Влияние a-кетоглутарата и фосфоенолпирувата на флуоресценцию генерируемого окислением сукцината NАDН. Из данных рис. 2 видно, что в митохондриях сердца кролика КГЛ и в заметно большей степени ФЕП уменьшают исходно высокий уровень восстановленности NАD, поддерживаемый окислением сукцината. Ротенон устраняет окисляющее действие обоих субстратов. Эти данные свидетельствуют о сходстве в регуляторном действии КГЛ и ФЕП на окисление сукцината.
   Реципрокность влияния a-кетоглутарата и глутамата на поддерживаемый окислением сукцината транспорт Ca²⁺. Влияние фосфоенолпирувата на процесс. Выявлена (табл.1,2, рис.3, а-в) высокая чувствительность сукцинатзависимого поглощения Ca²⁺ к изменению концентрационного соотношения ГЛУ и КГЛ в пределах 1-10 мМ. КГЛ при концентрационном преобладании над ГЛУ (10:1) подавляет процесс в сердце голубя на 67%, в сердце и печени крысы на 41 и 48%, соответственно, и вдвое сокращает (с 3 до 1.5 мин) продолжительность удержания катиона (рис.3,в). При обратном концентрационном соотношении ГЛУ к КГЛ, равном 10:1, подавляющее действие КГЛ не выявляется (рис.3,б). Следует заметить, что с высокими (10:10) концентрациями сравниваемых субстратов тормозящий эффект КГЛ ослабевает и варьирует между 7-30%. Активация или торможение процесса зависит от соотношения концентраций исследованных субстратов. Действие КГЛ и ГЛУ, по-видимому, связано единым реципрокным механизмом. Взаимодействие между ними осуществляется через реакцию трансаминирования с участием оксалацетата и аспарагиновой кислоты.

Таблица 1

   Действие аминооксиацетата на скорость синтеза АТP. Из табл.2 явствует, что на гомогенатах сердца и печени доля подавляющего влияния АОА существенно меньше по параметру синтеза АТP (11-17%), чем Ca²⁺-емкости (52-59%). В отдельной серии экспериментов на сердце исключение из среды гомогенизации ЭДТА приводило к ослаблению ответов митохондрий на добавленные АDP и Ca²⁺. Более того, на внесение ADP в присутствии АОА вместо защелачивания среды наблюдали закисление - смену знака ответа. Следовательно, в данных условиях проявлялось сильное подавляющее действие АОА на продукцию и обеспечение АТP поглощения Ca²⁺.
   Полученные результаты подтверждают наши предварительные данные [12,14,15] о реципрокности действия КГЛ и ГЛУ на поддерживаемые окислением сукцината процессы дыхания, восстановления NАD и поглощения Ca²⁺ в митохондриях и гомогенатах сердца и печени различных видов животных. Показано, что ГЛУ активирует дыхание на сукцинате. КГЛ ограничивает это дыхание и одновременно усиливает его энергетический контроль (рис.1). Его окисляющее NADH действие усиливается ФЕП и снимается ротеноном (рис.2). КГЛ и ФЕП устраняют долю активированного ГЛУ сукцинатзависимого поглощения Ca²⁺ (рис. 3,б,в). Сходство во влиянии на окисление сукцината этих двух природных поставщиков ОАА и GТP указывает на общность механизма их действия. GТР провоцирует ограничение сукцинатзависимого дыхания [13,18], поглощения Ca²⁺ [12,16,17], а также высвобождение и переход катиона из одного внутриклеточного депо в другое [19]. Процесс накопления Ca²⁺ преимущественно поддерживается окислением сукцината (рис.3) [15,16,20,21]. Стимуляция ГЛУ процесса обеспечиваeт повышение Ca²⁺-емкости в сердце голубя на 171%, в сердце и печени крысы на 96 и 90%, соответственно (рис.3, табл.1, 2). Малонатом оно полностью устраняется. Как показано ранее [16], использованная нами концентрация ГЛУ 1 мМ не вносит существенного вклада в накопление Ca²⁺, но, по-видимому, оказывается вполне достаточной для запуска реакции трансаминирования и устранения ОАА, сильного природного ингибитора активности сукцинатдегидрогеназы. В условиях концентрационного преобладания (10:1) КГЛ над ГЛУ реализуется тормозящее накопление Ca²⁺ действие, которое сменяется противоположным в условиях преобладания ГЛУ в пределах 1:5 мМ для сердца голубя и крысы и 1:10 мМ для печени крысы (рис.3, а-в, табл.1, 2).
   Рассмотренные данные предполагают индукцию переходов ГЛУ - КГЛ в ответ на изменение их концентрационных cоотношений [22,7,23], сопровождающихся сдвигами в содержании ОАА. Конкурентное ингибирование КГЛ активности АСТ [7], фосфоенолпируваткарбоксикиназы на 43% [24] и других ферментов превращения ОАА блокирует его утечку. В зависимости от доступности ОАА активность сукцинатдегидрогеназы может варьировать в широких пределах. Известно, что АСТ с одной стороны делит цикл Кребса на две отдельные [1,9,25] части, с другой, замыкая на себя, сопрягает эти части. Высокое содержание АСТ, ее локализация и прочность связи с внутренней мембраной митохондрий [1,5], ассоциация в мультиферментный комплекс и работа в "ансамбле" с КГДГ [1,10,22,23] обеспечивают высокую динамичность и взаимосогласованность превращения субстратов в системе в целом. Регуляция этого процесса в печени и почке [5], сердце [9,10] реализуется с участием Ca²⁺ и H⁺ [1,5,7,8,9,10,26]. Ca²⁺ увеличивает сродство КГДГ к ее пусковому субстрату, выступая в роли ведущего регулятора фермента in vivo [8]. Чувствительность к Ca²⁺ особенно высока для пула КГЛ, обеспечиваемого АСТ. Все сказанное подчеркивает ключевую роль вышеуказанного ферментного комплекса в регуляции и координации потоков субстратов как между отдельными частями цикла Кребса, так и между митохондриями и цитоплазмой.
   Окисление сукцината обеспечивает АТР транспорт Ca²⁺ и опосредованные данным катионом интенсивные функции (сокращение, секрецию) [1,16,19,25,26,27]. Oграничение окисления сукцината КГЛ и продуктами его превращения предупреждает чрезмерное поступление Ca²⁺ (рис.1-3, табл.1 и 2), перегрузку Ca²⁺ - выводящих каналов и инициацию избыточного образования свободных радикалов в митохондриях. Этим достигается стабильность энергопродуцирующей функции митохондрий, восполнение фонда АТP и GТP в тканях, поддержание работы органов в условиях различных физиологических и патологических состояний [1,5,9-12].
   Результаты работы указывают, что реципрокная регуляция ГЛУ и КГЛ сукцинатзависимого поглощения Ca²⁺ основывается на интегральном взаимодействии между легко подвижными трансаминазными реакциями, циклом Кребса и электронотранспортной системой митохондрий.

   Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН