Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Фосфолипидный состав мембран и состояние окислительно-восстановительных процессов в сердце при перенесенном стрессе и некрозе миокарда
ВАК РФ 03.00.04, Биохимия
Автореферат диссертации по теме "Фосфолипидный состав мембран и состояние окислительно-восстановительных процессов в сердце при перенесенном стрессе и некрозе миокарда"
ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНСКОЙ ССР ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ БИОХИМИИ им. А.В.Палладина
На правах рукописи
РЫЖОВ Алексей Анатольевич
УДК 577.332.3*612.1733 гС613.863 + +616.12-002.43
«ОСФОЛИПИДНЫИ СОСТАВ МЕМБРАН И СОСТОЯНИЕ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В СЕРДЦЕ ПРИ ПЕРЕНЕСЕННОМ СТРЕССЕ И НЕКРОЗЕ МИОКАРДА.
ОЗ.00.04.-Биохимия
Автореферат
диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Киев - 1990
Работа выполнена на кафедре биохимии Запорожского государственного медицинского института
Научный руководитель: доктор медицинских наук,
профессор Якуиев B.C.
Официальные оппоненты: доктор биоиогических наук,
старший научный сотрудник Гулая Н.М.,
доктор медицинских наук, стариий научный сотрудни* Мхитарян Л.С.
Ведувая организация: Киевский медицинский институт ни. A.A.Богомольца.
Задата диссертация состоится "¿L2. " KPt,4 ri j> Л 1990?. в 14 .30 г.а заседании специализированного совета
К 016.07.01 в Каст*туте биохимии им. А.В.Палладнна АН УССР по адресу: 252030 Киев 30, ул.Леонтовяча, 9
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.
Автореферат разослан ** 17 * О £,Т аЛJiA 1990г.
Ученый секретарь специализированного совета
КИРСЕНКО О.В.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
АКТУАЛЬНОСТЬ; Исследования энергетического о&мгна и его
регуляции при воздействии экстремальных «.акторов показыэа-«т, что стресс является не только стадией процесса адаптации, вызывающей перестройку всего метаболизма клвт-ки[В.В.Дыннпк, Е.Е.Сельков, 1978; М.Н.Кондрашова, Е.И.Ма-евский, 19703, но и приводит к его нарушении в случае чрезмерной активации симпато-адреналовой системы СФ.З.Ме-ерсон, 1981! 1983; 19963.
Так, изучение с этих позиций энергетического обмена в сердечной мышце показывает, что в ней при стрессе снижается концентрация креатин«осфата, адениловых нуклеотидоэ, активируется гликолиз, нарушается окислительное оосфорили— роаание, выражающееся в изменении дыхательного контроля АДФ/0, АТО^ на «она нарушений транспорта Са=~ между цито-эолем, саркоплазматическмм ретикулумом, а такие митохондриями С В.В.Давыдов, М.Г.Ульяник, В.С.Якушев. 19В2; В.В.Малышев, Ф.3.Меерсон, 1982; В.С.Якушев, В.В.Нева, 1985 и др.]. Важным звеном нарушения структуры и функции клеточных органелл является реализация липидной триады СФ.З.Меерсон, 1984], которая выражается в активации парекисного окисления липидов, «осфолипаз и двтергентного действия жирных кислот.
Значение более интенсивного изучения молекулярных механизмов нарушения энергетических процессов под влиянием перенесенного стресса возросло в сэязи с последствиями аварии на Чернобыльской АЭС,когда на фоне радиофо&ии должна увеличиться частота проявления заболеваний сердца, имеющих стрессорную природу.
В связи с этим актуальность проведенного исследования заключается в том, что изучено воздействие перенесенного стресса на динамику наруиения структуры и функции мембран митохондрий и сарколеммы, выделенных из "неишвми-зированнсгзи отдела левого желудочка сердца, при последующем развитии некроза миокарда. Важность подчеркивается еще и тем, что в этой области биохимии проведаны лишь единичные исследования С В.Э.Давыдов, 19Е2; В.С.Яхушээ, В.3.Даэы-
дов, 19823.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ связана с изучением влияния предварительно перенесенного стресса на состояние окислительно-восстановительных процессов в сердце в сопоставлении с изменениями фосфолипидного состава внутренней мембраны митохондрий (ВММХ) и сарколеммы, а также динамикой активности ключевых ферментов этих мембран в "неишемизированном" отделе левого келудочка сердца при последующем развитии некроза миокарда.
Для реализации поставленной цели были сформулированы следующие ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ;
— изучить интенсивность окисления ацетата до С0= во взаимосвязи с динамикой изменения спектра неэстерифициро-ванкых жирных кислот(НЭКЮ крови при некрозе миокарда, воспроизведенном после предварительно перенесенного стресса!
— изучить «осфолипидный состав внутренней мембраны митохондрий и сарколеммы при указаных состояниях;
— исследовать в этих ие условиях активности мем&ра-носвязанных ферментов внутренней мембраны митохондрий и сарколеммы.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы определяется следующими основными результатами: установлено! что развитие некроза миокарда после' предварительно перенесенного стресса сопровождается повышением концентрации неэстерифицированных жирных кислот в крови, в основном за счет непредельных жирных кислот, в отличие от традиционно моделируемого некроза миокарда. При атом в раннем остром периоде в крови преобладают С»<-.1, Сю. С^о.« кислоты, а к концу недельного срока опыта отмечается повышение содержания С,в.3 кислоты.
Обнаружено, что при перенесенном стрессе и некрозе миокарда отмечается многократное увеличение отношения оЬ-щей концентрации НЭЖК к Мд5"-"".
Установленно, что в состоянии перенесенного стресса нарушения фосфолипидмого состава сарколеммы проявляются в
Большей степени и раньше по срвэмения с ВММХ, вкдэлемиымя из левого желудочка сердца.
Развитие некроза миокарда в "неишеияэированном" отделе сердца сопровождается» в первую очередь, изменениями фосфолипидной организации ВММХ, а не сарколеммы по сраэне-нига с интахтными животными. Последние подчеркивает специфичность сдвига в состава фосфолмпидоэ ВГчМХ в отпет на формирование некроза миокарда, а изменения » сарколемма отраяант неспецифическуга природу, о5усяоэлвннуи постстрвс-сорными сдвигами.
Впервые показано, что специфическим проявлением сдвига фосфолипидного состава, при развитии некроза после предварительно перенесенного стресса, является в раннам остром периоде (2 сут) изменение концентрации фосфвтвдип-серина и фОСфатидилглицерина по сравнения с некрозом миокарда. Выявлено, что к концу недельного периода данного опыта з ВММХ отмечается резкое накопление такого предельного фосфолипида как фосфатидмлхолин. Одновременно с зтим в сарколемме выявляйте« преимущественно -. «з яэ нару »«гния, которые характерны для изолированного воздействия поранэ-сенного стресса и некроза миокарда, а н» их комбинированного влияния.
Показано, что в левом желудочка сердца при перенесенном стрессе и некрозе миокарда преимущественным местом накопления лизофосфолипидов является ВЯМЯ, а на сарколемм«, хотя процезес увеличения лизофосфолипидо» Е най рыражгн к концу эксперимента. Предварительно перенесенный стресс, г случая последующего развития нгкроза киокярда, не меня«т сложизиийся уровень содержания лпэофосфолнпидоэ.
Отмечено, что при развитии некроза миокарда посла предварительно парвнгсенного стресса э остром периода в ВММХ сердца отмечается актиэецыя зазисииой аэидчуст-
вительной АТФ-азы « цитокромокендаэы (ЦХО), а в сарколемма енкнавтея лйтизность Г^а, К—АТ'Ь-я иы по сравнения с никрозом миокарда.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ эаклмчае^я в том; что" «моленные закономерности изменения обмейа жирных кислот, фос-фолипидов, совместно с динамикой" обеЬпеЪчвмйЬ'сти орг'айИ'эм'а* Мд = ~, под влиянием самого некроза'и в" случае' его ра'эвит'и'я после перенесенного стресса, яй'ляится важмим' условием" нарушения функций ВММУ и сарколейм'ы". При этокг устан-авлйвавт-ся первоочередность нарушения 8ММХ.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ. В результате проведенных исследований разработано представлениеЬЬ этапности патогенетической коррекции при перенесе'нном стресса, некрозе миокарда, а также при некрозе мМокарда, воспроизведенном после перенесенного стресСа - мероприятий, преимущественно направленных на стабилизации сначала структуры и функции внутренней мембраны митохондрий, а затем - сарколеммы "не-ишемиэированного" отдела левогй желудочка сердца. Тем самым обоснованы более эффективные подходы в молекулярной фармакологии постстрессорных и некротических расс^юйств в сердечной мышце, связанных с энергетическим обменом и ио-нотранспортными процессами.
ВНЕДРЕНИЕ. Результаты диссерт" ацйонног' о исследования внедрены в курс лекций и практических занятий по Биохимии в медицинских институтах г.г. Запорожья, Рязани, Челябинска, Уфы, Иваново; Запорожском институте усовершенствования врачей.
По материалам экспериментальных исследований оформлены методические рекомендации "Диагностика страссорного влияния на организм"
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертации докладывались на V Украинском биохимическом съезде, г. Ивано-Франковск, 1937| на итоговой научно-практической ВОИР медучереждений Запорожской области, 1987; на конференции молодых ученых Запорожского мединститута 1988; на заседаниях Запорожского отделения ВБО АН СССР, г.Запорожье, 1987, 1980, 1909 гг.
ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертации опубликовано 8
печатных ра&от.
СТРЦКТ^РА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ, Работа изложена на 205 страницах машинописного текста и состоит из 6 глав, заключения, выводов, 21 та&лицы,20 рисунков, указателя литературы, вклч»чающег о 109 отечес твенных и 143 зарубежных ис-
трчников,
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:
1. Предварительно перенесенный стресс (ПС), в случае Пос ледующег о развития некроза миокарда <НМ), является фактором, усиливающим распад мем5ран в органах и определяющим соотнощение неэстерифицированных жирных кислот с Мд3*" крови .
2- Г\ерен®С.енный стресс и некроз миокарда, как первично действующие факторы, определяют последовательность развития лроа.есса повреждения мемЗран "неишеми зироэанного" отдела левого желудочка сердца: в первом случае - сначала вовлекаются сарколемма, а затем — ВММХ; а во втором — 13ММХ, а затем -- сарколемма.
Предварительно перенесенный стресс, в случае последующего развития некроза миокарда, вызывает дополнительные сдвиги в нарушении обмена ^осфатидилсерина и дифос^атидил-глнцерима в ВММХ, не и зменяя соотношения других фосфолипи-дов в ВММХ.
3. Некроз миокарда в Большей степени, чем перенесенный стресс, вызывает образование ли аофосфолипидов в исследуемом отделе сердца, которое преимущественно связано с ВММХ, по сравнению с сарколеммой. Перенесенный стресс, в случае последующего развития некроза миокарда, не меняет сложившийся уровень содержания фосфолипидов в сарколемме.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДО ВАНИР1, Исследования выполнены на 460 крысах самцах линии Зистар, массой 160-1В0г., полученных из питомника АМН СССР (Стол£оввя, Московская о&л. > . Жи—
вотну* делили на спадупаи« rpynnwi иитектныа (п»75); крысы подвергнутые воздействия эмоционально-болевого стресса по методу О.Dasiderato st al. (1974) (п«193>; животные, у которых по методу А.Х.Когана (1979) воспроизводился некроз миокарда ( п-96 )| шивотные с некрозом миокарда, воспроизведенным через 24 чеса после перенесенного стресса (п-104).
Эффективность развития острого стресса у крыс оценивали по наличию я за на слизистой оболочке желудка, гипертрофии надпочечников и «нволшции тимуса, а некроз миокарда — на основании результатов электрокардиографического и па— томорфологического методов исследования.
Для изучения различных показателей энергетического обмена и фосфалипидного состава мембран при перенесенном стрессе и некрозе миокарда, воспроизведенном после перенесенного стресса, использовались следующие методики:
1. Активность цитохромоксидазы / К.О. 1.9.3.1./ оценивали по уменьшении оптической плотности при 5S0 нм за счет окисления предварительно восстановленного цитохрома С СК.F.Al-tai et al1903 3.
2.Активность hg-зависимой еэид-чувствительной АГФ-азы митохондрий /К.Ф. 3.6.1.4./ определяли по разнице меяду обпей АТФ—азной активностью и ее активность» в присутствии 0.005М азид« натрия С С. А. Кудимов, 1983| S.B.Daggst et al., 19853.
3. Активность сукцинатдегидрогеназы /К.Ф. 1.3.99.1/ определяли по количеству восстановленного феррициамида калия, в присутствии азида натрия СП.И.Прохорова, 19S21.
4. Активность Na,К - АТО-азы /К.0. 3.6.1.37/ в сарколемма определяли по методу N.Horcos, G.Druiamond (19Q0). Содерпание неорганического фосфата определяли по М.0.Гончар, В. А. Монастырский (1982) .
5. Фосфолиппдный состав менбран изучали при помощи метода двухмерной высокоэффективной микротонкослойной хроматографии в системах растворителей: I — хлороформ:мета-
нол:бензол:28Х аммиак (651 30110:6>| II - хлороформ:мета— " нол!бензол:ацетон: ледямная уксусная кислота:»ода
(70:30: 10:5:4: 1) С Т.А.Терехова, 19811. Количественное определение «осфора и расчет концентрации фосфолпппдов проводили по методу V.Vaskovsky et al. (1775).
6. Спектр неэстерифииированныг. жирных кислот сыворотки крови определяли после метилирования 7Ж—ацетилклори-дом в метаноле на газовом хроматографе "Chrom 5Ь" с использованием стеклянных колонок 2.5м х 3 мм, наполненных ЗУ.-EGSP-Z на хроматоне-Ki-cynep. Разделение пробы ссчаеств-ЛЯли в режиме программирования температуры, по программе: 130/0 <61 170/0 (2> 215/1В <0>.
Концентрации жирных кислот расчитывали по внутреннему стандарту гептадекановой кислотой.
7. Изучение скорости образования "СОа за счет окисления С 2-1— ацетата проводили на тонких срезах левого желудочка сердца.В каждую пробу вводили по 2 мккяри, с временем инкубации 30 минут. Радиометрия осуществляли при помощи сцинтилляционного спектрометра "Бета".
3. Концентрации магния в сыворотке кров« определяли набором и методикой фирмы "Lachema".
9. Полученные данные выражали в системе СИ. Расчет уравнений калибровочных кривых и статистическая обработка результатов проводилась с использованием разработанной программы БИ0СТАТ на ЭВМ СМ-1420.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Учитывая, что жирные кислоты язляится одним иэ основных субстратов энергетического обмена миокарда, а активация симпато-адреналоэой системы при стрессе стимулирует липолиэ нейтральных липида», нами была проанализирована динамика изменения концентрации суммы жирных кислот о,
Cía.i, Ciq.s из спектра НЭЖК сыворотки кpusи. Установлено, что динамика изменений концентрации указанной суммы жирных
- В -
2С0
150
100
50
I
I
Mg2
сумм* нэжк
2С пс 7с пс 2с нм 7с нм поим 7спс«1м
Рис.1. Динамика изменения концентрации ионое магния и суммы НЭЖК С , . О, С1 Н. 1 , С, в,. = крови, выраженная в процентах по отношении к «нтактным животным.
кислот на протяжении эксперимента носит выраженный фазовый характер по отношении к сдвигам в содержании маг-ния(рис.1>. Так на 2 сутки опыта ПС происходит снижение концентрации НЭЖК до 587., магния до 88Х и увеличение к 7 сут соответственно до 170% и 122'/. по сравнении с интактны— ми животными. В тоже время при НМ и ПС+НМ фаговая картина сдвигов не изменяется. Таким образом динамика изменения концентрации Ид3*" и указанной суммы НЭЖК крови в постстрессовый период носит неспецифический характер, связанный с перенесенным стрессом.
Эти особенности взаимоотношения НЭЖК и магния, по нашему мнению, имеют важное значение, т.к. в конечном итоге дефицит магния, будет способствовать потере миокардом внутриклеточного калия и увеличении в нем содержания кальция CR.Whang, L.Welt, 1963; G.Wutzen, 19753, развитии
структурных нлрушр-ий митохондрий CL.Iseri, G.French, 19В43. Данные изменения содержания магния в условиях дополнительного увеличения концентрации жирных кислот, иг раит важную роль в нарушении ритма сердца. Реализация этого метаболического фактора при НМ, формирующегося как в условиях предварительно перенесенного стресса так и бе> него, Будет зависеть от ос обеннос тек; липолиза и характера потери жирных кислот мембранами, что подтверждается соответствуй;— щиии сдвигами спектра НЭЖК крови.
Очевидно, что выявленное увеличение содержания жирных кислот, а следовательно им ацильныи радикалов, ацу»л— карнитинов и т.п.« при НМ и, особенно ьо эремя его воспроизведения после ПС, будет оказывать повреждзшщее действие на мембраны миоцита, в первую очередь, на митохондрии и cap колемму СН.Piper et al . , 1903; S.M-llov, 1983; G.Van der Vu55, H.Stam, 1987; H.Piper, A.Das, 1987; P.Baydaun et al.у 19Q7; A.Varela, E.Savino, 19873.Вместе с тем в исследованиях, посвященных данным проблемам биохимии и молекулярной кардиологии до настоящего момента не решен вопрос о первоочередности нарушения сарколеммы или митохондрии при заболеваниях стрессорной природы СЕ.А.Демуров, В.А.Игнатова, 1985;Л.С.Мхитарян, 19893» Определенное решение этого вопроса было найдено в исследованиях мембран, локализованных в зоне некроза и практически не исследованно для "неи-швмиэироэаннай" зоны СВ.С.Якушев, В.В.Давыдов, 19823. S связи с этим, учитывая важность даниой проблемы, нами было осуществлено изучение фосфолипидного состава и активности мембраносвязаиных ферментов внутренней мембраны митохондрий. Особое значение было уделено этим показателям в сарколемме.
Установлено, что перенесенный стресс на 2 сут вызывает резкое снижение концентрации фосфотидилхолина (ФХ) и фос^отидилэтаноламина (ФЭ) в сарколемме по сравнении! с ии-тактными животными. В то же время в ВММХ наблюдается резкое уменьшение соотношения ФЛ/белки, которое связано с ак-
тимцивй Биосинтеза Белка в митохондриях. Подобные нарушения, однако, не сопровождается выраженными сдвигами в процентном соотношении между отдельными росфолипидами ВММХ.
К 7 сут после ПС в ВММХ наблюдается нормализация концентрации Большинства ФЛ, кроме ФХ и фосфотидилсерина (ОС), содержание которых соответственно увеличивается ма 45.7Х и уменьшается на 71.83, по сравнению с г.нтактними животными .
В сарколемме на данный срок опыта, также увеличивается содержание ФХ и ФС соответсвенна на 242 и 52.3%, по сравнении с исходным уровнен.
Наряду с этим, в ВММХ и сарколемме увеличивается концентрация лизоформ, которое наблюдается на протяжении всего опыта, а в ВММХ их резкое повышение отмечается только к 7 сут после ПС. Эти данные свидетельствующих об активации фосфолипез и ПОЛ в исследуемых мембранах на протяжении всего постстрсссорного периода.
Очевидно, что уменьшение интенсивности окисления ацетил—Кой, в сердце (левый желудочек) , о чем свидетельствует снижение оккслен1н С2—*ацетата, приведет к эндогенному накоплению производных ацильных радикалов жирных кислот, по сравнении! с исходным уровнем. Повышение уровня ацил—ХоА и лиэофосфолипидоэ(ЛФЛ) в меЬрамах может привести к ингябированиы ряда АТФ—аз. В наших исследованиях это подтверждается частичным ингибированием в этот период N<1, К—АТФ-аэы. В отношении же ВММХ, такое действие ,не реа-
г
лизуетсв, но в целом, в митохондриях резко меняется регуляция метеБолизма, подтверждающаяся активацией биосинтеза ¡елка, усилением сукцинат—зависимого окисления, имеется тенденция к нарушение протонной проницаемости, которая прослеживается по динамике изменения активности азидчувст— вительыой Мд3"" — зависимой АТФ—азы. К 7 сут ПС накопление лизофосфотидилколина создает Благоприятные условия для активации ЦХО, что компенсаторно способствует увеличению активности процессов терминального окисления и синтезу АТФ.
Однако, накопление более насыщенного ФХ повышает "жесткость" ВММХ, что, совместно с повышеным количеством образуемого оксалоацетата, создает условия для частичного ограничения активности сукцинатдегидрогеназы'(СДГ). Возможно, что накопление ФХ в сарколемме, по этой же причине, не позволяет в полной мере активировать Иа,К-АТФ-азу, несмотря на нормализации содержания ФЭ и увеличения концентрации я ней ФС.
Можно полагать, что биохимические сдвиги в ВММХ и сарколемце, сопутствуящие постстрессорному периоду, могут предопределить особенности метаболизма при развитии некроза миокарда, если он формируется после воздействия на организм стрессогенных факторов.
Экспериментальная проверка этого положения показывает, что это действительно имеет место в " неишемг. зирован-нон" отделе левого желудочка сердца. Так, при воспроизведении НМ на его 2 и 7 сут в ВММХ ризко снижается общее содержание ФЛ, преимущественно за счет фосфотидилхолина, ди — фосфатидилглицерина (ДФГ), фосфатидилглицерина<ФГ> и особенно ФЭ. При этом, на 2 сут после НМ значительно увеличивается концентрация ли зоф'осфотидилх олина ( ЛФ X) и лизофосоа-тидилэтаноламина(ЛФЭ).Необходимо также отметить, что этг количественные сдвиги в содержании отдельных ФЛ сопровождаются, особенно на 2 сут НМ, выраженным уменьшением процентного соотношения ФЭ, ДОГ на фоне повчшения доли ЛФЭ и ПФХ.
Подобные сдвиги, но в менее выраженной форме, отмечаются и в сарколемме. Особенно они проявляются на 2 сут после НМ и связаны с ФЭ, ФГ и ФС. Уровень прироста ЛФХ также ниже, чем в ВММХ.
Эти результаты показывают, что при НМ, в первую очередь в "неишекизированном" отделе левого желудочка сердца, наблюдается нарушение фосфолипидной организации ВНМХ, а во вторуга - сарколеммы.
Повреждающее действии гцпльннх радикалов жирных кис-
пот на митохондрии и сарколемму Будет особенно выражено на 2 сут после НН, т.к. именно в »тот период достигается частичное ингибирование СДГ в ВММХ и N3,К-АТФаэы в сарколемме. Судя по нашим денным, изменения в ВММХ обусловлены последствиями самого НМ, а сдвиги в сарколемме связаны с неспецифическим постстрессормым влиянием.
Анализ аналогичных сдвигов в ВММХ и сарколемме при воспроизведении НМ после предварительно перенесенного стресса свидетельствует, что он является важным фактором, определяющим изменения а данных структурах.
Исследования ВММХ при воспроизведении НМ после перенесенного стресса показывает, что общая концентрация ©ос-фолипидов на 2 сут и 7 сут нормализуется и соответственно на 30.4 и 65.57. больше, по сравнению с обычно моделируемым НМ. Это указывает на то, что е условиях ПС+НМ предотвращается снижение концентрации фосфолипидов в ВММХ. При этом на 2 сут после ПС+НМ темп снижения содержания в ВММХ ФЭ, ДФГ, ФХ значительно ниже, чем при НМ. Характерным отличием ПС+НМ от НМ на этот срок опыта является также уменьшение содержания ФС и ФГ. К 7 сут после ПС+НМ ведущим является резкое увеличение концентраций ФХ по сравнении с этим же сроком НМ при сохранении предыдущего уровня лизоформ оос-фолкпидов.
Эти результаты в отношении ОС, находятся в соответствии с ранее полученными данными о там, что э митохондриях левого аелудочка сердца при ПС+НМ резко активируется ®ос-«атидилсеримкарбоксилаэа СБ.В.Давыдов, 19823. Последняя способствует большему приросту ФЭ на 2 сут опыта, чем при НМ. Обращает на себя внимание то, что увеличение концентрации «С в ВММХ при НМ на 2 сут опыта совпадает во времени с наибольшим дефицитом ФЭ. К 7 сут после НМ активация фос-«атидилсериндгкарбоксилазы монет реализоваться полнее, судя по значительному уменьшении концентрации ФС, но это не мокет ь полной мере восстановить содержание ФЭ. Поэтому в таких экстремальных состояниях как ПС+НМ в ВММХ реализуют—
ся условия, направленные на более стабильное поддеркание в мембране такого более ненасыщенмого фОСфОлипида как ФЭ. Это подтверждается его достоверным приростом как по сравнению со 2 сут данного опыта, так и 7 сут по сравнению с НМ.
Анализ фосфолипидного состава в сарколемме при ПС+НМ показывает, что на 2 сут опыта не наблгада»тея никаких отличий по сравнении с соотвэтствуииии периодог НМ. К 7 сут ПС+НМ в сарколемме нормализуется содержание ФЭ, но при этом его количество достоверно ниже, чем при НМ.
Таким образом, можно сделать эаклячемие о том, что предварительно перенесенный стресс, о случав последугащаго развития НМ, вызывает дополнительные сдвиги фосфолипидного состава на 2 сут только в ВММХ, связанные с ФС и ФГ. Выраженность всех других изменений со стороны фосфолипидов ВММХ незначительная. К 7 сут ПС+НМ в ЗММХ более низок темп прироста ФЭ и болев высок для ФХ.
В то же время, для сарколеммы все изменения одинаковы как при ПС и НМ, так и ПС+НМ, т.е. носят неспецифичес— кий характер, обусловленный последствиями самого стрессор— ного воздействия, хотя создает возможность относительного дефицита ФЭ при сравнении отдельных групп экспериментов.
Необходимо такие отметить, что при перенесенном стрессе в сарколемме и ВММХ резко увеличивается количество лизоформ, в частности ЛОХ и ЛФЭ. Однако, основной вклад в общее накопление этих ЛФЛ преимущественно связан с митохондриями, поскольку последних значительно больше в миоци— те.
Нами была одновременно проанализирована динамика накопления лизофосфолипидов (ЛОЛ) ВММХ и сумма НЭ£К крови Ст. < + Ст, о, преимущественно входящих в состав фосфолипи-дэп-. Так при ПС и НМ, особенно в последнем случае, наблюдается значительный прирост лизофосфолипидов с параллельным ростом концентрации указанных НЭЖК крови. Однако, в состоянии ПС+НМ э крови происходит резкое увеличение
С=о,» + С 1 в•о, не совпадающее с динамикой накопления лизо-фосфолипидоз. Это свидетельствует об особенностях обмена Сго.л+Сю.о при ПС+НМ. Анализируя с этих позиций изменение исследуемых показателей при некрозе миокарда, воспроизведенном после перенесенного стресса, следует отметить, что динамика изменения ЛФЛ на 2 и 7 сут совпадает с ПС, а не с НМ, хотя характеризуется более высокой концентрацией ЛФЛ в ВММХ. В тоже время происходит резкое нарушение метаболизма указанных жирных кислот, особенно на 2 сут, что подтверждается одновременным возростанием их концентраций до 47071, интактными животными, е сдвиги в ВММХ и сарколемме со стороны фос-става имеит свои качестеенныё последствия и ряда мембраносвязанных ферментов. Так, в ПС+НМ на протяжении всего опыта наблюдается ктивность Ыа,К-АТФ—азы, чем при НМ. С одной вязано с последствиями стрессорного влияния, в целом не объяснимо с позиции фосфсл,пидных они аналогичны НМ. Можно полагать, что в ности большую роль играет ингибирование про-ных кислот, а также функционирование ванада-ого механизма регуляции активности
Ма,К-АТФ-азы при ПС+НМ ГО.Б.Макоед, 19В9].
Совместное воздействие НМ и ПС является самостоЯ4-тельной причиной частичного ингибирования СДГ, что соответствует общеизвестным литературным данным для "нёишемм-зированного" отдела левого желудочка сердца.Активность ЦХО в эти у, состояниях на 2 сут опыта не изменялась. Факт почти 2-х кратной активации Мд=^-АТФ-азы подчеркивает структурно-функциональные нарушения в ВММХ и свидетельствует о резком увеличение протонной проницаемости мембраны С 0. N1 с!"| о 11 5 , 1934 1, которое очевидно связано с возросшим пулом свободных жирных кислот в миокарде. Это указывает, на значительное нарушение процессов, связанных с митохондриями исследуемого отдела сердца и отражает специфичность
по сравнении с У ка занны Фолипидного со для активност сарколемме при более низкая а стороны, это с а с другой -сдвигов, т. к. снижении актив кзводными жир токсиредуктаэн
1
из
с
I .Сума НИИ
С18:0' С20:4-
2.0хисление
-ацетата ДО14С02 .
3.Активность СДГ.
2с ПС 2с Ш 2с П С+Ш
7с ПС 7с НМ 7с ПС+НМ
Рис.2. Динамика соотношения ряда параметров энергетического обмена при указанным моделях эксперимента, выраженная а процентах по отношению к интактным животным.
ком£инированного воздействия ПС+НМ.
Анализ этих результатов сэидэтвльстэует о том, что они находятся з соответствии с изменениями спектра ЮЙК крови и отдельных фосфолипидоэ в ВММХ. Так из рис.2 видно, что ПС на 2 сут сопровождается снижением окисления С2-1 ■*С3-ацетата, а следовательно и ацетил—КоА на фоне активации СДГ. Поэтому можно сделать предположение о рэгуляторном характере переключения дыхания на сукцинат—зависимо» окисление, которое болвз устойчиво к мшзмии СМ.В.Бплянко, 1989] и позволяет сохранять высокий уровень ГТО. При поре— нэсенмом стресса э ВНМХ увеличивается поступление свободных жирных кислот (СЯК) в митохондриальиый метрике. Одно-
ко, при наличии достаточного количества ГТ4> в матриксе не будет накопливаться СЖК за счет активации внутримитохонд-риальной ГТФ-зависимой ацил-КоА синтетазной реакции С1М. Б111 ргапсН е! а1., 19833 и последующего активного включения их в обмен лппидав миокарда. При НМ, в отличие от ПС, уменьшается активность СДГ дэ 73Х по сравнении с ин-тактмыми животными при сохранении уровня интенсивности окисления СЗ-^СЗ-ацетата. При снижение энергетического потенциала митоходрий создаются условия, не способствующие дополнительному образованию ГТФ. По »той причине накопление СКК в матриксе митохондрий будет большим, что косвемо подтверждается увеличением суммы Сао. -. + С»1э. о в крови до 31 ЗУ. и ряда других НЭ8К по сравнение с интактными животными. Следует отметить, что подобная картина наблюдается на 7 сут ПС, это может свидетельствовать об общности механизмов процессов, протекающих при этих состояниях. К 7 сут НМ происходит нормализация активности СДГ ма фоне снижения интенсивности окисления £ 2-* "*СЗ - ацетата, что свидетельствует о переключении энергетического метаболизма на с^кци^ мат—зависимое окисление которые, однако, по своей интенсивности протекает менее выражено, чем при ПС 2 сут, что подтверждается выше приведенными данными об обмене ЛФЛ и соответствуащих жирных кислот.
Исследование развития НМ после предварительно ПС показывает, что на 2 сут указанного опыта, на фоне резкого увеличения продуктов «осфолппазных реакций, связанных с деградацией внутреннего момомолекулярного слоя мембраны, происходит нарушение метаболизма С2-1"С3-ацетата. Это способствует усилению детергентного действия производных жирных кислот в миокарде, которое ведет к значительному повреждению ВММХ, подтверждающемуся резкой активацией азид-чувствительной Мд=~—зависимой АТФ—«эой. Последняя отражает снижение дельта-^ Н"* СА.И.Толейкпс, 19В53, усиливает утечку супероксидного радикал* < 03-) из ялект-рон-траиспортныи цепей СА.И.Аеденев, Э.К.Рууге, 19В53, что
характерно для ВММХ при ПС+НМ.
Таким образом, во ВММХ "неишемиэмровамного" отдела левого желудочка сердца при ПС+НМ ведущим «актором является увеличение протонной проницаемости, создание возможности утечки супероксидного аниона-радикала Ost- и снижение окисления П2-*"*С]-ацетата, обусловленного стрессорныи происхождением, при сохранении активности такого мемЬраносвя— занного фермента как СДГ. Уаеличьние срока ПС+НМ сопровождается уменьшением активности ЦХО. 8 данных условиях проявления деэнергизации митохондрий о ВММХ увеличивается содержание фосфолипидов, обладавших более насыщенными ваяльными радикалами и уменьшается концентрация фосфолипидов, содержащих радикалы непредельных жирных кислот.
Указанные результаты позволяит сделать заключение о там, что выявленные закономерности изменения обмена жирных кислот, фосфолипидов, ряда их лизоформ совместно с динамикой обеспеченности организма магнием, под влияние« самого некроза миокарда п в случае его развития после предварительно перенесенного стресса, являйте» а а ж ными факторами нарушения функции ВММХ и сарколеммы, изучение которых позволит создать новые более Эффективные направления молекулярной фармакологии и биохимической фармакотерапии постс-i— рессорных и постнекротических растройств в сердечной мышце.
ВЫВОДЫ.
1. Перенесенный вокд аится НЭЖК/Мд=~.
2. Изменение с:
L> i . о , L, 1 а . 1
рактер при ис дает с динами уменьшении их
стресс (ПС) и некроз миокарда <Нг1) сопро-многократным увеличении отношения
уммарной концентрации жирных кислот крови , Си».2 иосит неспецифический фазовый ха— следуемых моделях эксперимента. Оно созпа-кой изменения крови и выражается в
концентрации на 2 сут, а к 7 сут увеличи—
вается в 1.5-2 раза по сравнения с исходным уровнем.
3. Максимальное увеличение концентрации арахидоновой кислоты, при воздействии стресса и некроза миокарда, воспроизведенного в после ПС отмечается в острый период (до 2 сут), по сравнении с интактными животными. В случае же. некроза миокарда, содержание арахидоновой кислоты достигает максимума к концу недельного периода эксперимента.
4. Характерной чертой окислительно-восстановительных процессов при моделях с перенесенным стрессом является снижение скорости окисления С2-1*СЗ—ацетата до ••СОа в левом желудочке сердца и увеличение активности сукци-натдегирогеназы в ВММХ в остром периоде (2сут).
5. При всех исследуемых моделях отмечено неспецифическое снижения содержания фосфатидилэтаноламина и фосфатидил— холина в сарколемме на фоне увеличения концентрации ли-хофосфатидилхолпна.Изменения фосфолмпидного состава сарколеммы сопровождаются уменьшением активности На,К—АТФаэы.
6. Во внутренней мембране митохондрий (ВММХ) уменьшается содержания фосфатидилэтаноламима, фосфатидилхолина, ди— фосфатидплглицерина на фоне резкого увеличения концентрации лиэофОсфатидилхолинБ. и лизофосфатидилэтаналамина при воспроизведении некроза миокарде. При ПС+НМ, по сравнению с НМ, дополнительно уменьшается содержание фосфатидилсерина и фосфатидилглицерина. К 7 сут этого опыта происходит восстановление «осоолипидного состава ВММХ.
7. Развитие НИ пгсле предварительно ПС сопровождается в ВММХ значительной активацией азидчувствительной Мд-эа-эисииой АТФ-азы к уменьшением к 7 сут активности цято*-ромокекдаэы.
Список работ, опубликованных по теме диссертации.
1. Содержание электролитов в крови и водь в органах при эмоционально-болевом стрвссе/В. С. Якушев, Е.А.Шкопинский, В.И.Курипка и др.//Физиол.журн.-19В6.-32, N3. - с. 363-367.
2. Циклами! нуклеотиди, жирев! кислоти, кальц1й, MarHift i особливостх 5i лкового розпаду за умов гормонального дисбалансу при емоц1йнаму сrpaci/В.С.Якушев, B.I.Kypinxa, Л.Е.Siлоконь, Э.В.Миронова, Н.В.Крисанова, В.П.Скуpnriн,
0.А.Рижов// V Украгнський 51оХ1М1Чний эЧ зд.Тези допов. Ч.
1. - I BäHO-'ipaHKi вськ, 1987. - с. 177-177.
3. Рижов O.A., Якушев В.С. 3miни спектру неастери^!кова-них жирних кислот кровг у mypiB в npoueci i П1сляд11 BMoni йнаго стресу// V Укра1нський 51ох1м1чний 3*iзд.Тези допов. Ч. II. - Iэано-Франк1вськ, 1987. - c.lBl-182.
4. 0собливост1 регуляцх1 WADH-ванадатоксидоредуктаэи у серцг в норм! та за стресовий поакоджень/В.С.Якушев, B.I.Kypinxa, Р.Ф.Каптмх, О.А.Рижов, Е.А.Шкоп1нськпй 1 gp.//V УKpaiнський Ыои1м1чниЛ з* i зд.Тези допов, Ч. II. -1вано-Франк1вськ, 1987. - с.326-327.
5. Особенности регуляции и метаболизма миокарда при развитии в нем некроза после перенесенного эмоционального стресса/В. С.Якушев, В.И.Курипка, О.Б.Макоэд и др.//Итоговая научно-практическая конференция BQHP медучреждений Запорожской области. Тезисы докладов. — Запорожье, 19В7. — с. 27-2В.
6. Диагностика стрессорного влияния на организм! (Методические рекомендации)/ Запорожск. мед.институт! Сост. В.С.Якушев и qp. - Запорожье, 1987. - 8 с.
7. Якушев B.C., Рыжов A.A., Миронова Е. В. Изменение концентрации неэстерифицированных жирных кислот и магния при эмоциональном стрессе // Физиол. журн. СССР. - 19Э9. - 73, N8. - с. 1146-1149.
В. Рыжов A.A., Якушев B.C. Активность ферментов внутренней мембраны митохондрий сердца и спэктр жирных кислот крови при некрозе миокарда воспроизведенном после стрес— са//Укр. биохим. журн. - 1990. - 62, N1. - с. 30-34.
- Рыжов, Алексей Анатольевич
- кандидата биологических наук
- Киев, 1990
- ВАК 03.00.04
- Особенности нарушения обмена витаминов при стрессе и некрозе миокарда, воспроизведенном после предварительного воздействия стресса
- Биохимические механизмы дезинтеграции эритроцитов человека в различных условиях функционирования
- Влияние фармакологических средств с антигипоксической и антиоксидантной активностью на функциональное состояние миокарда у собак с экспериментальными катехоламиновыми некрозами сердечной мышцы
- Дестабилизация мембран эритроцитов при свертывании крови IN VITRO и ее влияние на специфичность ферментной диагностики острого инфаркта миокарда
- Влияние нейроадаптивного модулятора "СКЭНАР" на обменные процессы в крови больных с острым инфарктом миокарда