Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время пристальное внимание исследователей направлено на изучение и анализ механизмов трансформации энергии УФ-излучения, поглощенной живыми системами различных уровней организации. Это в первую очередь связано с тем, что УФ-свет выступает в качестве тонкого регуляторного агента, позволяющего исследовать биофизические основы взаимосвязей сетей, обеспечивающих поддержание различных типов гомеостатических процессов организма. Так, иммунная система, ответственная за поддержание антигенного постоянства, включает большое количество составляющих, одно из центральных мест среди которых занимают Т-клетки. При облучении крови УФ-светом протекающие процессы модификации поверхности иммуноцитов существенно отражаются на структурно-функциональном состоянии рецепторного аппарата и антигенного профиля клеточных мембран (К.А. Самойлова, 1991; К.Д. Оболенская и др., 1991; И.А. Колтаков, 2007; Е.А. Двурекова, 2005; Е.А. Михилева, 2006).
Согласно современным представлениям, молекулы клеточной адгезии являются одними из ключевых звеньев в регуляции межклеточных взаимодействий. Они играют важную роль в различных физиологических и патологических процессах таких, как эмбриогенез, рост тканей, регенерация, иммунологические реакции, атерогенез, метастазирование опухолей и т.д. (K.L. Crossin et al, 1985; Е.С. Butcher, 1990; L. Osborn, 1990; T.A. Springer, 1990). T-лимфоциты, как составляющие иммунной системы, обеспечивают клеточные формы иммунного ответа. На их мембранах экспрессируются разнообразные адгезивные молекулы, в том числе CD2, LFA-1 (CD 11 a/CD 18) и VLA (CD49/CD29) рецепторы, которые являются вспомогательными молекулами, опосредующими выполнение иммуноцитами специфических функций. Данные адгезивные молекулы, работая в комплексе, и, включаясь последовательно в процессы иммунного распознавания, тем самым опосредуют успешное протекание иммунного ответа - осуществляют взаимодействия клеток, связанные с презентацией антигена, кооперацией и миграцией в очаги воспаления лимфоцитов в ходе развития иммунного ответа и др. (В.А. Боценовский, А.Ю. Барышников, 1994; M.L. Dustin et al., 1996; Р.А. Van der Merwe, 1999; M.K. Wild et al, 1999; P.A. Van der Merwe et al, 2000; A.A. Ярилин, 1999; A.A. Ярилин, 2003).
Кроме того, в современной медицинской практике нашло как одиночное, так и совместное применение методов аутотрансфузии УФ-облученной крови (АУФОК) и экстракорпоральной иммунной фармакотерапии (ЭИФТ). Комплексное применение данных методов позволяет снизить дозы используемых лекарств и добиться более выраженного терапевтического эффекта, чем при моновоздействии каждого из агентов (В.М. Земсков, 1993; И.Е. Савостина, 2005). Среди последних большой интерес вызывают производные акридонов, в частности низкомолекулярный индуктор синтеза интерферона - циклоферон. Терапевтическое действие циклоферона на клетки реализуется за счет (помимо активации образования клетками цитокинов) влияния на различного рода клеточные реакции и их составляющие: мембранные молекулы клеток,
содержание внутриклеточных мессенджеров, активность дыхательных ферментов и транспортных белков митохондрий и др. (W. Roemer, W. Schulze, 1983; W. Roemer et al., 1986; W. Oettmeier et al, 1994; W. Oettmeier et al, 1995; А.Л. Коваленко и др., 2000). В связи с вышеизложенным вопрос о первичных процессах действия данных модификаторов на клетки представляется очень актуальным.
Исследование механизмов, лежащих в основе действия УФ-света и циклоферона на молекулы клеточной адгезии лимфоцитарных клеток человека, позволит расширить и углубить представления о путях регулирования Т-лимфоцитами состояния рецепторного пула молекул адгезии их мембран в ответ на влияние различного рода экзогенных стимулов.
Цели и задачи диссертационной работы. Целью работы явилось исследование путей модуляции рецепторного аппарата адгезии мембран Т-лимфоцитов периферической крови человека в условиях одиночного и сочетанного воздействия УФ-излучения (240-390 нм) и препарата «Циклоферон».
Задачи работы предусматривали:
Исследование изменений уровня экспрессии адгезивных CD2, CDlla и CD29 молекул Т-лимфоцитами человека в условиях одиночного и сочетанного воздействия УФ-света и циклоферона.
Изучение влияния циклогексимида и анизомицина на уровень экспрессии CD2, CDlla и CD29 маркеров в условиях моно- и комплексного воздействия УФ-излучения и циклоферона.
3. Изучение структурного состояния мембран Т-лимфоцитов в условиях
одиночного и сочетанного воздействия УФ-света и блокаторов синтеза белка -
циклогексимида и анизомицина.
4. Исследование интенсивности процессов кэппинга CD2 и LFA-1
(CD 11 a/CD 18) рецепторов мембран Т-лимфоцитов в условиях моно- и
комплексного воздействия УФ-излучения и циклоферона.
5. Исследование изменения спонтанной и митогениндуцированной продукции
а-ИФН, (3-ИФН и у-ИФН Т-лимфоцитами в условиях одиночного и сочетанного
воздействия УФ-света и циклоферона.
Научная новизна. Впервые исследованы изменения уровня экспрессии CD2, CDlla и CD29 маркеров, интенсивности процессов кэппинга CD2 и CD 11 a/CD 18 рецепторов, спонтанной и митогениндуцированной продукции а-ИФН, (3-ИФН и у-ИФН и структурного состояния мембран Т-лимфоцитов крови человека в условиях комплексного воздействия УФ-излучения (240-390
'у
нм) в дозах 151, 453, 906 и 1359 Дж/м , препарата «Циклоферон» (0,2 мг/мл) и блокаторов синтеза белка - циклогексимида и анизомицина. Установлено, что
'у
УФ-свет (1359 Дж/м ) оказывает иммунодепрессивное действие на уровень
'у
экспрессии CD2 и CDlla маркеров и иммуномодулирующее (151^-1359 Дж/м ) влияние на экспрессию CD29 молекул Т-лимфоцитами человека. Использование циклогексимида и анизомицина позволило выявить активацию УФ-излучением в дозах 151-906 Дж/м синтеза рецепторных молекул CD2 и
'у
CD29 I группы доноров и CDlla маркеров - в дозах 151-453 Дж/м . Показана возможность образования новых молекул CD2, CDlla и CD29 маркеров
5
I группы лиц под действием циклоферона интактными Т-
лимфоцитами, а также CDlla молекул и CD29 антигенов II группы доноров -
'у
клетками, фотомодифицированными соответственно в дозах 151 Дж/м и
'у
151^-1359 Дж/м . Выявлены существенные структурные перестройки лимфоцитарных мембран в условиях одиночного и сочетанного воздействия
УФ-излучения (151^-1359 Дж/м ), циклогексимида (151 Дж/м ) и анизомицина
'у
(151-453 Дж/м ). Показано повышение подвижности мембранных CD2 и CD 11 a/CD 18 рецепторов иммуноцитов под влиянием УФ-излучения в дозе 1359 Дж/м , что проявлялось в виде усиления кэппинга исследуемых маркеров. Обнаружено усиление процесов образования а-ИФН и Р-ИФН Т-лимфоцитами,
'у
УФ-облученными в дозе 151 Дж/м . Показано дозозависимое падение концентраций а/р-ИФН и у-ИФН при спонтанной и митогениндуцированной индукции данных цитокинов в супернатантах фотомодифицированных клеток. Установлено, что циклоферон способствует активации продукции Т-лимфоцитами Р-ИФН в большей степени, чем а-ИФН, а синтез у-ИФН осуществлялся только фитогемагглютинин-стимулированными лимфоцитами. Предложена схема процессов изменений состояния рецепторного аппарата адгезии мембран Т-лимфоцитов крови человека в условиях сочетанного воздействия УФ-излучения и препарата «Циклоферон».
Практическая значимость. Научные положения диссертационной работы расширяют и углубляют современные представления об особенностях модуляции рецепторного аппарата адгезии мембран Т-лимфоцитов крови в условиях комплексного воздействия различных физико-химических агентов. Они могут быть использованы для разработки способов регулирования межклеточных взаимодействий иммунных клеток организма человека. Управление данными процессами является необходимым условием для прогнозирования течения и коррекции патологических состояний у больных с заболеваниями различной этиологии в клинике. Результаты работы используются в учебном процессе Воронежского государственного университета при проведении занятий по дисциплинам «Биофизика», «Биофизика мембран», «Физико-химические основы межклеточных взаимодействий», «Медицинская биохимия и биофизика», а также в ходе выполнения магистерских и дипломных работ студентами кафедры биофизики и биотехнологии.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на 4-ом съезде фотобиологов России (Саратов, 2005); Международной научной конференции «Биология: теория, практика, эксперимент» (Саранск, 2008); 8-ом съезде Белорусского общественного объединения фотобиологов и биофизиков «Молекулярные, мембранные и клеточные основы функционирования биосистем» (Минск, 2008); 4-ой Международной научной конференции «Электромагнитные излучения в биологии» (Калуга, 2008); 5-ом съезде Российского фотобиологического общества «Преобразование энергии света при фотосинтезе» (Пущино, 2008); 2-ом Международном форуме «Аналитика и Аналитики» (Воронеж, 2008); 2-ом съезде физиологов СНГ (Кишинев, 2008); Всероссийской школе-семинаре для студентов, аспирантов и молодых ученых «Нанобиотехнологии: проблемы и перспективы» (Белгород, 2009); Международной научной школе для молодежи
6
«Инновационные технологии в здравоохранении: молекулярная
медицина, клеточная терапия, трансплантология, реаниматология,
нанотехнологии», Международной научной конференции «Инновационные
технологии в реальном секторе экономики», Заседании Экспертного совета по
программе «УМНИК» (Екатеринбург, 2009); 22-ой зимней молодежной
научной школе «Перспективные направления физико-химической биологии и
биотехнологии» (Москва, 2010); Всероссийской конференции с
международным участием, посвященной 1000-летию г. Ярославля «Актуальные вопросы медицинской науки» (Ярославль, 2010); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы современной науки и образования» (Уфа, 2010); Международной научной конференции «Современные проблемы радиобиологии» (Минск, 2010); Научной сессии сотрудников Воронежского госуниверситета (Воронеж, 2010).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 статей и 11 тезисов, в том числе 2 статьи в журналах из Перечня ВАК РФ.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Т-лимфоциты способны поддерживать экспрессию CD2 и CDlla
рецепторов на постоянном уровне при действии широкого диапазона доз УФ-
света (151-906 Дж/м ); УФ-излучение в дозе 1359 Дж/м индуцирует уменьшение их экспрессии с параллельным усилением процессов кэппинга белковых молекул.
2. В условиях воздействия циклоферона уровень экспрессии адгезивных
молекул CD2 и CDlla увеличивается после облучения Т-лимфоцитов УФ-
светом в дозе 151 Дж/м и уменьшается - в дозах 453-906 Дж/м .
3. Одиночное и сочетанное воздействие УФ-света и циклоферона
оказывает иммунокорригирующее влияние на уровень экспрессии CD29
маркеров Т-лимфоцитов.
УФ-излучение в дозе 151 Дж/м активирует, а в дозах 453-1359 Дж/м ингибирует синтез а-интерферона и Р-интерферона Т-лимфоцитами человека и оказывает депрессивное действие на продукцию у-интерферона Т-клетками в условиях его спонтанного, митогениндуцированного и циклоферонобусловлен-ного фитогемагглютинин-стимулированного образования.
Схема процессов, приводящих к модуляции адгезивного рецепторного аппарата мембран Т-лимфоцитов крови человека в условиях комплексного воздействия УФ-света и препарата «Циклоферон».
Структура и объем работы. Диссертационная работа включает 167 страниц машинописного текста: состоит из «Введения», 6 глав, «Заключения», «Выводов» и «Приложения». Список литературы содержит 187 источников. Иллюстративный материал включает 23 рисунка и 10 таблиц в основном тексте и 10 таблиц в «Приложении».
