Українська Русский English

ISSN 2522-9028 (Print)
ISSN 2522-9036 (Online)
DOI: https://doi.org/10.15407/fz

Fiziologichnyi Zhurnal

is a scientific journal issued by the

Bogomoletz Institute of Physiology
National Academy of Sciences of Ukraine

Editor-in-chief: V.F. Sagach

The journal was founded in 1955 as
1955 – 1977 "Fiziolohichnyi zhurnal" (ISSN 0015 – 3311)
1978 – 1993 "Fiziologicheskii zhurnal" (ISSN 0201 – 8489)
1994 – 2016 "Fiziolohichnyi zhurnal" (ISSN 0201 – 8489)
2017 – "Fiziolohichnyi zhurnal" (ISSN 2522-9028)

Fiziol. Zh. 2004; 50(2): 19-26


THE ROLE OF NO AND MITOCHONDRIAL PERMEABILITY TRANSITION PORE IN THE REGULATION OF OXYGEN COST OF A SKELETAL MUSCLE CONTRACTION

V.F. Sagach, A.Y. Boguslavskiy, A.V. Dmitrieva, S.N. Nadtochiy

  1. A.A.Bogomoletz Institute of Physiology National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev


Abstract

On anaesthetized dogs the role NO and mitochondrial permeability transition pore (MPTP) in the regulation of regional blood circulation, efficiency of oxygen using, and muscle contraction force was investigated. Under different frequency stimulation it was shown, that short-term (30 ``) smoothly tetanic contraction (40 Hz) is more economic for a skeletal muscle than short-term (30``) single contractions (8 Hz) with respect to the efficiency of oxygen using. Injection NOS inhibitor L-NMMA (2,7 mg/kg, i.a.) resulted in pronounced fall of a functional hyperemia magnitude (P<0,01), significant reduction of the muscle contractions force (P<0,01), and efficiency of oxygen using (P<0,01), in m.gastrocnemicus, in comparison with control. Pretreatment with an exogenous activator of MPTP phenilarsine oxide (PAO, 0,2 mg/kg, i.a.) caused a marked inhibition of an endothelium-dependent vessels dilation on skin-muscle region of rear limb. At the same time the muscle contractions force was significantly decreased (P<0,01) and efficiency of oxygen using was diminished too (P<0,01). This was accompanied by an appearance in blood from v.femoralis mitochondrial factor (MF), indicating MPTP activation. Preliminary injection of the exogenous NO donor sodium nitroprusside (0,2 mg/kg, iv) prevented considerably an inhibition of a dilation vessels reserve, a fall of muscle contractions force (Ð<0,01) and considerably reduced oxygen cost (P<0,01) of a m.gastercnemicus work also. The concentration of MF in blood from v. femoralis also was considerably reduced (Ð<0,001) that has been the evidence of MPTP inhibition. Thus, activation of MPTP and development of oxidative stress resulted in endothelium dysfunction, a force of muscle contraction diminishing and a significant decrease in efficiency of oxygen using. NO essentially reduced the negative effects of MPTP activation and was antagonist of oxidative damages development.

References

  1. Агоджанян Н.А., Багиров М.М., Березовский В.А. и др. Словарь справочник по физиологии и патофизиологии дыхания. К: Наук. думка, 1984.: 256 с.
  2. Надточий С.М., Богуславський А.Ю., Сагач В.Ф. Вивчення стабільного фактору мітохондріального походження in vivo // Фізіол. журн. 2003; 49,№5.: С.25-31.
  3. Сагач В.Ф., Вавілова Г.Л., Струтинська Н.А., Акопова О.В. Вплив індукторів та інгібіторів мітохондріальної пори на її утворення та на вивільнення неіндентифікованого мітохондріального фактора //Там само. №1: С.3-12.
  4. Сагач В.Ф., Дмитриева А.В. Исследование роли эндотелия в развитии реакций коронарных сосудов различного генеза // Кардиология. 1990; 30,№1: С.62-65.
  5. Сагач В.Ф., Дмитрієва А.В., Шиманська Т.В., Надточій С.М. Фактор, який вивільнюється під час реперфузії ішемізованого серця, дослідження впливу на міокард, коронарні та периферичні судини //Фізіол. журн. 2002; 48,№1.: С.38.
  6. Сагач В.Ф., Шиманська Т.В., Надточій С.М. Вивчення ролі оксиду азоту у змінах споживання кисню та кисневої вартості роботи серцевого м’яза // Там само. 2000; 46,№2: С.33-38.
  7. Сагач В.Ф., Шиманська Т.В., Надточій С.М. Фактор, який вивільнюється під час реперфузії ішемізованого серця, може бути маркером відкриття мітохондріальної пори // Фізіол. журн. 2003; 49, № 4: С.713.
  8. Borutaite V., Morkuniene R., Brown G.C. Nitric oxide donors, nitrosothiols and mitochondrial respiration inhibitors induce caspase activation by different mechanisms // FEBS Let. 2000; 467: P.155-159.
  9. Brookes P. S., Salinas E. P., Darley-Usmar K. et al. Concentration-dependent effect of nitric oxide on mitochondrial permeability transition and cytochrom c release // J. Biol. Chem. 2000; 275: P.20474-20479.
  10. Korge P., Goldhaber J.I., Weiss J.N. Phenylarsine oxide induced mitochondrial permeability transition , hypercontracture, and cardiac cell death // Amer. J. Physiol. 2001; 280: P.H2203-H2213.
  11. Marechal G., Gailly P. Effects of nitric oxide on the contraction of skeletal muscle // Cell. Mol. Life Sci. 1999; 55(89): P.1088-1102.
  12. Moncada S., Erusalimsci J. Does nitric oxide modulate mitochondrial energy generation and apoptosis? // Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2002; 3: P.214-220.
  13. Ravagnan L., Roumier T., Kroemer G. Mitochondria, the killer organelles and their weapons // J. Cell. Physiol. 2002; 192: P.131-137.
  14. Sastre J., Pallardo F.V., Vina J. Mitochondrial oxidative stress play a key role in aging and apoptosis // Life. 2000; 49: P.427-435.
  15. Sculachev V.P. Mitochondrial physiology and pathology; concepts of programmed death of organelles, cells and organisms // Mol. Asp. Med. 1999; 20: P.139-184.
  16. Taimor G., Hofstaetter B., Piper H.M. Apoptosis induction by nitric ixide in adult cardiomyocytes via cGMP-signaling and its impaiment after simulated ischemia // Cardiovasc. Res. 2000; 45: P.588-594.
  17. Xie Y., Shen W., Zhao G. Role of endothelium-derived nitric oxide in the modulation of canine miocardial mitochondrial raspiration in vitro. Implications for the development of heart failure // Circulat. Res. 1996; 73, № 3: P.381-387.

© National Academy of Sciences of Ukraine, Bogomoletz Institute of Physiology, 2014-2018.