Вторая научно-практическая конференция "Спецпроект: анализ научных исследований" (7-11 декабря 2005 г.)

Модулятори К_АТФ -каналів у регуляції функціонування мітохондрій міокарда за адреналінової міокардіодистрофії у щурів

Г. М. Ткаченко, М. О. Ковалів, Н. М. Кургалюк

Використання сучасних фармакологічних препаратів на основі активаторів АТФ-чутливих калієвих (К _АТФ ) каналів, для яких встановлені потужні кардіопротекторні властивості за умов ішемії-реперфузії, інфаркта міокарда, ішемічної хвороби серця тощо [1], є доцільним за умов розвитку змін функціональних систем організму в умовах нестачі кисню. У наших попередніх роботах показано підвищення ефективності функціонування мітохондрій печінки мурчаків у разі введення активаторів К _АТФ -каналів за умов АМД [2]. Використання такої природної моделі тварин із різною вихідною резистентністю до гіпоксичного впливу дозволяє цілеспрямовано підсилювати механізми реактивності, направлені на адаптацію організму до кисневої недостатності. Тому мета нашого дослідження полягала у з’ясуванні ролі модуляторів К _АТФ -каналів у змінах функціонального стану мітохондрій міокарда щурів із високою і низькою резистентністю до гіпоксії за умов моделювання АМД.

Дослідження були виконані на щурах-самцях лінії Вістар з масою тіла 0,20-0,22 кг, яких попередньо поділили на групи: ВР – високорезистентні до гіпоксії та НР – низькорезистентні до гіпоксії за методом В.Я. Березовського. Всього було 6 груп по 6 тварин у кожній. Група І складалася з контрольних щурів (НР і ВР), яким уводили 1 мл фізрозчину. З метою моделювання адреналінової міокардіодистрофії (АМД) тваринам (група ІІ) однократно внутрішньом’язово вводили 0,1% розчин адреналіну гідрохлориду (1,5 мг/кг) [3]. Тваринам групи ІІ за 30 хв до моделювання АМД вводили фізіологічний розчин; групі ІІІ – активатор К _АТФ -каналів пінацидил, 0,06 мг/кг (“Sigma”, США); групі ІV – блокатор глібенкламід, 1 мг/кг (“Sigma”, США). Час дії препаратів перед формуванням моделі АМД складав 30 хв.

Мітохондрії (МХ) міокарда виділяли методом диференційного центрифугування. Процеси мітохондріального дихання та окиснювального фосфорилювання (ОФ) вивчали полярографічним методом з використанням закритого електроду Кларка і полярографічного аналізатора LР-7. Як субстрати окиснення використовували 0,35 мМ сукцинат (CК) і 1 мМ ?-кетоглутарат (КГЛ). Дихання стимулювали додаванням 200 мкМ AДФ. Результати досліджень обробляли статистично, використовуючи критерій t Стьюдента. При дослідженні процесів АДФ-стимульованого дихання виявлено, що вихідні параметри функціонування МХ міокарда щурів із різною резистентності до гіпоксії характеризуються вищими значеннями (дихальний контроль, ефективність фосфорилювання) саме для особин із вищим адаптаційним статусом організму (табл. 1 і 2).

Таблиця 1. Вплив пінацидилу та глібенкламіду на показники мітохондріального дихання міокарда щурів із різною резистентністю до гіпоксії за умов адреналінової міокардіодистрофії у разі окиснення 0,35 мМ сукцинату (M±m, n=6)

Групи тварин	V 3 , нг ат О/хв на 1 мг білка	Дихальний контроль, V 3 /V 4	АДФ/O, мкМ АДФ/нг ат О
Контроль НР ВР	59,14±4,18 63,06±5,31	2,25±0,18 2,30±0,14	1,30±0,14 1,96±0,17
АМД НР ВР	76,85±6,68* 32,34±4,71*	2,14±0,19 1,56±0,13*	1,98±0,10* 1,27±0,18*
Пінацидил і АМД НР ВР	53,81±7,34** 76,96±9,16**	2,30±0,09 2,81±0,14**	2,99±0,14** 2,70±0,11**
Глібенкламід і АМД НР ВР	30,09±4,74** 76,86±6,31**	1,69±0,06** 1,91±0,08**	1,05±0,12** 1,22±0,06

Примітка. Тут і в табл. 2: * – зміни вірогідні (P<0,05) між АМД і контролем; ** – теж між введенням препаратів за АМД та АМД.

За нормоксичних умов в мітохондріях тварин з НР та ВР однакова ефективність окиснювального фосфорилювання досягається за рахунок вищої швидкості фосфорилюючого дихання і більшої напруженості енергоутворюючих процесів у мітохондріях тварин із НР. Це свідчить про меншу економічність у них процесу ОФ.

У наших дослідженнях розвиток моделі АМД супроводжується вірогідними змінами параметрів функціонування МХ міокарда щурів, що значно залежить від вихідної фізіологічної реактивності організму. Зокрема, величина швидкості АДФ-стимульованого дихання МХ міокарда за умов окиснення СК зросла для групи щурів з НР на 29,9% (P<0,05), АДФ/О – на 52,3% (P<0,01). Для тварин із ВР за цих умов зміни показників функціонування МХ були протилежними: V ₃ вірогідно знижувалася вдвічі, спряженість процесів дихання та фосфорилювання – 47,4% (P<0,01), АДФ/О – на 54,3% (P<0,01). Ефекти окиснення КГЛ у двох групах тварин також були неоднозначними. Зокрема, якщо у щурів із НР на фоні підвищення величини АДФ-стимульованого дихання у стані V ₃ на 55,8% (P<0,01) досліджено значне зниження величини дихального контролю за Чансом та АДФ/О, то для тварин із ВР окиснення цього субстрату супроводжувалося лише зниженням значення V ₃ /V ₄ . Отже, негативна післядія катехоламінового ушкодження процесів енергозабезпечення міокарда, пов’язаних з окисненням основних субстратів циклу Кребса, виявляє посилення ефектів окиснення СК з одночасним зниженням ролі КГЛ у загальному метаболічному енергозабезпеченні органел. Для тварин із ВР така дія полягала у зниженні ефектів оксидативного стресу і прямому інгібуванні окиснення СК при збереженні величини фосфорилюючого дихання за участю КГЛ.

Таблиця 2. Вплив пінацидилу та глібенкламіду на показники мітохондріального дихання міокарда щурів із різною резистентністю до гіпоксії за умов адреналінової міокардіодистрофії у разі окиснення 1 мМ ?-кетоглутарату (M±m, n=6)

Групи тварин	V 3 , нг ат О/хв на 1 мг білка	Дихальний контроль, V 3 /V 4	АДФ/O, мкМ АДФ/нг ат О
Контроль НР ВР	48,26±5,62 67,13±6,22	2,36±0,11 2,50±0,16	1,38±0,18 1,91±0,10
АМД НР ВР	75,21±7,12* 55,44±6,14	1,64±0,17* 1,71±0,11*	0,69±0,04* 1,73±0,11
Пінацидил і АМД НР ВР	71,42±6,73 64,38±5,68	3,63±0,12** 3,71±0,34**	2,66±0,19** 2,27±0,12**
Глібенкламід і АМД НР ВР	35,40±7,11** 52,16±5,33	1,60±0,16 1,63±0,14	0,96±0,05** 1,04±0,09**

Парентеральне введення перед дослідом щурам активатора К _АТФ -каналів пінацидилу за умов формування моделі АМД засвідчило протекторну роль цього фармакологічного препарату у зниженні негативних наслідків катехоламінового ушкодження мембран МХ. Такий вплив виявлявся для тварин із НР у зниженні величини АДФ-стимульованого дихання МХ на 30% (P<0,05) з одночасним зростанням ефективності фосфорилювання (величина АДФ/О) на 51% (P<0,01) у разі окиснення СК. Ефекти окиснення КГЛ для двох груп організмів під впливом пінацидилу полягали у тому, що збереження на вихідному рівні значення фосфорилюючого дихання супроводжувалося вірогідним підвищенням дихального коефіцієнта та АДФ/О. Це може свідчити про зростання економізації процесів використання кисню у дихальному ланцюгу МХ у разі окиснення КГЛ і сприяти вивільненню енергії при менших потребах у кисні. Отримані зміни аналізували порівняно зі значеннями при АМД без введення препарату. Таким чином, застосування активаторів К _АТФ -каналів як потенційних кардіопротекторних засобів за умов моделі адреналінової міокардіодистрофії пов’язане з модифікацією процесів окиснювального фосфорилювання у мітохондріях, і спрямовано на максимальну економізацію процесів енергозабезпечення у разі окиснення НАД-залежного субстрату ?-кетоглутарату (підвищення спряженості та ефективності окиснювального фосфорилювання), що забезпечує зниження негативної дії великих доз катехоламінів.

Література:

1. Grover G.J., Garlid K.D. ATP-sensitive potassium channels : a review of their cardioprotective pharmacology // J. Mol. Cell Cardiol. - 2001. - Vol. 32. - Р . 677-695.

2. Ткаченко Г . М ., Кургалюк Н . М ., Кордунська О . Є . Вплив модуляторів К_АТФ - каналів на функціональний стан мітохондрій печінки мурчаків за адреналінової міокардіодистрофії // Мед . хімія . - 2004. - Т . 6, № 2. - С . 11-16.

3. Маркова О . О ., Попович І . Л ., Церковнюк А . В ., Бариляк Л . Г . Адреналінова міокардіодистрофія і реактивність організму . – К ., 1997. - 153 с .