Tag Archives: мітохондріальна пора

Вплив відкриття мітохондріальної пори на генерацію активних форм кисню в мітохондріях мозку щурів

О. В. Акопова, Л. I. Колчинська, В. I. Носар, А. Н. Смірнов, М. К. Малишева, I. M. Маньковська, В. Ф. Сагач

Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України, Київ;
e-mail: luko@biph.kiev.ua

Досліджено вплив відкриття мітохондріальної пори (mitochondrial permeability transition pore, МРТР) на генерацію активних форм кисню (АФК) у мітохондріях мозку щурів. Показано, що в залежності від стаціонарних чи нерівноважних умов продукція АФК по-різному регулюється  швидкістю споживання кисню і мембранним потенціалом. За умов стаціонарної рівноваги, що відповідає постійній швидкості циклічного транспортування Са2+ та споживання кисню, продукція АФК є потенціалзалежною і знижується разом з пригніченням дихання і мітохондріальною деполяризацією. При цьому постійна швидкість утворення АФК прямо пропорційна швидкості споживання кисню. Порушення стаціонарного стану внаслідок вивільнення цитохрому с й поступового гальмування дихання призводить до експоненціального зростання в часі продукції АФК. Незалежно від стаціонарних чи нерівноважних умов, швидкість утворення АФК контролюється швидкістю потенціалзалежної акумуляції Са2+, яка є швидкістьлімітуючою стадією утворення АФК. Показано, що відкриття циклоспоринчутливої пори по-різному впливає на продукцію АФК залежно від концентрації Са2+. За дії низьких концентрацій Са2+ зниження швидкості утворення АФК корелює з частковою деполяризацією мітохондрій, незважаючи на циклоспоринчутливе прискорення дихання внаслідок одночасної роботи Са2+-уніпортера й МРТР як шляхів входу і виходу Са2+. Ефект відкриття циклоспоринчутливої пори за дії низьких концентрацій Са2+ близький до ефекту Са2+-іонофора А-23187. За дії високих концентрацій Са2+ відкриття пори призводить до швидкого порушення стаціонарного стану внаслідок вивільнення цитохрому с, блокування транспортування електронів і зростання продукції АФК. Отже, відкриття пори в умовах низького рівня внутрішньоклітинного Са2+ може пом’якшувати оксидативний стрес і ушкодження нейронів шляхом пригнічення продукції АФК у мітохондріях.

Вплив активатора АТР-залежного K(+)-каналу діазоксиду на циклоспоринчутливу пору в мітохондріях печінки щурів

О. В. Акопова

Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України, Київ;
e-mail: luko@biph.kiev.ua

Досліджено вплив активатора мітохондріального АТР-залежного K+-канала (K+АТР-канала) діазоксиду (DZ) на відкриття циклоспоринчутливої пори (mitochondrial permeability transition pore (MPTP) в мітохондріях печінки щурів. За відсутності DZ відкриття пори призводить до прискорення циклічного транспортування K+ й Са2+, яке підтримується одночасною роботою K+-каналів та K++-обмінника, а також – Са2+-уніпортера і мітохондріальної пори як шляхів входу та вивільнення катіонів. Показано, що за дії DZ, незалежно від МРТР, відбувається активація обох складових K+-циклу: енергозалежної акумуляції K+ та K++-обміну. При цьому встановлено, що активація трансмембранного обміну K+ за дії DZ призводить до часткового інгібування МРТР. Запропоновано методичний підхід до оцінки функціональної активності МРТР в умовах активації K+АТР-каналу.
Встановлено, що повернення Са2+ до матриксу після пригнічення МРТР циклоспорином А слідом за відкриттям пори супроводжується інгібуванням K++-обміну, яке відбувається в міру надходження Са2+ до мітохондрій. Таким чином, результати дослідження виявляють важливу фізіологічну функцію МРТР, яка полягає у підтриманні низьких концентрацій Са2+ у матриксі за одночасної активації трансмембранного іонного обміну (K+ та Са2+), яка може мати визначальне значення для перебігу енергозалежних процесів у мітохондріях.

Вплив активатора АТР-залежного K(+)-канала на функціoнальний стан і відкривання циклоспоринчутливої пори в мітохондріях печінки щурів

О. В. Акопова, В. І. Носар, В. А. Бурий,
Л. І. Колчинська, І. М. Маньковська, В. Ф. Сагач

Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України, Київ;
e-mail: a-dubensky@mail.ru

Досліджено вплив активатора мітохондріального АТР-залежного K+-канала (K+АТР-канала), – діазоксиду – на споживання кисню, функціональний стан та відкривання циклоспоринчутливої пори в мітохондріях печінки щурів. Встановлено, що активація  K+АТР-канала призводить до підвищення стаціонарної швидкості дихання за окислення субстрату (V4S) та роз’єднання дихального ланцюга внаслідок прискорення K+-цикла мітохондрій, яке знижує дихальний контроль та швидкість дихання в стані 3 (V3) за одночасного підвищення її в стані 4 (V4ATP). Показано, що зниження V3 відбувається внаслідок інгібування системи окисного фосфорилювання, яке виявляється в сповільненні синтезу та гідролізі АТР, зниженні його виходу і вдаваному підвищенні показника Р/О внаслідок неповного перетворення ADP. Підвищення АТР-залежного входу K+ в умовах відкриття циклоспоринчутливої пори (mitochondrial permeability transition pore, MPTP) різко поглиблює роз’єднання внаслідок активації K+– и Са2+-циклів, які підтримуються одночасною роботою МРТР й Са2+-уніпортера, а також K++-обміну й K+-каналів, включаючи K+АТР-канал. При цьому активація K+АТР-канала призводить до часткового пригнічення МРТР, проте недостатнього для відновлення функціонального стану мітохондрій. Елімінація Са2+-циклу після відкриття МРТР повертає показники функціонального стану мітохондрій до контрольного рівня, що вказує на МРТР як механізм оборотної модуляції біоенергетичних ефектів, обумовлених активацією K+АТР-канала.

Вплив активатора АТР-залежного K(+)-каналу на трансмембранний обмін калію і утворення активних форм кисню в умовах відкривання мітохондріальної пори

О. В. Акопова, Л. І. Колчинська, В. І. Носар, В. А. Бурий, І. М. Маньковська, В. Ф. Сагач

Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України, Київ;
e-mail: a-dubensky@mail.ru

Досліджено вплив активатора мітохондріального АТР-залежного K+-каналу (K+ATP-каналу) діазоксиду (DZ) на трансмембранний обмін K+ в мітохондріях печінки щурів і утворення активних форм кисню (АФК) в умовах відкривання мітохондріальної пори (mitochondrial permeability transition pore, MPTP). Встановлено, що за дії DZ відбувається активація K+-циклу (входу K+ та K++-обміну) з максимальним ефектом в області ≤500 нМ DZ. Показано, що відкривання МРТР також призводить до активації K+-циклу у разі одночасної активації циклічного транспорту Са2+. За відсутності деполяризації Са2+-цикл підтримується роботою МРТР і Са2+-уніпортера. Активація K+-циклу під час відкривання МРТР обумовлена стимуляцією K++-обміну, однак подальше прискорення K++-обміну під дією DZ призводить до інгібування МРТР. Показано також, що DZ знижує швидкість утворення АФК під час відкривання МРТР в мітохондріях печінки. Дійшли висновку, що зменшення продукції АФК, як і активація K++-обміну, є складовими комплексного механізму інгібування МРТР під дією активатора K+ATP-канала.