CC BY
17
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
ФИЗИОЛОГИЯ
ДЕЙСТВИЕ ОРОКСИЛИНА А НА ПРОНИЦАЕМОСТЬ МЕМБРАН МИТОХОНДРИЙ ПЕЧЕНИ КРЫС
Комилов Эсохон Джураевич
мл. науч. сотрудник, Институт биофизики и биохимии при НУУз,
Узбекистан, г. Ташкент E-mail: esohon83@mail.ru
Эргашев Нурали Аъзамович
ст. науч. сотрудник, зав. лаб. молекулярной биофизики, Институт биофизики и биохимии при НУУз,
Узбекистан, г. Ташкент E-mail: enurali2018@gmail.com
Асраров Музаффар Исламович
д-р биол. наук, профессор, Институт биофизики и биохимии при НУУз,
Узбекистан, г. Ташкент E-mail: Asrarov54@mail.ru
Гайибов Улугбек Гаппаржанович
мл. науч. сотрудник, Институт биоорганической химии АН РУз,
Узбекистан, г. Ташкент E-mail: gayibov. ulugbek@gmail.com
Абдулхакова Гулназира Вахобжановна
учитель биологии, Академический лицей Ташкентской Медицинской Академии,
Узбекистан, г. Ташкент E-mail: nazira.2713@mail.ru
Эшбакова Комила
ст. науч. сотрудник, Институт химии растительных веществ АН РУз,
Узбекистан, г. Ташкент
ACTION OF OROXYLIN A TO MEMBRANE PERMEABILITY OF RAT LIVER MITOCHONDRIA
Esohon Komilov
Junior researcher, Institute of Biophysics and biochemistry, Republic of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent
Nurali Ergashev
Senior researcher, Head of molecular biophysics laboratory, Institute of Biophysics and biochemistry, Republic of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent
Muzaffar Asrarov
professor, DcS, Institute of Biophysics and biochemistry, Republic of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent.
Библиографическое описание: Действие ороксилина A на проницаемость мембран митохондрий печени крыс // Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. Комилов Э.Д. [и др.]. 2019. № 2(56). URL:
http://7universum.com/ru/nature/archive/item/6895
Ulugbek Gayibov
Junior researcher, Institute of Bioorganic Chemistry, Academy of Sciences, Republic of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent
Gulnazira Abdulkhakova
Teacher of biology, Academician lyceum of Tashkent Medical Academy,
Uzbekistan, Tashkent
Komila Eshbakova
Senior researcher, Institute of chemistry ofplant substances Academy of Sciences of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
Изучено действие флавона ороксилина А на пассивную проницаемость митохондриальных мембран для некоторых катионов, а также состояние мегапоры органелл в опытах in vitro. Показано, что флавон дозозависимо увеличивает и индуцирует пассивную проницаемость мембран митохондрий для изученных катионов, преимущественно для Са2+ и Н+. По (эффективности индукции) степени индуцирования пассивной проницаемости мембран митохондрий в присутствии 50 мкМ ороксилин А неследов катионы располагались по уменьшению эффекта в ряду: Са2+ : H+ : Na+ : K+ = 1,00 : 0,92 : 0,76 : 0,30.
ABSTRACT
The effects of flavone oroxylin A on passive permeability of the mitochondrial inner membrane to different cations and the condition of mitochondrial megapore in vitro were investigated. It has been demonstrated that oroxylin A interacts with the membranes of mitochondria and induces passive membrane cations permeability mainly to Са2+ and H+. In general, the induced change of mitochondrial inner membrane permeability to cations with oroxylin A (50 дМ) may be represented by the following relation: Са2+ : H+ : Na+ : K+ = 1,00 : 0,92 : 0,76 : 0,30.
Ключевые слова: Орксилин А, митохондрии, пассивная проницаемость.
Keywords: Oroxylin A, mitochondria, passive permeability.
В настоящее время не вызывает сомнений важная роль в регуляции большинства физиологических и биохимических процессов, локализованных в митохондриях животных тканей белковых наноструктур, связанных с внутриклеточным метаболизмом, гомео-стазом ионов, продукцией активных форм кислорода (ROS) и перекисным окислением липидов. [5, с. S413-S426; 6, с. 6306]. При некоторых патологических состояниях выявляются функциональные нарушения этих структур, участвующих в регуляции проницаемости мембран митохондрий и по результатам ряда исследований [9, с. 1072; 11, с. 727] их можно корригировать растительными соединениями. В связи с этим в настоящее время актуальным и рассматривают исследования, направленные на выяснение механизма действия таких соединений на организм на молекулярном, мембранном и клеточном уровнях с целью обнаружения потенциальных фла-вонов. Флавоны обладают весьма широким спектром действия на биологические объекты, демонстрируя антиоксидантные, цитопротекторные, гепатозащит-ные, антигипоксические, мембранотропные и т.п. эффекты [1, с. 38-43; 2, с. 41; 3, с. 228; 4, с. 660-663; 7, с. 398; 10, с. 179]. В проявлении некоторых физиологических эффектов флавонов на клетку известную роль может сыграть их способность влиять на проницаемость мембран митохондрий для различных ионов.
Цель настоящей работы - изучение действия флавона ороксилина А на пассивную проницаемость внутренних мембран митохондрий для одно-и двух-валентых.
Ороксилин А выделяли из растения Scutellaria guttata, его химическая структура представлена на рис.1.
Рисунок 1. Структурная формула ороксилина А (5,7-дигидрокси-6-метоксифлавон)
Митохондрии из печени белых беспородных крыс выделяли методом дифференциального центрифугирования [13, с. 619-635]. Животное декапитировали, извлекали печень и помещали ее в стакан с ледяной средой выделения (СВ), содержащей 250 мМ сахарозы, 1 мМ ЭДТА, 10 мМ трис-хлорида, рН 7,4. После определения массы печень продавливали через механический пресс и гомогенизировали в тефлоновом гомогенизаторе в 6-кратном объеме СВ. Сначала центрифугировали при 450 g в течение 7 мин. при 0±2°С на центрифугы ЦЛР-1 с ротором углового типа, отделяли ядра и клеточные фрагменты. Потом супернатант центрифугировали при 4000 g в течение 15 мин. при 0±2°С. Осадок суспендировали в СВ без ЭДТА в соотношении 10:1. В течение эксперимента суспензия митохондрий хранились в ледяной бане.
Содержание белка митохондрий определяли по методу Лоури в модификации Петерсона [12, с. 346356].
Пассивную проницаемость внутренней мембраны митохондрий для различных ионов оценивали фотометрическим методом, регистрируя изменения оптической плотности суспензии митохондрий во времени при 540 нм. Кинетику проницаемости де-энергизованных митохондрий для ионов Н+, К+, Na+ и Са2+ измеряли в изоосмотических растворах нитратов соответствующих катионов [7, с. 398-411].
Полученные данные обрабатывались использованием пакета программ Origin 6.1 (OriginLab Corporation, США). Величину Р<0,05 рассматривали в качестве критерия показатель достоверности различий.
При изучении действия ороксилина А на пассивную проницаемость мембран митохондрий для Н+ было показано дозозависимое увеличение скорости набухания деэнергизованных митохондрий (рис.2). Так, уже в концентрации 10 мкМ ороксилин А достоверно повышает скорость набухания митохондрий в 1.4, а при увеличений концентрации в 2 раза в 1.7 раза по сравнению с контролем. Достоверное увеличение скорости набухания митохондрий наблюдается и при действии ороксилина А в более высоких концентрациях 30, 40 и 50 мкМ, которые соответственно в 2.2, 2.5 и 3.2 раз больше, чем в контроле (рис.2).
] Ca(NO )
10-
8-
6-
10 20 30 40
Ороксилин А [мкМ]
50
Рисунок 2. Влияние ороксилина А на пассивную
проницаемость мембран митохондрий для различных катионов. Достоверными считали различия при * - Р<0,05. ** - Р<0,01. *** - Р<0,001.
Эксперименты по оценке протонной проводимости внутренней мембраны митохондрий проводили в изоосмотическом растворе нитрата аммония. Известно [8, с. 5404-5411], что митохондриальная мембрана относительно проницаема для ионов М03- и КНз+, но не для Н+ и МН4+. В ходе реакции - КНз+ + Н20 ^ МН4+ + ОН- внутри митохондрий накапливаются ионы ОН- и именно защелачивание матрикса митохондрий препятствует их набуханию в среде N^N0^ Добавление в инкубационную среду в этих условиях вещества с протонофорной активностью
приводит к переносу Н+ через внутреннюю мембрану митохондрий, и, как следствие набуханию митохондрий.
Таким образом, на основании полученных данных можно заключить, что ороксилин А, дозозависимо увеличивающий проницаемость мембран митохондрий для ионов Н+, обладает прото-нофорной активностью.
Влияние ороксилина А на пассивную проницаемость мембран митохондрий для одновалентных катионов (№+ и К+) изучали в изоосмотических растворах их азотнокислых солей. Известно, что внутренняя мембрана диэнергизованных Мх печени здоровых крыс более проницаема для катиона №+, т.е. №+^К+. Аналогичные данные получены нами (Рис 2, контроль), при этом изученные катионы располагались в ряд: Са>Н>№>К, а численное соотношение (ДБ 540/мин на мг белка) имело вид (величина АБ 540 для Са2+ принята за 1): 1,00 : 0,46 : 0,37 : 0,21.
Так, при внесении в среду инкубации с МаМ03 10 мкМ флавона скорость набухания митохондрий возрастает в 1,9 раза, а в присутствии 20, 30, 40 и 50 мкМ - в 2,3, 2,6, 3,2 и 3,4 раза, соответственно, в сравнении с контролем (рис.2). Аналогичные эксперименты с КМ03 содержащей СИ показали, что эффект флавона на К+-проницаемость мембран намного менее, выражен чем его действие на проницаемость для ионов Н+. Таким образом, ороксилин А, наряду с протонофорной активностью также увеличивает и пассивную проницаемость мембран митохондрий для ионов К+ (рис.2). Также дозозависимым образом увеличивал скорость набухания митохондрий. В изоосмотической среде с Са(М03)2, ороксилин А что свидетельствует о увеличении проницаемости мембран органелл для ионов Са2+ в присутствии исследуемого флавона (рис.2).
Суммируя приведенные выше данные, отметим, что 50 мкМ индуцированное ороксилина А изменение проницаемости внутренней мембраны митохондрий для изученных катионов можно представить следующим отношением (проницаемость для Са2+ принята за 1): Са2+ : Н+ : №+ : К+ = 1,00 : 0,92 : 0,76 : 0,30. Полученные данные свидетельствуют об увеличении в присутствии ороксилина А проницаемости мембран преимущественно для ионов Са2+ и в меньшей степени - для Н+.
Таким образом, ороксилин А взаимодействует с мембраной митохондрий и увеличивает её пассивную проницаемость для катионов, преимущественно для Са2+ и Н+. Возможно, одна или несколько молекул флавона связывают определенный катион и переносят его по концентрационному градиенту в мат-риксе митохондрий, либо, встраиваясь в мембрану митохондрий, молекулы флавона образуют неспецифический ион-проводящий канал, о чем свидетельствует сохранения ряда проводимости, полученного в контроле, в присутствии всех исследованных концентраций ороксилина А.
Ороксилин А дозозависимо увеличивает пассивную проницаемость мембран митохондрий для катионов Са2+ и Н+ и в меньшей степени - №+ и
NH4NO3
0
К+. Выявленная способность ороксилина А модули- играть определенную роль в механизме действия
ровать проницаемость мембран митохондрий может изучаемого флавона на организм.
Список литературы:
1. Асраров М.И., Комилов Э.Дж., Эргашев Н.А., Позилов М.К., Эшбакова К.А., Тошматов З.А., Ташбекова М.Х. К механизму действия флавона лютеолина на функции митохондрий печени крыс // Вопр. биол. мед. и фарм. химии. - 2015. - №12. - С. 38-43.
2. Доркина Е.Г. Изучение гепатозащитного действия природных флавоноидных соединений // Эксп. и клин. фарм. - 2004. - Т.67(6). - С. 41-44.
3. Комилов Э.Ж., Позилов М.К., Эргашев Н.А., Эшбакова К.А., Ташбекова М.Х., Асраров М.И. Действие флавоноида лютеолина на функциональные параметры митохондрий печени и поджелудочной железы крыс при экспериментальном диабете // Инф. иммун. и фарм. - 2015. - №4. - С. 228-233.
4. Никитина Н.А., Собенин И.А., Мясоедова В.А. и др. Антиатерогенный эффект флавоноидов винограда в модели ex vivo / // Бюлл. эксп. биол. и мед. - 2006. - Т. 141. - № 6. - С. 660-663.
5. Adam-Vizi, V., and Starkov, A.A. Calcium and mitochondrial reactive oxygen species generation: how to read the facts // J. Alzheimers Dis. - 2010. - Vol. 20(suppl. 2). - P. S413-S426.
6. Bolisetty, S., and Jaimes, E.A. Mitochondria and reactive oxygen species: physiology and pathophysiology // Int. J. Mol. Sci. - 2013. - Vol. 14. - P. 6306-6344.
7. Brierley G.P. Passive permeability and energy-linked ion movements in isolated hearth mitochondria // Ann. N. Y. Acad. Sci. - 1974. - Vol. 227. - P. 398-411.
8. Brierley, G.P., Jurkowitz, M., Scott, K.M., and Merola, A.J. Ion transport by heart mitochondria: XX. factors affecting passive osmotic swelling of isolated mitochondria // J. Biol. Chem. - 1970. - Vol. 245. - P. 5404-5411.
9. Jiao, Y.-H., Zhang, Q., Pan, L.-L., Chen, X.-Y., Lei, K.-L., Zhao, J., Jiang, F.-L., and Liu, Y. Rat liver mitochondrial dysfunction induced by an organic arsenical compound 4-(2-nitrobenzaliminyl) phenyl arsenoxide // J. Memb. Biol. - 2015. - Vol. 248. - P. 1071-1078.
10. Kinoshita T., Lepp Z., Kawai Y. et al. An integrated database of flavonoids // Biofactors. - 2006. - V. 26(3). -P. 179-188.
11. Lai, L., Jin, J.-C., Xu, Z.-Q., Ge, Y.-S., Jiang, F.-L., and Liu, Y. Spectroscopic and microscopic studies on the mechanism of mitochondrial toxicity induced by CdTe QDs modified with different ligands // J. Memb. Biol. - 2015. -Vol. 248. - P. 727-740.
12. Peterson G.L. A simplification of the protein assay method of Lowry et al. which is more generally applicable // Analyt. biochem. - 1977. - Vol. 83(2). - P. 346-356.
13. Schneider WC, Hageboom GH, Pallade GE. Cytochemical studies of mammalian tissues; isolation of intact mitochondria from rat liver; some biochemical properties of mitochondria and submicroscopic particulate material // J. Biol. Chem. - 1948. - V. 172(2). - P. 619-635.
