Введение к работе
,- Актуальность темы. Дяя выяснения принципов организации
клеточных мембран и "механизмов их функционирования з норме ж при патологиях большое значение имеет изучение мембранных белков и лшіопротеинов, с которыми связана основная часть активных функций в мембране. Исследование этих соединений упирается в значительной степени в трудности их выделения и очистки. '
Одними из относительно хорошо изученных в настоящее время" мембранных липопротеинов являются:протеолипиды (Ш)~. Это гидрофобные белково-липидные комплексы, растворимые в органических растворителях (poloh, Lees, 1951), белковнй компонент которых обладает свойствами"типичных "внутренних" мембранных белков Lees et ai., 1979; Манукян, 1979). ПД входят в состав мембранных образований многих животных, растительных и микробных клеток (FoloH-Pi.Stoffyn, 1972; Lees et al., 1979; Shlesinger, 1981). Особенно характерны онй для нервной ткани и главным образом белого вещества мозга, где локализованы в основном в миелине, составляя 30-50$ общего белка миелина, выделенного-из головного мозга млекопитаицих (Mehl, Halaris, 1970; Манукян и др., 1976; Boggs, Moscarello, 1978 ). Полагают, что ПЛ комплексы принимают активное участие в формировании и поддержании уникальной мультиламеллярной структуры миелина ( bees et al —., 1979; Stoffel et al., 1983,1985; Brown et al.,l985>B небольших количествах ПД в нервной ткани обнаружены также в митохондриях, микросомах, синаптических мембранах ( Lapetina et al., 1968; Манукян и др., 1977, 1980; Bizzozего et al.,1982 ), где могут участвовать в процессах ионного транспорта ( Fisher, sapir-stein, 1986 ).
В других органах и тканях ПЛ локализованы главным образом В МИТОХОНДРИЯХ ( Murakami et al.,1963; Kadenbach, Hadvary, 1973). Будучи компонентами митохондриалышх мембран, они участвуют, по-видимому, в основных функциях этих органелл: образуют протонпроводящую ( Lees et al., 1979; Blondin, 1979; Hoppe, Sebald,i984), а также фосфатсвязываюшую ( Guerin, Napias, 1978; Blondin, 1979; Зайцева, Яхнин, 1984) части F0 фрагмента митохондриальной OS -АТРазы, входят в состав цитохром-оксидаз-ного комплекса ( yu, уи, 1977). В небольших количествах ПЛ присутствуют также в других мембранных образованиях, имеющих спе-
циализированные функции: связаны с Ка+, К+-АТРазой, образуя катион-избирательные каналы в почках ( Fortmsh et ai.,1978; Tosteston,Sapiratein,l98i ), входят в состав Са2+-АТРазы сар-коплазматического ретикулума мышц, где, как полагают, способствуют транспорту Са + С Racker, Eytan, 1975 ).
Таким образом, ПД являются важными составлящими клеточных мембран разных тканей и органов, где в зависимости от локализации могут выполнять различные функции. Однако имевдиеся в литературе данные относительно количественногр содержания ІШ в различных органах малочисленны и разноречивы.
Для более глубокого понимания роли ІШ комплексов в структуре и функциях мембранных образований клеток большое значение имеет также исследование вопросов образования и накошгения ПД в разных органах и тканях, изменений в структуре и составе их белкового и липидного компонента в ходе онтогенеза. Изучение процессов формирования мембранных структур в ходе индивидуального развития организмов является одним из важных аспектов мембрано-логии.
Известные в литературе данные относительно количественных сдвигов белка ПД, а также изменения его аминокислотного состава в ходе онтогенеза малочисленны и касаются только головного мозга. ЦД: других: органов вообще не. исследовались.
Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования явилось подробное изучение распределения ПІ в различных органах зрелой крысы и выявление закономерностей изменения содержания и аминокислотного состава белка ПД в разных отделах ЦНС и других органах этого незрелорождапцегося животного в ходе постнатально-го развития.
В связи с этим были поставлены следупцие задачи: I) с помощью различных методов исследования изучить содержание белка ПД ;в трех разных отделах ЦНЙ - головной мозг без продолговатого, продолговатый, спинной мозг и других органах - сердце, печень, почка (корковый, мозговой слой), надпочечники, гладкая мышца (матка), скелетные мышцы (смешанные, белые, красные) зрелой крысы; 2) изучить количественные сдвиги в содержании белка ПД и общего белкав разных отделах ЦНС (головной мозг без продолговатого, продолговатый, спинной мозг) и других органах (сердце, печень, почка, скелетная мышца) крысы в ходе постна-
тального развития (І, 10, 20, ЗО, 40, 90, 120-180 и 540-дневные крысы); 3) исследовать аминокислотный состав очищенных ПЛ, выделенных из головного мозга и сердца крыс разного возраста (I, 10, 20, 30 и 120-180-дневше).
Научная новизна и практическое значение т&ботн. В работе впервые с применением разных методов исследования подробно изучено содержание белка ПІ в различных органах. Получены данные относительно его концентрации в корковом и мозговом слое почек, надпочечниках, белой и красной скелетных мышцах и т.д. Показано, что в разных отделах ПНС содержание ПЛ коррелирует с количеством миелинизированных волокон, а в других органах - с интенсивностью окислительного обмена и плотностью митохондрии, будучи соответственно выше в сердце и почках.
Полученные в работе данные относительно содержания белка ПІ в различных органах дополняют представления о широте распространения этих соединении в организме животных-и указывают на важность исследования роли этих комплексов в норме и при патологиях в клеточных мембранах таких функционально активных органов, как сердце и почки, которые после мозга наиболее богаты ПЛ.
Впервые исследовано изменение содержания белка ПЛ в разных отделах ПНС и других органах крысы в ходе индивидуального развития. Показано, что во всех изученных органах содержание белка ПЛ с возрастом повышается, однако степень и сроки изменений различны в зависимости от специфики развития данного органа, различной локализации и роли ПІ в мембранных структурах разных тканей. Наибольшие сдвиги в ходе постнатального развития претерпевает содержание белка ПІ в ПНС, затем в сердечной мышце и почках. Изменение концентрации ПЛ в разных отделах ЦНС в основном совпадает с ходом миелинизации, тогда как в других органах коррелирует главным образом с процессами созревания митохондрий и становления их функции.
Впервые изучен аминокислотный состав ПЛ сердечной щншхн в ходе индивидуального развития. Получены также данные относительно изменения аминокислотного состава ПЛ мозга с возрастом. Показано, что на фоне общего сходства (богатство неполярными аминокислотами и относительная бедность кислыми и основными) содержание некоторых аминокислот в белке ПЛ мозга и в меньшей степени сердца претерпевает определенные сдвиги в ходе постнатального развития. Но основные аминокислотные характеристики белка ПЛ,
- 4 -оцределяпцие его физико-химические свойства, поддерживаются на довольно постоянном уровне. Последний, по-видимому, необходим для обеспечения функций ПЛ в мембранах в разные возрастные периоды.
Сопоставление установленных в настоящем исследовании закономерностей изменения концентрации ПЛ в разных органах в ходе развития с известными данными об их биохимическом и морфо-функ-циональном созревании, а также сравнение между собой различных органов должно способствовать пониманию роли этих важных соединений в функциях мембран и их связи с процессами становления различных клеточных систем в ходе онтогенеза. Представленные в работе данные относительно содержания и аминокислотного состава белка ПІ в норме будут иметь значение при исследовании патологических изменений компонентов мембран разных органов при различных заболеваниях и дефектах развития, в частности связанных с недостаточностью миелина, и поисках путей их лечения. Накапливается все больше фактов, свидетельствующих о том, что нарушения обмена ПЛ комплексов играют важную роль в этиологии и патогенезе демиелинизирунцих заболеваний генетического, аллергического И вирусного происхождения ( Yoshimura et al.,I985;Endoh et . ai., 1986 ). Некоторые из этих форм поражения ЩС сопровождаются нарушением синтеза апопротеина ПЛ комплексов, либо нарушением встраивания этих комплексов в миелиновую мембрану ( сат-pagnonl et al.,I985; Koeppen et al., 1987).
Публикации и апробация работы. Основное содержание диссертационной работы изложено в 10 печатных работах. Материалы диссертации были доложены на УП Всесоюзном совещании по эволвдион-ной физиологии, посвященном памяти академика Л.А.Орбели (Ленинград, 1977); Всесоюзной конференции "Эволюционная биохимия и происхождение жизни" (Ереван, 1978); Закавказской конференции геронтологов и гериатров (Ереван, 1980); Всесоюзном симпозиуме „"Развивающийся мозг" (Тбилиси, 1984). Диссертация апробирована на заседании Ученого Совета Института биохимии АН Арм.ССР.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, включающей Методы и результаты исследований с обсуждениями, заключения и выводов. Работа изложена на 145 страницах машинописного текста и содержит 27 рисунков и 14 таблиц. Библиография включает 235 наименований,в том числе 51 отечественных и 184
- 5 -иностранных.