CC BY
20
ISSN 0321-3005 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKII REGION.
NATURAL SCIENCE. 2019. No. 2
УДК 576.311.347:616-006:616.8-009.7-036:616.8-009.7-092.4 DOI 10.23683/0321-3005-2019-2-97-105
ПРОЦЕССЫ САМООРГАНИЗАЦИИ МИТОХОНДРИЙ ПРИ РОСТЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОПУХОЛЕЙ В УСЛОВИЯХ ХРОНИЧЕСКОЙ НЕЙРОГЕННОЙ БОЛИ
© 2019 г О.И. Кит1, А.И. Шихлярова1, Е.М. Франциянц1, И.В. Нескубина1, И.В. Каплиева1, А.С. Гончарова1, Е.М. Непомнящая1, О.Г. Шульгина1
1Ростовский научно-исследовательский онкологический институт, Ростов-на-Дону, Россия
PROCESSES OF MITOCHONDRIAL SELF-ORGANIZATION IN EXPERIMENTAL TUMOR GROWTH WITH CHRONIC NEUROGENIC PAIN
O.I. Kit1, A.I. Shikhlyarova1, E.M. Frantsiyants1, I.V. Neskubina1, I.V. Kaplieva1, A.S. Goncharova1, E.M. Nepomnyashchaya1, O.G. Shulgina1
1Rostov Research Institute of Oncology, Rostov-on-Don, Russia
Кит Олег Иванович - доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАН, генеральный директор Ростовского научно-исследовательского онкологического института, ул. 14-я линия, 63, г. Ростов-на-Дону, 344037, Россия, e-mail: rnioi@list.ru
Oleg I. Kit - Doctor of Medicine, Professor, Corresponding Member, RAS, General Director, Rostov Research Institute of Oncology, 14-ya Liniya St., 63, Rostov-on-Don, 344037, Russia, e-mail: rnioi@list.ru
Шихлярова Алла Ивановна - доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник, руководитель испытательного лабораторного центра, Ростовский научно-исследовательский онкологический институт, ул. 14-я линия, 63, г. Ростов-на-Дону, 344037, Россия, e-mail: shikhliarova. a@mail. ru
Франциянц Елена Михайловна - доктор биологических наук, профессор, заместитель генерального директора по науке, руководитель лаборатории изучения патогенеза злокачественных опухолей, Ростовский научно-исследовательский онкологический институт, ул. 14-я линия, 63, г. Ростов-на-Дону, 344037, Россия, e-mail: super.gormon@ya.ru
Нескубина Ирина Валерьевна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, лаборатория изучения патогенеза злокачественных опухолей, Ростовский научно-исследовательский онкологический институт, ул. 14-я линия, 63, г. Ростов-на-Дону, 344037, Россия, e-mail: neskubina. irina@mail. ru
Каплиева Ирина Викторовна - кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник, лаборатория изучения патогенеза злокачественных опухолей, Ростовский научно-исследовательский онкологический институт, ул. 14-я линия, 63, г. Ростов-на-Дону, 344037, Россия, e-mail: super.gormon@yandex.ru
Alla I. Shikhlyarova - Doctor of Biological Sciences, Professor, Chief Researcher, Head of Testing Laboratory Center, Rostov Research Institute of Oncology, 14-ya Liniya St., 63, Rostov-on-Don, 344037, Russia, e-mail: shikhliarova. a@mail. ru
Elena M. Frantsiyants - Doctor of Biological Sciences, Professor, Deputy General Director for Science, Head of Laboratory of Malignant Tumor Pathogenesis Study, Rostov Research Institute of Oncology, 14-ya Liniya St., 63, Rostov-on-Don, 344037, Russia, e-mail: super.gormon@ya.ru
Irina V. Neskubina - Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher, Laboratory ofMalignant Tumor Pathogenesis Study, Rostov Research Institute of Oncology, 14-ya Liniya St., 63, Rostov-on-Don, 344037, Russia, e-mail: neskubina. irina@mail. ru
Irina V. Kaplieva - Candidate of Medicine, Senior Researcher, Laboratory of Malignant Tumor Pathogenesis Study, Rostov Research Institute of Oncology, 14-ya Liniya St., 63, Rostov-on-Don, 344037, Russia, e-mail: super.gor-mon@yandex.ru
Гончарова Анна Сергеевна - кандидат медицинских наук, руководитель исследовательского лабораторного центра, Ростовский научно-исследовательский онкологический институт, ул. 14-я линия, 63, г. Ростов-на-Дону, 344037, Россия, e-mail: fateyeva_a_s@list.ru
Anna S. Goncharova - Candidate of Medicine, Head of Exploratory Laboratory Center, Rostov Research Institute of Oncology, 14-ya Liniya St., 63, Rostov-on-Don, 344037, Russia, e-mail: fateyeva_a_s@list. ru
Непомнящая Евгения Марковна - доктор медицинских Evgeniya M. Nepomnyashchaya - Doctor of Medicine, Pro-наук, профессор, врач-патологоанатом, патолого-анато- fessor, Pathologist, Pathology Department, Rostov Re-мическое отделение, Ростовский научно-исследователь- search Institute of Oncology, 14-ya Liniya St., 63, Rostov-ский онкологический институт, ул. 14-я линия, 63, г. Ро- on-Don, 344037, Russia, е-mail: rnioi@list.ru стов-на-Дону, 344037, Россия, е-mail: rnioi@list.ru
Шульгина Оксана Геннадьевна - научный сотрудник, ла- Oksana G. Shulgina - Researcher, Laboratory of Tumors Im-боратория иммунофенотипирования опухолей, Ростов- munophenotyping, Rostov Research Institute of Oncology, ский научно-исследовательский онкологический инсти- 14-ya Liniya St., 63, Rostov-on-Don, 344037, Russia, е-mail: тут, ул. 14-ялиния, 63, г. Ростов-на-Дону, 344037, Россия, rnioi@list.ru е-mail: rnioi@list.ru
Цель исследования - изучение процессов самоорганизации митохондрий как сигнальных критериев энергетического, метаболического и структурного гомеостаза в условиях чрезвычайных нагрузок, связанных с сочетанием двух патологических процессов - хронической нейрогенной боли и роста опухоли. При световой, темновой и поляризационной микроскопии суспензии митохондрий, выделенных из гомогенатов тканей различных органов (печень, миокард, мозг), был зафиксирован эффект хемолюминесценции ассоциатов митохондрий, характерный только для кардиомио-цитов. Предполагается связь отмеченного фотоэффекта с особой формой межмитохондриальных контактов в ас-социатах высокоэнергизованных субстанций клеток миокарда. Это детерминировано тем, что при хронической болевой стимуляции роста опухоли включается наиболее целесообразный путь энергообеспечения через самоорганизацию длинных электронно-транспортных путей, который приводит к самосборке крупных многомерных агрегаций митохондрий с высокой степепью энергизации.
Полученные результаты свидетельствуют, что в норме у животных без опухолевого роста и сопутствующего болевого синдрома в мазках суспензии митохондрий печени и мозга визуализируется образование мелких гранул ассо-циатов, образующих нитевидную структуру. Только в препаратах митохондрий кардиомиоцитов у животных с ростом опухоли на фоне хронической боли отмечены значительные площади ассоциатов, образующих комплексы и пространственно усложненную самоорганизованную сетевую структуру.
Ключевые слова: митохондрии, самоорганизация, хемолюминесценция, миокард, экспериментальные опухоли, нейрогенная боль.
The purpose of the study was to reveal the processes of mitochondrial self-organization as signal criteria of the energetic, metabolic and structure homeostasis under extreme loads associated with a combination of pathological processes - chronic neurogenic pain and tumor growth. Light, dark-field and polarization microscopy of the suspension of mitochondria isolated from homogenate tissues of various organs (the liver, myocardium, brain) registered the effect of chemiluminescence of mito-chondrial associates characteristic of cardiomyocytes only. The observed photo-effect is considered to be associated with a special form of intermitochondrial contacts in associates of highly-energized myocardial cell substances. This is determined by the fact that chronic pain stimulation of tumor growth induces the most appropriate way to energy supply through the self-organization of long electron transport paths, which leads to the self-assembly of large multi-dimensional aggregations of mitochondria with a high degree of energization.
The results demonstrated that normally in animals without tumor growth and concomitant pain, the formation of small granules of associates creating a thread-like structure is visualized in smears of the suspension of the liver and brain mitochondria. Significant areas of associates forming complexes and a spatially complicated self-organized network structure were noted only in preparations of mitochondria of cardiomyocytes in animals with tumor growth and combined chronic pain.
Keywords: mitochondria, self-organization, chemiluminescence, myocardium, experimental tumors, neurogenic pain.
Введение имосвязи между обоими процессами несомненна, однако до сих пор не установлены основные патогно-
По данным существующих исследований, распро- моничные признаки их интегративного влияния на
страненность хронических болевых синдромов до- состояние организма и его систем. стигает не менее 40 % и имеет тенденцию к неуклон- Одним из значимых сигнальных путей перехода
ному росту. Симптомы боли у онкологических боль- организма в экстремальное патофизиологическое
ных представляют одну из распространенных форм состояние, включая хроническую боль и развитие
патологических проявлений злокачественных опухо- злокачественной опухоли, на клеточном уровне яв-
лей, прогрессия которых у 65-90 % усиливает и уча- ляется активизация сукцинатоксидазной системы.
щает боль. Не менее агрессивным влиянием обладает Впервые роль такого перехода в митохондриях была
и проводимая противоопухолевая терапия, в про- обнаружена М.Н. Кондрашовой [1], которая пока-
цессе которой манифестация болевого синдрома зала неоспоримую значимость интенсивности кле-
наблюдается у 30-50 % пациентов. Очевидность вза- точного дыхания при изменении физиологического
ISSN 0321-3005 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKII REGION.
состояния организма в условиях гипоксии, чрезмерных физических нагрузок, ионизирующего излучения и других стрессовых факторов среды. Митохон-дриальный подход оказался весьма продуктивным, поскольку подтверждал фундаментальную закономерность иерархически организованных систем, высказанную Е.Е. Сельковым [2], когда физиологические и биохимические регуляторные системы высшего уровня организации поддерживают, многократно усиливают и упреждают регуляторные связи, возникшие на низшем стехиометрическом уровне организации метаболизма [3].
Основным источником свободных радикалов являются митохондрии. Протекающие в них окислительные процессы и последствия нарушений этих процессов являются крайне существенными для клеточной патофизиологии. При патологических состояниях происходит распад митохондриальной сети, что морфологически проявляется в виде отсутствия нитчатых структур и возникновения мелких одиночных гранул [4, 5]. Установлено, что усиление свободнорадикальных процессов связано с развитием митохондриальной дисфункции, сопровождающейся увеличением концентрации ионов кальция в цитозоле. При этом происходят изменения липид-ного состава митохондриальных мембран, подавление активности дыхательных комплексов и высвобождение из митохондрий танатогенных факторов коллективного поведения митохондрий в условиях патологических нагрузок [6-8].
На протяжении многих лет развиваются представления об организации митохондрий в ассоциаты для регуляции клеточного дыхания, а также рассматриваются условия их самоорганизации в сложные трехмерные структуры, что является ключевым принципом целесообразности [9]. Разработаны экспериментальные модели in vitro, позволяющие оценить структурно-функциональную организацию ас-социатов и механизмы их образования, включая различные патологические условия: нейродегенератив-ные, сердечно-сосудистые заболевания, болезни обмена веществ, канцерогенез, боль и т.д. [10, 11]. Однако исследования процессов самоорганизации митохондрий в контексте развития злокачественных опухолей на фоне хронической боли отсутствуют, что не позволяет получить полное представление о взаимосвязи этих процессов.
Цель данного исследования - изучение процессов самоорганизации ассоциатов митохондрий и проявления энергетического потенциала в зависимости от тканевой принадлежности в условиях роста злокачественной опухоли, модулированного хронической нейрогенной болью (ХНБ).
NATURAL SCIENCE. 2019. No. 2
Материалы и методы
Объектом исследования послужили мыши линии C57BL/6, самцы и самки (n=28). Модель ХНБ у животных была создана компрессионным путем при проведении операции двустороннего наложения лигатуры на седалищный нерв. Моделью злокачественной опухоли служила высокоагрессивная быстрорастущая меланома B16/F10, трансплантированная путем подкожного введения клеточного штамма. Перевивку опухоли осуществляли спустя 4 недели от момента формирования болевого синдрома. На этапах прогрессии опухоли (1-3-я недели) проводили декапитацию животных, некропсию и гомогенизацию ткани выделенных органов (печень, сердце, мозг).
Выделение митохондрий выполняли по стандартной методике [12], среда выделения - фосфатный буфер с ЭДТА и сахарозой. Полученную суспензию митохондрий изучали при помощи методов световой, темновой и поляризационной микроскопии на микроскопе Leica DM LS2 с компьютерным обеспечением, фото- и видеосъёмкой. При предварительной микроскопии митохондрий наносили каплю нативной суспензии на предметное стекло, не накрывая покровным стеклом. Для основного исследования процессов самоорганизации митохондрий из капли нативной суспензии делали мазки, которые окрашивали по Паппенгейму, а также спиртовым раствором фуксина с добавлением капли нашатырного спирта, наносимой на мазок под контролем микроскопии, фото- и видеорегистрации.
Результаты исследования
После проведения окрашивания по Паппенгейму без предварительной фиксации мазков суспензии митохондрий, выделенных из печени, мозга и сердца мышей линии C57BL/6, находившихся в состоянии хронической боли на первой неделе опухолевого роста, выполненная микроскопия в светлом поле не была информативной. При выполнении микроскопии в темном поле наблюдались свечение множества мелких объектов, формирование областей с высокой плотностью их содержания вплоть до крупных сгустков. Это свечение было свойственно органическим компонентам гранул и указывало на образование ас-социатов митохондрий (рис. 1).
Известно, что темнопольная микроскопия применяется для обнаружения в неокрашенных (на-тивных) препаратах ряда бактерий (возбудители сифилиса, возвратного тифа, лептоспироза). Исследования показали, что с помощью этого метода при
большом увеличении можно увидеть свечение выделенных органических гранул клеточных орга-нелл - митохондрий, образующих ассоциаты разной величины. Однако исследование в темном поле зрения не позволяет хорошо изучить их форму и тем более внутреннее строение [9, 13]. Для этой цели используют электронную микроскопию или световую в сочетании со специальными методами окрашивания.
Далее проводили окрашивание фуксином мазков суспензий митохондрий, выделенных из печени, мозга и сердца, во всех исследуемых группах животных (1-я - интактные; 2-я - с опухолевым ростом на фоне хронической боли; 3-я - с хроническим болевым синдромом без опухоли; 4-я - с опухолевым ростом без болевого синдрома). При микроскопии суспензии митохондрий, выделенных из гомогенатов печени и мозга интактных животных, на препарате, окрашенном фуксином, четко просматривались поля мелких образований однородных мелкодисперсных гранул одинакового размера, а также глыбок красителя различной формы. При нанесении нашатырного спирта наблюдалось розово-красное окрашивание, при этом были хорошо различимы единичные тонкие нити митохондриальных ассоциатов.
В отличие от препаратов печени и мозга в суспензии митохондрий, выделенных из гомогенатов ткани сердца интактных животных, наблюдались значительные участки ассоциатов митохондрий с крупной развлетвленной сетеподобной структурой. Особенно это было заметным при нанесении нашатырного спирта, когда наблюдали розовое окрашивание разветвленных сетевых структур, образованных контактным соединением отдельных нитей ассоциатов (рис. 2).
Согласно [14], процесс самоорганизации митохондрий в сеть или другие структуры может протекать не только в живых клетках, но также и в выделенных митохондриях, так как ассоциаты, распавшиеся при гомогенизации тканей, частично реконструируются в конечной суспензии. В работах М.Н. Кондрашовой [1, 11] продемонстрированы экспериментальные модели, позволяющие количественно изучить степень ассоциации митохондрий. Информация о том, какие условия выделения (температура, ионный состав, pH) в наибольшей степени способствуют сохранению митохондриальных связей, достаточно противоречива [4, 5, 14].
При исследовании суспензии митохондрий, выделенных из гомогената печени и мозга животных-опухоленосителей через 2 недели роста меланомы B16/F10 в условиях хронической боли, четко выраженных самоорганизованных сетей ассоциированных митохондрий отмечено не было. Однако при добавлении нашатырного спирта визуализировались
крупные гранулы неправильной формы с розово-красным окрашиванием, что, по-видимому, указывало на активацию комплексообразования митохондрий.
При микроскопии препаратов суспензии митохондрий, выделенных из ткани сердца животных через 2 недели роста опухоли на фоне хронической боли, было отмечено наличие четко выраженных крупных агрегаций митохондрий на фоне густо расположенных мелких ассоциатов.
После нанесения на препарат нашатырного спирта наблюдали розово-красное окрашивание, при котором четко вырисовывались обширные участки формирования ассоциатов митохондрий в виде удлиненных нитчатых структур, образующих по всем полям зрения самоорганизованную разветвленную сеть (как и у интактных животных).
Необходимо особо отметить, что хондриом кар-диомиоцитов представлен тремя популяциями митохондрий, две из которых расположены около ядра и под сарколеммой, 3-я - межфибриллярные митохондрии. Будучи лабильными структурами, они в числе первых реагируют на колебания условий внутриклеточной среды и подвергаются структурным и функциональным изменениям, причем различные популяции могут реагировать по-разному [15]. На критическое или физиологическое состояние клетки могут указывать также и размеры митохондрий. При патологиях описано как появление мегамитохондрий, достигающих в длину нескольких саркомеров, так и наличие множества мелких митохондрий, расположенных неорганизованно. Предполагается, что эти явления могут быть индуцированы увеличением концентрации кальция и/или действием активных форм кислорода [15, 16].
В проведенном нами эксперименте дальнейшее наблюдение за ходом трансформации митохон-дриома в препаратах из тканей сердца позволило выявить существенное изменение энергизации митохондрий, индуцированное повторным добавлением нашатырного спирта, диссоциирующего с образованием катионных (NH4)+ и анионных (ОН)-групп (рис. 3).
В результате добавления нашатырного спирта и повышения концентрации гидроксильных ионов зафиксирован процесс холодного свечения высокой яркости - ХЛ образцов суспензии митохондрий, выделенных из гомогената сердца животных в состоянии ХНБ в период второй недели роста опухоли. Задокументированный видео- и фотокамерой феномен свечения заключался в образовании дислоцирующихся в поле зрения укрупненных комплексов - ассоциатов линейной формы, характеризующихся ярким вспыхиванием сначала в центре движущейся структуры, а затем быстрым распространением оп-
ISSN 0321-3005 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKII REGION.
NATURAL SCIENCE.
2019. No. 2
тического сигнала к краям и 5-10-секундным интенсивным белым свечением всей структуры с постепенным угасанием свечения и оседанием на субстратный слой. Помимо локализованных крупных вспышек ХЛ на препарате митохондрий сердца, представляющем собой обширные поля мелких гранул ассоциатов митохондрий, было отмечено свечение в виде точечного реагирования субстрата.
Достаточно продолжительное и интенсивное свечение биоматериала, индуцированного нанесением нашатырного спирта, в данном случае было отчетливо различимо при помощи светового микроскопа без использования приборов, чувствительных к ХЛ (например, хемилюминометр), что может указывать на критически высокую активность проокси-дантных процессов и низкую антиоксидантную емкость данного биоматериала.
Этот эффект проявился только в ассоциатах митохондрий сердца у животных при ХНБ и после двух недель роста злокачественной опухоли, когда перестройка энергетического метаболизма сопровождается напряжением процессов окислительного фосфорилирования и дыхания митохондрий. Добавление функциональной нагрузки в виде перекрёстного патологического процесса опухолевого роста могло усилить и ускорить энерготраты в энергетических системах кардиомиоцитов, блокирование систем энергообеспечения путем нарастания низкоэнергетического сдвига, увеличения щавелево-уксусного ограничения (1-4-я степень) и возрастания свободнорадикальной активности, как это было показано при химическом канцерогенезе [17].
Рис. 1. Суспензия митохондрий, выделенных из печени мыши линии C57BL/6, состояние хронической боли, первая неделя
опухолевого роста, микроскопия в темном поле. Свечение органического субстрата - ассоциатов митохондрий. Ув.*90 / Fig. 1. Suspension of mitochondria isolated from the liver of a C57BL/6 mouse, chronic pain, first week of tumor growth, dark-field microscopy. Fluorescence of organic substrate - associates of mitochondria. H. *90
Г
а / a
К'дел-
à -¿ЯА -V-'
л
■ : ■. *
У *
\ - • ■ М'..л
i>' .:
mf-K
шя»
Рис. 2. Суспензия митохондрий, выделенных из гомогената сердца, без нашатырного спирта (а) и после добавления нашатырного
спирта (б). Мыши линии C57BL/6, интактные животные. Образование сетевой структуры ассоциатов митохондрий. Ув. *90 / Fig. 2. Suspension of mitochondria isolated from heart homogenate, without liquid ammonia (a) and after adding liquid ammonia (b). C57BL/6 mice, intact animals. Formation of network structure of mitochondrial associates. H. *90
Рис. 3. Суспензия митохондрий, выделенных из гомогената сердца после добавления нашатырного спирта. Мыши линии C57BL/6, состояние хронической боли, вторая неделя опухолевого роста. Наблюдаются эффекты холодного свечения -хемолюминесценции (ХЛ) с дислокацией комплексов - ассоциатов митохондрий сердца. Ув.*90 / Fig. 3. Suspension of mitochondria isolated from heart homogenate after adding liquid ammonia. C57BL/6 mice, chronic pain, second week of tumor growth. Effects of cold luminescence - chemoluminescence with dislocation of heart mitochondrial associate complexes are observed. H. *90
Дисбаланс энергетических процессов, сопряженный с поэтапной перестройкой биохимической среды и накоплением продуктов перекисного окисления липидов [7], определил наиболее чувствительное к нарушению свободнорадикальных процессов звено. По-видимому, выраженное сетевое комплексирование ассоциатов митохондрий кар-диоцитов в условиях роста опухоли на фоне болевого синдрома, с критически высокой прооксидант-ной активностью способствовало реализации эффекта химической реакции свечения на уровне электронных систем хондриома. Зафиксированный эффект ХЛ в условиях сочетания ХНБ с опухолевым
ростом убедительно свидетельствовал о значительной глубине молекулярно-клеточных нарушений и высокой энергетической стоимости обеспечения кардиоцитов в сравнении с монофакторным патологическим процессом.
При исследовании образцов суспензии митохондрий, выделенных из тканей групп животных с опухолью без болевого воздействия, испытывающих ХНБ, но без опухоли, не было зафиксировано спонтанной или индуцированной люминесценции, а также каких-либо других дифференциальных признаков, позволяющих выделить и классифицировать определенным образом ту или иную группу.
ISSN 0321-3005 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKII REGION.
Заключение
Согласно [4, 5], в норме митохондрии в клетках образуют митохондриально-ретикулярную сеть. При патологических состояниях происходят ее разрушение, а также диссоциация крупных митохон-дриальных комплексов и ассоциатов. При выделении нативных митохондрий из гомогенатов тканей (печень, мозг, сердце) у животных в разном функциональном состоянии (интактные, с ХНБ, ростом опухоли, сочетанием патологических процессов) была подтверждена обратимость их самоорганизации и образование комплексов-ассоциаций. Полученные нами результаты свидетельствуют, что в норме у животных без опухолевого роста и сопутствующего болевого синдрома в мазках суспензии митохондрий печени и мозга визуализируется образование мелких гранул ассоциатов нитевидной структуры. Только в препаратах митохондрий кар-диомиоцитов у животных с ростом опухоли на фоне ХНБ можно было видеть значительные площади ассоциатов, образующих комплексы и пространственно усложненную самоорганизованную сетевую структуру. Все это указывает на важную роль заряда поверхности мембран митохондрий в образовании межмитохондриальных контактов. Внесение активно диссоциирующих реагентов (NH4OH) вызывало на основе доминирования свободноради-кальных процессов электрохимические реакции, сопровождающиеся ярким свечением - ХЛ, зафиксированной видео- и фотокамерой.
Происходящие in vitro события указывали на крайне высокое напряжение энергетического метаболизма при росте опухолей, модифицированного ХНБ. Отмеченный нами эффект ХЛ ассоциатов митохондрий сердца, индуцированный NH4OH, мы связываем с имеющимися в литературе представлениями об особой структуре митохондриальных цепей кардиомиоцитов [18]. Их высокоорганизованная ультраструктура, полученная путем самосборки из множества отдельных митохондрий, имеет уникальную систему межмитохондриальных контактов, которые связывают митохондрии в трехмерную цепь. По мнению автора, такой тип хондриома служит целям синхронного сокращения всех саркоме-ров в миофибриллах кардиоцитов. Именно такую кооперативную координацию могут обеспечивать множественные митохондриальные контакты.
Пример использования технологии окраски родамином 123 с облучением лазерным микропучком доказывает, что гашение свечения группы митохондрий, связанных межмитохондриальными контактами, происходит вследствие электрического
NATURAL SCIENCE. 2019. No. 2
пробоя митохондриальной мембраны. Такие контакты, как клеммы, объединяют в единую цепь потенциалы одиночных митохондрий. Это говорит о чрезвычайно важной биологической роли этих структур в постоянно и интенсивно работающих кардиомиоцитах. Можно полагать, что увеличение числа межмитохондриальных контактов в клетках кардиомиоцитов при высоких функциональных нагрузках способствует усилению проводниковой системы в условиях ХНБ и роста опухоли. Болевая стимуляция, модифицируя патогенез опухоли, детерминирует единственный путь энергообеспечения через самоорганизацию длинных электронно-транспортных путей, трансмембранного перемещения протонов и повышения разности потенциалов на мембране с последующими фотоэффектами свечения в реактивной среде, активированной NH4OH. Укрупненность размеров перемещающихся в пространстве светящихся агрегаций указывает на их сложную многомерную организацию. Очевидно, критически высокая нагрузка сердца в условиях интеграции ХНБ и роста опухоли реализуется благодаря высокому уровню самоорганизации митохондриома как ключевого фактора жизнеобеспечения.
Литература
1. Kondrashova M.N. The Structural and Kinetic Organization of the Tricarboxylic Acid Cycle during the Active Functioning of Mitochondria // Biophysics. 1989. № 34 (3). P. 450-459.
2. Сельков Е.Е. Анализ иерархической организации полиферментных систем. Методологические и теоретические проблемы биофизики. М.: Наука, 1979. С. 140-161.
3. Kit O.I., Shikhlyarova A.I., Maryanovskaya G.Ya., Barsukova L.P., Kuzmenko T.S., Zhykova G.V. Theory of health: successful translation into the real life. General biological prereguisites // Cardiometry. 2015. № 7. Р. 11-17.
4. Егорова М.В., Афанасьев С.А. Выделение митохондрий из клеток и тканей животных и человека: современные методические приемы // Сиб. мед. журн. 2011. Т. 26, № 1. С. 22-28.
5. ЗахарченкоМ.В., ТемновА.В., КондрашоваМ.Н. Влияние карнозина на самоорганизацию ансамблей митохондрий в гомогенате печени крысы // Биохимия. 2003. № 68 (9). С. 1226-1230.
6. Темнов А.В. Самоорганизация ассоциатов митохондрий и влияние отрицательных аэроионов воздуха // Биофизика. 2000. Т. 45, № 1. С. 83-88.
7. Франциянц Е.М. Перекисное окисление липидов в патогенезе опухолевой болезни: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. Ростов н/Д., 1997. 50 с.
ISSN 0321-3005 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKII REGION. NATURAL SCIENCE. 2019. No. 2
8. Фрелих Г.А., Поломеева Н.Ю., Васильев А.С., Удут В.В. Современные методы оценки функционального состояния митохондрий // Сиб. мед. журн. 2013. Т. 28, № 3. С. 7-13.
9. Скулачев В.П. Эволюция биологических механизмов запасания энергии // Соросовский образ. журн. 1997. № 5. С. 11-19.
10. Зеркаленкова Е.А. Влияние малой ГТФазы Racl на взаимодействие виментиновых промежуточных фи-ламентов с митохондриями: автореф. дис. ... канд. биол. наук. М., 2015. 140 с.
11. КондрашоваМ.Н., Сирота Т.В., Темнов А.В., Бе-лоусова Ж.В., Петруняка В.В. Обратимая организация митохондрий в ассоциаты как фактор регуляции дыхания // Биохимия. 1997. Т. 62, № 6. С. 154-163.
12. Маевский Е.И., Гришина Е.В., Розенфельд А.С., Зякун А.М., Верещагина И.М., Кондрашова М.Н. Анаэробное образование сукцината и облегчение его окисления - возможные механизмы адаптации клетки к кислородному голоданию // Биофизика. 2000. Т. 45, № 3. С. 509-513.
13. Сапон Н.А., Читаева Г.Е. Экспериментальное моделирование и оценка интенсивности невропатического болевого синдрома // Укр. нейрохирург. журн. 2006. № 1. С. 111-117.
14. Степанов А.В., БайдюкЕ.В., СакутаГ.А. Характеристики митохондрий кардиомиоцитов крыс с хронической сердечной недостаточностью // Цитология. 2016. Т. 58, № 11. С. 875—882.
15. Судаков Н.П., Никифоров С.Б., Константинов Ю.М., Якубов Л.А., Новикова Н.А., Карамышева А.Н. Механизмы участия митохондрий в развитии патологических процессов, сопровождающихся ишемией и реперфузией // Бюл. ВСНЦ СО РАМН. 2006. № 5. С. 332-336.
16. Skulachev V.P. Mitochondrial filaments and clusters as intracellular power-transmitting cables // Trends Bi-ochem Sci. 2001. Vol. 26 (1). P. 23-29.
17. Шихлярова А.И. Роль биотропных параметров электромагнитных полей в повышении неспецифической противоопухолевой резистентности : автореф. дис. ... д-ра биол. наук. Ростов н/Д., 2001. 50 с.
18. Ченцов Ю.С. Цитология с элементами целлю-лярной патологии : учеб. пособие для университетов и медицинских вузов. М.: МИА, 2010. 361 с.
References
1. Kondrashova M.N. The Structural and Kinetic Organization of the Tricarboxylic Acid Cycle during the Active Functioning of Mitochondria. Biophysics. 1989, No. 34 (3), pp. 450-459.
2. Sel'kov E.E. Analiz ierarkhicheskoi organizatsii polifermentnykh sistem. Metodologicheskie i teoreticheskie problemy biofiziki [Analysis of the hierarchical organization of poly-enzyme systems. Methodological and theoretical problems of biophysics]. Moscow: Nauka, 1979, pp. 140-161.
3. Kit O.I., Shikhlyarova A.I., Maryanovskaya G.Ya., Barsukova L.P., Kuzmenko T.S., Zhykova G.V. Theory of health: successful translation into the real life. General biological prereguisites. Cardiometry. 2015, No. 7, pp. 11-17.
4. Egorova M.V., Afanas'ev S.A. Vydelenie mi-tokhondrii iz kletok i tkanei zhivotnykh i cheloveka: sov-remennye metodicheskie priemy [Isolation of mitochondria from cells and tissues of animalsand human: modern methodical approaches]. Sib. med. zhurn. 2011, vol. 26, No. 1, pp. 22-28.
5. Zakharchenko M.V., Temnov A.V., Kondrashova M.N. Vliyanie karnozina na samoorganizatsiyu ansamblei mitokhondrii v gomogenate pecheni krysy [Effect of car-nosine on self-organization of mitochondrial assemblies in rat liver homogenate]. Biokhimiya. 2003, No. 68 (9), pp. 1226-1230.
6. Temnov A.V. Samoorganizatsiya assotsiatov mi-tokhondrii i vliyanie otritsatel'nykh aeroionov vozdukha [Self-organization of mitochondrial associates and effects of negative air ions]. Biofizika. 2000, vol. 45, No. 1, pp. 83-88.
7. Frantsiyants E.M. Perekisnoe okislenie lipidov v patogeneze opukholevoi bolezni: avtoref. dis. ... d-ra biol. nauk [Lipid peroxidation in the pathogenesis of tumor disease]. Rostov-on-Don, 1997, 50 p.
8. Frelikh G.A., Polomeeva N.Yu., Vasil'ev A.S., Udut V.V. Sovremennye metody otsenki funktsional'nogo sostoyaniya mitokhondrii [Modern methods for assessing the functional state of mitochondria]. Sib. med. zhurn. 2013, vol. 28, No. 3, pp. 7-13.
9. Skulachev V.P. Evolyutsiya biologicheskikh mek-hanizmov zapasaniya energii [Evolution of biological mechanisms of energy storage]. Sorosovskii obraz. zhurn. 1997, No. 5, pp. 11-19.
10. Zerkalenkova E.A. Vliyanie maloi GTFazy Racl na vzaimodeistvie vimentinovykh promezhutochnykh fila-mentov s mitokhondriyami: avtoref. dis. ... kand. biol. nauk [Effect of small GTPase Rac1 on the interaction of vi-mentin intermediate filaments with mitochondria]. Moscow, 2015, 140 p.
11. Kondrashova M.N., Sirota T.V., Temnov A.V., Bel-ousova Zh.V., Petrunyaka V.V. Obratimaya organizatsiya mitokhondrii v assotsiaty kak faktor regulyatsii dykhaniya [Reversible organization of mitochondria into associates as a factor in the regulation of respiration]. Biokhimiya. 1997, vol. 62, No. 6, pp. 154-163.
12. Maevskii E.I., Grishina E.V., Rozenfel'd A.S., Zyakun A.M., Vereshchagina I.M., Kondrashova M.N. Anaerobnoe obrazovanie suktsinata i oblegchenie ego okisleniya - vozmozhnye mekhanizmy adaptatsii kletki k kislorodnomu golodaniyu [Anaerobic formation of succinate and facilitation of its oxidation - possible mechanisms of cell adaptation to oxygen deficiency]. Biofizika. 2000, vol. 45, No. 3, pp. 509-513.
13. Sapon N.A., Chitaeva G.E. Eksperimental'noe mod-elirovanie i otsenka intensivnosti nevropaticheskogo
ISSN 0321-3005 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKII REGION.
bolevogo sindroma [Neurological pain syndrome experimental design and intensity estimation]. Ukr. neirokhirurg. zhurn. 2006, No. 1, pp. 111-117.
14. Stepanov A.V., Baidyuk E.V., Sakuta G.A. Kharak-teristiki mitokhondrii kardiomiotsitov krys s khronicheskoi serdechnoi nedostatochnost'yu [Characteristics of rat car-diomyocytes mitochondria in chronic heart failure]. Tsitologiya. 2016, vol. 58, No. 11, pp. 875-882.
15. Sudakov N.P., Nikiforov S.B., Konstantinov Yu.M., Yakubov L.A., Novikova N.A., Karamysheva A.N. Mekhanizmy uchastiya mitokhondrii v razvitii patolog-icheskikh protsessov, soprovozhdayushchikhsya ishemiei i reperfuziei [The mechanisms of mitochondria participation in development of different pathologic processes associ-
NATURAL SCIENCE. 2019. No. 2
ated with ischemia and reperfusion]. Byul. VSNTs SO RAMN. 2006, No. 5, pp. 332-336.
16. Skulachev V.P. Mitochondrial filaments and clusters as intracellular power-transmitting cables. Trends Bio-chem Sci. 2001, vol. 26 (1), pp. 23-29.
17. Shikhlyarova A.I. Rol' biotropnykh parametrov el-ektromagnitnykh polei v povyshenii nespetsificheskoi pro-tivoopukholevoi rezistentnosti : avtoref. dis. ... d-ra biol. nauk [The role of biotropic parameters of electromagnetic fields in enhancing nonspecific antitumor resistance]. Rostov-on-Don, 2001, 50 p.
18. Chentsov Yu.S. Tsitologiya s elementami tsel-lyulyarnoi patologii [Cytology with elements of cellulite pathology]. A textbook for universities and medical schools. Moscow: MIA, 2010, 361 p.
Поступила в редакцию /Received_1 марта 2019 г. /March 1, 2019
