Глава 3 / местные и общие реакции организма на повреждение71

рии в ходе их выделения. Один из способов изу­чения функции митохондрий - измерение ско­рости потребления кислорода суспензией орга-нелл в различных функциональных состояниях методом полярографии. На рис. 1 приведено из­менение концентрации кислорода в среде инку­бации изолированных митохондрий. Наклон кривой в каждый момент времени характеризу­ет скорость потребления кислорода (дыхания) в данном состоянии. Эти величины принято обо­значать как V_v V₂, V₃, V₄ и т.д., где цифрами обозначены состояния по классификации Б. Чан-са. Наиболее информативны V₃ - скорость дыха­ния митохондрий при окислительном фосфо-рилировании, т. е. в присутствии субстратов окисления, АДФ и ортофосфата, и К, - скорость дыхания митохондрий в присутствии субстратов окисления и ортофосфата, но в отсутствие АДФ (состояние дыхательного контроля).

Снижение потребления кис­лорода. Уменьшение скорости потребления кислорода митохондриями, связанное с наруше­нием работы переносчиков электронов, наблю­дается при действии многих токсических соеди­нений, например ионов тяжелых металлов, та­ких как ртуть или серебро, ряда гидрофобных соединений, различных производных углеводо­рода, при перекисном окислении липидов. Оно может быть также следствием набухания мито­хондрий и разрыва их наружных мембран, в результате чего из митохондрий выходит цито-хром с, который является одним из переносчи­ков электрона по дыхательной цепи.

Увеличение проницаемости

Время инкубации суспензии без доступа кислорода

Рис. 1. Типичная кривая потребления кислорода митохондриями в различных состояниях

внутренней митохондриальной мембраны.

Низкая скорость дыхания мито­хондрий в состоянии 4 (см. рис. 1) связана с тем, что высокий мембранный потенциал (создавае­мый в отсутствие АДФ и при наличии кислоро­да и субстратов) препятствует переносу прото­нов через внутренние мембраны, связанному с работой дыхательной цепи, и тем самым оста­навливает поток электронов по этой цепи. Утеч­ка ионов снижает мембранный потенциал и при­водит к увеличению скорости дыхания (V₄). По­этому рост V_t - свидетельство увеличения про­ницаемости внутренних мембран митохондрий. В митохондриях К, растет при повреждении орга-нелл в результате гипоксии или пероксидации липидов.

Анализ полярографических кривых позволя­ет определить два взаимосвязанных показателя работоспособности митохондрий. Первый - это коэффициент Р/0, который рассчитывается как отношение

Р моли синтезированного АТФ

Омоли поглощенного кислорода

Второй показатель - коэффициент дыхатель­ного контроля (ДК), который находят как отно­шение

RK=VJV₄.

Снижение ДК до единицы сопровождается снижением коэффициента Р/0 до нуля и явля­ется свидетельством разобщения процессов окис­ления и фосфорилирования в митохондриях при их повреждении.

Снижение способности на­капливать кальций. Параллельно разобщению окислительного фосфорилирования наблюдается потеря способности митохондрий к накоплению ионов кальция. В присутствии из­бытка субстратов дыхания и при наличии кис­лорода и ортофосфата митохондрии печени спо­собны накопить в матриксе количество фосфор­нокислого кальция, по массе превышающее мас­су митохондрий в сотни и даже в тысячу раз! Повреждение митохондрий приводит к падению разности потенциалов на митохондриальной мем­бране. Положительно заряженные ионы кальция, удерживаемые в матриксе электрическим полем, начинают выходить наружу из поврежденных митохондрий.

72