Введение к работе
Актуальность темы. Согласно современным представлениям, помимо традиционно рассматриваемой радиобиологической мишени - ДНК, критическими структурами, ответственными за лучевую гибель клетки являются также биомембраны. Исключительно важное значение имеет изучение свободнорадикальных реакций в липидах биомембран, которые активируются при воздействии на клетку ионизирующего излучения. Интенсивное неконтролируемое развитие липопероксидации вызывает накопление липидных радиотоксинов - продуктов окисления ненасыщенных жирных кислот, включающих радикалы, альдегиды, эпокси-ды, кетоны, гидроперекиси /Балтабардзыс и др., 1966/. Накопление этих веществ приводит к нарушению проницаемости и других функций биомембран, вызывая в конечном итоге гибель клетки. Однако, к настоящему времени недостаточно изучена роль липидных радиотоксинов в развитии пусковых механизмов при лучевом поражении.
Важным аспектом изучения биологической роли свободнорадикальных реакций является выяснение их действия на митохондрии - основную энергообеспечивающую систему клетки. Внутренняя мембрана митохондрий непосредственно участвует в сопряжении процессов* трансформации энергии в клетке при окислительном фосфорилировании. В мембране митохондрий функционирует множество селективных систем транспорта неорганических ионов и метаболитов, которые поддерживают ионный гомеостаз. Имеются также данные о существовании во внутренней мембране митохондрий системы, обеспечивающей неспецифическое перераспределение веществ с Мг < 1500 (неселективная Са - зависимая пора) /Crompton,i987; Riley,1985/. Гидроперекиси вызывают активацию поры, что приводит к полной диссипации трансмембранного потенциала (Дф) и выходу ионов и метаболитов из мат-рикса. Открытие поры может являться одним из первичных нарушений, -ызывающих гибель клетки при активации свободнорадикальных про-
цессов, в том числе и при лучевом поражении.
С другой стороны, стационарные свободнорадикальные процессы в частности, перекисное окисление липидов (ПОЛ), играют сущест венную роль не только в патологических, но и в нормальных метабо лических и регуляторних функциях клетки /Бурлакова,Храпова, 1985/ ПОЛ является механизмом разборки и обновления мембран и модифика тором работы мембранных белков /Каган,1981; Бурлакова,1976; Собо лев,1982/. Гидроперекиси необходимы также для синтеза гормонов -простогландинов, лейкотриенов и др. /Будницкая,1986/. Важную ролі играет стационарный уровень перекисных соединений в регуляцш транспорта ионов и метаболитов через мембрану. Имеются данные с том, что функционирование активируемой гидроперекисям! Саг+-зависимой поры может быть физиологически значимым процессом, обеспечивающим обмен низкомолекулярных веществ между матриксо*. митохондрий и цитоплазмой. Возможно, функционирование неспецифической поры является одним из этапов реализации гормонального сигнала в клетке /Halestrap et al.,1986/.
Факторы, контролирующие ион-транспортирующие системы в условиях протекания свободнорадикальных реакций, остаются к настоящему времени невыясненными. Адекватной моделью для изучения этих процессов является воздействие на митохондрии органических гидроперекисей, которые хорошо имитируют действие липидных гидроперекисей. Липидные гидроперекиси, как было показано Ю.Б.Кудряшовым, обладают радиомиметическими свойствами /Кудряшов,1966/.
Целью настоящей работы является изучение механизма индукции ионной проницаемости внутренней мембраны митохондрий при действии органических гидроперекисей. Исследуются факторы, регулирующие индуцируемую органическими гидроперекисями Са2+-зависимую пору. Изучались следующие вопросы: а), роль свободнорадикальных реакций, б), влияние субстратов и ингибиторов АТФ синтазы, в), роль
- З -|), г), механизм действия циклоспорина А - ингибитора индукции эры, д). роль АТФ/АДФ антипортера.
Научная новизна работы. Обнаружено, что неспецифическая про-щаемость индуцируется в митохондриях лишь в условиях протекания зободнорадикальных реакций. Впервые показано, что индукторами і2+-зависимой поры являются специфические свободные радикалы; ^радикальные продукты ПОЛ не участвуют в активации Са2+- зависи-)й неспецифической проницаемости.
Впервые показано, что действие ингибитора АТФ синтазы олиго-щина, в отличие от субстрата - АДФ, опосредуется не влиянием на зободнорадикальные процессы, а изменением величины Дф. Таким об-эзом выявлен еще один фактор регуляции Са2+-зависимой поры - ветчина Аф в митохондриях.
Впервые показано, что циклоспорин А способен не только пред-
?+ гвращать индукцию Са -зависимой поры, но и вызывать ее закрите, т.е. является ингибитором транспорта через пору. Действие жлоспорина зависит от конформационного состояния АДФ/АТФ анти-эртера. Предложена гипотеза о функционировании АДФ/АТФ антипор-зра в качестве неспецифической Са2+-зависимой поры.
Практическое значение работы. Полученные в настоящей работе энные позволяют расширить представления о механизмах первичных зрушений в митохондриях при лучевом поражении и некоторых других зтологических процессах (например, окислительном стрессе). Сде-зн вывод о том, что одним из таких нарушений может быть открывало Са2+-зависимой неселективной поры во внутренней мембране соп-эвождающееся деэнергизацией митохондрий. Выявление факторов рефляции Са -зависимой поры создает предпосылки для целенаправ-знного поиска средств защиты клетки, препятствующих необратимым эвреждениям мембранных структур.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы были до-
- 4 -ложены на теоретическом семинаре сектора биоэнергетики Межфакультетской НМЛ им.А.Н.Белозерского МГУ (Москва 1989, 1990), X объединенном симпозиуме биохимических обществ СССР и ГДР (Ташкент, 1989), Всесоюзной конференции "Метаболизм клетки и пути его регуляции" (Пущино, 1988), заседании секции МОИП (Москва, 1988).
Публикации. По материалам исследования опубликовано 6 работ.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы в двух главах, описания материалов и методов исследования, изложения и обсуждения результатов в трех главах, выводов и списка цитируемой литературы. Диссертация иллюстрирована 3< рисунками.
