Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее) Еремя большое распространение в биофизике клетки полутали оптические метода исследования (светорассеяние, двойное лучепреломление, флуорометрия, Рамзп и Ш- спектроскопия). Одні»; из перспективных методов исследования возбудимых клеток при функционировании является спектроскопия комбинационного рассеяния, которая позволяет регистрировать изменения состояния ряда молекул (Левин,1976, Sralcntai ct.al, 1977) и позволяет характеризировать изменения в мембранних. белках и липидах. (Кэри, 1985). Первые эксперименты, выполненные на различннх нервах с использованием РКР-споктроскопии, показали наличие в первую счвродь спектра, характерного для С.Q-каротшгоидов, а также других компонентов клеточных комбран. Вместе с том оказалось, что при изучении методом спектроскопии КР изменений вязкости возбудимой мембраны аксона, с помощью регистрации с-Н колебания жирных кислот липидов, возникают определенные трудности: сигнал от с.0-каротиноидов столь велик, что исключает возможность регистрации колебаний других компонентов мембраны. Однако, на наш взгляд, исследование изменений состоянии собственно каротиноидов, минорного компонента липидного матрикса мембраны, макет служить природной РКР-меткой и позволит судить о состоянии мембраны. До настоящего времени систематических исследовании .спектров РКР . каротиноидов в нервах не . проводилось, но отдельные работы в этой области указывали на такую возможность. Так, Залонтай и др. показали что ритмическое возбуждение приводит к изменению состоянии молекулы каротиногда (Szaiontai et al, 1977). В работах Максимова и др. было показано, что изменение состоянии каротиноидов коррелирует со- степенью активации потенциалозависшлых На- и Са- каналов (Макстлов и др,1985, Maximov et al, 1990 ). О другой стороны обнаружено, что состояние каротиноидов зависит так же и от уровня Оглок-липидных взаимодействий и, в первую очередь, связанных с изменением нонфоргации SH- группы поверхностных белкоЕ аксолемн и
- г -
микровязкости липидов (Мусуралиева, 1989).
Таким образом, выявление степени зависимости вязкости возбудимой момбраш с помощью природной РКР-метки при функционировании норва представляется актуальным в изучении механизмов ионного транспорта.
Целью работы являлось развитие метода спектроскопии FKP клетки для определения характера изменения состояния липидной фазы аксолеммы при проведении возбуадения.
В работе били поставлены следующие задачи:
I. С помощью КР спектроскопии установить распределение молекул каротиноидов в нервном волокне.
Z. С цолью опродолония места локализации молекул каротиноидов ь липидном бислоэ исследовать температурную зависимость ЭПР сигнала спин-шток жирной кислоты и РКР спектров каротиноидов.
-
Изучить изменение - состояния каротиноидов в нерве при проведении ритмического возбуждения с разной длительностью стимулирующего импульса.
-
Изучить профили возбуждения основных, линий спектра РКР каротиноидов при проведении ритмического возбуждения и блоке натриевого канала.
-
Установить зависимость между характером изменений спектров РКР каротиноидов (состояние молекул) от уровня микровязкости мембраны (действие изопропанола, ДЖ50, п-ХЫБ и НИЙ).
Научная новизна работы. Впервые в прямом эксперименте на клетке показано, что основная часть молекул каротиноидов сосредоточена в аксолемме нервного волокна. Методами ЭПР и РКР спектроскопии показано, что в аксолемме каротиноиды локализованы в неполярной фазе. Установлена двухфазная зависимость изменения состояния каротиноидов при возбуждении нерва от длительности стимулирующего импульса (от 0,1 до 0,5 мсек). При крайних зна- . чениях выбранных длительностей .импульса выявлены составляющие компоненты данных изменений. Впервые показана возмокность регистрации изменения вязкости мембраны по изменению спектров РКР квротиноидов. Модификаторы микровязкости липидов (изопропанол, ДМСО) или SH-груші поверхностных белков (п-ХЫБ) приводят к из-
менениям состояния каротшюидов таким же, как и при проведении ритмического возбуждения.
Практическое значение работа. Установлена возможность контроля направленного изменения проводимости норва агентами, модифицирующими вязкость мембрана по изменениям спектров РКР ка-ротиноидов. Результата работы могут быть использоваш в экспериментальной и клинической медицине для диагностики Еозбудимос-ти нервных клеток в норме и при патологии.
Публикация результатов работ». По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на заседаниях секцій биофизики М0ІШ (Москва, 1989, 1991), на первом международном конгрессе биофизики и биотехнологии ГАП (Диарбзкир, 1991) и на первой Арабской конференции по медицинской физике (Каир, 1991).
Объем и структура работы. Диссертация изложена на ЦЭ страницах машинописного текста, включает 35 рисунков и состоит из введения, 4 глав, и списка цитируемой литературы из 15 наименований.