Жизнь без старости

Другое «слабое место» митохондрий — кардиолипин. Этот необычный фосфолипид, содержащий не два, а четыре остатка жирных кислот, встречается только во внутренней мембране митохондрий, где он служит одним из наиболее массовых липидов. Большинство (а иногда и все четыре) жирных кислоты в молекуле кардиолипина — полиненасыщенные, т. е. с большим количеством двойных связей (во всех прочих фосфолипидах одна из двух жирных кислот обязательно насыщенная). Ненасыщенность жирных кислот придает кардиолипину необычайную чувствительность к АФК. С цитохромом b дыхательной цепи связан димер кардиолипина. Его восемь жирных кислот образуют что-то вроде колодца, стенки которого содержат 16 двойных связей, если жирные кислоты представлены линолевой кислотой (наиболее частый случай применительно к кардиолипину). Такая структура — идеальный «запал» для «поджига» внутренней мембраны митохондрии: АФК, атаковав подобную структуру, с высокой степенью вероятности запустят цепную реакцию перекисного окисления фосфолипидов в этой мембране. Источником таких АФК может быть цитохром b, активные центры которого находятся «в шаговой доступности» от димера кардиолипина [329]. Показано, что увеличение разности электрических потенциалов (Δψ) на митохондриальной мембране тормозит перенос электронов с гема цитохрома Ьь на гем Ьн, что в свою очередь ведет к невозможности окислить свободнорадикальную форму убихинона (семихинон CoQ^-) цитохромом Ьь. В результате CoQ^-. накапливается, а затем окисляется кислородом с образованием O2^-.. В тех же условиях O2^-. генерируется также при обратном переносе электронов с участием комплекса I.

Образовавшись одним из этих двух способов, O2־· атакует кардиолипин, а продукт реакции — окисленный кардиолипин — уже не может удерживать цитохром с на поверхности внутренней мембраны митохондрий, и тот отщепляется от мембраны и переходит в межмембранное пространство митохондрий. Туда же освобождаются продукты окисления кардиолипина. В результате взаимодействия с этими продуктами цитохром с приобретает кардиолипин־ пероксидазную активность, что в свою очередь ускоряет окисление новых порций кардиолипина и ведет к выходу из мембраны дополнительных количеств цитохрома с [140,141].

В межмембранном пространстве находится белок p66shc, уже упомянутый выше. Он также комплексуется с растворимым цитохромом с. Комплекс цитохрома с и p66shc начинает восстанавливать O2 до O2־·, что в свою очередь увеличивает продукцию O2־· митохондриями.

По данным, полученным в нашей группе М.Ю. Высоких [303], у прогерических мышей с мутантной митохондриальной ДНК־ полимеразой уменьшается степень ненасыщенности жирнокислотных остатков кардиолипина (вероятно, как способ защиты от окислительного стресса) и этот эффект снимается антиоксидантом SkQ1, адресованным в митохондрии и, тем самым, ослабляющим окислительный стресс в органеллах мутанта.

В соответствии с логикой, изложенной выше, максимальная продолжительность жизни млекопитающих оказалась в обратной зависимости от количества двойных связей и способности к перекисному окислению фосфолипидов печеночных митохондрий [253].

Другой пример того же рода дало сравнение пчелиной матки («царицы») и рабочей пчелы (продолжительность жизни измеряются соответственно годами в первом случае и десятками дней — во втором [277]). У рабочих пчел оказалось гораздо больше полиненасыщенных жирных кислот, подверженных перекисному окислению, а у маток — насыщенных, устойчивых к этой опасности [116]. В грудном отделе рабочих пчел содержание цитохрома с в расчете на цитохромоксидазу было в 15 раз выше чем у матки, что могло бы способствовать у рабочих перекисному окислению кардиолипина и генерации O2־· этим цитохромом [62]. Наконец, количество белка-антиоксиданта, ювенильного гормона пчел вителлогенина было намного выше у маток [63].

6) Митохондриальные АФК вызывают апоптоз, тем самым способствуя уменьшению «клеточности» органов и тканей. На сегодня накоплен обширный экспериментальный материал о том, как АФК участвуют в запрограммированной смерти клетки. В этом смысле особенно важны митохондриальные АФК. Мутантные клеточные линии, лишенные митохондриальной ДНК, а значит и возможности образовывать АФК в дыхательной цепи, чрезвычайно устойчивы к апоптозу. Митохондриальный антиоксидант SkQ 1 блокирует апоптоз клеток в культуре, вызванный небольшой добавкой перекиси водорода. Сама добавленная перекись быстро разлагается клеточными ферментами, но затем, через 1–2 часа наступает мощный всплеск генерации эндогенных АФК, который как раз и снимается SkQ1. Здесь мы имеем дело с явлением, обнаруженным нашим сотрудником Д.Б. Зоровым, а именно образованием АФК под действием других АФК [403]. Показано также снятие некроза клеток in vitro посредством SkQ1 [328]. Кроме того, обнаружено предотвращение при помощи SkQ 1 возрастной активации апоптоза крысиных фибробластов [329].