Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Окислительное фосфорилирование в митохондриях печени при воздействии электромагнитного излучения крайне высоких частот.
ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Окислительное фосфорилирование в митохондриях печени при воздействии электромагнитного излучения крайне высоких частот."

КАБ1НЕТ М1ШСТР1В УКРА1НИ НАЦЮНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УН1ВЕРСИТЕТ

КОРЖОВ Максим ВггалШович ^

УДК 611.36:576.311.347-06:614.876

ОКИСЛЮВАЛЬНЕ ФОСФОРИЛЮВАННЯ В М1ТОХОНДР1ЯХ ПЕЧ1НКИ ПРИ Д11 ЕЛЕКТРОМАГШТНОГО ВИПРОМ1НЮВАННЯ НАДВИСОКИХ ЧАСТОТ

03.00.04-бioxiмiя

Автореферат

дисертацп на здобуття наукового ступеня кандидата бюлопчних наук

КИ1В-1998

Дисертащоо е рукопис.

Робота виконана в 1нституп фтиз1атрн i пульмонологи ¡м.Ф.Г.Яновського АМН Украши (директор - академш АМН Украши, доктор медичних наук, професор ЮЛ.Фещенко).

Науковий кер1вник: доктор бюлопчних наук Дмитренко Микола Петрович. зав1дувач лабораторп 6ioxiMii 1нституту екогшени та токсиколог!!' ¡м.ЛЛ.Медведя МОЗ Укра1ни

Офодшп опоненти: доктор бюлопчних наук, професор Войшцький Володимир Михайлович, Кшвський ушверситет iM. Т. Шевченка, професор

доктор бюлопчних наук Тугай Василь АндрШович, 1нститут 6ioxiMii iM. O.B. Палладша HAH Украиш, провщний науковий сшвробшшк

Провшна установа: Кафедра бюоргашчно!" та бюлопчиоУ xiMii Нашонального медичного университету iM. О.О. Богомольця

Захист вщбудеться " У " sfrtrf/tsA 1998 р. о г. н

засщанш спешашзованоУ вчено! ради Д 26.004.08 по захист дисертацш в Н атональному аграрному ушверситет! за адресок 252041, Кшв-41, вул. Геро1в Оборони, 15, навч. корпус 3, ауд. 65

3 дисертащсю можна ознайомитись у б1бл!отещ Нацюнального аграрного ушверситету за адресою 252041, Кшв-41, вул. Геро!в Оборовд, 11, навч. корпус 10

Автореферат розюланий " " С 1998 р.

Вчений секретар /

спещал1зовано1 вченоТ ради Шр_Цвшховський М. 1.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальшсть проблеми. Вивчення мехашзм1в вiднoвлeння пол1ферментних систем бюмембран при pÍ3Hiix иатолопчних станах е одним з важливих завдань сучасно! 6íoxímíí. Проте, недивлячись на значш ycnixii, що досягнул у вивченш законом1рностей порушень та вщновлення 6íoxímÍ4hhx npoqeciB в умовах патологи, молекулярш мехашзми даних ripoueciB до цього часу остаточно не з'ясоваш (Скулачев В.П., 1995, 1996; Губский Ю.И. и др., 1997; Boruvate V. е.а., 1993; Castina Adriana е.а., 1996).

В багатьох роботах, яю присвячеш вивченню мгтохондрШ показано, що патолопчш стани tícho пов'язаш з порушенням бюенергетичних npoueciB (Маркевич Л.Н. и др., 1994; Шаблина И.Г., 1995; Лукьянова JI.Д., 1997; Boruvate V. е.а., 1993).

Тому реактиващя бюенергетичних функщй мггохондрш представляе одну з найб1лын важливих бюлопчних проблем, виршення яко! дасть можлив1сть зрозумп:и мехашзми вщновлення шших енергозалежних 6íoxímÍ4hhx систем.

Одним з пщход1в вщновлення енергетичного обмшу е використання лжарських 3aco6ÍB, що здатш впливати на перенос електрошв та утворення АТФ в мггохондр1ях (Кондрашова М.Н., 1979). Однак bíh до тепершнього часу не вир1шив bcíx питань,пов'язаних з вщновленням енергетичних порушень.

Останшм часом велика увага пpидiляeтьcя вивченню впливу електромагштного випромшювання надвисоких частот (ЕМВ НВЧ) на оргашзм (Скурыхина Л.А., 1988; Яроцинский В.Б., 1996; Петренко В.М. и др., 1997).

Здатшсть ЕМВ НВЧ вщновлювати по спектру та иотужносгп випромшювання, яке властиве субклгтинним структурам, ñmobipho, лежить в ochobí гармошчного усунення порушень в opraHÍ3MÍ при патолопчних станах (Голант М.Б., Мудрик Д.Г. и др., 1991).

Однак, молекулярш мехашзми модиф1куючоЧ дИ ЕМВ НВЧ залишаються невиясненими. Вщсутш 4ítkí уявлення про його вплив на функци спешал1зованих субюнтинних мембранних структур.

Даш лп"ератури свщчать, що найменш вивченим е питания про вплив ЕВМ НВЧ на бюенергетичш функци мп охондрш.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами та темами. Дисерташя е фрагментом комплексно! теми "Вивчити дно

електромагштних хвиль мшметрово! довжини на окислювальне фосфорилювання, оксидантно-антиоксидантну систему та пентозо-фосфатний цикл в експерименп та ощнити кл1шчний ефект у хворих туберкульозом легень" (шифр А.95.04., номер державно! реестрацп - 0195Ш02727) лабораторп бкшми та вщдщу фтиз1атрп 1нституту фтиз1атри та пульмонолога ¡м.Ф.Г.Яновського АМН Украши.

Мета дослщження. Вивчити вплив ЕМВ НВЧ на функцюнування дихального ланцюга мггохондрш печшки в нор\п та при порушенш енергетичного гомеостазу. Задач1 дослщження.

1. Вивчити окислювальне фосфорилювання в \итохондр1ях печшки теля локального опромшення штактних та з екзогенною штоксикащею бших щур ¡в.

2. Вивчити обмш протошв в мггохощцмях пeчiнки шеля локального опромшення штактних та з екзогенною штоксикащсю б ¡лих пвдпв.

3. Вивчити вплив ЕМВ НВЧ на окислювальне фосфорилювання при експериментальному порушенш енергетичного спряжения в мгтохондр1ях печшки.

4. Вивчити вплив ЕМВ НВЧ на перенос електрошв по дихальному ланцюгу М1Тохондрш печшки при експериментальному порушенш функцюнування И електрон-транспортного ланцюга.

Наукова новизна одержаних результата. Вперше встановлено, що при визначених режимах опромшення, як1 не перевихцують функцюнальш резервш можливосп мггохондрш, ЕМВ НВЧ не порушуе бюенергетичш процеси в печшш штактних тварин.

Вперше показано, що при екзогеншй штоксикацп ЕМВ НВЧ сприяе вщновленню окислювального фосфорилювання та обмшу протошв. Перевищення оптимально! дози опромшення викликас порушення функцюнування дихального ланцюга мптондрш печшки бшын виражено, шж при пггоксикацн

В модельних дослщах вперше показано, що при порушенш енергетичного спряжения ЕМВ НВЧ при безпосередньому вплив1 на функцюнукга мптаондри стимулюе окислювальне фосфорилювання.

Вперше встановлено, шо при пом1рних порушеннях функцп електронтранспортно! дiлянки дихального ланцюга мгакондрШ ЕМВ НВЧ стимулюе процес переносу електрошв.

Практичне значения отриманих даних. Отримаш результата мають важливе значения для розумшня мехашзм1в вщновлення окислювального фосфорилювання та транспорту електрошв в дихальному ланцюгу ллтохондрш печшки при 1х порушенш та дн ЕМВ НВЧ.

Результати дослщження мають практичне значения, так як вони дають можливкть науково обфунтувати дощльшсть застосування ЕМВ НВЧ для корекцн бшенергетичних процеЫв при патолопчних станах.

Практичш рекомендаци автора були основою для опублкування методичних рекомендацш (в сшвавторств1 з проф. Петренко В.М. та шш.) "Застосування електромагштних хвиль мшметрового д1апазону та л1мфотропно1 терапи у хворих на туберкульоз легень." (Кшв, 1996) та ¡нформашйного листа (в сшвавторс™ з Яроцинським В.Б.) "Застосування МХТ для корекцн оксидантно-антиоксидантно! системи у хворих на туберкульоз легень." (Кшв, 1997).

За темою дисертацп оформлено 2 рацюнамзаторсыа пропозицп: "Вдосконалений датчик для визначення кисню в тканинах."( свщоцтво №1184, видане 1ФП АМН Украши 24.07.96р.) та "СпоЫб оцшки готовности електродно1 системи полярофафа ЬР-7 для вивчення бюлопчного окисления." (Свщоцтво №1191, видане 1ФП АМН Украши 12.09.1996 р.).

Особистий внесок здобувача. Дисертант приймав безпосередню участь в плануванш роботи.

Особисто автором виконано: анамз лЬературних даних, експериментальш доопдження, статистична обробка отриманих результате, анал1з та 1х штерпретацш.

Бшышсть робгг опубл1 ковано самостШно, а в роботах ¡з сшвавторами дисертанту належить основна частина.

Апробащя результат!в дисертацп. Основш положения роботи доповщались на II науково-практичшй конференци "НетрадицШш методи д1агностики та лжування." (Кшв, 1997), на науково-практичшй конференци шституту фтиз1атри та пульмонологи АМН Украши (Кшв, 1997).

Публжацн. За матер1алами дисертацп опублжовано 8 роб1т, з яких 5 в журналах, що входять в перелж наукових видань, рекомендованих ВАК Украши. Отримано патент Украши на винахщ №23509 А вщ 02.06.98 р..

Структура та обсяг дисертапп. Дисертащя викладена на 138 стор1нках машинописного тексту й складаеться з вступу, огляду лп'ератури (1 роздш), опису MarepiajiiB та метод1в дослщження (1 роздш), власних дослщжень (3 роздши), заключения, висновюв, списку використано! лгтератури (281 джерело). Робота шюстрована 18 таблицями та 2 рисунками.

ЗАГАЛЬНА МЕТОДИКА ТА OCHOBHIМЕТОДИ ДОСЛЩЖЕННЯ

Дослщження проводились на 153 бших безпородних щурах масою 180-200 г, кот-pi знаходились на стандартны flieri Bieapiio.

Об"ектом дослщження були мггохондрн печшки.

Вщповщно з метою та задачами робота було виконано 5 серш експеримешлв.

Перша сер ¡я присвячена вивченню окислювального фосфорилювання в мггохондр1ях печшки при дп на тваринний оргашзм ЕМВ НВЧ.

В другш cepii вивчали обмш протошв в мггохондрщх печшки при Д11 на тваринний оргашзм ЕМВ НВЧ.

В третш cepii вивчалась in vitro дш ЕМВ НВЧ на окислювальне фосфорилювання в мпохондр1ях печшки.

В четвертш cepii вивчалась in vitro д1я ЕМВ НВЧ на окислювальне фосфорилювання при порушенш енергетичного спряжения в мiтoxoндpiяx печшки.

П'ята сер1я була присвячена вивченню дп ЕМВ НВЧ на електронтранспортну дшянку дихального ланцюга при порушенш його функцп.

Як джерело ЕМВ НВЧ використовували стандартний генератор "Електрошка НВЧ" (довжина хвилх 5,6 мм, частота 53,6 Ггц при щшьносп 'потужносп 10 мВТ/см2). Опромшення проводили в безперервному режима

Для вивчення впливу ЕМВ НВЧ на оргашзм тварин опромшювали щоденно протягом двох тижшв (разов1 дози 3 Дж/см2 й 12 Дж/см2) в найбшын характерну для печшки точку F-14 (ци-мень) (Я.С.Песиков и др., 1994).

Як модель експериментально! екзогенно! штоксикацн була штоксикащя сучасним протитуберкульозним препаратом ¡зошазидом, який протягом двох тижшв вводили пцщшрно тваринам в доз! 200 мг/кг маси.

Дослщження проводили на 6 групах тварин: контрольних, опромшених в сумарних дозах 42 й 168 Дж/см2, тварин, яким вводили ¡зошазид, та опромшених в сумарних дозах 42 й 168 Дж/см2 шсля введения ¡зошазиду.

Вивчення in vitro впливу ЕМВ НВЧ на окислювальне фосфорилювання в мггохондр1ях печшки проводили на експериментальшй модел1 порушення енергетичного спряжения. Для утворення дано! модел1 було використано типовий розладнуючий агент 2,4-ДНФ (7,5* Ю^М). Неповне роз'еднання nponeciß окисления та фосфорилювання отримували шляхом додавання його до функцюнуючих мпохондрШ в сташ 3. Повне роз'еднання викликали шляхом додавання 2,4-ДНФ (1,5*10~*М) до мггохондрш в CTaHi 4.

Для вивчення in vitro впливу ЕМВ НВЧ на перенощиюв електрошв було використано декшька моделей експериментально'1 недостатносп електронтранспортно1 дшянки дихального ланцюга мггохондрш печшки. Експериментальну недостатшсть викликали шляхом часткового шпбування NADH-депдрогенази, цитохрому b та цитохрому ааз. При чому, шпбування проводили не тшьки окремо кожного з перенощиюв , але й одночасно шпбували по два й по три перенощики. Були використаш специф1чш шпбггори переносу електрошв: ротенон (1,9*10"5М), антимщин Аз (1,9*10" 5М) й азид naTpira (2,7* 10~*М).

Inriötiopn додавали до функцюнуючих мггохондрШ пicля попереднього i'x роз'еднання в стан! 3 2,4-ДНФ (1,5*10'4М).

В дослщах in vitro опромшення функцюнуючих мп-охондрш проводили в безперервному режим! в доз1 3 Дж/см2 безпосередньо в кювет! з моменту додавання Ix в середовище шкубацп.

Тварин забивали одномоментною декаштащею.

Мгтохондрп отримували методом диференцшного центрифугування на рефрижераторнш центрифуз1 ЦЛР-1 (Schneider W.C., 1948; Alifrey V., 1959). Середовище видглення метило 0,25 М сахарозу та 0,001М ЕДТА.

Вивчення окисного фосфорилювання проводили полярограф1чним методом ( Hagihara В., 1961; Кондрашова М.Н., 1973; Кондрашова Б.Н., Ананенко A.A., 1973).

В po6oxi була використана пoляpoгpaфiчнa установка, що складаеться з полярографа LP-7 та електродного пристрою з платиновим електродом, що обертаеться.

Реестрацш даних про концентращю кисню проводилась за допомогою автоматичного електронного потеншометра EZ-7.

Мш>хондрп шкубували в середовищ1 шкубаци наступного складу: 0,15 М сахароза, 0,075 М КС1, 0,025 М MgCk, 0,005 М КН2РО4 (рН-7,45). Як субстрат окисления використовували сукцинат (10 ммоль) й а-кетоглутарат (10 ммоль), як субстрат фосфорилювання -ADP (200 мкмоль).

Обм1н протошв в MiToxonflpiflx печшки вивчали за допомогою рН-метра рН-метрмшвольтметр рН-340. Як вим1рювальний електрод використовувався електрод типу ЕСЛ-41Г-05 (Малюк B.I., Коржов B.I., 1981).

Реестращя малих змш концетрацп протошв проводилась за допомогою автоматичного електронного потенцюметра ЕПП-09 МЗ з пщвищеною чутливютю.

Бшок визначали б1уретовим методом (Gornal A.D. е.а., 1949).

Результата дослщжень оброблялись статистично (Деркач М.П., 1963; Урбах В.Ю., 1975).

ПРОВЕДЕН1ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬШ ДОСЛ1ДЖЕШШ

Енергетпчний обмш в мггохондр1ях печшки при дп на твармнний органом електромагштного вппромшювання надвисоких частот

Окислювальне фосфорилювання е одним з найбшьш чутливих показниюв функционального стану м1тохондрш (Гайнутдинов М.Х.и др., 1993; Лаврушко Л.Ф., 1996; Montgomery R.I. et.al., 1984; Pelligrino Dale A. et.al., 1989). В зв'язку з цим ми, в першу чергу, зайнялись вивченням впливу ЕМВ НВЧ на окисне фосфорилювання в мггохондр1ях печшки.

Результата проведеного дослщження свщчать, що оиромшення штактних тварин щоденно в дета 3 Дж/см2 протягом двох тижшв icTOTHO не впливае на швидюсть дихання шеля додавання до мггохондрш субстрату окисления (а-кетоглутарат), в сташ 3, в сташ 4 й при роз'еднаному 2,4-ДНФ диханш. Величини коефадатв дихального контролю та фосфорилювання, а також швидюсть фосфорилювання не вщр1знялись вщ як таких в котрольнш rpyni. (Табл.1)

Збшьшення дози опромшення тварин в день до 12 Дж/см2 привело до порушення функцюнування дихального ланцюга. На

Таблиця1

Вплнв ЕМВ НВЧ на окислювальне фосфорилшвашш в мпохоидршх печшки щур1в(У2, Уз, V.», Уд„ф в мкатом Ог/хв.-мг быка., Уф в мкмоль АДФ/ хв.»мг бшка, субстрат - 10 ммоль а-кетоглутарат)

Умовн дос.пду п Показники (М+т)

У2 УЗ У4 дк АДФ/О Уф Уднф

Контроль 9 0,010+0,001 0,037+0,003 0,010+0,001 3,86+0,20 2,86+0,16 0,102+0,007 0,046+0,004

Опромшення (сумарпа доза 42 Дж/см2) 6 0,009+0,001 0,034+0,003 0,010+0,001 3,61+0,30 2,63+0,16 0,086+0,008 0,042+0,005

ОпрОМШеННЯ (сумарпа доза 168 Дэк/см2). 7 0,019+0,002* 0,027+0,002* 0,020+0,002* 1,41+0,16* 1,63+0,09* 0,046+0,002* 0,024+0,002*

Ьпоксикащя 5 0,012+0,002 0,033+0,005 0,012+0,001 2,72+0,33* 2,23+0,23* 0,071+0,007* 0,036+0,006

1нтоксикащя+ опромшення (сумарпа доза 42 Дж/см!) 7 0,009+0,001 0,038+0,003 0,011+0,001 3,68+0,23 2,64+0,26 0,094+0,005 0,046+0,006

1нтоксикац1я+ опромшення (сумарна доза 1б8Дж/см2) 8 0,040+0,007* 0,043+0,004 0,036+0,005* 1,30+0,22* 1,68+0,28* 0,064+0,013* 0,036+0,004

Примггка: * - досто£ирикть вщмшностей в пор1впяши з контролем (Р<0,05).

90% шдвищилась швидюсть дихання шсля додавання в ссредовище

шкубаци субстрату окисления. В сташ 3 швидюсть дихання знизилась на 27%. В той же час в сташ 4 вона зросла на 100%. Роз'еднане 2,4-ДНФ дихання знизилось на 48%. На 55% зменшилась швидюсть фосфорилювання. Порушився процес спряжения окисления та фосфорилювання, про що переконливо свщчить зниження величини коеф1щенту ДК на 64%. Величина коефвденту АДР/0 стала доспшрно нижче вихщного piвня на 43%.

При вивчснш функцп дихального ланцюга мшжондрш печшки тварин з штоксикашею були також виявлеш порушення, що стосуються окислювального фосфорилювання, на що вказуе перш за все зменшення спряжения м1ж окислениям та фосфорилюванням на 30%. Одночасно з дим на 30% знизилась швидюсть фосфорилювання й на 22%- величина коефщенту фосфорилювання.

Подальшими доопдженнями встановлено, що у тварин з штоксикащсю, яких опромшювали в доз1 3 Дж/см2 щоденно протягом двох тижшв, вивчеш показники окислювального фосфорилювання ютотно не вщр1знялись вщ аналопчних показниюв контрольно! групи.

При штоксикаци збшьшення дози опромшення до 12 Дж/см2 не сприяло вщновленню бюенергетичних функцш мггохондрШ. Навпаки, р!зко в иор1внянш з контролем виросла швидюсть дихання шсля додавання субстрату окисления (в 4 рази) 1 в сташ 4 (в 3,6 рази). При цьому спряжешсть окисления й фосфорилювання зменшилась в 3 рази, величина коефщенту фосфорилювання - в 1,7 рази, а швидюсть фосфорилювання - в 1,6 рази. Звертае на себе увагу те, що опромшення в доз1 12 Дж/см2 хвилин тварин з штоксикащсю приводить до порушень окислювального фосфорилювання в мггохондр1ях печшки значно бшьш виражених, шж опромшення в щй же дозпнтактних тварин або неопромшених тварин з штокси кашею.

Цшаво було вивчити вплив ЕМВ НВЧ на функцпо дихального ланцюга не тшьки при проходженш електрошв по ньому в1д КАПН, але й вщ уб1хшону до молекулярного кисню. Для цього як субстрат окисления було використано сукцинат.

Встановлено, що направлешсть змш при використанш сукцинату така ж, як 1 при використанш а-кетоглутарату.

Таким чином, результати доошдження переконливо свщчать, що ЕМВ НВЧ може по-р1зному впливати на окислювальне фосфорилювання в мггохондр1ях печшки.

Ефект ди ЕМВ НВЧ залежить вщ дози опромшення. 31 збшыпенням дози збшыыуеться ймов1ршсть його негативно! дп на житгевоважлив1 функцп оргашзму, зокрема, на бюенергетичш функцп.

Разом з тим важливо пщкреслити, що в умовах штоксикаци позитивний ефект ЕМВ НВЧ проявляеться при доз1 опромшення, при якШ окисне фосфорилювання в мггохондр1ях печшки у штактних тварин не змшюеться.

Вивчення важливих аспеюлв, що стосуються функщонування дихального ланцюга з врахуванням транспорту та використання протошв, мае сенс не тшьки для розумшня молекулярних мехашзм1в порушення в ланцкш пщ впливом р1зномаштних фактор1в, але й необхщно для перспективно! розробки сучасних метод1в вщновлення бюенергетичних фyнкцiй мпгохондрш.

В зв'язку з цим було шкаво вивчити обмш протон ¡в в мггохощциях печшки в умовах дн на оргашзм ЕМВ НВЧ.

Результати вивчення обмшу протошв в мш>хондр1ях печшки при використанш як субстрат окисления а-кетоглутарату свщчать, що опромшення тварин в доз1 3 Дж/см2 протягом двох тижшв 1стотно не впливае на швидюсть переносу протошв в «¡тохондрп в сташ 3 та швидюсть вившьнення !х з мпгохондрШ в сташ 4. Величина коефвденту АДР/Н не змшилась в пор1внянш з контролем.

Збшьшення дози опромшення до 12 Дж/см2 призвело до зниження на 48% швидкосп упшзаци протошв в сташ 3, а величина коефоденту АДР/Н зросла на 77%.

При штоксикаци швидюсть переносу електрошв в сташ 3 достоверно зменшилась на 40%, а величина коефщенту АДР/Н виросла на 96% в поршнянш з аналопчними величинами в контрольны груш.

Опромшення тварин з штокснкашею в доз1 3 Дж/см2 призводить до вщновлення швидкоеп переносу протошв в сташ 3. Величина коефнценту АДР/Н дещо знизилась в пор1внянш з аналопчною величиною у тварин з штоксикащею, однак, вона була вище контрольно! величини на 51%.

В мггохондршх печшки тварин, що опромшювались в доз1 12 Дж/см2, швидшсть переносу прогошв була нижче контролю на 38%. Величина коеф1щенту АДР/Н виросла в 3,6 рази.

Аналопчш даш отримаш й при використанш як субстрату окисления сукцинату.

Вплив електромагштного внпромпповання надвисоких частот на окислювальне фосфорилювання при порушенш енергетичного спряжения в м!тохондр1ях печшки

Наведеш вище результати дослщжень дають пщставу стверджувати, що д1я ЕМВ НВЧ реал1зуеться перш за все через мггохондр1альну систему бюлопчного окисления. Однак, для конкретизацп мехашзму реал1заци дii цього випромшювання noTpi6Hi моделын експерименти, яю могли б дати вщповщь на питания, на як1 ланки дихального ланцюга ЕМВ НВЧ впливае при патологи? В зв'язку з цим було виршено вивчити in vitro вплив хвиль мшметрового диапазону на систему спряжения переносу електрошв та фосфорилювання в мщно спряжених мпохондр!ях, при частковому й повному порушеннях енергетичного спряжения.

Встановлено, що опромшення функцюнуючих мщно спряжених мпохондрш ¡стотно не впливае на транспоргг eлeктpoнiв та окислювальне фосфорилювання.

Опромшення мгтохондрш з частково порушеною функщею спряжуючоТ мембрани доспдарно шдвищило cryniHb спряжения мпохондрш майже на 50% в пор1внянш з неопромшеними. Характерно, що при цьому величини коефвдештв фосфорилювання як при використанш а-кетоглутарату, так i сукцинату не вщргзнялися вщ контрольних величин.

При повному роз'еднанш дихального ланцюга якого-небудь впливу ЕМВ НВЧ не було виявлено.

Враховуючи, що мшметров1 хвши проникають в тканину на глибину не бшьш шж 0,7 мм, представляеться ймов1рним, що в передач! характеристик коду мшметрових хвиль до мембранних субклггинних структур приймають участь pi3Hi системи орган1зму. Вщомо, що регуляторш системи локально! ди непридатш там, де необхщне регулювання на вщсташ. При цьому, незалежно вщ того, яю структури в nnripi е первинними рецепторами мшметрових хвиль, в подалышй складшй багатоступеневш систем! передач! шформаци вщ них можуть

приймати участь речовини найр1зномаштшш(н структури. Недивно при цьому, що в бшьшосп ппотез пропонуються i обговорюються найр1зномаштшпн вар1анти механ1зм1в дИ ЕМВ НВЧ з врахуванням сучасних уявлень про регуляторш процеси в тваринному opraHÍ3MÍ (Родштат I.B., 1986, 1991; Клркилевський C.I., 1989; Хурпн Ю.1., 1991; Жуковський А.П. та íh., 1993; ефимов А.С. та ¡h., 1992 ).

Лише в небагатьох випадках пропонуються пояснения процеЫв, що визначають кшцевий ефект бюлопчно! дп ЕМВ НВЧ (Девятков Н.Д., 1991; Лукашов е.П. та íh., 1991; Жуковський А.П., 1993).

Отримаш нами в модельних експериментах дан i про реактивацио функцн спряжуючо! мембрани свщчать, що д1я ЕМВ НВЧ ре&шзуеться шляхом вщновлення протонного потенщалу внутршньо! мембрани, енерпя якого в npoueci окислювального фосфорилювання перетворюегься в енергно АТР.

Таким чином, реактиващя окислювального фосфорилювання при частковому порушен! функцн спряжуючо!' мембрани е одним з 6íoxímí4hhx механ1зм1в бюлопчно! дн ЕМВ НВЧ, що мае виршальний вплив на метабол1чш процеси в клгшш.

Вплив електромагштного випромшювання надвисоких частот на електроптрапсиортну дшянку дихальиого ланцюга м1тохопдрш печшки при ¡нп'буваиш його носив

Питания про те, чи залучеш hocíí електрошв дихального ланцюга в мехашзм реактиваци порушених бюенергетичних функцШ MiToxoHflpiñ при дн на них ЕМВ НВЧ, залишалось до тепер1шнього часу вщкритим. В зв'язку з цим було виршено вивчити в модельних експериментах вплив цього виду випромшювання на NADH-депдрогеназу, цитохром Ь, цитохром ааз при порушенш íx функщй.

Отримаш дат свщчать, що опромшення штактних функщонуючих мгеохондрш не впливае на швидюсть дихання в craHi 3 й при роз'еднанш 2,4-ДНФ окислювального фосфорилювання (субстрат окисления а-кетоглутарат). В той же час, теля шпбування NADH-депдрогенази ротеноном (бйьш, шж в 2 рази) швидк1сть дихання опромшених м1тохондрш вщносно неопромшених доскшрно збшыиилась на 43%. Ступшь шпбування вщносно спряжених (коефвдент V3/Vi) й роз'еднаних

(коефщент (УднфЛЛ) м1тохондрШ при цьому дocтoвipнo знизилась в 1,4 рази.

Викликае штерес той факт, що опромшення збшыиило час функцюнування частково зашпбованих мпохондрш в 1,5 рази.

Наступне дocлiджeння було присвячено вивчеиню впливу ЕМВ НВЧ на транспорт електрошв по дихальному ланцюгу июля шпбування 11 антимщином Аз.

Експерименти показали, що пщ впливом антимгцину Аз швидюсть дихання м1тохондр1й (субстрат окисления а-кетоглутарат) знизилась в 4,7 рази по вщношенню до швидкосп дихання спряжених й роз'еднаних ¡штохондрш. Пюля опромшення вона доскшрно зросла на 56% в нор1внянш з аналопчною швидкштю неопромшених мггохондрШ. Час функцюнування мггохондрШ збшьшився в два рази.

При використанш як субстрату окисления сукцинату в опромшених мггохощцлях в пор1внянш з неопромшеними швидюсть дихання шсля додавання шпбггора була на 75% вище. Знизився (в 1,6 раза) й шпбуючий ефект антимщину Аз вщносно фосфорилюючого та нефосфорилюючого ланцюпв переносу електрошв. Час функцюнування частково зашпбованих мггохондрш зрю в 1,8 раза.

Схож1 результата отримаш й при шпбуванш цитохрому ааз азидом натр1ю.

Отримаш даш свщчать, що шсля шпбування дихальиого ланцюга (в 2,5 рази) при використанш як субстрату окисления а-кетоглутарату опромшення приводить до доскшрного збшьшення (на 37%) швидкосй дихання й зниження шпбуючого ефекту азиду натрйо вщносно спряжених й роз'еднаних мггохондрш на 27% й 33% вiдпoвiднo.

При використанн]' сукцинату пщ впливом ЕМВ НВЧ швидмсть дихання зашпбованих мггохондрш зросла на 47%.

Величини \у\Ч й УтфЛ/1 зменшились на 44% 1 31% вщповщно.

В проведених модельних експериментах вивчався вилив ЕМВ НВЧ на дихальний ланцюг тшьки при порушенш току електрошв на однш з дшянок фосфорилювання. Звертае на себе увагу те, що недивлячись на р1зну х1м1чну структуру КАБН-депдрогенази, цитохрому Ь й цитохрому ааз, ЕМВ НВЧ при частковому 1х шпбуванш впливае однаково. Це дае пщставу

вважати, що юя ЕМВ НВЧ на вивчеш носи електрошв дихального ланцюга е неспециф1чною.

Що стосуеться впливу ЕМВ НВЧ на дихальний ланцюг при проходженш електрошв по ньому вщ ЫАОН й вщ уб1ХШ0ну до кисню, то наши дослщження показали, що при використанш сукцинату як субстрату окисления вщновлення функцш транспорту електрошв проходить нггенсившше, шж при використанш а-кетоглутарату.

Для оцшки функцюналышх резервов дихального ланцюга було доцшьним вивчити вплив ЕМВ НВЧ на транспорт електрошв при одночасному шпбуванш и на двух дшянках фосфорилювання.

При частковому шпбуванш НАБН-депдрогенази й цитохрому Ь не було виявлено реактивуючоГ дИ" ЕМВ НВЧ.

В той же час, при шпбуванш КАБН-дегщрогенази й цитохрому ааз шсля дп ЕМВ НВЧ швидюсть дихання зросла на 88% вщносно швидкосп дихання неопромшених мгсохондрш. Ефект шпбггор1в став менш виражений, про що свщчить зниження коефиненпв У^/У, 1 Уд„ф/У! вщносно аналопчних контрольних величин на 39% \ 47% вщповщно. ЕМВ НВЧ стимулювало дихання мш)хондрШ (субстрат окисления а-кетоглутарат) 1 шсля шпбування цитохрому Ь и цитохрому ааз. При цьому швидюсть дихання зросла на 75%, а ефект шпбування став менш вираженим (на 40%) в пор1внянш з контрольними величинами.

Аналопчний напрямок змш виявлено й при використанш як субстрату окисления сукцинату.

В умовах, коли дихальний ланцюг частково зашпбований вщразу у трьох мюцях ( ЫАОН-депдрогенази, цитохрому Ь и цитохрому ааз), нам не вдалося виявити якого-небуть впливу ЕМВ НВЧ.

Вщсутшсть ефекту дп ЕМВ НВЧ в ряд1 випадюв пов'язана, мабуть, з тим, що при визначених умовах шпбування резервш можливост1 дихального ланцюга доведен! до мшмуму, й хоч би часткового вщновлення його функшй при даному режим! опромтення не вщбуваеться.

Слщ вщмгагги, що в жодному випадку при самих р!зномаштних вар1антах шпбування й використання р1зних

субстратов окисления, опромшення не приводило до додаткових функцюнальних порушень дихального ланцюга.

Таким чином, отримаш дан! дають пщставу вважати, що важливим мехашзмом реал1зацп бюлопчно! дп ЕМВ НВЧ е реакгиващя функцп перенощишв електрошв дихального ланцюга мпохондрш печшки.

ВИСНОВКИ

1. 1снують меж! функцюнальних резервних можливостей мгсохондрШ печшки при дп на тваринний оргашзм ЕМВ НВЧ:

при щоденному опромшешй тварин в доз1 3 Дж/см2 впродовж двух тиждшв бюенергетичш процеси в мембранах мггохондрш не змшюються;

збшьшення дози опромшення до 12 Дж/см2 приводить до порушення функцюнування дихального ланцюга мггохондрш.

2. При експериментальшй ¡нтоксикацп, що моделюеться введениям ¡зошазиду, в мпохощциях нечшки порушуеться окисне фосфорилювання й обмш протошв.

3. ЕМВ НВЧ (сумарна доза 42 Дж/см2) при штоксикацп вщновлюе окисне фосфорилювання й обмш протошв в мггохондр1ях печшки. Збшьшення дози опромшення ( сумарна доза 168 Дж/см2)визивас припйчення окисного фосфорилювання й обм1ну протон ¡в бшыпе, шж сама штоксикац1я.

4. В модельних експериментах встановлено, що ЕМВ НВЧ сприяе реактивацн окисного фосфорилювання при порушенш енергетичного спряжения в ¡зольованих мтжощцмях печшки. Ефект ЕМВ НВЧ проявляться як при функцюнуванш 2-х (II та Ш), так 1 3-х пушшв спряжения.

5. При експериментальшй недостатносп дихального ланцюга, яка моделюеться шпбуванням, зокрема, КАВН-депдрогенази ротеноном, цитохрому Ь антим1цином Аз й цитохрому аа3 азидом натрио, ЕМВ НВЧ знижуе ступшь шпбування мгсохондрш й стимулюе перенос електрошв.

6. При одночасному неповному шпбуванш ЫАОН-дегщрогенази 1 цитохрому ааз, цитохрому Ь 1 цитохрому ааз пщ впливом ЕМВ НВЧ знижуеться ефект дп шпб1тор!в, зростае швидкють переносу електрошв по дихальному ланцюгу. Одночасне

шпбування NADH-депдрогенази з цитохромом b й NADH-дегщрогенази з цитохромом b й цитохромом ааз ЕМВ НВЧ не впливае на електронтранспортну функщю дихального ланцюга

МГСОХОНДрШ.

7. Одним з найбшьш важливих мехашзм1в бюлопчно! ЕМВ НВЧ е реакгавашя на дшянках спряжения системи переносу електрошв й фосфорилювання в мембранах мгсохондрШ.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛГКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦЙ

1. Коржов М.В. Окислительное фосфорилирование в митохондриях печени при воздействии (in vitro) электромагнитного излучения крайне высоких частот // Укр. биохим. журнал. - 1997, - №4, - С. 95-98.

2. Влияние электромагнитных волн миллиметровой длины на окислительное фосфорилирование в митохондриях печени //Фещенко Ю.1., Петренко В.М., Коржов М.В., Алфьоров A.M., Козаренко Т.А., Кущ C.I., Коржов B.I .// Укр. пульм. журнал. -1997, - №1, - С.28-30.

3. Обмен протонов в митохондриях печени при воздействии электромагнитных волн миллиметровой длины //Фещенко Ю.1., Петренко В.М., Коржов М.В., Алфьоров A.M., Козаренко Т.А., Кущ C.I., Коржов B.I. // Укр. пульм. журнал. -1997, - №2, - С.26-28.

4. Коржов М.В. Роль электромагнитных волн миллиметровой длины в восстановлении функций электротранспортной цепи митохондрий печени // Укр. пульм. журнал. - 1997, - №3, -С.62-63.

5. Коржов М.В. Влияние электромагнитных волн миллиметрового диапазона на транспорт электронов при экспериментальной недостаточности дыхательной цепи митохондрий печени // Укр. пульм. журнал. - 1997, - №4, С.62-63.

6. Пат. 23509 А Украша, МПК6 А 61 N5/02, G 01 N27/48. Cnoci6 реактивацп функцп електронтранспортного ланцюга мгтохондрШ в експерименп / B.I. Коржов, М.В. Коржов (Украша); N 97063147; Заявл. 26.06.97.

7. Коржов М.В. Действие электромагнитного излучения крайне высоких частот на дыхательную цепь митохондрий при

ингибировании цитохрома Ь // Науково-практична конферешця "Нетрадишйш методи д1агностики та л1кування." (Кшв, 25-26 вересня, 1997 р.) Кшв, 1997, - С.64-

65.

8. Коржов М.В. К вопросу о механизме действия миллиметровых волн нетепловой интенсивности на систему фосфорилирующего окисления в митохондриях // Науково-практична конференция "НетрадицШш методи д1агностики та л1кування." (Кшв, 25-26 вересня, 1997 р.) Киш, 1997, - С.65-

66.

9. Коржов М.В. О возможности регуляции функции электротранспортной цепи митохондрий электромагнитным излучением миллиметрового диапазона // Науково-практична конференц1я "Нетрадицшш методи д1агностики та лнсування." (Ки1в, 25-26 вересня, 1997 р.) Кшв, 1997, - С.66-67.

Коржов М.В. Окислювальне фосфорилювання в м!тохондр1ях печшки при ди електромагштного випромшювання надвисоких частот. - Рукопис.

Дисерташя на здобуття вченого ступеня кандидата бюлопчних наук за спешальшстю 03.00.04 - бкшм1я,-Нащональний Аграрний ушверситет, Киш, 1998.

Дисертащя присвячена вивченню мехашзм1в бюлопчно! ди електромапптного випромшювання надвисоких частот.

Встановлено, що при порушешп р1зноманггних ланок енергозабезпечуючо!' системи мгсохондрШ печшки електромагштне випромшювання надвисоких частот снрияе И реактивацн. Це стосуеться як системи спряжения окисления та фосфорилювання, так 1 перенощиктв електронтранспортного ланцюга мпохондрш.

Ключов1 слова: мггохондрй, печшка, окисне фосфорилювання, електромагштне випромшювання надвисоких частот.

Коржов М.В. Окислительное фосфорилирование в митохондриях печени при воздействии электромагнитного излучения крайне высоких частот. -Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.04 -биохимия. -Национальный Аграрный университет, Киев, 1998.

Диссертация посвящена изучению механизмов биологического действия электромагнитного излучения крайне высоких частот.

Установлено, что при нарушении различных звеньев энергообеспечивающей системы митохондрий печени электромагнитное излучение крайне высоких частот способствует ее реактивации. Это касается как системы сопряжения окисления и фосфорилирования, так и переносчиков электротранспортной цепи митохондрий.

Ключевые слова: митохондрии, печень, окислительное фосфорилирование, электромагнитное излучение крайне высоких частот.

Korzhov M.V. Oxidative phosphorilation in the liver mitohondria under the influence of electromagnetic waves of extremely high frequency. - Manuscript.

The theses for a degree of candidate of biological sciences in the speciality 03.00.04 -biochemistry. -National Agrarian university, Kiev, 1998.

The this deals with the study of mechanisms of biological actions of the extremely high frequency electromagnetic radiation.

It was shown that disturbances of different chains of en erg}' supplying systems in the liver mitohondria are corrected by electromagnetic waves of extremely high frequency/ both the system of linked oxidation and phosphorilation and the electron transfer chain of mitohondria are reactivated by electromagnetic waves of extremely high frequency.

Key words: mitohondria, liver, oxidative phosphorilation, electromagnetic radiation of extremely high frequency.