Введение к работе
Актуальность исследования. Основные процессы клеточной жизнедеятельности идут в принципе одинаково в совершенно разных организмах. Это свидетельствует о том, что в основе этих процессов мог^т лежать одни и те же универсальные, общие для всех живых организмов механизмы. Широкая распространенность реакций перокевдного окисления липндов которые могут идти во всех изученных мембранных структурах; изменение интенсивности этих процессов в связи со многими патологическими явлениями в организме а также присутствие их в нормально функционирующих клетках привлекают к ним внимание исследователей разных профилей.
Интерес к влиянию перекисей ненасыщенных жирных кислот на процессы, протекающие в нормальной и патологически измененной ткани, существенно возрос в связи с обнаружением связи между интенсивностью их бразования и пролиферацией клеток. Экспериментальные исследования, проводившиеся на регенерирующей печени, выявили существование четкой обратной зависимости между содержанием перекисей липидов и интенсивностью митотических делений [Бурлакова, 1975].
Влияние перекисей липидов на физиологические процессы в клетке и, в частности, на пролиферацию связывали с изменением восстановленное малых тиолов клетки (глутатиона и цистеина) и вос-становленностью сульфгпдрнльных групп белков клетки. Это подтверждалось наличием обнаруженных Рапкиным циклических нзме-
нений титра SH-групп при дроблении эмбрионов морского ежа [Rap-kine, 1931].
Современные исследования вцелом подтвердили существование связи между интенсивностью ПОЛ, восстановленностью низкомолекулярных тиолов и прохождением клеткой различных фаз жизненного цикла. Последнее обстоятельство подтверждает возможность того, что повышение содержания восстановленного глутатнона может вызывать радикальную перестройку физиологического режима жизнедеятельности клетки, которая ведет к изменению ритма клеточных делений.
Экспериментальные данные указывают на существование в клетке сложной биохимической ситемы, синтезирующей и восстанавливающей низкомолекулярные тиолы, функция которой — поддержание уровня их восстановленности в клетке [Сельков, 1970]. Важный ее компонент — система глутатионпероксидазы (ГПО) - глута-тионредуктазы (ГР). Глутатионпероксидаза катализирует разложение гидроперекисей без образования свободных радикалов, используя в качестве донора водорода восстановленный глутатион. Регенерация восстановленного глутатнона из окисленного осуществляется в сопряженной реакции, катализируемой глутатионредуктазой (рис1).
Показано, что гидроперекиси способны снижать содержаие SH-групп за счет их окисления, особенно в присутствии гл^татионпероксидазы [Владимиров, Арчаков, 1972].
ГПО
\
\
2GSH у T
НАДФН
Рис.1. Схема функционирования сопряженной системы глутатионпероксидазы-глутатнонрсдуктазы.
Повышениe содержнния гидроперекисен в клетке способно потенцировать активность глутатионпсроксндазы. На этом основано предположение о способности гидроперекисей регулировать уровень восстаповленности тиолов клетки, изменяя интенсивность функционирования системы ГПО-ГР [Гулак, 1985].
Возможность изменять уровень восстановленнести сульфгид-рильных групп клетки процессами ПОЛ не исчерпывается активацией глутатнонпероксидазиой реакции. Гидроперекиси н продукты их дальнейших превращений способны окислять сульфгндрпльные группы низкомолскулярных тиолов и непосредственно сульфгидрильные группы белков. Нельзя исключить, что под действием перекисей может происходить активация или наоборот, ингибирование синтеза низкомолекулярных тиолов. Кроме того, известно что влияние процессов ПОЛ и SH-групп является взаимным [Владимиров, Арчаков, 1972].
Остается неясным, действительно ли гидроперекиси оказывают рсгуляторное влияние на восстановлснность тиолов в клетке и, если оказывают, то какое звено (или звенья) системы восстановления и
синтеза тиолов подвергается воздействию со стороны гидроперекисей или продуктов их дальнейших превращений.
В доступной литературе есть большое количество исследований, посвященных изучению ферментов и метаболитов системы ГПО-ГР в органе, стимулированном к пролиферации [Ecobichon,1984; Gockara, 1992; Huang, 1998; Munz, 1997]. Однако не обнаружено работ, в задачи которых входило бы сопоставление активности проли-феративного процесса с изменениями интенсивности ПОЛ и глута-тионового статуса. Помимо этого, большинство исследований посвящено изучению обсуждаемых явлений в ранние сроки после стимуляции органа повреждающим воздействием и не содержат сведений о дальнейшем их поведении в ходе восстановительного процесса.
Цели исследования. Поиск изменений со стороны функционирования системы ГПО-ГР при прохождении клеткой различных фаз клеточного цикла. Изучение взаимосвязи между процессами псрок-сидного окисления липидов, работой системы ГПО-ГР и интенсивностью синтеза ДНК в активно пролиферирующем органе.
Задачи исследования.
-
Выбрать способ стимуляции регенераторного процесса в печени, позволяющий вызвать интенсивную пролиферацию клеток, сопровождающуюся изменениями со стороны изучаемых показателей.
-
Выявить периоды восстановительного процесса, соответствующие прохождению синтетической фазы клеточного цикла порциями гепатоцитов.
-
Изучить динамику изменений процессов ПОЛ в ходе регенераторного процесса.
-
Исследовать изменения активности ферментов и метаболитов системы ГПО-ГР в ходе регенераторного процесса.
-
Оценить степень влияния активности ГПО и ГР на содержание восстановленного глутатиона.
-
Исследовать функциональную активность печени в течение всего регенераторного процесса для характеристики динамики восстановительного процесса.
Новизна исследования. Впервые проведено комплексное исследование интенсивности процессов ПОЛ с работой системы ГПО-ГР и глутатноновым статусом в течение восстановительного процесса в стимулированной к регенерации печени. Обнаружено, что изменения активности ферментов системы ГПО-ГР происходят синхронно с изменениями интенсивности процессов ПОЛ. Выявлено соответствие содержания восстановленного глутатиона периодам синтеза ДНК в гепатоцптах. Обнаружено что активность гллтатионредуктазы не является фактором оказывающим решающее воздействие на восста-новленность тиолов в клетке в условиях регенераторного процесса.
Теоретическое и практическое значение исследования заключается в расширении представлений о биологической роли ферментов и метаболитов системы гл}татионпероксидазы-глутатионредуктазы в связи с подготовкой клетки к синтезу ДНК и митозу. Материалы работы используются в учебном процессе на кафедрах медицинской биологии и генетики с курсом экологии; клинической фармакологии ВГМА.
Публикация и апробация работы. По материалам исследований опубликовано 6 научных работ, 2 рацпредложения. Из научных трудов, опубликованных в соавторсгве, в диссертацию включены материалы, полученные лично автором.
Структура и объем работы, Диссертация изложена па!34 страницах и состоит из введения, обзора литературы, главы, посвященной материалам и методам, четырех глав собственных исследований, обсуждения результатов, выводов н списка литературы. Библиографический указатель включает 184 источника, из них 66 отечественных и 119 иностранных авторов. Работа иллюстрирована 31 рисунком и б таблицами.