авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Роль митохондрий в обеспечении нормальной жизнедеятельности и выживания клеток млекопитающих

На правах рукописи

ХОЛМУХАМЕДОВ ЭХСОН ЛУКМАНОВИЧ РОЛЬ МИТОХОНДРИЙ В ОБЕСПЕЧЕНИИ НОРМАЛЬНОЙ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВЫЖИВАНИЯ КЛЕТОК МЛЕКОПИТАЮЩИХ 03.00.02 – биофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

ПУЩИНО 2009

Работа выполнена: Институт Теоретической и Экспериментальной Биофизики РАН, Пущино Российская Федерация Университет Северной Каролины, Чапел Хилл США (University of North Carolina at Chapel Hill, NC USA)

Официальные оппоненты: Доктор биологических наук, Профессор Виноградов Андрей Дмитриевич Доктор медицинских наук Профессор Маевский Евгений Ильич Доктор биологических наук Профессор Ягужинский Лев Сергеевич

Ведущая организация: ИНСТИТУТ БИОФИЗИКИ КЛЕТКИ РАН

Защита диссертации состоится “ 4 ”_Marta2009 г. в “_15-30_” часов на заседании совета Д 002.093.01 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Институте теоретической и экспериментальной биофизики РАН по адресу: 142290, г. Пущино Московской обл., ул. Институтская, 3, ИТЭБ РАН

С диссертацией можно ознакомиться в центральной библиотеке ПНЦБИ РАН по адресу: 142290, Московская область, г. Пущино, ул. Институтская, 3.

Автореферат разослан “_”2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физ.-мат. наук Ланина Н.Ф.

ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Митохондрии являются важнейшими внутриклеточными структурами, выполняющими значительную роль в функционировании клеток млекопитающих в нормальных условиях и в развитии патологических процессов.

Развитие большинства патологических процессов, в частности аноксии, ишемии, геморрагического шока и окисления этанола сопровождается нарушениями нормального функционирования митохондрий и глобальной потерей митохондриальных функций. Это выражается в неспособности митохондрий поддерживать электрохимический градиент ионов водорода на внутренней мембране, с потерей способности эффективно осуществлять окислительное фосфорилирование, производство АТФ и сбалансированный митохондриальный Ca2+ ионный гомеостаз, несмотря на наличие кислорода, и субстратов окисления. Изучение роли митохондрий в жизнедеятельности клеток млекопитающих осложнено множественностью функций выполняемых митохондриями и переплетением внутриклеточных и внешних факторов, определяющих взаимодействие между митохондриями и остальными внутриклеточными структурами. Многочисленные экспериментальные данные указывают на то, что митохондрии являются первичными мишенями патологических воздействий, которые в большинстве случаев обусловлены нарушениями внутриклеточного Ca2+ гомеостаза. Кроме хорошо известной роли митохондрий как основного производителя АТФ, универсальной внутриклеточной энергетической “валюты”, митохондрии также принимают непосредственное участие в регуляции концентрации свободного внутриклеточного Ca2+, исполняя роль внутриклеточного кальциевого депо с низким сродством, которое, однако, по своей емкости намного превосходит емкости эндо - и/или саркоплазматического ретикулумов. В нормальной, покоящейся клетке, митохондрии, окруженные цитоплазмой с низким уровнем ионов Ca2+, находятся в стационарном состоянии умеренного покоя, так как концентрация Ca2+ Ca2+ свободного существенно ниже сродства митохондриальной транспортирующей системы митохондрий. Однако при переходных процессах концентрация ионов Ca2+ в цитоплазме значительно возрастает, в особенности в областях, заключенных между эндоплазматическим ретикулумом и митохондриями.

Вследствие этого митохондрии оказываются окруженными высокой концентрацией свободных ионов Ca2+, что способствует накоплению значительного количества ионов Ca2+ в матриксе. В этих условиях концентрация ионов Ca2+ в матриксе митохондрий достигает значений достаточных для индукции изменений состояния митохондрий:

увеличению производства АТФ, генерации кислородных радикалов, активации неспецифической поры в мембране митохондрий, набуханию и разрыву внешней мембраны митохондрий. Т.о. митохондриальный транспорт Ca2+, в зависимости от количества накопленного Ca2+, определяет судьбу клеток млекопитающих от нормального функционирования до программируемой или некротической, клеточной гибели. При ишемическом повреждении сердечной мышцы, эта способность митохондрий накапливать и освобождать ионы Ca2+ определяет степень пост ишемического повреждения сердечной мышцы. В период ишемии, когда из-за закупорки коронарных сосудов подача кислорода и метаболитов к клеткам сердечной мышцы ограничена, активность митохондриальной дыхательной цепи подавлена и митохондриальная мембрана деполяризована. При этом накопления ионов Ca2+ в митохондриях не происходит и никаких внешних проявлений повреждений тканей не наблюдается. Наиболее резкие нарушения структуры и функции митохондрий и клеток наблюдаются после восстановления потока свежей крови через закупоренные коронарные сосуды, что приводит к подаче кислорода и метаболитов к ишемической ткани и удалению продуктов метаболизма. Поступление кислорода к анаэробным митохондриям с высоким уровнем восстановленности дыхательной цепи и переноса электронов, сопровождается быстрым восстановлением митохондриального мембранного потенциала, что приводит к значительному и интенсивному накоплению ионов Ca2+ в матриксе. Повреждающее действие избыточного накопления ионов Ca2+ усиливается в условиях повышенного окислительного стресса, которое наблюдается при окислении многих ксенобиотиков, включая окисление этанола, в клетках печени.



Различные патологические условия, приводящие к повреждению митохондриальных функций, т.о. обусловлены избыточным накоплением ионов Ca2+ в митохондриях, которое приводит к открыванию неспецифической поры и потере важнейших митохондриальных функций. Следовательно, для понимания механизмов токсического действия ионов Ca2+, приводящего к нарушению митохондриальных функций, необходимо исследовать динамику этих ионов в клетках и определить их взаимодействие с митохондриями на различных уровнях – в изолированных митохондриях, в клеточных культурах и в целом органе.

ЦЕЛИ РАБОТЫ. 1. Определение участия и роли митохондриального транспорта ионов 2+ Ca в поддержании нормальной жизнедеятельности клеток млекопитающих. 2.

Исследование степени участия митохондрий в определении динамики концентрации свободных ионов Ca2+ в цитоплазме. 3. Изучение роли митохондриальной компоненты в механизмах ишемического повреждения и противоишемического защитного действия активаторов плазматических АТФ-зависимых калиевых (КАТФ) каналов. 4. Определение необходимости «умеренной» деполяризации митохондрий в пост-ишемическом периоде для восстановления механической активности сердечной мышцы. 5.

Определение механизма токсического действия этанола на метаболизм митохондрий в целых клетках. 6. Исследование последствий закрывания пориновых каналов и нарушения нормального обмена метаболитов между митохондриями и клеткой на жизнедеятельность и жизнеспособность клеток млекопитающих.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.