диссертации / 21
.pdf2.Относительное количество митохондрий в мышечном волокне при врожденной миопатии центрального стержня связано положительными корреляциями с метаболической активностью мышечной ткани; при этом увеличение числа митохондрий в большей степени характерно для относительно эффективной компенсации тканевого энергообмена, а повышение размеров органелл происходит на фоне его декомпенсации.
3.Количество митохондрий в периферических участках мышечного волокна у больных миопатией центрального стержня положительно коррелирует с базовыми
биохимическими показателями энергообмена; в то же время степень
функциональной активности митохондрий, выражающаяся в их относительной эллипсоидности, больше обусловливает адаптационный потенциал тканевых биоэнергетических реакций и эффективность тканевого ответа на повышение концентрации глюкозы в организме.
4. При врожденной миопатии центрального стержня, увеличенные субсарколеммальные скопления митохондрий, имеют компенсаторную природу;
повышение размеров этих органелл под сарколеммой и в меньшей степени увеличение их количества в этих участках достоверно коррелирует со снижением степени тяжести заболевания.
5.При митохондриальной миопатии морфометрические характеристики митохондрий во многом изменены за счет набухания и деструкции, наиболее сохранными очевидно являются относительно мелкие и округлые органеллы; при этом отрицательная корреляция между размерами и количеством митохондрий в мышечном волокне не выявляется, что свидетельствует о нарушении механизма поддержания объёма митохондриальной популяции за счёт координации процессов пролиферации и роста этих органелл.
6.Корреляционный анализ морфометрических характеристик митохондрий и клинико-лабораторных показателей при митохондриальной миопатии показывает,
что увеличение удельного объёма субсарколеммальных митохондрий в условиях
полисистемной митохондриальной недостаточности имеет адаптационное
значение для всего организма; в то же время в отличие от миопатии центрального
121
стержня удельный объём митохондрий в мышечном волокне при митохондриальной миопатии не связан достоверным соотношением со степенью тяжести заболевания, то есть адаптационная вариабельность этого показателя в отличие от «немитохондриальных» заболеваний не является достаточно эффективной, чтобы воздействовать на тяжесть заболевания в целом.
7. Предложенный нами показатель энергетического обеспечения мышечного волокна, выражающий соотношение удельного объема митохондрий к удельному объёму миофибрилл и отрицательно коррелирующий со степенью тяжести заболевания, может эффективно использоваться для оценки компенсаторных митохондриальных изменений в мышечной ткани при различных нервно-
мышечных заболеваниях у детей.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
1.При дифференциальной диагностике биопсийного материала скелетной мышечной ткани больных врожденной миопатией центрального стержня и митохондриальной миопатией следует учитывать полученные в работе взаимосвязи между морфометрическими параметрами митохондрий и клинико-лабораторными показателями, позволяющие значительно уменьшить число проводимых биопсий.
2.Предложенный показатель энергетической обеспеченности мышечного волокна может быть эффективно применен для оценки компенсаторных митохондриальных изменений в скелетной мышечной ткани при различных нервно-мышечных заболеваниях.
3.Полученные результаты морфометрического анализа митохондрий при наследственно обусловленных патологических состояниях скелетной мышечной ткани могут быть использованы в качестве диагностических маркеров в неврологической практике при оценке характера течения нервно-мышечных заболеваний.
122
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия: учебник 3-е изд., перераб.
идоп. – М.: Медицина, 1998. С.704.
2.Волькенштейн М.В. Общая биофизика. – М.: Наука, 1978. С.590.
3.Вихлянцев И.М., Подлубная З.А. Новые изоформы тайтина (коннектина) и их функциональная роль в поперечно-полосатых мышцах млекопитающих: факты
ипредположения. // Успехи биологической химии. 2012. Т.52. С. 239-280.
4.Гайтон А.К., Хол Д.Э. Медицинская физиология. // Пер с англ. - М.: Логосфера. 2008. С. 1296.
5.Гусев Н.Б. Молекулярные механизмы мышечного сокращения // Соросовский образовательный журнал. 2000. Т. 6. № 8. С. 24-32.
6.Дадали Л. Митохондриальные болезни. // Российский медицинский журнал. 1996. № 5. С.19-21.
7.Долгов М.А., Косарев А.В. Взаимодействие эластического и гидродинамического компонентов в процессе сокращения и расслабления мышечного волокна. // Вестник ОГУ. 2007. Т . 12. с. 106 – 112.
8.Зильбернагль С., Деспопулос А. Наглядная физиология. // Пер с англ. – М.: Бином. Лаборатория знаний. 2013. С. 408.
9.Кубасова Н. А., Цатурян А. К. Молекулярный механизм работы актинмиозинового мотора в мышце. // Успехи биологической химии. 2011. Т.51. С. 233-282.
10.Ленинджер А. Основы биохимии: в 3-х. Т. // Пер. с англ.- М.: Мир. 1985. С.320.
11.Литвинова Н.А., Воронкова А.С., Сухоруков В.С. Патогенные точечные мутации митохондриальной ДНК. // Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2014. Т.59. № 2. С.29-34.
12.Рубцов А.М. Роль саркоплазматического ретикулума в регуляции сократительной активности мышц. // Соросовский обозревательный журнал. 2000. Т. 6. № 9. С. 17-24.
123
13.Северин Е.С., Алейников Т.Л., Осипов Е.В. / Биохимия. М: Медицина. 2000. С.164.
14.Соловьева О.Э., Кацнельсон Л.Б., Коновалов П.В., Мархасин В.С. Математическое моделирование электрических и механических явлений в миокарде // Современные проблемы биомеханики. М: МГУ. 2006. № 11. C. 131– 151.
15.Струков А.И., Серов В.В. Патологическая анатомия. // М.: Медицина. 1995. С. 688.
16.Сухоруков В.С. Гетерогенность и клинико-морфологическая неоднородность
митохондриальной патологии у детей. // Автореф. дис. д-ра мед. наук. М. 1998. с. 37.
17. Сухоруков В.С. Очерки митохондриальной патологии. // М.: ИД
« МЕДПРАКТИКА –М». 2011. 288 С.
18.Сухоруков В.С., Харламов Д.А. Врожденные миопатии. // Москва. ООО ПрессАрт. 2010. 155с.
19.Сухоруков В.С., Харламов Д.А. Дифференциальная диагностика врожденных миопатий. // Нервно-мышечные болезни. 2011. №1. С. 13-21.
20.Твердохлеб И.В. Гетерогенность миокарда и ее развитие в нормальном кардиомиогенезе. // Днепропетровск. 1996. С.75.
21.Тихонов А.Н. молекулярные моторы. Часть 2. Молекулярные основы биологической подвижности. // Соросовский образовательный журнал. 1999. № 6. С. 17-24.
22.Улумбекова Э.Г., Чалышева Ю.А. Гистология, эмбриология, цитология. 2009. С. 480.
23.Филатов В. Л., Катруха А. Г., Буларгина Т. В., Гусев Н. Б. Тропонин: строение, свойства и механизм функционирования // Биохимия. 1999. Т. 64. С. 1155– 1174.
24.Холмухамедов Э.Л. Роль митохондрий в обеспечении нормальной жизнедеятельности и выживания клеток млекопитающих. Пущино: ИТЭБ РАН. 2008.
124
25.Хэм А., Кормак Д. Гистология. // Пер. с англ. - М.: Мир.1983. Т.2. С.106-151.
26.Шубникова Е.А. Мышечные ткани. // М.: Медицина. 2001. С. 240.
27.Ющук Н.Д., Венгерова Ю.Я. Инфекционные болезни: национальное руководство. // М.: ГЕОТАР – Медиа. 2009. С. 1040.
28. Adhihetty P.J., Ljubicic V., Menzies K.J., Hood D.A. Differential susceptibility of subsarcolemmal and intermyofibrillar mitochondria to apoptotic stimuli. // Am J Physiol Cell Physiol. 2005. V. 289. P. 994–1001.
29.Alexander C., Votruba M., Perch U.E., Thiselton D.L., Mayer S., Moore A., Rodriguez M., Kellner U., Leo-Kottler B., Auburger G., Bhattacharya S.S., Wissinger B. OPA1, encoding a dynamin-related GTPase, is mutated in autosomal dominant optic atrophy linked to chromosome 3q28. // Nat. Genet. 2000. V. 26. №
2.P. 211–215.
30.Anderson S., Bankier A. T., Barrell B. G. et al. Sequence and organization of the humanmitochondrial genome. // Nature 1981. V. 290. № 5806. P. 457–465.
31.Bakeeva L.E., Chentsov Yu S., Skulachev V.P. Mitochondrial framework (reticulum mitochondriale) in rat diaphragm muscle. // Biochim Biophys Acta. 1978. V. 501. №
3.P. 349–369.
32.Barbieri E., Battistelli L.,Casadei et al. Morphofunctional and biochemical approaches for studying mitochondrial changes during myoblasts differentiation. // Journal of aging research. 2011. V.2011. P.16.
33.Barbieri E., Sestili P., Vallorani L., Guescini M., Calcabrini C., Giacchini A.M., Giosue A., Lucertini F., Piccoli G., Stocchi V. Mitohormesis in muscle cells: a morpholoqical, molecular, and proteomic approach. // Muscles ligaments Tendons J. 2013. V.3. № 4. P.254-266.
34.Benard G., Bellance N., James D., Parrone P., Fernandez H., Letellier T., Rossignol R. Mitochondrial bioenergetics and structural network organization. // J. Cell Sci 2007. Vol. 120. N 5. P. 838848.
35.Benard G., Karbowski M. Mitochondrial fusion and division: Regulation and role in cell viability. // Semin Cell Dev Biol. 2009. V. 20. №. 3. P. 365-374.
125
36.Benard G., Karbowski M. Mitochondrial fusion and division: regulation and role in cell viability. // Semin Cell Dev Biol. 2009. V. 20. №. 3. P. 365-374.
37.Benichou I., Givli S. The hidden ingenuity in titin structure // Appl.Phys. Lett. 2011. V. 98. P. 091904.
38.Beraud N., Pelloux S., Usson Y., Kuznetsov A.V., Ronot X., Tourneur Y., Saks V. Mitochondrial dynamics in heart cells: very low amplitude high frequency fluctuations in adult cardiomyocytes and flow motion in non beating Hl-1 cells. // J. Bioenerg. Biomembr. 2009. V. 41. № 2. P. 195–214.
39.Bereiter - Hahn J. Behavior of mitochondria in the living cell. // Int. Rev. Cytol. 1990. Vol. 122. P. 1-63.
40.Bloemberg D. Examining the Role of Apoptotic Cell Signalling and Mitochondrial Fission During Skeletal Muscle Differentiation. // Thesis requirement for the degree of Master of Science in Kinesiology. Waterloo, Ontario, Canada. 2012. 87 p.
41.Boffoli D., Scacco S.C., Vergari R., Persio M.T., Solarino G., Laforgia R., Papa S. Ageing is associated in females with a decline in the content and activity on the b-c1 complex in skeletal muscle mitochondria. // Biochim Biophys Acta. 1996. V. 1315. № 1. P.66-72.
42.Bossi S.R., Simpson J.R., Isacson O. Age dependence of striatal neuronal death caused by mitochondrial dysfunction. // Neuroreport. 1993. V. 4. P.73-76.
43.Bossy-Wetzel E., Barsoum M.J., Godzik A., Schwarzenbacher R. Lipton S.A. Mitochondrial fission in apoptosis, neurodegeneration and aging. // Curr Opin Cell Biol. 2003. V. 15. № 6. P. 706-16.
44.Brierley E.J., Johnson M.A., James O.F., Turnbull D.M. Effects of physical activity and age on mitochondrial function. // QJM. 1996. V.89. № 4. P.251-258.
45.Brunk C.F., Yaffe D. The reversible inhibition of myoblast fusion by ethidium bromide (EB). // Experimental Cell Research.1976. V.99. № 2. P.310-318.
46.Calvo S. E., Mootha V. K. The mitochondrial proteome and human disease. // Annual Review of Genomics and Human Genetics 2010. V. 11. P. 25–44.
47.Cechetto J. D. Gupta R.S. Immunoelectron microscopy provides evidence that tumor necrosis factor receptor –associated protein 1 (TRAP-1) is a mitochondrial
126
protein which also localizes at specific extramitochondrial sites. // Exp. Cell Res.
2000. V. 260. № 1. P.30-39.
48.Cereghetti G.M., Stangherlin A., Martins de Brito O., Chang C.R., Blackstone C., Bernardi P., Scorrano L. Dephosphorylation by calcineurin regulates translocation of Drp1 to mitochondria. // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008. V.105. № 41. P. 15803– 15808.
49.Chan D.C. Mitochondrial fusion and fission in mammals. // Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 2006. V. 22. № 10. P. 79–99.
50.Chang C.R., Blackstone C. Cyclin AMP-depended protein kinase phoshorylation of Drp1 regulates its GTPase activity and mitochondrial morphology. // J. Biol. Chem. V.282. P. 21583-21587.
51.Chen H., Chan D.C. Emerging functions of mammalian mitochondrial fusion and fission. // Hum Mol Genet. 2005. V.14. № 2. P. 283-289.
52.Chen H., Chomyn A., Chan D.C. Disruption of fusion resultsin mitochondrial heterogeneity and dysfunction. // J. Biol. Chem. 2005. V. 280. № 28. P. 26185– 26192.
53.Chen Q. Mitochondrial encephalomyopathy. Report of a case. // Chung Hua Shen Ching shen ko tsa chih. 1990. V. 23. № 1. P.38-40.
54.Chen Y., Liu Y., Dorn G.W. Mitochondrial fusion is essential for organelle function and cardiac homeostasis. // Circ. Res. 2011. V.109. № 12. P. 1327–1331.
55.Cipolat S., Rudka T., Hartmann D., Costa V., Serneels L., Craessaerts K., Metzger K., Frezza C., Annaert W., D’Adamio L., Derks C., Dejaegere T., Pellegrini L., D’Hooge R., Scorrano L., De Strooper B. Mitochondrial rhomboid PARL regulates cytochrom c release during apoptosis via OPA1-dependent cristae remodeling. // cell. 2006. V. 126. № 1. P.163-175.
56.Cohen B.H. Mitochondrial cytopathy in adults: what we know so far. // Cleveland clin J MED.2001. V. 68. № 7. P.625-642.
57.Collins T. J., Berridge M. J., Lipp P., Bootman, M. D. Mitochondria are morphologically and functionally heterogeneous within cells. // EMBO J. 2002. V.21. № 7. P. 1616–1627.
127
58.Cribbs J.T., Strack S. Reversible phosphorylation of Drp1 by cyclic AMP-dependent protein kinase and calcineurin regulates mitochondrial fission and cell death. // EMBO Rep. 2007. V. 8. № 10. P. 939–944.
59.Cribbs J.T., Strack S. Reversible phosphorylation of Drp1 by cyclic AMP-dependent protein kinase and calcineurin regulates mitochondrial fission and cell death. // EMBO Rep. 2007. V. 8. № 10. P. 939–944.
60.Cury D.P., Dias F.J., Sosthenes M.K., Ogava K., Pereira Da Silva M.C., Mardegan Issa J.P., Lyomasa M.M. Watanabe L. // Microscopy research and technique. 2013. V.76.N.2. P.184-195.
61.Dabke P., Rao P. Diagnostic Challenges in mitochondrial disease. // Int J. Health rehabil sci. 2012. V.1. №1.P. 25-31.
62.Daum B., Walter A., Horst A., Osiewacz H.D., Kuhlbrandt W. Age-dependent dissociation of ATP synthase dimmers and loss of inner – membrane cristae in mitochondria. // Proc Natl Acad Sci USA. 2013. V. 110. № 38. P. 15301-15306.
63.De Brito O.M., Scorrano L. Mitofusin 2 tethers endoplasmic reticulum to mitochondria. // Nature. 2008. V. 456. № 7222. P. 605–610.
64.De Vos K.J., Allan V.J., Grierson A.J., Sheetz M.P. Mitochondrial function and actin regulate dynamin-related protein 1-dependent mitochondrial fission. // Curr. Biol. 2005. V.15. № 7. P. 678–683.
65.Desai V. G., Weindruch R., Hart R.W., Feuers R.J. Influences of age and dietary restriction on gastrocnemius electron transport system activities in mice. // Arch Biochem Byophys. 1996. V 333. № 1. P.145-151.
66.Dikov D., Reichert A.S. How to split up: lessons from mitochondria. // The EMBO Journal. 2011. V.30. № 14. P. 2751–2753.
67.Dorn G.W., Maack C. SR and mitochondria: calcium cross-talk between kissing cousins. // J. Mol. Cell Cardiol. 2013. V.55. 42–49.
68.Dubowitz V. The floppy infant. In Child development and Learning Behaviour. // Gustav Fischer Verlag. 1986. P.293-299.
69.Dubowitz V., Sewry C.A. Muscle biopsy. // Saunders, Elsevier 2007. P. 611.
128
70.Duguez S., Feasson l., Denis C., Freyssenet D. Mitochondrial biogenesis during skeletal muscle regeneration. // American Journal of Physiology. 2002. V.282. № 4. P. 802-809.
71.Ebashi S. Third component participating in the superprecipitation of “natural” astomyosin. // Nature. 1963. V.200. P.1010.
72.Elachouri G., Vidoni S., Zanna C., Pattyn A., Boukhaddaoui H., Gaget K., Yu-Wai- Man P., Gasparre G., Sarzi E., Delettre C., Olichon A., Loiseau D., Reynier P., Chinnery P.F., Rotig A., Carelli V., Hamel C.P., Rugolo M., Lenaers G. OPA1 links human mitochondrial genome maintenance to mtDNA replication and distribution. // Genome Res. 2011. V.21. № 1. P. 12–20.
73.Engel A.G., FranziniArmstrong C. Myology. Third edition. // McGrawHill. 2004. P.1203-1238, 1473 – 1533.
74.Engel W.K., Cunningham G.G. Rapid examination of muscle tissue: An improved trichrome stain method for fresh frozen biopsy sections. // Neurology. 1963. V. 13. P. 919-926.
75.Ernster L., Schatz G. Mitochondria: a historical review. // J. Cell Biol. 1981. Т.91. №
3.С. 227-255
76.Eura Y., Ishihara N., Oka T., Mihara K. Identification of a novel protein that regulates mitochondrial fusion by modulating mitofusin (Mfn) ptotein function. // J. Cell Sci. 2006. V. 119. P.4913-4925.
77.Fawcett D.W. Mitochondria. // In: The Cell, its organelles and inclusions: An Atlas of fine structure. W. B. Saunders co.; Philadelphia. 1966. P. 410-486.
78.Fawcett D.W. Mitochondria. In: The cell, its organelles and inclusions: An atlas of fine structure. W.B. Sauders co.; Philadelphia: 1966. P.410-486.
79.Ferguson S.M., De Camilli P. Dynamin, a membrane-remodelling GTPase. // Nat Rev Mol cell boil. 2012. V. 13. № 2. P. 75-88.
80.Frazier A.E., Kiu C., Stojanovski D., Hoogenraad N.J., Ryan M.T. Mitochondrial morphology and distribution in mammalian cells. // Biological Chemistry. 2006. V.
387.№ 12. P. 1551–1558.
129
81.Frezza C., Cipolat S., Martins de Brito O., Micaroni M., Beznoussenko G.V., Rudka T., Bartoli D., Polishuck R.S., Danial N.N., De Strooper B., Scorrano L. OPA1 controls apoptotic cristae remodeling independently from mitochondrial fusion. // Cell. 2006. V. 126. № 1. P. 177–189.
82.Friedman J.R., Lackner L.L., West M., DiBenedetto J.R., Nunnari J., Voeltz G.K. ER tubules mark sites of mitochondrial division. // Science. 2011. V.334. № 6054. P. 358–362.
83.Frye J., Klenchin V., Rayment I. Structure of the tropomyosin overlap complex from chicken smooth muscle: insight into the diversity of N-terminal recognition. // Biochemistry. 2010. V. 49 P. 4908-4920.
84.Gandre-Babbe S., Van der Bliek A.M. The novel tail-anchored membrane protein Mff controls mitochondrial and peroxisomal fission in mammalian cells. // Mol Biol Cell. 2008. V. 19. № 6. P. 2402-2412.
85.Goffart S., Wiesner R. J. Regulation and co-ordination of nuclear gene expression during mitochondrial biogenesis. // Experimental Physiology 2003. V. 88. № 1. P. 33–40.
86.Green D.E. Ji S. Tranductional and structural principles of the mitochondrial transducing unit. // Proc Natl Acad Sci (USA). 1973. V.70. P.904-908.
87.Greenfild J.G., Cornman T., Shy G.M. The prognostic value of the muscle biopsy in the “floppy infant”. // Brain. 1958. V. 81. 461 P.
88.Guillery O., Malka F., Landes T., Guillou E., Blackstone C., Lombes A., Belenguer P., Arnoult D., Rojo M. Metalloproteasemediated OPA1 processing is modulated by the mitochondrial membrane potential. // Biol. Cell 2008. V. 100. № 5. P. 315–325.
89.Gunter T.E., Yule D.I., Gunter K.K., Eliseev R.A., Salter J.D. Calcium and mitochondria. // FEBS Lett. 2004. V. 567. № . 1. P.96-102.
90.Hackenbrock C.R. Ultrastructural bases for metabolically linked mechanical activity in mitochondria. I reversible ultrasturctural changes with change in metabolic steady state in isolated liver mitochondria. // J Cell Biol. 1966. V. 30. P. 269-297
130