БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ, 2008, том 25, № 1, с. 41-49
УДК 577.352.465
МАСЛО СЕМЯН АМАРАНТА: ВЛИЯНИЕ НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ АКТИВИРОВАННЫХ АДРЕНАЛИНОМ
МИТОХОНДРИЙ ПЕЧЕНИ КРЫС
© 2008 г. Т. В. Сирота, О. П. Елисеева*, Н. В. Хундерякова, О. А. Махотина*
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142290 Пущино Московской области, Россия; электронная почта: sirotatv@rambler.ru;
* Львовский национальный медицинский университет им. Д. Галицкого, 79010, Львов, ул. Пекарская, 69,
Украина; электронная почта: betsin@rambler.ru Поступила в редакцию 17.04.2007 г.
После доработки 17.07.2007 г.
Исследовали изменения параметров дыхания митохондрий (МХ) печени крыс после трехнедельного кормления их маслом семян амаранта (АтаттН^ етет^ Ь.). Сравнивали параметры дыхания МХ контрольной группы (не получавшей масло) и после курса кормления как в обычных условиях эксперимента, так и после введения адреналина (350 мкг/кг веса интраперитонеально за 30 мин до де-капитации), модулирующего состояние энергетического метаболизма МХ печени. Показано, что у животных, не принимавших масло, адреналин на 32% увеличивал скорость фосфорилирующего дыхания и на 22% уменьшал время фосфорилирования при окислении сукцината; также на 23% возрастала скорость фосфорилирующего дыхания при окислении а-кетоглутарата (КГЛ), используемого совместно с малонатом, ингибитором сукцинатдегидрогеназы (СДГ). Адреналин не влиял на дыхание МХ при окислении сукцината с добавкой глутамата и КГЛ в отсутствие малоната. Масло амаранта вызывало выраженную активацию дыхания МХ при окислении всех перечисленных субстратов как в сопряженных, так и в разобщенных МХ. Однако продолжительность (время) фосфорилирования не отличалась от продолжительности в контроле (при окислении сукцината) или увеличивалась (при окислении КГЛ ± малонат). Введение адреналина животным не влияло на активированное маслом дыхание МХ, окисляющих указанные субстраты, однако время фосфорилирования во всех группах животных было снижено. Са2+-емкость МХ на фоне приема масла амаранта не изменилась. Таким образом, показано, что масло семян амаранта активирует дыхание МХ печени крыс. Животные, принимавшие масло, были устойчивы к действию адреналина, т.е. масло амаранта предотвращало возможную гиперактивацию функций МХ.
Известно, что различные растительные и животные масла, используемые как in vivo (прием масла с кормом - "масляные" диеты), так и in vitro (эксперименты на культуре тканей), могут влиять на фундаментальные процессы клетки, связанные с энергообеспечением. Изменения в функционировании митохондрий (МХ) в этих условиях ожидаемы, поскольку именно эти органеллы, как и пе-роксисомы, используют компоненты масел, в частности жирные кислоты, в качестве субстрата окисления. Специальные "масляные" диеты вызывали активацию ферментов Р-окисления жирных кислот в МХ и пероксисомах печени крыс: обнаружено увеличение экспрессии генов этих ферментов и содержания их мРНК [1-5]. Даже относительно короткое (от 3 до 6 нед [6, 7]) кормление животных маслом приводило к изменению жирно-кислотного состава липидов митохондриальных мембран [6-8], но не влияло на содержание фосфо-липидов и холестерина [6, 7]. Эти изменения не
Сокращения: МХ - митохондрии; СДГ - сукцинатдегидроге-наза; КГЛ - а-кетоглутарат.
приводили к "утечке" протонов через митохондри-альную мембрану, но отражались на реакциях фосфорилирования и увеличении продукции пе-роксида водорода в МХ, окисляющих сукцинат или пируват с малатом (в присутствии и в отсутствие антимицина). Выявлено снижение активности три-карбоксилатного переносчика, транспортирующего ацетил-СоА из МХ в цитозоль, при использовании диеты с рыбьим жиром, в то время как говяжий жир и оливковое масло таким действием не обладали [6, 9]. При экспериментальной гиперин-сулинемии "масляные" диеты снижали экспрессию генов ферментов, участвующих в синтезе липидов, и активировали экспрессию генов ферментов окисления жирных кислот в МХ и, в большей степени, в пероксисомах [1]. Исследование функций МХ у крыс, получавших в течение всей жизни растительные масла (оливковое и подсолнечное), показало, что печень более устойчива к изменению пищи и старению, чем сердечная и скелетная мышцы. В МХ сердечных и скелетных мышц активировалось окисление липидов, а длительный прием
оливкового масла привел к снижению возраста этих МХ [10].
Неоднозначно действие масел в условиях канцерогенеза: его применение либо способствует росту неопластических и пренеопластических клеток, либо стимулирует эти клетки к самоуничтожению через апоптоз [11-16]. Так, длительная "масляная" диета (кукурузное масло, 48 нед) на фоне индуцированного канцерогенеза приводила к подавлению экспрессии гена р53, вызывающего зависимый от митохондрий апоптоз: наблюдалось ингибирование апоптотических процессов (изменение содержания белков Вс1-2, Вс1-х1, Вах, Вак) и активация пролиферации неопластических клеток, что ухудшало состояние животных [11]. Обработка маслом неопластических и пренеопластических клеток в культуре ткани, наоборот, подавляла их пролиферацию и активировала апоптоз: наблюдался выход цитохрома с из МХ, повышение его концентрации в цитозоле и снижение в МХ, активация каспаз 3, 7 и 9 [12-16].
В цитированных работах использовали разные растительные масла: оливковое [1, 8-10], подсолнечное [8, 10], рапсовое [2], соевое [2], кунжутное [2, 3], кокосовое [6], кукурузное [7, 11], пальмовое [3, 5, 12], сафлоровое [3], луковое [17] и рыбий жир [1, 3, 5-7, 9, 18]. Эти масла различаются по содержанию насыщенных и ненасыщенных жирных кислот с разной длиной углеводородной цепи. Наибольшей физиологической активностью обладает рыбий жир [1, 3, 5-7, 9, 18]. Он улучшает метаболическое состояние МХ в условиях экспериментального инфаркта миокарда, вызванного изопро-теренолом, т.е. обладает кардиопротекторными свойствами [18]. Также установлено позитивное действие "ненасыщенного" масла, сравнимое с действием Со010, на дыхательные комплексы МХ скелетных мышц при возрастных изменениях, при этом гидрогенизированное масло было менее эффективно [19]. Следует отметить, что в работе [19] исследования проводили не на изолированных МХ, а на МХ, находящихся в гомогенате ткани. Изменения функциональных параметров МХ удалось выявить только в таких экспериментальных условиях.
Опубликованы многочисленные данные об амарантовом масле, но сведений о его влиянии на функции МХ в доступных нам источниках мы не обнаружили. Описаны антиоксидантные, холесте-рин-понижающие, антидиабетические (гипоглике-мические) свойства семян и масла амаранта [2025]. По набору биологически активных веществ амарантовое масло представляет собой уникальный природный препарат [26-30]. Оно содержит большое количество полиненасыщенных жирных кислот (до 67%), необычного для растений соединения сквалена, предшественника синтеза холестерина и биологически активных стероидов [24,
26, 28], а также лецитин, токоферолы [26, 27, 31], лютеин и каротиноиды [32], биологически активные фитостеролы [27]. Возможно, один из механизмов действия амарантового масла связан с его влиянием на энергетический метаболизм МХ печени.
Целью настоящей работы было изучение влияния концентрированного масла из семян амаранта (Amaranthus cruentus L.) на функциональное состояние МХ печени крыс, получавших это масло с пищей. Функциональное состояние МХ оценивали как в обычных условиях (после курса кормления), так и на фоне введения адреналина, модулирующего активированное состояние энергетического метаболизма МХ печени. МХ находились в гомогенате ткани и сохраняли нативное состояние, поскольку не подвергались процедуре выделения. Преимущества исследований физиологического состояния МХ в таких условиях описано ранее [33].
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Эксперименты проводили на крысах-самцах линии Вистар. Начальный вес животных составлял 180 ± 16 г, после окончания приема масла - 330 ± ± 21 г. Животных содержали в виварии Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН. Были сформированы четыре группы животных: группа 1 - контрольная; группа 2 - "адреналиновые" животные, которым интраперитонеально вводили адреналин (350 мкг/кг веса животного) за 30 мин до декапитации; группа 3 - "амарантовые" животные, получавшие индивидуально по 6080 мкл масла амаранта на 1 кг веса per os на кусочке черного хлеба 1 раз в сутки в течение 3 нед; группа 4 - "амарант + адреналин" - "амарантовые" животные, которым в день эксперимента вводили адреналин в той же дозе. Животных периодически взвешивали для коррекции количества скармливаемого масла.
Получение гомогенатов. После декапитации животного печень быстро извлекали, помещали в ледяную среду гомогенизации, содержащую 125 мМ KCl, 10 мМ HEPES-KOH, рН 7.4. Затем ткань промывали такой же средой, взвешивали, продавливали через охлажденный пресс и гомогенизировали при добавлении 1 мл среды выделения на 1 г ткани. Полученный гомогенат фильтровали через двойной слой капрона. Работу проводили в холодной комнате при температуре +4°C. Концентрацию белка в гомогенате определяли по методу Лоури [34], она составляла 97 ± 19 мг/мл.
Измерение дыхания митохондрий. Дыхание митохондрий измеряли полярографическим методом с помощью закрытого платинового электрода Кларка в термостатируемой (26°C) кювете объемом 1 мл при постоянной фиксированной скорости перемешивания. Среда инкубации содержала:
125 мМ KCl, 10 мМ HEPES-KOH, pH 7.2, 2 мМ KH2PO4. В кювету вносили 50 мкл гомогената (4.2 ± ± 0.6 мг белка). В качестве субстратов окисления использовали 4 мМ сукцинат или 4 мМ КГЛ. В специальных экспериментах к сукцинату добавляли 2 мМ глутамата, а при использовании КГЛ - 1 мМ малоната. Добавки в кювету по ходу регистрации: 0.2 мМ ADP; 0.025 мМ 2,4-динитрофенол (ДНФ).
Определяли следующие параметры дыхания МХ: V2 - скорость потребления кислорода в присутствии субстрата окисления и фосфата при отсутствии ÄDP; V3 - скорость дыхания МХ при окислительном фоефорилировании: потребление кислорода в присутствии субстрата окисления, фосфата и добавки ADP. Состояние 3 по классификации Б. Чанса [35] - э
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.