BioScience Blog – Научный Биологический блог

Дыхательная цепь митохондрий является основным источником активных форм кислорода (АФК) в клетках, повышенная продукция которых может привести к развитию окислительного стресса и программированной гибели клеток (апоптозу)[1].

В наших исследованиях индукция окислительного стресса осуществлялась путем добавления в среду инкубации пероксида водорода, менадиона и параквата. В качестве объекта исследования нами были выбраны клетки карциномы человека линии HeLa и фибробласты человека.

В работе стояла задача исследовать действие антиоксидантов MitoQ, представляющего собой производное убихинона, соединенного с остатком трифенилфосфония (ТРР) и его аналога SkQ, отличающегося по хиноновой группе, на окислительный стресс и гибель клеток. Нами было обнаружено, что MitoQ и SkQ эффективно подавляют продукцию АФК и гибель клеток, индуцированную Н2О2 при длительных преинкубациях (6-8 суток) в присутствии чрезвычайно низких (20нМ) концентрациях антиоксидантов. Для исследования кинетики накопления антиоксидантов нами был использован флуоресцентный аналог SkQ, в котором ТРР заменен родамином (Rh-SkQ). Нами было показано, что накопление Rh-SkQ происходило в течение 1-2 часов, независимо от концетрации. На степень накопления Rh-SkQ оказывало влияние наличие в среде ингибиторов множественной лекарственной резистентности (плюроника и веропамила), однако, на скорость выхода они влияния не оказывали. В тоже время MitoQ и SkQ при кратковременной преинкубации не защищали клетки от гибели.

В больших концентрациях до 1 мкМ MitoQ и SkQ не проявляли токсического эффекта. В присутствии пероксида водорода наблюдался токсический эффект 0,1 до 1 мкМ антиоксидантов и dTPP, что можно объяснить детергентным действием катионной, а не антиоксидантной частью данных молекул.

Таким образом, нами не было обнаружено защитного действия митохондриально-направленных антиоксидантов при кратковременных преинкубациях с MitoQ и SkQ в концентрациях 0,2-20 нМ, тогда как длительные (6-8 суток) преинкубации клеток в присутствии 20нМ MitoQ и SkQ защищали клетки от апоптоза, вызванного пероксидом водорода, менадионом и паракватом. При этом повышение концентраций антиоксидантов приводило к проявлению их токсического, прооксидантного действия. Возможно, при длительной преинкубации клеток в присутствии малых концентраций антиоксидантов происходила адаптация клеток к субтоксическому действию этих веществ, и их антиоксидантное действие проявлялось в большей степени. Нельзя исключить, также возможность индукции вторичных защитных механизмов в условиях длительного воздействия антиоксидантов.

Литература:

1. Chernyak BV, Izyumov DS, Lyamzaev KG, Pashkovskaya AA, Pletjushkina OY, Antonenko YN, Sakharov DV, Wirtz KW, Skulachev VP. Production of reactive oxygen species in mitochondria of HeLa cells under oxidative stress. Biochim Biophys Acta. 2006 May-Jun;1757(5-6):525-34. Epub 2006 Apr 7.