|
Авторы:
Федоренко Г.М., Севрюков А.В., Сазыкина М.И., Сазыкина
М.А., Чистяков В.А.
Научно-исследовательский институт
биологии Южного федерального университета (г. Ростов-на-Дону)
Эта статья опубликована сборнике научных трудов "Проблемы и перспективы современной науки" с материалами Четвертой Международной Телеконференции "Фундаментальные науки и практика" - Том 3 - №1. - Томск - 2011.
Каротиноиды Deinococcus radiodurans
– наиболее устойчивой к действию экстремальных факторов среды из всех известных
бактерий [Tian et al.,
2007], представляют особый интерес для использования в качестве антиоксидантов.
Известно,
что ГБО вызывает структурные изменения, характерные для старения [Walker, Benzer, 2004; Анисимов и др., 2008]. В связи с этим представляло интерес выявить, способны ли
каротиноиды D. radiodurans компенсировать изменения ультраструктуры митохондрий,
возникающие при обработке Drosophila melanogaster ГБО.
Объектом исследования служила Drosophila melanogaster
(дикая линия Д-18).
Препарат каротиноидов вносился в
питательную среду для выращивания мух Мух нужного возраста подвергали действию
ГБО в дозе 0,7 МПа в течение 3 часов. Ультраструктуру клеток летательной мышцы дрозофилы изучали в норме и после обработки
ГБО. Подготовку
препаратов летательной мышцы дрозофилы для электронно-микроскопического анализа проводили согласно
общепринятой методике [Fedorenko., Uzdensky, 2009]. Срезы анализировали в электронном
микроскопе «Tecnai 12» (Phillips, Голландия) при прямом увеличении прибора 2500 и
20500 раз.
Анализ
электроннограмм образцов мышечного
волокна Drosophila melanogaster, не подвергавшихся воздействию ГБО, показал, что
тонкое строение основных клеточных органелл и их локализация в клетке в
целом соответствует ультаструктуре поперечно-полосатых мышц в норме (рисунок а).
Миофибриллы, разделённые на
отдельные одинаковые по длине участки (саркомеры) поперечными тёмными линиями (Z–линии), имеют упорядоченную
пространственную ориентацию, располагаясь строго параллельно друг другу и имеют в поперечнике длину около 1,6 мкм.
Пространство между саркомерами заполнено плотно прилегающими друг к другу и
к саркомерам электронноплотными митохондриями. Для
тонкого строения саркомеров характерно наличие очень коротких по длине светлых
полос (сравнительно с тёмными А–полосами)
(рисунок а).
Митохондрии крупные, до 1,5
мкм в поперечнике. Органеллы содержат
многочисленные, плотно упакованные уплощённые кристы. Небольшие свободные от
этих органелл участки саркоплазмы заполнены гранулами гликогена и
немногочисленными рибосомами.
Рисунок:
а - ультраструктурная организация мышечного волокна Drosophila melanogaster,
не подвергавшихся воздействию ГБО; б - фрагменты 2-х клеток, разделённых слоем эндомизия (Эм),
образование «митохондриальных вихрей»
(МВ) после действия ГБО (0,7 МПа 3 часа);
в - нормализация ультраструктуры митохондрий (М) и миофибрилл (Мф) при
действии комплекса каротиноидов, включающих дейноксантин, после действия ГБО
В случае обработки ГБО (0,7 МПа 3 часа) дрозофил,
которые не получали препарат каротиноидов, внутренняя структура примерно
третьей части всех митохондрий претерпела существенные изменения, которые
заключаются в появлении мембранных спиралеобразных структур, так называемых
«митохондриальных вихрей», и, очевидно, представляющие собой трансформированные
кристы (рисунок б). Однако внутренняя
структура миофибрилл не нарушена: она представлена сохранившимися толстыми
филаментами, имеющими на поперечных
срезах вид полых окружностей диаметром около 10 нм, в
трёхмерном измерении являющихся
трубочками.
В случае обработки ГБО (0,7 МПа 3 часа)
дрозофил, которые предварительно получали препарат каротиноидов,
пространственная организация митохондрий и миофибрилл несколько
дезорганизована. Но тонкая внутренняя структура существенных отличий, по
сравнению с контрольными образцами мух, не имеет (рисунок в). Миофибриллы строго упорядочены, а тонкое
строение составляющих их филаментов не отличается от контрольных образцов, не
подвергавшихся обработке ГБО.
Полученные данные свидетельствуют, что препарат
каратиноидов Deinococcus radiodurans
обладает защитным эффектом от деструктивного действия гипербарической
оксигенации и может быть потенциальным ГБО-протектором.
Таким образом, бактерии Deinococcus radiodurans могут служить возможным источником
комплекса каротиноидов, защищающего клетки эукариот от деструктивных
воздействий индукторов окислительного стресса.
Литература
1.
Анисимов В.Н., Бакеева Л.E., Егормин П.A. и др.
Производное пластохинона, адресованное в митохондрии, как средство, прерывающее
программу старения 5. SkQ1 увеличивает
продолжительность жизни и предотвращает развитие признаков старения //
Биохимия. - 2008. – Т. 73, № 12. – С. 1665—1670.
2.
Fedorenko
G.M., Uzdensky A.B. Ultrastructure of neuroglial contacts in crayfish stretch
receptor // Cell Tissue Reseach. – 2009. - V. 337. - № 3. - P. 477-490.
3.
Tian В., Xu Z., Sun Z.,
Li J., Hua Y. Evaluation of the antioxidant effects of carotenoids from
Deinococcus radiodurans through targeted mutagenesis, chemiluminescence, and
DNA damage analyses // Biochimica et
Biophysica Acta. – 2007. – V. 1770. – № 6. – P. 902–911.
4.
Walker D.W., Benzer S.
Mitochondrial "swirls" induced by oxygen stress and in the Drosophila mutant hyperswirl // Proc.
Natl. Acad. Sci. U S A. – 2004 – V. 101.
– №28. - P. 10290–10295.
|
