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

Текст из файла (страница 24)

Терапия острой лучевой болезни. Основное направление в терапии ОЛБ – это борьба с проявлениями костно-мозгового синдрома, поэтому первое, что следует предпринять – это оценить, хотя бы ориентировочно, дозу облучения. Если полученная больным доза соответствует дозовому диапазону костно-мозговой формы ОЛБ или смешанной кроветворно-кишечной формы ОЛБ, то есть вполне определенная вероятность (либо весьма высокая, либо низкая) благоприятного исхода при осуществлении специализированной медицинской помощи. Главная задача терапии ОЛБ – продлить период, в течение которого организм будет продолжать жить до тех пор, пока не произойдет хотя бы частичное восстановление системы кроветворения. Восстановление системы кроветворения и, соответственно, исход костно-мозговой формы ОЛБ в первую очередь зависит от количества сохранивших жизнеспособность кроветворных стволовых клеток. Даже после общего облучения в дозе 10 Гр сохранившиеся в организме кроветворные стволовые клетки способны обеспечить восстановление кроветворения.

Надо помочь организму продержаться довольно длительный промежуток времени. Это время нужно для того, чтобы из малого числа оставшихся стволовых клеток образовался пул такого размера, который позволит части стволовых клеток начать дифференцировку с образованием клеток-предшественников различных ростков кроветворения, которые, в свою очередь, дадут .

Билет 25

Динамика структурных элементов мембраны. Белок-липидные взаимодействия. Вода как элемент биомембраны.

Белки «плавают» в липидном слое в виде отдельных глобул и имеют определенную подвижность. Их активность зависит от фазового состояния липидов и вязкости мембраны.

Характер взаимодействия полярных и неполярных групп белка и липидного бислоя приводит к тому, что пептид должен быть расположен так, чтобы максимально возможное количество неполярных аминокислотных остатков было погружено в бислой. Это очевидное требование определяет характер трех основных типов белок-мембранных комплексов, которые включают бетта-складчатые и альфа-спиральные структуры с различным соотношением полярных и неполярных групп.

Три типа белок-мембранных взаимодействий:

1) амфифильная бета-структура

2) альфа-спираль амфифильная

3) альфа-спираль равномерно гидрофобная

черные кружки соответствуют заряженным боковым цепям;

квадраты - полярным, но незаряженным, белые кружки - неполярным боковым цепям

Амфифильные бета-структуры: заборчик, вниз торчат неполярные боковые цепи, вверх – заряженные боковые цепи. Предполагается, что амфифильные бета-складчатые структуры сворачиваются с образованием пор для пассивной диффузии веществ через мембраны. Внутри такой поры расположены полярные, а снаружи в контакте с бислоем - неполярные группы.

Амфифильные альфа-спирали: кружочек, кнаружи мембраны торчат заряженные боковые цепи, внутрь мембраны – чередуясь полярные, но незаряженные, белые кружки - неполярные боковые цепи. Их образуют пептидные гормоны.

Равномерно гидрофобная альфа-спираль: прямоугольник, в, внутри и снаружи мембраны торчат полярные и неполярные боковые цепи. Эти структуры характерны для интегральных мембранных белков, пронизывающих мембраны своими а-спиралями (бактериородопсины).

Фазовый переход.

Физико-химические свойства мембран сильно зависят от фазового состояния липидов, которое меняется при достижении критических температурных значений фазового перехода. Температура фазового перехода увеличивается с увеличением длины цепи и уменьшается с увеличением числа двойных связей жирнокислотных остатков. Обычно в естественных условиях большинство природных липидов, содержащих ненасыщенные связи, находится в "жидком" состоянии. Точка фазового перехода для них лежит в области отрицательных температур. В гелеподобном состоянии углеводородные цепи находятся в транс-конформации, а в жидкоподобном - они разупорядочены. При плавлении углеводородная цепь частично искривляется с образованием петли, или кинка. Увеличение числа кинков способствует разупорядоченности углеводородной зоны. Кинк может смешаться вдоль углеводородной цепи за счет синхронного поворота на 120° соответствующей последовательности С - С-связей. Подобное перемещение кинка является своеобразной диффузией свободного объема, внутри которого может происходить перенос малых молекул через углеводородную зону.

Углеводородные цепи в полностью транс-конфигурации (III):

Латеральная подвижность.

Гидрофобный эффект, объединяющий молекулярные компоненты в мембранах, препятствует их выходу в водную фазу за пределы мембраны. В то же время силы межмолекулярного взаимодействия не мешают молекулам в мембранах обмениваться друг с другом местами, поскольку площадь контакта между водой и гидрофобными участками молекул при этом практически не изменяется. Вследствие этого молекулярные компоненты в мембранных системах сохраняют индивидуальную подвижность и могут диффузионным путем передвигаться в пределах мембран.

Электростатические взаимодействия осуществляются между заряженными группами либо в пределах одного полуслоя (латеральные), либо между разными слоями (трансмембранные). Дисперсионные вандерваальсовы взаимодействия между поверхностями мембран обнаруживаются на расстояниях до 1000 А. Это намного превышает расстояния, где проявляется электростатическое отталкивание. Суммарный эффект этих сил может привести к появлению минимума энергии взаимодействия на расстояниях 30 - 80 А и слиянию поверхностей клеточных мембран. Этот эффект лежит в основе объединения отдельных клеток в клеточные агрегаты. Компоненты клеточных мембран характеризуются определенной подвижностью.

Молекулы липидов легче всего совершают вращательное движение вокруг своей длинной оси. Время поворота на угол, равный 1 рад, в жидком состоянии ~ 10^-9 с и увеличивается до 10-⁸ с при температуре ниже точки плавления жирнокислотных цепей липидов.

Диффузионное перемещение молекул липидов вдоль слоя, обычно называемое латеральной диффузией, также совершается достаточно быстро. Коэффициент латеральной диффузии молекул фосфолипидов, жирных кислот в природных мембранах составляет Д ~ 10-⁷ -10^-8 с. Молекула липида за 1 с перемещается по мембране на расстояние порядка 5000 нм, т. е. может «обежать» всю плазматическую мембрану таких клеток, как эритроцит. Скорость латеральной диффузии зависит от липидного состава мембран и температуры. Так, холестерин, добавленный к яичному лецитину, снижает скорость латеральной диффузии более чем в два раза. При температурах ниже точки плавления углеводородных цепей липида константа латеральной диффузии снижается на порядок.

Молекулы белков в мембранах также проявляют диффузную подвижность. Однако вследствие большей массы они движутся существенно медленнее. Так, время корреляции вращения родопсина в фоторецепторных мембранах ~ 10^-6 с.

Латеральная подвижность белков также существенно ниже, чем липидов. Коэффициенты латеральной диффузии белков в природных мембранах при комнатных температурах обычно находятся в пределах 10^-10 -10^-12 см2 /с.

Это свидетельствует, что при комнатной темпереатуре мембраны проявляют свойства двумерной жидкости.

Флип-флоп переходы.

Другой тип движения молекул липидов в мембранных системах - это трансмембранное движение (флип-флоп-переход). Оно осуществляется в мембранах с относительно малой скоростью вследствие высокого барьера для пересечения полярной головкой молекулы липида углеводородной зоны мембран (t = 1000 c). В мембранах электрических органов угря 3-7 мин, в мембранах эритроцитов – 20-30 мин. Отмечено, что при добавлении к мембранам клиновидных молекул, индуцирующих появление искривленных структур, а также при нарушении равновесного распределения молекул между слоями (например, при действии фосфолипаз) скорость флип-флоп-перехода резко возрастает. Очевидно, что сохранение ассиметричного распределения молекулярных компонентов возможно только при относительно медленной скорости флип-флоп переходов в этих системах.

О воде: мембранную воду подразделяют на связанную, свободную и захваченную. Внутренняя связанная вода наименее подвижна, находится в виде одиночных молекул в углеводородной зоне мембран. Основная часть связанной воды -вода гидратных оболочек. Они образуются главным образом вокруг полярных частей молекул липидов и белков. Гидратные оболочки основных структурообразующих липидов состоят обычно из 10-12 молекул воды. Эта вода осмотически неактивна, не способна растворять какие-либо вещества.

По подвижности: свободная вода подвижнее слабосвязанной, а та подвижнее гидратной.

Свободная вода входит в состав мембран в виде самостоятельной фазы и обладает изотропным движением, характерным для жидкой воды. (В изотропной среде направление движения поверхности фиксированной фазы совпадает с направлением движения энергии световой волны.) Захваченная вода (в центральной части мембран между липидными бислоями) подвижна, как и жидкая свободная вода, но медленно обменивается с внешней водой из-за физической разобщенности.

Дозовые кривые выживаемости облученных клеток (основные характеристики). Теория мишени (принцип попадания и принцип мишени).

Дозовые зависимости гибели и выживаемости многоклеточных организмов, как мы это уже рассматривали на примере млекопитающих, принято изображать соответственно в координатах "% погибших организмов — доза облучения" и "% выживших организмов — доза облучения": (24.3.1)

В отличие от этого в клеточной радиобиологии применяют обычно только кривые выживаемости. В обычных (т.е. линейных) координатах кривая выживаемости клеток выглядит: (24.3.2)

Можно заметить, что кривые выживаемости клеток после воздействия излучения отличаются от кривых выживаемости клеток после воздействия каких-либо токсических агентов химической природы, например ядов. (24.3.3)

Кривые выживаемости клеток, получаемые при действии химических агентов, характеризуются:

1. пороговой концентрации, ниже которой все клетки выживают, а после превышения которой происходит резкое снижение доли выживших

2. S-образной формой кривой выживаемости клеток после действия агентов химической природы. Ее объясняют обычно с так называемых "биологических" позиций, а именно исходя из наличия индивидуальных различий клеток в клеточной популяции. Чем меньше выражены индивидуальные различия, тем круче наклон кривой выживаемости.

На кривых выживаемости клеток, подвергнутых облучению:

1. отсутствует четкий порог: гибель части клеток наблюдается даже при очень низких дозах облучения, а гибель другой части клеток той же популяции — лишь при значительно более высоких дозах.

2. Объяснение формы кривой с биофизической позиции. Объяснение подобной формы кривой выживаемости облученных клеток с "биологических" позиций звучало весьма неубедительно - внутри генетически однородной популяции не могут находиться клетки, различающиеся по устойчивости к облучению в сотни и тысячи раз. Поэтому сформировался "физический" (или "биофизический") подход к объяснению и интерпретации кривых выживаемости клеток, подвергнутых действию ионизирующего излучения. В основе это направления лежала «теория точечного тепла» : несмотря на то, что плотность поглощенной энергии в облучаемом объекте в среднем очень низкая, энергия самих актов поглощения весьма велика и поэтому в микрообъемах вещества, в которых произошли акты поглощения энергии, происходит его локальное нагревание (появление "точечного тепла"), в результате чего вещество претерпевает значительные локальные изменения, обусловленные разрывом химических связей или активацией химических реакций; клетка гетерогенна по своему объему в отношении чувствительности к облучению и имеет как исключительно важные для жизни области, повреждение которых приводит клетку к гибели, так и области, относительно несущественные для выживания клетки; пространственное распределение появления "точечного тепла" внутри облученной клетки имеет случайный характер, т.е. является чисто вероятностной функцией. Т.о. конечный эффект в клетке (например, гибель) определяется вероятностью осуществления акта поглощения энергии (т.е. появления "точечного тепла") в жизненно важных микрообъемах клетки. При увеличении дозы облучения вероятность осуществления акта поглощения энергии в этих клеточных областях возрастает, при снижении дозы — уменьшается. Но даже при очень высокой дозе облучения существует определенная вероятность того, что в каком-то количестве клеток не произошло актов поглощения энергии в жизненно важных клеточных областях и поэтому эти клетки останутся неповрежденными облучением. И наоборот — даже при очень низкой дозе существует вероятность того, что в части клеток произойдут акты поглощения энергии в жизненно важных клеточных областях. В дальнейших работах Дж. Кроутера и Н.В. Тимофеева-Ресовского основные идеи теории точечного тепла получили дальнейшее развитие в результате чего были сформулированы 2 фундаментальные положения в радиобиологии. Первое положение, получившее название «принцип попадания»: поглощение энергии в облучаемом объеме происходит в результате дискретных актов взаимодействия квантов излучения с веществом —"попаданий", пространственное распределение которых в облучаемом объекте имеет случайный характер. Этот принцип отмечает дискретность и случайный характер актов взаимодействия излучения с веществом. Попадание - акт ионизации каких-либо молекул в облучаемом объеме. Второе положение - "теория мишени": клетка имеет в своем составе как исключительно важные для выживания области — "мишени", радиационное повреждение которых приводит клетку к гибели, так и области, относительно несущественные для выживания клетки. Теория отмечает биологическую гетерогенность различных микрообъемов внутри клетки в отношении чувствительности к облучению. Поражение клеточных мишеней может происходить как при одном единственном попадании в нее — одноударные мишени, так и при нескольких попаданиях —многоударные мишени. Более того, в клетке возможно наличие нескольких мишеней и гибель клетки может наступить лишь после того, как все они получили определенное число попаданий. В реальности анализ многомишенных кривых выживаемости требует слишком много допущений и исследования влияния многих параметров и поэтому в большинстве случаев оказывается очень ненадежным. Кроме того, принцип попадания и теория мишени не учитывают наличия в клетке репарационных процессов, которые существенно затрудняют интерпретацию кривых выживаемости.

Билет 26

Модельные мембранные системы. Полиморфизм липидов. Бислойные липидные

мембраны и липосомы.

Характеристики

Список файлов вопросов/заданий