Вплив функціонального стану АТФ-залежних калієвих каналів на процеси енергозабезпечення печінки і міокарда у щурів із різною резистентністю до гіпоксії

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.13 - фізіологія людини і тварин. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка. Київ, 2005.

Дисертація присвячена з'ясуванню механізмів протекторної дії активаторів КАТФ-каналів на функціонування мітохондрій печінки і міокарда, стан системи антиоксидантного захисту та інтенсивність процесів перекисного окиснення ліпідів у щурів із різною вихідною резистентністю до гіпоксії за умов стресу, адреналінової міокардіодистрофії, та роль інтервальних гіпоксичних тренувань у реалізації ефектів модуляторів КАТФ-каналів за стресу. Дія активаторів КАТФ-каналів супроводжується підвищенням функціональної активності мітохондрій печінки і міокарда, що пов'язано із ефективним функціонуванням кисеньзалежних процесів, і більше виражено для тварин із нижчим рівнем адаптаційних можливостей організму. Парентеральне введення активаторів КАТФ-каналів за катехоламінових уражень систем організму має виражений протекторний ефект на процеси мітохондріального енергозабезпечення печінки і міокарда. Це пов'язано із підвищенням ефективності окиснення б-кетоглутарату, оцінюване нами за спряженістю процесів дихання і фосфорилювання, значенням АДФ/О на тлі зниження інтенсивності процесів ліпопероксидації у мітохондріях. Активатор КАТФ-каналів пінацидил знижує негативні наслідки кальцієвого перенавантаження органел, активуючи процеси синтезу АТФ і посилює роль б-кетоглутарату у загальному метаболічному окисненні субстратів. Ці зміни попереджують розвиток мітохондріальних дисфункцій за впливу великих доз катехоламінів. За адаптації щурів методом інтервальної гіпоксії і парентеральному введенні їм активатора КАТФ-каналів пінацидилу спостерігається виражений протекторний ефект на процеси мітохондріального енергозабезпечення за стресу. Поєднання дії на організм інтервальної гіпоксії із введенням тваринам пінацидилу викликає перебудову метаболізму, що призводить до підвищення ефективності кисень залежних процесів і зниженню інтенсивності процесів ліпопероксидації у більшій мірі, ніж за впливу кожного фактору зокрема. Досліджено, що фізіологічна активація у щурів NO-ергічної ланки регуляції курсом інтервальної гіпоксії і введення активатора КАТФ-каналів забезпечує ефективний захист мітохондріального енергозабезпечення та підвищує адаптаційні можливості організмів.

Ключові слова: КАТФ-канали, пінацидил, глібенкламід, мітохондрії, сукцинат, б-кетоглутарат, стрес, адреналінова міокардіодистрофія, інтервальна гіпоксія, АДФ-стимульоване дихання, перекисне окиснення ліпідів.

Аннотация

Ткаченко Г.М. Влияние функционального состояния АТФ-зависимых калиевых каналов на процессы энергообеспечения печени и миокарда у крыс с разной резистентностью к гипоксии. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13 - физиология человека и животных. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2005.

Диссертация посвящена выяснению протекторного влияния активаторов КАТФ-каналов на функционирование митохондрий печени и миокарда, состояние системы антиоксидантной защиты и интенсивность процессов перекисного окисления липидов у крыс с разной исходной резистентностью к гипоксии в условиях стресса, адреналиновой миокардиодистрофии и роль интервальных гипоксических тренировок в реализации эффектов модуляторов КАТФ-каналов при стрессе. Действие активаторов КАТФ-каналов сопровождается повышением функциональной активности митохондрий печени и миокарда, что связано с эффективным функционированием кислородзависимых процессов, и более выражено для животных с низким уровнем адаптационных возможностей организма.

Введение активатора КATФ-каналов пинацидила способствует у крыс с низкой резистентностью к гипоксии повышению эффективности окислительного фосфорилирования и синтеза АТФ. Эффекты пинацидила нивелировались под влиянием глибенкламида - блокатора КATФ-каналов. Эти изменения связаны с низкой сопряженностью процессов дыхания и фосфорилирования, кальциевой перегрузкой при значительной интенсификации процессов свободнорадикального окисления. Нами сделан вывод о протекторной роли активатора КATФ-каналов пинацидила на функционирование митохондрий печени и миокарда крыс путем экономизации кислородзависимых процессов, повышающее адаптационные возможности организмов с низкой резистентностью к гипоксии.

Парентеральное введение активаторов КАТФ-каналов при катехоламиновых повреждениях систем организма имеет четкий протекторный эффект на процессы митохондриального энергообеспечения печени и миокарда. Это связано с повышением эффективности окисления б-кетоглутарата, которое мы оценивали по сопряженности процессов дыхания и фосфорилирования, значением АДФ/О на фоне снижения интенсивности процессов липопероксидации в митохондриях. Активатор КАТФ-каналов пинацидил снижает последствия перенасыщения клеток кальцием, активирует процессы синтеза АТФ и усиливает роль б-кетоглутарата в общем метаболическом окислении субстратов. Эти изменения предупреждают развитие митохондриальных дисфункций при влиянии больших доз катехоламинов.

При адаптации крыс методом интервальной гипоксии и парентеральном введении им активатора КАТФ-каналов пинацидила наблюдается выраженный протекторный эффект на процессы митохондриального энергообеспечения в условиях стресса. Сочетание действия на организм интервальной гипоксии с введением животным пинацидила вызывает перестройку метаболизма, приводящую к повышению эффективности кислородзависимых процессов и снижению интенсивности реакции липопероксидации в бульшей мере, чем при влиянии каждого фактора в отдельности. Показано, что физиологическая активация у крыс NO-эргического звена регуляции посредством курса интервальной гипоксии и введение активатора КАТФ-каналов обеспечивает эффективную защиту митохондриального энергообеспечения и повышает адаптационные возможности организмов.

Ключевые слова: КАТФ-каналы, пинацидил, глибенкламид, митохондрии, сукцинат, б-кетоглутарат, стресс, адреналиновая миокардиодистрофия, интервальная гипоксия, АДФ-стимулированное дыхание, перекисное окисление липидов.

Summary

Tkachenko G.M. Influence of the functional state of АТP-dependent potassium channels on energy support processes in liver and myocardium of rats with different resistance to hypoxia. - Manuscript.

Thesis for a science degree by speciality 03.00.13 - human and animal physiology. - Taras Shevchenko Kyiv National University, Kyiv, 2005.

The dissertation is devoted to finding out the mechanisms of protector action of activators of КАТP-channels on mitochondrial functioning in liver and myocardium, state of the antioxidant system and intensity of lipid peroxidation processes in rats with different initial resistance to hypoxia under stress condition, adrenaline myocardial dystrophy, and role of the intermittent hypoxia training in realization of effects of КАТP-channel modulators under stress.

We showed that effects of КАТP-channel opener pinacidil induced the increasing of oxidative phosporylation efficacy and ATP synthesis together with lowering of calcium capacity in rats with low resistance to hypoxia. Effects of pinacidil were leveled by glibenclamide. These changes are connected with the increasing of respiratory rate, calcium overload and intensification of lipid peroxidation processes. A conclusion was made about protective effect of pinacidil on mitochondrial functioning by economization of oxygen-dependent processes, adaptive potentialities of organisms with low resistance to hypoxia being increased.

It was established that the stress condition evoked the succinate oxidation and the decrease of б-ketoglutarate efficacy; the increase of calcium mitochondrial capacity and the intensification of lipid peroxidation processes. Under the presence of succinate, the increase of O2 uptake with simultaneous decrease of ADP/O ratio in rats with high resistance under stress was observed. Simultaneously, oxidation of б-ketoglutarate, a NAD-dependent substrate, was inhibited. Pinacidil caused reorganization of mitochondrial energy metabolism in favor of NAD-dependent oxidation and improvement of the protection against stress. The decrease of the efficacy of mitochondrial energy processes functioning was shown in animals with low resistant to hypoxia. КATP channel opener pinacidil has a protective effect on the processes of mitochondrial liver energy support under stress. These changes deal with the increase of б-ketoglutarate oxidation (respiratory rate and ADP/O) and the decrease of lipid peroxidation processes. We concluded about protective effect of pinacidil on mitochondrial functioning under stress.

The adaptation by intermittent hypoxia and application of a KATP channel opener pinacidil possess significant protective effect on mitochondrial energy support under stress condition. Combination of intermittent hypoxia with pinacidil causes more efficient consumption of oxygen and decrease of lipid peroxidation processes comparative to intermittent hypoxia or pinacidil injection used separately. We conclude about the existence of the functional link between nitric oxide which is being increased under intermittent hypoxia and KATP channel opener. Both intermittent hypoxia and pinacidil effectively decrease the negative results of mitochondrial dysfunction under stress condition.

Key words: KATP-channels, pinacidil, glibenclamide, mitochondria, succinate, б-ketoglutarate, stress, myocardium dystrophy, intermittent hypoxia, ADP-stimulated respiration, lipid peroxidation processes.

Размещено на Allbest.ru