WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |

На правах рукописи

Тихомирова Ирина Александровна РОЛЬ ЭКСТРАЦЕЛЛЮЛЯРНЫХ, МЕМБРАННЫХ И ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ ФАКТОРОВ В ПРОЦЕССЕ АГРЕГАЦИИ ЭРИТРОЦИТОВ 03.00.13 – физиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Ярославль – 2006

Работа выполнена на кафедре медико-биологических основ спорта ГОУ ВПО «Ярославский государственный педагогический университет имени К.Д. Ушинского» Научный консультант доктор биологических наук, профессор Алексей Васильевич Муравьев Официальные оппоненты доктор биологических наук, профессор академик РАН и РАМН Всеволод Арсеньевич Ткачук доктор медицинских наук, профессор Сергей Борисович Назаров доктор биологических наук Евгений Витальевич Ройтман Ведущая организация Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова

Защита состоится « 22 » ноября 2006 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.307.02 при Ярославском государственном педагогическом университете им. К.Д. Ушинского по адресу: 150000, г. Ярославль, ул. Республиканская, 108

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета Автореферат разослан «_» 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук, профессор Л.Г. Зайцев 2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Обеспечение газообмена является основной функцией эритроцитов. Оксигенация клеток и тканей организма в значительной степени зависит не только от способности гемоглобина связывать и высвобождать кислород, но также и от реологических свойств эритроцитов – их способности к деформации и объединению в агрегаты, поскольку клеточные функции осуществляются, в основном, через свободную поверхность их мембран. Эти свойства во многом определяют эффективность перфузии на уровне микроциркуляции (Куприянов В.В. и соавт., 1975; Левтов В.А. и соавт., 1982).

Эритроциты человека в физиологических условиях объединяются в агрегаты при снижении скоростей сдвига до критического уровня.

Формирование таких агрегатов обуславливает до 60% венозного сопротивления (Cabel M. et al., 1997), и степень агрегации эритроцитов считается одной из важнейших детерминант неньтоновских свойств крови, в том числе и в условиях течения in vivo (Левтов В.А. и соавт., 1982; Фирсов Н.Н., Джанашия П.Х., 2004).

Обратимая агрегация красных клеток крови необходима для нормального кислородного питания тканей и удаления из них продуктов метаболизма. При пониженной склонности эритроцитов к агрегации наблюдаются диффузионные расстройства дыхания. Образование агрегатов по типу монетных столбиков способствует обмену кислородом между эритроцитами (Фок М.В., 1999).

Агрегация эритроцитов in vivo оказывает многофакторное комплексное влияние на сопротивление кровотоку и оно может реализовываться посредством следующих механизмов: 1) за счет уменьшения упорядоченности линейного течения при увеличении размера движущихся частиц (Baskurt O.K. et al., 1997); 2) повышением затрат энергии на разобщение клеток в условиях микроциркуляции (Vicaut E., 1995);

3) агрегация способствует аксиальному дрейфу эритроцитов и образованию краевого плазменного слоя (Goldsmith H.L. et al., 1989; Cokelet G.R. et al., 1991). Повышенное аксиальное скопление эритроцитов способствует снижению локальной вязкости в пристеночной зоне сосуда (Reinke W. et al., 1987; Alonso C. et al., 1993; Suzuki Y. et al., 1996), тем самым модулируя активность сосудистых регуляторных механизмов, активируемых механическим стрессом. Это выражается в ингибировании генерации NO эндотелием (Baskurt O.K. et al., 2004), затруднении процесса деоксигенации и снижении отдачи кислорода тканям при существенном увеличения пристеночного слоя плазмы, выступающего в качестве барьера для диффузии кислорода (Tateishi N. et al., 2001, 2002).

Значение агрегации эритроцитов особенно возрастает в условиях патологии, поскольку при этом изменяются степень агрегации, скорость агрегатообразования, устойчивость образующихся агрегатов, их размеры и морфология (Галенок В.А. и соавт., 1987; Селезнев С.А. и соавт., 1985). Повышенная степень агрегации ведет к ухудшению оксигенации тканей, способствует развитию ишемии и тромбоза, приводит к нарушению микроциркуляции органов и тканей (Чернух А.М., 1984;

Koenig W. et al., 1988; Mchedlishvili G., Maeda N., 2001; Meiselman H.J., 2002).

Несмотря на то, что исследования процесса объединения эритроцитов в агрегаты ведутся уже достаточно давно, механизмы этого явления остаются предметом предположений и гипотез (Fabry T.L., 1987;

Brooks D., 1988; Bumler I. et al., 1999; Neu B., Meiselman H.J., 2002).

В более ранних экспериментальных работах по изучению агрегации эритроцитов основное внимание уделялось влиянию суспензионной среды (плазмы или растворов высокомолекулярных соединений) на межклеточные взаимодействия (Maeda N. et al., 1984; Donner M. et al., 1989). В последнее время внимание исследователей все больше фокусируется на клеточных факторах агрегации, т.е. на свойствах самих эритроцитов (Nash G.B. et al., 1987; Meiselman H., 1993; Neu B. et al., 2003).

Функциональное состояние эритроцитов в значительной степени зависит от физико-химических свойств и химического состава плазмы крови, поскольку, являясь высокоспециализированной клеткой, эритроцит не способен к основным видам биосинтеза а, следовательно, внутриклеточной регенерации (Блохина Т.А. и соавт., 2001).

Мембрана эритроцита, как и любой другой клетки, выполняет барьерную функцию, в то же время через нее осуществляется как активный, так и пассивный транспорт веществ. Мембрана является местом протекания важнейших ферментативных процессов и осуществления иммунных реакций. На своей поверхности она несет информацию о группе крови, на мембране имеется поверхностный электрический заряд, который играет важную роль во многих процессах, обеспечивающих жизнедеятельность клетки.

При передаче сигнала гормонами, простагландинами и другими биологически активными веществами основные молекулярные компоненты, участвующие в регуляции, локализованы в клеточных мембранах (Черницкий Е.А., Воробей А.В., 1981).

Традиционно эритроциты считались достаточно редуцированными клетками и рассматривались лишь в качестве простых резервуаров для транспорта кислорода. Однако впоследствии было установлено, что эти клетки обладают значительным набором сигнальных молекул (Minetti G., Low P.S., 1997; Tuvia S. et al., 1999; Bhattacharaya S. et al., 2001; Hines P.S. et al., 2003), что свидетельствует об участии красных клеток крови в регуляторных процессах, направленных на интеграцию функций организма.

Таким образом, процесс объединения эритроцитов в агрегаты является сложным, многофакторным и оказывает существенное влияние на выполнение кровью ее основной кислородтранспортной функции.

Недостаточная изученность механизмов агрегатообразования как в физиологических условиях, так и, особенно, при патологии затрудняет возможность управления этим процессом и коррекцию возможных негативных последствий.

Кроме того, процесс объединения эритроцитов в агрегаты представляет собой удобную модель для выявления общих закономерностей межклеточных взаимодействий.

Все вышеизложенное предопределило тему настоящего исследования.

Цель работы: комплексное изучение влияния физико-химических свойств плазмы, мембранных и внутриклеточных факторов на процесс объединения в агрегаты эритроцитов человека.

Задачи исследования.

1. Оценить вклад агрегации эритроцитов в проявление неньютоновских свойств крови в условиях низкосдвигового течения и провести сравнительный анализ методов оценки агрегатного состояния крови in vitro.

2. Определить роль изменений основных физико-химических констант плазмы (уровня кислотности, содержания ионизированного кальция, белков свертывающей системы крови) в агрегатообразовании эритроцитов.

3. Изучить влияние регуляторных молекул (гормонов, нейромедиаторов, паракринных факторов) на процесс объединения в агрегаты красных клеток крови.

4. Исследовать взаимосвязь адренореактивности организма и агрегации эритроцитов под действием адренергических соединений в норме и при патологии.

5. С учетом возможной рецепторной инициации провести анализ механизмов трансдукции сигнала при гормональных воздействиях на эритроциты.

6. Выяснить, влияют ли антигенные детерминанты мембран эритроцитов на процесс их объединения в агрегаты под действием адренергических соединений.

7. Оценить взаимосвязь агрегации эритроцитов с их мембранными свойствами: электрофизиологическими характеристиками, проницаемостью и сорбционной способностью.

8. Изучить роль внутриклеточного ионизированного кальция в процессе агрегации эритроцитов.

9. Оценить взаимодействие эритроцитов при изменениях их ионного гомеостаза и в условиях энергодефицита.

Научная новизна проведенного исследования заключается в том, что впервые проведено комплексное исследование эндогенных факторов, определяющих процесс агрегатообразования эритроцитов человека в норме и при патологии.

Продемонстрировано влияние изменений уровня кислотности плазмы в физиологических пределах на агрегацию эритроцитов. Получены новые данные о влиянии катехоламинов, простагландинов и белков свертывающей системы крови на процесс агрегатообразования.

Впервые показана стимулирующая роль ионизированного кальция (как экстрацеллюлярного, так и внутриклеточного) в процессе объединения красных клеток крови в агрегаты. Показан дозозависимый характер изменения степени агрегации при повышении уровня свободного кальция плазмы. Установлены новые факты особенностей агрегатного поведения эритроцитов при открытии Гардош-каналов.

Выявлены механизмы адренергических воздействий на эритроциты: показано, что при высоких концентрациях катехоламинов их влияние на процесс агрегатообразования эритроцитов опосредуется активацией -адренергических рецепторов. Получены новые данные об особенностях проагрегантного действия -адренергических соединений на эритроциты человека.

Впервые показана взаимосвязь адренореактивности организма и изменения агрегатного поведения красных клеток крови под действием катехоламинов. Установлены новые факты особенностей адренореактивности и агрегатных свойств эритроцитов под действием адренергических соединений в норме и при разных формах патологии.

Впервые зафиксировано влияние АВ0 групповой принадлежности эритроцитов на их агрегатные свойства под действием адренергических соединений. Показано, что степень выраженности влияния этих соединений зависит от мембранных антигенных детерминант. Выявлены особенности катехоламинового ответа клеток в зависимости от присутствия антигенов на эритроцитарной мембране.

Продемонстрировано отсутствие жесткой детерминированности агрегатных свойств эритроцитов величиной их поверхностного заряда, сорбционной способности и проницаемости мембран.

Впервые показано влияние изменений ионного гомеостаза красных клеток крови и их энергетического баланса на агрегатные свойства.

Экспериментально подтвержден существенный вклад процесса агрегатообразования эритроцитов в проявление неньютоновских свойств крови при низкосдвиговом течении. Произведен сравнительный анализ ряда методов изучения процесса агрегатообразования in vitro с оценкой их информативности и адекватности. Усовершенствован комплекс методов исследования с целью повышения их точности и чувствительности.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Полученные данные о вкладе процесса агрегатообразования в повышение вязкости крови при низких скоростях сдвига, о взаимосвязи агрегатных свойств и коагуляционного потенциала крови, обусловленности адренореактивности организма изменением мембранных свойств эритроцитов убедительно показывают важность процесса агрегатообразования эритроцитов в обеспечении кислородтранспортной функции крови и интеграции функций организма.

Получены новые данные о межклеточных взаимодействиях форменных элементов крови, механизмах их активации и ингибирования под действием физиологически активных соединений, ионного и энергетического баланса клетки, которые в существенной мере пополняют существующее научное знание в этой области.

Установленное влияние гуморальных факторов с участием различных сигнальных молекул и активацией рецепторного аппарата клетки, ее транспортных систем на объединение эритроцитов в агрегаты позволяет выработать подходы к управлению процессом межэритроцитарных взаимодействий с целью предупреждения или коррекции возможных негативных последствий этого явления при стрессе или патологии.

Выявленные особенности агрегатного поведения эритроцитов разной АВ0 групповой принадлежности под действием катехоламинов, адренореактивности организма и степени агрегации при разных видах патологии могут послужить основой для разработки индивидуальных корригирующих воздействий.

Материалы диссертации расширяют представления о факторах и механизмах регуляции вязкости крови, создают новые направления в гемореологии, важнейшем разделе физиологии крови. Они могут быть использованы при чтении соответствующих разделов физиологии в вузах, а также для совершенствования методов регуляции кровотока в сердечно-сосудистой системе человека.

Апробированные методики можно рекомендовать исследователям и медицинским работникам для оценки агрегатных свойств крови.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Физико-химические свойства и биологически активные вещества плазмы оказывают выраженное влияние на процесс агрегатообразования эритроцитов человека. Эти эффекты обусловлены модификацией клеточных свойств.

2. Адренореактивность организма человека в норме и при патологии различна. Изменения адренореактивности отражаются во влиянии адренергических соединений на процесс объединения эритроцитов в агрегаты.

3. Проагрегантное действие катехоламинов обусловлено активацией адренорецепторов и сопровождается изменением ионного баланса клетки.

4. Антигенные детерминанты (АВ0 групповая принадлежность красных клеток крови) влияют на межэритроцитарные взаимодействия в присутствии адренергических соединений.

5. Изменения электрофизиологических характеристик, сорбционной способности и неспецифической проницаемости мембран эритроцитов не детерминируют процесс их агрегации.

6. Повышение уровня внутриклеточного ионизированного кальция в эритроцитах способствует их объединению в агрегаты.

7. Изменения ионного гомеостаза эритроцитов влияют на их способность к агрегатообразованию. В условиях энергодефицита клеток их агрегация интенсифицируется.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»