуляции синтеза АТФ за счет поддержания соответствующего уровня липидных радикалов.
В дополнение представлениям о перекисном окислении липидов как о повреждачзцем факторе в работе впервые показано существование равновесия между образованием и утилизацией липидных радикалов необходимого для функционировчния механизма преобразования энергии. Обнаруженные закономерности указываитна тесную взаимосвязь двух процессов - перекисиого окисления липидов и окислительного фосфорилирования в митохондриях печени. Полученные данные свидетельствуют в пользу предположения об участии свободнорадккального лкпидного интермедиата в преобразовали:! энергии. Работа являемся необходимы!.! этапом в изучении механизм трансформации энергии в мембранах митохондрий, одной из важных проблем биоэнергетики.
Практическая значимость работы. Полученные результаты вносят определенный вклад в изучение процессов перекисного окисления липидоз к механизмов еііо регуляции ь мембранах митохондрий, а также в исследовании механизма регуляции синтеза АТФ з митохондриях.
Зншие механизма ре гуля :и синтеза АТФ валю для целенап-зазленного воздействия на систему окислительного фосфорилиро-запия в клетках при интенсивной работе и развитии патслогичос-сих состояний. Поскольку исследованная ^ігуляция реализуется ; :рез липидную фас/, то воздействие на состав липидов и пере-исное окисление, в частности, воздействие антиоксидантами, гажет оказаться хорошим инструментом управления системой син-еза АТФ. Результаты работы могут быть использованы в дальной-кх теоретических и прикладных исследованиях энергетических
процессов в митохондриях при различных патологических.состо- . яниях.
Апробация работы. Материалы, изложенные в диссертации, . докладывались на научных семинарах кафедры биофизики Биологи- . ческого факультета и кафедры биофизики Физического факультета . МГУ /1990/, Института биологической физики АН СССР /Пущино/, на Всесоюзной конференции "Перекисное окисление липидов и стресс /Ереван, 1990/.
Публикации. По теме диссертации опубликовано три печатных работы.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, изложения полученных результатов и их обсуждения, заключения, выводов и списка цитированной литературы.