Роль інтермедіатів циклу трикарбонових кислот у процесах енергозабезпечення та антиоксидантного захисту клітин при дії на організм екстремальних факторів

Отримані результати дають підставу вважати, що періодична активація механізмів адаптації при ІГ підвищує стійкість організму до наступного тестуючого гіпоксичного впливу. Реоксигенація, яка чергується з кожним гіпоксичним впливом при адаптації, стимулює вільнорадикальні процеси і збільшує ємність депо NО у ході адаптації, що запобігає негативній і проапоптичній дії надлишку оксиду азоту. Наші дослідження підтверджують висловлену В.Реутовим і співавт. (1998) та Ваніним (2001) концепцію щодо підвищення ролі нітритредуктазної компоненти метаболізму NO при гіпоксії. Відомо, що інтенсивність утворення NO із аніонів NO₂^- у міокарді при ішемії може бути значно вищою порівняно з роллю NO-синтаз, оскільки кисень є інгібітором ферментативного перетворення NO₂^- до NO.

Показано, що роль мікросомного окиснення (МСО) полягає у кисень-залежній трансформації широкого спектру ендогенних і екзогенних хімічних сполук (Владимиров, Арчаков, 1972). Проте за умов гіпоксії активність систем МСО може змінюватися на користь електрон-транспортних ланцюгів МХ, підсилюючи їх метаболічне забезпечення НАДН (Ратникова и др., 1978). Ефективність використання екзогенного СК для потреб системи МСО за умов гострої гіпоксії визначена більшою порівняно з іншими субстратами можливістю утворення відновних еквівалентів у дихальному ланцюгу з наступним їх переносом у цитозоль (Лукьянова и др., 1982) та опосередковується адренорецепторами. Оскільки утворення NO під впливом екзогенного КГЛ у печінці за умов гострої гіпоксії відбувається інтенсивніше порівняно з введенням екзогенного СК, тому, ймовірно, за цих умов супроводжується більшим зниженням активності системи МСО. Дослідження процесів амінопірин-N-деметилазної активності мікросомної фракції печінки щурів у процесі ІГ засвідчило вірогідне зниження активності процесів МСО на 37,2% (Р<0,05). Гостра гіпоксія не змінює процеси МСО. Той же тест гострою гіпоксією, але у тварин після ІГ засвідчує різке (майже вдвічі) зниження активності процесів МСО, яке надалі поглиблювалося при парентеральному введенні L-аргініну. Ефекти L-NNA нівелювали вплив L-аргініну, однак залишались нижчими від значень при гострій гіпоксії.

Hаші результати підтверджують існування рецепторного контролю механізмів функціонування МХ, системи антиоксидантного захисту, викликаного адаптацією до періодичної нормобаричної і гострої гіпоксії, і участь у них оксиду азоту. Показано, що блокатори холінорецепторів, введені перед ІГ, нівелювали ефекти екзогенного L-аргініну. На відміну від L-аргініну, інгібітор NO-синтази не знижував інтенсивності ПОЛ при ІГ, проте суттєво підвищував активність ГП (майже втричі) та СОД (на 22%), знижував активність ГР (на 21%) та КАТ (на 34%).

Ефекти гіперпродукції NO, які супроводжують ІГ у мурчаків (але не щурів Вістар), як засвідчують наші результати, нівелюються інгібітором синтази оксиду азоту L-NNA. Це особливо прослідковується щодо змін вмісту АД, а для НА ми припускаємо існування альтернативних шляхів компенсаторних механізмів. Тому гіперпродукція NO, як і невідповідність у системі формування адаптації внаслідок зв'язування оксиду азоту у формі 6-нітрокатехоламінів, можуть модифікувати функціонування практично всіх систем організму і стратегію адаптаційних змін. Результати досліджень впливу L-аргініну на стан дихання і ОФ у МХ печінки і міокарда щурів, змінах системи мікросомного окиснення, інтенсивності процесів ПОЛ і системи АОЗ засвідчують про зростання ефективності функціонування кисень-залежних процесів. Ці зміни пов'язані із збереженням високих значень спряженості дихання і фосфорилювання АДФ, особливо при використанні субстрату окиснення КГЛ, вірогідного зниження активності системи МСО та продукції АФК. Саме такі ефекти функціонування МХ ми пов'язували із змінами продукції NO, оскільки вони нівелювалися при введенні інгібітора його біосинтезу N^щ-нітро-L-аргініну. Проведений курс адаптації тварин методом ІГ супроводжувався підвищенням кореляційної залежності передусім для ефектів окиснення КГЛ порівняно з ефектами окиснення СК у МХ: якщо для ефектів СК коефіцієнт кореляції змінювався у межах 0,56-0,85, то для ефектів КГЛ він досліджений на значно вищому рівні і становив 0,88-0,99.

8.Стан мітохондріального дихання та окиснювального фосфорилювання у печінці щурів за умов рентгенівського опромінення, введення б-кетоглутарату натрію та L-аргініну. Досліджений у нашій лабораторії ефект підвищення виживання тварин за умов метаболітної терапії екзогенним інтермедіатом ЦТК б-кетоглутаратом натрію у ранні терміни після опромінення у летальній дозі (Кургалюк, 1996) спонукав нас до з'ясування впливу КГЛ і L-аргініну за умов фракційного рентгенівського опромінення щурів у дозі 0,259 мКл/кг впродовж 30 діб. Відомо, що розвиток радіаційно-індукованих ушкоджень функціонального стану МХ і структурно-метаболічних порушень у системах організму супроводжується значною активацією вільнорадикальних процесів (Чаяло и др., 1991; Барабой та ін., 1994). Це виявляється, як досліджено нами, при іонізуючому опроміненні вже з найменшої дози - 2,59 мКл/кг і зберігається впродовж експерименту. При цьому максимальні зміни спостерігаються на 30-ту добу дослідження.

Ефекти L-аргініну, введеного перед опроміненням, супроводжуються зниженням процесів дихання і ОФ у МХ при окисненні СК, а за умов окиснення КГЛ зростає величина спряженості дихання і фосфорилювання. Вплив L-NNA за аналогічних умов (2,59 мКл/кг) викликає активацію неспряженого з фосфорилюванням окиснення КГЛ на фоні вірогідної інтенсифікації процесів ліпопероксидації. Починаючи з дози 5,18 мКл/кг досліджено зростання величини ефективності окисно-відновних процесів, що виражається у їх підвищенні для СК при введенні L-NNA одразу після опромінення. Саме за цих умов інтенсивність процесів ліпопероксидації знижувалася.

Ефективність впливу L-NNA, введеного після опромінення, пов'язана із зростанням спряженості процесів дихання і ОФ для КГЛ на фоні зниження величини АДФ/О і інтенсивності процесів ПОЛ. Відоме явище “кисневого ефекту” у радіобіології ряд дослідників (Эйдус, Корыстов, 1984) пояснюють саме зниженням тканинного дихання і пов'язаного з ним обмеження інтенсивності процесів ПОЛ. Отже, впродовж тривалого опромінення коригувальний ефект системи NO пов'язаний з підвищенням ролі АХ і НАД-залежних субстратів у загальному окисненні.

Введення КГЛ курсовими дозами опроміненим тваринам обмежувало активацію процесів ПОЛ, нормалізувало показники крові і системи АОЗ. Підвищення терапевтичних ефектів екзогенного КГЛ та L-NNA пов'язане із зростанням ефективності окиснення КГЛ, ролі амінотрансферазних реакцій та СДГ, зниженням інтенсифікації процесів ПОЛ та підвищенням активності ферментів системи АОЗ у тканинах та крові.

Дослідження показників функціонування МХ і системи NO, яка реалізує свій вплив через холінергічну ланку регуляції (Данилович, Тугай, 2001), підтверджує нашу концепцію про синергічну дію АХ і КГЛ. Опосередкування ефектів екзогенного NO за участю КГЛ дозволяє пролонгувати реакцію холінергічних механізмів та може відігравати важливу роль у корекції метаболічних процесів організму при екстремальних навантаженнях (Шостаковська та ін., 1994). Вплив L-аргініну спрямований на обмеження наслідків дії негативних чинників на кисень-залежні процеси у МХ, що призводять до роз'єднання процесів дихання та ОФ з погіршенням енергетичного забезпечення функцій клітини. Використання природного метаболіта енергетичного обміну L-аргініну може бути перспективним шляхом корекції стресових ушкоджень організму і підвищує його адаптаційні можливості. Зниження ролі NO-синтазних систем у ранні терміни після іонізуючого впливу пов'язується у наших дослідженнях із ефективнішим використанням кисню і обмеженням реакцій вільнорадикального окиснення. Саме такі зміни спостерігаються при зростанні холінергічних механізмів регуляції і посиленні відновних процесів. Сукупність отриманих експериментальних даних та їх аналіз з урахуванням відомостей літератури дали можливість запропонувати гіпотетичну схему процесів метаболітної корекції основними інтермедіатами ЦТК ранніх ушкоджень за умов іонізуючого опромінення.

ВИСНОВКИ

Здійснено системне дослідження дії основних інтермедіатів ЦТК сукцинату і б-кетоглутарату натрію за участю оксиду азоту у регуляції кисень-залежних процесів у клітині у щурів і мурчаків за умов гострої гіпоксії, стресу, іонізуючого опромінення. Показано наявність зв'язку між процесами енергозабезпечення (дихання і окиснювального фосфорилювання у мітохондріях), інтенсивністю процесів ліпопероксидації та активністю ферментів системи антиоксидантного захисту залежно від функціональних змін продукції оксиду азоту.

Встановлено, що екзогенний б-кетоглутарат натрію призводить до зростання вмісту нітрит-аніона як стабільного метаболіта оксиду азоту у печінці порівняно з сукцинатом за умов гострої гіпоксії на фоні зниження інтенсивності процесів ліпопероксидації.

Регуляція кисень-залежних процесів організму (мітохондріальне окиснювальне фосфорилювання, мікросомне окиснення, інтенсивність процесів ліпопероксидації і стан системи антиоксидантного захисту) залежить від рівня оксиду азоту, продукованого під впливом L-аргініну. Показана важлива роль холінорецепторів у реалізації ефектів екзогенного L-аргініну.

Активація вільнорадикального окиснення та зростання вмісту катехоламінів при гострій гіпоксії пов'язані із підвищенням ролі сукцинату та зниженням б-кетоглутарату як субстратів окиснення у мітохондріях. Введення L-аргініну посилює ефективність окиснення б-кетоглутарату шляхом активації холінергічних регуляторних впливів і знижує інтенсивність процесів ліпопероксидації. Ці зміни усуваються під впливом блокаторів холінорецепторів та інгібітора синтази оксиду азоту L-NNA.

Екзогенний L-аргінін підвищує ефективність функціонування окисних процесів та функції мітохондрій щодо акумуляції кальцію за участю сукцинату і б-кетоглутарату у тварин з низькою резистентністю до гіпоксії до вихідної у тварин високою резистентністю. Зниження NO-синтазної активності супроводжується активацією процесів дихання у мітохондріях з одночасною інтенсифікацією процесів перекисного окиснення ліпідів.

Вплив екзогенного L-аргініну in vitro та in vivo засвідчує антиоксидантні властивості, пов'язані із вірогідним зниженням інтенсивності процесів ліпопероксидації, та активності основних ферментів системи антиоксидантного захисту (супероксиддисмутази і каталази) за дозо-залежним характером. Показано, що сукцинат і б-кетоглутарат модифікують вплив екзогенного L-аргініну. Зростання інтенсивності процесів ліпопероксидації при окисненні сукцинату активує систему антиоксидантного захисту, що може використовуватися як ефективний механізм запобігання негативних наслідків окиснювального стресу.

Тканинна гіпоксія і викликані нею метаболічні порушення, що обумовлені зростанням вмісту катехоламінів, виступають основними патогенними чинниками при стресі. Ефекти L-аргініну за умов дії стресу супроводжуються зростанням резервних можливостей симпато-адреналової системи, опосередковуються катіонами кальцію, визначені вихідною резистентністю до гіпоксії і усуваються під впливом інгібітора синтази оксиду азоту L-NNA.

Активація NO-ергічної ланки регуляції при введенні L-аргініну підвищує адаптаційні можливості організмів з низькою резистентністю до гіпоксії за рахунок зростання ефективності мітохондріального енергозабезпечення у амінотрансферазних реакціях та обмеження ефектів оксалоацетатного інгібування сукцинатдегідрогенази за умов стресу.

Зниження ролі NO-синтазних реакцій за умов стресу у тварин з високою резистентністю до гіпоксії запобігає інтенсифікації процесів ліпопероксидації та активує окиснення б-кетоглутарату, що виявляється при використанні ротенону і малонату.

Посилення метаболізму оксиду азоту в NO-синтазних і L-аргіназних реакціях може бути засобом профілактики гіпоксичних станів залежно від індивідуального стану фізіологічної реактивності. Для низькорезистентиних до гіпоксії тварин показано зростання ефективністі функціонування NO-синтазного механізму. Для особин з переважанням холінергічних регуляторних впливів, які вже володіють потенціалом адаптаційних можливостей - щурі з високою резистентністю до гіпоксії та мурчаки - корекція процесів енергозабезпечення і продукції активних форм кисню може здійснюватися під впливом інгібітора синтази оксиду азоту L-NNA.

Вплив б-кетоглутарату і L-аргініну викликає підвищення динамічної витривалості до фізичного навантаження у тварин з високою і низькою резистентністю до гіпоксії та знижується під впливом блокаторів холінорецепторів та інгібітора синтази оксиду азоту L-NNA. Посилення холінергічної ланки регуляції при введенні б-кетоглутарату натрію обмежує негативні ефекти стресу та зростання концентрації катехоламінів. Останні інтенсифікують процеси ПОЛ при виснажливому м'язовому навантаженні, що краще виражене у групі тварин з низькою резистентністю до гіпоксії.

Активація сукцинатзалежних процесів мітохондріального окиснення, викликаних гострою гіпоксією, знижується у тварин після проведення курсу адаптації. Інтервальна гіпоксія з введенням L-аргініну, попереджуючи активацію ПОЛ у тканинах та крові під дією гострої гіпоксії, підвищує ефективність і спряженість енергетичних реакцій у функціонуванні мітохондрій печінки і міокарда, посилюючи окиснення б-кетоглутарату. Зміни показників функціонування мітохондрій зберігаються до 180-ої доби після припинення курсу адаптації.

Досліджені ефекти адаптації опосередковані зростанням ролі NO-залежних механізмів, оцінюваних за змінами фонду нітратів, нітритів, карбаміду і сумарних поліамінів, знижуються під впливом L-NNA та холіноблокаторів. Інтервальна гіпоксія на фоні блокади адренорецепторів може бути ефективним засобом корекції інтенсивності процесів ліпопероксидації, мікросомного окиснення і супроводжується посиленням ролі антиоксидантної системи за умов гострої гіпоксії.

Радіомодифікаційні ефекти L-аргініну супроводжуються активацією окиснення сукцинату. Екзогенний б-кетоглутарат за участю інгібітора синтази оксиду азоту L-NNA за умов іонізуючого опромінення підвищує ефективність окиснення б-кетоглутарату в мітохондріях, посилює роль амінотрансферазних реакцій та сукцинатдегідрогенази, знижує інтенсивність процесів ліпопероксидації, підвищує активність системи антиоксидантного захисту у тканинах та крові.

Перелік основних публікацій за темою дисертації

Кургалюк Н.М. Вплив альфа-кетоглутарату натрію на витривалість до фізичного навантаження у щурів з різною резистентністю до гіпоксії // Фізіол. журн. - 2000. - Т.46, №4. - С.88-95.

Кургалюк Н. Вплив L-аргініну на показники АДФ-стимульованого дихання мітоxондрій міокарда в процесі адаптації тварин до періодичної нормобаричної гіпоксії // Вісник Львівського університету. Сер. біол. - 2001. - Вип. 27. - С.225-235.

Кургалюк Н.М. Стан мітохондріального дихання і кальцієвої ємності печінки щурів з різною резистентністю до гіпоксії за умов введення L-аргініну // Фізіол. журн. - 2001. - Т.47, №3. - С.64-72.

Кургалюк Н.М. Мітохондріальне дихання, окисне фосфорилювання, стан системи антиоксидантного захисту та ПОЛ при іонізуючому опроміненні тварин і введенні альфа-кетоглутарату натрію // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Проблеми регуляції фізіологічних функцій. - 2001. - Вип.7. - С.44-49.

Кургалюк Н.М. Вплив модифікації продукції оксиду азоту L-NNA на стан системи антиоксидантного захисту і перекисного окиснення ліпідів у крові та тканинах щурів з різною резистентністю до гіпоксії // Фізіол. журн. - 2001. - Т.47, №2. - С.52-59.

Кургалюк Н.М. Зміни функціонального стану мітохондрій печінки мурчаків при адаптації до гострої гіпоксії під впливом L-аргініну і блокатора синтази оксиду азоту L-NNA // Біологія тварин. - 2002. - Т.4, №1-2. - С.96-102.

Кургалюк Н.М. Вплив L-аргініну і блокатора синтази оксиду азоту L-NNA на показники енергозабезпечення мітохондрій міокарда мурчаків за умов гострої гіпоксії // Вісник Львівського університету. Серія біол. - 2002. - Вип.29. - С.177-186.

Кургалюк Н.М. Вплив попередника біосинтезу оксиду азоту L-аргініну на енергозабезпечення і антиоксидантний захист у печінці білих щурів за умов гострої гіпоксії // Вісник Київського університету імені Тараса Шевченка. Проблеми регуляції фізіологічних функцій. - 2002. - Вип.8. - С.33-36.

Кургалюк Н.М. L-аргінін як засіб корекції процесів мітохондріального енергозабезпечення при радіаційних ураженнях у щурів // Мед. хімія. - 2002. - 4, №3. - С.38-41.

Кургалюк Н.М. Вплив інтермедіатів циклу трикарбонових кислот на систему оксиду азоту за гострої гіпоксії організму // Укр. біохім. журн. - 2002. - Т.74, №4. - С.85-90.

Кургалюк Н.Н. Оксид азота как фактор адаптационной защиты при гипоксии // Успехи физиол. наук. - 2002. - 33, №4. - С.65-79.

Кургалюк Н. Стан мітохондріального дихання та окиснювального фосфорилювання у печінці білих щурів за умов рентгенівського опромінення, введення L-аргініну та блокатора синтази оксиду азоту L-NNA // Вісник Львівського університету. Серія біол. - 2002. - 31. - С.233-240.

Кургалюк Н.М. Адаптаційні зміни катехоламінових фракцій крові щурів і мурчаків під впливом оксиду азоту, L-NNA і гострої гіпоксії // Наукові записки Тернопільського педуніверситету імені Володимира Гнатюка. Серія біол. - 2002.- 2. - С.110-114.

Кургалюк Н.М., Горинь О.В. Стан мітохондріального дихання та окислювального фосфорилювання у печінці білих щурів за умов рентгенівського опромінення та введення альфа-кетоглутарату натрію // Фізіол. журн. - 2000. - Т.46, №5. - С.63-70. (Дисертанту належить ідея, покладена в основу статті, опрацювання робочої схеми експерименту, отримання матеріалу, виконання експериментальних робіт, аналіз результатів та написання статті. Дисертант особисто виконала дослідження процесів окиснювального фосфорилювання у мітохондріях печінки щурів).

Горинь О.В., Кургалюк Н.М. Вплив альфа-кетоглутарату на показники периферичної крові, перекисного окиснення ліпідів і активність ферментів антиоксидантного захисту опромінених щурів // Фізіол. журн. - 2000. - Т.46, №3. - С.57-66. (Дисертанту належить ідея, покладена в основу статті, опрацювання робочої схеми експерименту, отримання матеріалу, виконання експериментальних робіт, аналіз результатів та написання статті. Дисертант особисто виконала дослідження вмісту ТБК-реактивних продуктів і ферментів антиоксидантного захисту у щурів).

Кургалюк Н.М., Вернюк О.М., Гальків М.О. Зміни процесів переамінування, окислення та медіаторного балансу у печінці тварин з різною резистентністю до гіпоксії при виконанні динамічної роботи за умов уведення альфа-кетоглутарату натрію // Вісник Львівського університету. Серія біол. - 2000. - Вип.25. - С.94-101. (Дисертанту належить ідея, покладена в основу статті, опрацювання робочої схеми експерименту, отримання матеріалу, виконання експериментальних робіт, аналізі результатів та написанні статті).

Кургалюк Н.М., Горинь О.В., Іккерт О., Гордій С.К. Вплив інтермедіатів циклу Кребса на пострадіаційні зміни процесів дихання і окисного фосфорилування у мітохондріях печінки щурів // Вісник Львівського університету. Серія біол. - 2000. - Вип.26. - С.103-110. (Дисертанту належить ідея, покладена в основу статті, опрацювання робочої схеми експерименту, отримання матеріалу, виконання експериментальних робіт, аналіз результатів та написання статті. Дисертант особисто виконала дослідження процесів окиснювального фосфорилювання у мітохондріях печінки щурів).

Кургалюк Н.М., Іккерт О.В., Гордій С.К., Гальків М.О., Ткаченко Г.М. Регуляція L-аргініном транспорту іонів кальцію і окиснювального фосфорилювання у мітохондріях печінки щурів з різною резистентністю до гіпоксії при дії стресорних навантажень // Біологія тварин. - 2000. - Т.2, №2. - С.143-151. (Дисертанту належить ідея, покладена в основу статті, розробка робочої схеми експерименту, отримання матеріалу, виконання експериментальних робіт, аналіз результатів та написання статті).

Кургалюк Н.М., Гальків М.О. Вплив альфа-кетоглутарату натрію на процеси переамінування, окислення та медіаторний баланс у печінці щурів з різною резистентністю до гіпоксії при виконанні динамічної роботи // Мед. хімія. - 2000. - Т.2, №1. - С.21-24. (Дисертанту належить ідея, покладена в основу статті, опрацювання робочої схеми експерименту, участь в отриманні матеріалу і виконанні експериментальних робіт, аналіз результатів та написання статті).

Кургалюк Н.М., Серебровська Т.В. Вплив інтервальних гіпоксичних тренувань на антиоксидну систему і перекисне окислення ліпідів при дії гострої гіпоксії і донора оксиду азоту // Мед. хімія. - 2001. - Т.3, №1. - С.69-71. (Дисертант є співавтором ідеї, покладеної в основу статті, їй належить опрацювання робочої схеми експерименту, участь в отриманні матеріалу і виконанні експериментальних робіт, аналіз результатів та написання статті).

Кургалюк Н.М., Іккерт О.В., Горинь О.В., Гордій С.К., Серебровська Т.В., Гальків М.О. Вплив оксиду азоту на механізми регуляції вмісту активних форм кисню в адаптивних відповідях організмів з різною резистентністю до дії гіпоксичного фактора // Мед. хімія. - 2001. - Т.3, №3. - С.14-18. (Дисертанту належить опрацювання робочої схеми експерименту, участь в отриманні матеріалу і виконанні експериментальних робіт, аналізі результатів, написанні статті).

Кургалюк Н.М., Іккерт О.В., Вовканич Л.С., Горинь О.В., Гальків М.О., Гордій С.К. Вплив L-аргініну і блокатора синтази оксиду азоту L-NNA на кальцієву ємність мітохондрій печінки щурів з різною резистентністю до гіпоксії // Укр. біохім. журн. - 2001. - Т.73, №5. - С.82-86. (Дисертанту належить опрацювання літературних даних і власних результатів, участь в аналізі і написанні статті).

Серебровська Т.В., Кургалюк Н.М., Носар В.І., Колеснікова Є.Е. Вплив інтервальних гіпоксичних тренувань та екзогенного оксиду азоту на процеси енергозабезпечення та ліпопероксидації у печінці щурів за умов гострої гіпоксії // Фізіол. журн. - 2001. - Т.47, №1. - С.85-92. (Дисертант є співавтором ідеї, покладеної в основу статті, їй належить опрацювання робочої схеми експерименту, аналіз результатів та написання статті. Дисертант особисто виконала дослідження показників окиснювального фосфорилювання у мітохондріях печінки та вмісту ТБК-реактивних продуктів у крові і тканинах щурів).

Іккерт О., Кургалюк Н., Гордій С. Вплив L-аргініну та N^щ-нітро-L-аргініну на окисне фосфорилювання і процеси ліпопероксидації у щурів з різною резистентністю до гіпоксії за умов стресу // Укр. біохім. журн. - 2001. - Т.73, №6. - С.49-57. (Дисертанту належить опрацювання робочої схеми експерименту, участь в отриманні матеріалу і виконанні експериментальних робіт, аналізі результатів, написанні статті).

Кургалюк Н.М., Мишуніна Т.М., Серебровська Т.В., Колеснікова Е.Є. Вплив L-аргініну і блокатора синтази оксиду азоту N^щ-нітро-L-аргініну на вміст катехоламінів у крові щyрів за умов стресу // Ендокринологія. - 2002. - Т.7, №1. - С.73-76. (Дисертанту належить ідея, покладена в основу статті, опрацювання робочої схеми експерименту, участь в отриманні матеріалу і виконанні експериментальних робіт, аналізі результатів, написанні статті).

Кургалюк Н.М., Серебровська Т.В., Носар В.І., Колеснікова Є.Е., Мойбенко О.О. Інтервальні гіпоксичні тренування і L-аргінін як засоби корекції енергозабезпечення міокарда за умов гострої гіпоксії // Укр. біохім. журн. - 2002. - Т.74, №1. - С.83-88. (Дисертанту належить ідея, покладена в основу статті, опрацювання робочої схеми експерименту, участь в отриманні матеріалу і виконанні експериментальних робіт, аналізі результатів та написанні статті. Дисертант особисто виконала дослідження показників окиснювального фосфорилювання у мітохондріях міокарда).

Кургалюк Н.М., Серебровська Т.В., Колєснікова Є.Е., Алексюк Л.І. Модуляція екзогенним L-аргініном мітохондріального та мікросомального окиснення при гострій та періодичній нормобаричній гіпоксії // Фізіол. журн. - 2002. - 48, № 5. - С.67-73. (Дисертант є співавторм ідеї, покладена в основу статті, їй належить опрацювання робочої схеми експерименту, отримання матеріалу і безпосереднє виконання експериментальних робіт при дослідженні впливу L-аргініну на мітохондріальне та мікросомальне окиснення при гострій та періодичній нормобаричній гіпоксії, аналіз результатів та написання статті).

Кургалюк Н.М., Серебровська Т.В., Колєснікова Є.Е. Рецепторна регуляція окислювального фосфорилування мітохондрій печінки за адаптації щурів до періодичної нормобаричної і гострої гіпоксії // Укр. біохім. журн. - 2002. - Т.74, №6. - С.114-119. (Дисертант є співавтором ідеї, покладеної в основу статті, їй належить участь в отриманні матеріалу і виконанні експериментальних робіт, аналізі результатів та написанні статті. Дисертант особисто виконала дослідження показників окиснювального фосфорилювання у мітохондріях печінки).

Кургалюк Н.М., Мишуніна Т.М. Вплив L-аргініну і блокатора синтази оксиду азоту азоту N^щ-нітро-L-аргініну на рівень катехоламінів та продуктів пероксидного окислення ліпідів у крові щурів за умов адаптації до інтервальної гіпоксії // Доповіді Національної академії наук України. - 2003. - №2. - С.114-119. (Дисертанту належить ідея, покладена в основу статті, опрацювання робочої схеми експерименту, участь в отриманні матеріалу і виконанні експериментальних робіт, аналізі результатів та написанні статті).

Kurgaluyk N.M. Investigation of indices of energetical exchange in digestive glands and myocard of rats with different hypoxia resistance // 9^th European Bioenergetics Conference. EBEC short reports/ August 17-22. - Louvain-La-Neuve, 1996. - V.9. - P.179.

Kurgaluyk N.M, Shostakovska I.V. Influence of sodium alpha-ketoglutarate injection on energy support of digestive glands by functional loading of the organism // Materials of 17^th International Congress of Biochemistry and Molecular Biology, 1997, San Francisco, USA. - P.179.

Галькив М.А., Кургалюк Н.Н., Старостюк А.К. Радиобиологические особенности участия холинергических структур в реакциях организма на действие ионизирующей радиации // Третий съезд по радиационным исследованиям. Радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность. - Москва, 14-17 окт. 1997 г.: Тез. докл. - Т.1. - Пущино, 1997. - С.353-354.

Кургалюк Н.М. Вплив альфа-кетоглутарату натрію на енергозабезпечення діяльності травних залоз при функціональному перенапруженні організму // Матеріали VII Укр. біохім. з'їзду. - Київ, 1997. - С.101-102.

Кургалюк Н.М., Гальків М.О., Горинь О.В., Гордій С.К., Шостаковська І.В. Особливості адаптаційної перебудови організму у залежності від рівня гіпоксичної стійкості та введення альфа-кетоглутарату натрію при виконанні щурами динамічної роботи / Гіпоксія: деструктивна та конструктивна дія. Матеріали Міжнародної конференції. - Київ, 10-12 червня 1998 р. - С.109-110.

Kurgalyuk N., Goryn O., Ikkert O., Gordii S., Galkiv M. Intermediates of Krebs cycle as regulators organism's resistance to extremal conditions // Sixth International Symposium on biological reactive intermediates “Chemical and biological mechanisms in susceptibility to and prevention of environmental diseases. - Paris, 2000, July 16-20. - P.27.

Kurhalyuk N., Horyn O., Ikkert O., Hordii S. Changes of energy metabolism indices and antioxidant enzymes activity under extremal influences and their regulation by means of exogenous intermediates of Krebs cycle // 3^rd Parnas Conference, October 14-18, 2000. - P.121.

Кургалюк Н.М., Іккерт О., Горинь О.В., Гордій С.К., Гальків М.О. Мітохондріальне дихання, окисне фосфорилювання, стан системи антиоксидантного захисту та перекисного окиснення ліпідів при іонізуючому опроміненні тварин і введенні -кетоглутарату натрію / Матер. III Національного Конгресу патофізіологів України з міжнародною участю. // Фізіол. журн. - 2000. - Т.46. - №2(а). - С.121-122.

Kurhalyuk N., Ikkert O., Halkiv M., Hordii S., Tkachenko G. L-arginine as a correction factor for the mitochondrial respiration, antioxidant system activity and lipid peroxidation processes in rats with different resistsnce to hypoxia under stress conditions // Aminoacіds and their derivatives in biology and medicine. - Grodno. - 2001. - P.65-66.

Кургалюк Н.М., Іккерт О.В., Гальків М.О., Гордій С.К., Ткаченко Г.М. Мітохондріальне дихання, стан системи антиоксидантного захисту і перекисного окиснення ліпідів у щурів з різною резистентністю до гіпоксії під впливом L-аргініну за умов стресу // Актуальні проблеми гастроентерології. Тези доп. Всеукраїнської наукової конференції. - Київ, 20-21 грудня 2001 р. - К., 2001. - С.25.

Кургалюк Н.М., Іккерт О.В., Гордій С.К., Гальків М.О., Ткаченко Г.М. Корекція процесів перекисного окиснення ліпідів і системи антиоксидантного захисту у щурів з різною резистентністю до гіпоксії залежно від функціонального стану NO-ергічної ланки регуляції. Збірник праць наукової конференції до 100-річчя з дня народження І.М.Буланкіна (16-17 січня 2001 р, Харків).- Харків, 2001. - С.53-54.

Serebrovskaya T.V., Kurgalyuk N.M., Nosar V.I., Afanasyeva V.P., Moibenko A.A. Combination of intermittent hypoxic traning (IHT) nitric oxide donors improves rat liver mitochondrial respiration and phosphorylation under acute hypoxia // Fourth International Conference “Hypoxia in Medicine”. - 26-28 September 2001, Geneva, Switzerland. / Hyрoxia Medical J. - 2001. - №3. - P.30.

Кургалюк Н.М., Іккерт О.В., Гальків М.О., Гордій С.К., Ткаченко Г.М. Транспорт кальцію у мітохондріях печінки щурів з різною резистентністю до гіпоксії під впливом L-аргініну та блокатора синатзи оксиду азоту L-NNA // Матеріали XVI з'їзду Українського фізіологічного товариства. Вінниця, 28-30 травня 2002 р. / Фізіол. журн. - 2002. - Т.48, №2. - С.88.

Kurhalyuk N. NO-dependent adaptation to hypoxia in intermittent hypoxia training // 4^th Parnas Conference “Molecular mechanisms of cell activation. Biological signals and their target enzymes”. - Wroclaw, 2002, September 15-17. - P.104.

Kurhalyuk N., Serebrovskaya T. Role of Krebs Cycle intermediates in energy metabolism and antioxidant enzymes activity under acute hypoxia // Astroeco - 2002: Current status and prospects of international research in observation astronomy, ecology and extreme physiology in the Elbrus region. - Terskol, Russia - 2002, August 12-16. - P.57.

Іккерт О.В., Кургалюк Н.М., Ткаченко Г.М., Гальків М.О., Гордій С.К. Роль NO-залежних механізмів мітохондріального енергозабезпечення у формуванні гострого стресорного впливу // Матеріали VIII Українського біохімічного з'їзду 1-3 жовтня 2002 р., м.Чернівці: Укр. біохім. журн.- 2002.- Т.74, №4а (додаток 1). - С.41.

Кургалюк Н.М., Іккерт О.В., Ткаченко Г.М., Гальків М.О., Гордій С.К. Радіотерапевтичні та радіопротекторні ефекти впливу екзогенного L-аргініну на мітохондріальне енергозабезпечення та інтенсивність процесів ліпопероксидації у щурів // Тези доповідей ІІІ з'їзду Українського біофізичного товариства 8-11 жовтня 2002 р., м.Львів. - С.200.

Кургалюк Н.М. NO-залежні ефекти адаптації до гіпоксії в інтервальному режимі // Матеріали міжнародної конференції, присвяченої пам'яті професора Шостаковської І.В. 11-12 жовтня 2002 р., м.Львів. - С.26.

Кургалюк Н.Н., Серебровская Т.В. Интервальная гипоксия и L-аргинин как способы коррекции основных кислородзависимых процессов при острой гипоксии // Тезисы докладов ІІІ Всероссийской конференции “Гипоксия: механизмы, адаптация, коррекция” 7-9 октября 2002 г., Москва. - С.71.

АНОТАЦІЇ

Кургалюк Н.М. Роль інтермедіатів циклу трикарбонових кислот у процесах енергозабезпечення та антиоксидантного захисту клітин при дії на організм екстремальних факторів.- Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.04-біохімія. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка. Київ, 2003.

Дисертацію присвячено з'ясуванню механізмів протекторної дії інтермедіатів ЦТК сукцинату (СК) і б-кетоглутарату (КГЛ) натрію на кисень-залежні процеси метаболізму клітини (АДФ-стимульоване дихання мітохондрій печінки і міокарда, мікросомне окиснення, стан ситеми антиоксидантного захисту і процесів ліпопероксидації) щурів і мурчаків залежно від функціонального стану NO-ергічної системи за умов гострої гіпоксії, стресу, динамічної витривалості до фізичного навантаження та фракційного рентгенівського опромінення у малих дозах, а також у вивченні впливу L-аргініну у тварин з різною вихідною резистентністю до гіпоксії. Це має фундаментальне і прикладне значення для з'ясування шляхів корекції процесів функціонування мітохондрій та продукції активних форм кисню при пошкодженнях серцево-судинної і травної систем при стресі, гіпоксії і іонізуючому опроміненнї. Поєднуючи сучасні електрофізіологічні і біохімічні методи дослідження отримано нові дані про дію основних інтермедіатів ЦТК СК і КГЛ на метаболізм оксиду азоту, оцінюваний за вмістом нітрит-і нітрат-аніонів, карбаміду і сумарних поліамінів у крові і тканинах щурів за умов гострої гіпоксії. Встановлений стимулюючий ефект дії екзогенного КГЛ на систему оксиду азоту за умов гострої гіпоксії з одночасним зниженням інтенсивності процесів ліпопероксидації виступає важливим чинником протекторного ефекту КГЛ порівняно з СК за умов гіпоксії. У результаті досліджень впливу L-аргініну за умов стресу вперше показано, що ефекти продукованого NO пов'язані із зростанням резервних можливостей симпато-адреналової системи, кальцієвого гомеостазу, що залежать від резистентності до гіпоксії, і нівелювалися при введенні інгібітора синтази оксиду азоту L-NNA. Досліджено, що фізіологічна активація NO-ергічної ланки регуляції при введенні L-аргініну забезпечувала ефективний захист мітохондріального енергозабезпечення та підвищувала адаптаційні можливості організмів з низькою резистентністю до гіпоксії. Для тварин з високою резистентністю до гіпоксії ефективнішим чинником корекції за умов дії стресу був вплив інгібітора синтази оксиду азоту, що дозволив посилити нітритредуктазні реакції організму. Експериментально підтверджена ефективність комплексного застосування методу адаптації до гіпоксії в інтервальному режимі та L-аргініну для профілактики станів гострої гіпоксії. Підвищення радіотерапевтичних ефектів екзогенного КГЛ та інгібітора синтази оксиду азоту L-NNA у ранні терміни після іонізуючого опромінення пов'язувалось з підвищенням ефективності окиснення КГЛ, зростанням ролі амінотрансфераз та СДГ, зниженням інтенсивності процесів ПОЛ на фоні активації системи АОЗ.

Ключові слова: сукцинат, б-кетоглутарат, мітохондрії, мікросомне окиснення, гіпоксія, стрес, оксид азоту, L-аргінін, АОЗ, ПОЛ.

Кургалюк Н.Н. Роль интермедиатов цикла трикарбоновых кислот в процессах энергообеспечения и антиоксидантной защиты клеток под влиянием на организм экстремальных факторов.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук по специальности 03.00.04 - биохимия. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко. Киев, 2003.

Диссертация посвящена выяснению механизмов влияния интермедиатов цикла трикарбоновых кислот (ЦТК) сукцината (СК) и б-кетоглутарата натрия (КГЛ) на кислород-зависимые процессы метаболизма клетки (АДФ-стимулированное дыхание митохондрий (МХ) печени и миокарда, микросомальное окисление, состояние системы антиоксидантной защиты (АОЗ) и интенсивности процессов липопероксидации) у крыс и морских свинок в зависимости от функционального состояния NO-эргического системы при острой гипоксии, стрессе, исследовании динамической выносливости к физической нагрузке и фракционного рентгеновского облучения в малых дозах, а также изучении влияния L-аргинина у животных с различной исходной резистентностью к гипоксии. Это имеет фундаментальное и прикладное значения для определения путей коррекции процессов функционирования МХ и продукции активных форм кислорода (АФК) при повреждениях сердечно-сосудистой и пищеварительной систем плд влиянием экстремальных факторов среды. Сочетание современных электрофизиологических и биохимических методов исследования позволило получить новые данные о действии интермедиатов ЦТК СК и КГЛ на метаболизм оксида азота, оцениваемый по содержанию нитрит- и нитрат-анионов, карбамида и суммарных полиаминов в крови и печени крыс при острой гипоксии. Установлено стимулирующий эффект влияния экзогенного КГЛ на систему NO при острой гипокси с одновременным снижением интенсивности процессов липопероксидации (ПОЛ), что свидетельствует о высшем протекторном эффекте действия КГЛ относительно СК при гипоксии. Установлено, что активация свободнорадикального окисления и увеличение содержания катехоламинов при острой гипоксии связаны с повышением роли СК и снижением КГЛ как субстратов окисления в МХ. Введение L-аргинина повышает эффективность окисления КГЛ и активацию холинергических регуляторных влияний на фоне снижения интенсивности процессов ПОЛ. Эти изменения нивелируются под влиянием блокаторов холинорецепторов и ингибитора синтазы оксида азота N^щ-нитро-L-аргинина (L-NNA). Показано, что экзогенный L-аргинин повышает эффективность функционирования окислительных процессов и кальций-аккумулирующие функции митохондрий под влиянием СК и КГЛ у животных с низкой резистентностью к гипоксии до исходной у особей с высокой резистентностью. Снижение NO-синтазной активности сопровождается активацией процессов дыхания с одновременной интенсификацией процессов ПОЛ.

Тканевая гипоксия и вызванные этим метаболические нарушения под влиянием адреналина выступают основными патогенными факторами стресса. В результате исследований влияния L-аргинина в условиях стресса впервые показано, что эффекты NО связаны с возрастанием резервных возможностей симпато-адреналовой системы, кальциевого гомеостаза, зависят от резистентности к гипоксии и нивелируются при введении L-NNA. Физиологическая активация NO-эргического звена регуляции под влиянием L-аргинина способствует эффективной защите процессов митохондриального энегообеспечения и повышает адаптационные возможности организмов с низкой резистентностью к гипоксии. Для животных с высокой резистентностью предпочтительно с целью коррекции негативных последствий стресса использовать ингибиторы синтазы оксида азота, позволяющие усилить роль нитрит-редуктазных реакций метаболизма. Установлено, что КГЛ и L-аргинин повышают динамическую выносливость у животных с высокой и низкой резистентностью к гипоксии и снижаются под влиянием блокаторов холинорецепторов и L-NNA. Введение КГЛ через усиление холинергического звена регуляции снижает негативные эффекты стресса и концентрацию адреналина, интенсифицирующих процессы ПОЛ при изнурительной мышечной работе, и выражено в группе животных с низкой резистентностью.

Экспериментально подтверждена эффективность комплексного использования метода адаптации к гипоксии в интервальном режиме и L-аргинина для профилактики состояний острой гипоксии. Наши результаты свидетельствуют о существовании рецепторного контроля механизмов функционирования МХ, системы АОЗ, вызванных адаптацией к периодической и острой гипоксии, и участие в них оксида азота. Показано, что блокаторы холинорецепторов перед курсом адатации нивелировали эффекты экзогенного L-аргинина. В отличие от последнего, L-NNA не снижал интенсивности процессов ПОЛ, но существенно повышал активность глутатионперокисдазы и супероксиддисмутазы на фоне снижения актиности глутатионредуктазы и каталазы. Негативные эффекты продукции NO, оцениваемые по уровню катехоламинов и предшественников их биосинтеза, ТБК-реактивных продуктов и интенсивности митохондриального и микросомального окисления в миокарде и печени, сопровождающие интервальную гипоксию у морских свинок (но не крыс Вистар), нивелируются под влиянием L-NNA. Эти изменения связаны с повышением корреляционной зависимости для эффектов окисления КГЛ относительно СК: сохранением высоких значений сопряженности процессов дыхания и фосфорилирования АДФ на фоне достоверного снижения аминопирин-N-деметилазной активности микросом печени и продукции АФК. Повышение радиотерапевтических эффектов введения экзогенного КГЛ и L-NNA в ранние сроки после ионизирующего облучения связано с повышением эффективности окисления КГЛ, возрастанием роли аминотрансфераз и СДГ, снижением интенсивности процессов ПОЛ на фоне активации системы АОЗ.

Ключевые слова: сукцинат, б-кетоглутарат, митохондрии, микросомальное окисление, гипоксия, стресс, оксид азота, L-аргинин, АОЗ, ПОЛ.

Kurhalyuk N.M. Role of tricarbonic acid cycle intermediates in energy support processes and antioxidant enzymes activity under extrimal factors influence.- Manuscript.

Thesis for the degree of Doctor of Biological Sciences (the second degree) 03.00.04 - biochemistry. - Taras Shevchenko Kyiv National University, Kyiv, 2003.

The thesis is devoted to the investigation of the mechanisms of protective effects main Krebs cycle intermediates (succinate, SK) and б-ketoglutarate (KGL) on cell oxygen-dependent organism processes (ADP-stimulation liver and miocard mitochondria respiration, microsomal oxidation, antioxidant enzymes activity ad processes of lipid peroxidation) in rats and guinea pigs. This processes studied in dependence from functional study of NO-ergic link of regulation at acute hypoxia, stress, dynamic endurance to physical endurance and ionizing radiation action in low doses, L-arginine influence ar animals with different resistance to hypoxia. It has fundamental and applied importance understanding of correcting ways processes of mitochondria functioning and active oxygen forms production under heart-vascular injury and digestive glands under stress, hypoxia and ionizing radiation action. Combining modern techniques of the researches from electrophysiology and biochemistry the new data about the influence of main intermediates of Krebs cycle SK and KGL on nitric oxide metabolism estimate about nitrite, nitrate, carbamide and polyamines content under acute hypoxia were received. It was shown stimulation effect exogenous KGL influence on nitric oxide system and increasing intensively processes of lipid peroxidation simultaneously more effective than SK under acute hypoxia. It's proved that L-arginine under stress about nitric oxide production increase reserve possibilities of adrenal system, calcium homeostasis and level by blockator nitric oxide L-NNA influence. Shown, L-arginine influence by means of nitric oxide effectively protect mitochondria energy support and increase adaptive possibilities organisms with low resistance to hypoxia. For organism with high resistance to hypoxia more effective was blockator nitric oxide influence via increase nitrite-reductase organism reactions mainly. Experimentally confirm effectively complex using intermittent hypoxia method adaptation and L-arginine influence for preventive acute hypoxia states. Radiotherapeutic effects exogenous KGL and L-NNA effects in early terms after ionizing radiation treatment involve with increasing efficacy KGL oxidation, increase aminotransferases activity and succinate dehydrogenase, decrease of processes of lipid peroxidation and increase antioxidant enzymes activity simultaneously.

Key words: succinate, б-ketoglutarate, mitochondria, microsomal oxidation, hypoxia, stress, nitric oxide, L-arginine, antioxidant enzymes activity, lipid peroxidation processes.