научная статья по теме КАТАЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ MG 2+И СА 2+-ЗАВИСИМЫХ АТРАЗ В ИЗОЛИРОВАННЫХ МИТОХОНДРИЯХ ТКАНЕЙ СЕВАНСКОГО КАРАСЯ И ВЛИЯНИЕ НА НЕЕ ОБОГАЩЕННОГО ПРОЛИНОМ ПОЛИПЕПТИДА ГИПОТАЛАМУСА Медицина и здравоохранение

Текст научной статьи на тему «КАТАЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ MG 2+И СА 2+-ЗАВИСИМЫХ АТРАЗ В ИЗОЛИРОВАННЫХ МИТОХОНДРИЯХ ТКАНЕЙ СЕВАНСКОГО КАРАСЯ И ВЛИЯНИЕ НА НЕЕ ОБОГАЩЕННОГО ПРОЛИНОМ ПОЛИПЕПТИДА ГИПОТАЛАМУСА»

НЕИРОХИМИЯ, 2004, том 21, № 3, с. 205-207

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РАБОТЫ

УДК 577.15.04+577.3+591.39

КАТАЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ И Са2+-ЗАВИСИМЫХ АТРаз

В ИЗОЛИРОВАННЫХ МИТОХОНДРИЯХ ТКАНЕЙ СЕВАНСКОГО КАРАСЯ И ВЛИЯНИЕ НА НЕЕ ОБОГАЩЕННОГО ПРОЛИНОМ ПОЛИПЕПТИДА ГИПОТАЛАМУСА

© 2004 г. А. А. Симонян, Л. А. Симонян, А. С. Маргарян, Р. Б. Бадалян,

Р. А. Симонян*, А. А. Галоян

Институт биохимии им. Г.Х. Бунятяна РА, Ереван, Армения

Изучали изменения активности М§2+- и Са2+-зависимых АТРаз в тканях Севанского карася и влияние обогащенного пролином полипептида, выделенного из гипоталамуса, на катализ фермента. Показана высокая активность фермента в митохондриях миокарда и скелетных мышц по сравнению с активностью в митохондриях печени и мозга. Наблюдается достоверное угнетение активности М§2+-АТРазы в митохондриях мозга и печени карася.

Ключевые слова: Ш^+-АТРаза, Са2+-АТРаза, обогащенный пролином полипептид, митохондрии, гипоталамус.

В последние десятилетия в связи с резким понижением уровня воды оз. Севан, ухудшением экологических условий для обитания рыб и в особенности повышением температуры и степени загрязнения воды эндемические виды рыб, характерные для этого бассейна, исчезли или находятся на грани исчезновения. Однако в этих условиях биогеоценоза озера адаптировалась и хорошо развивается рыба карась (Carassius) из семейства карповых (Сурптйав). В промысловом отношении этот вид не имеет большого значения по сравнению с другими видами рыб озера. Однако непредвиденный рост и распределение карася в резко ухудшенных условиях обитания и его адаптация к новым условиям вызывает несомненный интерес. Поэтому исследование биохимических механизмов в тканях Севанского карася имеет особое значение с точки зрения проявления реакции адаптации организма в новых условиях и представляет научно-практический интерес.

С другой стороны, результаты наших многолетних исследований в области сравнительной биоэнергетики [1-3] выявили важные закономерности образования и ферментативного распада макроэргических соединений в тканях организмов в эволюционном аспекте. Эти результаты, в особенности при эмбриональном развитии птиц и млекопитающих, привели к предположению, что биогенетический закон применим не только в отношении анатомических, морфологических или физиологических изменений при эмбриональном

*Адресат для корреспонденции: Москва, ул. Акад. Анохина, д. 11, корп. 1, кв. 177; е-шаП: r_simon@mail.ru

развитии, но и в полной мере к биоэнергетическим реакциям. В этом отношении сравнительное изучение биоэнергетических реакций в тканях рыб представляет определенный научный интерес. На основании этого в данной работе мы исследовали сдвиги активности М§2+- и Са2+-зависи-мых АТРаз в интактных митохондриях, выделенных из тканей карася. Нами проводились также сравнительные исследования влияния обогащенного пролином полипептида (ПП), выделенного из нейросекторных гранул гипоталамо-гипофи-зарной системы крупного рогатого скота [4, 5], на активность АТРаз в митохондриях карася. Известно, что этот пептид при интоксикации тяжелыми металлами вызывает антистрессовый эффект, регулируя уровень эндогенных антиоксидантных и прооксидантных металлопротеинов в крови [6]. ПП гипоталамуса стимулирует индукцию гуморального и клеточного интерлейкин-2-зависимых процессов в лимфоцитах человека в культуре [7]. Под влиянием ПП наблюдалось восстановление большинства мембранных фосфолипидов при облучении [8]. Проводимые нами исследования показали значительное активирование АТРазы под влиянием этого полипептида в изолированных митохондриях мозга и печени белых крыс [3, 9]. Аналогичная картина активирования фермента наблюдалась также в митохондриях миокарда при экспериментальном миокардите у кошек [10]. Можно предположить регулирующую роль ПП в энергетическом метаболизме митохондрий. На основании этих данных исследование влияния ПП на АТРазную активность в митохондриях рыб может представлять определенный интерес.

206

СИМОНЯН и др.

Таблица 1. Сдвиги в активности М§2+- и Са2+-зависимых АТРаз в интактных митохондриях мозга и печени карася (АР в мкатомах/мг белка/30 мин). М ± 8.М.Е. п = 7

Митохондрии Контроль Mg2+ Прирост активности, % Са2+ Прирост активности, %

Мозг 7.43 ± 1.20 10.43 ± 2.10 40 9.05 ± 1.30 21

р < 0.001 р < 0.001

Печень 8.11 ± 1.92 10.93 ± 1.47 34 10.47 ± 2.30 29

р < 0.005 р < 0.005

Таблица 2. Сдвиги в активности М§2+- и Са2+-зависимых АТРаз в интактных митохондриях сердца и скелетных мышц карася (АР в мкатомах/мг белка/30 мин). М ± 8.М.Е. п = 7

Митохондрии Контроль Mg2+ Прирост активности, % Са2+ Прирост активности, %

Сердце 22.9 ± 2.01 34.0 ± 2.72 48 34.9 ± 3.30 52

р < 0.001 р < 0.001

Скелетные мышцы 16.3 ± 2.01 22.8 ± 1.20 40 18.8 ± 1.41 15

р < 0.005 р < 0.001

Таблица 3. Сдвиги в активности М§2+-АТРазы в интактных митохондриях мозга и печени карася (АР в мкатомах/мг белка/30 мин). М ± Б.М.Е. п = 7

Митохондрии Контроль Mg2+ ПП Mg2+ + ПП

Мозг 6.12 ± 0.88 8.78 ± 1.03 4.39 ± 0.56 5.84 ± 0.69

р < 0.005 р < 0.001

Печень 12.76 ± 2.13 15.76 ± 2.80 11.73 ± 2.90 15.01 ± 3.40

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Опыты проводили на интактных митохондриях, выделенных из мозга, печени, миокарда и скелетных мышц карася. Выделение ядерной фракции из гомогенатов проводили при 600-800g, время центрифугирования 10 мин. Митохондрии мозга выделяли при 18000g, печени - при 9000g, миокарда и скелетных мышц - при 12000g, время центрифугирования 15 мин. Среда выделения митохондрий содержала 0.25 М сахарозу и 0.02 М трис-HCl буфер, рН 7.4. Активность Mg2+- и Са2+-зависимых АТРаз определяли в следующей инкубационной среде (2 мл): 1.6 мл 0.25 М сахарозы, 0.02 М трис-HCl буфера, 0.2 мл суспензии митохондрий (соответствующей 2-3 мг белка), 4 мг АТР (растворенная в 0.2 мл 0.25 М сахарозы, рН 7.4) и 0.5 мМ Са2+ или Mg2+. Концентрация добавленного ПП в пробах - 10-9 М. Время инкубации среды 30 мин. ПП синтезирован в лаборатории Фелтера (Германия) [11]. Количество свободного неорганического фосфата определяли по Лоури [12] и пересчитывали на мг белка [13]. Статистическую обработку полученных данных проводили по ¿-критерию Стьюдента [14].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Результаты исследований показали, что митохондрии мозга и печени Севанского карася различаются высокой общей АТРазной активностью (табл. 1). По сравнению с контрольными пробами М§2+-зависимая АТРазная активность возросла на 40, а в печени - на 34%. Аналогичное активирование фермента отмечается также в присутствии ионов Са в контрольных опытах (без добавления М§2+ или Са2+).

Данные, приведенные в табл. 2, показывают, что активность фермента в митохондриях миокарда в 2-3 раза выше, чем в мозге и печени. Аналогичная картина наблюдается также в митохондриях скелетных мышц.

Результаты опытов по влиянию ПП на АТРаз-ную активность приведены в табл. 3. Как показывают эти данные, в присутствии ПП активность АТРазы в митохондриях мозга карася достоверно ингибируется по сравнению с контролем. Такое же угнетение ферментного катализа наблюдается и в отношении М§2+-зависимой АТРазы. Однако в тех же условиях опыта в митохондриях печени активность фермента не претерпевает каких-либо ощутимых изменений.

Резюмируя полученные данные исследования, можно заключить, что в тканях Севанского карася

НЕЙРОХИМИЯ том 21 < 3 2004

КАТАЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ Mg2+- И Са2+-ЗАВИСИМЫХ АТРаз

207

наблюдается достаточно высокая каталитическая активность как общей, так и Mg2+- и Са2+-зависи-мых АТРаз. Это, видимо, обусловлено интенсивным образованием макроэргических соединений. Полученные данные свидетельствуют о том, что этот вид рыбы обладает специфическим типом энергетического метаболизма, который наряду с другими биохимическими реакциями способствует адаптации карася к новым экологическим условиям оз. Севан. С другой стороны, полученные нами результаты опытов показали, что ПП, выделенный из нейросекреторных гранул гипотала-мо-гипофизарной системы, не только не активирует Mg2+-зависимую АТРазу в митохондриях мозга, но и достоверно подавляет распад макроэргов, не влияя, однако, на этот процесс в печени. Эти данные свидетельствуют о наличии разных механизмов влияния ПП в митохондриях мозга и печени карася. Активирование этим полипептидом АТРазы мозга и печени белых крыс в наших предыдущих исследованиях [3, 10], по-видимому, обусловлено механизмом, который присутствует также в тканях карася.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Симонян А.А, Бадалян Р.Б., Симонян P.A. // Ней-рохимия. 1997. Т. 14. № 3. С. 285-288.

2. Симонян А.А, Бадалян Р.Б., Симонян P.A. // Ней-рохимия. 1997. Т. 14. № 1. С. 88-91.

3. Симонян А.А, Бадалян Р.Б., Симонян Л.А. и др. // Нейрохимия. 2002. Т. 19. № 2. С. 143-145.

4. Galoyan A.A. Biochemistry of Novel Cardioactive Hormones and Immunomodulators of the Functional System Neurosecretory Hypothalamus-Endocrine Heart. M.: Nauka publishers, 1997. 240 p.

5. Априкян B.C., Галоян А.А. // Нейрохимия. 2000. Т. 17. № 1. С. 60-63.

6. Оксузян Г.Р., Симонян М.А., Галоян А.А. // Докл. НАН Армении. 2003. Т. 103. № 2. С. 160-168.

7. Davtyan T.K., Manukyan H.M., Galoyan A.A. // Abstracts American Society for Neurochemistry 30th Annual Meeting. New Orleans: Louisiana, 1999. P. 69.

8. Казарян А.П., Казарян П.А., Галоян А.А. Нейрохимия. 2003. Т. 20. № 1. С. 38-41.

9. Симонян А.А, Бадалян Р.Б., Симонян Л.А. и др. // Докл. НАН Армении. 2002. Т. 19. № 2. С. 143-145.

10. Симонян А.А, Бадалян Р.Б., Симонян Л.А, Сте-панян Р.А. // Докл. НАН Армении. 2003. Т. 103. № 2. С. 156-159.

11. Voelter W., Kapurniotu A., Nichelic M. et al. // Neuro-chem. Res. 1995. V. 20. № 1. P. 53-59.

12. Lowry O H, Lopes J.A. // J. Biol. Chem. 1946. V. 162. P.121.

13. Lowry O.H., Rosebrough N.J., Farr A.L., Randall R.J. // J. Biol. Chem. 1951. V. 193. P. 265-275.

14. Бессмертный Б.С. Математическая статистика в клинической, профилактической и экспериментальной медицине. М., 1967.

Поступила в редакцию 13.01.2004

Catalytic Activity of Mg2+- and Ca2+-Dependent ATPase in Tissues of Sevan Crucian Isolated Mitochondria and the Influence of Hypothalamic Proline-Rich Polypep

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.

Показать целиком