Морфологические изменения митохондрий и клеток млекопитающих, индуцируемые гипохлорной кислотой

Заводник И. Б.; Кравчук Р. И.; Ильич Т. В.; Лапшина Е. А.; Вейко А. Г.; Заводник Л. Б.; Островская О. Б.; Курбат М. Н.

Морфологические изменения митохондрий и клеток млекопитающих, индуцируемые гипохлорной кислотой

Заводник И. Б., Кравчук Р. И., Ильич Т. В., Лапшина Е. А., Вейко А. Г., Заводник Л. Б., Островская О. Б., Курбат М. Н.

2019

https://doi.org/10.29235/1029-8940-2019-64-2-156-168

Гипохлорная кислота, HOCl, является одним из наиболее сильных биологических окислителей и важнейшим медиатором воспалительных повреждений клеток и тканей. В настоящей работе изучен характер изменения морфологии митохондрий клеток печени крыс, эритроцитов крыс и клеток линии B14 при окислительном воздействии HOCl in vitro.Внесение HOCl (300 мкМ) в суспензию митохондрий вызывало изменения органелл, незначительно снижало среднюю суммарную длину и среднее количество крист в одной митохондрии без изменения длины одной кристы, уменьшало среднюю площадь сечения митохондрии и удлиняло профили митохондрий, увеличивая число измененных митохондрий и гетерогенность популяции. Кроме того, наблюдалась деполяризация митохондриальных мембран, скорость и степень которой определялись концентрацией HOCl. Воздействие HOCl (25–150 мкМ) в течение 60–180 с индуцировало лизис эритроцитов крыс, которому предшествовало изменение формы и размеров клеток.Рассчитанная нами константа диссоциации HOCl с эритроцитарной мембраной составила 140 ± 25 мкМ, кооперативность процесса взаимодействия (коэффициент Хилла) – 2,1. В клетках линии B14 воздействие HOCl (100 мкМ) вызывало потерю способности сорбироваться на субстрате, формировать ассоциаты и последующее сжатие клеток. Таким образом, морфологические (и функциональные) перестройки митохондрий печени крыс вследствие воз- действия HOCl могут служить одной из причин гибели клеток в очагах воспаления. На уровне целых клеток воздействие HOCl вызывает лизис эритроцитов и глубокие повреждения клеток линии B14.

Заводник И. Б., Кравчук Р. И., Ильич Т. В., Лапшина Е. А., Вейко А. Г., Заводник Л. Б., Островская О. Б., Курбат М. Н. Морфологические изменения митохондрий и клеток млекопитающих, индуцируемые гипохлорной кислотой. Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наук. 2019;64(2):156-168. https://doi.org/10.29235/1029-8940-2019-64-2-156-168

Цитирование

Список литературы

1. Apoptotic pathways involved in U937 cells exposed to LDL oxidized by hypochlorous acid / S. Vicca [et al.] // Free Radic. Biol. Med. – 2003. – Vol. 35, N 6. – P. 603–615. https://doi.org/10.1016/s0891-5849(03)00361-7

2. Chlorinative stress in age-related diseases: a literature review / M. Casciaro [et al.] // Immun. Ageing. – 2017. – Vol. 14, N 1. – P. 14–21. https://doi.org/10.1186/s12979-017-0104-5

3. Hypochlorous acid-mediated mitochondrial dysfunction and apoptosis in human hepatoma HepG2 and human fetal liver cells: role of mitochondrial permeability transition / M. Whiteman [et al.] // Free Radic. Biol. Med. – 2005. – Vol. 38, N 12. – P. 1571–1584. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2005.02.030

4. Neutrophils aggravate acute liver injury during obstructive cholestasis in bile duct-ligated mice / J. S. Gujral [et al.] // Hepatology. – 2003. – Vol. 38, N 2. – P. 355–363. https://doi.org/10.1053/jhep.2003.50341

5. Hypochlorous acid inhibits Ca2+-ATPase from skeletal muscle sarcoplasmic reticulum / T. G. Favero [et al.] // J. Appl. Physiol. – 1998. – Vol. 84, N 2. – P. 425–430. https://doi.org/10.1152/jappl.1998.84.2.425

6. Fernandes, R. M. Increased myeloperoxidase plasma levels in rheumatoid arthritisda / R. M. Fernandes, N. P. da Silva, E. I. Sato // Rheumatol. Int. – 2011. – Vol. 32, N 6. – P. 1605–1609. https://doi.org/10.1007/s00296-011-1810-5

7. Yang, Y.-T. T. HOCl causes necrotic cell death in human monocyte derived macrophages through calcium dependent calpain activation / Y.-T. T. Yang, M. Whiteman, S. P. Gieseg // Biochim. Biophys. Acta. Mol. Cell Res. – 2012. – Vol. 1823, N 2. – P. 420–429. https://doi.org/10.1016/j.bbamcr.2011.09.019

8. Повреждение митохондрий печени крыс при интоксикации тетрахлорметаном. Эффекты мелатонина / Ю. З. Максимчик [и др.] // Биол. мембраны. – 2010. – T. 27, № 3. – С. 262–271.

9. Hypochlorous acid damages erythrocyte membrane proteins and alters lipid bilayer structure and fluidity / I. B. Zavodnik

10. [et al.] // Free Radic. Biol. Med. – 2001. – Vol. 30, N 4. – P. 363–369. https://doi.org/10.1016/s0891-5849(00)00479-2

11. Hypochlorous acid-induced membrane pore formation in red blood cells / L. B. Zavodnik [et al.] // Bioelectrochemistry. – 2002. – Vol. 58, N 2. – P. 157–161. https://doi.org/10.1016/s1567-5394(02)00151-2

12. Johnson, D. Isolation of liver or kidney mitochondria / D. Johnson, H. A. Lardy // Meth. Enzymol. – 1967. – Vol. 10. – P. 94–96. https://doi.org/10.1016/0076-6879(67)10018-9

13. Protein measurement with the Folin phenol reagent / O. H. Lowry [et al.] // J. Biol. Chem. – 1951. – Vol. 193, N 1. – P. 265–275.

14. Millonig, G. A. Advantages of a phosphate buffer for osmium tetroxide solutions in fixation / G. A. Millonig // J. Appl. Рhysics. – 1961. – Vol. 32. – P. 1637–1643.

15. Reynolds, E. S. The use of lead citrate at high pH as an electron-opaque stain in electron microscopy / E. S. Reynolds // J. Cell. Biol. – 1963. – Vol. 17, N 1. – P. 208–212. https://doi.org/10.1083/jcb.17.1.208

16. Watson, M. L. Staining of tissue sections for electron microscopy with heavy metals. II. Application of solutions containing lead and barium / M. L. Watson // J. Cell Biol. – 1958. – Vol. 4, N 6. – P. 727–730. https://doi.org/10.1083/jcb.4.6.727

17. Åkerman, K. E. O. Safranine as a probe of the mitochondrial membrane potential / K. E. O. Åkerman, M. K. F. Wikström // FEBS Lett. – 1976. – Vol. 68, N 2. – P. 191–197. https://doi.org/10.1016/0014-5793(76)80434-6

18. Calcium-induced mitochondrial permeability transitions: parameters of Ca2+ ion interactions with mitochondria and effects of oxidative agents / N. G. Golovach [et al.] // J. Membr. Biol. – 2017. – Vol. 250, N 2. – P. 225–236. https://doi.org/10.1007/s00232-017-9953-2

19. Ультраструктура митохондрий и содержание в них свободных аминокислот при моделировании in vitro окислительного стресса воздействием трет-бутилгидропероксида: протекторное действие флавоноидов клюквы / И. Б. Заводник [и др.] // Лаб. диагностика. Вост. Европа. – 2018. – № 1. – С. 112–124.

20. The pro-inflammatory oxidant hypochlorous acid induces Bax-dependent mitochondrial permeabilisation and cell death through AIF-/EndoG-dependent pathways / M. Whiteman [et al.] // Cell. Signal. – 2007. – Vol. 19, N 4. – P. 705–714. https://doi.org/10.1016/j.cellsig.2006.08.019

21. Klamt, F. Taurine chloramine, an oxidant derived from neutrophils, induces apoptosis in human B lymphoma cells through mitochondrial damage / F. Klamt, E. Shacter // J. Biol. Chem. – 2005. – Vol. 280, N 22. – P. 21346–21352. https://doi.org/10.1074/jbc.m501170200

22. Hypochlorous acid inhibits glutathione S-conjugate export from human erythrocytes / M. Soszyński [et al.] // Biochim. Biophys. Acta. Biomembranes. – 2002. – Vol. 1564, N 2. – P. 479–486. https://doi.org/10.1016/s0005-2736(02)00500-x

Источник

Информация

Автор

Заводник И. Б. Гродненский государственный университет имени Янки Купалы.
Кравчук Р. И. Гродненский государственный медицинский университет.
Ильич Т. В. Гродненский государственный университет имени Янки Купалы.
Лапшина Е. А. Гродненский государственный университет имени Янки Купалы.
Вейко А. Г. Гродненский государственный университет имени Янки Купалы.
Заводник Л. Б. Гродненский государственный университет имени Янки Купалы.
Островская О. Б. Гродненский государственный медицинский университет.
Курбат М. Н. Гродненский государственный медицинский университет.

Страницы

156-168

Год издания

2019

Ключевые слова

Коллекции

Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наук