Медицина/8. Морфология

к.м.н. Купша Е.И., доцент Бондаренко В.В.

Государственное учереждение “Крымский государственный медицинский университет имени С.И. Георгиевского”, АР Крым, Украина

Митофагия в гепатоцитах мышей при поступлении в организм малых доз ацетата свинца.

В клетках млекопитающих выделяют три вида аутофагии: макроаутофагия, микроаутофагия и шаперон-медиаторная аутофагия, которые все приводят к деградации цитозольного компонента в лизосомах [1]. Макроаутофагия включает образование двойной мембранной структуры в пределах цитоплазмы которая охватывает и изолирует органеллы или цитоплазму формируя аутофагосому. После слияния с лизосомой внешняя мембрана аутофагосомы становится частью лизосомы, а внутренняя мембрана и содержимое деградирует в пределах лизосомы [2]. Удаление митохондрий, содержащих поврежденные компоненты, осуществляется через аутофагию (митофагию). Митофагия призвана обеспечить баланс в биогенезе, обеспечивая соответствие энергетической потребности тканей. Защитный эффект митофагии выражается в элиминации поврежденных, агрегировавших совокупностей протеинов и патогенов, избыточных митохондрий и, таким образом, снижении уровня оксидации и проапоптозных молекул (подобных цитохрому С) [3, 4]. Митофагию подразделяют на два класса: а) «поддерживающая» митофагия и б) митофагия ассоциированная со стрессом или клеточной дифференцировкой. Первый класс включает активацию митофагии в ответ на повреждение митохондрий, приводя к целенаправленному удалению и деградации этих органелл. Второй класс затрагивает нормальные физиологические условия при которых митофагия играет роль в процессах клеточной дифференцировки. Таким образом, жизнеобеспечивающее знфчение митофагии включает ряд цитопротекторных результатов – уменьшение АФК, производимых поврежденными митохондриями и исключение необходимости поддержания неэффективных органелл [5].

Установлено, то аутофагию индуцирует оксидативный стресс [6]. Известно, что введение субтоксических доз свинца вызывает критическое возрастание АФК и оксидативный стресс в печени крыс [7].

Свинцовая интоксикация моделировалась нами на 6 самцах белых мышей линии balb/c, которым, начиная с 1-месячного возраста, ежедневно перорально вводили ацетат свинца в дозе 10 мг/кг/сутки в течение 30 суток.

При электронномикроскопическом исследовании нами была визуализирована митофагия в гепатоцитах с морфологическими признаками высокой функциональной активности клеток паренхимы (рис. 1).

Рис. 1. Митофагия с участием ГрЭПС в околоядерной зоне – сайте митохондриального генеза. Электронная микрофотография. Ув. х 10000.

Ядра таких гепатоцитов крупные, округлой формы, с неглубокими инвагинациями кариолеммы. В них преобладает транскрипционноактивный эухроматин. Гетерохроматин представлен в умеренных количествах и распределяется по всей кариоплазме. Небольшое его количество равномерно и типично локализовано под кариолеммой. Ядрышек 1-2, в некоторых клетках до 4-х. Ядрышки – продуценты рибосомальных субъединиц – локализуются эксцентрично, имеют округлую форму и обычную электронную плотность. В мелких ядрышках лучше выражен гранулярный, а в крупных – фибриллярный компоненты. Ядерные поры увеличены и четко контурированы, в местах их локализации примембранный гетерохроматин отсутствует. Большая часть поровых комплексов электронноплотная. К наружной ядерной мембране по всему периметру прилежит ГрЭПС. Промежутки между ее цистернами сильно расширены. Сами цистерны гипертрофированы, заполнены электронноплотным содержимым и интимно контактируют с митохондриями, в отдельных случаях сливаясь с их наружной мембраной. Такое расположение подтверждает данные литературы о превалирующей роли ГрЭПС в инициации формирования мембраны транспортной фагосомы [8, 9].

Учитывая распределение свинца в гепатоцитах и его преимущественное расположение в митохондриях [10], логично заключить, что митофагия играет роль в адаптации количества и качества митохондрий к новым условиям, чтобы исключить поврежденные, дисфункциональные и лишние митохондрии в рамках нормы реакции, что согласуется с мнением ряда исследователей [11].

Литература:

1. Danielle Glick. Autophagy: cellular and molecular mechanisms / Danielle Glick, Sandra Barth, Kay F. Macleod // J Pathol. – 2010. – Vol.221, №1 – P.3–12.

2. Harmeet Malhi. Hepatocyte Death: A Clear and Present Danger / Harmeet Malhi, Maria Eugenia Guicciardi, and Gregory J. Gores // Physiol Rev. – 2010. – Vol.90 – P.1165–1194.

3. Gottlieb RA. Autophagy in health and disease: 5. Mitophagy as a way of life / Gottlieb RA, Carreira RS. // Am J Physiol Cell Physiol – 2010. – Vol.299 – P.203–210.

4. Kevin Moreau. Cytoprotective roles for autophagy / Kevin Moreau, Shouqing Luo and David C Rubinsztein // Current Opinion in Cell Biology – 2010. – Vol. 22 – P. 206–211.

5. Scott J. Goldman. Autophagy and the degradation of mitochondria / Scott J. Goldman, Robert Taylor, Yong Zhang, and Shengkan Jin. // Mitochondrion – 2010. – Vol.10 №4 – P.309–315.

6. Chen Y. Superoxide is the major reactive oxygen species regulating autophagy / Chen Y, Azad MB, Gibson SB. // Cell Death Differ – 2009. – Vol.16 – 1040–1052.

7. Saxena G. Lead-induced oxidative stress and hematological alterations and their response to combined administration of calcium disodium EDTA with a thiol chelator in rats / G. Saxena, S.J. Flora // J Biochem Mol Toxicol. – 2004. – Vol.18, №4. – Р.221-233.

8. Hayashi-Nishino M. A subdomain of the endoplasmic reticulum forms a cradle for autophagosome formation / Hayashi-Nishino M, Fujita N, Noda T, Yamaguchi A, Yoshimori T, Yamamoto A // Nat Cell Biol. – 2009. – Vol.11 – P.1433–1437.

9. Yla-Anttila P. 3D tomography reveals connections between the phagophore and endoplasmic reticulum / Yla-Anttila P, Vihinen H, Jokitalo E, Eskelinen EL // Autophagy – 2009. – Vol.5 – P.1180–1185.

10. Луговской С.П. Накопление и распределение свинца в ультраструктурах гепатоцитов крыс / С.П. Луговской // Соврем. пробл. токсикологии – 2004. – № 1 – С.35-37.

11. Ingrid Bhatia-Kiśśová. Mitophagy inyeast: actors and physiological roles /Ingrid Bhatia-Kiśśová, Nadine Camougrand // FEMS Yeast Res. – 2010. – Vol.10 – P.1023–1034.