Метаболиты оксида азота в процессах свободнорадикального окисления в модельных системах и ткани миокарда (1103731)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиГудков Леонид ЛеонидовичМЕТАБОЛИТЫ ОКСИДА АЗОТА В ПРОЦЕССАХСВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ В МОДЕЛЬНЫХСИСТЕМАХ И ТКАНИ МИОКАРДА.Специальность 03.00.02 − биофизикаАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква − 2008Работа выполнена на кафедре биофизики физического факультета МГУ имениМ.В.Ломоносова и в НИИ экспериментальной кардиологии ФГУ РКНПКРосмедтехнологий.Научный руководитель:доктор физико-математических наук,профессорРууге Энно КуставичНаучный консультант:кандидат биологических наукШумаев Константин БорисовичОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук,профессорПетрусевич Юрий Михайловичдоктор биологических наукРеутов Валентин ПалладиевичВедущая организация:Институт химической физикиим. Н.Н.

Семенова РАНЗащита диссертации состоитсяоктября 2008 г. в «16» часов на заседаниидиссертационного совета Д 501.002.11 при Московском государственномуниверситете имени М.В.Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1, Москва,Ленинские горы, МГУ имени М.В.Ломоносова, физический факультет, аудитория5-19.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУимени М.В.Ломоносова.Автореферат разослан «»2008 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 501.002.11доктор физико-математических наукХомутов Г.Б.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность исследования.Сердечно-сосудистые заболевания являются в настоящее время одной изнаиболее распространенных причин смерти людей в современном обществе.Непрерывная и эффективная работа сердечной мышцы, осуществляющейкровоснабжение организма, требуют надежного и устойчивого энергоснабжения.Основным процессом, ответственным за выработку необходимых для работымиокардамакроэргическихфосфорилирование,фосфатов,являетсяокислительноепротекающее в митохондриях кардиомиоцитов.

Дляподдержания нормальной работы митохондрий и, соответственно, адекватнойэнергозатратам миокарда выработки АТФ требуется постоянное и эффективноеснабжение ткани сердца кислородом и субстратами дыхания. Питание сердечноймышцы – миокарда – происходит через собственные, так называемыекоронарные сосуды.

Временная или постоянная окклюзия коронарных сосудовзатрудняете кровоснабжение питаемого участка сердечной мышцы, вследствиечего возникает ишемия. Ишемия характеризуется пониженным синтезом АТФ,ацидозом,снижениемвозбудимостиклетокмиокарда.Восстановлениенормального кровотока (реперфузия) ишемизированного участка миокардаявляется необходимым условием сохранения нормальной работы сердечноймышцы. Однако обнаружено, что следующая за длительной ишемиейреперфузия сопровождается значительными тканевыми повреждениями инарушениями сократительной способности – появлением аритмии и временноймеханической дисфункции. Это явление, получившее название «кислородныйпарадокс», обусловлено резким усилением генерации активных форм кислородапри восстановлении нормального уровня внутриклеточной концентрациимолекулярного кислорода.

Все вышеперечисленные факторы, в конечном счете,могут привести к гибели части ткани миокарда и впоследствии целогоорганизма. В настоящее время обнаружено, что существует по крайне мере двеформы гибели клеток сердечной мышцы при ишемическом/реперфузионномповреждении. Классической формой гибели является некроз – или спонтаннаяклеточная гибель, не требующая затрат АТФ. Некротическое разрушение тканихарактеризуетсяразрывомплазматической1мембраныклетки,распадомклеточных органелл, диффузным разрушением ДНК, развитием воспаления,отсутствием четкого механизма процесса гибели клетки.

Однако, все большееколичество исследований свидетельствует о том, что помимо некротическойгибели клеток, в формировании инфаркта миокарда участвует также апоптоз.Апоптоз, или запрограммированная гибель клеток,представляет собойразвившийся в ходе эволюции, физиологический механизм клеточной гибели,играющийважнуюрольвразвитиииммунногоответа,уничтожениимутировавших клеток, селекции Т-лимфоцитов и формировании органов вовремя эмбриогенеза. В отличие от некроза, апоптическая гибель клетки невызывает воспаления, внутриклеточное содержимое не выбрасывается вовнеклеточное пространство, сам процесс имеет достаточно четкие этапы итребует затрат АТФ.

В связи с этим предполагается, что ингибирование апоптозана различных стадиях позволит спасти часть клеток и ткани от гибели приишемическом/реперфузионном повреждении миокарда. Анализ литературныхданных показывает, что на ранних стадиях реперфузии основным событием,инициирующим апоптоз, является нарушение в работе митохондрий, в то времякак на поздних стадиях основным инициатором апоптоза является иммуннаясистема.

Показано, что ингибирование апоптоза на поздних стадиях реперфузиипозволяет сократить зону гибели миокарда. Можно предположить, чтоингибирование апоптоза на ранних этапах реперфузии либо не будет иметьположительного эффекта, либо вызовет увеличение зоны инфаркта, вследствиепереключения типа гибели клетки на более разрушительный некроз. Ксожалению, исследования на ранних этапах реперфузии не дают четкого ответана этот вопрос, вследствие смешенного типа клеточной гибли в использованныхмоделях. Разработка более адекватной модели ишемического повреждениямиокарда для исследования апоптоза кардиомиоцитов на ранних этапахреперфузии имеет важное практическое значение.Наряду с активными формами кислорода, существенную роль впатологических процессах, развивающихся при ишемии и последующейреперфузии миокарда, играют активные формы азота и их метаболиты.

Кпоследним относятся оксид азота (NO•), нитроксильный анион (NO-), катионнитрозония (NO+), пероксинитрит (ONOO-), диоксид азота (NO2•), нитрит анион2(NO2-), а также другие физиологически значимые производные NO. In vivo оксидазота генерируется NO-синтазами, которые катализирует превращение Lаргинина в L-цитруллин. Наиболее вероятными формами депонирования NO вклетках являются S-нитрозотиолы (RS-NO) и динитрозильные комплексы железа(ДНКЖ), обнаруживаемые в клетках и тканях животных, продуцирующих оксидазота по L-аргинин – зависимому пути. Оксид азота и его метаболиты играютважную роль в большом числе физиологических процессов, среди которыхрегуляциякровяногодавления,регуляцияобразованиятромбов,нейромедиаторная функция, защита организма от патогенов, регуляция апоптозаи другие.По имеющимся в литературе данным оксид азота и его метаболитыпроявляют как цитопротекторные, так и цитотоксические свойства в моделяхишемии/реперфузии ткани и свободнорадикального (окислительного) стресса.Различия в экспериментальных данных могут проявляться в связи сиспользованием существенно отличающихся моделей, а также в связи сприменением широкого спектра веществ, являющихся донорами NO, которыесами по себе могут проявлять различные химические свойства.

Некоторые изних являются физиологическими донорами и в то же время метаболитами оксидаазота, например нитрозотиолы, ДНКЖ и нитрит, другие синтетическимивеществами, не имеющими физиологических аналогов. Кроме того, как былоотмечено выше, оксид азота обладает широким спектром действия на клеточноми организменном уровне. В связи с этим, интерпретация данных полученных приишемии и последующей реперфузии в организмах животных и культурах клетоквесьма затруднительна. По сути дела в подобных моделях можно оценить толькоинтегральный эффект экзогенных доноров NO.Действительно, оксид азотаможет увеличивать кровоток ишемизированного участка за счет активациигуанилатциклазы, ингибировать агрегацию тромбоцитов, уменьшать перекисноеокисление липидов, обрывая цепные свободнорадикальные реакции.

С другойстороны, пероксинитрит – продукт реакции NO с супероксидным анионрадикалом – способен окислять и нитрозилировать важнейшие клеточныекомпоненты, а сам оксид азота способен ингибировать различные клеточныеферменты.3Вдиссертационнойработеизученовлияниеширокогоспектраметаболитов и доноров оксида азота на процессы перекисного окислениялипидов с использованием модели свободнорадикального окисления гомогенатамиокарда.

Это позволило нам, с одной стороны, изучить и сравнить действиеширокого класса веществ на одной модели и при этом сконцентрироватьсятольконаодномизнаиболеесерьезныхаспектовишемического/реперфузионного повреждения тканей. С другой стороны, вмодели свободнорадикального окисления гомогената миокарда представленполный набор внутриклеточных компонентов кардиомиоцитов, с которымиможет взаимодействовать оксид азота и его метаболиты in vivo, при этом намудается не рассматривать такие физиологические аспекты действия NO, каквазодиляция.

Особый интерес представляет исследование малоизученных внастоящеевремяпрооксидантныхиантиоксидантныхсвойствтакихметаболитов NO как динитрозильные комплексы железа, являющихся одними изнаиболее вероятных форм депонирования оксида азота в клеткеЦель работыЦелью работы является изучение влияния длительности ишемии на балансапоптической/некротической гибели клеток миокарда, а также выяснениязакономерностей антиоксидантного и прооксидантного действия метаболитовоксида азота в системах моделирующих свободнорадикальное окисление тканисердечной мышцы.Задачи работыИсходя из поставленной в диссертационной работе цели, решалисьследующие задачи:1.На модели региональной ишемии/реперфузии сердца крысы определитьоптимальнуюдлительностьишемиидляисследованияапоптозакардиомиоцитов на ранних этапах реперфузии.2.Исследоватьвлияниенитроксильногосинтетическиханионанадоноровхарактеристикиоксидаазотаииндуцированногогидроперекисью трет-бутила и железосодержащими белками перекисногоокисления препаратов миокарда.43.В системах, моделирующих окислительный стресс, исследовать влияниефизиологических метаболитов оксида азота: динитрозильных комплексовжелеза,S-нитрозоглютатионаинитританионанахарактеристикииндуцированного гидроперекисью трет-бутила и железосодержащимибелками перекисного окисления препаратов миокарда.4.Исследоватьвлияние различных метаболитов оксида азота и егопроизводных на деструкцию убихинона препаратов миокарда вызваннуюгидроперекисью трет-бутила и железосодержащими белками.Научная новизна диссертации.1.Впервые установлено, что ДНКЖ, связанные с декстраном, и ДНКЖ,ассоциированные с бычьим сывороточным альбумином, ингибируютперекисное окисление липидов и деструкцию убихинонов Q9 и Q10 присвободнорадикальном окислении ткани миокарда крысы.2.Показаныантиоксидантныесвойстванитританионаприсвободнорадикальном окислении ткани миокарда крысы.3.Впервыеобнаружено,чтосольАнгели,являющаясядоноромнитроксильного аниона, ингибирует перекисное окисление липидов идеструкцию убихинонов Q9 и Q10 при свободнорадикальном окисленииткани миокарда.4.Впервые показано, что уменьшение длительности ишемии сдвигает баланснекротической/апоптической гибели кардиомиоцитов в сторону последней,на ранних этапах реперфузии миокарда крысы.Научно-практическая значимость исследованияПредставленные в диссертации экспериментальные данные, проясняющиемеханизмы действия различных метаболитов оксида азота в условиях окислительногостресса, могут быть использованы для разработки фармакологических протекторныхпрепаратов.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации