МОЛЕКУЛЯРНАЯ  БИОЛОГИЯ

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.
    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.

    Институт молекулярной биологии НАН РА.

Литература

    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.