Диссертация (Моделирование структуры липополисахаридов и их роли в процессе патологического свертывания крови), страница 3

Galochkina, D. Zlenko, A. Nesterenko, I. Kovalenko, M. Strakhovskaya, A. Averyanov,A. Rubin. Conformational dynamics of the single lipopoly-saccharide O-antigen in solution// Chemphyschem: a European journal of chemical physics and physical chemistry. — 2016.— Vol. 17, no. 18. — P. 2839–2853.2. T. Galochkina, A.

Bouchnita, P. Kurbatova, V. Volpert. Reaction-difusion waves of bloodcoagulation // Mathematical Biosciences. — 2017. — Vol. 288. — P. 130–139.113. A. Bouchnita, T. Galochkina, P. Kurbatova, et al. Conditions of microvessel occlusion forblood coagulation in low // International Journal for Numerical Methods in BiomedicalEngineering. — 2017. — P. e2850.4.

A. Bouchnita, T. Galochkina, V. Volpert. Inluence of antithrombin on the regimes of bloodcoagulation: Insights from the mathematical model // Acta Biotheoretica. — 2016. — Vol.64, no. 4. — P. 327–342.5. T. Galochkina, H. Ouzzane, A. Bouchnita, V. Volpert. Traveling wave solutions inthe mathematical model of blood coagulation // Applicable Analysis. — 2016. —DOI: 10.1080/00036811.2016.12498636.

Т. В. Галочкина, В. А. Вольперт. Математическое моделирование распространениятромбина в процессе свертывания крови // Компьютерные исследования и моделирование. — 2017. — Т. 9, № 3. — С. 469–486.Результаты работы были представлены на 12-ти конференциях, в том числе 8-ми международных:1. T. Galochkina, A. Nesterenko, D. Zlenko. Conformational dynamics of bacterial Oantigens in solution and in membrane environment, 19th European carbohydrate symposium(EUROCARB 19). Барселона, Испания. 2017.2. D.

Zlenko, T. Galochkina, A. Nesterenko. TPP Project: development of molecular models ofcomplex systems. Application to polysaccharides. 19th European carbohydrate symposium(EUROCARB 19). Барселона, Испания. 2017.3. Д.В. Зленко, Т.В. Галочкина, И.Б.

Коваленко, А.М. Нестеренко. Моделирование конформационной подвижности О-антигена Salmonella typhimurium в водном растворе. IIIВсероссийская конференция «Фундаментальная гликобиология». Владивосток, Россия.2016.4. Т.В. Галочкина, А.М. Нестеренко, И.Б. Коваленко, М.Г. Страховская, Д.В.

Зленко.Моделирование конформационной подвижности О-антигенов на поверхности грамотрицательной бактерии. III Всероссийская конференция «Фундаментальная гликобиология». Владивосток, Россия. 2016.5. T. Galochkina, A. Bouchnita, V. Volpert. Reaction-difusion waves in the model of bloodcoagulation 10th European Conference on Mathematical and Theoretical Biology. Ноттингем, Великобритания. 2016.126.

T. Galochkina, V. Volpert. Reaction-difusion waves in mathematical model of bloodcoagulation. Experimental and computational biomedicine. Екатеринбург, Россия. 2016.7. Т.В. Галочкина, Д.В. Зленко, И.Б. Коваленко, А.М. Нестеренко. Моделирование конформационной подвижности О-антигена липополисахарида грамотрицательной бактерии. Математика. Компьютер. Образование. Дубна, Россия. 2016.8. T. Galochkina, D.

Zlenko, I. Kovalenko, A. Nesterenko. Structural properties of the bacterialmembrane O-antigen layer. Lyon SysBio. Виллербанн, Франция. 2015.9. T. Galochkina, V. Volpert. Mathematical modeling of the thrombin wave propagation.Biomathematics workshop. Рабат, Марокко, 2015.10. T.V. Galochkina, D.V. Zlenko, I.B. Kovalenko, A.M. Nesterenko. Structural properties ofthe outer membrane of Gram-negative bacteria.

BIBE 2015. Белград, Сербия. 2015.11. Д.В. Зленко, И.Б. Коваленко, А.М. Нестеренко, Т.В. Галочкина. Моделирование конформационной динамики О-антигена на поверхности грамотрицательной бактерии. VСъезд биофизиков России. Ростов-на-Дону, Россия. 2015.12. I. Kovalenko, T.

Galochkina, D. Zlenko, A. Nesterenko. Computer simulation of the bacteriallipopolysaccharide conformational dynamics. The 4-th IGER International symposium onscience of molecular assembly and biomolecular systems. Нагоя, Япония. 2015.13. A. Nesterenko, D. Zlenko, I. Kovalenko, T. Galochkina. Molecular dynamics model oflipopolysaccharidemolecule.7-thRussian-Japaneseinternationalworkshop“Molecularsimulation studies in material and biological sciences”. Москва, Россия. 2014.14.

Т.В. Галочкина, А.М. Нестеренко, И.Б. Коваленко, Д.В. Зленко. Построение моделимолекулы липополисахарида. Математика. Компьютер. Образование. Дубна, Россия.2014.Структура диссертации.Диссертация состоит из введения,4глав, содержащих обзорлитературных данных, описание методов, использованных в исследовании, и изложение иобсуждение результатов, а также заключения, списка литературы и приложения. Работаизложена навключает302202страницах и включаетссылки.10таблиц и48иллюстраций. Список литературыГлава 1Обзор литературы1Система свертывания кровиОсновой функцией системы свертывания крови является предотвращение кровотечения принарушении целостности стенки сосуда. Помимо своей прямой задачи, переход плазмы крови в гелеобразное состояние также служит важным защитным механизмом, позволяющимиммобилизовать патогены, попадающие в кровяное русло.

Активация системы свертыванияпри заражении грамотрицательной инфекцией ведет к образованию тромбов по всему организму, закупорке сосудов и отказу жизненно важных органов, тем самым являясь одной изосновных причин смертности при заражении.Основным событием, ведущим к образованию тромбов в кровеносных сосудах, является наработка фибрина из его предшественника фибриногена. Мономеры фибрина способныполимеризоваться, образуя нерастворимые волокна, захватывающие клетки крови и формирующие кровяной сгусток. Протеолитическое расщепление фибриногена, ведущее к образованию фибрина, происходит под действием специального фермента тромбина, концентрация которого определяет динамику формирования кровяного сгустка.

Тромбин является сериновой протеазой и в нормальных условиях присутствует в плазме в форме своегонеактивного предшественника — протромбина. Наработка тромбина в ответ на возмущениесистемы свертывания происходит в результате цепи биохимических реакций превращениянеактивных плазменных факторов (проферментов) в их активную форму (рис.

1.1) [33–35].Основными участниками каскада свертывания являются сериновые протеазы, образующиеся из своих неактивных предшественников в результате гидролиза. Факторы Xа, IXа и XIанапрямую участвуют в реакциях активации протромбина, фактора X и фактора IX, соответственно [36]. Факторы Vа и VIIIа, в свою очередь, существенно ускоряют процесс протео-1314литического расщепления протромбина и фактора X, соответственно, формируя активныекомплексы протромбиназы [FVa, FXa] и внутренней теназы [FVIIIa, FIXa] (рис. 1.1). Самтромбин напрямую участвует в протеолитическом расщеплении фактора XI, а также вноситсвой вклад в активацию факторов IX и X через гидролиз факторов V и VIII.

Таким образом,каскад свертывания обладает тремя положительными обратными связями, обеспечивающими автокаталитическую наработку тромбина.Рис. 1.1: Схема реакций каскада свертывания крови.1.1Распространение волны свертыванияАвтокаталитическое образование тромбина в реакциях каскада свертывания ведет к быстрому распространению волны концентрации активированных факторов в область неактивированной плазмы. При этом, наблюдается четкая граница перехода плазмы из жидкогосостояния в гелеобразное.

Такое поведение соответствует распространению волны возбуждения в реакционно-диффузионной системе, имеющей два устойчивых стационарных состояния. Эта гипотеза была впервые сформулирована в работе Атауллаханова и Гурии [8] ипозже подтверждена в многочисленных экспериментах, подробный анализ которых представлен в двух обзорных работах [9, 10]. Вслед за математическим определением, введеннымдля описания автомодельных решений в системах, описывающих распространение тромбина,распространение волны тромбина с постоянной скоростью часто называется автоволновымпроцессом [37] или автоволной свертывания.15В многочисленных экспериментальных работах, большая часть которых проведена группой проф.

Атауллаханова и группой проф. Исмагилова, было показано, что распространениеволны свертывания происходит в самоподдерживающемся режиме [38–47]. Основными методами определения положения фронта волны свертывания является оптическое обнаружениеполимеризованного фибрина по светорассеянию и определение активности тромбина с помощью флуорогенного субстрата [39]. Наблюдаемые в эксперименте профили волны тромбинаи фибрина имеют достаточно крутой фронт, тем самым подтверждая гипотезу о роли реакции в распространении тромбина, — при чисто диффузионном распространении фронт былбы существенно сглажен.

Более того, форма профиля концентрации как тромбина, так иполимера фибрина остается практически неизменной во времени [44].Автоволновая природа процесса свертывания крови также подтверждается при оценкескорости формирования сгустка. Спустя небольшое время с момента активации скоростьраспространения волны тромбина и запаздывающей по отношению к ней волны полимеризованного фибрина достигают постоянного значения [39, 41, 47]. Эта скорость не зависитот природы начального стимула [39–41] и определяется только свойствами самой плазмы,в частности, концентрациями факторов свертывания [39–44, 48].

Экспериментальные значения скорости распространения волны тромбина, составляет около 20 мкм/мин при 25 ∘ С ипримерно 41 мкм/мин при 37 ∘ С [47]. Скорость распространения фронта полимеризованногофибрина в плазме здорового донора составляет примерно 35–50 мкм/мин при температуре37 ∘ С [40–44,47,48]. Как было отмечено ранее [9], такая скорость распространения волны даетскорость роста тромба примерно в 50 раз больше, чем могла бы наблюдаться при распространении тромбина только за счет пассивной диффузии.Важную роль в процессе наработки тромбина играют тромбоциты, предоставляя поверхность для образования активных комплексов [FIXa, FVIIIa] и [FXa, FVa] [49, 50]. В то жевремя, при варьировании концентрации тромбоцитов в нормальном физиологическом диапазоне (1.5·105 –4·105 клеток/мкл) скорость распространения волны почти не отличается [39,51],хотя полное удаление тромбоцитов из системыin vitroведет к замедлению распростране-ния волны свертывания в несколько раз.