WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаРізне → Повторні оперативні втручання після реконструктивних операцій на артеріальних судинах (автореферат) - Реферат

Повторні оперативні втручання після реконструктивних операцій на артеріальних судинах (автореферат) - Реферат

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. В.Н.КАРАЗІНА

ГОРДІЄНКО ОЛЬГА ІВАНІВНА

УДК: 577.35

Механізми пасивної проникності до неелектролітів та індекс сферичності еритроцитів людини

03.00.02-біофізика

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора фізико-математичних наук

Харків - 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті проблем кріобіології і кріомедицини НАН України.

Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичних наук, професор

Курик Михайло Васильович, Інститут фізики НАН України, завідувач відділу (м. Київ);

доктор фізико-математичних наук, професор

Покровський Валерій Олександрович, Інститут хімії поверхні НАН України, заступник директора з наукової роботи (м. Київ);

доктор фізико-математичних наук, професор

Мартиненко Олександр Віталійович, Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, завідувач кафедри (м. Харків).

Провідна установа

Київський національний університет ім. Тараса Шевченка, кафедра біофізики (м. Київ).

Захист відбудеться "18" березня 2005 року о 15-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д64.051.13 у Харківському національному університеті ім. В.Н. Каразіна за адресою: 61077, м. Харків, пл. Свободи, 4, ауд. 7-4.

З дисертацією можна ознайомитись у Центральній науковій бібліотеці Харківського національного університету ім. В.Н. Каразіна за адресою: 61077, м. Харків, пл. Свободи, 4.

Автореферат розісланий "14" лютого 2005 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Гаташ С.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Проникність плазматичних мембран є важливим параметром, що визначає можливість життєдіяльності клітин. Проникання метаболітів крізь мембрану забезпечується, зазвичай, спеціальними системами активного транспорту. Пасивна ж проникність клітинної мембрани визначається її загальною структурою - властивостями окремих компонентів, що входять до її складу, а також системою взаємодій між ними. Таким чином, вивчення проникності мембран до різних речовин надає додаткову інформацію щодо її будови та властивостей в тих чи інших умовах.

Термодинамічний підхід до описання та визначення однієї з головних властивостей мембран, її проникності, розвивався незалежно від конкретних уявлень про структуру мембран. Ключовою роботою в цьому напрямку стала робота Kedem, Katchalsky (1958). Виходячи з фундаментальних принципів термодинаміки необоротних процесів у лінійному наближенні автори отримали узагальнені рівняння, які були зручними для подальшого їх використання в аналізі даних щодо проникності біологічних мембран. З цього часу всі дослідники, що звертались до проблеми вимірювання коефіцієнтів проникності, так чи інакше використовували результати цієї роботи (Paganelli C.V.,Solomon A.K., 1957; Sha'afi R.I. et al., 1970; Wessels J.M.C., Pals D.T.F., 1973; Solomon A.K. et al., 1986; Toon M.R., Solomon A.K., 1996). Однак, слід зазначити, що при цьому не завжди враховувались ті граничні умови та спрощення, які були використані для отримання даних термодинамічних рівнянь.

Кількісне визначення коефіцієнтів проникності біологічних мембран до різних речовин потребує адекватних методів. В роботі (Mazur P., Miller R.H., 1976) описуються три основні експериментальні підходи до визначення коефіцієнтів проникності: (1) визначення зміни клітинного об'єму; (2) вимірювання кількості проникаючої речовини в клітинах хімічним або ізотопним методом; (3) вимірювання часу, необхідного для гемолізу в гіпотонічному за непроникаючою речовиною середовищі. В першому методі експериментально визначають зміну об'єму клітин при їх вміщенні в розчин проникаючої речовини. Для клітин, що їх мають дослідники у великих кількостях (наприклад еритроцити), часто застосовують метод розсіювання світла суспензією клітин. Дослідження у випадку еритроцитів ускладнюються у зв'язку з високим значенням проникності еритроцитів для води. Solomon із співавторами застосував так звану систему "зупиненого потоку" і впродовж багатьох років успішно використовував її для вивчення параметрів проникності еритроцитів (Paganelli C.V.,Solomon A.K., 1957; Solomon A.K et al., 1986; Toon M.R., Solomon A.K., 1996). Розроблені цією групою вчених методи потребують застосування складної апаратури та апроксимації експериментальних кривих різними функціями, оскільки аналітичного рішення рівнянь Kedem, Katchalsky для випадків, що їх використовують автори, отримати не вдається. В роботі Macey R.I., Karan D.M. (1993) ці методи були піддані критиці. Автори показали, що результати аналізу залежать від виду апроксимуючої зміну об'єму функції, а також від довжини інтервалу, що використовується для апроксимації.

Вимірювання коефіцієнтів проникності другим методом, тобто за допомогою радіоактивно мічених речовин, є доволі складним (Garrick R.A, 1983). Проникність мембран визначається шляхом розділення дифузії крізь інтактні плазматичні мембрани спакованих клітин та інших компонентів. Дифузію крізь ці компоненти визначають окремо для позаклітинного (D1) і внутрішньоклітинного середовища (D2). Чисельну величину проникності D отримують з експериментально визначених D1 і D2. Описаний метод надає можливість вимірювати дифузійні коефіцієнти проникності. Але, він є дуже трудомістким, а розрахунок коефіцієнтів передбачає ряд наближень та спрощень, що може привести до систематичних помилок у їх визначенні.

При визначенні коефіцієнтів проникності третім способом (Mazur P., Miller R.H. (1976) визначається час 50%-го гемолізу у водному розчині проникаючої речовини, для якої визначається проникність. Коефіцієнти проникності визначають порівнянням експериментальних кривих гемолізу з теоретичним ходом зміни об'єму еритроцита у часі за рівняннями Kedem, Katchalsky при різних значеннях коефіцієнта проникності. Значення коефіцієнта проникності, при якому розрахований час досягнення клітинами критичного об'єму збігається з експериментально визначеним часом 50%-го гемолізу, вважається шуканою величиною. Основним недоліком цього методу є те, що він спирається на припущення, що гемоліз відбувається одразу ж, як тільки клітина досягає певного критичного об'єму. Було показано (Saari J.T., Beck J.S., 1974), що час гемолізу може значно перевищувати час набрякання еритроцитів до максимального об'єму. Це пов'язано з тим, що гемоліз відбувається внаслідок флуктуаційного утворення макроскопічної пори і має імовірнісну природу (Козлов М.М., Маркин В.С., 1984). Крім того, у світлі уявлень, висунутих в роботах (Козлов М.М., Маркин В.С., 1984; Гордиенко Е.А., Гордиенко О.И., 1986; Гордиенко Е.А., Пушкарь Н.С., 1994), припущення, що викид гемоглобіну з клітин назовні відбувається практично миттєво, є сумнівним. Навпаки, час, впродовж якого гемоглобін покидає еритроцити при гіпотонічному гемолізі, може бути такого ж порядку, як і час утворення макроскопічної пори в мембрані, або навіть перевищувати його.

Очевидно, що використання методу 50%-го гемолізу потребує вдосконалення фізико-математичної моделі процесу для адекватного визначення коефіцієнтів проникності. Ця модель повинна враховувати процес флуктуаційного утворення пори (або пор) в мембрані еритроцита і його внесок в загальний час гемолізу. Згідно з гіпотезою, запропонованою В.С.Маркіним зі співавт. (1984) і нами (Гордиенко Е.А., Гордиенко О.И., 1986), а також у світлі нових експериментальних даних, існуючі уявлення щодо процесу гіпотонічного гемолізу не відповідають дійсності. Таким чином, виникає проблема перегляду та удосконалення попередніх уявлень про причину, механізм та закономірності процесу гіпотонічного гемолізу та створення адекватної біофізичної теорії цього явища. Зокрема, маємо необхідність модифікувати метод вимірювання коефіцієнтів проникності еритроцитів до електрично нейтральних речовин.

Створення правильної фізико-математичної теорії гіпотонічного гемолізу зараз можливо з двох міркувань. Перш за все, геометричні та морфологічні характеристики еритроцитів людини, які необхідні для створення кількісної теорії цього явища, експериментально визначені. По-друге, розвинена термодинамічна теорія флуктуаційного утворення макроскопічної пори в ізотропно розтягнутій мембрані. Це дозволяє описати явище, виходячи з фундаментальних принципів термодинаміки необоротних процесів, теорії пружності тонких оболонок при кінцевих деформаціях, теорії випадкових процесів і гідродинаміки. За такою теорією можливо розрахувати вміст внутрішньоклітинного гемоглобіну й об'єм еритроцита упродовж гіпотонічного гемолізу в залежності від значення коефіцієнта проникності мембран для певної речовини. На протязі більшого часу гіпотонічного гемолізу еритроцити можуть розглядатись як гомогенні сфери. Цей факт дозволяє розрахувати інтенсивність розсіяного клітинами світла при гемолізі, спираючись на теорію Мі (теорія розсіяння світла сферичними частинками) в наближенні аномальної дифракції. Інтенсивність розсіяного світла в цьому випадку залежить від об'єму клітини та її коефіцієнта заломлення. З іншого боку, інтенсивність розсіяного еритроцитами світла упродовж їх гіпотонічного гемолізу може бути визначена експериментально. Таким чином, існують передумови для розробки простого і точного методу вимірювання коефіцієнтів проникності. Розробка відносно простого, але достатньо точного методу вимірювання коефіцієнтів проникності надасть нові можливості для широкого вивчення механізмів проникності та структурно-функціональних властивостей біологічних мембран за дії різних фізико-хімічних чинників.

Loading...

 
 

Цікаве