В експериментах на цільній крові встановлено, що Zn-карнозин збiльшує p50 Нb щурiв з 33.220.44 mm Hg у контролi до 44.211.62 mm Hg. Дипептид збільшує резистентність еритроцитів до дії кислотного гемолітика. Показано, що карнозин сприяє відновленню активності антиоксидантних ферментів, пригнічує процеси ПОЛ за умов гемічної гіпоксії, індукованої введенням NaNO2.

З представлених радіоавтографів молекулярних гібридів Р32 кДНК міоглобінового гену і полі-А-РНК із м'язів щурів видно, що гіпоксія індукує деградацію міоглобінової мРНК, а уведення водного розчину карнозину перед гіпоксичним стресом зберігає кількість радіоактивного матеріалу у відзначених молекулярних гібридах на рівні близькому до інтактних тварин. Ці дані свідчать про те, що карнозин запобігає деградації міоглобінової мРНК у скелетних м'язах при гіпоксії.

Встановлено, що карнозин прискорює швидкість відновлення NO2-аніонів дезокси Hb, що забезпечує збільшення потужності нітритредуктазної ланки цNO за умов дефіциту О2 та продовжує час існування комплексів Hb-NO через гальмування дисоціації останнього.

При дослідженні впливу гіпоксичної гіпоксії на вміст карнозину в МХ печінки щурів було показано, що концентрація цього дипептиду збільшується в міру адаптації до нестачі О2 з 1.860.04 до 2.410.06 і 4.760.07 мкг/г білку на 1 і 53-добу, відповідно. Введення водного pозчину каpнозину за 20 хв до створення гіпоксичного стресу спpияє відновленню пpоцесів окиснення і фосфоpилювання МХ печінки щурів. Карнозин сприяє засвоєнню МХ -КГ; інгібітор амінотрансфераз -йодаміноацетат повністю знімає цей ефект карнозину, що свідчить про регуляцію дипептидом процесів переключення МХ на -КГ шлях окиснення за участю трансаміназ.

Корекція функціональних зсувів у киснево-транспортній, киснево-утилізуючій та антиоксидантній системах за умов гіпоксії м'язовим дипептидом карнозином обумовлена його здатністю збільшувати неспецифічну резистентність організму через нормалізацію прооксидантно-антиоксидантної рівноваги, корекцію окисного фосфорилювання у мітохондріях та усунення функціональних порушень у циклі оксиду азоту.

Висновки

1. У зв'язку з актуальністю проблеми впливу гіпоксії на організм і відсутністю єдиної науково обгрунтованої концепції цілеспрямованого пошуку ефективних антигіпоксантів природнього походження проведені дослідження, що дозволили встановити функціональний зв'язок між кисневотранспортною, кисневоутилізуючою та антиоксидантною системами при адаптації ссавців до нестачі кисню і з'ясувати механізм корегуючої дії м'язового дипептиду карнозину та можливість його використання як ефективного антигіпоксанта.

2. У роботі представлені результати порівняльного аналізу структурно-функціональної організації дихальних гемопротеїнів крові та м'язів вторинноводних амніот, здатних не відчуваючи кисневої нестачі, припиняти зовнішнє дихання на тривалий період, і наземних тварин, не адаптованих до нестачі О2. Встановлено, що у процесі засвоєння нових екологічних ніш тваринами у складі гемоглобіну (Hb) і міоглобіну (Mb) відбувалося закріплення таких амінокислотних заміщень, які забезпечували тваринам високу життєздатність за умов низьких рО2. Амінокислотні заміщення, що закріплені природнім добором, переважно локалізовані на поверхні білку і не викликають суттєвих змін його гідрофобного ядра. Це є необхідною умовою збереження функціонально виправданої просторової організації Mb, забезпечуючи йому відносно високу розчинність без загрози кристалізації і посилення ємності NO-депонуючої компоненти циклу оксиду азоту у м'язах.

3. Порівняння профілей гідрофобності Mb напівводних амніот (бобер, ондатра), миші та кашалота показали, що вони є подібні. Локалізація, розмір та ступінь гідрофобності кластерів у Mb тварин, природньо резистентних до нестачі О2, є ідентичними в ділянках з максимальною гідрофобністю.

4. Попри значну кількість амінокислотних заміщень профілі -спіралевости та -закрутів Mb пірнаючих і наземних ссавців є ідентичні, що вказує на “стійкість” ймовірних кривих до амінокислотних заміщень та на збереження просторової структури Mb у різних екологічних груп тварин.

5. Розчинність та конформаційна стабільність Mb вторинноводних амніот значно вищі, ніж у Mb миші, що визначає надійність збереження функціональної активності за умов критичних змін мікрооточення при розвитку метаболічного ацидозу, індукованого гіпоксичним фактором.

6. Динамічні зміни у популяційному спектрі еритроцитів периферійної крові досліджуваних тварин у процесі адаптації до гіпоксії є видоспецифічними і визначаються як компенсаторним посиленням еритропоезу, так і наявністю відповідних факторів мікрооточення еритроцитів у кровоплині. До цих факторів належать молекул середньої маси, кількість яких під впливом гіпобаричної гіпоксії зростає у крові щурів з 0.63±0.02 до 1.20±0.08 г/л, що супроводжується збільшенням вмісту пептидного пулу, утвореного з продуктів обмеженого протеолізу Hb.

7. Виявлена відмінність у пероксидазній і нітритредуктазній активності та в NO-депонуючій здатності хроматографічних фракцій Hb є передумовою формування дискретного мобільного фізіологічного депо NO та його оптимального використання системами організму за умов нестачі О2.

8. Рівень мРНК Mb в тканинах в різні періоди формування адаптивної реактивності організму до гіпоксії корелює з особливостями розподілу О2 між органами. У м'язах, що характеризуються відносно високою резистентністю до нестачі О2, на відміну від мозку, печінки, нирок, одноразовий вплив гіпоксії ініціює деградацію мРНК Mb. При тривалій дії переривчастого гіпоксичного фактору інтенсивність експресії гену Mb у м'язах та мозку зростає, а у високоперфузованих органах - нирках і печінці, навпаки, пригнічується.

9. У системі швидкого реагування на гіпоксичний фактор NO відіграє важливу роль, утворюючись кисневонезалежним шляхом відновлення ксантиноксидазою ендогенних нітрат- і нітрит-аніонів. Утворений нітритредуктазною компонентою циклу оксиду азоту NO виступає у ролі системного регулятора вибіркового окиснення сукцинату у мітохондріях шляхом монополізації циклу трикарбонових кислот через активацію сукцинатдегідрогенази.

10. Спрямованість і динамічний прояв NO-системи в коротко- та довготривалий періоди адаптації до гіпоксії свідчать про важливість ролі NO у формуванні механізмів резистентності до тимчасової нестачі О2. На відміну від наземних тварин кількість продуктів метаболізму NO в сечі вторинноводних амніот у відповідь на короткочасну дію гіпоксичного фактора зменшується, що свідчить про існування в організмі пірнаючих тварин механізмів швидкого використання NO, які виникли в процесі освоєння водного середовища існування.

11. У формуванні механізмів адаптації до гіпоксії важлива роль належить функціональній взаємодії між киснево-транспортною, киснево-утилізуючою і антиоксидантною системами. Утворений за умов гіпоксичного стресу в результаті активації вільнорадикальних процесів малоновий діальдегід ініціює лівосторонній зсув кисневодисоціаційної кривої окси-Hb в область низьких рО2, що корелює з переключенням мітохондрій у режим економної утилізації кисню з переважним окисненням сукцинату і передує процесам відновлення активності антиоксидантних ферментів та нормалізації вмісту продуктів ПОЛ.

12. Корекція функціональних зсувів в киснево-транспортній, киснево-утилізуючій та антиоксидантній системах, за умов гіпоксії м'язовим дипептидом карнозином обумовлена його здатністю нормалізувати прооксидантно-антиоксидантну рівновагу, корегувати окисне фосфорилювання у мітохондріях та усувати функціональні порушення у циклі оксиду азоту. Все це підвищує неспецифічну резистентність організму.

Список основних праць, опублікованих за темою дисертації

Монографія

Стаpодуб Н.Ф., Коpобов В.Н., Назаpенко В.И. Миоглобин: стpуктуpа, свойства, синтез, биологическая pоль.-Киев: Наук. думка, 1992.-284 с.

Статті у фахових наукових виданнях

Сухомлинов Б.Ф., Стойка Р.С., Коробов В.Н. Физико-химические свойства и аминокислотный состав гемоглобина бобра Castor fiber // Журн. эвол. биохим. и физиол.-1974.-Т.10, № 3.-С.305-308.

Сухомлинов Б.Ф., Коробов В.Н., Юкало В.Г., Демчук В.В. Гетерогенная природа гемоглобинов животных с повышенной устойчивостью к гипоксии // Укр. биохим. журн.-1978.-Т.50, № 2.-С.171-173.

Артюх Р.И., Горбунова Н.И., Волькенштейн В.М., Сухомлинов Б.Ф., Коробов В.Н. Исследование конформационных свойств спин-меченного по Tyr 103 ферримиоглобина бобра Castor fiber // Вестник Львов. ун-та. Сер. биол. Вып.15. Физико-химические механизмы действия экстремальных факторов на животный организм.-Львов: Высш. шк.-1984.-С.74-79.

Коробов В.Н., Убийвовк В.М., Преображенская Е.М. Влияние экспериментальной высотной гипоксии на физико-химическую характеристику гемоглобинов млекопитающих // Вестник Львов. ун-та. Сер. биол. Вып.15. Физико-химические механизмы действия экстремальных факторов на животный организм. - Львов: Высш. шк.-1984.-С.88-94.

Шелестов В.М., Коробов В.Н. Рентгеноструктурные исследования поликристаллического препарата метмиоглобина бобра Castor fiber // Вестник Львов. ун-та. Сер. биол. Вып.15. Физико-химические механизмы действия экстремальных факторов на животный организм.-Львов: Высш. шк.-1984.-С.94-96.

Горбунова М.П., Артюх Р.И., Шляпникова Е.А., Коробов В.Н., Волькенштейн М.В. Исследование основных физико-химических свойств миоглобина бобра Castor fiber // Молекул. биол.-1985.-Т.19, №4.-С.941-946.

Коробов В.Н. Эволюционное становление кислородобеспечивающей системы и ее значимость в надежности биологических объектов // Надежность биол. систем.-К.: Наук. думка, 1985.-С.188-195.

Сухомлинов Б.Ф., Коробов В.Н., Гончар М.В., Дацюк Л.А., Коржев В.А. Сравнительный анализ пероксидазной активности миоглобинов млекопитающих // Журн. эвол. биохим. и физиол.-1987.-Т.23, № 1.-С.37-41.

Коробов В.Н., Дацюк Л.А., Патер Л.В. Стабильность миоглобина бобра в присутствии перекиси водорода // Вестник Львов. ун-та. Сер. биол. Вып. 18. Молекулярные механизмы действия экстремальных факторов на структурно-функциональные свойства биологических макромолекул.-Львов: Высш. шк.-1988.-С.50-54.

Струбицкий И.В., Коробов В.Н., Алексевич Р.В. Определение кислород-диссоциационных свойств гемоглобина методом спектрофотометрии // Лаб. дело.-1988.-№12.-С.11-13.

Коробов В.Н., Назаренко В.И., Стародуб Н.Ф. Способность к аутокислению миоглобина человека и некоторых полуводных животных // Укр. биохим. журн.-1989.-Т.61, № 1.-С.17-22.

Коробов В.Н., Струбицкий И.В. Влияние гипоксии на фракционный состав эритроцитов периферической крови крыс // Физиол. журн. СССР им. И.М.Сеченова.-1989.-Т.75, № 4.-С.515-519.

Сухомлинов Б.Ф., Коробов В.М., Федорович А.М., Васільєва В.О Спектральні властивості міоглобінів напівводяних ссавців // Укр. біохім. журн.-1991.-Т.63, № 2.-С.22-26.

Коробов В.Н., Федорович И.П., Климишин Н.И. Физико-химические и функциональные свойства гемоглобина мышей, зараженных карциномой Эрлиха // Бюлл. эксп. биол. мед. - 1992. -Т.CXII, №3. -С.640-642.

Коробов В.Н., Назаренко В.И., Радомский Н.Ф., Стародуб Н.Ф. Сравнительний анализ пространственной организации миоглобинов. І. Профили гидрофобности // Укр. биохим. журн. - 1992. -Т.64, № 2.- С. 22 - 26.

Коpобов В.Н., Назаpенко В.И., Радомский Н.Ф., Стаpодуб Н.Ф. Сpавнительный анализ пpостpанственной оpганизации миоглобинов. ІІ. Втоpичная стpуктуpа // Укp. биохим. жуpн.-1992.-Т.64, № 2. - С.27-30.

Коpобов В.Н., Назаpенко В.И., Стаpодуб Н.Ф. Связывание кислоpода миоглобинами ныpяющих животных // Укр. биохим. журн.-1992.-Т.64, № 2.-С.92-93.

Коpобов В.М., Назаpенко В.І., Стаpодуб М.Ф. Вплив гіпоксичної гіпоксії на фізико-хімічні·і функціональні властивості гемоглобіну // Укp. біохім. жуpн.-1992.-Т.64, № 6.-С.18-23.

Тимочко М.Ф., Коpобов В.М., Федоpович І.П. Антиоксидантні властивості міоглобіну // Укp. біохім. жуpн.-1992.-Т.64, № 5.-С.83-86.

Коpобов В.М., Климишин Н.І., Павлюк Н.В., Васільєва В.С. Антиоксидантна система кpові за умов гіпобаpичної гіпоксії, нітpатної інтоксикації та pентгенівського опpомінення // Вісник Львів. ун-ту. Сер. біол. Вип. 22. Механізми біологічної дії іонізуючої радіації та екстремальних факторів.-Львів: Вища шк.-1992.-С.21-23.

Коpобов В.Н., Долиба Н.М., Телегус Я.В. Каpнозин в адаптации к гипобаpической гипоксии // Биохимия.-1993.-Т.58, вып. 5.-С.740-743.

Коpобов В.Н., Голубий Е.М. Роль миоглобина в адаптации мышечной системы к физическим нагpузкам и гипоксии // Успехи совp. биол.-1993.-Т.113, № 1.-С.60-70.

Бабський А.М., Стефанків Ю.С., Коpобов В.М. Вплив сублетальної дози нітpиту натpію на дихання та окиснювальне фосфоpилювання у мітохондpіях печінки щуpа // Укp.біохім. жуpн.- 1993.-Т.65, № 6. -С.369-372.

Федоpович А.М., Александpов М.А., Климишин Н.І., Павлюк Н.В., Коpобов В.М. Фізико-хімічні та функціональні властивості гемоглобіну щуpів за умов нітpатної інтоксикації // Вісник Львів. ун-ту.-Сер. біол. Вип.23. Механізми біологічної дії радіації та інших екстремальних факторів навколишнього середовища.-Львів: Вища шк.-1994.-С.66-70.

Коpобов В.Н., Климишин Н.И., Павлюк Н.В., Стpубицкий И.В., Басалкевич Е.Е. Сpавнительный анализ кислоpодсвязывающих и антиоксидантных свойств кpови лабоpатоpных животных и ондатpы Ondatra zibethica // Жуpн. эвол. биох. и физиол.-1995.-Т. 31, № 3.-C.369-372.

Доліба М.М., Гордій С.К., Коробов В.М. Вплив гіпоксичної гіпоксії на енергетичний метаболізм у мітохондріях печінки і вміст ацетилхоліну у різних тканинах // Фізіол. журн.-1996.-Т.42, №5-6.-С.45-50.

Коробов В.Н., Крысько О.М., Кащак Н.И., Бойко М.Н., Игнатенко Ю.В. Роль карнозина в превращении нитрита натрия // Первичные фотофизические и фотохимические процессы в биосистемах различных уровней организации.-Воронеж: ВГУ.-1996.-С.68-69

Васільєва В.О., Коробов В.М., Великий М.М. Роль міоглобіну у забезпеченні тканин киснем // Укр. біохім. журн.-1996.-Т.68, № 4.-С.45-55.

Сісецький А.П., Стародуб М.Ф., Лутай М.І., Коробов В.М., Ломаковський О.М., Терновий К.С., Грабов С.О., Богданов В.В. Особливості функціонування еритрону при атеросклеротичному ураженні вінцевих артерій // Укр. кардіол. журн.-1996.-№ 5-6.-С.52-55.

Коробов В.М., Телегус Я.В., Педаченко Є.Г., Гук А.П., Омельченко В.В. Перспективність використання карнозину для загоєння ран // Актуальні пробл. медиц., біол., ветеринарії і сільськ. госп.-1996.-Т.2.-С.105-107.

Гук А.П., Крисько О.М., Піддубняк В.А., Коробов В.М. Перекисне окислення ліпідів і активність ферментів антиоксидантної системи при важкій черепно-мозковій травмі // Український вісник психоневрології. -1996. -Т.4, №3(10). -С.330-331.

Коробов В.М. Мембранопротекторні властивості карнозину в нормі і при діабеті // Експерим. та клін. фізіол. і біохім.-1997.-Т.2.-С. 335-338.

Павлюк Н.В., Крисько О.М., Климишин Н.І., Голубій Є.М., Коробов В.М., Дудок К.П., Великий М.М. Стан антиоксидантної та кисневотранспортної систем крові в процесі адаптації до гіпоксичної гіпоксії // Укр. біохім. журн.-1998.-Т.70, № 4.-С.58-64.

Вальовка Т.Й., Назаренко В.І., Коробов В.М., Великий М.М. Фізико-хімічна характеристика і функціональні властивості мембранозв'язаного гемоглобіну // Укр. біохім. журн.- 1998.-Т.70, № 6.-С.59-63.

Кука О.Б., Крисько О.М., Бойко М.М., Коробов В.М. Функціональні властивості кисневоутилізуючої та кисневотранспортної систем високо- та низькорезистентних до гіпоксичної гіпоксії щурів // Фізіологічний журнал. -1998. -Т.44, №3. -С.164.

Крисько О.М., Кащак Н.І., Федорович А.М., Коробов В.М., Бойко М.М. Вплив карнозину на перетворення нітриту натрію в присутності каталази в умовах in vitro // Укр. біохім. журн.-1999.-Т. 71, № 1.-С.86-89.

Крисько О.М., Климишин Н.І., Коробов В.М., Великий М.М. Дослідження перекисних процесів у тканині печінки щурів за умов нітритної інтоксикації при попередньому введенні карнозину // Експерим. та клін. фізіол. і біохімія.- 1999.-№ 1.-С.23-26.

Коробов В.М., Крисько О.М., Бойко М.М., Великий М.М., Федорович А.М. Вплив карнозину на утворення комплексів гемоглобіну з оксидом азоту у крові щурів при нітритній інтоксикації // Наук. записки Тернопіль. держ. педагогічн. ун-ту. Серія: Хімія.-1999.-№ 3.-С.56-60.

Сутковой Д.А., Педаченко С.П., Гук А.П., Коробов В.М., Троян О.І., Теплицький М.Г. Антиоксидантна дія карнозину при черепно-мозковій травмі // Мед. перспективи.-1999.-Т.4, № 3.-С.37-44.

Токарєва Л.В., Сибірна Н.О., Великий М.М., Коробов В.М. Вплив карнозину на проліферативну активність клітин еритрону // Експер. клін. фізіол. біох.-1999.- № 2.-С.15-17.

Бойко М.М., Крисько О.М., Федорович А.М., Коробов В.М. Вплив карнозину на фізико-хімічні властивості гемоглобіну // Експер. клін. фізіол. біох.-1999.- № 3.-С.30-34.

Коробов В.М. Корекція порушень кисневотранспортної і антиоксидантної систем за умов гіпоксичних стресів карнозином // Вісник Харків. Ун-ту. - 1999. -Т.3, №1-2. -С. 46-51.

Крисько О.М., Коробов В.М., Хороший П.В., Стефанків Ю.С., Бойко М.М. Дослідження впливу карнозину на процеси дихання та окисного фосфорилювання мітохондрій печінки щурів за умов нітритної інтоксикації // Наук. вісник Львів. держ. акад. ветеринар. медицини ім С.З.Гжицького.-2000.-Т.2, №2.-С.161-163.

Коробов В.М. Вплив карнозину на мембрани еритроцитів у нормі та за діабету // Укр.біохім. журн.-2000.-Т.72, № 2.-С.94-96.

Коробов В.Н., Маурисио Р.Б., Мукалов И.О., Стволинский С.Л. Стабилизация карнозином эритроцитарных мембран в норме и при экспериментальном диабете // Патол. физиол. эксп. тер.-2000.-№2.-C.13-15.

Крисько О., Бойко М., Коробов В., Козак О., Великий М., Федорович А. Вплив карнозину, Zn-карнозину і таурину на вміст лактату та пірувату у мозку щурів за умов гіпоксичного стресу // Вісник Львів. ун-ту. Сер. біол. - 2000.-вип. 25.- С. 23-27.

Бойко М., Крисько О., Коробов В., Федоровия А., Великий М. Вплив карнозину та його комплексу з цинком на утворення оксиду азоту в головному мозку щурів за умов гіпоксичної гіпоксії // Вісник Львів. ун-ту. Сер. біол.-2000.- №26. - С.27-32.

Коробов В.М., Коробова О.В., Великий М.М. Вплив карнозину на вміст міоглобінової м-РНК у скелетних м'язах щурів за умов гемічної гіпоксії // Вісник Львів. ун-ту. Сер. биол.-2000. №26.-С.33-38.

Boyko M.M., Korobov V.M., Veliky M.M. Effects of carnosine and Zn-carnosine on the level of free amino acids the olfactory bulb of rats in hypoxic hypoxia // Neurophysiology. -2000.- Vol.32, №3. - P.277-278.

Коробов В.М. Експресія генів міоглобіну в динаміці адаптації до гіпоксії // Біологія тварин. - 2000. - Т.2, №2. - С.164-168.

Коробов В.М. Вплив гіпоксичної гіпоксії на кисневозв'язувальні властивості гемоглобінів щурів і напівводних амніот // Експер. клін. фізіол. біох.-2001.- № 1.-С.38-41.

Коробов В.М. Вплив плазми крові тварин, попередньо адаптованих до гіпоксії, на вміст 2,3-БФГ в еритроцитах інтактних щурів // Вісник Львів. ун-ту. Сер. биол.-2001. №27.-С.36-40.

Коробов В.М., Коробова О.В. Вплив гіпоксичної гіпоксії на динаміку синтезу міоглобіну в скелетних м'язах щурів // Вісник Львів. ун-ту. Сер. биол.-2001. №27.-С.41-46.

Коробов В.М. Роль оксиду азоту в регуляції транспорту газів // Укр. біохім. журн. - 2001. - T.73, №4. - С.13-18.

Korobov V., Bolesta I., Dika A., Korobova O., Savicky A. Optical analysis of middle-molecular mass molecules of of blood of individuals suffering from myocardial ischemia // Ukrainian journal of physical optics. - 2002. - Vol.3, №1. - Р.35-42.

Коробов В.М. Біохімія оксиду азоту в нормі та за патологій що супроводжуються гіпоксичним станом організму // Укр. біохім. журн. - 2002. - Т.74, №4а. -С.101.

Ель Ідріссі А., Коробова О.В., Мусіянович Р.Я., Коробов В.М., Новіков В.П. Вплив аргінінопохідного нафтохінону на NO-синтазну систему за умов гіпобаричної гіпоксії // Фармацевтичний журнал. -2002. - №3. -С.74-78.

Коробов В. Квазіферментативні активності гемоглобіну в динаміці адаптації до гіпоксії // Вісник Львів. ун-ту. Сер. біол.-2002. №31.-С.39-43.

Патенти і винаходи:

Пат. 4914972 Україна, G01N33/48. Пристрій для визначення кисневодисоціаційних кривих міоглобінів: Пат. 4914972 Україна, B01L3/00/ Федорович І.П., Коробов В.М. (Україна); № 15866 C1; Заяв. 20.12.91; Опубл. 30.06.1997. - 3 с.

Пат. 2001063807 Україна, C01B21/24. Пристрій для отримання і дозованої подачі оксиду азоту і побудови кривих дисоціації оксигемоглобіну в присутності оксиду азоту: Пат. 2001063807 Україна, G01N33/50/ Коробов В.М., Федорович А.М., Соколик Н.В. (Україна); №45158 А; Заяв. 06.06.2001; Опубл. 15.03.2002. - 5 с.

Пат. 2001075432 Україна, C07K5/06. Спосіб лікування діабету і його ускладнень: Пат. 2001075432 Україна, A61K38/00, G01N33/00/ Коробов В.М., Бурда В.А. (Україна); №47123 A; Заяв. 31.07.2001; Опубл. 17.06.2002. - 4 с.

Анотація

Коробов В.М. Механізми адаптації ссавців до гіпоксії за участю дихальних гемопротеїнів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.04. - біохімія. - Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України, Київ, 2003.

Проведено порівняльне дослідження структурно-функціональних характеристик дихальних гемопротеїнів крові і м'язів вторинноводних амніот, здатних припиняти зовнішнє дихання на тривалий термін, і наземних ссавців. Воно показало, що в процесі освоєння тваринами нових екологічних ніш в складі міоглобіну відбувалося закріплення таких амінокислотних заміщень, які обумовлюють його високу розчинність і можливість накопичення у міоциті без загрози викристалізації, не порушують структури гідрофобного ядра, що є необхідною умовою збереження просторової організації міоглобіну. Показано, що у короткотривалий період адаптації до нестачі О2 у повітрі, що вдихається, відбуваються перебудови в кисневотранспортній системі, які характеризуються підвищенням спорідненості гемоглобіну до О2 внаслідок модифікації білкової молекули малоновим діальдегідом і оксидом азоту. Це корелює з переключенням мітохондрій у режим з переважаючим окисненням сукцинату і передує нормалізації активності антиоксидантних ферментів. Установлено, що корекція функціональних зсувів в киснево-транспортній, киснево-утилізуючій та антиоксидантній системах за умов гіпоксії дипептидом карнозином обумовлена його здатністю нормалізувати прооксидантно-антиоксидантну рівновагу, корегувати окисне фосфорилювання у мітохондріях та усувати функціональні порушення у циклі оксиду азоту.

Ключові слова: гіпоксія, адаптація, міоглобін, гемоглобін, оксид азоту, антиоксидантна система, окисне фосфорилювання мітохондрій, карнозин.

Аннотация

Коробов В.Н. Механизмы адаптации млекопитающих к гипоксии с участием дыхательных гемопротеинов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук по специальности 03.00.04. - биохимия. - Институт биохимии им. А.В. Палладина НАН Украины, Киев, 2003.

В результате сравнительных исследований структурно-функциональных свойств дыхательных гемопротеинов крови и мышц вторичноводных амниот, способных прекращать внешнее дыхание на длительный период, и наземных млекопитающих обосновано положение о том, что в процессе освоения новых экологических ниш в структуре их миоглобинов происходило закрепление таких аминокислотных замещений, которые обеспечили животним сохранение жизни и высокую работоспособность в условиях недостатка О2. Закрепленные естественным отбором аминокислотные замещения на поверхности белковой молекулы, обеспечившие формирование сольватной оболочки, не нарушают консервативной структуры гидрофобного ядра, что является необходимым условием сохранения функционально оптимальной организации миоглобина, определяя при этом относительно высокую растворимость и содержание в миоците в значительном количестве без угрозы его кристаллизации.

Показано, что уровни мРНК миоглобина в тканях в разные периоды формирования адаптивной реактивности к гипоксии отображают особенности направленного распределения О2 между органами. Так, в мышцах, характеризующихся в отличие от мозга, печени и почек относительно высокой резистентностью к недостатку кислорода, гипоксический стресс инициирует деградацию мРНК миоглобина.

Развито положение о последовательности становления адаптивных перестроек системы транспорта и депонирования О2, направленных на поддержание кислородного гомеостаза организма в условиях гипоксии. При срочной адаптации к недостатку О2 во вдыхаемом воздухе происходят перестройки в кислородтранспортной системе. Они проявляются в левостороннем смещении кислороддиссоциационной кривой, повышении сродства гемоглобина к О2 вследствие модификации белковой молекулы малоновым диальдегидом и оксидом азота. Эти перестройки коррелируют с переключением митохондрий в режим экономной утилизации кислорода с преимущественным окислением сукцината и предшествуют нормализации активности антиоксидантных ферментов.

Выявленные отличия нитритредуктазной активности и NO-депонирующей способности хроматографических фракций гемоглобина определяют формирование дискретного мобільного физиологического депо NO и его оптимального использования соответственно тканевому запросу в условиях недостатка кислорода.

Установлено, что коррекция дипептидом карнозином функциональных сдвигов кислородтранспортной, антиоксидантной и кислородутилизирующей систем в условиях гипоксии определяется его способностью поддерживать прооксидантно-антиоксидантное равновесие, корригировать окислительное фосфорилирование в митохондриях и препятствовать функциональным нарушениям в цикле оксида азота.

Ключевые слова: гипоксия, адаптация, миоглобин, гемоглобин, оксид азота, антиоксидантная система, окислительное фосфорилирование митохондрий, карнозин.

Summary

V.M. Korobov. Mechanisms of adaptation of mammals to hypoxia with the participation of respiratory hemoproteins. - Manuscript.

Thesis for a doctor's degree by speciality 03.00.04 - biochemistry. - O.V. Palladin Institute of Biochemistry of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2003.

On the basis of comparative studies of the structural and functional properties of respiratory hemoproteins of the blood and muscles of diving animals, capable of does not respire for a long time, and land bound mammals, it has been concluded that in the process of acquiring new ecological habitats, a fixed change occurs in the amino acid content of myoglobin and hemoglobin. This fixed change in the amino acid content of those proteins allows the animals to lead a highly energetic life in those conditions of oxygen deficiency. Amino acids are fixed by natural selection onto the surface of the protein. This provides the creation of a solvate shell and does not break the conservative hydrophobic scaffold. It is a very important condition for conserving the optimally functional organisation of myoglobin. It also defines the high solubility of the protein and is responsible for maintaining a high concentration of myoglobin in the cell by avoiding the risk of crystallization.

In the immediate period of adaptation to oxygen deficiency in inhaled air, a change of hemoglobin takes place. This change is characterised by of shift of dissociation curve of hemoglobin, and by the increase of the affinity of hemoglobin for oxygen as a result of modifications by malonyl dialdehyde and nitric oxide. It correlates with the switching of mitochondria on the economy utilization of O2 in which they mainly utilise succinate. It also precedes a normalisation of the activity of antioxidant enzymes.

There are good prospects for a correction of metabolic disturbances during hypoxia by carnosine. Carnosine is capable of normalizing of the prooxidant - antioxidant balance and to correct processes of oxidative phosphorylation in mitochondria and the functioning of the nitric oxide cycle.

Key words: hypoxia, adaptation, myoglobine, hemoglobine, nitric oxide, antioxidant system, oxidative phosphorylation in mitochondria, carnosine.

Размещено на Allbest.ru