Рис. 4. Залежність швидкості поглинання Са2+ (V, нмоль Са2+/хв•мг бiлка) мiтохондрiями від концентрації катiонiв металiв ([Men+], мкмоль/л) у суспензії цих органел.
Дозова залежнiсть ефектiв катiонiв Sr2+, Cd2+ i La3+ мала експоненцiальний характер. Катiони Mn2+ у концентрацiях 10-50 мкмоль/л також пригнiчували поглинання кальцiю мiтохондрiями печiнки. Проте збiльшення концентрацiї iонiв Mn2+ у суспензiї МХ в дiапазонi 50-200 мкмоль/л супроводжувалось зменшенням їх iнгiбуючого впливу на поглинання iонiв Са2+ мітохондріями. Подібний ефект був відмічений і іншими авторами (Hughes , Exton , 1983, Allshire et al., 1985) які виявили здатність іонів Mn2+ стимулювати поглинання Са2+ МХ печінки щурів та мозку морської свинки. Ймовiрно, iони Mn2+ у високих концентрацiях здатнi взаємодiяти з катiонзв'язуючими групами Са2+-унiпортера, що супроводжується модифiкацiєю його провiдностi.
Лінії дозової залежності інгібуючих ефектів катіонів Sr2+, Mn2+ та La3+ на поглинання Са2+ мітохондріями у координатах Уеба перетинають вісь ординат у точках, близьких до одиниці (рис. 5). Це вказує на конкурентний тип інгібування цими катіонами транспорту Са2+ у МХ. У випадку з іонами Cd2+
Рис. 5 Кінетичний аналіз інгібуючого впливу катіонів металів на поглинання Са2+ мітохондріями печінки в системі координат Уеба (а) та Лайнуівера-Берка (б). а) 1/[Меn+] - обернені величини концентрації катіонів металів у суспензії мітохондрій, V0/(V0-Vi) - обернені величини частки неінгібованої швидкості поглинання Са2+ мітохондріями; б) 1/[Ca2+] - обернені значення концентрацій катіонів Са2+ у суспензії мітохондрій; 1/V - обернені значення швидкості поглинання кальцію мітохондріями.
координати точки перетину отриманої лінії з віссю ординат значно відрізняються від одиниці, що свідчить про інший тип інгібування.
Визначення типу iнгiбування катіонами Cd2+ транспорту Са2+ в МХ проводили графiчним методом у координатах Лайнуiвера-Берка. Для порівняння у цій системі координат був оцінений тип інгібування поглинання Са2+ мітохондріями катіонами Mn2+. Виявлене пiд впливом Mn2+ (50 мкмоль/л) збiльшення К0,5 поглинання Са2+ мiтохондрiями з 56,99 до 113,68 мкмоль/л та вiдсутнiсть суттєвих змiн Vmax цього процесу підтверджує конкурентний характер iнгiбування. Пiд впливом Cd2+ (10 мкмоль/л) К0,5 поглинання кальцiю МХ збiльшувалась з 56,99 до 67,37 мкмоль/л, а Vmax цього процесу зменшувалась з 913,79 до 532,50 нмоль Са2+/хв•мг бiлка, що вказує на змiшаний тип iнгiбування. Можливим механiзмом цього є виявлене нами пригнiчення пiд впливом iонiв Cd2+ процесiв окислення у дихальному ланцюгу МХ.
Порiвняння iнгiбуючого впливу катiонiв металiв на кальцiйакумулюючу здатнiсть МХ проводили на основi інгібіторних констант (Ki), якi визначали методом лiнеаризацiї експоненцiальних кривих доза-ефект в координатах Уеба (див. рис. 5). Для порівняльного аналізу була використана також Ki транспорту Са2+ в МХ іонами Ва2+, визначена К.Акерманом із співавторами (Akerman et al, 1977). Встановлено, що за зменшенням iнгiбуючого впливу на поглинання кальцiю мiтохондрiями (Кi, мкмоль/л) катiони металiв утворюють такий ряд:
Катiони металiв: La3+ < Cd2+ < Mn2+ < Sr2+ < Ba2+
Ki, мкмоль/л: 2,11 10,36 49,29 66,43 70,00
Отриманий ряд характеризується тiсною оберненою кореляцiєю (табл. 3) з ентальпiєю гiдратацiї (r = -0,78) iонiв металiв та константами стiйкостi їх комплексiв з карбоксильними групами ацетату (r = -0,96) та аспарагiнової кислоти (r = - 0,91). Це вказує на важливу роль процесiв дегiдратацiї катiонiв металiв та їх взаємодiї з карбоксильними групами Са2+-унiпортера у механiзмах транслокацiї Са2+ через мембрану МХ та у пригнiченні цього процесу катiонами металiв. На користь цього свідчить високий вміст (24%) дикарбонових амінокислот у складі Са2+-транспортного глікопротеїну МХ серця бика (Миронова, Утешева, 1989).
Таблиця 3
Залежнiсть iнгiбуючих ефектiв катiонiв металiв на поглинання Са2+ мiтохондрiями вiд фiзико-хiмiчних властивостей iонiв металiв.
Примiтка. р - вiрогiднiсть коефiцiєнта кореляцiї.
Таким чином, катіони металів інгібують транспорт Са2+ в МХ печінки за конкурентним (Sr2+, Mn2+, La3+) та змішаним (Cd2+) типом. Здатність катіонів металів інгібувати транспорт Са2+ в МХ визначається ентальпією їх гідратації та спорідненістю до карбоксильних груп Са2+-уніпортера цих органел.
Вплив катіонів лужноземельних і перехідних металiв на неспецифiчну
проникнiсть внутрiшньої мембрани мiтохондрiй
Вiдомо (Zoratti , Szabo, 1995), що нагромадження кальцiю у МХ за певних умов призводить до переходу їх внутрiшньої мембрани у стан високої неспецифiчної проникностi (ВНП), набухання цих органел, що супроводжується втратою ними здатності до окисного фосфорилювання. Поряд з тим дані про вплив катіонів металів на стан проникності мембрани МХ, що може бути одним із механізмів реалізації їх впливу на функціонування цих органел, обмежені. Нами встановлено, що iндуковане Са2+ (30-100 мкмоль/л) набухання МХ включає фази повiльного (лаг-фаза) та швидкого набухання цих органел (рис. 6). Зменшення свiтлопоглинання суспензiї МХ, що свiдчить про їх набухання, досягало 0,178±0,003 од. екст/мг білка (P < 0,001), а його швидкiсть - 0,099??0,008 од. екст./хв•мг бiлка. Катiони Cd2+ (15-50 мкмоль/л) також iндукували набухання МХ, яке, проте, характеризувалось вiдсутнiстю лаг-фази, меншою амплiтудою та тривалiстю процесу. Так, максимальна амплiтуда Cd2+-iндукованого набухання, досягала 0,097± 0,002 од. екст/мг білка (P <0,05), а його швидкiсть - 0,148?0,006 од. екст./хв•мг бiлка. Катiони Sr2+ (50, 100 мкмоль/л), Mn2+ (50, 200 мкмоль/л) та La3+ (2, 50 мкмоль/л) на протязi 7-8 хв. не викликали суттєвих змiн свiтло-поглинання суспензiї МХ (P > 0,05). Очевидно, що катiони Sr2+, Mn2+ та La3+ у дослiджуваних концентрацiях не викликають переходу внутрiшньої мембрани МХ у стан ВНП.
Рис. 6. Часова кiнетика впливу катiонiв металів (50 мкмоль/л) на свiтлопоглинання суспензiї мiтохондрiй (?E520, од. екст./мг білка).
Катiони Cd2+ у концентрацiях 15 i 50 мкмоль/л суттєво змiнювали кiнетику Са2+-iндукованого набухання МХ, наближаючи її до кiнетики власного впливу (табл. 4). Так, катiони Cd2+ (50 мкмоль/л) зменшували амплiтуду Са2+-iндукованого (30 мкмоль/л) набухання МХ з 0,178?0,003 до 0,076?0,005 од. екст./мг бiлка (P < 0,001), а також тривалiсть лаг-фази та загальну тривалiсть набухання. Вiдсутнiсть адитивностi ефектiв iонiв Ca2+ i Cd2+ на набухання МХ свiдчить, що їх вплив реалiзується через формування одних i тих же пор у мембранi цих органел. Проте особливостi кiнетики Са2+- i Сd2+-iндукованого набухання вказують на рiзнi механiзми iнiцiацiї формування цих пор, в основi чого може лежати неодинакова спорiдненiсть катiонiв цих металiв до карбоксильних i сульфгiдрильних груп бiолiгандiв.
Катiони Sr2+ i Mn2+ у концентрацiї 50-200 мкмоль/л суттєво пригнiчували Са2+-iндуковане набухання МХ (див. табл. 4). Інгiбуючий ефект катiонiв Sr2+ i Mn2+ збiльшувався iз зростанням їх концентрацiї у суспензiї МХ. Так, катiони Mn2+ у концентрацiї 50 мкмоль/л збiльшували тривалiсть лаг-фази Са2+- iндукованого (30 мкмоль/л) набухання МХ вiд 268,50±32,03 до 562,00±72,38 с (P < 0,01), а у концентрацiї 200 мкмоль/л повнiстю запобiгали розвитку цього процесу. Аналогiчнi, хоча i менш вираженi змiни, спостерiгались пiд впливом iонiв Sr2+. Інгiбуючий вплив катiонiв Sr2+ i Mn2+ на Са2+-iндуковане набухання МХ зменшувався iз збiльшенням концентрацiї Са2+ у середовищi iнкубацiї. Так, катiони Mn2+ у концентрацiї 100 мкмоль/л збiльшували тривалiсть лаг-фази набухання МХ, iндукованого Са2+ у концентрацiях 30 та 100 мкмоль/л, вiдповiдно на 110 (P < 0,01) та 32% (P < 0,05). Аналогiчнi змiни спостерiгались пiд впливом Sr2+. Наведенi результати свiдчать
Таблиця 4
Вплив катiонiв металiв на Са2+-iндуковане набуханя мiтохондрiй печiнки (M??m, n = 4)
Примiтка. P1 - достовiрнiсть рiзницi показникiв Са2+-iндукованого набухання міто-хондрій у присутностi та за вiдсутностi у середовищi iонiв металiв; P2 - достовiрнiсть рiзницi показникiв Са2+-iндукованого (30 мкмоль/л) набухання мітохондрій у присутностi рiзних концентрацiй iонiв металiв; P3 - достовiрнiсть рiзницi показникiв набухання мітохондрій, iндукованого рiзними концентрацiями Са2+ (30 i 100 мкмоль/л) у присутностi iонiв металiв.
про конкурентний характер пригнiчення Са2+-iндукованого збiльшення неспецифiчної проникностi мембрани МХ катiонами Sr2+ i Mn2+. В основi цього лежить, iмовiрно, пригнiчення цими катiонами акумуляцiї катiонiв Са2+ мiтохондрiями та їх взаємодiя з Са2+-зв'язуючими групами пороутворюючих бiлкiв мембрани МХ
Таким чином, катіони Са2+ і Cd2+ індукують перехід внутрішньої мембрани МХ у стан ВНП. Особливості кінетики Са2+- і Cd2+-індукованого набухання МХ свідчать про відмінність механізмів їх впливу на стан проникності мембрани цих органел, що, ймовірно, обумовлено їх неодинаковою спорідненістю до СОО- і SH-груп. Катіони Sr2+, Mn2+ i La3+ не індукують набухання МХ. Sr2+ і Mn2+ пригнічують Са2+-індуковані зміни проникності внутрішньої мембрани МХ за конкурентним типом.
В И С Н О В К И
1. Мітохондрії печінки здатні до енергозалежної акумуляції катіонів ряду лужноземельних (Ca2+, Sr2+) i перехiдних (Mn2+, Cd2+) металiв, що супроводжується стимуляцією їх дихання та виходом Н+ з цих органел. Катiони La3+ (50-400 мкмоль/л) не змінюють, а у відсутності екзогенного фосфату частково пригнічують швидкiсть дихання мітохондрій, хоча і стимулюють вихід Н+ з цих органел.
2. Здатність катіонів металів стимулювати дихання мітохондрій (Vmax), обумовлена їх транслокацiєю в матрикс цих органел, визначається ентальпiєю гiдратацiї катіонів металів та їх спорiдненiстю до карбоксильних груп Са2+-унiпортера мітохондріальної мембрани і спадає у такому ряді: Ca2+ > Sr2+ > Cd2+ > Mn2+ >> La3+.
3. Катіони Ca2+, Sr2+ i Mn2+ (100 мкмоль/л) не впливають, а катiони Cd2+ i La3+ (50 мкмоль/л) пригнiчують дихання мітохондрій, стимульоване протонофорами (СССР, 0,5 мкмоль/л; DNP, 10 мкмоль/л), що свiдчить про безпосереднє iнгiбування ними процесiв окислення в дихальному ланцюгу цих органел. В цiлому, здатнiсть катiонiв металiв пригнiчувати процеси окислення в дихальному ланцюгу мітохондрій збiльшується у такому порядку: Са2+, Sr2+, Mn2+ < La3+ < Cd2+.
4. Катiони Mn2+ (100 мкмоль/л), Cd2+ i La3+ (50 мкмоль/л) пригнiчують ADP-стимульоване дихання мітохондрій, а катіони Са2+ і Sr2+ (100 мкмоль/л) не впливають на цей процес. Здатнiсть iонiв металiв пригнiчувати ADP-стимульоване дихання мітохондрій зростає в ряді: Са2+, Sr2+ < Mn2+ < La3+ < Cd2+.
5. Здатнiсть катiонiв металiв пригнiчувати процеси окислення i фосфорилювання в мітохондрій визначається їх спорiдненiстю до SH- груп макромолекул дихального ланцюга цих органел.
6. Катіони Mn2+, Sr2+ i La3+ iнгiбують транспорт Са2+ у мітохондрії за конкурентним, а катiони Cd2+ - за змiшаним типом. Інгібіторна константа (Ki, мкмоль/л) транспорту Са2+ у мітохондрії для катiонів металiв збiльшувалась у такому порядку: La3+ < Cd2+ < Mn2+ < Sr2+. Здатнiсть катiонiв металiв iнгiбувати транспорт Са2+ в мітохондрії значною мiрою визначається ентальпiєю їх гiдратацiї та спорiдненiстю до карбоксильних груп Са2+-унiпортера цих органел.
7. Катiони Са2+ (30-100 мкммоль/л) i Cd2+ (15-50 мкмоль/л) iндукують перехід внутрішньої мембрани мітохондрій у стан високої неспецифічної проникності за різними механізмами, проте шляхом формування одних і тих же пор. Найбiльш iмовiрно в основi цього лежить неодинакова спорiдненiсть катiонiв Са2+ i Cd2+ до карбоксильних i сульфгiдрильних груп макромолекул мембрани мітохондрій.
8. Катiони Sr2+ (50-100 мкмоль/л), Mn2+ (50-200 мкмоль/л) та La3+ (2-50 мкмоль/л) не iндукують набухання мітохондрій печiнки. Разом з тим вони пригнiчують Са2+-iндукованi змiни проникностi внутрiшньої мембрани мітоходрій за конкурентним типом. В основi цього лежить, iмовiрно, пригнiчення цими катiонами акумуляцiї катiонiв Са2+ мiтохондрiями та їх взаємодiя з Са2+-зв'язуючими групами пороутворюючих бiлкiв мембрани мітохондрій.
9. Катiони ряду лужноземельних (Ca2+, Sr2+) i перехiдних (Mn2+, Cd2+, La2+) металiв суттєво впливають на функцiонування мітохондрій печiнки, зокрема на дихання, ADP-фосфорилюючу та кальцiйакумулюючу функцiї мітохондрій, а також на стан проникностi внутрiшньої мембрани цих органел. Здатнiсть катiонiв металiв взаємодiяти з рiзними функцiональними системами мітохондрій неодинакова i визначається їх фiзико-хiмiчними властивостями: ентальпiєю гiдратацiї, спорiдненiстю до карбоксильних i сульфгiдрильних груп макромолекул. Це створює можливості для направленого пошуку антидотів до металів з різною спорідненістю до кисне- і сірковмісних лігандів клітини.
СПИСОК ПУБЛІКАЦІЙ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦЇ
1. Дубицький Л.О., Вовканич Л.С. Вплив катiонiв перехiдних металiв на дихання i продукування Н+ мiтохондрiями печiнки // Укр. бiохiм. журн. - 1996. - Т. 68, N 5. - С. 59-63.
2. Дубицький Л.О., Вовканич Л.С., Полотнюк С.Я. Роль кальцiйтранспортних систем i мiтохондрiй у порушеннi екзоцитозу секреторних клiтин шлунка катiонами перехiдних металiв // Актуал. пробл. медицини, бiологiї, ветеренарiї та сiльського господарства. - Львiв: Вiче, 1997. - С. 59-62.
3. Вовканич Л.С., Дубицький Л.О. Вплив катiонiв лужноземельних i перехiдних металiв на неспецифiчну проникнiсть внутрiшньої мембрани мiтохондрiй // Експериментальна та клiнiчна фiзiологiя i бiохiмiя. - 1998. - N 1. - С. 5-9.
4. Дубицький Л.О., Вовканич Л.С. Дослiдження впливу катiонiв перехiдних металiв на Са2+-стимульоване дихання мiтохондрiй печiнки щурiв // Матерiали 1-го з'їзду Українського бiофiзичного товариства. - Київ. - 1994. - С. 90 - 91.
5. Дубицький Л.О., Вовканич Л.С., Сабадаш Г.І. Дослiдження впливу катiонiв перехiдних металiв на функцiональну активнiсть секреторних клiтин шлунка. // Тез. доп. XIV з'їзду Українського фiзiологiчного товариства iм. І.П. Павлова. - Київ. - 1994. - С. 157.
6. Дубицький Л.О., Вовканич Л.С. Дослiдження адаптивних реакцiй мiтохондрiй печiнки щурiв при iнтоксикацiях металами // Мат. наук.-практ. симп. "Медико-бiологiчнi проблеми адаптацiї в сучасних умовах iснування органiзму" (14-16 березня 1995 р., м. Кузнецовськ). - Львiв, 1995. - С. 19.
7. Дубицький Л.О., Вовканич Л.С., Сабадаш Г.І., Синюк З.В. Вплив катiонiв перехiдних металiв на системи пiдтримання кальцiєвого гомеостазу секреторних клiтин шлунку // Експериментальна та клiнiчна фiзiологiя. - Львiв, 1995. - С. 148-149.
8. Vovkanych L.S. Investigation of the mechanisms of metals` cations effect on respiration and H+ release of rat liver mitochondria // Book of abstracts of the 4-th International students` scientific conference. - Gdansk, 1996. - P. 6.
9. Vovkanych L.S., Dubitsky L.O. Investigation of the mechanisms of metals` cations effect on respiration of rat liver mitochondria // 9-th European bioenergetic conference. - August 17-22, EBEC Reports. - Biochim. Biophys. Acta. - 1996, V. 9. - P.192.
10. Дубицький Л.О., Вовканич Л.С., Полотнюк С.Я. Дослiдження ролi кальцiйтранспортних систем в порушеннi функцiональнои активностi секреторних клiтин катiонами металiв // Тез. доп. VII Укр. бiохiм. з'їзду. - Київ, 1997. - С. 40-41.
11. Вовканич Л.С., Дубицький Л.О. Вплив катiонiв металiв на дихання та кальцiйтранспортнi процеси у мiтохондрiях печiнки щура // Матерiали XV з'їзду Українського фiзiологiчного товариства (Донецьк, 1998). - Фiзiол. журн. - 1998. - Т. 44, N 3. - С. 156.
АНОТАЦІЯ
ВОВКАНИЧ Л.С. Вплив катiонiв лужноземельних i перехiдних металiв на функцiонування мiтохондрiй печiнки щурiв. - Рукопис.
Дисертацiя на здобуття наукового ступеня кандидата бiологiчних наук за спецiальнiстю 03.00.02 - біофізика. - Київський університет імені Тараса Шевченка, Київ, 1999.
Дисертацію присвячено вивченню механізмів дії катіонів металів (КМ), зокрема Ca2+, Sr2+, Mn2+, Cd2+ і La3+, на дихання, ADP-фосфорилюючу і Са2+-акумулюючу функції мітохондрій (МХ) печінки, та на стан неспецифічної проникності їх внутрішньої мембрани. Встановлено, що МХ здатні до енергозалежної акумуляції КМ, швидкість якої визначається ентальпією гідратації КМ та їх спорідненістю до СОО- груп Са2+-уніпортера МХ. Пригнічення КМ процесів окислення субстратів та окисного фосфорилювання у МХ корелює з константами стійкості комплексів цих металів з SH- групами цистеїну. КМ інгібують транспорт Са2+ у МХ за конкурентним (Sr2+, Mn2+, La3+) та змішаним типом (Cd2+). Вираженість інгібування визначається ентальпією гідратації КМ та їх спорідненістю до СОО- груп Са2+-уніпортера. Ca2+ і Cd2+, на відміну від Sr2+, Mn2+ та La2+, індукують збільшення неспецифічної проникності мембрани МХ. Sr2+ і Mn2+ здатні конкурентно пригнічувати цей процес. Отже, здатність КМ взаємодіяти з різними функціональними системами МХ неодинакова і визначається їх фізико-хімічними властивостями, зокрема ентальпією гідратації та спорідненістю до кисне- і сірковмісних груп біолігандів, що може бути використане для направленого пошуку антидотів до різних металів.
Ключові слова: мітохондрії печінки, катіони металів, дихання, окисне фосфорилювання, поглинання кальцію, неспецифічна проникність мембрани.
АННОТАЦИЯ
ВОВКАНЫЧ Л.С. Влияние катионов щелочноземельных и переходных металлов на функционирование митохондрий печени крыс. - Рукопись.
Диссертация на соискание уч?ной степени кандидата биологических наук
по специальности 03.00.02 - биофизика. - Киевский университет имени Тараса Шевченко, Киев, 1999.
Диссертация посвящена изучению механизмов влияния катионов металлов (КМ), в частности Ca2+, Sr2+, Mn2+, Cd2+, La3+, на дыхание, ADP-фосфорилирующую и Са2+-аккумулирующую функции митохондрий (МХ) печени, а также на состояние неспецифической проницаемости их внутренней мембраны.
Установлено, что МХ обладают способностью к энергозависимой аккумуляции КМ, которая сопровождается активацией дыхания МХ и выходом Н+ из этих органелл. Стимулирующий эффект КМ на дыхание МХ (Vmax, нмоль О2/мин.•мг белка) уменьшается в следующем порядке: Сa2+ (35,71) > Sr2+ (33,90) > Cd2+ (26,32) > Mn2+ (22,02) >> La3+ (9,04). Полученный ряд тесно коррелирует с энтальпией гидратации КМ (r = -0,95) и костантами устойчивости их комплексов с ацетатом (r = -0,90) и аспарагиновой кислотой (r = -0,84). Следовательно, скорость энергозависимой аккумуляции КМ в МХ печени определяется энтальпией их гидратации и сродством к СОО- группам Са2+-унипортера МХ.
Выявленный нами ингибирующий эффект КМ на протонофор-стимулированное дыхание МХ увеличивается в ряду Са2+, Sr2+, Mn2+ (не влияют) < La3+ < Cd2+ . Аналогичный ряд образуют КМ по их ингибирующему влиянию на ADP-стимулированное дыхание МХ: Са2+, Sr2+ (не влияют) < Mn2+ < La3+ < Cd2+. Оба ряда тесно коррелируют (r = 0,93-0,99) с константами устойчивости комплексов КМ с SH- группами цистеина. Таким образом, угнетение КМ процессов окисления субстратов и окислительного фосфорилирования в МХ определяется их сродством к SH- группам макромолекул МХ.
КМ ингибируют транспорт Са2+ в МХ по конкурентному (Sr2+, Mn2+) или смешанному (Cd2+) типу. Ингибиторные константы (Кi , мкМ) транспорта Са2+ в МХ для КМ возрастают в ряду: La3+ (2,11), Cd2+ (10,36), Mn2+ (49,29), Sr2+ (66,43). Полученный ряд характеризуется тесной корреляцией с энтальпией гидратации КМ (r = -0,78) и константами устойчивости их комплексов с ацетатом (r = -0,96) и аспарагиновой кислотой (r = -0,91). Следовательно, в механизме транспорта Са2+ в матрикс МХ и его ингибировании катионами других металлов важное место занимает их дегидратация и взаимодействие с карбоксильными группами Са2+-унипортера.
Катионы Ca2+ и Cd2+, в отличие от Sr2+, Mn2+ и La3+, индуцируют переход внутренней мембраны МХ в состояние повышенной неспецифической проницаемости. Катионы Sr2+ и Mn2+ способны конкурентно угнетать этот процесс. Вместе с тем особенности кинетики Са2+- и Cd2+-индуцированного набухания МХ указывают на различие в механизмах индуцирования ими перехода внутренней мембраны МХ в состояние повышенной неспецифической проницаемости, что, вероятно, обусловлено их неодинаковым сродством к СОО- и SH-группам макромолекул мембраны МХ.
Следовательно, способность КМ взаимодействовать с различными функциональными системами МХ неодинакова и определяется их физико-химическими свойствами, в частности энтальпией гидратации и сродством к кислород- и серосодержащим группам биолигандов. Это может быть использовано для направленного поиска антидотов к катионам разных металлов.
Ключевые слова: митохондрии печени, катионы металлов, дыхание, окислительное фосфорилирование, поглощение кальция, неспецифическая проницаемость мембраны.
SUMMARY
VOVKANYCH L.S. Effect of earthy and transient metals` cations on the functioning of rat liver mitochondria. - Manuscript.
Thesis for scientific degree of the candidate of biological sciences by
speciality 03.00.02 - Biophysics. - The Taras Shevchenko Kyiv University, Kyiv, 1999.
The thesis are devoted to the investigation of the mechanisms of metals` cations (MC), including Ca2+, Sr2+, Mn2+, Cd2+, La3+, effect on the rat liver mitochondria (RLM) respiration, ADP-phosphorylation, Ca2+-accumulation and unspecific permeability of the RLM inner membrane. It has been shown, that RLM could accumulate MC in the energy-dependent process, velocity of which depends on their affinity to COO- groups of the RLM Ca2+-uniporter. Inhibition of the RLM substrate oxidation and oxidative phosphorylation by MC is correlated with the stability constants of MC with SH- groups of cysteine. MC inhibit RLM Ca2+ uptake in competitive (Sr2+, Mn2+ , La3+) and mixed (Cd2+) manner. The power of inhibition is determined by the MC hydratation enthalpy and their affinity to COO- groups of Ca2+-uniporter. Са2+ and Cd2+, but not Sr2+, Mn2+, La3+, induce RLM inner membrane unspecific permeability transition. Sr2+ and Mn2+ are competitive inhibitors of that process. Hence, ability of the MC to interact with the different RLM functional systems is uniqual and is determined by their physicochemical properties, especially by their hydratation enthalpy and affinity to oxygen- and sulphur-containing groups of bioligands. It could be used for the direct search of antidotes to different metals` cations.
Key words: liver mitochondria, metals` cations, respiration, oxidative phosphorylation, calcium uptake, unspecific permeability of membrane.
| 
