Патофізіологічні механізми радіаційно-індукованої мітохондріальної дисфункції у нащадків опромінених тварин

Abstract

Метою дослідження є з’ясування дозозалежних та органоспецифічних змін активності α-кетоглутаратдегідрогенази і сукцинатдегідрогенази та вмісту аденілових нуклеотидів у печінці, серці й скелетних м’язах нащадків тварин, опромінених у дозах 3,0 та 5,82 Гр, і визначити їх патофізіологічне значення для розвитку мітохондріальної дисфункції. Дослідження проведено на нащадках статевозрілих щурів, які зазнали тотального γ-опромінення у дозах 3,0 та 5,82 Гр. У мітохондріальних фракціях печінки, міокарда та скелетних м’язів визначали активність α-кетоглутаратдегідрогенази та сукцинатдегідрогенази, а також вміст аденілових нуклеотидів (АТФ, АДФ, АМФ). У нащадків опромінених батьків виявлено дозозалежне пригнічення активності обох дегідрогеназ, яке мало виражений органоспецифічний характер. При дозі 3,0 Гр зниження α-КГДГ і СДГ було помірним та частково компенсованим, тоді як при дозі 5,82 Гр реєструвалося системне і глибоке пригнічення ферментів, що відображало зрив мітохондріальної біоенергетики. Паралельно зафіксовано зміни аденілового пулу – падіння рівня АТФ супроводжувалося зростанням АДФ і АМФ, що вказує на зниження енергетичного заряду аденілатів та розвиток енергетичної неспроможності. Найбільш вразливими до ушкоджень виявилися скелетні м’язи, де дегідрогеназний дефіцит поєднувався з різким падінням АТФ. γ-опромінення статевозрілих тварин дозами 3,0 та 5,82 Гр формує у їхніх нащадків енергетично неспроможний фенотип, що характеризується дозозалежним пригніченням γ-КГДГ і СДГ та порушенням балансу аденілових нуклеотидів. Виявлені зміни свідчать про ключову роль цих ферментативних систем у розвитку радіаційно-індукованої мітохондріальної дисфункції та можуть розглядатися як перспективні біомаркери раннього ураження.

The purpose of the work is to investigate dose-dependent and organ-specific alterations in the activity of α-KGDH and SDH and the content of adenine nucleotides (ATP, ADP, AMP) in the liver, heart, and skeletal muscle of rat offspring born to parents irradiated with 3.0 and 5.82 Gy, and to determine their pathophysiological significance in mitochondrial dysfunction. The study was performed on the offspring of adult rats exposed to total г-irradiation at doses of 3.0 and 5.82 Gy. Mitochondrial fractions of the liver, myocardium, and skeletal muscle were analyzed for the activity of α-KGDH and SDH, as well as for adenylate nucleotide levels (ATP, ADP, AMP). Offspring of irradiated parents demonstrated a dose%dependent suppression of α-KGDH and SDH, with the most pronounced impairment observed in skeletal muscle. At 3.0 Gy, changes were moderate and partly compensatory, while at 5.82 Gy, systemic and profound inhibition of both dehydrogenases was detected, indicating mitochondrial bioenergetic collapse. In parallel, adenylate imbalance was observed, with ATP depletion accompanied by ADP and AMP accumulation, reflecting a decline in adenylate energy charge. Skeletal muscle exhibited the greatest vulnerability, showing combined dehydrogenase deficiency and a sharp decrease in ATP content. Parental γ-irradiation at doses of 3.0 and 5.82 Gy induces an energy%deficient phenotype in their offspring, characterized by dose-dependent inhibition of α-KGDH and SDH and disturbances of the adenylate pool. These findings highlight the central role of TCA cycle dehydrogenases in radiation%induced mitochondrial dysfunction and support their potential as early biomarkers of radiation%related metabolic impairment.