О ВОЗМОЖНОМ ВЛИЯНИИ ТИРЕОИДНЫХ ГОРМОНОВ НА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ МИТОХОНРИЙ К ДЕЙСТВИЮ ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКОГО ГЛИКОПЕПТИДА, ИНДУЦИРУЮЩЕГО ЭЛЕКТРОГЕННЫЙ ТРАНСПОРТ АНИОНОВ

АННОТАЦИЯ

В статье обсуждается зависимость окислительного фосфорилирования от количества тиреоидных гормонов, а также от изменения чувствительности митохондрий под действием цитоплазматического гликопептида. Показано, что регуляция основного обмена тиреоидными гормонами может осуществляться на уровне изменения чувствительности митохондрий к действию цитоплазматического гликопептида, индуцирующего электрогенный транспорт анионов через внутреннюю мембрану митохондрий.

ABSTRACT

The article discusses the dependence of oxidative phosphorylation on the amount of thyroid hormones, as well as on changes in the sensitivity of mitochondria under the action of a cytoplasmic glycopeptide. It was shown that the regulation of the basal metabolism of thyroid hormones can be carried out at the level of changes in the sensitivity of mitochondria to the action of the cytoplasmic glycopeptide, which induces the electrogenic transport of anions across the inner mitochondrial membrane.

Ключевые слова: тиреоидные гормоны, окислительное фосфорилирование, цитоплазматический гликопептид, митохондрии, электрогенный транспорт анионов.

Keywords: thyroid hormones, oxidative phosphorylation, cytoplasmic glycopeptide, mitochondria, electrogenic anion transport.

Актуальность. Щитовидная железа с помощью вырабатываемых в ней йодсодержащих гормонов контролирует деятельность практически всех органов и систем в организме человека и животных. Без выработки достаточного количества гормонов щитовидной железы нарушаются: нормальный обмен веществ; рост, созревание тканей, органов и костного аппарата; энергетическое обеспечение клеток и всего организма в целом. Вопрос о механизме стимуляции основного обмена тиреоидными гормонами остается актуальным и интенсивно изучается [3; 4; 8]. Показано, что стимуляция потребления кислорода тиреоидными гормонами опосредована индукцией синтеза нуклеиновых кислот и белка [9; 11; 6; 7]. Предполагают, что следствием индукции синтеза специфических белков тиреоидными гормонами является разобщение окислительного фосфорилирования, которое приводит к увеличению потребления кислорода клетками-мишенями [5]. В связи с тем что в экспериментах с изолированными митохондриями, выделенными из органов гипертиреоидных животных, не наблюдается разобщение окислительного фосфорилирования, можно предположить, что тиреоидные гормоны разобщают окислительное фосфорилирование in vivo, усиливая действие гипотетического цитоплазматического фактора, причем в процессе выделения митохондрий происходит их отмывание от этого фактора. Ранее нами был выделен из цитоплазмы печени крыс гликопептид, который в экспериментах с митохондриями печени крыс вызывал разобщение окислительного фосфорилирования, обусловленного индукцией электрогенного транспорта анионов через внутреннюю мембрану митохондрий [2].

Цель представленной работы заключается в выяснение вопроса о возможности регуляции тиреоидными гормонами окислительного фосфорилирования, зависящего от изменения чувствительности митохондрий к действию цитоплазматического гликопептида.

Материалы и методы. Митохондрии выделяли из печени крыс в среде, содержащей 0,3 М сахарозы, 1 мМ ЭДТА и 5 мМ трис-НСl, рН – 7,6 [1]. Гипертиреоз вызывали введением самцам белых крыс массой 100–120 г тироксина в дозе 100 мкг на 100 г массы в течение 5дней. Цитоплазматический гликопептид выделяли из печени сытых гипертиреоидных крыс по методу, oписанному ранее [10], и обессоливали на колонке с сефадексом G10 (20 × 600 мм), элюировали бидистиллированной водой. Электрогенный транспорт анионов через внутреннюю мембрану митохондрий измеряли по кинетике набухания митохондрий в изоосмотических растворах К₂НРО₄ или КСl+ валиномицин в присутствии или без гликопептида. Митохондрии преинкубировали 2 мин в присутствии цитоплазматического гликопептида или без него при 25 °С в 0,5 мл среды, содержащей 0,12 М КСl, 1 мМ ЭГТА и 5 мМ трис-НСl, рН – 7,6. Набухание митохондрий инициировалось добавлением 3,0 мл среды инкубации, содержащей 0,08 М К₂НРО₄ или 0,12 М КСl, ротенон 0,7 мкг/мл, валиномицин 0,6 мкг/мл и 5 мМ трис-НСl, рН – 7,6. Скорость потребления кислорода измеряли с помощью открытого платинового электрода в среде, содержащей 0,12 М КСl, 5 мМ сукцината, 1мМ К₂НРО₄, 1 мМ ЭДТА, ротенон 0,7 мкг/мл, 5 мМ трис-НСl, рН – 7,6. Митохондрии – 2 мг белка/мл.

Полученные результаты и их обсуждение. Нами показано, что тиреоидные гормоны увеличивают чувствительность митохондрий к действию цитоплазматического гликопептида, разобщающего окислительное фосфорилирование. При гипертиреозе разобщение окислительного фосфорилирования цитоплазматическим гликопептидом усиливается в результате суммации двух однонаправленных эффектов – увеличения активности гликопептида в цитозоле и увеличения чувствительности митохондрий к его действию (табл. 1).

 Таблица 1.

Разобщение окислительного фосфорилирования цитоплазматическим гликопептидом в экспериментах с митохондриями, выделенными из печени контрольных и гипертиреоидных крыс

Примечание: V₁ и V₂ – потребление кислорода, мкА за 1 минуту на 1 мг белка митохондрий. Гликопептид – 8 мкг/мл, АДФ – 10^–4 М. ДК – дыхательный контроль.

По нашим данным (табл. 1), гликопептид индуцирует электрогенный транспорт ионов фосфата и Сl^– через внутреннюю мембрану митохондрий, причем действие гликопептида на транспорт анионов сильнее проявляется в эксперименте с митохондриями, выделенными из печени гипертиреоидных крыс.

При старении наблюдается снижение интенсивности основного обмена, обусловленное снижением чувствительности клеток-мишеней к действию тиреоидных гормонов. В связи с этим принципиальным, на наш взгляд, является тот факт, что при старении крыс, по нашим результатам, сильно снижается чувствительность митохондрий печени к действию цитоплазматического гликопептида. Разобщение окислительного фосфорилирования цитоплазматическим гликопептидом, по-видимому, обусловлено индукцией анионных циклов во внутренней мембране митохондрий, так как анионы транспортируются в митохондрии по градиенту рН переносчиками, осуществляющими электронейтральный симпорт анионов с ионами Н⁺ или обмен одного аниона на другой, а гликопептид индуцирует электрогенный транспорт анионов, который в условиях энергизации должен осуществляться в направлении из митохондрий в цитозоль согласно потенциалу на мембране.

Представленные в этой работе экспериментальные данные свидетельствуют о том, что регуляция основного обмена тиреоидными гормонами может осуществляться на уровне изменения чувствительности митохондрий к действию цитоплазматического гликопептида, индуцирующего электрогенный транспорт анионов через внутреннюю мембрану митохондрий.

Список литературы:

1. Гайнутдинов М.Х., Мирмахмудова С.И., Муллагалиева Н.М., Туракулов Я.Х. // Бюлл. эксп. биол. и мед. – 1984. – № 3. – С. 293–295. Каримова Ш.Ф., Минаварова Ш.A., Музаффархонов Ш.М., Мирмахмудова С.И. // Развитие и актуальные вопросы современной науки. – Магнитогорск, 2018. – № 6 (13). – С. 151–156.
2. Кубарко А.И., Yamashita S. Щитовидная железа. Фундаментальные аспекты. – Минск; Нагасаки, 1998.
3. Туракулов Я.Х., Гайнутдинов М.Х. Физиологическая регуляция энергетических реакций митохондрий. – Ташкент : Фан, 1980. – С. 188.
4. Bronk J.R. // Biochim. et biophys. acta. – 1960. – Vol. 37. – № 2. – Р. 321–336. Effects of thyroid hormone on mitochondrial oxidative phosphorylation / A.J. Verhoeven, P. Kamer, A.K. Groen, J.M. Tager // Oxidative Medicine and Cellular Longevity. – 2013. – Article ID 218145. – Р. 15.
5. Enheimer J.H., Surks M.J. Biochemical actions of hormones. – N.Y. : Acad. Press, 1975. – Vol. III. – Р. 119–155.
6. Goglia F., Silvestri E., Lanni A. Thyroid hormones and mitochondria // Biosci Rep. – 2002, Feb. – № 22 (1). – Р. 17–32.
7. Harper M.E., Seifert E.L. // Thyroid. – 2008, Feb. – № 18 (2). – Р. 145–156.
8. Schneider W. // J. Biol. Chem. – 1948. – Vol. 176. – № 1. – Р. 250–253.
9. Silvestri, Schiavo L., Lombardi, Goglia F. // Acta Physiol. Scand. – 2005, Aug. – № 184 (4). – Р. 265–283.