Введение к работе
Актуальность проблеми. В накопленном за последние два десятилетня обширном фактическом матеріале о функционировании в клеточных мембранах ФИ -го сигнального механизма псе больше появляется экспериментальных данных о быстрой (в течение секунд) активации ФИ-ФДЭ (Drummond А.Н., 1986; Matozaki Т. and Williams А., 1989) с последующим образованием вторичных посредников. Наряду с этим, внимание исследователей привлекают вопросы, связанные с выяснением функционального значения как процессов моцификацнонных взаимопревращений отдельных ФЛ фракций (Hirata F. et.al, 1980, Akamatsu Y., 1994), так и иродуктон ферментативного гидролиза последних (Huang J. et.al, 1992; Asaoka Y. et.al, 1993; Ryborg Л.К. et.al, 1994) на различных ланах стимуляции клеток и формирования клеточных ответов. Все очевиднее становится огромная роль модификаций ЖК-состава липндов в функционировании мембранных структур нормальных и патологически трансформированных клеток. Однако при этом традиционно исследуются в основном мембраносвязанные и цитозольные ФЛазы А2 (Cifone M.G. et.al, 1993). Накапливаются данные и о возможном участии мембранных ФЛаз типа Д и С (Isakov N., 1993; Ktistakis N.T. et.al, 1995) в обеспечении транслокации внешних сигналов. Довольно широкомасштабными продолжают оставаться исследования на уровне изучения изменений во фракционном составе и реакциях de novo синтеза мембранных ФЛ и НЛ (Selevich M.I. et.al, 1993; Nakano II. et.al, 1994; Van Den Boom M.A.P. et.al, 1994), а также процессов их деащшнропания-реацилирования (Fisk Н.А., and Kano-Sucoka Т., 1992; (їаііі С. et.al, 1993) п различных патологических состояниях организма.
Использованные сокращения: ЛПКЧ-лимфоциты периферической крови
человека, ПМ-плазматическая мембрана, ЛМ-лизосомальная мембрана,
ЯМ-ядерная мембрана, ФЛаза-фосфолипаза, ФИ-ФДЭ- фосфоинози гнд-
специфичная фосфодиэстераза, ПКаза-протеннкиназа, ЛОГ-липоксигеназа,
ЦОГ-цнклоксигеназа, ФЛ-фосфолипиды, НЛ-нейтральные липидм, ФХ-
фосфатидилхолины, ФИ-фосфатидилинозиты, ФИ-4-Ф-фосфатидилинознт-
4-фосфат, ФИ-4,5-Ф2-фосфатидилинозит-4,5-дифосфат, ФС-
фосфатидилсерины, ФЭ-фосфатндилэтаноламины, ФК-фосфатидные
кислоты, ДФГ-дифосфатнднлглицерины, СФМ-сфингомиелины, МГ-
моноглицеридыДАГ-диглицериды, ТГ-триглицериды, Х-холестерин, ЭХ-
эфиры холестерина, ЖК-жпрные кислоты, АК-арахидоновая кислота, ОК-
оленновая кислота, ПК-иальмитиновая кислота, 5-НЕТЕ-5-
гидрокенэйкозатетраеновая кислота, ИФ3-инозит трифосфат, ГФИ-
глицерофосфорнлннозпт, КонА-конканавалин А, I Ш-2-интерлейкин-2,
ХЛЛ-хроннчеекий лимфолейкоз, ПГ-прошш галлат, пБФАБ-пара-
бромофепанилбромни. пХМБ-пара-хлоромеркуробензоат
На сегодняшний день пока остаются проблематичными тонкие молекулярные и биохимические механизмы, обеспечивающие передачу внешнего сигнала от рецепторного белка к ФИ-ФДЭ. Обсуждаемое в литературе (Gilman A.G., 1984) участие в этом процессе промежуточных ГГФ-сназывающих G-белков также полностью не раскрывает природу транслоклцнн сигнала, рассматривая кілько белок-белковые взаимодействия при инициации ФИ-ro каскадного механизма. Но прежнему остаются без должного внимания возможные липид-белковые взаимодействия на отдельных этапах передачи внешнего сигнала через гидрофильное и гидрофобное липидные микроокружения мембранных белковых молекул -компонентов сигнальных механизмов. Довольно разноречивы и труднообъяснимы существующие в литературе немногочисленные сведения как о характере и скорости активации, так и о субстратной специфичности ФИ-ФДЭ - ключевого звена сигнального каскада белков в различных клеточных популяциях.
Несмотря на отдельные попытки (Akamatsu Y., 1994; Seydel J.K. et.al., 1994) анализировать, систематизировать и обобщить экспериментальные данные, полученные исследователями в различных областях мембранной лшшдологин, накопленный фактический материал п целом все еще нуждается как в существенных уточнениях и легальном анализе, так и в исчерпывающих обобщениях.
Исходя из вышеизложенных немногочисленных литературных данных по мембранной липндологии можно заметить, что в большинстве своем они хотя и остаются на уровне научных предположений, но в общей массе, по всей вероятности, недалеки от "критического уровня". Все это позволяет надеяться о возможном скором прорыве в данной области биологической науки с обобщениями, имеющими огромное фундаментальное и концептуальное значение.
Цель и задачи исследования. Основной целью диссертационной работы было выявление и уточнение механизмов кооперации процессов модификации липидиого компонента мембранных структур клеток при транспокацин внешних сигналов через ФИ сигнальный механизм в нормальных и патологически (или хронически) трансформированных клетках. В специфические задачи работы, п частности, входило:
а) идентификация и характеристика отдельных ферментных систем
модификации лнпндного компонента различных мембранных структур;
б) исследование закономерностей активации ФИ-ФДЭ на начальных
этапах (5-60 сек) стимуляции различных клеточных популяций
соответствующими агонистамк;
5 п) выявление к уточнение мехашпмоп кооперации быстрых и обратимых процессов модификации липидного бислоя в отмеченные сроки инициации ФИ-цикла;
г) выяснение характера специфических нарушений в функционировании липнд-модифицирующих систем на фоне хронически измененного метаболического статуса липопротеинового бислоя.
Научная новизна. В результате проведенных специальных серий исследований выявлены закономерности включения и распределения меченых инозита и ЖК в ФЛ мембран различных клеточных популяций. Установлена зависимость процесса регулируемой модификации ЖК-состава отмечнных соединений от функциональной активности и степени дифференциации отдельных пикш клеток.
Во внутриклеточных мембранных структурах впервые идентифицированы липнд-модифнцирующие ферментные системы деацнлированпя-реацилпроаания, днэстеразного расщепления и локального dc novo синтеза ФЛ.
На ранних этапах (5-60 сек) стимуляции клеток соответствующими первичными сигналами в пределах постулированного ФИ-го липопротеинового морфо-функционалыгого домена впервые выявлены кооперативные процессы двухфазной активации ФИ-ФДЭ и модификаций липидного компонента мембран. Установлено функционирование в мембранах различных каскадных систем метаболических цепей, осуществляющих кооперативные процессы модификации липидного составляющего этих структур в пмшеотмеченнме короткие сроки активации нормальных клеток.
Установлено, что изменение общего морфо-функционалыюго статуса клеток в условиях длительных внешних воздействий (30-ти дневная алкогольная интоксикация, 4-х часовое in vivo воздействие стероидов), приводит к кооперативному изменению исходного и становлению нового метаболического статуса липопротеинового бислоя мембран. Последний характеризуется превалированием катаболнческих или синтетических процессов в лшшдном бислое ЛМ и ЯМ, соответственно. Показано специфическое изменение в итнх условиях процессов быстрой и обратимой модификации ФЛ клеточных мембран при инициации ФИ-цикла.
Впервые выявлены специфические для патогенеза ХЛЛ закономерные нарушения в кооперативных процессах де- и реацнлирования и фракционных взаимопревращений липидного компонента ПМ лимфоцитов как в покое, так и в исследуемые короткие сроки транслокащш внешнего сигнала.
Полученные результаты исследований свидетельствуют о роли выявленных процессов модификации липидного составляющего мембран лимфоцитов в качестве мишени для действия иммупомодулятора Т-активина
и применяемых в клинике других химиотераневтнческих средств, а также об их кооперативном вовлечении в процессы регуляции клеточной активности.
Апробация работы, Результаты работы докладывались на: V Всесоюзном биохимическом съезде, Киев, 1986; Ш Всесоюзном симпозиуме "Структура и функции лизосом", Тбилиси, 1986; Всесоюзном симпозиуме по биохимии липидов, Алма-Ата, 1987; VI Всесоюзном симпозиуме "Роль циклических нуклеотндов и вторичных посредников в регуляции ферментативных процессов", Петрозаводск, 1988; Международном симпозиуме "Нейрохимические аспекты фосфолипидного метаболизма", Перуджия, Италия, 1УКК; IX Международной конференции по вторичным посредникам и фосфопротеинам, Нашвилл, США, 1995 и др.
Публикации. По теме диссертации опубликованы 24 работы, в том числе 13 статей.
Объем и структура работы. Работа изложена на 247 страницах и содержит 53 рисунка и 7 таблиц. Библиография включает 406 наименований литературных источников на русском и английском языках.