Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ
Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1. Система природных антиоксидантов в норме
и в условиях облучения 8
Влияние ионизирующей радиации на процессы окислительного фосфорилирования 19
Биологическая роль убихинона и его антиоксидантная функция 27
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Выделение митохондрий 36
Регистрация дыхания и фосфорилирования 37
Определение количества убихинона 40
4.* Определение антиокислительной активности
липидов 42
5. Изучение изменения микровязкости мембран 46
митохондрий
Приготовление и исследование свойств леци-тиновых везикул 49
Определение продуктов перекисного окисления
с помощью тиобарбитуровой кислоты 51
8. Статистическая обработка результатов 53
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Динамика процессов окислительного фосфорили-рования в митохондриях после действия облучения 54
Действие облучения на систему природных анти-оксидантов в митохондриях печени 63
Влияние Qg на систему природных антиоксидан-тов в митохондриях печени мышей и крыс 72
Действие радиации на уровень убихинона в митохондриях и печени мышей и крыс 86
Влияние убихинона на функциональное состояние митохондрий после облучения 92
Исследование радиопротекторного действия убихинона как одного из представителей антиокси-дантов ЮІ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Ю9
ВЫВОДЫ П5
ЛИТЕРАТУРА И7
Введение к работе
В настоящее время большое внимание привлечено к изучению роли окислительных реакций в липидах мембран в регуляции клеточного метаболизма, поскольку изменение физико-химического состояния липидов может влиять на скорость процессов, протекающих на мембранах. Известно, что необходимым условием окислительного фосфорилирования является наличие целостной неповрежденной структуры внутренней мембраны митохондрий, при этом протеканию окислительного фосфорилирования способствует общая подвижность липид-ного слоя митохондриальной мембраны /Микельсаар и др., 1975/. Источником изменения состояния липидной фазы может служить пере-кисное окисление липидов. Большинство исследователей придерживается представления о том, что перекисное окисление липидов развивается по свободнорадикальному механизму /А.И.Арчаков, Ю.А. Владимиров, 1972/. Была высказана точка зрения о том, что наблюдаемое после облучения разобщение дыхания и фосфорилирования может быть причиной активации окисления липидов в постлучевой период. Описано появление продуктов окисления липидов в митохондриях тканей облученных животных /Ю.Б.Кудряшов, 1974/. Однако скорость перекисного окисления липидов находится под контролем механизмов различного действия, в том числе антиоксидантов.
Исходя из развиваемых в последние годы представлений можно полагать, что антиоксиданти, как физиологически активные вещества, играют существенную роль в поддержании функции митохондрий.
На основании литературных данных и большого экспериментального материала Е.Б.Бурлаковой и сотрудниками была предложена гипотеза о том, что одним из способов поддержания гомео-
стаза является участие природных антиоксидантов в физико-химических механизмах регуляции клеточного обмена. Согласно этой гипотезе, в липидах клеток, как в норме, так и при экстремальных воздействиях, развиваются свободнорадикальные окислительные реакции, в ходе которых образуются продукты, тормозящие процессы метаболизма в клетках.
Показано, что в клетках и органах животных существует непосредственная связь между уровнем ингибиторов окисления липи-дов (антиокисдантов) и концентрацией свободных радикалов /Е.Б. Бурлакова, 1975/. Их соотношение является специфичным для разных органов животных и различается у разных видов. На любые экстремальные воздействия эта система отвечает однотипно, различия заключаются лишь в количественных изменениях. При этом связь между скоростью окисления липидов и уровнем свободных радикалов носит обратный характер, т.е. уменьшение уровня свободных радикалов сопровождается активацией антиокислительных процессов, и наоборот. Иными словами, изменение концентрации свободных радикалов представляет собой зеркальное отражение уровня антиоксидантов. Чтобы система антиоксидантов могла выполнять регулятор-ные функции, необходимо наличие обратной связи, которая позволяла бы эту систему возвратить в исходное состояние после стрессового воздействия.
В клетке содержится довольно сложный набор антиоксидантов, из которых к настоящему времени достаточно полно охарактеризован по антиокислительным и антирадикальным свойствам лишь токоферол /С.А.Аристрахова, 1972, И.И.Иванов, 1975, М.И.Мерзляк, 1975,
Tappel, 1974/.
Высказывались предположения, что такую же роль могут играть
1980/. убихиноны / Tappel, 1973f Kitazawa, Однако их антиокислитель-
ные и антирадикальные свойства мало изучены. С другой стороны, для более глубокого понимания роли биоантиоксидантов в развитии лучевой патологии представляет интерес изучение способности модифицировать радиационное поражение убихиноном как предполагаемым антиоксидантом.
Так как к началу наших исследований практически отсутствовали данные по действию радиации на кинетику антиоксидантов митохондрий, значительный интерес представляло изучение кинетики ми-тохондриальных антиоксидантов и влияния на них убихинона.
В настоящей работе поставлены следующие задачи:
Задачи исследования;
Целью настоящей работы являлось изучение количественных физико-химических характеристик общих природных антиоксидантов липидов и убихинона; исследование роли и места убихинона среди них и связь между физико-химическими константами окисленной и восстановленной форм убихинона в процессе развития перекисного окисления липидов в мембране при радиационном поражении, а также изучение радиозащитных свойств убихинона.
Научная новизна.
Настоящая работа является первым шагом в комплексном исследовании роли убихинона как одного из представителей многокомпонентной системы антиоксидантов. Сделана попытка охарактеризовать физико-химические свойства убихинона как антиоксиданта и одновременно как протектора на клеточном и организменном уровнях.
Практическое значение.
Полученные в настоящей работе данные вносят существенный вклад в понимание закономерностей лучевого поражения и механизмов его модификации. Одновременно они углубляют и расширяют современные представления о механизме действия биоантиоксидантов как радиомодификаторов.
Нагрузка организма убихиноном нормализует вызванные гамма-облучением изменения общего уровня антиокисдантов и по критерию выживаемости дает положительный эффект. Это может быть полезным как в фундаментальной радиобиологии, так и при практическом применении в клинике радиационного поражения.
