Введение к работе
Актуальность темы. Спектроскопия ядерного магнитного резо-інса находит все более широкое применение в биологии и медици-! благодаря принципиальной неинвазивности метода, быстроте точения и разнообразию биохимической информации, доступной этому
1Т0ДУ
ЩЯМР позволяет проследить содержание в живой ткани низ-молекулярных фосфорсодержащих метаболитов, к числу которых инадлежат макроэргические соединения, неорганический фосфат, .зличные фосфомоноэфиры и др. По положению сигнала фосфатной іушш, присоединенной к какой-либо молекуле, можно определять епень связывания ее с катионами (Н*, Мд++ и т.д.) в том слу-е, если это связывание меняет химический сдвиг сигнала. В частоти, можно контролировать внутриклеточный рН по положению сиг-ла неорганического фосфата.
Метод 31Р-ЯМР широко используется для обнаружения различий рмальной и патологической ткани в целях диагностики, а также я изучения реакции органа или ткани на различные воздействия -оксия, ишемия, терапия и т.д. Это приводит к успеху,, если изу-емые процессы влияют на энергетику клеток (меняется уровень еатинфосфата, АТФ, АДй, фосфатов Сахаров, неорганического фэс-та) или на метаболизм мембран (накапливаются продукты синтеза и деградации фосфолипидов: различные фосфомоноэфиры и фосфоди-иры). В экспериментальной биологии и медицине практикуются два дхода: I) исследуемый орган или ткань находятся непосредствен-в живущем организме (при этом отклик на какое-либо воздейст-е опосредован организмом); 2) орган изолирован и перфузирован.
В серийных датчиках ЯМР, предназначенных для получения спек-ов образцов в ампулах диаметром 10 и 20 мм, во многих случаях удно, а подчас, невозможно, осуществить эксперименты в рамках их двух подходов. Поэтому экспериментатору необходимо иметь со-ветствующие датчики ^Р-ЯМР, обладающие достаточно высокой чув-вительностью (спектр должен быть получен за время, удовлетворя-ее задачам эксперимента) и обеспечивающие удобство выполнения сперимента.
Цель -работы. Настоящее исследование связано с разработкой датчиков 3J-E-flMF с поверхностной катушкой для получения спектра органа, находящегося в живущем организме, и датчиков для исследования перфузированных органов. В задачи работы входило использование разработанных датчиков для решения конкретных бпологичес ких задач. Ддтчик с поверхностной катушкой был применен для исследования энергетического метаболизма солидной опухоли меланома ВІ6, привитой мышам внутрибршинно, в течение роста опухоли, а также после однократного курса химиотерапии. Датчик для исследования перфузированных органов бнл использован для изучения вли яния остановки сердца кардиоплегическим раствором и предваритель ного введения крысам витамина Е на протекание ишемии нормальных и гипертрофированных сердец крыс в нормогермии и гипотермии.
Научная новизна. В диссертационной работе впервые:
- предложен экран Фарадея оригинальной конструкции, позво
ляющий существенно (в 5 раз) улучшить временное разрешение в изу
чении динамики поведения уровней фосфорсодержащих метаболитов в
шпемизированноы миокарде;
- получена динамика изменения уровня макроэргов в опухоли меланома В16 мышей при развитии опухоли и химиотерапии да показано, что изменение энергетического метаболизма- меланомы при химиотерапии отражает эффективность этой терапии;
- получены и проанализированы подробные кинетики изменения
уровней макроэргов при ишемии в контрольном и гипертрофированном
миокарде крысы с применением предварительного введения витамина
Е и остановки сердаа кардиоплегическим раствором в нормотермии и
гипотермии.
Практическая ценность. В работе рассмотрены вопросы, связан ные с созданием чувствительных приемных контуров датчиков магнит ного резонанса на' частотах сотни мегагерц. Даны практические ре-юмендации для изготовления радиочастотных катушек индуктивности принимающих сигнал ядерной индукции образца. Рассмотрены вопросы применения экрана Фарадея для подавления диэлектрических потерь, обусловленных наличием собственной емкости приемо-передащей катушки.
На основании результатов исследования воздействия аминопро-изводного алкилнитрозомочевины на энергетический мета<о'шзм опу-
їли меланома ВІЄ мышей и анализа литературных данных был сделан шод о принципиальной возможности применения аналогичных метоке в исследовательских целях и в условиях клиники для скринин-i противоопухолевых препаратов, определения эффективности вибійного препарата по отношению к опухоли.
Практическая важность исследования влияния карди'оплегии, эедварительного введения витамина Е и гипотермии на протекание іемии в нормальном и гипертрофированном миокарде крысы обусла-швается тем, что холодовая кардиоплегия в сочетании с предвари-шьной фармакологической подготовкой ( в последнее время большие щежды связывают с применением витамина Е ) чаще всего использу-:ся для предохранения сердца в период ишемии ( при операциях на фдце ). Метод 31Р-ШР дает полезную информацию о состоянии эне-'етической системы миокарда и в принципе южет быть использован [я мониторинга состояния сердечной мышцы при развитии ишемичес-то процесса.
Разработанный датчик для перфузированных органов обладает гветвительностью, позволявшей получать спектр -"-Р-ЯМР сердца ве-м в I грамм в течение I минуты без заметного насыщения сигналов, :о дает возможность получить достаточно подробную информацию о яальном этапе ишемии ( концентрация креатинфосфата спадает до ювня ниже детектируемого за время порядка 5 - 10 минут в нор-термии ). Практическая значимость работы не ограничивается ілько выводами о влиянии исследованных факторов на протекание юмии. Методология работы и описанные закономерности протекания іемии могут быть полезными для изучения влияния других аналогичен факторов на этот процесс.
Настоящая работа выполнена в соответствии с научно-техничес-м планом ИХф АН СССР ( номера государственной регистрации -.011266 от 25 февраля и 8І0ІІ240 от 25 февраля ).
Апробация работы. Основные результаты диссертационной рабо-і докладывались на Всесоюзном симпозиуме "Магнитный резонанс в юлогии и медицине" (Звенигород, 1981 г.), НУ,. ХУ и ХУІІ Конфе-інциях молодых ученых ИХФ АН СССР (1985, 1986, 1988 гг), конкур-IX научных работ ИХФ АН СССР (1982, 1984, 1987 гг), конкурсе-эк-іертизе перспективных работ ИХФ АН- СССР (1987 г.).
Публикации. По результатам исследований, вошедших в диссер-шионную работу, опубликовано 5 печатных работ, список которых
приводится б конце автореферата
Структура и объем диссертации. Диссертация объемом 122 станицы состоит из введения, трех глав, заключения (основные результаты и выводы) и списка цитированной литературы (124 названия). Работа содержит 30 рисунков и 3 таблицы.