Содержание к диссертации
СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ стр. 8
ВВЕДЕНИЕ 10
ГЛАВА L Обзор литературы
А- Ретинальный пигментный эпителий - структура,
физиологические и биохимические особенности,
функциональная роль в зрительной рецепции. 12
Строение клеток ретинального пигментного эпителия и их основные функции. 12
Фагоцитоз клетками РПЭ как одна из основных функций
этих клеток, необходимая для обновления фоторецепторов. 17
Зрительный цикл ретиналя. Роль РПЭ. 20
РПЭ, окислительный стресс и развитие возрастной макулярной дегенерации сетчатки, 29 Б, Пигментные гранулы клеток ретинального пигментного эпителия - меланосомы и липофусцин. 36
Липофусциновьге гранулы клеток ретинального пигментного эпителия - природа и формирование. 36
Меланины ~ пигменты меланосом клеток ретинального пигментного эпителия. Биосинтез и основные физико-химические характеристики, 42
Меланосомы и липофусциновые гранулы в процессе
старения клетки РПЭ, 46
В. Оммохромы - экранирующие пигменты глаза
беспозвоночных животных. Основные пути биосинтеза и
физиологическая роль в клетках глаза. 48
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ГЛАВА II, Сравнительное исследование устойчивости ткани сетчатки и РПЭ глаза пигментированных и непигментирован-ных позвоночных животных к повреждающему действию прооксидантов
A, Опасность повреждения фоторецепторных клеток при
действии различных прооксидантных факторов. 52
Б. Защитная роль пигментации от прооксидантного действия
света, кислорода и его активных форм. Сравнительное
исследование на сетчатке и РПЭ глаза пигментированных и
непигментированных животных.
B, Меланосомы как основной фактор, придающий клеткам
РПЭ позвоночных повышенную устойчивость к действию
прооксидантов. 64
Г. Сравнительное исследование аккумуляции продуктов
пероксидации в глазах пигментированных мышей и мышей-
алъбиносов при действии общего рентгеновского облучения. 71
Д. Усиление пигментации как фактор, повышающий
устойчивость различных клеток к свободнорадикальным
окислительным процессам. 76
Усиление контакта нейральной сетчатки с пигментированной тканью РПЭ приводит к значительному уменьшению аккумуляции продуктов пероксидации при действии ультрафиолета и ионов двухвалентного железа, 76
Усиление пигментации спор гриба Pyricularia oryzae
приводит к усилению его патогенности. 79
3. Накопление меланин-подобных веществ у людей,
подвергнутых воздействию радиации. 82
ГЛАВА III. Антиоксидантные свойства меланинов
А. Ингибирующее действие меланинов на процессы
пероксидации липидов, индуцированные в темновых условиях. "2
Б. Ингибирующее действие меланинов на процессы
пероксидации липидов, индуцированные видимым светом,
ультрафиолетом и у-облучением. 96
Сравнение величин оптического и химического ингибирования пероксидации липидов, индуцированного ультрафиолетом и интенсивным видимым светом. 96
Сравнительное исследование ингибирующей активности меланинов различного происхождения. 105
Ингибирующее действие меланосом на процессы ПОЛ, индуцированные экзогенными фотосенсибилизаторами. 109
Влияние меланина на кинетику накопления долгоживущих парамагнитных центров в белке. 119
ГЛАВА IV. Сравнительное исследование защитной ролн пигментации клеток глаза в отношении токсического действия прооксидантов у беспозвоночных животных.
А Сравнительное исследование антиоксидантной
активности клеток глаза «морской» и «озерной» популяций 125
креветки Mysis reticta.
Б. Антиоксидантная активность оммохромов. 135
Сравнение некоторых физико-химических характеристик оммохромов, выделенных из глаза различных беспозвоночных животных. 135
Ингибирующее действие оммохромов на процесс пероксидации липидов, индуцированный в темновых
условиях. 138
3. Ингибирующее действие оммохромов на
фотоиндуцированную пероксидацию липидов.
ГЛАВА V. Механизмы антиоксидантнои активности меланинов и оммохромов глаз
A. Связывание ионов двухвалентного железа меланинами и
оммохромами в неактивные комплексы. 147
Зависимость скорости пероксидации липидов в клетках глаза РПЭ и сетчатки от концентрации ионов двухвалентного железа. 147
Исследование связывания ионов железа методом гамма-резонансной спектроскопии. 151
Исследование связывающей способности меланинов и оммохромов в отношении ионов железа. 173 Б. Исследование взаимодействия меланинов и оммохромов с активными формами кислорода. 175
Взаимодействие меланинов и оммохромов с супероксидными радикалами кислорода. 175
Тушение синглетного молекулярного кислорода меланинами
и оммохромами- 183
3. Пути и условия процесса генерации радикалов супероксида
при взаимодействии меланинов и оммохромов с кислородом. 186
B, Обсулсдение результатов исследований физико-химических
свойств меланинов и оммохромов пигментных гранул.
Биологическая роль меланинов и оммохромов глаз. 197
ГЛАВА VI. Использование полезных свойств меланинов в практике. Создание новых материалов и устройств
А. Меланин-содержащий фитосорбент из лузги черных
семян подсолнечника, 206
1. Получение и физико-химические характеристики
фитосорбента, 206
2. Связывание фитосорбентом тяжелых металлов,
токсических органических веществ и гидрофобных
жидкостей. 215
3. Выведение фитосорбентом тяжелых металлов из организма
животных. 217
Б. Меланин-содержащие мембраны для разделения водных
растворов солей. 220
ГЛАВА VII. Фототоксическое действие липофусциновых гранул (ЛФГ) из клеток РПЭ человека
A. Разнонаправленность действия липофусциновых гранул и
меланосом из РПЭ глаза человека при фотоокислении
кардиолипина.. 228
Б. Исследование повреждающего действия ЛФГ на клетки
РПЭ, наружные сегменты фоторецепторных клеток, липиды
и жирные кислоты при их облучении видимым светом, 240
Действие ЛФГ на индуцируемую видимым светом пероксидацию наружных сегментов фоторецепторов, кардиолипиновых липосом и докозагексаеновой кислоты. 240
Стимуляция ЛФГ выхода аскорбата из аскорбат-нагруженных кардиолипиновых липосом. Спектр действия. 245
Гибель клеток РПЭ, нагруженных ЛФГ, при облучении
синим светом. 249
B. Липофусциновые гранулы как фотосенсибилизаторы
процесса генерации супероксидных радикалов кислорода. 251
ГЛАВА VIIL Фототоксическое действие М-ретинилиден-№-
ретпнилэтаноламина (А2Е) - флуорофора липофусциновых
гранул 256
А, Влияние облучения видимым светом на спектральные и
флуоресцентные характеристики А2Е. 257
Б. Исследование повреждающего действия А2Е на
наружные сегменты фоторецепторных клеток и
кардиолипиновые липосомы е темноте и при облучении
видимым светом, 261
Действие А2Е на индуцированную видимым светом пероксидацию липидов НСФ. Ингибиторный анализ. 261
Ускорение выхода аскорбата и кальцеина из нагруженных кардиолипиновых липосом в присутствии
А2Е в темноте и при действии видимого света. 264
3. Исследование фотосенсибилизирующей активности
продуктов фотоокисления А2Е. 269
В, Влияние А2Е и продуктов его фотоокисления на
электрические характеристики бислойных липидных
мембран. 271
Г, Обсуждение результатов исследования физико-
химических характеристик ЛФГ и А2Е. Заключение:
возможная биологическая роль ЛФГ и МС є клетках РПЭ. 282
ВЫВОДЫ 294
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 296
Список основных сокращений
Англоязычные сокращения, используемые в схемах
1 lcRal - 11-цис-ретиналь
1 lcRol - 11-цис-ретинол
ABCR - АТФ связывающий кассетный белок переносчик
atRal - полностью транс-ретиналь
atRol - полностью транс-ретинол
atRP - полностью транс-ретинилпальмитат
IRBP - межфоторецепторный ретиналь связывающий белок
isoHase - изомерогидролаза
LRATase - лецитин ретинол ацилтрансфераза
MRhll - метародопсин II
NRPE - N-ретинилидеифосфатидилэтаноламии
РЕ - фосфатидилэтаноламин
RBP - ретинол связывающий белок
RBP(cis) - клеточный ретиналь связывающий белок
RBP(trans) - клеточный ретинол связывающий белок
RDHase = RDH - ретинолдегидрогеназа
RDS - retinal degeneration slow
Rh=Rho - родопсин
RPE65 - РПЭ специфичный белок с мол. массой 65 кДа
Введение к работе
Ретинальный пигментный эпителий (РПЭ) - это монослой пигментированных клеток, отделяющих нейральную, фоторецепторную часть сетчатки от сосудистой оболочки и являющийся важной составляющей гемато-офтальмического барьера. Клетки РПЭ, хотя и не участвуют непосредственно в процессе трансдукции, жизненно необходимы для зрения. Известно, что отслойка нейр&тьной части сетчатки от РПЭ приводит к дегенерации фоторецепторов и потере зрения. Это связано с тем, что РПЭ участвует практически во всех процессах, необходимых для поддержания нормального функционального состояния фоторецепторных клеток. Клетки РПЭ осуществляют ресинтез и транспорт 11-цис ретиналя - хромофора родопсина к наружным сегментам фоторецепторов, участвуют в процессе постоянного обновления фоторецепторов, фагоцитируя апикальные обломки наружных сегментов, содержащие поврежденные белки и активные фотосенсибилизаторы, токсичные для зрительных клеток.
Гибель клеток РПЭ в результате окислительного стресса и уменьшение их количества в макулярной области сетчатки, приводит к развитию различного рода дегенеративных процессов, вызывающих нарушение зрения и даже слепоту. Так, например, возрастная макулярная дегенерация сетчатки (ВМД), при которой происходит практически полная потере центрального зрения, поражает в развитых странах почти 30% населения в старческом возрасте,
В настоящее время общепринято, что РПЭ является ключевым звеном в развитии дегенеративных заболеваний сетчатки, таких как ВМД, Было установлено, что эти заболевания прямо связаны с накоплением в клетке РПЭ флуоресцирующего «старческого пигмента» липофусцина. Исследования, проведенные во многих лабораториях, показали, что у больных ВМД происходит существенное возрастание концентрации
липофусциновых гранул в клетках РПЭ и уменьшение концентрации меланосом - пигментных гранул, содержащих меланин. Наследственные дефекты, приводящие к усилению скорости накопления липофусцина в РПЭ, и отсутствие или уменьшение концентрации меланосом, являются факторами, способствующими развитию болезни. Аналогичные результаты были получены при исследовании влияния окислительного стресса на клетки РПЭ. Развитие окислительного стресса вызывает усиленное отложение липофусциновых гранул в клетках РПЭ и их гибель.
Все это свидетельствует о значительной роли пигментных гранул -меланосом и липофусцина в свободнорадикальных процессах, развивающихся в РПЭ, как в результате ее нормального функционирования, так и при воздействии внешних и внутренних прооксидантных факторов.
Диссертационная работа посвящена сравнительному исследованию функционального значения пигментных гранул в клетке РПЭ, Основное внимание в диссертации уделено выяснению роли этих гранул в процессах свободнорадикального окисления, индуцированного светом и активными формами кислорода. Кроме того, исследована функциональная роль меланина, входящего в состав меланосом РПЭ, его синтетических аналогов, а также оммохромов, экранирующих пигментов, входящих в состав пигментных и ретинулярных клеток глаза беспозвоночных, в процессах свободнорадикального окисления.
Полученные результаты выявили совершенно противоположные свойства пигментных гранул - меланосомы и оммохромы проявляли антиоксидантные свойства, в то время как липофусциновые гранулы оказались фотосенсибилизаторами свободнорадикальных процессов. Это позволило нам сделать предположение о различной биологической роли пигментных гранул РПЭ ~ меланосомы выполняют защитные функции, а липофусциновые гранулы, напротив, представляют значительную опасность для клетки РПЭ.
