УДК 546.185+616-056.49
А. А. Казинян
Особенности изменений фосфолипидов
митохондриальной фракции печени белых крыс при
двусторонней поддиафрагмальной ваготомии
(Представлено академиком К.Г. Карагезяном 12/VII 1999)
В настоящем исследовании выявлены особенности качественных и количественных изменений состава фосфолипидов (ФЛ) митохондриальной фракции печени белых крыс в разные сроки после двусторонней поддиафрагмальной ваготомии. Наблюдаемые сдвиги свидетельствуют о возможных изменениях митохондрий в виде их набухания, исчезновения крист, разрыва внутренних и наружных мембран, структурная организация и функциональная активность которых обусловлены в физиологически метаболизирующей биологической системе филогенетически сложившимся в ней постоянством фосфолипид-фосфолипидных соотношений.
Полученные результаты способствуют выявлению и изучению особенностей формирования тонких молекулярных механизмов нервной регуляции тканевого обмена, имеющих важное значение в разрешении ряда кардинальных положений современной трансплантологии и осмыслении сути неврэктомии как перспективно хирургического метода лечения многих недугов пищеварительного тракта.
Исследования были проведены на 122 белых крысах-самцах массой 180-200 г, содержавшихся в обычных условиях вивария.
Через операционную рану, образованную срединным разрезом брюшной стенки в области нижнего отдела пищевода, производили перерезку левой и правой ветвей обоих блуждающих нервов с удалением их на протяжении 2 мм. Выделение митохондриальной фракции производили известным классическим методом [1]. Экстракцию ФЛ из митохондриальной фракции осуществляли в модификации К. Г. Карагезяна [2]. Для этого к митохондриальной массе в фарфоровой ступке неоднократно приливали по 3-4 мл высокоочищенного повторным дистиллированием ацетона. Процедуру тщательного растирания содержимого ступки пестиком и выпаривания его жидкой фракции каждый раз проводили под током холодного воздуха, нагнетаемого с помощью фена (аппарата для сушки волос); в конечном счете она приводила к образованию ацетонового порошка митохондриальной фракции. Экстракцию ФЛ производили 3-кратной экстракцией их с помощью хлороформ-метаноловой смеси в соотношениях (1:2), (1:1) и (2:10). Объединенные экстракты промывали 0,025 H раствором HCl или физиологическим раствором с целью удаления следов неорганического фосфата и прочих водорастворимых примесей. Смесь ФЛ выпаривали под током газообразного азота насухо. К остатку добавляли 1-2 мл хлороформа, после чего объем наносимого для хроматографии экстракта варьировали в пределах количеств, содержащих не более 8-10 мкг липидного фосфора.
Фракционирование индивидуальных ФЛ осуществляли с помощью одномерной восходящей хроматографии в тонком слое силикагеля марки КСК в системе растворителей хлороформ-метанол-аммиак (65:35:5). Идентификацию пятен ФЛ проводили в атмосфере, насыщенной парами йода.
Минерализацию липидного фосфора осуществляли в среде серной и азотной кислот в песочной бане при 180-200°С с последующим пересчетом содержания ФЛ в мкг липидного фосфора на 1 мг сухого остатка [3].
Статистическую обработку полученных результатов производили общеизвестным методом Стьюдента-Фишера.
Результаты проведенных исследований, отраженные в таблице, показывают, что в ранние сроки после двусторонней поддиафрагмальной ваготомии (1, 3 и 7 сутки) происходит заметное уменьшение суммарных ФЛ (-26,2, -24,3 и -23,3% соответственно), а также их отдельных представителей, в частности, фосфатидилхолинов (ФХ) - (-50,0, -53,8 и -46,2% соответствен-но), фосфатидилэтаноламинов (ФЭА) -
(-33,3, -26,7 и -20,0% соответственно), фосфатидилсе-ринов (ФС) - (-38,5, -30,8 и -15,4% соответственно) и суммы фосфатидных кислот и кардиолипинов (ФК+КЛ) -
(-42,1%) в указанные сроки наблюдения. При этом отмечалось резкое увеличение содержания лизофосфатидилхолинов (ЛФХ) - (+100,0, +100,0 и +85,7% соответственно), что мы склонны объяснить возрастанием активности фосфолипазы A2, приводящим к интенсивно совершающемуся деацилированию ненасыщенных жирных кислот с активным вовлечением их в реакции свободнорадикального окисления, продукты переокисления которых, наряду с возросшим количеством ЛФХ, выступают в роли мощных агентов токсического и литического действия, проявляющегося на уровне митохондриальных мембран, в частности, в виде подавления активности мембраносвязанных липидзависимых ферментных систем.
Динамика количественных изменений фосфолипидов (в мгк
липидного фосфора/на мг сухого остатка)
митохондриальной фракции печени белых крыс в контроле
(К)
в различные сроки после двусторонней поддиафрагмальной
ваготомии
% | % | % | % | % | |||||||
Показатели | K | 1 день | разницы | 3 день | разницы | 7 день | разницы | 30 день | разницы | 90 день | разницы |
n=14 | n=16 | от K | n=20 | от K | n=26 | от K | n=22 | от K | n=24 | от K | |
Монофосфоинозитиды | 0.9±0.06 | 0.70±0.04a | -22.2 | 0.80±0.06a | -11.1 | 0.70±0.04a | -22.2 | 0.70±0.03a | -22.2 | 0.80±0.04a | -11.1 |
Лизофосфатидилхолины | 0.7±0.05 | 1.40±0.5a | +100.0 | 1.40±0.07a | +100.0 | 1.30±0.07a | +85.7 | 1.00±0.08a | +42.9 | 0.80±0.07a | +14.3 |
Сфингомиелины | 1.4±0.06 | 1.30±0.07a | -7.1 | 1.30±0.04a | -7.1 | 1.10±0.04a | -21.4 | 1.30±0.09a | -7.1 | 1.30±0.12a | -7.1 |
Фосфатидилхолины | 2.6±0.22 | 1.30±0.06a | -50.0 | 1.20±0.09a | -53.8 | 1.40±0.09a | -46.2 | 1.60±0.10a | -38.5 | 1.90±0.17a | -26.9 |
Фосфатидилсерины | 1.3±0.11 | 0.08±0.09a | -38.5 | 0.90±0.09a | -30.8 | 1.10±0.11a | -15.4 | 1.70±0.10a | +30.8 | 1.70±0.09a | +30.8 |
Фосфатидилэтаноламины | 1.5±0.10 | 1.00±0.09a | -33.3 | 1.10±0.09a | -26.7 | 1.20±0.08d | -20.0 | 1.40±0.10a | -6.6 | 1.20±0.08a | -20.0 |
Фосфатидные кислоты + | 1.9±0.11 | 1.10±0.09a | -42.1 | 1.10±0.13a | -42.1 | 1.10±0.08a | -42.1 | 1.40±0.12a | -26.3 | 1.80±0.09a | -5.3 |
кардиолипины | |||||||||||
Сумма нейтральных | 6.2±0.43 | 5.00±0.27a | -19.4 | 5.00±0.09a | -19.4 | 5.00±0.28a | -19.4 | 5.30±0.37b | -14.5 | 5.20±0.44c | -16.1 |
фосфолипидов (СНФЛ) | |||||||||||
Сумма кислых | 4.1±0.28 | 2.60±0.22a | -36.6 | 2.80±0.28a | -31.7 | 2.90±0.22a | -29.3 | 3.80±0.25d | -7.3 | 4.30±0.22c | +4.9 |
фосфолипидов (СКФЛ) | |||||||||||
Сумма фосфолипидов | 10.3±0.71 | 7.60±0.49b | -26.2 | 7.80±0.57a | -24.3 | 7.90±0.51a | -23.3 | 9.10±0.62d | -11.7 | 9.50±0.66c | -7.8 |
Коэффициент | 1.5±0.03 | 1.92±0.02a | +27.1 | 1.79±0.03a | +18.5 | 1.72±0.03a | +13.9 | 13.9±0.03a | -8.0 | 1.21±0.03a | -20.0 |
СНФЛ/СКФЛ |
Примечание: a-P
< 0.001; b-P < 0.01;
c-P < 0.002; d-P
< 0.05 .
В связи с вышеизложенным существенный интерес представляет изменение соотношений сумм нейтральных и кислых ФЛ (СНФЛ/СКФЛ), относительное повышение которых свидетельствует об интенсификации реакций катаболизма ФЛ, что также чревато развитием деструктивных превращений в мембранах митохондрий. Расстройство кооперирования фосфатидилхолинового цикла, связанное преимущественно с уменьшением количества ФХ и увеличением содержания ЛФХ, а также с интенсификацией процессов деацилирования и реацилирования ФЛ, свидетельствует о глубине срывов физико-химических свойств ФЛ, падении темпа их обмениваемости и подавлении систем антирадикальной защиты как митохондрий, так и печеночных клеток в целом.
Институт молекулярной биологии НАН РА.
В более поздние сроки ваготомии (30 и 90 сутки) обнаруживается постепенное возрастание количества ФС, оказывающегося выше контрольного уровня (в обоих случаях +30,8%), что может быть обусловлено подавлением активности сериндекарбоксилазы в реакции трансформации ФС в ФЭ и, наоборот, интенсификации противоположно направленного процесса. Уменьшение коэффициента СНФЛ/СКФЛ по сравнению с контрольным говорит о повышении темпа обмениваемости ФЛ и стремлении к нормализации их метаболизма. Однако уменьшение содержания ФХ и продолжающееся увеличение количества ЛФХ указывают на имеющие место срывы обменных процессов ФЛ митохондриальной фракции и неполное восстановление их биосинтетических реакций, подтверждая тем самым важную роль ВНЦ в регуляции структурной организации и функциональной активности субклеточных элементов и клеток различных органов и систем.
Согласно литературе последних лет, расстройства статуса ФЛ-ФЛ соотношений в митохондриях чреваты резким нарушением активности цитохромной системы, катализирующей электронтранспортирующие механизмы на уровне внутренних мембран этих образований. С отмеченной точки зрения особый интерес представляют, в первую очередь, КЛ [4], затем ФЭ [5] и, наконец, ФХ [6], уровень которых, согласно нашим наблюдениям, претерпевает существенный спад в митохондриальной фракции гепатоцитов в условиях ваготомии. По всей вероятности, аналогичным образом следует интерпретировать отрицательное воздействие выключения парасимпатического звена ВНС на активность плазматических мембран гепатоцитов и их митохондриальных образований. Стимулирующее воздействие ФХ, КЛ, а также ФС на функциональную активность Na+, Ka+ - АТФаз [7] в условиях нашего эксперимента, естественно, оказывается далеко не совершенным, поскольку, как уже отмечалось, содержание этих липидов заметно убывало. В отмеченном плане следует обратить особое внимание и на то, что прослеженная при ваготомии убыль содержания ФХ и ФЭ, отрицательно отражающаяся на активности пируватоксидазы [8], Mg2+- АТФазы [9], а КЛ - на функциональное состояние сукцинатдегидрогеназы, NADH - дегидрогеназы [10] и глутаматдегирогеназы, в конечном счете приводит к резкому извращению статуса клеточной активности в целом. Это подчеркивает значение ВНС в обеспечении физиологичности и бесперебойности течения тонких биохимических и молекулярно-биологических превращений в общей канве компенсаторно-приспособительных механизмов организма как основного залога в достижении высокой степени терапевтической эффективности.
1. Johnson D., Lardy H.- Methods in enzymology. N. Y. 1967. V. 10. P. 94-102.
2. Карагезян К. Г. Фосфолипиды и их роль в жизнедеятельности организма. Ереван: Айастан. 1972. 267с.
3. Прохорова М. И. Методы биохимических исследований. Липиды и энергетический обмен. Учебное пособие. Изд-во ЛГУ. 1982. С.101.
4. Brierley G. P., Morola Aj.- Biochim.et biophys. acta. 1962. V. 64. P. 205-217.
5. Каган В. Е., Азизова О. А., Архипенко Ю. В.- Биофизика. 1977. Т. 22. N 4. С. 625-630.
6. Fleisher S., Casu A.- Biophys. Res. Communs. 1966. V. 24. N 2. P. 189-194.
7. Coleman R.- Biochim. et biophys. acta. 1973. V. 300. N 1. P. 1-30.
8. Cunningham C. C., Hager L. P.- J. Biol. Chem. 1971. V. 246. P. 1575-1582.
9. Peter H. W., Wiese F., Graszynski K.- J. Develop. Biol. 1975. V. 46. N 2. P. 439-445.
10. Микельсаар Х., Северина И. С., Скулачев А. П.- Усп. совр. биологии. 1974. Т. 78. N 3(6). С. 348-385.