The regulatory role of mitochondrial pora and the possibility of its pharmacological modulation



Cite item

Full Text

Abstract

The review is devoted to the role of mitochondrial Ca2+-dependent pore (mPTP) in the regulation of metabolic processes in cells under physiological and pathological conditions. The mechanisms of reperfusion injury in the postischemic period involving mPTP are discussed in the paper. The possibilities of pharmacological regulation of metabolic and functional processes in cells by target action on mPTP work are assessed. This approach allows to regulate key cell functions, stimulating either mechanisms of adaptation and survival in extreme conditions or apoptosis. Pharmacological modulators of the mitochondrial pore as drugs have promising value for treatment of ischemic diseases as well as tumor therapy.

About the authors

Yelena Vasilyevna Pozhilova

Smolensk State Medical Academy

Email: nau@sgma.info
Postgraduate Fellow, Dept. of Pharmacology

Vasiliy Egorovich Novikov

Smolensk State Medical Academy

Email: nau@sgma.info
Doctor of Medical Sciences, professor, Head of the Department of Pharmacology

Olga Sergeevna Levchenkova

Smolensk State Medical Academy

Email: os.levchenkova@gmail.com
PhD (Pharmacology), Senior Lecturer, Dept. of Pharmacology

References

  1. Акопова О. В. Роль митохондриальной поры в трансмембранном обмене кальция в митохондриях // Укр. біохім. журн. - 2008. - Т. 80, № 3. - С. 40-47.
  2. Беленичев И. Ф., Черний В. И., Колесник Ю. М. и др. Рациональная нейропротекция. - Донецк: Издатель Заславский А. Ю., 2009. - 262 с.
  3. Дикманов В. В., Новиков В. Е., Марышева В. В., Шабанов П. Д. Антигипоксические свойства производных тиазолоиндола // Обз. по клин. фармакол. и лек. терапии. - 2011. - Т. 9, № 3. - С. 60-64.
  4. Зарубина И. В. Современные представления о патогенезе гипоксии и ее фармакологической коррекции // Обз. по клин. фармакол. и лек. терапии. - 2011. - Т. 9, № 3. - С. 31-48.
  5. Зоров Д. Б., Исаев Н. К., Плотников Е. Ю., Силачев Д. Н. Перспективы митохондриальной медицины // Биохимия. - 2013. - Т. 78, № 9. - С. 1251-1264.
  6. Исаев Н. К., Стельмашук Е. В., Стельмашук Н. Н. и др. Старение головного мозга и митохондриально-адресованные антиоксиданты класса skq // Биохимия. - 2013. - Т. 78, № 3. - С. 391-397.
  7. Левченкова О. С., Новиков В. Е., Пожилова Е. В. Фармакодинамика и клиническое применение антигипоксантов // Обз. по клин. фармакол. и лек. терапии. - 2012. - Т. 10, № 3. - С. 3-12.
  8. Лукьянова Л. Д. Современные проблемы адаптации к гипоксии. Сигнальные механизмы и их роль в системной регуляции // Пат. физиол. и эксперим. терапия. - 2011. - № 1. - С. 3-19.
  9. Маркова Е. О., Новиков В. Е., Парфенов Э. А., Пожилова Е. В. Комплексное соединение аскорбиновой кислоты с антигипоксантными и антиоксидантными свойствами // Вестник Смоленской гос. мед. академии. - 2013. - Т. 12, № 1. - С. 27-32.
  10. Мураков С. В., Воспельников Н. Д. Митохондриальные мегапоры в жизни клетки // Вопр. биол., мед. и фарм. химии. - 2006. - № 2. - С. 44-50.
  11. Новиков В. Е., Илюхин С. А., Пожилова Е. В. Влияние метапрота и гипоксена на развитие воспалительной реакции в эксперименте // Обз. по клин. фармакол. и лек. терапии. - 2012. - Т. 10, № 4. - С. 63-66.
  12. Новиков В. Е., Крюкова Н. О., Новиков А. С. Гастропротекторные свойства мексидола и гипоксена // Эксперим. и клинич. фармакология. - 2010. - Т. 73, № 5. - С. 15-18.
  13. Новиков В. Е., Левченкова О. С. Новые направления поиска лекарственных средств с антигипоксической активностью и мишени для их действия // Эксперим. и клинич. фармакология. - 2013. - Т. 76, № 5. - С. 37-47.
  14. Новиков В. Е., Левченкова О. С. Гипоксией индуцированный фактор как мишень фармакологического воздействия // Обз. по клин. фармакол. и лек. терапии. - 2013. - Т. 11, № 2. - С. 8-16.
  15. Новиков В. Е., Маркова Е. О., Парфенов Э. А. К механизму антигипоксического действия нового комплексного соединения аскорбиновой кислоты // Рос. мед.-биол. вестник им. акад. И. П. Павлова. - 2013. - № 2. - С. 59-65.
  16. Пожилова Е. В., Новиков В. Е., Новикова А. В. Фармакодинамика и клиническое применение препаратов на основе гидроксипиридина // Вестн. Смоленской гос. мед. академии. - 2013. - Т. 12, № 3. - С. 56-66.
  17. Сагач В. Ф., Вавилова Г. Л., Рудык Е. В. и др. Коэнзим Q10 - ингибитор митохондриальной поры // Актуал. пробл. транспортной медицины. - 2009. - № 1 (15). - С. 63-71.
  18. Скулачев В. П. Явления запрограммированной смерти. Митохондрии, клетки и органы: роль активных форм кислорода // Соросовский образовательный журн. - 2001. - Т. 7, № 6. - С. 4-10.
  19. Судаков Н. П., Никифоров С. Б., Константинов Ю. М. и др. Механизмы участия митохондрий в развитии патологических процессов, сопровождающихся ишемией и реперфузией // Бюлл. ВСНЦ СО РАМН. - 2006. - Т. 51, № 5. - С. 332-336.
  20. Федотчева Т. А., Одинцова Е. В., Банин В. В., Шимановский Н. Л. Фармакологическое значение сопряженной регуляции системы множественной лекарственной устойчивости и митохондриальной поры гестагенами // Вестн. РОНЦ им. Н. Н. Блохина РАМН. - 2011. - Т. 22, № 4. - С. 12-16.
  21. Шабанов П. Д., Зарубина И. В., Новиков В. Е., Цыган В. Н. Метаболические корректоры гипоксии. - СПб.: Информ-Навигатор, 2010. - 916 с.
  22. Шиманская Т. В., Добровольский Ф. В., Сагач В. Ф. Роль оксида азота в модуляции открытия митохондриальных пор при ишемии-реперфузии изолированного сердца // Актуал. пробл. транспортной медицины. - 2007. - № 3. - С. 121-126.
  23. Шиманская Т. В., Добровольский Ф. В., Вавилова Г. Л. и др. NO-зависимая модуляция чувствительности открытия митохондриальной поры при ишемии/реперфузии изолированного сердца // Рос. физиол. журн. им. И. М. Сеченова. - 2009. - Т. 95, № 1. - С. 28-37.
  24. Шиманская Т. В., Струтинская Н. А., Вавилова Г. Л. и др. Циклоспорин А - чувствительная митохондриальная пора как мишень кардиопротекторного действия донора сероводорода // Рос. физиол. журн. им. И. М. Сеченова. - 2013. - Т. 99, № 2. - С. 261-272.
  25. Boland R., Vasconsuelo A., Milanesi L., Ronda A. C., de Boland A. R. 17beta-estradiol signaling in skeletal muscle cells and its relationship to apoptosis // Steroids. - 2008. - Vol. 73, N9-10. - P. 859-863.
  26. Bouchier-Hayes L., Lartigue L., Newmeyer D. D. Mitochondria: pharmacological manipulation of cell death // The Journal of Clinical Investigation. - 2005. - Vol. 115., N10. - P. 2640-2647.
  27. Correa F., Garcia N., Garcia G., Chavez E. J. Dehydroepiandrosterone as an inducer of mitochondrial permeability transition // Steroid Biochem. Mol. Biol. - 2003. - Vol. 87. - P. 279-284.
  28. Crompton M., Barksby E., Johnson N., Capano M. Mitochondrial intermembrane junctional complexes and their involvement in cell death // Biochimie. - 2002. - Vol. 84, N2-3. - P. 143-152.
  29. De Oliveira F., Chauvin C., Ronot X. et al. Effects of permeability transition inhibition and decrease in cytochrome c content on doxorubicin toxicity in K562 cells // Oncogene. - 2006. - Vol. 25, N18. - P. 2646-2655.
  30. Gunter T. E., Yule D. I., Gunter K. K., Eliseev R., Salter J. Calcium and mitochondria // FEBS Letters. - 2004. - Vol. 567, N1. - P. 96-102.
  31. Halestrap A. P. What is the mitochondrial permeability transition pore // J. Mol. Cell Cardiol. - 2009. - Vol. 46, N6. - P. 821-831.
  32. Hausenloy D. J., Yellon D. M. Time to Take Myocardial Reperfusion Injury Seriously // N. Engl. J. Med. - 2008. - Vol. 359. - P. 518-520.
  33. Korge P., Honda H. M., Weiss J. N. Protection of cardiac mitochondria by diazoxide and protein kinase C: Implications for ischemic preconditioning // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2002. - Vol. 99, N5. - P. 3312-3317.
  34. Kuo M. T. Redox regulation of multidrug resistance in cancer chemotherapy: molecular mechanisms and therapeutic opportunities // Antioxid. Redox Signal. - 2009. - Vol. 11, N1. - P. 99-133.
  35. Li G, Zou L.Y, Cao C.M, Yang E. S. Coenzyme Q10 protects SHSY5Y neuronal cells from beta amyloid toxicity and oxygen/glucose deprivation by inhibiting the opening of the mitochondrial permeability transition pore // Biofactors. - 2005. - Vol. 25, N1/4. - P. 97-107.
  36. Lin Y., Kokontis J., Tang F. et al. Androgen and its receptor promote Bax-mediated apoptosis // Mol. Cell Biol. - 2006. - Vol. 26, N5. - P. 1908-1916.
  37. Lukyanova L. D., Sukoyan G. V., Kirova Y. I. Role of proinflammatory factors, nitric oxide, and some parameters of lipid metabolism in the development of immediate adaptation to hypoxia and HIF-1α accumulation // Bull. Exp. Biol. Medicine - 2013. - Vol. 154, N5. - P. 597-601.
  38. Montaigne D., Marechal X., Baccouch R. et al. Stabilization of mitochondrial membrane potential prevents doxorubicin-induced cardiotoxicity in isolated rat heart // Toxicol. Appl. Pharmacol. - 2010. - Vol. 244, N3. - P. 300-307.
  39. Moreira P. I., Custodio J., Moreno A., Oliveira C. R., Santos M. S. Tamoxifen and estradiol interact with the flavin mononucleotide site of complex I leading to mitochondrial failure // J. Biol. Chem. - 2006. - Vol. 281, N15. - P. 10 143-10 152.
  40. Morin D., Assaly R., Paradis S., Berdeaux A. Inhibition of mitochondrial membrane permeability as a putative pharmacological target for cardioprotection // Curr. Med. Chem. - 2009. - Vol. 16, N33. - P. 4382-4398.
  41. Morrissy S., Xu B., Aguilar D., Zhang J., Chen Q. M. Inhibition of apoptosis by progesterone in cardiomyocytes // Aging. Cell. - 2010. - Vol. 9, N5. - P. 799-809.
  42. Piot C., Croisille P., Staat P. et al. Effect of Cyclosporine on Reperfusion Injury in Acute Myocardial Infarction // N. Engl. J. Med. - 2008. - Vol. 359. - P. 473-481.
  43. Qingdong K., Costa M. Hypoxia-Inducible Factor-1 // Molecular pharmacology. - 2006. - Vol. 70, N5. - P. 1469-1480.
  44. Skulachev V. P. Mitochondria targeted antioxidants as promising drugs for treatment of age-related brain diseases // Journal of Alzheimers Dis. - 2012. - Vol. 28, N 2. - P. 283-289.
  45. Tsujimoto Y., Nakagawa T., Shimizu S. Mitochondrial membrane permeability transition and cell death // Biochim. Biophys. Acta. - 2006. - Vol. 1757, N9-10. - P. 1297-1300.
  46. Weiss J. N., Korge P., Honda H. M., Ping P. Role of the mitochondrial permeability transition in myocardial disease // Circ. Res. - 2003. - Vol. 93. - P. 292-301.

Copyright (c) 2014 Pozhilova Y.V., Novikov V.E., Levchenkova O.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 65565 от 04.05.2016 г.