4. Кучменко Е.Б. Влияние комплексов предшественников и модуляторов биосинтеза кофермента Q на функциональное состояние митохондрий сердца старых крыс / Кучменко Е.Б., Петухов Д.Н., Донченко Г.В., Мхитарян Л.С., Тимощук С.В., Струтинская Н.А., Вавилова Г.Л., Сагач В.Ф. // Биомедицинская химия - 2010. - Т.56, № 2. - С.244-256. (Безпосередньо дисертанту належать дані щодо чутливості МП до індукторів її відкривання за умов активації ендогенного синтезу убіхінону при старінні).

5. Чорна С.В. Вплив тривалих фізичних навантажень на зміни функції серця щурів при ішемії-реперфузії, чутливість кальцій індукованої мітохондріальної пори та експресію роз'єднувального білка 3 / Чорна С.В., Таланов С.А., Струтинська Н.А., Вавілова Г.Л., Коцюруба А.В., Гайдай М.І., Сагач В.Ф. // Фізіол. журн. - 2010. - Т.56, № 1. - С.13-21. (Особистий внесок здобувача - участь у проведенні експерименту, аналізі отриманих результатів та підготовці статті до друку).

6. Чорна С.В. Підвищена експресія потенціалзалежного аніонного каналу і аденіннуклеотидтранслокази та чутливість кальційіндукованої мітохондріальної пори в серці старих щурів / Чорна С.В., Досенко В.Є., Струтинська Н.А., Вавілова Г.Л., Сагач В.Ф. // Фізіол. журн. - 2010. - Т.56, № 4. - С.19-25. (Особистий внесок здобувача - участь у проведенні експерименту, аналізі отриманих результатів та підготовці статті до друку).

Тези доповідей:

7. Сагач В.Ф. Роль оксиду азоту у підвищеній чутливості відкриття мітохондріальної пори в серці щурів при старінні / Сагач В.Ф., Вавілова Г.Л., Рудик О.В., Тімощук С.В. // Тези фізіолог. з'їзду, Чернівці, Фізіол. журн. - 2006. - Т.52, №2. - С.181-182.

8. Вавілова Г.Л. Коензим Q₁₀ попереджає відкривання мітохондріальної пори перемінної проникності в серці дорослих і старих щурів / Вавілова Г.Л., Струтинська Н.А., Рудик О.В., Тімощук С.В., Сагач В.Ф. // Бюлетень IV читань ім.. В.В. Підвисоцького, присвячених до 150-річчя з дня народження, Одеса, 31 травня-1 червня 2007р. - С.54-55.

9. Вавілова Г.Л. Оксид азоту і підвищена чутливість мітохондріальної пори до відкривання кальцієм у серці старих щурів / Вавілова Г.Л., Рудик О.В., Тімощук С.В., Сагач В.Ф. // III міжнародна конференція «Гомеостаз: фізіологія, патологія, фармакологія і клініка», Тези доповідей, Одеса, 6-7 вересня 2007. - C.3-4.

10. Тимощук С.В. Уменьшение чувствительности открывания митохондриальной поры к ее ин6дукторам путем активации биосинтеза убихинона в сердце старых крыс / Тимощук С.В., Вавилова Г.Л., Струтинская Н.А., Петухов Д.Н. Кучменко Е.Б., Донченко Г.В., Сагач В.Ф.// В кн. «Четвертая Всероссийская с международным участием школа-конференция по физиологии кровообращения. Тезисы докладов», Москва, 2008, C.96-97.

11. Петухов Д.Н. Влияние предшественников и модуляторов биосинтеза Q на биоэнергетические процессы, свободнорадикальное окисление м чувствительность митохондриальной поры к индукторам ее открытия в тканях сердца старых крыс / Петухов Д.Н., Кучменко Е.Б., Тимощук С.В., Струтинская Н.А., Вавилова Г.Л., Донченко Г.В., Сагач В.Ф.// Журнал Регионарное кровообращение и микроциркуляция . - 2008. - Т.2, №2(26). - С.42-43.

12. Timoshchuk S.V. Ubiquine precursors administration prevents the mitochondrial permeability transition pore opening in old rat heart rats / Timoshchuk S.V., Strutynska N.A., Petukhov D.N., Kuchmenko E.B., Vavilova G.L., Donchenko G.V., Sagach V.F. // 8th Meeting of France- New EU Members 16^th JMRC Symposium ”New Fronties in Cardivascular Research”, Krakow, Poland, 5^th-7^th June - 2008. - Р.86

13. Strutynska N.A. Effects of coenzyme Q precursors in expression of neuronal nitric oxide synthase in old rat heart mitochondria / Strutynska N.A., Timoshchuk S.V., Petukhov D.N., Kuchmenko E.B., Vavilova G.L., Donchenko G.V., Sagach V.F. // 8th Meeting of France- New EU Members 16^th JMRC Symposium ”New Fronties in Cardivascular Research”, Krakow, Poland, 5^th-7^th June - 2008. - Р.87

14. Струтинська Н.А. Коензим Q відновлює експресію роз'єднуючи білків у серці при старінні / Струтинська Н.А., Тімощук С.В., Вавілова Г.Л., Кучменко О.Б., Пєтухов Д.М., Донченко Г.В., Сагач В.Ф.// Патологія - 2008. - Т.5, №2. - С. 46.

15. Кучменко О.Б. Функціональний стан мітохондрій серця старих щурів за умов впливу попередників та модулятора біосинтезу убіхінону / Кучменко О.Б., Пєтухов Д.М., Мхітарян Л.С., Євстранова І.Н., Тімощук С.В., Струтинська Н.А., Вавілова Г.Л., Донченко Г.В., Сагач В.Ф. // Укр. кардіол. журн., додаток 2, Матеріали IX Національного конгресу кардіологів України, Київ, 24-26 вересня - 2008. - С.182.

16. Тімощук С.В. Зміни толерантності міокарда старих щурів до ішемії за умов активації ендогенного біосинтезу коензиму Q / Тімощук С.В., Вавілова Г.Л., Струтинська Н.А., Кучменко О.Б., Пєтухов Д.М., Донченко Г.В., Сагач В.Ф. // Укр. кардіол. журн., додаток 2, Матеріали IX Національного конгресу кардіологів України, Київ, 24-26 вересня - 2008. - С.183

17. Timoshchuk S.V. The expression level of the voltage-dependent anion channel and increased sensitivity of mitochondrial permeability transition pore in old rat heart / Timoshchuk S.V., Strutynska N.A., Dosenko V.E., Vavilova G.L., Sagach V.F. // Ukrainian Biochemistry Journal - 2009. - V. 81.- № 4.- P. 263.

18. Chorna S.V. Effect of long-term exercise training on the sensitivity of calcium-induced mitochondrial permeability transition pore opening and uncoupling protein 3 expression / Chorna S., Strutynska N., Vavilova G., Kotsuruba A., Sagach V. // Biochim. et Biophys. Acta - 2010. - V.1797, № 6-7. - P. 123-124.

19. Чорна С.В. Вплив адаптації до фізичних навантажень на функціональний стан серця при ішемії-реперфузії, чутливість мітохондріальної пори та експресію роз'єднувального білка 3 в серці щурів / Чорна С.В., Таланов С.А., Струтинська Н.А., Вавілова Г.Л., Сагач В.Ф. // Фізіол. журн. - 2010. - Т.56, № 2. - С.114.

20. Chorna S.V. Long-term exercise training improves myocardial tolerance to ischemia-reperfusion and decreases the sensitivity of calcium-induced mitochondrial permeability transition pore opening / Chorna S.V., Strutynska N.A., Vavilova G.L., Talanov S.O., Sagach V.F. // Mitochondrial physiology (Austria) 7^th Conference on Mitochondrial Physiology. FEBS Workshop Mitochondrial Physiology. 27Sep.-1Oct. - 2010 - V.15.06- P. 56.

АНОТАЦІЯ

Чорна С.В. Роль мітохондріальної пори в корекції функціональних порушень серця при старінні за умов активації біосинтезу убіхінону та тривалих фізичних навантажень. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.13. - фізіологія людини та тварин. - Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України, Київ, 2011

Дисертаційна робота присвячена дослідженню зміни чутливості мітохондріальної пори до індукторів її відкривання та корекції функціональних порушень серця у щурів при старінні за умов активації біосинтезу убіхінону та дії тривалих фізичних навантажень. В роботі показано, що активація біосинтезу убіхінону (коензиму Q (КоQ)) за допомогою курсового введення старим щурам попередників його синтезу - параоксибензойної кислоти, метіоніну та вітаміну Е - супроводжується підвищенням в мітохондріях серця вмісту КоQ та вітаміну Е порівняно зі старими тваринами. Досліджено, що активація ендогенного синтезу коензиму Q та тривалі фізичні навантаження на дорослих і старих щурів спричиняли протекторну дію щодо розвитку постреперфузійних порушень функціонального стану ішемізованого серця, а саме, підвищували скорочувальну функцію міокарда, коронарний потік, а також знижували кінцевий діастолічний тиск і кисневу вартість роботи серця порівняно з контрольними тваринами, створюючи таким чином певну резистентність міокарда до ішемії-реперфузії.

За умов активації біосинтезу убіхінону та дії тривалих фізичних навантажень у дорослих і старих щурів показано зменшення чутливості мітохондріальної пори (МП) до індукторів її відкривання (Са²⁺ та феніларсиноксиду). Крім того, активація біосинтезу убіхінону та тривалі фізичні навантаження призводять до зменшення продукції активних форм кисню та перекисного окиснення ліпідів, внаслідок чого послаблюються вільнорадикальні процеси в серці старих щурів. Вперше встановлено підвищення рівнів експресії -компонентів МП - мРНК і білка потенціалзалежного аніонного каналу та мРНК аденіннуклеотидтранслокази, що спричиняють збільшення проникності мітохондріальних мембран у серці старих щурів.

Отримані нами результати доповнюють сучасні уявлення про роль зміни чутливості мітохондріальної пори як мішені захисту при функціональних порушеннях серця при старінні як за умов активації біосинтезу убіхінону, так і при дії тривалих фізичних навантажень. Розуміння молекулярних механізмів щодо попередження відкривання МП при серцево-судинних захворюваннях може слугувати основою для розробки перспективних напрямків з метою зменшення ризику розвитку ішемічної хвороби серця з віком.

Ключові слова: серце, ішемія-реперфузія, мітохондріальна пора, убіхінон, оксидадивний стрес, фізичні навантаження, старіння

АННОТАЦИЯ

Черная С.В. Роль митохондриальной поры в коррекции функциональных нарушений сердца при старении в условиях активации биосинтеза убихинона и продолжительных физических нагрузок. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13 - физиология человека и животных. - Институт физиологии им А.А. Богомольца НАН Украины, Киев, 2011.

Диссертация посвящена исследованию изменения чувствительности митохондриальной поры (МП) к индукторам ее открытия и коррекции функциональных нарушений сердца крыс при старении в условиях активации биосинтеза убихинона (кофермента Q (КоQ)) и действия продолжительных физических нагрузок. В работе для решения поставленных задач применяли комплексный методический подход с использованием физиологических, биохимических и молекулярно-генетических методов. Открытие МП исследовали как в условиях ex vivo, на модели изолированного за Лангендорфом сердца, так и в условиях in vitro в суспензии митохондрий, изолированных из сердца крыс. Физические тренировки взрослых и старых крыс осуществляли 5 дней в неделю принудительным плаванием животных на протяжении шести (от 2 до 75 мин) и четырех (от 2 до 30 мин) недель соответственно.

В работе показано, что активация биосинтеза убихинона с помощью курсового введения старым крысам предшественников его синтеза - параоксибензойной кислоты, метионина и модулятора витамина Е - сопровождалась повышением содержания в митохондриях сердца КоQ и витамина Е по сравнению со старыми животными. Установлено, что активация эндогенного синтеза КоQ и действие продолжительных физических нагрузок на старых крыс оказывали протекторный эффект относительно развития постреперфузионных нарушений функционального состояния ишемизированного сердца, а именно, повышали сократительную активность миокарда, коронарный поток, а также снижали конечное диастолическое давление и кислородную стоимость работы сердца по сравнению с контрольными животными. Таким образом, выявлялась определенная резистентность миокарда к ишемии-реперфузии. В условиях активации биосинтеза убихинона и действия длительных физических нагрузок на взрослых и старых крыс показано уменьшение чувствительности МП к индукторам ее открытия Са²⁺ и фениларсиноксиду. Установлено, что длительные физические нагрузки и активация биосинтеза убихинона приводили к уменьшению содержания продуктов перекисного окисления липидов, а именно, диеновых конъюгатов и малонового диальдегида, в митохондриях сердца старых крыс. В условиях действия продолжительных физических нагрузок на старых крыс в митохондриях сердца повышалась активность конститутивной NO-синтазы, что является одним из эндогенных механизмов предупреждения порообразования.

Показано, что митохондрии сердца взрослых крыс имеют определенный базальный уровень экспрессии разобщающего белка 3 (UCP3), тогда как у старых животных этот уровень был меньше по сравнению со взрослыми животными. В условиях активации эндогенного синтеза КоQ в митохондриях сердца старых крыс уровень экспрессии UCP3 повышался по сравнению с таковым митохондрий сердца старых крыс. Продолжительные физические нагрузки уменьшали уровень экспрессии UCP3 в митохондриях сердца взрослых и старых крыс по сравнению с контрольными животными.

Установлены повышенные уровни экспрессии мРНК и белка потенциалзависимого анионного канала, а также мРНК адениннуклеотидтранслоказы - компонетов МП - что может быть связано с увеличение проницаемости митохондриальных мембран в сердце старых крыс.

Полученные нами экспериментальные результаты могут служить основой для дальнейшей разработки рекомендаций по использованию различных способов коррекции, включая эндогенный механизм активации синтеза убихинона и действие продолжительных физических нагрузок на организм для лечения и профилактики патологий сердечно-сосудистой системы, в частности, ишемической болезни сердца, при старении.

Ключевые слова: сердце, ишемия-реперфузия, митохондриальная пора, убихинон, оксидативный стресс, физические нагрузки, старение

SUMMARY

Chorna S.V. Role of mitochondrial pore in the correction of functional disorders of the heart with aging under conditions of activation of ubiquinone biosynthesis and long-term exercise training. - Munuscript

Thesis for the candidate of biological science degree in speciality 03.00.13 - human and animal physiology. - Bogomolets Institute of Physiology of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2011.

Dissertation is devoted to the study of changes in the sensitivity of mitochondrial permeability transition pore (MPTP) opening to it inductors and correction of functional disorders of the rat heart with aging under conditions of activation of ubiquinone biosynthesis and long-term exercise training. The results of our research demonstrated that activation of biosynthesis ubiquinone (coenzyme Q (CoQ)) under administration of CoQ biosynthesis precursors - 4-hydroxybenzoic acid, methionine and modulator of CoQ biosynthesis, namely vitamin E increased of CoQ and vitamin E content in old rats heart mitochondria. The activation of ubiqinone biosynthesis and long-term exercise training contributed to cardioprotective effect due to reduced the degree of the ischemia-reperfusion injury in adult and old rat heart, namely the restoration of myocardial contractile function and coronary flow as well as decrease the end diastolic pressure and oxygen cost of the heart compared with control group of the animals during ischemia-reperfusion.

Further, under activation of ubiqinone biosynthesis and long-term exercise training it was observed decrease in the sensitivity of MPTP opening to Са²⁺ and phenilarsin oxide.

It was shown that the expression level of mitochondrial uncoupling protein 3 (UCP3) decreased in old rats compared to adult animals. Under activation of endogenous synthesis of CoQ it was observed almost complete restoration of UCP3 expression in old rat heart. Тhe expression level of UCP3 was reduced in heart mitochondria after long-term exercise training rat compared with the control. Besides, it was shown that the components of MPTP voltage-dependent anion channel (VDAC) mRNA expression increased by 1,7 (p<0,05) and mRNA adenine nucleotide translocase (ANT) - in 1,8 (p<0,05) times in the old rats heart in comparison with adult animals. With the method of Western Blott analysis has been shown that the level of VDAC protein expression in the old rat heart also significantly increased compared with adult animals.

Key words: heart, ischemia-reperfusion, mitochondrial permeability transition pore, ubiquinone, oxidative stress, exercise training, aging

Размещено на Allbest.ru