Введение к работе
Актуальность. Ацетилхолинэстераза - фермент, выполняющий важную функцию в нервной системе млекопитающих. Он непосредственно участвует в передаче информации между нервными клетками, а также своей активностью влияет на взаимодействие удалённых друг от друга нейронов. При изменении физиологических условий в мозге, например, при гипотермии, ишемии или гипоксии активность фермента изменяется. Эти изменения могут отражать как проявление процессов адаптации к новым условиям, так и патологические процессы, вызванные действием экстремального фактора. Выяснение механизмов изменений активности этого важного фермента при различных физиологических состояниях является актуальной проблемой молекулярной физиологии. Обычно для оценки того, что происходит в клетках ткани того или иного органа при изменениях физиологических процессов измеряют активности соответствующих ферментов, обеспечивающих данный физиологический процесс. Однако чаще всего этой информации бывает недостаточно для получения ясной картины происходящего. Измерение кинетических и термодинамических характеристик ферментов может дать ценную информацию для выяснения сложных механизмов ответной реакции клеток на изменение состояния клеток. В настоящей работе исследованы кинетические характеристики, а также кинетика тепловой денатурации ацетил-холинэстеразы синаптических мембран мозга крыс при общей гипотермии. Исследована также тепловая денатурация ацетилхолинэстеразы синаптических мембран мозга сусликов в динамике зимней спячки.
Цель и задачи. Целью данной работы было выяснение изменений кинетических характеристик ацетилхолинэстеразы синаптических мембран мозга при искусственных (крысы) и естественных (суслики, зимняя спячка) гипотермических состояниях. Для этого были поставлены следующие задачи:
исследовать концентрационные зависимости активности фермента из мозга крыс при различных искусственно созданных гипотермических состояниях,
исследовать кинетику тепловой денатурации фермента при различных гипотермических состояниях,
исследовать влияние глицерина на термоденатурацию ацетилхолинэстеразы из мозга крыс,
исследовать тепловую денатурацию ацетилхолинэстеразы синаптических мембран мозга сусликов при зимней спячке.
Положения, выносимые на защиту.
1. кинетические характеристики активности ацетилхолинэстеразы си
наптических мембран мозга крыс при гипотермических состояниях изменя
ются: максимальная скорость и константа Михаэлиса увеличиваются.
2. кинетика термоденатурации ацетилхолинэстеразы из мозга крыс и
из мозга сусликов имеет две стадии - быструю и медленную - и хорошо со
ответствует модели двух экспонент
термостабильность ацетилхолинэстеразы из мозга крыс при гипо-термических состояниях уменьшается: константы скорости денатурации увеличиваются
активность ацетилхолинэстеразы синаптических мембран мозга сусликов в состоянии глубокой спячки увеличивается по сравнению с летним контролем, а при межбаутном пробуждении уменьшается по сравнению с летним контролем
5. термостабильность ацетилхолинэстеразы мембран мозга сусликов
как в бауте глубокой спячки, так и при межбаутном пробуждении выше, чем
в летнем контроле: константы скорости денатурации уменьшаются, энергии
активации увеличиваются.
Научная новизна и значимость работы. Впервые исследованы кинетические и термодинамические характеристики ацетилхолинэстеразы, а также кинетика тепловой денатурации синаптических мембран мозга крыс при различных гипотермических состояниях. Впервые исследована тепловая денатурация ацетилхолинэстеразы синаптических мембран мозга сусликов в динамике зимней спячки.
Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы для анализа экспериментальных данных по регуляции активности ацетилхолинэстеразы в мозге млекопитающих при различных физиологических состояниях организма. Они могут быть использованы для построения теории функционирования мозга млекопитающих при гипобиотических состояниях.
Апробация работы. Работа апробирована на Всероссийской конференции, посвященной 80-летию проф. Юсуфова А.Г. (Махачкала, 2010), Конференции молодых учёных ДГУ (Махачкала, 2010), Региональной научно-практической конференции, посвященной году учителя в России (Махачкала, 2010), 13-той Пущинской конференции молодых учёных (Пущино, 2009), 15-той Пущинской конференции молодых учёных (Пущино, 2011), на годичной научной сессии профессорско-преподавательского состава ДГУ (апрель 2011).
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, выводов, списка цитируемой литературы, включающей 277 источников. Работа изложена на 130 страницах машинописного текста, содержит 20 рисунков, 6 таблиц. Опыты проведены на 75 крысах и 16 сусликах.
