VII Съезд биофизиков России
Краснодар, Россия
17-23 апреля 2023 г.
Главная
О Съезде
Организаторы
Программный комитет
Программа Съезда
Место проведения Съезда
Проживание
Оргвзносы
Основные даты
Регистрация
Публикации материалов Съезда
Молодежный конкурс
Контакты
Тезисы
English version
Партнеры Съезда
Правила оформления докладов

Программа Съезда

Секции и тезисы:

Механизмы действия физико-химических факторов на биологические системы

Клеточное дыхание яичников мыши после 4-суточного антиортостатического вывешивания

Е.Ю. Горбачева1, М.А. Свентицкая1*, Н.С. Бирюков1, И.В. Огнева1

1.Лаборатория биофизики клетки, Институт медико-биологических проблем РАН;

* ma_sventitskaya(at)mail.ru

Влияние факторов космического полета на женскую репродуктивную систему до сих остается практически неизученным, хотя все больше женщин участвуют в реализации космических программ. Однако исследования с участием человека и, тем более, в условиях реального полета, реализовать достаточно сложно. Поэтому общепринятой практикой является использование наземных моделей и проведение экспериментов на животных. Целью данной работы было определение клеточного дыхания яичников мышей после моделирования условий космического полета.

Проводили антиортостатическое вывешивание самок мышей по методу Ильина-Новикова в модификации Морей-Холтон в течение полного эстрального цикла – 96 часов. В эксперименте использовали 14 мышей, которые были случайным образом разделены на две группы: контроль (C) и антиортостатическое вывешивание (HS). Масса животных в группе C составила 27,9±0,6 г, в группе HS – 27,1±0,9 г. Эвтаназию животных проводили овердозой ингаляционного наркоза «Изофлуран» и немедленно выделяли яичники, одинк их которых замораживали для последующего определения содержания белков и мРНК, а второй использовали для оценки клеточного дыхания методом полярографии. Проводили субстрат-ингибиторный анализ в соответствии с протоколом Kuznetsov A.V. et al. (2008). После переноса пробы в полярографическую кювету записывали V0 – скорость поглощения кислорода пермеабилизированными клетками. Затем добавляли 10 мМ глутамат и 5 мМ малат, субстраты первого комплекса дыхательной цепи и записывали скорость дыхания Vglu+mal. Далее добавляли 2 мM AДФ и записывали максимальную скорость дыхания Vmax. Затем, поочередно добавляли ингибиторы и субстраты следующих комплексов дыхательной цепи для анализа их функциональной активности: 0.5 мкМ ротенон (ингибитор комплекса I), 10 мM сукцинат (субстрат комплекса II) – записывали скорость поглощения кислорода V(II), 5мкМ антимицин А (ингибитор комплекса III), 0.5 мM TMPD + 2 мM аскорбат (искусственные субстраты комплекса IV) – записывали скорость поглощения кислорода V(IV). После субстрат-ингибиторного анализа для каждой пробы проводили тест на интактность внешней мембраны митохондрий путем добавления 10 мкМ цитохрома с: если мембрана интактна, то скорость дыхания не меняется или увеличивается максимум на 15%. Скорость клеточного дыхания выражали в пкмоль O2 / мл / мин / мг сухой массы яичника. Все эксперименты с животными были одобрены комиссией по биомедицинской этике ГНЦ РФ – ИМБП РАН (протокол № 622 от 12 октября 2022 года).

Полученные результаты свидетельствуют о достоверном повышении V0, Vglu+mal и Vmax на 81%, 169% и 133% (p<0,05), соответственно, после вывешивания по сравнению с контролем. Проведенный субстрат-ингибиторный анализ показывает, что V(II) и V(IV) остались без изменений после моделирования эффектов невесомости. Это может свидетельствовать, в первую очередь, о том, что увеличение максимальной скорости дыхания яичников после вывешивания обусловлено первым комплексом дыхательной цепи.

Однако, содержание мРНК генов, кодирующих цитохром c и одну из субъединиц H+-АТФ-синтазы увеличилось на 272 % и 182% (p<0,05), соответственно, в группе антиортостатического вывешивания относительно контроля, хотя относительное содержание мРНК гена, кодирующего цитохром-с-оксидазу, оставалось неизменным.

Полученные результаты могут свидетельствовать о том, что через 96 часов антиортостатического вывешивания имеет место интенсификация клеточного дыхания яичников мыши. Следует отметить, что аналогичную ситуацию мы наблюдали при экспозиции Drosophila melanogaster в условиях моделируемой невесомости (Ogneva I.V., Usik M.A., 2021; Usik M.A. et al., 2021). Можно предположить, что увеличение клеточного дыхания может опосредовать формирование адаптационного паттерна экспрессии генов, кодирующих белки, формирующие комплексы дыхательной цепи.

Следует отметить, что первый комплекс дыхательной цепи является одним из наиболее значимых источников активных форм кислорода в клетке, накопление которых, в свою очередь, может иметь ряд негативных последствий. Однако пока нет данных, подтверждающих подобный сценарий в яичниках мышей после антиортостатического вывешивания, что требует проведения дальнейших исследований.

Работа поддержана программой фундаментальных исследований ГНЦ РФ – ИМБП РАН 65.4.

Cellular respiration of mouse ovaries after 4-day antiorthostatic hindlimb suspension

E.Yu. Gorbacheva1, M.A. Sventitskaya1*, N.S. Biryukov1, I.V. Ogneva1

1.Cell biophysics laboratory, Institute of Biomedical Problems RAS;

* ma_sventitskaya(at)mail.ru

The influence of space flight factors on the female reproductive system is still practically unexplored, although more and more women are participating in the space programs. However, studies involving humans and, especially, in real flight conditions, are quite difficult to implement. Therefore, it is common practice to use ground-based models and conduct animal experiments. The purpose of this work was to determine the cellular respiration of the ovaries of mice after simulating space flight conditions.

Antiorthostatic suspension of female mice was carried out according to the method of Ilyin-Novikov in the Morey-Holton’s modification during the full estrous cycle – 96 hours. The experiment used 14 mice, which were randomly divided into two groups: control (C) and anti-orthostatic suspension (HS). The weight of animals in group C was 27.9±0.6 g, in group HS – 27.1±0.9 g. Animals were euthanized with an overdose of Isoflurane inhalation anesthesia, and the ovaries were immediately isolated, one of which was frozen for subsequent determination of the content of proteins and mRNA, and the second was used to assess cellular respiration by polarography. Substrate-inhibitory analysis was carried out in accordance with the protocol of Kuznetsov A.V. et al. (2008). After the sample was transferred to a polarographic cuvette, V0, the rate of oxygen uptake by permeabilized cells, was recorded. Then 10 mM glutamate and 5 mM malate, substrates of the first respiratory chain complex, were added and the respiratory rate Vglu+mal was recorded. Next, 2 mM ADP was added and the maximum respiratory rate Vmax was recorded. Then, inhibitors and substrates of the following complexes of the respiratory chain were added in turn to analyze their functional activity: 0.5 μM rotenone (complex I inhibitor), 10 mM succinate (complex II substrate) – the rate of oxygen uptake V(II) was recorded, 5 μM antimycin A (complex I inhibitor III), 0.5 mM TMPD + 2 mM ascorbate (artificial substrates of complex IV) – the oxygen uptake rate V(IV) was recorded. After the substrate-inhibitory analysis, each sample was tested for intactness of the outer mitochondrial membrane by adding 10 μM cytochrome c: if the membrane is intact, then the respiratory rate does not change or increases by a maximum of 15%. The rate of cellular respiration was expressed as pmol O2/mL/min/mg dry weight of the ovary. All experiments with animals were approved by the Commission on Biomedical Ethics of the State Scientific Center of the Russian Federation - IBMP RAS (protocol No. 622 of October 12, 2022).

The results obtained indicate a significant increase in V0, Vglu+mal and Vmax by 81%, 169% and 133% (p<0.05), respectively, in the HS group in comparison with the control. The substrate-inhibitory analysis showed that V(II) and V(IV) remained unchanged after modeling the effects of weightlessness. This may indicate, first of all, that the increase in the maximum rate of ovarian respiration after suspension is due to the complex I of the respiratory chain.

However, the content of mRNA of the genes encoding cytochrome c and one of the subunits of H+-ATP synthase increased by 272% and 182% (p<0.05), respectively, in the HS group compared to the control, although the relative content of mRNA of the gene encoding cytochrome -c-oxidase remained unchanged.

The results may indicate that after 96 hours of antiorthostatic suspension, intensification of cellular respiration of the mouse ovaries took place. It should be mentioned that we observed a similar situation during the exposure of Drosophila melanogaster under simulated weightlessness (Ogneva I.V., Usik M.A., 2021; Usik M.A. et al., 2021). It can be assumed that an increase in cellular respiration may mediate the formation of an adaptive pattern of expression of genes encoding proteins that form complexes of the respiratory chain.

It should be noted that the complex I of the respiratory chain is one of the most significant sources of reactive oxygen species in the cell, the accumulation of which, in turn, can have a number of negative consequences. However, there are no data to support such a scenario in mouse ovaries after antiorthostatic suspension, which requires further research.

This work was financially supported by the program for fundamental research SSC RF – IBMP RAS 65.4.



Докладчик: Свентицкая М.А.
504
2023-02-03

Национальный комитет Российских биофизиков © 2022
National committee of Russian Biophysicists