ВФК:Досягнення

Latest revision as of 13:27, 8 February 2017

Основні досягнення відділу:

В останні роки наукові зусилля співробітників відділу спрямовані на вивчення ролі ендогенного сірководню в діяльності різних ланок серцево-судинної системи (серце, судини, кардіоваскулярні нейрони, мітохондрії), а також характеру взаємодії двох потужних трансмітерних систем організму - оксиду азоту і сірководню.

Встановлено, що сірководень бере активну участь у гетерометричній регуляції функції серця. Модуляція синтезу сірководню впливає на рівень мембранного потенціалу мітохондрій і швидкість їх дихання. Блокада ферментів синтезу сірководню - цистатіонін-γ-ліази або 3-меркаптопіруват сульфуртрансферази, а також одночасно обох ферментів вірогідно зменшує рівень мембранного потенціалу мітохондрій серця. Максимальне зниження величини мембранного потенціалу спостерігається при інгібуванні 3-меркаптопіруват сульфуртрансферази аспартатом. Швидкість дихання мітохондрій вірогідно збільшується за умов сумісної блокади цитозольного та мітохондріального ферментів. Зміни рівня мембранного потенціалу мітохондрій практично співпадають з фізіологічною реакцією серця на навантаження об’ємом. Блокада синтезу сірководню у мітохондріях аспартатом, яка супроводжується істотним зменшенням величини мембранного потенціалу, призводить до пригнічення реакції серця на навантаження об’ємом порівняно з такою у контрольних умовах. Останнє свідчить про зниження функціональних резервів серця за умов блокади синтезу сірководню.

Виявлено, що сірководень може здійснювати нейропротекторний ефект, зменшуючи 6-гідроксидофамін-індуковану дегенерацію дофамінергічних нейронів середнього мозку (модель хвороби Паркінсона) і справляє позитивний вплив на скоротливу функцію серця щурів, зменшуючи чутливість мітохондріальної пори до кальцію і нормалізуючи мітохондріальне дихання, а також збільшуючи ступінь процесів спряження окиснення і фосфорилювання. В довгастому мозку щурів виявлено значний вміст ендогенного сірководню, при гіпертензії синтез сірководню в довгастому мозку щурів пригнічується. Після попереднього пригнічення цистатіонін –β-синтази, яка експресується переважно у нейронах мозку, або пригнічення 3-меркаптопіруват сульфуртрансферази, яку вважають мітохондріальним ензимом, спостерігається значне послаблення гемодинамічних ефектів. Ефекти пригнічення цистатіонін –γ-ліази незначні. Отримані дані свідчать про те, що ефекти L-цистеїну в довгастому мозку реалізуються переважно через активацію цистатіонін –β-синтази і 3-меркаптопіруват сульфуртрансферази. Показано також, що пригнічення нейрональної NO-синтази послаблює ефекти L-цистеїну, введеного в медулярні ядра, що свідчить про взаємодію між сірководнем і оксидом азоту в нервовому контролі функції кровообігу. Отримані пріоритетні дані про те, що одностінні вуглецеві нанотрубки при їх введенні в медулярні кардіоваскулярні ядра викликають зниження рівня артеріального тиску у нормотензивних і спонтанно гіпертензивних щурів. Ефект одностінних вуглецевих нанотрубок на медулярні нейрони відмічається не тільки при їх введенні безпосередньо у медулярні ядра, але також при їх системному введенні (внутрішньовенному, підшкірному, внутрішньо очеревинному). Показано, що ендогенний оксид азоту і ендогенний сірководень залучені в реалізацію гіпотензивного ефекту вуглецевих нанотрубок на медулярні кардіоваскулярні нейрони у спонтанно гіпертензивних щурів.

У дослідженні на старих і дорослих щурах лінії Вістар встановлено, що блокада ферменту (de novo) синтезу сірководню - цистатіонін- γ -ліази (CSE) шляхом додавання до перфузату пропаргілгліцину (ПГ) відновлює пригнічене у старих щурів ацетилхолін-індуковане розслаблення гладеньких м’язів аорти. Цей ефект знімається блокадою синтезу оксиду азоту (NO). Показано зменшення з віком вмісту внутрішньомітохондріальних пулів H2S, NO2- та активністі cNOS у серці. Введення ПГ в значній мірі відновлює пули H2S та NO2-, а також стимулює знижену активність cNOS. Таким чином, ПГ здатен відновлювати пригнічене ендотелій-залежне розслаблення ГМ аорти старих щурів та серцеву діяльність шляхом стимуляції синтезу H2S та NO. Показано вплив NaHS на показники окисного (оксидативного і нітрозативного) стресу, стан спряження конститутивних NO-синтаз (cNOS) та активність конститутивного синтезу NO в тканинах серця і аорти старих щурів. NaHS , введений in vivo, пригнічує оксидативний і нітрозативний стрес, відновлює спряжений стан сNOS та збільшує конститутивний синтез NO. Виявлено, що в умовах активації вільнорадикальних процесів, зокрема при старінні, ішемії-реперфузії міокарда, при ішемічному прекондиціюванні посилюється експресія генів UCP2 і UCP3 в тканинах серця. Блокада активності цих роз’єднувальних білків зменшує негативні наслідки окисного стресу, що вказує на їх участь у формуванні кардіопротекторної відповіді міокарда.

Досліджено особливості акумуляції кальцію ізольованими мітохондріями серця дорослих щурів за фізіологічних умов та у разі дисфункції мітохондрій при навантаженні високими концентраціями іонів кальцію. Продемонстровано можливість застосування методу протокової цитофлуориметрії для вивчення кальцієвого гомеостазу ізольованих мітохондрій кардіоміоцитів. Встановлено залежність процесу акумуляції кальцію від температури інкубації а також наявності субстрату комплексу Mg2+-АТФ і сукцинату. Виявилося, що ізольовані мітохондрії серця мають обмежену здатність накопичувати кальцій. Отримані дані щодо впливу екзогенного сірководню та інгібіторів його синтезу на акумуляцію іонів Са2+ мітохондріями кардіоміоцитів дорослих щурів. З’ясовано, що накопичення Са в ізольованих мітохондріях залежить від концентраціі NaHS. Пригнічення 3-меркаптопіруватсульфуртрансферази, що має мітохондріальне походження, не впливало на накопичення Са. що може свідчити про регуляцію кальційтранспортуючоі системи мітохондрій цитозольним, а не мітохондріальним сірководнем

Встановлено, що при старінні в мітохондріях серця знижуються ендогенні пули сірководню. При дії піридоксаль-5-фосфату цей процес нормалізується, тобто вміст сірководню збільшується, що можна пояснити активацією H2S-синтезуючих ферментів. Встановлено, що після введення піридоксаль-5-фосфату ступінь набухання мітохондрій серця старих щурів значно менший порівняно з таким мітохондрій серця старих тварин, що може свідчити про збільшення стійкості мембрани мітохондрій внаслідок зменшення її проникності за присутності індуктора Са2+. Показано, що активація біосинтезу сірководню призводила до зниження чутливості мітохондріальної пори до її индуктора кальцію в мітохондріях серця старих щурів внаслідок підвищення порогової концентрації, яка спричиняє набухання органел. Результати експериментів дозволяють зробити висновок, що підвищення вмісту сірководню за рахунок активації його біосинтезу в організмі є ефективним щодо інгібування МП, що може бути корисним для корекції мітохондріальної дисфункції при різних патологічних станах серцево судинної системи і при старінні У біохімічних дослідженнях доведено, що донор сірководню NaHS у фізіологічних концентраціях пригнічує кальцій-індуковане відкривання мітохондріальної пори, що свідчить про його протекторний вплив на пороутворення у серці щурів. Встановлено значне підвищення активності аргінази, нітратредуктази, і ферментів конститутивного синтезу оксиду азоту в мітохондріях серця щурів після введення субстрату синтезу сірководню L-цистеїну або антагоніста пропаргілгліцину, а також за їх сумісної дії, що може бути проявом гормезису. Встановлено часову кореляцію між підвищенням пулів двох потужних вазодилятаторів – сірковмісного і азотвмісного в плазмі крові і серці щурів. При старінні знижуються ендогенні стаціонарні пули сірководню у плазмі крові і в мітохондріях серця, при цьому оксидативний і нітрозативний окисний стрес значно послаблюється одноразовим введенням не тільки L-цистеїну, але і інгібітору синтезу H2S пропаргілгліцину. Зниження ендогенних пулів сірководню в мітохондріях серця старих щурів приводить до зростання рівня пероксинітриту, що метаболізується з утворенням радикалів *ОН і *NO2. В мітохондріях серця старих щурів пропаргілгліцин стимулює активність конститутивної NO-синтази (cNOS), тоді як активність індуцибельної ізоформи ферменту (iNOS) пригнічують як пропаргілгліцин, так і L-цистеїн, причому сумісне їх введення викликає адитивний ефект.

Показано, що омега 3 поліненасичені жирні кислоти (ліноленова кислота) викликають гіперполяризацію ендотеліальних клітин внаслідок стимуляції кальційзалежних калієвих каналів великої провідності. Показано, що цей ефект не є залежним від рецепторів і зберігається в мембранних петчах при додаванні омега 3 жирних кислот до внутрішньої поверхні мембрани. Зменшення рівня холестеролу в мембрані ендотеліальних клітин майже повністю прогнічує цей ефект, шо вказує на регуляторну роль холестеролу в ефекті омега 3 жирних кислот на кальційзалежні калієві канали великої провідності. Подібний ефект спостерігається при додаванні анандаміда, агоніста каннабіноїдних рецепторів I i II типів. Результати дозволяють розширити сучаснi уявлення про механізми дії омега 3 поліненасичених жирних кислот і агоністів каннабіноідних рецепторів

При дослідженні впливу Са2+-індукованого відкривання мітохондріальної пори (МРТР) в станах субмаксимальної провідності на утворення АФК в мітохондріях мозку і печінки щурів встановлено лінійну залежність швидкості утворення АФК (JR) від швидкості Ca2+-стимульованого дихання (JO2) та експоненціальну залежність JR від мембранного потенціалу (ΔΨm). На підставі одержаних залежностей JR від JO2 та ΔΨm зроблено висновок, що в станах субмаксимальної провідності внесок МРТР у швидкість утворення АФК визначається її внеском як у швидкість дихання, так і в модуляцію ΔΨm. Встановлено позитивний внесок МРТР у швидкість Са2+-стимульованого дихання в мітохондріях мозку і печінки щурів. Встановлені закономірності вказують на потенціал-залежний механізм регуляції утворення АФК в мітохондріях печінки та мозку щурів за відкривання МРТР в станах субмаксимальної провідності Досліджено експресію мРНК цистатіонін-γ-ліази (mRNA CSE), цистатіонін-β-синтази (mRNA CBS) та 3-меркаптопіруват сульфотрансферази (mRNA MPST) у серці дорослих і старих щурів в контролі і при модуляції ендогенної продукції сірководню. Встановлено, що рівень експресії мРНК 3-MPST суттєво перевищує рівень експресії mRNA CSE у серці дорослих і старих тварин. Виявлено зростання експресії мРНК цих двох ферментів у серці старих щурів, порівняно з дорослими тваринами. Помірне короткотривале пригнічення активності CSE in vivo у поєднанні з одноразовим введенням амінокислоти L-цистеїну супроводжується зростанням експресії мРНК CSE у серці тільки дорослих щурів, а у старих тварин спостерігається її суттєве зниження. Експресія мРНК 3- MPST суттєво збільшується у дорослих, і старих тварин, порівняно із контрольними щурами. Таким чином встановлено, що за умов помірного короткотривалого пригнічення активності CSE з наступним введенням амінокислоти L-цистеїну відбуваються зміни експресії H2S-синтезуючих ферментів, які спрямовані на активування ендогенного синтезу сірководню як важливого регуляторного фактора у серцево-судинній системі за фізіологічних і патологічних умов