Введение к работе
Актуальность темы
Окислительный стресс в клетках, может вызывать развитие многих патологических процессов, таких как ишемическое и реперфузионное повреждение тканей, воспалительные процессы, сосудистые нарушения, атеросклероз, нейродегенеративные заболевания (Halliwell, 1999). В последние годы возрастает внимание к гомоцистеину (ГЦ) и продуктам его аутоокисления (главным образом, к гомоцистеиновой кислоте, ГЦК), как факторам индукции окислительного стресса при различных заболеваниях человека. Концентрация гомоцистеина и его метаболитов в крови существенно возрастает при нарушениях мозгового кровообращения (Зорилова, 2006), а также при развитии нейродегенеративных процессов (Boldyrev and Johnson, 2007).
Для подавления окислительного стресса все чаще используются синтетические антиоксиданты, применение которых нарушает естественный метаболизм клеток. В связи с этим исследование природных соединений, способных оказывать протекторное действие на различные типы клеток в условиях окислительного стресса, является актуальной задачей. Природные антиоксиданты могут играть существенную роль в предотвращении заболеваний, связанных с окислительным повреждением, а также служить эффективным средством в профилактике конкретных патологических процессов.
В настоящей работе проведено исследование защитного действия природного гистидинсодержащего дипептида карнозина на нейроны, эритроциты и кардиомиоциты в условиях окислительного стресса. В рамках исследования противоишемического действия карнозина была предложена новая формула кардиоплегического раствора на основе карнозина и его производного N-ацетилкарнозина. Использование природных антиоксидантов, обладающих высокой буферной емкостью в пределах физиологических значений рН, является перспективным направлением для разработки новых подходов в защите тканей от окислительного стресса. Цели и задачи работы:
Целью работы было изучение защитного действия карнозина и его природного ацетилированного производного N-ацетилкарнозина на нейроны, эритроциты и изолированное сердце в условиях окислительного стресса. Для осуществления этой цели были поставлены следующие задачи:
-
Оценить протекторное действие карнозина и N-ацетилкарнозина на нейроны интактных крыс под действием гомоцистеиновой кислоты и перекиси водорода.
-
Исследовать влияние гомоцистеиновой кислоты на осмотический и кислотный гемолиз эритроцитов и возможность защиты карнозином эритроцитов от окислительного стресса.
-
Проанализировать защитное действие карнозина и N-ацетилкарнозина на сердце крысы в условиях фармакохолодовой кардиоплегии; создать новую композицию кардиоплегического раствора на основе карнозина и родственных ему соединений.
Научная новизна и практическая значимость работы
Показано, что окислительный стресс, вызываемый в нейронах кратковременной активацией NMDA-рецепторов гомоцистеиновой кислотой, приводит к фосфорилированию МАР-киназы (МАРК) и к индукции апоптоза, а длительное возбуждение NMDA-рецепторов вызывает некротическую гибель нейрональных клеток. Перекись водорода также приводит к активации МАР-киназы и вызывает смерть клеток по пути как апоптоза, так и некроза. Карнозин защищает нейроны от развития окислительного стресса и активации МАР-киназы и предотвращает гибель клеток при действии каждого из используемых повреждающих факторов. N-ацетилкарнозин не обладает протекторным действием в этих условиях.
Продемонстрировано, что инкубация эритроцитов с ГЦК вызывает накопление в них свободных радикалов и ускоряет как кислотный, так и осмотический гемолиз клеток. Карнозин защищает эритроциты от действия ГЦК, замедляя кислотный и осмотический гемолиз, а также предотвращает спонтанный гемолиз эритроцитов.
На основании анализа эффектов карнозина и N-ацетилкарнозина на сердце в условиях ишемического повреждения предложен кардиоплегический раствор нового состава, содержащий карнозин и N-ацетилкарнозин. Положения, выносимые на защиту
В диссертации представлены доказательства эффективности карнозина как протектора нейронов в условиях окислительного стресса, а также показано защитное действие карнозина на форменные элементы крови. На основании данных, полученных на ишемизированном сердце крысы в процессе кардиоплегии и в период реперфузии, предложен новый кардиоплегический раствор для применения в операциях на открытом сердце.
Впервые определена эффективность совместного действия карнозина и N-ацетилкарнозина в составе кардиоплегического раствора. Добавление этих
соединений в кардиоплегическии раствор при длительной ишемии в условиях
фармакохолодовой кардиоплегии приводит к улучшению электрофизиологических и
биохимических показателей состояния миокарда в период реперфузии.
Апробация работы: Материалы диссертации были представлены на
Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых
«Ломоносов» (биологический факультет МГУ, 2007 г) и на заседании Ученого
Совета Научного Центра неврологии РАМН (2010 г).
Публикации: по материалам диссертации опубликовано 7 работ, из них 6 в
журналах, входящих в список ВАК.
Структура диссертации: диссертационная работа состоит из Введения, Обзора
литературы, Экспериментальной части, включающей описание используемых
методов и полученных результатов, а также их обсуждения, Заключения, Выводов и
Списка цитируемой литературы (149 ссылок). Работа изложена на 125 страницах
машинописного текста и включает 5 таблиц и 30 рисунков.
