Введение к работе
4?ту.альность_темы. Изучение механических свойств клеточных ябран является одним из важных направлений современной эфизгош. Способность клеточных мембран к деформации является дественным фактором, обеспечивающим многие процессы знедеятельности клеток, такие как изменение формы, образование зличных мембранных отростков, эндо- и экзоцитоз, слияние и др.
Наиболее подробно изучаются механические свойства мембран атроцитов. Это связано с важным физиологическим значением 'таких следований, поскольку деформируемость эритроцитов является ним из основных факторов, обеспечивающих нормальное нкционирование кровеносной системы. Кроме того, эритроциты зкопитающих являются относительно просто устроенными клетками, этому их часто используют для изучения различных свойств алогических мембран.
Большинство существующих методов позволяют лишь качественно учать деформируемость эритроцитов. Немногочисленные метода, торые позволяют количественно исследовать вязкоупругае рактеристики этих клеток имеют, как правило, значительные достатки и ограничения. Кроме того, подавляющая часть методов учения деформируемости связана с исследованием механических ойств целых клеток. Однако известно, что клеточная мембрана ладает функциональной неоднородностью, и локальные изменения ханических свойств отдельных ее участков могут играть важную ль в различных физиологических процессах. Трудности в следовании локальных механических свойств клеточных мембран язаны прежде всего с отсутствием соответствующих методов.
Значительный интерес представляет также способность еточннх мембран к деформации под влиянием сильных электрических лей, которые в последние годы широко используются в олтехнологии для электропорации, электрослияния и ектротрансформации клеток разных типов.
Цалью_рабдты является исследование механических свойств еточннх мембран и их отдельных участков. В работе поставлены едующие задачи:
Разработать метод, позволяющий качественно и количественно следовать механические и адгезионные свойства клеточных мбран.
-
Использовать этот метод для изучения деформируемости и адгег эритроцитов человека в различных условиях in vitro.
-
Разработать метод исследования локальных механических свойс отдельных участков клеточных мембран.
4. Применить этот метод для изучения локальных механичесЕ
свойств мембран эритроцитов и способности этих клеток измеш
свою форму.
5. Исследовать влияние сильных электрических полей на морфолог
и деформируемость клеточных мембран.
ЙОН8я^овизк8_и_пактетвска^'_ценность. Разработан hoi оригинальный метод качественного и количественного исследовав механических и адгезионных свойств эритроцитов, основанный явлении диэлектрофореза. Предложена (совместно с П.И.Кузьмиш теоретическая модель деформации цепочки клеток, учитывай упругие свойства эритроцитов, их взаимодействие друг с другом и внешним полем. Оценена величина модуля сдвига мембраны эритроци и удельная энергия межклеточного взаимодействия для случ необратимых цепочек.
Разработан также метод локальной деформации одиночн эритроцитов с помощью внешней силы в высокочастотном перемени электрическом поле. Впервые установлено, что под действи приложенной к мембране внешней силы эритроцит может образовыва мембранные структуры, свойсгвенные другим клеткам (отростки, ни ретракции, ламеллоподобные структуры) но не способен стабилизировать. Обнаружено также, что локальные неоднородное (спикулы) на поверхности эхиноцитов контролируются упруг спектрин-актиновым мембранным скелетом эритроцита.
В работе исследованы также основные закономерное деформации клеточных мембран после наложения на клетки импульс высокой интенсивности. Показано, что данный процесс являет обратимым, осмотически зависимым, электроиндуцируемые деформац формируются преимущественно на полюсах клетки, где во вре электрической обработки напряжение максимально.
Предложенные в работе методы могут применяться д качественного и количественного исследования механических адгезионных свойств эритроцитов и других клеток, в также д изучения механических свойств отдельных участков клеточн мембран в норме и при различных патологических процесса
Тема диссертации является частью плановых работ отде Биоэлектрохимии ЮЛМ по изучению механических свойств клеточн
лбран в электрических полях. Регистрационный № 0186.0055865, { » 10103-987 от 19.06.87.
Апробащ!я_раСдты. Основные результаты работы докладывались Всесоюзном рабочем совещании по биоэлектрохимии (Суздаль 35), на 4-м международном Фрумкинском симпозиуме (Суздаль 38), на Всесоюзном совещании по биоэлектрохимии мембран (Рига ЭО), на конференциях молодых ученых ИЭЛ им. А.Н.Фрумкияа АН ЗР (1985-1990 гг.), на семинаре отдела Биоэлектрохимии ИЭЛ АН ЗР и на семинаре кафедры биофизики биологического факультета У им. М.В.Ломоносова.
Пїбжкауии. По теме диссертации опубликовано 5 работ, список горых приведен в конце автореферата.
Объем и структура диссертации, диссертация состоит из
здения, обзора литературы, экспериментальной части, заклйчения,
водов и списка цитированной литературы. Работа изложена на
раницах, иллюстрирована 26 рисунками. Список цитированной тературы содержит 215 ссылок.