Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. В биологии и медицине уделяется боль-ое внимание вопросам мембрэнологии, в особенности роли структур-ых перестроек биологических мембран в осуществлении и регуляции етаболических реакций в клетке. Известно, что регуляторные лерест-ойки инициируются под влиянием экзогенных и эндогенных факторов, связи с этим значение циклических нуклеотидов и их ферментных ястем возрастает, а изучение давпых систем усложняется.
Циклические нуклеотиды (ЦН) являются универсальными регулято
ри клеточного метаболизма,'пролиферации, дифференцировки живог-
jx, растительных, бактериальных, а, возможно и вирусных клеток,
) эти процессы не изучены in vivo на уровне клеточных мембран,
юбуп значимость приобретает исследование нарушения обмена ЦН в
:иологии и патогенезе множества патологических состояний. Из это-
многообразия можно особо выделить инфекционные заболевания, он-
логические болезни, аллергические состояния. Анализ литературы
дтверждаег это, что хорошо проиллюстрировано в ряде монографий
обзорных статей (Воейков, 1984; Е.С,Северин, 1985; Cutler et ai,
81,1986; Brickman , Pinkelstein , 1990; Yamamoto et al. ,
90). Обмен циклических нуклеотидов протекает с помощью специали-ровзнных ферментных систем: систем поддержания нормального мета-яизма - синтеза и гидролиза нуклеотидов. Несмотря на возрастаю-з количество биохимической литературы по этой проблеме, морфоло-іеским аспектам данных вопросов уделяется еде незаслуженно малое шаниа. В то же время динамику активности ферментных систем при дологических воздействиях можно проследить именно с помощью мор-гогических методов исследования.
Целый ряд бактериальных токсинов является мощным стимулятором темы ЦН. Из этого ряда можно особо выделить холерный токсин (XT; ермолабильный энтеротоксин кишечной пэлочки (ТЛЭТКЦ;. О действии на ферментные системы ЦН имеются работы биохимического характе-и единичные морфологические исследования (-Goldberg і Marphj 5; Назв , Pinkelstein , 1990), действие;же Ittd'DUl ва субмикро-пическом и тем более на молекулярном уровнях не изучено. Одним важнейших факторов, способствующих пониманию тонких механизмов екционных процессов, является изучение бактериальных токсинов и ментных систем ЦН на различные клеточные популяции в динамике эксикации, что совершенно не отражено в литературе. И более тонет систематизации данных о локализации ферментов в различных /ляционных группах. Имеются только отрывочные сведения о локали-т эденилатциклаэы {Щ) и фосфодиэстеравы (ФДЗ; в нормальной ки-
- г -
зотнбй клетке ( Kuauro , Shioda , іУві; Соболев и др., ІУ&!;
Reohardt , Hervonea , 1982; Yuan-Hsu Kang et al. ,1983;
Duma , Moraczewski ,1980; Kalderon , 19^;, в этих работах
нег изучения локализации ферментов синтеза и гидролиза ЦЯ в услові ях патологии-, а в нестоящее время необходимо всестороннее изучение этих систем, так как при патологических воздействиях и обнаруживаются наиболее характерные регуляторные свойстве как самих нукдеои дов, так и их ферментов. Существует несколько работ, выполненных і помощью биохимических и иммунологических методов исследования (Gupta ,1987; Garry , 1988; Iffim ,1988), свидетельствующие о девивтеграции инфицированных клеток при"ВИЧ-инфекции, которая заключается в изменении метаболизма липидов мембран и действия двух валентных катионов на активность ферментов. В связи с несовераенс вом белково-липидных компонентов мембран при этом заболевании моя нарушаться, как мы полагаем,и активность адевилатцикдазы, что мор фологкчески не было продемонстрировано.
Системы цАМФ и цГМФ в различных тканях в условиях пвтологии могут действовать как одно- или как разнонаправленные биологическ объекты, дтжы отличаются бактериальные инфекции и аллергические состояния. Следует отметить, что изучение субкикросколических механизмов внутриклеточной аллергической реакции, часто сопровождаї щей инфекционные процессы, нами не обнаружено в существующей лик ратуре, э изучение системы ЦН при этом имеется в виде отдельных . работ, свидетельствующих о циторецепторных механизмах действия г. тамина на эти системы.
ЦЕЛЬ РАБОВІ. Изучить роль ферментов обмена циклических нук тидов - аденидатциклаэы {Щ), гуанилатциклазы ^ГЦ), фосфодиэстер зы {ЩИ) в норме, при бактериальных и вирусных инфекциях и инток кациях, ооусловленных холерным гоксинои и гермодабильным энтероз сином кишечной палочки, и аллергических реакциях, раскрыть меха* мы морфологических основ ранних зтапов патогенеза агих патологии на этой основе соверяенствовать подходы патогенетической терэш»
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. -I) Изучить локализаций АЦ, ГЦ, ФДЭ в j личных клеточных популяциях органов и тканей: в головном мозге, миокарде, легких, печени, поджелудочной железе, гонкой И ТОЛСТОІ кишко икслцршоиталышх животных, в клоткох Holo, во фракциях ы> бран из головного мозга и тонкой кишки для сисгематизации локал ции ферментов не только в самих клетках, но и кх субклеточных к понентах; 2) изучить ультраструктуру клеток слизистой оболочки тонкой и толстой кишки в эмбриогенезе человека и локализацию AIJ
ір'и дифференцировке клеток и формировании клеточных лопуляций; ) изучить ультра структуру клеток СО тонкой и толстой кишки и пе-[Єви и динамику активности АЦ, ГЦ, ФДЭ при введении XT} холерных' шбрионов и НАГ-вибрионов; А) изучить ультраструктуру клеток СО гон-сой и толстой кишки и динамику активности АЦ при введении XT с пос-[эдующим введением ФДЭ, иыидазола и солей кальция в различных варантах; 5) изучить ультраструктуру клеток СО тонкой и толстой киш-:и и динамику активности АЦ при введении культуры кишечной палочки ; ГЛЭВСП; 6) изучить в сравнительном аспекте локализацию холерного оксина и термолабильного энгеротоксина кишечной палочки в динами-е интоксикации; ?) изучить действие фториде натрия на активность Ц в клетках Hela; 8) изучить ультраструктуру, клеток СО и ультрэ-итохими» АЦ толстой кишки при вирусных инфекциях: при ВИЧ-инфекции экспериментальном гриппе; 9) изучить ультраструктуру гепатоцитов эпигелиоцитов кишечника и локализацию АЦ при аллергической альте-ации^при дополнительном введении ФДЭ и цАЫФ.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ.- Получены новые данные о лока-изации ферментов обмена Щ г клетках различных органов и тканей, злучена достоверная информация о субклеточных компартментах дейст-іп этих ферментов, что позволило составить классификацию локзлиза-іи АЦ,ГЦ,ФДЭ. Локализация ферментов изучена в клетках различных зганоз и тканей разных млекопитающих и человека, что позволило іявить их органную и видовую специфичность;
впервые прослежена динамика интоксикации при внутрикишечном ієдєнии меченых пероксидазой хрена XT и ТЛЗТКП в сравнительном шекте, что позволило выявить характерные особенности циторецеп-іи и распространенности этих токсинов в кишечной клетке;
впервые показана ультраструктурная динамика становления кле-
ис кишечника в эмбриогенезе человека с корреляцией электронноцито-мических данных динамики активности АЦ в клетках при дифференци-вке эпителиальных клеточных популяций в этих условиях;
- установлено, что холзрзгенная интоксикация является не только
тологяей, ведущей к значительным ультраструктурным поражениям
еток СО кишечника, но в значительной степени является патологией
рушения метаболизма, вызывающей изменения активности АЦ,ГЦ,ФДи),
торые являются после цйторецепции токсина основными патогенеги-
скими звеньями повышенной секреции воды, электролитов и биологи-
ски активных веществ из клеток кишечника;
- представлены новые данные о возможности ослабления действия
с помощью введения ФДЭ, имидазола и солей кальция в различных
варивциях, что морфологически проявляется в снижении активности и в уменьшении ультраструктурных изменений в эпителиоцитах тонке и толстой кишки;
- установлено, что при введении культуры кишечной палочки Н8< дающиеся значительные ультраструктурные иаиенения в различных ю точных популяциях СО сопровождаются динвмикой активности АЦ, ко: рая является одним из основных патогенетических звеньев лэнной J тологии;
представлен морфологический субстрат динамики действия фто] натрия на активность Щ клеток Hela, который демонстрирует осно: механизм стимулирования системы цАМФ;
представлены новые данные об улыраструктурной диагностике ВИЧ-инфекции по данным биопсийного и зутопсийного материалов с к-реляцией изменения активности АЦ в клетках кишечника. Проведена ультраструктурная парвллель активности АЦ в клетках СО толстой . ки при экспериментальной гриппе и ВИЧ-инфекции;
установлено, что при введении гетерологичных мятохондриаль антитз.. (МХАТ) порским свинкам наблюдаются субмикроскопические менения гепатоцитов и эшгелиоцигов кишечника, заключавшиеся в тологических изменениях, характерных для аллергической альтерац Представлены новые данные о возможности ослабления действия мит хондриальных антител при коррекции в системе ЦН - внутривенного введения цАМФ, что морфологически проявляется в значительном уи шении ультраструктурных изменений в гепатоцигах и эпителиоцитах кишечника, увеличении репаративных процессов в этих клетках, ус нии активности АЦ. Дополнительное введение экзогенной ФДЭ после ЫХАТ усугубляет аллергическую реакцию, сопровождающуюся жирової дистрофией и ингибировзнием АЦ;
предлогенный новый способ ультраструктурного выявления ГЦ торское свидетельство Ш 876715 за 1981 г.) позволил деть ульграс руктурнув характеристику локализаций ГЦ в различных клетках орз и тканей и составить классификацию локализации этого ферменте;
представлены новые данные ультраструктурной характеристик! динамики активности ферментов ЦН при стимулировании системы цА1 ее ингибировании, Jro заключается в том, что как стимулировані так и ингибирование системы цАМФ может осуществляться и при фи: логических реакциях в клетках и в условиях патологии. Представ, морфологический субстзт этой концепции.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ. Теоретлчес-ie значение работы состоит в том, что в ней раскрываьтся глубин-[в механизмы структурных основ действия ферментных систем цикли-іских нуклеогидов в норме, их врганная л видовая специфичность, >и физиологических процессах, связанных с дифференцировкой клеточ-
IX популяций в эмбриогенезе кишечника, при стимуляции системы
іМФ ее активатором фторидом натрия, при бактериальных и вирусных
[фекциях и интоксикациях, при аллергических состояниях. Теорети-
іские данные, полученные в работе, имеют практическое значение
[Я углубленного понимания оущности мембранных механизмов актива-іи и ингибировшшЯ фериентов ЦН но ранних этапах инфекционного юцасса, обусловленного бактериальными культурами (холерные виб-юны, НАГ-вибрионы, энгеротоксигенные кишечные палочки) и их ток-інаии, при аллергической альтерации, обусловленной введением ми-осондриэльных антител, при вирусных поражениях, обусловленных К-геномными вирусами.
Разработана схема патогенеза ранних этапов инфекционных про-ссов и сопровождающих их аллергических реакций, ведущую роль в -горых играют ферменты обмена циклических нуклеогидов, которая особствует пониманию морфологической основы кардинальных клини-ских синдромов и прогнозированию их исходов. Широкие научные кон-птуальные данные, представленные в работе, способствуют постанов-ряда практических решений, направленных но совершенствование танки патогенетической терапии инфекционных болезней и аллергичес-
X состояний.
-
Разработана классификация локализации эденилэтциклазы (АЩ, анилатциклазы (ГЦ), фосфодиэстеразы (ФДс)) в субклеточных комларт-нтах различных клеток органов и тканей.
-
Ультраструктурная динамика становления клеток и субклеточ-х структур слизистой оболочки (СО) кишечника в эмбриогенезе че-века коррелирует с электронноцитохиыической динамикой активнос-
АЦ при дифференцировне клеток, что указывает на начало стэнов-ния как клеточных популяций, так и их субклеточных компонентов, особствующих жезнедеятельности эмбриона и плода в условиях авто-много внутриутробного питания.
3. Бактериальные инфекции и интоксикации, обусловленные дейст-
ем XT и ТЛЛКІІ, характеризуются ранней активацией АЦ и ГЦ и ин-
бировзнием ФД^ что мы квалифицируем как проявление метиболичес-
х перестроек, устранение которых может быть осуществлено с кор-
рекцией в системах цАЫФ и цГМФ.
-
Аллергическая альтерация, вызванная внутривенным введен гетерологичных иитохоидрналъиых антител, ведет к дистрофическим деструктивный изывненияи в гепатоцигэх и эпителиоцитах кишечник ингибированием активности АЦ, что демонстрирует разнонаправлен* регуляции систем цАИФ и цГМФ; ослабление патологического дейсті ЫХАТ иоїєт быть осуществлено коррекцией в этих системах.
-
Установлены 4 группы изменений при ВИЧ-инфекции: I) ди< фические и деструктивные изменения в различных клетках; 2) налі в клетках вирусных частиц и включений; 3) наличие меыбранно-грг лярных структур (НГС), характерных только для ВИЧ-инфекции; 4) лабление активности АЦ в каемчатых эпителиоцитах. Вирусные чаї цы и включения в различных клетках кишечника при эксперииентал: гриппе и при ВИЧ-инфекции имеют сходные и отличительные черты J особенности их взаимоотношений с органеллами клеток. Изменения гивносги АЦ при вирусных инфекциях имеют особенности по сравне с бактериальными инфекциями, которые свидетельствуют о различи в иммунных реакциях в ответ на заражение.
- б. Представлена концепция динамики активности ферментов о на циклических нуклеотидов при бактериальных и вирусных инфекц и интоксикациях и аллергических состояниях, которые можно опре лить как метаболическое регулирование инфекционных процессов и лровождеющих их реакций.
ВНЕДРЕНИЕ. Основные данные, полученные в работе, предстє в авторской свидетельстве (IjB767I5 за 1981 г.), в 2-х рацпреді ниях (fe 13/79 от 02.79 г. и й 53/W от 17.№.87 г.).
Материалы диссертации внедрены в учебный процесс для стуз тов кафедр патологической анатомии и гистологии и змбриологиі Уфимского лед,Института, этих ке кафедр Красноярского мел.Инс; та, квфедре гистологии и эмбриологии Российского Государствен.' мед.Университета. Материалы диссертации экспонированы в музее .Чзгериалы диссертации включены в 2 коллективные монографии: ", структурная патология печени" (1980, "Компенсаторно-приспосо ные процессы в патологии" (1987).
АПРОБАЦИЯ РАБОШ. Результаты работы доложены и обсукден Ьсесоюзном симпозиуме "Патология мембранной проницаемости" (г вз.1975), на 4-й конф.ло аллергии (г.Каунас,1976), нз Всесоюз Пленуме AV3 (Баку,1978), на XI Всесоюзной конференции по злак ной микроскопии (Таллинн,1979), нз П Всесоюзном съезде по энг нэлогии (Ленинград,1980), на Всесоюзных семинарах по электроь
микроскопии (Иваново,1981,1987), на Ш Всесоюзной конференции "Фундаментальные проблемы гастроэнтерологии" (Киев,1981), на IX Всесоюзном съезде АГсЭ (Минск,1981), на франко-советском симпозиуме "Cell Biology п (Реймс, Франция, I981), нз обществе цитологов и АГЭ (Москва,1981), на обществе патологоанатомов (Москва,1982), на I Всероссийской съезде АГЗ (Оренбург, 1982), на Всемирном конгрессе " Cardio-logio congress (Москва,1983), на Всесовзной конференции "Актуальные проблемы развития человека и млекопитающих" (Симферополь,1983), на П Украинском съезде АГЭ (Пожгзва,1985), на X Всесоюзной съезде АГУ (Винница,1986), на Ш и ІУ Всесоюзных конференциях по пвтологии клетки (Москва,1982,1987), на заседании проблемной комиссии "Морфогенез клетки, тканей и организма" (1986), на П. Всероссийской съезде АГЗ (Лею&р8Д,1988), на Всесоюзной'конференции "Фундаментальные достижения нейрохиыии в медицине" (Горький, 1987), на Всесоюзной конференции по нейроморфологии (Москва,1987), на У1 Всесоюзном съезде патологоанатомов (Тбилиси,1989), на Ш научной конференции "Морфофункцио-нальные основы формирования в онтогенезе адаптивных возможностей и здоровья организма человека и аивогных" (Москва,1990), на Всесоюзной конференции "Онтогенез человека з норме и патологии" (Каунас, 1990), на 5-й конференции по проблемам морфологии (Чолпон-Ата,1991), на'2-м Всесоюзной симпозиуме "Теоретические и прикладные аспекты молекулярной биологии" (Самарканд, 1991), на Всесоюзной конференции "Микроскопические аспекты патогенеза вирусных инфекций" (Новосибирск, пос.Кольцово,1991)., на Всесовзной конференции по лимфологии (Андижан, 1991), нз Сессии АМН СССР по инфекционной патологии (Москва, 1991)$"материалы экспонируются в музее РАМН с 1991 г., на итоговых сессиях Института морфологии человека РАМН (Москва,1977-1989), на обществе трансплантологов (Москва,1992), на обществе патологоанатомов (Москва,1992), на межлабораторной конференции в институте МЧ РАМН (1992). '
ПУБЛИКАЦИИ. Но теме диссертации опубликовано 63 работы, получено I авторское свидетельство, 2 рационализаторских предложения.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертационная работа состоит
лз введения, 5 глав, зэключения,выводов,практических рекомендаций и
описка цитируемой литературы. Диссертация изложена на страницах