Энергообеспечение и биоэнергетические характеристики митохондрий печени миноги (Lampetra fluviatilis) и лягушки (Rana temporaria) в периоды метаболической депрессии и активности

• Автор: Емельянова, Лариса Вадимовна
• Шифр специальности: 03.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 158 с. : ил.

Введение.

1. Обзор литературы

1.1. Метаболическая депрессия в природе

1.2. Жизненный цикл миноги и лягушки

1.3. Структура внутриклеточного стандартного метаболизма

1.4. Регуляция энергетического метаболизма. Роль митохондрий в метаболической депрессии

1.4.1. Система окислительного фосфорилировання.

Метаболические состояния митохондрий по Чансу

1.4.2. Регуляция энергетического метаболизма в период метаболической депрессии

1.5. Утечка протонов, или разобщение окислительного фосфорилировання

1.5.1. Разобщители окислительного фосфорилировання

1.5.1.1. Искусственные разобщители.
1.5.1.2. Природные разобщители
1.5.2. Механизм действия разобщителей роль мембранных
белков митохондрий
1.5.2.1. Белки внутренней мембраны митохондрий, принимающие
участие в разобщении окислительного фосфорилировання.
1.5.2.2. Гипотеза мягкого разобщения. Механизм функционирования разобщающих белков
1.5.3. Универсальность свободного окисления и его регуляция
в период метаболической депрессии.
1.6. Неспецифическая проницаемость митохондрий.
Физиологическое значение и регуляция
1.6.1. Две конформации неспсцифичсской поры
2пизкопроводящая и высокопроводящая. Роль поры в Са
сигнализации и клеточной гибели.
1.6.2. Некоторые аспекты регуляции функционирования поры
1.6.3. Структура поры.
2. Материал п методы исследования
2.1. Экспериментальные животные
2.2. Измерение концентрации глюкозы в плазме крови
2.3. Исследование жирнокислотного состава плазмы крови
2.4. Определение свободных аминокислот в плазме крови.
2.5. Выявление гликогена и липидов на срезах печени.
2.6. Выделение митохондрий
2.7. Измерение скоростей дыхания митохондрий
2.8. Исследование набухания митохондрий.
2.9. Определение содержания адениновых нуклеотидов в
экстрактах митохондрий и печени
3. Результаты исследования
3.1. Энергетические субстраты в плазме крови миног и лягушек
в периоды метаболической депрессии и активности
3.1.1. Содержание глюкозы.
3.1.2. Содержание отдельных классов липидов и индивидуальных жирных кислот.
3.1.3. Свободные аминокислоты.
3.2. Биоэнергетические параметры митохондрий печени миног
и лягушек в периоды метаболической депрессии и активности
3.2.1. Оценка параметров дыхания
3.2.2. Содержание адениновых нуклеотидов в митохондриях и
ткани печени
3.3. Ресопрягающнс эффекты карбоксиатрактилата и глутамата
на разобщающее действие лаурата
3.4. Мембранная проницаемость митохондрий печени миног и лягушек. Индукция поры и действие эффекторов поры на набухание митохондрий в разных средах инкубации. Сравнение с млекопитащими
3.4.1. Проницаемость мембран деэнергизованных и энергизованных митохондрий в растворе нитрата аммония
3.4.2. Эффекты ингибиторов поры на набухание митохондрий
печени миног.
3.4.3. Проницаемость митохондрий печени миног в неионизированной изоосмотичной среде
3.4.4. Действие Са2 Р, лаурата и СбА на набухание митохондрий
6 в неионизированной среде.
4. Обсуждение
4.1. Метаболизм глюкозы, липидов и свободных аминокислот
в тканях миног и лягушек в разные сезоны года
4.2. Биоэнергетические особенности гспатоцитов пойкилотермных позвоночных животных.
4.3. Роль АТФАДФ и аспартатглутаматного антипортеров в разобщении окислительного фосфорилирования. Вклад свободного окисления в клетках печени миног.
4.4. Роль неспецифической проницаемости митохондрий
в развитии деструктивных изменений в печени миног.
4.5. Регуляция функционирования поры в митохондриях пойкилотермных животных
Выводы.
Слисок литературы
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АДФ аденозин 5 дифосфат АМФ аденозин 5 моиофосфат ЛТФ аденозин 5 трифосфат АФК активные формы кислорода Ау 2 сульфат аурамина БСА бычий сывороточный альбумин Глут глутамат ДК дыхательный контроль ДНС АК данснламинокислота ДНСС1 дансилхлорид ДНФ2,4динитрофенол
ДТТ дитиотрейтол ИФз инозитол 1,4,5 фосфат Катр карбоксиатрактилат Ко А кофермент А
НАД никотннамидадениндинуклеотид
НАДФ никотинамидадениндинуклеотпдфосфат
СР саркоплазматичсский ретикулум
ФАД флавинадсниндинуклеотид
цАМФ аденозин 5 циклофосфат
ЭГТА этиленгликольтстраацетат
ЭР эндоплазматический ретикулум
СССР карбонилцианид м хлорфенилгидразон СбА циклоспорин А СуР О циклофилин Д ДцГ электрохимический градиент протонов Ар I градиент
ДЧМ мембранный потенциал
РССР карбонмлцнанид ртрифлуоромстоксинфсннлпДразон
Р неорганический фосфат
иСР белок разобщитель
вольт зависимый анионный канал

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Содержание АТФ в митохондриях и в ткани печени миног и лягушек снижается в период метаболической депрессии и увеличивается в состоянии метаболической активности. В митохондриях пойкилотермных животных утечка протонов через внутреннюю митохондриальную мембрану обусловлена участием АТФАДФ и аспартатглутаматного антипортеров. Изолированные митохондрии печени миног высокопроницаемы для ионов в солевых средах в период метаболической депрессии вследствие открытия нссслективной поры, чувствительной к действию ингибиторов СбА, ЭГТА, Мд2 АДФ, БСА, гепарин. В полонизированной изоосмотичной среде инкубации индукция поры в митохондриях печени возможна в присутствии Са2 Р и лаурата. Действие лаурата, как индуктора, зависит от энергосостояния митохондрий. При низкой энергизации митохондрий лаурат снижает нороиндуцирующее действие Са2 и Р. В высокоэнергизованных митохондриях лаурат усиливает действие Са2 и Р. Проведен сезонный анализ содержания в плазме крови миног и лягушек глюкозы, липидов и свободных аминокислот. Продемонстрирована сезонная динамика биоэнергетических параметров митохондрий печени у исследованных видов животных. Исследовано содержание адсниновых нуклеотидов в печени лягушек в периоды метаболической депрессии и активности. Исследована мембранная проницаемость митохондрий печени миног и лягушек в периоды метаболической депрессии и активности. Таким образом, изучены некоторые новые молекулярные механизмы, лежащие в основе метаболической депрессии гепатоцитов пойкилотермных позвоночных. Работа имеет, прежде всего, фундаментальное значение для эволюционной биохимии и биоэнергетики. Полученные данные дополняют сведения о функционировании и регуляции энергетического метаболизма у эктотермных животных. Кроме этого установлена важная роль митохондрий в развитии феномена обратимой метаболической депрессии. Поэтому исследование молекулярных механизмов метаболической депрессии у пойкилотермных позвоночных животных в дальнейшем может помочь в разработке новых терапевтических подходов в лечении заболеваний, связанных с митохондриальной дисфункцией. Результаты исследования докладывались на Третьем Съезде 4 Биохимического Общества в г. Механизмы терморегуляции и биоэнергетики взаимодействие функциональных систем в г. Иваново, Международной конференции Рецепция и внутриклеточная сигнализация в г. Пущино, Всероссийском симпозиуме Хроматография и хроматографические приборы в г. Москва, IX зимней школе Биоинформатика от молекулярных механизмов к функциональным системам на зоологической станции Твярминне, Финляндия, . По теме диссертации опубликовано 5 статей, одна из которых в рецензируемом журнале, и 8 тезисов, четыре из которых опубликованы в иностранных изданиях. Диссертация состоит из глав Введение, Обзор литературы, Материал и методы, Результаты, Обсуждение, Выводы, Список литературы 7 источников. Работа иллюстрирована таблицей и рисунками. В данном разделе обобщаются современные представления об особенностях биоэнергетики пойкилотермных животных в периоды гипометаболизма. Обзор начинается с описания жизненных циклов исследуемых объектов и подробного анализа структуры внутриклеточного энергетического метаболизма. Приведенные сведения отражают важную роль митохондрий в развитии метаболической депрессии. В связи с этим, особое внимание уделено рассмотрению наиболее актуальных на сегодняшний день вопросов, касающихся механизмов и роли свободного окисления, а также несиецифической проницаемости митохондрий. Проблемы, связанные с энергообеспечением миног и лягушек будут рассмотрены в разделе Результаты и Обсуждение. Феномен метаболической депрессии встречается практически у всех видов беспозвоночных, за исключением i шероховики, и во всех классах позвоночных животных. Это явление может быть связано с гибернацией млекопитающие, лягушки, торпидным состоянием летучие мыши, колибри, анаэробиозом моллюски, черепахи, ныряющие млекопитающие, обезвоживанием морские креветки, змеи и лягушки, диапаузой эмбрионы и насекомые . Состояние метаболической депрессии, или гипометаболизма, характеризуется снижением метаболической активности на 0 по сравнению со стандартной метаболической скоростью .