Содержание к диссертации
-Стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8
Методы изучения клеточных мембран 8
Структура клеточных мембран 16
Структурные изменения лшшдных мембран ... 19
Фазовые переходы и структурная лабильность мембран 24
Р є з ю м е ,ч 40
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА И НАЗВИТИЕ БИОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ
ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРНЫХ ПЕРЕХОДОВ КЛЕТОЧНЫХ
МЕМБРАН И ЦЕЛЬНЫХ КЛЕТОК 46
Получение эритроцитов и их "теней" 46
Интерферометрия '. . 47
Вискозиметрия . . . . 53
Измерение коэффициента поверхностного натяжения 60
Термический анализ .67
Определение коэффициента теплопроводности . . 70
Инфракрасная спектроскопия 76
Обсуждение 81
ГЛАВА 3. ИССЛЩОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ЭРИТРОЦЙТАР-
НЫХ МЕМБРАН 89
Изучение конформационных и структурных изменении в мембранах, эритроцитов под влиянием био -логически активных веществ 89
Исследование изменений показателя преломления "теней" эритроцитов и цельных клеток при сдвиге рН 97
Изучение некоторых механизмов структурных из -менений эритроцитарных мембран при действии сдвига рН 104
Исследование изменения показателя преломления взвесей "теней" эритроцитов и цельных клеток
в зависимости от температуры 107
Изучение некоторых механизмов структурных изменений эритроцитарных мембран при воздействии температуры ПО
Аномальное поведение вязкости и поверхностного натяжения эритроцитарных мембран в области физиологической температуры и рН 114
Исследование термодинамических свойств эритроцитарных мембран .в области физиологической температуры 119
Исследование роли спектрина в фазовых перехо- .
дах эритроцитарных мембран 122
3.9. Взаимосвязь между АТФ-азной активностью и
структурными переходами в эритроцитарных мем
бранах 128'
ГЛАВА ІУ. ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРНЫХ ИШЕНЕНИЙ ЭРИТРОЩТАРНЫХ
МЕМБРАН У БОЛЬНЫХ ОСТРЫМ ИНФАРКТОМ МИОКАРМ И
ПРИ МОДЖИРОВАНИИ ГИЇЇЕРХОЛЕСТЕРИНМИИ У КРОЛИ
КОВ 129
Изменение реологических свойств эритроцитов больных острым инфарктом миокарда в области фазового перехода 129
Исследование структурных, изменений эритроцитарных мембран в зависимости от рН и температуры
при повышенном содержании холестерина в них . . 132
ГЛАВА У. ОБСУВДЕНИЕ . . 138
ВЫВОДЫ 163
ЛИТЕРАТУРА '. . 165
Введение к работе
Актуальность темы. Оценивая роль исследований, возникающих на стыке физики, химии, биологии, можно с уверенностью сказать, что в последние годы мембранология стала качественно иной наукой. Лучшим доказательством тому может служить активное внедрение ее в биологическую, электрохимическую и физико-химическую технологию. Без сомнения дальнейшая детализация физикохимических явлений, наблюдаемых в биологических мембранах;имеет и философское, и научно-практическое значение.
Полагаем, что понимание механизма функционирования клеточных мембран связано с исследованиями их структурно-конформацион-ных изменений. Наибольший интерес в этой области представляет изучение фазовых переходов в мембранных структурах ( белках и ли-пидах ) при воздействии различных физикохимических факторов( СВ. Конев, С.П.Аксенцев, Б.АДерницкий,1970; С.В.Конев, С.А.Аксенцев, 1977; Л.А.Блюменфельд, 1977; М.В.Волькенштейн ,1978; Э.Маршелл, 1980). Причиной нашего интереса к структурным изменениям биологических мембран являлась недостаточная ясность влияния физикохимических и химических факторов (рН, температуры, биологически ак -тивных веществ) на некоторые функции мембран. В частности, требуют теоретического обоснования хорошо известные экспериментальные факты: скачкообразный характер катионной и анионной проницаемости'. ( Н. Passow, 1969; А.А.Лев, 1975), АТФ-азной, ацетилхо-линэстеразной активности (w.m. Jackson е.а., 1973) гемолитической и осмотической стойкости, в области физиологической -температуры (36-40 ) и рН (Д.И.Рошупкин, Ю.А.Владимиров, 1977; D. Geigy,i970),a также при воздействии биологически активных веществ.
Полагаем,что механизм влияния физикохимических факторов на
- 5 -спектрин эритроцитарных мембран так же может быть интерпретирован теорией фазовых переходов.
На наш взгляд, реальный выход к изучению ряда аспектов клинической физиологии и патологии связан с изучением фазовых переходов эритроцитарных мембран.
Цель работы. Доказательство существования структурных из -менений в мембранах эритроцитов и цельных клетках при воздейст -вии биологически активных соединений, рН и температуры в области близкой к физиологической.
Задачи работы.
Разработка и развитие специальных биофизических методов для изучения структурных переходов эритроцитарных мембран.
Исследование структурных изменений эритроцитарных мем-. бран при воздействии на них сдвига рН (5,5-9,0), а также температуры ( 34-42 )С и биологически активных веществ.
Разработка новых прогностических показателей при остром инфаркте миокарда в клинике.
Основные положения, выносимые на защиту диссертации.
1. Существование структурных переходов в.мембранных белках
и липидах эритроцитов в области рН (6-8) ^Т=36-40 С и концентра-
Л Q
ции 10 -10 М биологически активных веществ.
2. Возможность использования результатов исследования пред
лагаемых методов в практике здравоохранения.
Научная новизна работы.
І.При изучении оптических, реологических и тегогофизических свойств мембран эритроцитов обнаружены структурные переходы в мембранных белках и липидах, типа фазоюго перехода, в интервале
рН 6-8 и температуры 36-40 С.
2. Обнаружены структурные переходы в мембранных белках и лішидах, вызываемые биологически активными веществами( адреналин,
карбохол, дигитонин]с концентрацией 10 -10 М при воздействии на адрено- ,холинрецепторные структуры или холестерин мембран.
3. Выявлено,что при структурном переходе наблюдается изме
нение вторичной структуры мембранных белков ( d ^ J> -пе
реход). При этом регистрируются скачкообразные изменения анизо
тропии ( упорядоченности) липидов и фосфолипидов.
4.Прослеживается взаимосвязь между структурными переходами и функционированием мембран, катионной и анионной проницаемостя-ми, осмотической и гемолитической стойкостями. Обнаруженная взаимосвязь, позволяет предположить регуляторную роль структурных переходов в функционировании мембран.
Выявлено,что зависимость вязкости эритроцитарной взвеси от температуры у больных острым инфарктом миокарда, значительно отличается от нормальной и закономерно изменяется в процессе лечения. Особенно интересно,что эти изменения касаются, главным образом, температурного перехода 37-39 С.
При моделировании гиперхолестеринемии у кроликов выявлено,что структурный переход в эритроцитарных мембранных белках выражен ярче, чем при нормальном уровне холестерина в них.
Практическая ценность работы.
Предлагаемый способ определения структурного перехода в эритроцитарных мембранах с помощью капиллярного вискозиметра, нашел применение в клинике при исследовании больных острым инфарктом миокарда.
Зависимость вязкости взвесей эритроцитов от температуры (34г-42 С) , для больных острым инфарктом миокарда, отличается от стандартной. Реологические свойства эритроцитов больных острым инфарктом миокарда в процессе лечения закономерно изменяются. Данные изменения эритроцитарных мембран можно использовать
для контроля за лечением.
С помощью ИК-спектроскопии зарегистрирован структурный переход в эритроцитарных мембранах при повышенном содержании холестерина в них ( на 20-30 % ), при одновременном сдвиге рН 6-8 и температуре 37-42 С. Структурный переход в белках проявляется в данном случае ярче, чем в мембранах стандартных эритроцитов.
Полученные с помощью ИК-спектроскопии результаты с экспериментальным атеросклерозом кроликов позволяют оценить роль эритроцитарного звена в развитии атероматозного процесса.
Предлагаемые метода регистрации структурных переходов в эритроцитарных мембранах (интерферометрия, Ж-спектроскопия,вискозиметрия, термический анализ и др.)- могут найти более широкое применение в мембранологии.
Похожие диссертации на Исследование структурных изменений эритроцитарных мембран при воздействии на них биологически активных веществ, сдвига pH среды и температуры
