Коробов В'ячеслав Миколайович. Механізми адаптації ссавців до гіпоксії за участю дихальних гемопротеїнів: дисертація д-ра біол. наук: 03.00.04 / НАН України; Інститут біохімії ім. О.В.Палладіна. - К., 2003.
Анотація до роботи:
Коробов В.М. Механізми адаптації ссавців до гіпоксії за участю дихальних гемопротеїнів. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.04. – біохімія. – Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України, Київ, 2003.
Проведено порівняльне дослідження структурно-функціональних характеристик дихальних гемопротеїнів крові і м’язів вторинноводних амніот, здатних припиняти зовнішнє дихання на тривалий термін, і наземних ссавців. Воно показало, що в процесі освоєння тваринами нових екологічних ніш в складі міоглобіну відбувалося закріплення таких амінокислотних заміщень, які обумовлюють його високу розчинність і можливість накопичення у міоциті без загрози викристалізації, не порушують структури гідрофобного ядра, що є необхідною умовою збереження просторової організації міоглобіну. Показано, що у короткотривалий період адаптації до нестачі О2 у повітрі, що вдихається, відбуваються перебудови в кисневотранспортній системі, які характеризуються підвищенням спорідненості гемоглобіну до О2 внаслідок модифікації білкової молекули малоновим діальдегідом і оксидом азоту. Це корелює з переключенням мітохондрій у режим з переважаючим окисненням сукцинату і передує нормалізації активності антиоксидантних ферментів. Установлено, що корекція функціональних зсувів в киснево-транспортній, киснево-утилізуючій та антиоксидантній системах за умов гіпоксії дипептидом карнозином обумовлена його здатністю нормалізувати прооксидантно-антиоксидантну рівновагу, корегувати окисне фосфорилювання у мітохондріях та усувати функціональні порушення у циклі оксиду азоту.
1. У зв’язку з актуальністю проблеми впливу гіпоксії на організм і відсутністю єдиної науково обгрунтованої концепції цілеспрямованого пошуку ефективних антигіпоксантів природнього походження проведені дослідження, що дозволили встановити функціональний зв’язок між кисневотранспортною, кисневоутилізуючою та антиоксидантною системами при адаптації ссавців до нестачі кисню і з’ясувати механізм корегуючої дії м’язового дипептиду карнозину та можливість його використання як ефективного антигіпоксанта.
2. У роботі представлені результати порівняльного аналізу структурно-функціональної організації дихальних гемопротеїнів крові та м’язів вторинноводних амніот, здатних не відчуваючи кисневої нестачі, припиняти зовнішнє дихання на тривалий період, і наземних тварин, не адаптованих до нестачі О2. Встановлено, що у процесі засвоєння нових екологічних ніш тваринами у складі гемоглобіну (Hb) і міоглобіну (Mb) відбувалося закріплення таких амінокислотних заміщень, які забезпечували тваринам високу життєздатність за умов низьких рО2. Амінокислотні заміщення, що закріплені природнім добором, переважно локалізовані на поверхні білку і не викликають суттєвих змін його гідрофобного ядра. Це є необхідною умовою збереження функціонально виправданої просторової організації Mb, забезпечуючи йому відносно високу розчинність без загрози кристалізації і посилення ємності NO-депонуючої компоненти циклу оксиду азоту у м’язах.
3. Порівняння профілей гідрофобності Mb напівводних амніот (бобер, ондатра), миші та кашалота показали, що вони є подібні. Локалізація, розмір та ступінь гідрофобності кластерів у Mb тварин, природньо резистентних до нестачі О2, є ідентичними в ділянках з максимальною гідрофобністю.
4. Попри значну кількість амінокислотних заміщень профілі a-спіралевости та b-закрутів Mb пірнаючих і наземних ссавців є ідентичні, що вказує на “стійкість” ймовірних кривих до амінокислотних заміщень та на збереження просторової структури Mb у різних екологічних груп тварин.
5. Розчинність та конформаційна стабільність Mb вторинноводних амніот значно вищі, ніж у Mb миші, що визначає надійність збереження функціональної активності за умов критичних змін мікрооточення при розвитку метаболічного ацидозу, індукованого гіпоксичним фактором.
6. Динамічні зміни у популяційному спектрі еритроцитів периферійної крові досліджуваних тварин у процесі адаптації до гіпоксії є видоспецифічними і визначаються як компенсаторним посиленням еритропоезу, так і наявністю відповідних факторів мікрооточення еритроцитів у кровоплині. До цих факторів належать молекул середньої маси, кількість яких під впливом гіпобаричної гіпоксії зростає у крові щурів з 0.63±0.02 до 1.20±0.08 г/л, що супроводжується збільшенням вмісту пептидного пулу, утвореного з продуктів обмеженого протеолізу Hb.
7. Виявлена відмінність у пероксидазній і нітритредуктазній активності та в NO-депонуючій здатності хроматографічних фракцій Hb є передумовою формування дискретного мобільного фізіологічного депо NO та його оптимального використання системами організму за умов нестачі О2.
8. Рівень мРНК Mb в тканинах в різні періоди формування адаптивної реактивності організму до гіпоксії корелює з особливостями розподілу О2 між органами. У м’язах, що характеризуються відносно високою резистентністю до нестачі О2, на відміну від мозку, печінки, нирок, одноразовий вплив гіпоксії ініціює деградацію мРНК Mb. При тривалій дії переривчастого гіпоксичного фактору інтенсивність експресії гену Mb у м’язах та мозку зростає, а у високоперфузованих органах – нирках і печінці, навпаки, пригнічується.
9. У системі швидкого реагування на гіпоксичний фактор NO відіграє важливу роль, утворюючись кисневонезалежним шляхом відновлення ксантиноксидазою ендогенних нітрат- і нітрит-аніонів. Утворений нітритредуктазною компонентою циклу оксиду азоту NO виступає у ролі системного регулятора вибіркового окиснення сукцинату у мітохондріях шляхом монополізації циклу трикарбонових кислот через активацію сукцинатдегідрогенази.
10. Спрямованість і динамічний прояв NO-системи в коротко- та довготривалий періоди адаптації до гіпоксії свідчать про важливість ролі NO у формуванні механізмів резистентності до тимчасової нестачі О2. На відміну від наземних тварин кількість продуктів метаболізму NO в сечі вторинноводних амніот у відповідь на короткочасну дію гіпоксичного фактора зменшується, що свідчить про існування в організмі пірнаючих тварин механізмів швидкого використання NO, які виникли в процесі освоєння водного середовища існування.
11. У формуванні механізмів адаптації до гіпоксії важлива роль належить функціональній взаємодії між киснево-транспортною, киснево-утилізуючою і антиоксидантною системами. Утворений за умов гіпоксичного стресу в результаті активації вільнорадикальних процесів малоновий діальдегід ініціює лівосторонній зсув кисневодисоціаційної кривої окси-Hb в область низьких рО2, що корелює з переключенням мітохондрій у режим економної утилізації кисню з переважним окисненням сукцинату і передує процесам відновлення активності антиоксидантних ферментів та нормалізації вмісту продуктів ПОЛ.
12. Корекція функціональних зсувів в киснево-транспортній, киснево-утилізуючій та антиоксидантній системах, за умов гіпоксії м’язовим дипептидом карнозином обумовлена його здатністю нормалізувати прооксидантно-антиоксидантну рівновагу, корегувати окисне фосфорилювання у мітохондріях та усувати функціональні порушення у циклі оксиду азоту. Все це підвищує неспецифічну резистентність організму.
Публікації автора:
Монографія
Стаpодуб Н.Ф., Коpобов В.Н., Назаpенко В.И. Миоглобин: стpуктуpа, свойства, синтез, биологическая pоль.-Киев: Наук. думка, 1992.-284 с.
Статті у фахових наукових виданнях
Сухомлинов Б.Ф., Стойка Р.С., Коробов В.Н. Физико-химические свойства и аминокислотный состав гемоглобина бобра Castor fiber // Журн. эвол. биохим. и физиол.-1974.-Т.10, № 3.-С.305-308.
Сухомлинов Б.Ф., Коробов В.Н., Юкало В.Г., Демчук В.В. Гетерогенная природа гемоглобинов животных с повышенной устойчивостью к гипоксии // Укр. биохим. журн.-1978.-Т.50, № 2.-С.171-173.
Артюх Р.И., Горбунова Н.И., Волькенштейн В.М., Сухомлинов Б.Ф., Коробов В.Н. Исследование конформационных свойств спин-меченного по Tyr 103 ферримиоглобина бобра Castor fiber // Вестник Львов. ун-та. Сер. биол. Вып.15. Физико-химические механизмы действия экстремальных факторов на животный организм.-Львов: Высш. шк.-1984.-С.74-79.
Коробов В.Н., Убийвовк В.М., Преображенская Е.М. Влияние экспериментальной высотной гипоксии на физико-химическую характеристику гемоглобинов млекопитающих // Вестник Львов. ун-та. Сер. биол. Вып.15. Физико-химические механизмы действия экстремальных факторов на животный организм. - Львов: Высш. шк.-1984.-С.88-94.
Шелестов В.М., Коробов В.Н. Рентгеноструктурные исследования поликристаллического препарата метмиоглобина бобра Castor fiber // Вестник Львов. ун-та. Сер. биол. Вып.15. Физико-химические механизмы действия экстремальных факторов на животный организм.-Львов: Высш. шк.-1984.-С.94-96.
Коробов В.Н. Эволюционное становление кислородобеспечивающей системы и ее значимость в надежности биологических объектов // Надежность биол. систем.-К.: Наук. думка, 1985.-С.188-195.
Сухомлинов Б.Ф., Коробов В.Н., Гончар М.В., Дацюк Л.А., Коржев В.А. Сравнительный анализ пероксидазной активности миоглобинов млекопитающих // Журн. эвол. биохим. и физиол.-1987.-Т.23, № 1.-С.37-41.
Коробов В.Н., Дацюк Л.А., Патер Л.В. Стабильность миоглобина бобра в присутствии перекиси водорода // Вестник Львов. ун-та. Сер. биол. Вып. 18. Молекулярные механизмы действия экстремальных факторов на структурно-функциональные свойства биологических макромолекул.-Львов: Высш. шк.-1988.-С.50-54.
Струбицкий И.В., Коробов В.Н., Алексевич Р.В. Определение кислород-диссоциационных свойств гемоглобина методом спектрофотометрии // Лаб. дело.-1988.-№12.-С.11-13.
Коробов В.Н., Назаренко В.И., Стародуб Н.Ф. Способность к аутокислению миоглобина человека и некоторых полуводных животных // Укр. биохим. журн.-1989.-Т.61, № 1.-С.17-22.
Коробов В.Н., Струбицкий И.В. Влияние гипоксии на фракционный состав эритроцитов периферической крови крыс // Физиол. журн. СССР им. И.М.Сеченова.-1989.-Т.75, № 4.-С.515-519.
Сухомлинов Б.Ф., Коробов В.М., Федорович А.М., Васільєва В.О Спектральні властивості міоглобінів напівводяних ссавців // Укр. біохім. журн.-1991.-Т.63, № 2.-С.22-26.
Коpобов В.М., Климишин Н.І., Павлюк Н.В., Васільєва В.С. Антиоксидантна система кpові за умов гіпобаpичної гіпоксії, нітpатної інтоксикації та pентгенівського опpомінення // Вісник Львів. ун-ту. Сер. біол. Вип. 22. Механізми біологічної дії іонізуючої радіації та екстремальних факторів.-Львів: Вища шк.-1992.-С.21-23.
Коpобов В.Н., Долиба Н.М., Телегус Я.В. Каpнозин в адаптации к гипобаpической гипоксии // Биохимия.-1993.-Т.58, вып. 5.-С.740-743.
Коpобов В.Н., Голубий Е.М. Роль миоглобина в адаптации мышечной системы к физическим нагpузкам и гипоксии // Успехи совp. биол.-1993.-Т.113, № 1.-С.60-70.
Бабський А.М., Стефанків Ю.С., Коpобов В.М. Вплив сублетальної дози нітpиту натpію на дихання та окиснювальне фосфоpилювання у мітохондpіях печінки щуpа // Укp.біохім. жуpн.- 1993.-Т.65, № 6. -С.369-372.
Федоpович А.М., Александpов М.А., Климишин Н.І., Павлюк Н.В., Коpобов В.М. Фізико-хімічні та функціональні властивості гемоглобіну щуpів за умов нітpатної інтоксикації // Вісник Львів. ун-ту.-Сер. біол. Вип.23. Механізми біологічної дії радіації та інших екстремальних факторів навколишнього середовища.-Львів: Вища шк.-1994.-С.66-70.
Коpобов В.Н., Климишин Н.И., Павлюк Н.В., Стpубицкий И.В., Басалкевич Е.Е. Сpавнительный анализ кислоpодсвязывающих и антиоксидантных свойств кpови лабоpатоpных животных и ондатpы Ondatra zibethica // Жуpн. эвол. биох. и физиол.-1995.-Т. 31, № 3.-C.369-372.
Доліба М.М., Гордій С.К., Коробов В.М. Вплив гіпоксичної гіпоксії на енергетичний метаболізм у мітохондріях печінки і вміст ацетилхоліну у різних тканинах // Фізіол. журн.-1996.-Т.42, №5-6.-С.45-50.
Коробов В.Н., Крысько О.М., Кащак Н.И., Бойко М.Н., Игнатенко Ю.В. Роль карнозина в превращении нитрита натрия // Первичные фотофизические и фотохимические процессы в биосистемах различных уровней организации.-Воронеж: ВГУ.-1996.-С.68-69
Васільєва В.О., Коробов В.М., Великий М.М. Роль міоглобіну у забезпеченні тканин киснем // Укр. біохім. журн.-1996.-Т.68, № 4.-С.45-55.
Сісецький А.П., Стародуб М.Ф., Лутай М.І., Коробов В.М., Ломаковський О.М., Терновий К.С., Грабов С.О., Богданов В.В. Особливості функціонування еритрону при атеросклеротичному ураженні вінцевих артерій // Укр. кардіол. журн.-1996.-№ 5-6.-С.52-55.
Коробов В.М., Телегус Я.В., Педаченко Є.Г., Гук А.П., Омельченко В.В. Перспективність використання карнозину для загоєння ран // Актуальні пробл. медиц., біол., ветеринарії і сільськ. госп.-1996.-Т.2.-С.105-107.
Гук А.П., Крисько О.М., Піддубняк В.А., Коробов В.М. Перекисне окислення ліпідів і активність ферментів антиоксидантної системи при важкій черепно-мозковій травмі // Український вісник психоневрології. –1996. –Т.4, №3(10). -С.330-331.
Коробов В.М. Мембранопротекторні властивості карнозину в нормі і при діабеті // Експерим. та клін. фізіол. і біохім.-1997.-Т.2.-С. 335-338.
Павлюк Н.В., Крисько О.М., Климишин Н.І., Голубій Є.М., Коробов В.М., Дудок К.П., Великий М.М. Стан антиоксидантної та кисневотранспортної систем крові в процесі адаптації до гіпоксичної гіпоксії // Укр. біохім. журн.-1998.-Т.70, № 4.-С.58-64.
Вальовка Т.Й., Назаренко В.І., Коробов В.М., Великий М.М. Фізико-хімічна характеристика і функціональні властивості мембранозв’язаного гемоглобіну // Укр. біохім. журн.- 1998.-Т.70, № 6.-С.59-63.
Кука О.Б., Крисько О.М., Бойко М.М., Коробов В.М. Функціональні властивості кисневоутилізуючої та кисневотранспортної систем високо- та низькорезистентних до гіпоксичної гіпоксії щурів // Фізіологічний журнал. –1998. –Т.44, №3. -С.164.
Крисько О.М., Кащак Н.І., Федорович А.М., Коробов В.М., Бойко М.М. Вплив карнозину на перетворення нітриту натрію в присутності каталази в умовах in vitro // Укр. біохім. журн.-1999.-Т. 71, № 1.-С.86-89.
Крисько О.М., Климишин Н.І., Коробов В.М., Великий М.М. Дослідження перекисних процесів у тканині печінки щурів за умов нітритної інтоксикації при попередньому введенні карнозину // Експерим. та клін. фізіол. і біохімія.- 1999.-№ 1.-С.23-26.
Коробов В.М., Крисько О.М., Бойко М.М., Великий М.М., Федорович А.М. Вплив карнозину на утворення комплексів гемоглобіну з оксидом азоту у крові щурів при нітритній інтоксикації // Наук. записки Тернопіль. держ. педагогічн. ун-ту. Серія: Хімія.-1999.-№ 3.-С.56-60.
Сутковой Д.А., Педаченко С.П., Гук А.П., Коробов В.М., Троян О.І., Теплицький М.Г. Антиоксидантна дія карнозину при черепно-мозковій травмі // Мед. перспективи.-1999.-Т.4, № 3.-С.37-44.
Токарєва Л.В., Сибірна Н.О., Великий М.М., Коробов В.М. Вплив карнозину на проліферативну активність клітин еритрону // Експер. клін. фізіол. біох.-1999.- № 2.-С.15-17.
Бойко М.М., Крисько О.М., Федорович А.М., Коробов В.М. Вплив карнозину на фізико-хімічні властивості гемоглобіну // Експер. клін. фізіол. біох.-1999.- № 3.-С.30-34.
Коробов В.М. Корекція порушень кисневотранспортної і антиоксидантної систем за умов гіпоксичних стресів карнозином // Вісник Харків. Ун-ту. – 1999. –Т.3, №1-2. –С. 46-51.
Крисько О.М., Коробов В.М., Хороший П.В., Стефанків Ю.С., Бойко М.М. Дослідження впливу карнозину на процеси дихання та окисного фосфорилювання мітохондрій печінки щурів за умов нітритної інтоксикації // Наук. вісник Львів. держ. акад. ветеринар. медицини ім С.З.Гжицького.-2000.-Т.2, №2.-С.161-163.
Коробов В.М. Вплив карнозину на мембрани еритроцитів у нормі та за діабету // Укр.біохім. журн.-2000.-Т.72, № 2.-С.94-96.
Коробов В.Н., Маурисио Р.Б., Мукалов И.О., Стволинский С.Л. Стабилизация карнозином эритроцитарных мембран в норме и при экспериментальном диабете // Патол. физиол. эксп. тер.-2000.-№2.–C.13-15.
Крисько О., Бойко М., Коробов В., Козак О., Великий М., Федорович А. Вплив карнозину, Zn-карнозину і таурину на вміст лактату та пірувату у мозку щурів за умов гіпоксичного стресу // Вісник Львів. ун-ту. Сер. біол. – 2000.-вип. 25.– С. 23-27.
Бойко М., Крисько О., Коробов В., Федоровия А., Великий М. Вплив карнозину та його комплексу з цинком на утворення оксиду азоту в головному мозку щурів за умов гіпоксичної гіпоксії // Вісник Львів. ун-ту. Сер. біол.-2000.- №26. – С.27-32.
Коробов В.М., Коробова О.В., Великий М.М. Вплив карнозину на вміст міоглобінової м-РНК у скелетних м’язах щурів за умов гемічної гіпоксії // Вісник Львів. ун-ту. Сер. биол.-2000. №26.-С.33-38.
Boyko M.M., Korobov V.M., Veliky M.M. Effects of carnosine and Zn-carnosine on the level of free amino acids the olfactory bulb of rats in hypoxic hypoxia // Neurophysiology. -2000.- Vol.32, №3. - P.277-278.
Коробов В.М. Експресія генів міоглобіну в динаміці адаптації до гіпоксії // Біологія тварин. – 2000. - Т.2, №2. – С.164-168.
Коробов В.М. Вплив гіпоксичної гіпоксії на кисневозв’язувальні властивості гемоглобінів щурів і напівводних амніот // Експер. клін. фізіол. біох.-2001.- № 1.-С.38-41.
Коробов В.М. Вплив плазми крові тварин, попередньо адаптованих до гіпоксії, на вміст 2,3-БФГ в еритроцитах інтактних щурів // Вісник Львів. ун-ту. Сер. биол.-2001. №27.-С.36-40.
Коробов В.М., Коробова О.В. Вплив гіпоксичної гіпоксії на динаміку синтезу міоглобіну в скелетних м’язах щурів // Вісник Львів. ун-ту. Сер. биол.-2001. №27.-С.41-46.
Коробов В.М. Роль оксиду азоту в регуляції транспорту газів // Укр. біохім. журн. - 2001. - T.73, №4. - С.13-18.
Korobov V., Bolesta I., Dika A., Korobova O., Savicky A. Optical analysis of middle-molecular mass molecules of of blood of individuals suffering from myocardial ischemia // Ukrainian journal of physical optics. – 2002. – Vol.3, №1. – Р.35-42.
Коробов В.М. Біохімія оксиду азоту в нормі та за патологій що супроводжуються гіпоксичним станом організму // Укр. біохім. журн. – 2002. – Т.74, №4а. –С.101.
Ель Ідріссі А., Коробова О.В., Мусіянович Р.Я., Коробов В.М., Новіков В.П. Вплив аргінінопохідного нафтохінону на NO-синтазну систему за умов гіпобаричної гіпоксії // Фармацевтичний журнал. –2002. - №3. –С.74-78.
Коробов В. Квазіферментативні активності гемоглобіну в динаміці адаптації до гіпоксії // Вісник Львів. ун-ту. Сер. біол.-2002. №31.-С.39-43.
Патенти і винаходи:
Пат. 4914972 Україна, G01N33/48. Пристрій для визначення кисневодисоціаційних кривих міоглобінів: Пат. 4914972 Україна, B01L3/00/ Федорович І.П., Коробов В.М. (Україна); № 15866 C1; Заяв. 20.12.91; Опубл. 30.06.1997. – 3 с.
Пат. 2001063807 Україна, C01B21/24. Пристрій для отримання і дозованої подачі оксиду азоту і побудови кривих дисоціації оксигемоглобіну в присутності оксиду азоту: Пат. 2001063807 Україна, G01N33/50/ Коробов В.М., Федорович А.М., Соколик Н.В. (Україна); №45158 А; Заяв. 06.06.2001; Опубл. 15.03.2002. – 5 с.
Пат. 2001075432 Україна, C07K5/06. Спосіб лікування діабету і його ускладнень: Пат. 2001075432 Україна, A61K38/00, G01N33/00/ Коробов В.М., Бурда В.А. (Україна); №47123 A; Заяв. 31.07.2001; Опубл. 17.06.2002. – 4 с.
