Введение к работе
Актуальность темы
Исследования последних лет в области генома и, в частности, нутригеномики показали, что знание нуклеотидных последовательностей, кодирующих геном, не позволяет в полной мере описать функционирование даже отдельно взятой конкретной клетки, не говоря уже об организме в целом, поскольку, если каждая клетка организма содержит одинаковую генетическую информацию, то именно функционирование белков определяет ее специфичность и это дало основание сформулировать понятие "протеом" [Говорун В.М. с соавт., 2002; Schweigert F.J., 2007]. Под ним понимается совокупный набор белковых молекул конкретной клетки, являющийся продуктом реализации исходной геномной информации. Протеомика подразумевает инвентаризацию всех белков, закодированных в геноме определенного организма и их взаимодействий между собой [Арчаков А.И., 2000]. Протеомные исследования направлены как на идентификацию белков в исследуемых объектах, так и на их функциональные изменения. В отличие от генома, протеом не остается постоянным, а меняется под воздействием внешних и внутренних факторов, поэтому при изучении изменений протеома под воздействием различным факторов можно выявить основные признаки, указывающие на характер таких воздействий. Таким образом, несмотря на уникальную (в норме) стабильность этого набора белков можно говорить о том, что состав протеомного пула не является просто маркером клеток и тканей, а представляет собой гибкую систему, реагирующую на изменения в организме [Jiang Y.,2010]. Вместе с тем посттрансляционные события, в результате которых собственно и формируется протеомный пул, специфичность которого определяется эндогенными и экзогенными факторами, в настоящее время только становятся предметом системных исследований, среди которых актуальным является проведение нутрипротеомных исследований в области выявления специфичного действия биологически активных компонентов пищи природного происхождения [Clarke S.D. et al, 1999; Jacobs M.N. et al, 2002; Kaput J. etal, 2004].
Работа выполнена в соответствии с планом НИР НИИ питания РАМН в рамках темы № 105 «Пищевая и метаболическая регуляция энергетического статуса клетки при адаптации к характеру питания».
Целью настоящей работы явилось экспериментальное исследование отдельных нутрипротеомных особенностей сыворотки крови и субклеточных структур гепатоцитов крыс в процессе адаптации организма к характеру питания при включении в состав рациона биологически активных компонентов пищи являющихся одновременно естественными эндогенными медиаторами антиоксидантного и энергетического гомеостаза на различных этапах онтогенеза.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
Провести протеомное картирование минорных компонентов сыворотки крови, микросомальной и цитозольной фракций клеток печени крыс на различных этапах онтогенетического развития при длительном включении в состав рациона микронутриентов -коэнзима Q10 и таурина с параллельной оценкой показателей, характеризующих апоп-тоз, ферментные и неферментные маркеры ПОЛ.
Провести протеомное картирование минорных компонентов сыворотки крови, микросомальной и цитозольной фракций клеток печени крыс на различных этапах онтогенетического развития при модификации рациона по жировому компоненту на фоне введения коэнзима Q10 с параллельной оценкой показателей, характеризующих апоптоз, ферментные и неферментные маркеры ПОЛ.
Идентифицировать с использованием масс-спектрометрии пул протеомных различий, характеризующих адаптационные свойства организма в процессе онтогенеза.
Выявить характер взаимосвязи между протеомными особенностями сыворотки крови, микросомальной и цитозольной фракций и особенностями свободно-радикального окисления и интенсивностью апоптоза на используемых экспериментальных моделях.
Научная новизна
На основе протеомного картирования минорных компонентов сыворотки крови и субклеточных фракций клеток печени крыс с использованием двумерного электрофореза с последующим масс-спектрометрическим анализом идентифицированы специфические проте-омные пулы, характерные для различных этапов онтогенетического развития при алиментарных воздействиях, влияющих на энергетический и антиоксидантный гомеостаз.
Показано влияние потребления коэнзима Q10 и таурина на экспрессию каталазы в микросомальной фракции клеток печени крыс на фоне выраженного снижения уровня IGF-1 в сыворотке крови крыс.
Выявлено достоверное снижение интенсивности фермент-независимых процессов свободно-радикального окисления у животных, получавших рыбий жир в составе рациона в процессе онтогенеза.
Показано, что включение в состав рациона таурина и коэнзима Q10 повышает экспрессию лектина С-типа в цитозольной фракции клеток печени крыс на поздних сроках развития животных, что согласуется со снижением уровня процессов «позднего» апоптоза к 12-у месяцу жизни животных.
Практическая значимость работы
Результаты работы позволяют обосновать необходимость использования методов протеомной диагностики при нутрипротеомных исследованиях для идентификации проте-омных маркеров с целью донозологической оценки действия алиментарных факторов.
Разработанный алгоритм нутрипротеомного исследования может быть использован для выявления белковых маркеров онтогенетических изменений и алиментарного воздействия.
Идентифицированные характеристические белки, отражающие изменение протеом-ного профиля сыворотки, цитозольной и микросомальной фракций клеток печени крыс в процессе онтогенеза при адаптации к характеру питания, могут быть использованы для обоснования соответствующей диетотерапии и профилактики алиментарно-зависимых заболеваний.
Внедрение результатов в практику
Материалы проведенных исследований использованы в курсе лекций по биохимии в ГБОУ ВПО Нижегородской государственной медицинской академии и ГБОУ ВПО Рязанском государственном медицинском университете им. И.П.Павлова.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы доложены на XII Всероссийском Конгрессе диетологов и нутрициологов с международным участием «Питание и здоровье» (Москва, 2010); на конкурсе молодых ученых XIII Всероссийского Конгресса диетологов и нутрициологов с международным участием «Персонифицированная диетология: настоящее и будущее» представленная работа заняла 3 место (Москва, 2011).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 4 работы, в том числе 3 статьи в научных рецензируемых журналах, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки РФ.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, заключения, выводов и списка цитируемой литературы. Материал диссертации изложен на 107 страницах машинописного текста, содержит 19 рисунков и 15 таблиц, указатель литературы включает 205 источников.
