Südamerakkude sünnijärgse arengu bioenergeetilised aspektid: struktuuri ja funktsiooni vaheliste seoste väljakujunemine

Abstract

Taust ja eesmärk. Täiskasvanud südamerakkude bioenergeetikas on valdavaks ATP genereerimisemehhanismiks mitokondriaalne oksüdatiivne fosforüülimine, mis katab tavatingimustel üle 90% südame energeetilisest vajadusest. Mitokondrid paiknevad kardiomüotsüütides korrapäraselt müofibrillide vahel, asetudes kohakuti libisevate filamentide kontaktalaga (sarkomeeri anisotroopne (A) vööt). Aktomüosiinisüsteem, mitokondrid, sarkoplasmaatiline võrgustik ja nendega seotud tsütoskeleti valgud moodustavad rakus ühtse struktuurse ja funktsionaalse terviku, nn energeetilise üksuse (EÜ), mis reguleerib efektiivselt energia tootmist ja fosforüülrühma ülekannet. Vahetult pärast sündi on mitokondrite paigutus ebakorrapärane, täiskasvanud kardiomüotsüüdiga võrreldes on oluliselt erinev ka südamerakkude metabolism ning energiaülekande regulatsioon. Töö eesmärgiks oli uurida südame mitokondriaalse hingamise regulatsiooni mehhanismide väljakujunemist südame sünnijargses arengus ning selle seotust mitokondrite ja tubuliini isovormide rakusisese paigutusega. Töö tulemused võimaldavad selgitada südamerakkude teatud patoloogiliste seisundite etioloogiat. Metoodika. Kardiomüotsüüdid isoleeriti, perfuseerides katseloomade (Wistari liini rotid) südant kollagenaas A lahusega. Skineeritud kiudude eraldamiseks kasutati meetodit, mille käigus lihaskiud eraldatakse õrnalt pintsettidega ja töödeldakse seejärel saponiiniga. Permeabiliseeritud kardiomüotsüütide ja skineeritud kiudude hapnikutarbimine registreeriti suure lahutusvõimega oksügraafil. Preparaatide visualiseerimiseks kasutati konfokaalmikroskoope Zeiss LSM 510 ja Olympus FluoView FV10i-W. Tulemused. Katseloomade sünni järel toimuvad esimese pooleteise kuu jooksul südamerakuenergiaülekande regulatsioonis kiired muutused: mitokondrite paigutus muutub korrapäraseks, toimub tsütoskeleti funktsionaalselt oluliste komponentide paigutumine mitokondrite lähedusse ja sellega samal ajal kasvavad oluliselt difusioonitakistused adenosiindifosfaadile (Km(ADP) väärtus suureneb 75,0 ・} 4,5 μM 3 päeva vanuste rottide kardiomüotsüütides kuni 317 ・} 29,5 μM vorreldes 84päevaste katseloomadega) ning käivitub kreatiinkinaasi-fosfokreatiini ülekandevõrgustik mitokondrite ja tsütosoolsete ATPaaside vahel. Järeldused. Katseloomade sünnijargse arengu käigus toimuvad dünaamilised muutusedkardiomüotsüütide struktuuris, millega kaasnevad muutused nende funktsioonis. Funktsionaalsete vastasmõjude tekkimine mitokondrite ja tsütoskeleti komponentide vahel on eelduseks täiskasvanud südamerakule omase energiametabolismi väljakujunemiseks. Eesti Arst 2013; 92(7):372–381