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. 2003; 49(5): 3-12


Release of unidentified mitochondrialsubstances – evidence for mitochond-rial permeability transition poreopening in heart mitochondria of rats

V.F. Sagach, H.L. Vavilova, O.V. Rudyk, N.A. Strutyns’ka

    O.O.Bohomoletz Institute of PhysiologyNational Academy of Science of Ukraine, Kiev


Abstract

In experiments in vitro on isolated heart mitochondria of rats, an activation of mitochondrial permeability transition pore (PTP) was induced by either modelling an oxidative stress with PTP-inductor phenylarsine oxide (PAO) or by calcium overload (CaCl2). PTP-opening was determined spectrophotometrically (λ = 520 nm) by a decrease in an optical density (OD), resulting from mitochondrial swelling. We also observed a release of mitochondrial unidentified substances (mitochondrial factor, MF) registered spectrophotometrically in a range of waves λ = 230-260 nm. Both correlation between mitochondrial swelling and a release of the mitochondrial factor have been found in experiments with PAO at concentrations 10-7-10-4 mol/l, and in those with СаСl2 at concentrations 10-6-10-4 mol/l. The classical inhibitor of mitochondrial PTP cyclosporin A (Cs A, 10-5 mol/l) inhibited mitochondrial swelling and a release of that factor completely. Our experimental data give evidence for mitochondrial origin of the factor and its release following PTP-opening by PTP-inductors - PAO and СаСl2. Mitochondrial swelling that accompanied the factor’s release might contribute to PTP-opening and be useful in defining the mitochondrial sensitivity either with inductors or inhibitors of mitochondrial PTP in different tissues under normal and pathological states of organism.

References

  1. Bладимиров Ю.А. Нарушение барьерных свойств внутренней и наружной мембран митохондрий, некроз и апоптоз // Биол. мембраны. – 2002. – 19, №5. – С. 356 – 377.
  2. Костерин С.А., Браткова Н.Ф., Курский М.Д. Роль сарколеммы митохондрий в обеспечении кальциевого контроля расслабления миометрия // Биохимия. – 1985. – 50, №8. – С.1350 – 1361.
  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 неідентифікованого мітохондріального фактора // Фізіол. журнал. – 2003. – 49, №1. – С.3 – 12.
  4. Струтинська Н.А., Вавiлова Г.Л., Рудик О.В., Сагач В.Ф. Вивiльнення мiтохондрiального фактора та iндукцiя МРТ в кардiомiоцитах старих щурiв i за умову впливу на них iнтервальноi гiпоксii // У кн.: Актуальнi проблеми бiохiмii та бiотехнологii – 2003 (тези доп.). – К.,2003. – С.28-29.
  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.3 – 8.
  6. Сагач В. Ф., Шиманська Т. В., Надточій С. М. Фактор, який вивільнюється під час реперфузії ішемізованого серця може бути маркером відкриття мітохондріальної пори // Там само. – 2003. – 49, №4. – С.7 – 13.
  7. Bernardes C. F., Fagain M.M., Meyer-Fernandes J.R. et al. Suramin inhibits respiration and induces membrane permeability transition in isolated rat liver mitochondria // Toxocology. – 2001. – 169. – P.17 – 23.
  8. Bernardi P., Vassaneli S., Veronese P. et al. Modulation of the mitochondrial cyclosporin A – sensitive permeability transition pore // J. Biol. Chem. – 1993. – 268. – P.1005 – 1010.
  9. 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, №27. – P. 20474 – 20479.
  10. 10. Bruce S. Kristal, M. Matsuda, B. P.Yu. Abnormalities in the mitochondrial permeability transition in diabetics rats // Biophys. Biochem. Res. Commun. – 1996. – 222. – P. 519 – 523.
  11. Crompton M., Barskly E., Jonson N., Capano M. Mitochondrial intermembrane junctional complexes and their invilvement in cell death // Biochemie. – 2002. – 84. – P.143 – 152.
  12. Duchen M. R. Mitochondria and calcium: from signalling to cell death // J Physiol. – 2000. – 529, №1. – P.57 – 68.
  13. Halestrap A. P., McStay G. P., Clane S. J. The permeability transition pore complex: another view // Biochemie. – 2002. – 84. – P.153-166.
  14. Korge P., Goldhaber J.I., Weiss J. N. Phenylarsineoxide induces mitochondrial permeability transition hypercontracture, and cardiac cell death // Amer. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. – 2001. – 280. – P. H2203 – H2213.
  15. Lesnefsky E. J., Moghaddas S., Tandler B. et al. Mitochondrial disfunction in cardiac disease: icshemia-reperfusion, ageing and heart failure // J. Mol. Cardiol. – 2001. – 33, №6. – P. 1065 – 1089.
  16. Lowry O. H., Rosenbrough N. J., Farr A.L. Protein measurement with the Folin phenol reagent // J. Biol. Chem. – 1951. – 193, №1. – P. 265 – 275.
  17. Mather M., Rottenberg H. Ageing enchances the activation of the permeability transition pore in mitochondria // Biophys. Biochem. Res. Commun. – 2000. – 273. – P. 603 – 608.
  18. Petit P. X., Goubern M., Diolez P., Susin S. A. et al. Disraption of the outer mithochondrial membrane as a result of large amplitude swelling: the impact of irreversible permeability transition // FEBS Lett. – 1998. – 426. – P. 111 – 116.
  19. 19. Zorov D. B., Filburn C. R., Klotz L.-O. et al. Reactive oxygene species (ROS)-induced ROS release: a new phenomenon accompanying induction of the mitochondrial permeability transition in cardiac myocytes // J. Exp. Med. – 2000. – 192, №7. – P.1001 – 1014.

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