Анотація до роботи:

Міщук Д.О. Вплив етанолу на властивості Na⁺,K⁺-АТР-ази кори головного мозку щурів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 – біохімія. Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України, Київ, 2004.

Дисертація присвячена вивченню закономірностей мембранотропного впливу етанолу in vitro на Na⁺,K⁺-ATP-азу мікросомної фракції кори головного мозку щурів та характеристиці активності цієї ферментної системи плазматичних мембран in vivo за умов хронічного споживання етанолу.

Встановлено, що ступінь інгібування Na⁺,K⁺-АТР-азної активності етанолом підвищується за умов дезорганізації мембранного оточення ферменту детергентом DS-Na та фосфоліпазою А₂ з отрути кобри, а для субтипів (за уабаїнчутливістю) ізоформ каталітичної субодиниці залежить від інтенсивності інактивуючого впливу DS-Na.

Дія етанолу та бутанолу на АТР-азні активності є подібною за характером і відмінною за ефективністю. Ці спирти також по-різному модифікують структуру поверхневої ділянки мембрани (відповідно до змін власної триптофанової флуоресценції мембранних білків та флуоресценції 1-анілінонафталін-8-сульфонату).

В умовах споживання 20% етанолу (об/об) самицями в період лактації відбувається зниження Na⁺,K⁺-АТР-азної активності (однакове для ізоформ) мікросомної фракції кори головного мозку щурів на 10-й день після народження у відповідності з пригніченням розвитку кори мозку в цей період. Довготривале споживання дорослими щурами 15% етанолу (об/об) після 15 місяців призводило до пригнічення Na⁺,K⁺-АТР-азної активності за рахунок її уабаїнчутливого компонента.

1. Зважаючи на суперечливість поглядів стосовно закономірностей прямої мембранотропної та опосередкованої дії етанолу на Na⁺,K⁺-АТР-азу, в роботі проведено дослідження впливу етилового спирту на активність цього ферменту кори головного мозку щурів за умов in vitro та in vivo. Показано, що чутливість Na⁺,K⁺-АТР-ази до дії етанолу in vitro залежить від цілісності білок-ліпідного комплексу ферменту в мембрані. В експериментах in vivo вперше виявлено зниження Na⁺,K⁺-АТР-азної активності на кінець першої декади ранньої постнатальної алкоголізації щурят та через 15 місяців довготривалої алкоголізації дорослих щурів.

2. Показано, що за присутності етанолу в середовищі попередньої обробки мікросомної фракції DS-Na відбувається підсилення інактивації Na⁺,K⁺-АТР-ази при дестабілізації мембранного оточення ферменту в умовах дії детергенту та підвищення температури (20⁰37⁰С) на тлі [DS-Na]_opt. Встановлено, що чутливість Na⁺,K⁺-АТР-ази до інгібування етиловим спиртом за його присутності в середовищі АТР-азної реакції підвищується в умовах попередньої дезорганізації мембранного оточення ферменту DS-Na та фосфоліпазою А₂.

3. Виявлено, що за присутності етанолу та бутанолу в середовищі АТР-азної реакції більш чутливою до інгібування є Na⁺,K⁺-АТР-аза плазматичних мембран клітин кори головного мозку щурів (для етанолу I₅₀=0,69±0,01М, для бутанолу I₅₀=0,08±0,001М), ніж Mg²⁺-АТР-аза (для етанолу I₅₀>2М, для бутанолу I₅₀=0,23±0,01М) та уабаїнчутливі ізоформи каталітичної субодиниці Na⁺,K⁺-АТР-ази, ніж a1-ізоформа. Переважна інактивація етанолом a1-ізоформи Na⁺,K⁺-АТР-ази виявляється лише за умов її більшої попередньої інактивації детергентом.

4. Показано, що зміни поверхневих властивостей мембран клітин кори головного мозку в умовах дії етанолу та бутанолу є різнонаправленими. В діапазоні концентрацій етанолу, що інгібують Na⁺,K⁺-АТР-азу, відбувається розрідження поверхні мембрани, відповідно до гасіння флуоресценції АНС. Бутанол в концентраціях 0,3М не змінює, а при вищих концентраціях викликає зростання інтенсивності флуоресценції АНС, імовірно, внаслідок підвищення ригідності поверхні мембран. Виявлено більш виразне зниження інтенсивності власної триптофанової флуоресценції мембранних білків у присутності бутанолу, порівняно з етанолом.

5. Пренатальна алкоголізація 20% етанолом протягом останнього триместру вагітності не супроводжується зменшенням загальної Na⁺,K⁺-АТР-азної активності кори головного мозку життєздатного потомства (через 1 день після пологів). Проте на 10-й день постнатальної алкоголізації (час найбільшої затримки розвитку кори) виявлено вірогідне зниження (на ~30%) Na⁺,K⁺-AТР-азної активності (однакове для ізоформ) у порівнянні з контрольними тваринами. Після 20-го постнатального дня відмінності між величинами ферментативної активності не виявляються. Mg²⁺-АТР-азна активність мікросомної фракції підвищується в онтогенезі незалежно від Na⁺,K⁺-AТР-азної активності і нечутлива до постнатальної алкоголізації.

6. Довготривале споживання щурами 15% етанолу протягом 15 місяців призводило до помірного (на 13%) зниження Na⁺,K⁺-АТР-азної активності плазматичних мембран кори головного мозку за рахунок зниження, головним чином, уабаїнчутливого компонента ферментативної активності (на 15%). Структурні характеристики мембран (за параметрами флуоресценції білкових триптофанових залишків та АНС), вміст SH-груп у постмітохондріальному супернатанті та інтенсивність пероксидації ліпідів (МДА) не змінюються. У вихідному гомогенаті зменшується відносний до білків вміст SH-груп, підвищується чутливість кори мозку до індукованої пероксидації.

Публікації автора:

1. Мищук Д.О., Зимина В.П., Капля А.А. Чувствительность Na⁺,K⁺-АТР-азы коры головного мозга крыс к этанолу при нарушении структуры плазматической мембраны додецилсульфатом натрия // Укр. біохім. журн. – 2002. – Т. 74, № 5. – С. 55-61.

2. Мищук Д.О., Капля А.А. Состояние Na⁺,K⁺-АТР-азной системы коры головного мозга крыс в постнатальный период в условиях потребления этанола самками при беременности и лактации // Укр. біохім. журн. – 2002. – Т. 74, № 6. – С. 58 - 64.

3. Мищук Д.О., Капля А.А. Влияние этанола на структурно-функциональные характеристики мембран коры головного мозга крыс in vitro // Укр. біохім. журн. – 2003. – Т. 75, № 2. – С. 55 - 61.

4. Мищук Д.О., Капля А.А. Структурно-функциональное состояние мембран в микросомной фракции коры головного мозга крыс в условиях длительного потребления этанола // Укр. біохім. журн. – 2003. – Т. 75, № 4. – С. 97-100.

5. Kaplya O., Mishchuk D. Effect of maternal ethanol consumption by pregnant and lactating rats on Na⁺,K⁺-АТР-ase activity in the postnatal brain // Annales universitatis Mariae Curie-Sclodowska. – Lublin, Polonia. – 2002. – Vol. XV, № 39. – P. 435 - 437.

6. Мищук Д.О. Влияние этанола на Na⁺,K⁺-AТФазную активность коры головного мозга в постнатальном онтогенезе крыс // Биология – наука 21-го века: Сборник тезисов. – Том. 1. – Пущино. – 2002. – С. 283-284.

7. Капля О.А., Мищук Д.О., Зиміна В.П. Особливості Na⁺,K⁺-AТР-азної системи кори головного мозку в постнатальному онтогенезі щурів за умов хронічного споживання етанолу самками під час вагітності та в період лактації // Укр. біохім. журн. – 2002. – Т. 74, № 4а (додаток 1). – С. 136-137.

8. Міщук Д.О., Капля О.А., Зиміна В.П. Мембранотропна дія етанолу на Na⁺,K⁺-AТФазу кори головного мозку щурів // Тези доповідей ІІІ з’їзду біофізичного товариства. – Львів. – 2002. – С. 79.