Регуляторные эффекты некоторых пестицидов на уровне митохондрий и внутриклеточного кальция Маматова, Зулайхо Амиджанаровна

Введение к работе

Актуальность темы. Митохондрии рассматриваются в качестве наиболее чувствительной внутриклеточной "мксенн" многих биологически активных соединений, в том числе - пестицидов. В качестве основного проявления действия пестицидов традиционно принято рассматривать разобщение окислительного фосфорилировзния, тсрмохениэ или активація) дыхания. Однако состояние взкнейиих функции митохондрий (Мх)* может быть существенно изменено и в результате влияния пестицидов и других ксенобиотиков на проницаемость мнтохонд-рпальных и других типов мембран, систем транспорта ионов, и прежде всего - Н¹" и Ca^z* (Асраров, 1989; Холмухамедсвз, 1984; Abo-Khatwa, Hollingworth, 1974; Farber, 1990; Hertel et al., 1931; Pounds, 1990; Rassmussen et al., 1990).

Ионам Ca²⁺ принадлежи важная роль внутриклеточного посредника действия многих гормонов, эффективного регулятора большинства клеточных функций, поэтому влияние пестицидов и других БАВ на гомеостаз Са²¹" может иметь большое значение в развитии конечных биологических эффектов. Выход цитоэольного уровня Ca^z+ (CCa^Zl"]in) за пределы физиологического диапазона под влиянием пестицидов, некоторых биорегуляторов или токсинов рассматривается как основа развития их цнтотокспческаго действия (Orrenlus et al., 1992).

Таким образом, в связи с дальнейшем развитием представлений о способах регуляции функций Мх требуется детальный анализ механизма действия пестицидов, учитывающий не только т.н. "разобщающие эффекты", но и влияние нз системы регуляции проницаемости мембран Мх и клеточного гсмеостаза Са^г+.

Цель и задачи работы. Целью данной работы явилось исследование механизма действия некоторых пестицидов на функциональное состояние изолированных Мх и особенности распределения мембранос-вязанкого Сз^г+ в клетках.

В соответствии с этим были решены следующие задачи:

"^} Сокращения: БАВ - биологически активные вещества; 2.4-ДНЭ -2.4-динитрофенол; LD50 - летальная доза вещества, вызывающая гибель S0X подопытных аивотных (в мг на 1 кг живой массы); Мх - митохондрии; 03> - окислительное фосфоршшроваяпе; ПОЛ - перекиское окисление лгаидоз; СИ - среда инкубации; ХТЦ - хлортетраииклнн; ЦсА - циклоспорин А; ЗПР - андоплазматіп»скіш ретикулум; ГРІ -плазматическая мембрана.

1. исследовать влияние ряда пестицидов (фозалон, маврик, омайт) на процессы дыхания и 00 изолированных Мх печени крыс;

2. изучить влияние пестицидов на проницаемость внутренних мембран митохондрии для различных одно- и двухвалентных катііЗнов, а также неэлектролитов;

3. с использованием Са^-чуЕствительных флуоресцентных зондов оценить состояние различных кальциевых депо при действии пестицидов в условиях целостной клетки.

4. исследовать особенности взаимодействия пестицида болстар, с Са²*-зависимой циклоспорин А-чувствительной порой мембран Мх;

На защиту выносятся следующие основные положения:

одним из наиболее постоянных и распространенных механизмов действия пестицидов на функции Мх является разобщение окислительного фосфорилированін и повышение проницаемости их внутренних мембран;

некоторые пестициды реализуют сеоє действие на функциональное состояние Мх путем модификации проницаемости их внутренних мембран для двухвалентных катионов или влияния на состояние ПсА-чувствнтельной поры;

в основе механизма цитотоксического действия некоторых пестицидов на клетку может лежать существенное повышение уровня Са²⁺ в цитозоле и влияние на внутриклеточное распределение Са²⁺.

Научная ноеизнз. Впервые исследовано действие пестицидов фо-эалон, маврик и омайт на параметры, характеризующие распределение мембраносвязанного Са²⁺ в тимоцитах крыс, а также на дыхание, 00, и проницаемость мембран и транспорт Са²"¹" в Мх печени крыс. Омайт и маврик в относительно низких концентрациях (5-15 мкМ) увеличивали проницаемость мембран Мх для одно- и двухвалентных катионов, в то время как фоэалон - преимущественно для Mff²⁺ и Са²⁺.

Показано, что значительное увеличение Н⁺-проницаемости, необходимое для разобщения ОФ и снижения Сз²*-аккумулирующей емкости изолированных Мх, имеет место только при использовании средних и высоких концентраций (35-200 мкМ) маврика и омайта.

Впервые обнаружено, что инсектицид болстар ингибирует транспорт одновалентных катионов и неэлектролитов через внутреннюю мембрану Мх, причем это ингибирование осуществляется на уровне ПсА-чувствительнсй поры.

Впервые продемонстрировано, что фозалон в концентрации 5-26 мкМ вызывает многократное увеличение цитозолыюго Ca^z+ в тимоші-тах, з результате индукции входа Са^г+ в клетку через ПМ.

Научно-практическая значимость Полученные в настоящей работа данные расширяют представления о механизмах биологического действия и побочных эффектов различных групп пестицидов и химический препаратов в целом, отводя суцэственную роль не только разобпап-щим эффекта!/., но и их влиянию на уровень мембранссвязанного и цл-тозольного Са²*, модуляции ДсА-чугствитальной поры 1.!х. Установленные е .настоящей работе мэмбранозктивные свойства некоторых пестицидов, .в частности бслстара и фозалснз, определяют перспективу их использования в качестве инструментов исследования в экспериментальной мембранологин как модуляторов состояния ЦсА-чувствительной поры MX и клеточного гомеостаза Са²⁺.

Апробация работы и публикации. Материалы диссертации были доложены на научной конференции "Структура и функции биологических мембран" (Таскект, 1995), на 2 Конференции биохимиков Узбекистана (Ташкент, 1995), на Международной научной конференции "Влияние физико-химических факторов на метабокгческиз процессы в организме" (Андижан, 199?), на конференциях молодых ученых и научных се-минзрах. По материалам диссертации опубликовано 3 статьи и 2 тезиса.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы (гл.1), описания материалов и методов исследования (гл.II), изложения полученных результатов и их обсуждения (гл.III), заключения, выводов и списка цитируемой литературы, включающего 231 ссылок. Работа изложена на 161 страницах машинописного текста, включая 22 рис. и 8 таблиц.