Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Современный этап
развития экспериментальной геронтологии
характеризуется повышенным вниманием к
исследованию возрастных изменений физико-
химических свойств биомембран, механизмов их структурной и функциональной перестройки под влиянием факторов внешней и внутренней среды организма. Среди разлігчньїх пшотез старения весьма вероятной представляется биоэнергетическая концепция старения [Runner, 1908; Harman, 1972; Лемешко, Калиман, 1978; Miquel et al., 1980; Fleming et al., 1982; Лемешко, 1982, 1992], согласно которой продолжительность жизни организмоп в значительной мере определяется количеством трансформированной энергии, а сам процесс преобразования эиергаи, локализованный у анаэробов в митохондриях, сопровождается генерацией свободных радикалом Свободным радикалам и продуктам перекисного окисления липидов биомембран отводится ключевая роль в повреждении генетического материала как основного фактора старения клеток.
Ряд авторов связывают старение с нарушениями функций митохондрий [Harman, 1972; Hansford, 1978; Darnold et al., 1990; Sohal, Sohal, 1991), хотя согласно многочисленным данным эффективность трансформации энергии во внутренней мембране митохондрий существенна не изменяется с возрастом [Chiu, Richardson, 1980; Лемешко и соавт., 1982; Manzelrnann, Harmon, 1907; Kim et al., 1988], а уменьшение активности дыхательной цепи специфично в отношении лишь отдельных субстратов. , Указанные функциональные изменения митохондрий с возрастом, возможно,
являются отражением состояния регуляторних систем клеток.
Влияние ' свободнорадикального перекисного
окисления Липидов на систему окислительного фосфорнлирования при действии различных факторов может быть реализовано через повышение уровня гидроперекисей и концентрации цитоплазматического Са2+, синергический эффект которых состоит в индукции высокоамплитудного набухания митохондрий. Такого рода структурные изменения, включая повреждение наружной мембраны, наблюдаются при действии ряда гормонов, химических соединений, при ишемии и т.д. [Tapley et al., 1967; Hanzlikova, Schiaffino, 1977; Мирахмедов и соавт., 1988]. В отношении возрастных изменений свойств наружной мембраны митохондрий и локализованной в ней системы переноса электронов в литературе имеются единичные сообщения [Лемешко, Калимая, 1978; Лемешко, 1981,1982; Dobesova, Mourek, 1986; Corbisier, Remade, 1990J, что и определило необходимость проведения настоящего исследования.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью настоящей работа явилось исследование механизмов и возрастных особенностей регуляции активности внешнего пути окисления NADH в митохондриях печени крыс.
В связи с поставленной целью были
сформулированы следующие задачи работы:
1.Исследование механизмов регуляции скорости
межмембранного переноса электронов при
ротеноннечувствительном окислении экзогенного NADH митохондриями.
2.Разработка простого метода оценки степени повреждения наружной мембраны митохондрий на основе окисления NADH.
З.Исследование возрастных и пологых различий гипотонической повреждаемости наружной мембраны митохондрий и активации внешнего пути окисления NADH.
4.Исследование роли неорганического фосфата и высокоамплитудного набухания митохондрий в активации межмембранного переноса электронов при окислении экзогенного NADH.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Основные результаты работы получены впервые. Обнаружено, что ионы Мд2+ в физиологических концентрациях могут на порядок активировать внешний путь окисления NADH при условии повреждения наружной мембраны митохондрий и низкой ионной силы среды. Установлено, что механизм активации состоит а повышении сродства центров связывания цнтолрома с с низким сродством, локализованных на внутренней мембране. Подобный эффект Мд2+ проявляется и в отношении центров связывания с высоким сродством.
Установлено, что основным фактором активации внешнего пути п умеренно гипотонических средах, содержащих неорганический фосфат и используемых обычно для оценки состояния внешнего пути, является разрыв наружной мембраны, обусловленный дополнительным энерго —фосфат—зависимым набуханием митохондрий. Эффект фосфата полностью снимается предварительной дезНергіізаціїєй митохондрий.
Разработан простой флуорйметрическмй метод оценки степени повреждения наружной Мембраны митохондрий — по скорости Mg2+ —, цитохром — с — зависимого ротеПоннечувствИтельного окисления NADH.
С помощью указанного метода продемонстрировано уменьшение гипотонической прочности наружной мембраны митохондрий печени при старении крыс — самцов и половые различия свойств наружной мембраны старых животных, что было обнаружено ранее с использованием более трудоемкого метода, основанного на выходе оденнлаткиназы из межмембранного пространства [Лемёшко,' 1982).