Tag Archives: мітохондрії
Протекторний ефект куркуміну за доксорубіцин-індукованій кардіотоксичності
О. O. Клименко1*, Т. I. Древицька1, О. O. Гончар1, К. B. Тарасова2,
В. I. Носар1, В. Є. Досенко1, І. M. Маньковська1
1Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України, Київ;
2Національний медичний університет імені О. О. Богомольця, Київ, Україна;
*e-mail: klymenkooks2018@gmail.com
Отримано: 16 жовтня 2024; Виправлено: 03 грудня 2024;
Затверджено: 21 лютого 2024; Доступно онлайн: 03 березня 2025
Механізм кардіотоксичності доксорубіцину (Dox) включає різні шляхи, зокрема окислювальний стрес і мітохондріальну дисфункцію. Передбачається, що фармакологічний вплив на експресію генів HIF, може захистити серце від шкідливих наслідків пошкодження, спричиненого доксорубіцином. Ми припустили, що кардіопротекторний ефект куркуміну (Curc) здійснюється шляхом регулювання HIF та експресії його цільових генів. Щоб перевірити це, була використана in vitro модель Dox-індукованого пошкодження первинних кардіоміоцитів міокарда щурів. Ізольовані неонатальні кардіоміоцити щурів Вістар інкубували в культуральному середовищі протягом 24 годин, з додаванням Dox (0,5 мкмоль/мл), або Curc (20 мкмоль/мл), чи в їх комбінації в тих самих дозах. Мітохондрії було виділено з культури кардіоміоцитів. Показано, що вплив Dox на кардіоміоцити призводить до підвищення активності маркерів окислювального стресу в ізольованих мітохондріях, зниження ефективності дихального ланцюга та процесів фосфорилювання, зниження мембранного потенціалу та швидкості надходження іонів K у мітохондрії. Доксорубіцин інгібував експресію мРНК як субодиниць HIF-1α, 2α, 3α, так і його важливих цільових генів PDK-1 та IGF-1 у мітохондріях. Спостерігався негативний вплив на скорочувальну активність кардіоміоцитів. Комбіноване застосування доксорубіцину з куркуміном призводило до підвищення життєздатності кардіоміоцитів і послаблення окислювального стресу в мітохондріях, попереджало розвиток мітохондріальної дисфункції та значно покращувало скорочувальну активність кардіоміоцитів.
Вплив тіакалікс[4]арен халкон амідів на скорочення міометрія
О. В. Цимбалюк1*, С. Г. Шликов2, Л. Г. Бабіч2, О. Ю. Чуніхін2,
Р. В. Родік3, С. Г. Вишневський3, О. А. Єсипенко3, С. О. Костерін2
1Навчально-науковий інститут високих технологій,
Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Україна;
2Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
3Інститут органічної хімії НАН України, Київ;
*e-mail: otsymbal@knu.ua
Отримано: 26 квітня 2024; Виправлено: 26 червня 2024;
Затверджено: 25 липня 2024; Доступно онлайн: 04 вересня 2024
Каліксарени є макроциклічними сполуками, біохімічні ефекти яких активно вивчаються. У даній роботі синтезовано тіакалікс[4]арен халкон аміди С-1191 і С-1192, які мають у своїй структурі атом сірки та різне просторове розташування халкон амідних груп, і вивчено їх вплив на функціонування міометрія. Експерименти проводили з використанням препаратів гладкої мускулатури матки щурів, ізольованих мітохондрій міометрія та пермеабілізованих клітин міометрія. Відносне значення мембранного потенціалу мітохондрій (Δψ) аналізували за допомогою вольтаж-чутливого флуоресцентного зонда TMRM. Спонтанну скоротливу активність вивчали тензометричним методом із наступним механокінетичним аналізом. Показано, що С-1191 і С-1192 індукують гіперполяризацію мітохондрій і підвищують базальну напругу гладком’язового препарату міометрія. Тіакаліксарен[4]арен С-1191 не змінював матковий цикл, але підвищував силові, швидкісні та імпульсні параметри скоротливої діяльності м’язів. У той же час, С-1192 суттєво модифікував матковий цикл, підвищував загальну ефективність спонтанної скорочувальної активності міометрія та знижував як силові, так і часові та імпульсні параметри. Зроблено висновок, що зміни механокінетичних параметрів скорочувальної активності міометрія, індуковані С-1191 та С-1192, визначаються функціональною активністю мітохондрій.
АТР як сигнальна молекула
Л. Г. Бабіч*, С. Г. Шликов, С. О. Костерін
Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
*e-mail: babich@biochem.kiev.ua
Отримано: 22 січня 2024; Виправлено: 13 лютого 2024;
Затверджено: 31 травня 2024; Доступно онлайн: 17 червня 2024
В огляді розглядаються ефекти позаклітинного АТР, що опосередковані пуринорецепторами плазматичної мембрани, в клітинах різних тканин, зокрема, міометрія. Згідно з опублікованими раніше результатами, цитозольний АТР також може відігравати роль сигнальної молекули, на що вказує наявність рецептора АТР не тільки в плазматичній мембрані, але і в мітохондріях. Автори показали, що концентрація іонізованого Ca2+ в матриксі мітохондрій міометрія щурів регулюється АТР за відсутності екзогенного Са2+. ATP-залежне збільшення [Ca2+]m не змінювалося за наявності блокатора Ca2+-уніпортера рутенієвого червоного, блокатора мітохондріальної пори циклоспорину А або інгібітора АТР-синтази олігоміцину. Припускається, що цитозольний АТР може бути сигнальною молекулою, яка регулює принаймні обмін іонів Са2+ у мітохондріях.
Біоенергетичні функції мітохондрій печінки, ацинарних клітин підшлункової залози та сперматозоїдів щурів за короткотривалої дієти з високим вмістом жиру або з високим вмістом жиру і цукру
Б. В. Манько1*, Н. М. Козопас1,2, Г. М. Мазур1,
А. М. Войтик1, Б. О. Манько1, В. В. Манько1
1Львівський національний університет імені Івана Франка,
кафедра фізіології людини і тварин, Львів, Україна;
2Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького,
кафедра клінічної лабораторної діагностики, Львів, Україна;
*e-mail: bohdan.manko.ablb@lnu.edu.ua
Отримано: 26 вересня 2023; Виправлено: 23 жовтня 2023;
Затверджено: 27 жовтня 2023; Доступно онлайн: 06 листопада 2023
Нездорове харчування часто є причиною ожиріння, хронічного запалення та порушення обміну речовин у багатьох органах. Однак прямий вплив підвищеного споживання жирів або цукру на мітохондріальні функції печінки, підшлункової залози та сперми недостатньо досліджено. Метою цієї роботи було дослідити функціональну активність мітохондрій печінки, ацинарних клітин підшлункової залози та сперматозоїдів у щурів за короткотривалої (7 тижнів) дієти з високим вмістом жиру або жиру та цукру. Щури-самці лінії Вістар були на контрольній, високожировій або високожировій високоцукровій дієтах протягом 7 тижнів. По закінченню експерименту вимірювали масу вісцерального жиру, рівень глюкози та ліпідів у крові. Мітохондріальну функціональну активність визначали за вимірюванням швидкості поглинання кисню. У клітинах підшлункової залози за допомогою флуоресцентного мікроскопа також досліджували автофлуоресценцію NAD(P)H та мембранний потенціал мітохондрій. Наприкінці експерименту різниці у масі тіла між 3 групами не спостерігалося. Кількість вісцерального жиру була незначно, але статистично достовірно збільшена у щурів, які перебували на високожировій високовуглеводневій дієті. Жодна із дієт не впливала на рівень глюкози чи тригліцеридів у плазмі крові, але було зареєстровано (в обох дослідних групах) зростання рівня загального холестерину. Швидкість дихання та окисне фосфорилювання в ізольованих мітохондріях печінки не змінювались за жодної із дослідних дієт. У клітинах підшлункової залози за високожирової дієти спостерігалось збільшення швидкості базального дихання на ~15%, але такий ефект не був отриманий для максимальної швидкості роз’єднаного дихання, мембранного потенціалу мітохондрій чи автофлуоресценції NAD(P)H. У цих клітинах, кетонове тіло 3-гідроксибутират спричинило зростання неспряженого дихання та рівня NAD(P)H незалежно від дієт. Дієти не спричинювали будь-яких змін у концентрації клітин сперми, їх життєздатності або рухливості. Неочікувано, але у разі високожирової високовуглеводневої дієти спостерігали достовірне збільшення як базального, так і максимального дихання сперматозоїдів щурів. Загалом, отримані результати свідчать, що в разі підвищеного вмісту жирів і цукру в раціоні не спостерігали значного ожиріння та негативного впливу на мітохондрії клітин печінки, підшлункової залози та клітин сперми щурів.
Похідні холіну як природні ліганди мітохондріальних нікотинових ацетилхолінових рецепторів
О. Ю. Лихмус, М. Р. Ізмайлов, М. В. Скок*
Відділ молекулярної імунології, Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
*e-mail: skok@biochem.kiev.ua
Отримано: 16 березня 2022; Виправлено: 28 квітня 2023;
Затверджено: 05 червня 2023; Доступно онлайн: 20 червня 2023
Нікотинові ацетилхолінові рецептори (нАХР) регулюють мітохондрійний шлях апоптозу, однак їх внутрішньоклітинні ліганди невідомі. В цій статті ми показуємо, що холін та його похідні: фосфохолін (PC), L-α-гліцерофосфохолін (G-PC) і 1-пальмітоїл-sn-гліцеро-3-фосфохолін (P-GPC), – дозозалежно впливають на вивільнення цитохрому с із мітохондрій печінки миші. Холін пригнічував вивільнення цитохрому с стимульоване Ca2+, а PC – вивільнення цитохрому с стимульоване вортманіном. Малі дози G-PC і P-GPC (до 0,1 мкM) захищали як проти Ca2+, так і проти вортманіну, а більші дози (до 1 мкM) самі стимулювали вивільнення цитохрому с. Холін і PC запобігали взаємодії VDAC1, Bax і Bcl-2 з мітохондрійними α7 нАХР і сприяли їх взаємодії з α9 субодиницями нАХР. Зроблено висновок, що метаболіти холіну можуть регулювати апоптоз, впливаючи на мітохондрійні нАХР.
Біохімічні та молекулярно-фізіологічні аспекти дії оксиду азоту як регулятора функціонування матки
Г. В. Данилович, Ю. В. Данилович
Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: danylovych@biochem.kiev.ua
Отримано: 18 травня 2021; Затверджено: 12 листопада 2021
Проаналізовано джерела утворення оксиду азоту (NO) в матці та динаміка зміни його вмісту у різні періоди функціонування органу у жінок та тварин. Розглянуті біохімічні механізми дії оксиду азоту на скоротливу активність міометрія і значення NO в фізіологічних процесах перебігу вагітності і пологах. Акцентовано увагу на значенні мітохондрій як можливого джерела NO в гладенькому м’язі і описані його можливі шляхи впливу на транспорт Са2+ та біоенергетичні процеси у мітохондріях. Проаналізовано власні результати досліджень іонних і мембранних механізмів дії NO на Са2+-гомеостаз міоцитів матки. Подано і обговорено дані авторів щодо ідентифікації оксиду азоту в мітохондріях гладенького м’яза матки, біохімічних характеристик NO-синтазної реакції та можливої ролі NO у регуляції транспорту Са2+ в цих субклітинних структурах і функціонування електронно-транспортного ланцюга.
Оксидативний стрес у мітохондріях серця щурів за ротенонової моделі хвороби Паркінсона: корегувальна дія капікору
О. О. Гончар*, О. O. Клименко, Т. І. Древицька, Л. В. Братусь, І. М. Маньковська
Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України, Київ;
*e-mail: olga.gonchar@i.ua
Отримано: 22 березня 2021; Затверджнено: 22 вересня 2021
Вивчено біохімічні та генетичні механізми розвитку оксидативного стресу (ОС) в мітохондріях серця щурів за ротенонової моделі хвороби Паркінсона (ХП), а також вплив на ці механізми препарату капікор (комбінація мельдонію дигідрату та гамма-бутиробетаїн дигідрату). Досліди проводили на дорослих щурах-самцях Вістар, яких було поділено на відповідні групи: І – інтактні щури (контроль); ІІ – введення ротенону підшкірно (3 мг/кг маси тіла) 1 раз на день впродовж 2 тижнів; ІІІ – після інтоксикації ротеноном капікор вводили внутрішньоочеревинно (50 мг/кг маси тіла) 1 раз на день впродовж наступних 2 тижнів. У суспензії мітохондрій як біомаркерів оксидативного стресу, досліджували інтенсивність пероксидного окислення ліпідів (ПОЛ), вміст продуктів окисної модифікації протеїнів (ОМП), продукцію Н2О2, активність MnSOD та GPx, а також показники глутатіонового пулу. Визначали експресію генів – Parkin (PARK2), DJ-1 (PARK7), а також протеїнів MnSOD та DJ-1. Встановлено, що довготривале введення ротенону призводило до розвитку ОС: збільшувались інтенсивність ПОЛ, окисна модифікація протеїнів і продукція Н2О2, у той же час, зменшувались вміст GSH, відношення GSH/GSSG, активність GPx, а також гіперактивація MnSOD. Одночасно реєструвалося падіння рівня експресії гена та протеїну DJ-1. Застосування капікору призводило до послаблення процесів ПОЛ та ОМП, відновлення глутатіонового пулу, нормалізації про- та антиоксидантного балансу в мітохондріях серця щурів. Зростання експресії протеїнів MnSOD та DJ-1 може бути додатковим індикатором посилення антиоксидантного захисту клітин серця. Капікор промотує надекспресію генів DJ-1 і PARK 2 в серці, що може вказувати на зростання мітофагії і на зменшення окисних процесів.
Застосування методології мереж Петрі для оцінки біофізико-хімічних параметрів функціонування мітохондрій
Г. В. Данилович*, О. Ю. Чуніхін, Ю. В. Данилович, С. O. Kостерін
Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
*e-mail: danylovych@biochem.kiev.ua
Отримано: 01 листопада 2021; Затверджено: 17 травня 2021
Із використанням методології мереж Петрі розроблено математичну імітаційну модель, яка дозволяє прогнозувати одночасні зміни біофізико-хімічних параметрів функціонування мітохондрій. Модель взаємопов’язує зміни в часі гідродинамічного діаметра мітохондрій, функціонування електронного транспортного ланцюга, ендогенної флуоресценції нуклеотидів аденіну, сигналу флуоресценції DCF щодо продукування АФК та ефектів NaN3. Розраховані значення досліджуваних біофізико-хімічних параметрів відповідали експериментально одержаним даним. Модель дозволяє поєднати функціональні зміни мітохондрій та їх структурну репрезентацію, а також значно оптимізувати експериментальні умови.
Вплив похідних тіазолу на внутрішньоклітинну структуру та функції клітин мишачої лімфоми
В. П. Гренюх1, Н. С. Фінюк1,2, Я. Р. Шалай1, Б. O. Манько1,
Б. В. Манько1, Ю. В. Остап’юк1, О. Р. Кулачковський1,
M. Д. Обушак1, Р. С. Стойка1,2, A. M. Бабський1*
1Львівський національний університет імені Івана Франка, Україна;
2Інститут біології клітини НАН України, Львів;
*e-mail: andriy.babsky@gmail.com
Отримано: 22 грудня 2019; Затверджено: 27 березня 2020
Новосинтезовані похідні є цитотоксичними щодо пухлинних клітин гліобластоми, меланоми, лейкемії та лімфоми. Однак внутрішньоклітинний механізм цієї дії ще нез’ясований. Метою даної роботи було дослідити дію N-(5-бензил-1,3-тіазол-2-іл)-3,5-диметил-1-бензофуран-2-карбоксаміду (БФ1) та 7-бензил- 8-метил-2-пропілпіразоло [4,3-е] тіазоло [3,2-а] піримідин-4 (2Н)-ону (ПП2) на клітинну структуру та біоенергетичні параметри мітохондрій у клітинах мишачої лімфоми NK/Ly. Структуру клітин NK/Ly досліджували за допомогою електронної мікроскопії. Швидкість поглинання кисню ізольованими мітохондріями реєстрували полярографічним методом, використовуючи електрод Кларка. Відносні значення потенціалу мітохондрій реєстрували за допомогою флуоресцентного барвника Родаміну 123. За інкубації (15 хв) БФ1 і ПП2 у концентраціях 10 і 50 мкМ спричиняли апоптичні та некротичні зміни у клітинах NK/Ly, зокрема фрагментацію та дезінтеграцію ядра, руйнування плазматичної мембрани, збільшення кількості лізосом і мітохондрій. За дії похідних тіазолу in vitro та ex vivo мітохондрії клітин лімфоми не зазнавали статистично значимих метаболічних змін під час використання полярографічного методу. Однак, метод флуоресцентної мікроскопії показав достовірне зниження потенціалу мітохондрій після 15 хвилин інкубації клітин із 50 мкМ ПП2. Таким чином, дані електронної та флуоресцентної мікроскопії дають змогу дійти висновку, що мітохондрії залучені до механізму цитотоксичної дії досліджуваних похідних тіазолу.
Екзогенний сірководень запобігає пошкодженню брижі, пов’язаного з фруктозо-індукованими порушеннями шляхом гальмування окисного стресу
О. Ревенко1*, Н. Заічко2, Дж. Л. Уоллес3, О. Заячківська1
1Кафедра нормальної фізіології, Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького, Україна;
2Кафедра біологічної та загальної хімії, Вінницький національний медичний університет ім. М. І. Пирогова, Вінниця, Україна;
3Кафедра фізіології та фармакології, Університет Калгарі, Канада;
*e-mail: wersus35@gmail.com
Отримано: 30 грудня 2019; Затверджено: 27 березня 2020
Патологічні зміни адипоцитів брижі (AM), спричинені дієтою з високим вмістом фруктози (HFD), є джерелом багатьох супутніх захворювань. Менше з тим, їх патогенез залишається мало дослідженим і не існує ефективних препаратів, які б запобігали ремоделюванню АМ. Нещодавні дослідження показали, що сірководень (H2S) має сильну цитопротекторну дію. Метою даного дослідження було вивчити чинники, що лежать в основі патологічних змін АМ щурів, які перебували на HFD та дослідити дію H2S у разі екзогенного застосування. Дорослих самців щурів розділили на групи, група на стандартній дієті (SD, контрольна група) та експериментальні групи, що перебували на HFD, та які піддавалися впливу гострого водно-імерсійної стресу (WIS). Вплив на АМ екзогенного гидросульфида натрію (NaHS, 5,6 мг/кг/день протягом 9 днів) та збагаченого Н2S гібридного аспірину (ASA) (H2S-ASA [ATB-340], 17,5 мг/кг/день) у даному досліджені порівнювали з дією звичайного аспірину ASA (10 мг/кг/день). Адаптивні зміни АМ оцінювали на субклітинному рівні за допомогою електронної мікроскопії. Концентрацію глюкози в сироватці, рівні реактивних субстанції тіобарбітурової кислоти (TBARS), та активність цістатіон-γ-ліази (CSE) і цістатіон-β-синтази (CBS) було досліджено біохімічними методами з використанням спектрофотометрії. У тварин із HFD застосування NaHS спричиняло захисний вплив на АМ, ендотеліальні та субендотеліальні структури мікросудин брижі порівняно до щурів, що отримували плацебо, і мали ознаки ендотеліальної та мітохондіальної дисфункції, пошкодження АМ. Використання H2S-ASA характеризувалось захисною дією на АМ у тварин із HFD та WIS, зниженням вмісту TBARS у крові та підвищенням активності CSE та CBS. Дія дієти з високим вмістом фруктози впродовж 4-х тижнів є достатньою причиною для виникнення окисного пошкодження АМ, появі мітохондріальної дисфункції та змін ендотелію. H2S відіграє важливу роль у виживанні адипоцитів брижі за умов окисного стресу, спричиненого HFD, за рахунок зменшення продукції TBARS та мітохондріальної дисфункції. Застосування H2S може сприяти появі нового підходу у лікуванні ожиріння.