Введение к работе
Предсказанное что называется "на кончике пера" [Bullough
W.S., Laurence Е.В., 1960; Iversen О.Н., 1960], а затем нашедшее
блестящее экспериментальное подтверждение в работах тех же
авторов (1964, 1965) существование ингибиторов клеточной
пролиферации действующих на уровне ткани - кейлонов, является
подтверждением эффективности приложения общенаучных
кибернетических принципов (использование отрицательной
обратной связи для поддержания устойчивости системы) в биологических исследованиях.
С течением времени представление о кейлонах и антикейлонах постулированные Bullough W.S. в кейлон-антикейлонной теории регуляции клеточного гомеостаза ткани как о простых триггерах, однозначно определяющих поведение клетки в митотическом цикле, постепенно заместилось понятием "факторы роста". Факторы роста относятся к семейству цитокинов [Strain A.J., 1993; Weller М. et al., 1994], т.е. представляют собой секретируемые пептиды и белки, с помощью которых осуществляется локальные взаимодействия между клетками. Понятие "фактор роста" несет значительно большую смысловую нагрузку, нежели кейлон или антикейлон. Факторы роста обладают плейотропным действием и кроме митогенного (или антимитогенного) действия обладают морфо- и мотогенным эффектами, а также способны индуцировать [щтодифференцировку [Matsumoto К., Kagoshima М., Nakayama Т., 1995; Derman М.Р., Cunha M.J. et al., 1995; Yang X.M., Park M., 1995; Vtangiacapra F.J. et al., 1995]. Влияние факторов роста (даже одного
типа) неоднозначно и зависит от многих условий, в частности: тиг клетки-мишени, ее физиологическое состояние; наличие или отсутствие клеточного окружения; наличие или отсутствие другю факторов роста или агентов, не относящихся к данному семейству v т.д.
В целом, исследования в области регуляции клеточногс размножения давно вышли за пределы определенных им изначальнс рамок и в настоящее время включают в себя изучении пробле\< морфогенеза и дифференцировки. Это новое, динамичнс развивающееся направление биологической науки, имеет огромнук теоретическую общебиологическую и несомненную практическук (биология развития, онкология) значимость.
К сожалению, подавляющее большинство исследований в зтоі-области нацелены на изучение конечных эффектов (митогенного морфогенного, мотогенного и дифференцирующего) факторов ростг на клетки-мишени и проводятся в основном с использование!^ морфологических методов. Работы же биохимического плана имеют узконаправленный характер, их целью является разрешения проблек трансдукции управляющих сигналов. При такой постановке вопроса из поля зрения исследователя выпадает целый период из жизш клетки - время от приема управляющего сигнала (первичный ответ, і виде изменения концентрации внутриклеточного кальция наблюдается уже через 5-Ю минут после взаимодействия с факторол роста) до морфологической манифестации реакции клетки на это' сигнал (лаг-период в отношении начала синтеза ДНК составляет 48 72 часа [Gomezlechon M.J. et al., 1995]). Очевидно, что процессы происходящие в течении лаг-периода, направлены на подготовку і
обеспечение успешности полноценного ответа клетки-мишени на управляющее воздействие фактора роста, независимо от того каким будет этот ответ. Знание механизмов подготовки клетки к реализации ответа индуцируемого фактором роста не только позволит исследователю глубже понять интимные стороны пролиферации, морфогенеза и дифференцировки, но и, возможно, цаст в его руки инструмент управления этими процессами. Возможно также, что расстройство именно этих, подготовительных реакций, имеется в опухолевых клетках, следовательно, работа в этой области может дать новые данные для понимания процессов происходящих при опухолевой трансформации и прогрессии.
Все вышеизложенное определило цель нашего исследования и задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной цели.
Цель исследования. Поиск изменений со стороны специфического и неспецифического метаболизма ткани в различных физиологических состояниях в ранние сроки после стимуляции ее факторами роста различной биологической направленности.
Задачи исследования.
-
Создание экспериментальной модели, пригодной для исследования показателей обмена веществ и влияния на них различных факторов: разработка и отработка методов изоляции и культивирования печени крысы с сохранением ее основных метаболических показателей.
-
Изучить показатели состояния свободно-радикальной -антирадикальной системы, энергетического обмена и
A системы детоксикации аммиака в изолированной печени культивируемой в условиях моделирующих нормальные.
-
Исследовать изменение состояния показателей свободно-радикальной - антирадикальной системы, энергетического обмена и системы детоксикации аммиака в изолированной печени культивируемой в условиях моделирующих нормальные в ответ на стимуляцию органа регуляторами пролиферативной активности.
-
Исследовать изменение состояния показателей свободно-радикальной - антирадикальной системы, энергетическогс обмена и системы детоксикации аммиака в изолированно» печени культивируемой в условиях моделирующих патологические (5 мМ NRtCl в перфузионной жидкости) е ответ на стимуляцию органа регуляторам» пролиферативной активности.
-
Оценить степень влияния регуляторов пролиферативной активности на различные метаболические пути с точку зрения их филогенетической древности.
Научная новизна исследования. Впервые проведене исследование влияния факторов роста на широкий спекіт показателей метаболизма ткани с точки зрения изучения механизмої подготовки клетки к реализации ответа индуцируемого этим» факторами. Впервые исследована роль физиологического состояни? ткани в прохождении лаг-периода после стимуляции факторам» роста. Нами установлено, что наиболее глубокие и отчетливы* изменения под действием факторов роста происходят і филогенетически более древних метаболических путях. В отношение
5 свободно-радикальной - антирадикальной системы установлено, что стимулятор пролиферации главным образом действует на антирадикальное звено, активируя его, а ингибитор на свободно-радикальное, угнетая интенсивность ПОЛ.
Влияние положительного и отрицательного индукторов на неспецифический метаболизм в основном носит разнонаправленный характер - основной эффект первого сводится к переводу ткани на более низкий уровень интенсивности течения метаболических процессов, в то время как второй оказывает в целом стимулирующее влияние на неспецифический метаболизм. Воздействие факторами роста на ткань, независимо от их природы, приводит к улучшению сопряженности между отдельными компонентами энергетического обмена. Метаболические пути, ответственные за выполнение специфических функций клетки, не испытывают на себе влияние ингибитора пролиферации и угнетаются стимулятором.
Изучение реакции ткани на факторы роста в условиях моделирующих патологические позволило сделать заключение о приоритетности выполнения тканью функций возложенных на нее как на компонент более сложной системы, перед ответом на местные регуляторные воздействия - практически не влияя на ответ ткани на воздействие отрицательного индуктора пролиферации, измененное физиологическое состояние ткани сочеталось с полной отменой эффектов положительного индуктора. Мы обнаружили, что факторы роста, не оказывая влияния на скорость и пути детоксикации аммиака, купируют токсический эффект последнего, выражающийся в значительном разобщении компонентов энергетического обмена.
Теоретическое и практическое значение исследования
заключается в расширении представлений о биологической роли факторов - регуляторов пролиферации как агентов обладающих не только митогенной активностью, но и способных управлять широким спектром метаболических реакций. Понимание тонких механизмов подготовки клетки к реализации ответов индуцируемых факторами роста открывает новые подходы к решению проблем морфогенеза, регенерации, поддержания клеточного гомеостаза ткани, опухолевого роста.
Материалы работы используются в учебном процессе на кафедре медицинской биологии и генетики с курсом экологии и на кафедре биохимии ВГМА.
Публикация и апробация работы. По материалам исследований
опубликовано 6 научных работ. Основные положения диссертации
докладывались на Втором национальном Конгрессе пс
профилактической медицине (Санкт-Петербург, 1995), научно-практических конференциях ВГМА (Воронеж, 1994, 1995), международной конференции Clinical Chemiluminiscence (Берлин, 1996).
Работа выполнена без соавторства. Из научных трудов опубликованных в соавторстве, в диссертацию включены материалы, полученные лично автором.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 135 страницах и состоит из введения, обзора литературы, главь посвященной материалам и методам, четырех глав собственны) исследований, обсуждения результатов, выводов и списке литературы. Библиографический указатель включает 184 источника
7 из них 37 отечественных и 147 иностранных авторов. Работа иллюстрирована 39 рисунками и 8 таблицами. Положения выносимые на защиту.
-
Эндогенные факторы, стимулирующие и ингибирующие пролиферативную активность ткани, оказывают разнонаправленное воздействие на показатели специфического и неспецифического метаболизма.
-
Нагрузка культивируемой печени хлоридом аммония приводит к устранению эффектов оказываемых положительным индуктором пролиферации, не влияя на воздействие отрицательного индуктора.
-
Изменяя активность ряда ферментов, регуляторы пролиферативной активности, способствуют улучшению согласованности отдельных звеньев метаболизма культивируемой печени, причем этот эффект не исчезает при нагрузке органа аммиаком, купируя токсическое влияние последнего.
-
Ранние изменения происходящие в изолированной печени при стимуляции ее регуляторами пролиферативной активности обусловлены подготовкой ткани к реализации ответов определяемых направленностью управляющих воздействий.
-
Наиболее отчетливо эффекты регуляторов пролиферативной активности проявляются в отношении филогенетически более древних метаболических путей.
-
Выполнение органом функций возлагаемым на него, как компонент сложной системы - организма, имеют более
высокий приоритет перед ответом на местные регуляторньи воздействия.
