WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Журнал технической физики, 2002, том 72, вып. 4 12 Изменение физической фазы неравновесной пленки комплекса белков плазмы крови у больных с карциномой © Е. Рапис Тель-Авивский университет, Рамат-Авив, 64239 Израиль (Поступило в Редакцию 24 сентября 2001 г.) Представлены выраженные изменения физической фазы и динамики фазового перехода белков высыхающей плазмы крови. Сравнительная морфологическая (топологическая) картина таких неравновесных пленок у доноров и пациентов с метастатической карциномой различной природы качественно отличалась нарушением динамики процесса самосборки пленок белка с изменением видов симметрии. Нарушалось дефектообразование, появлялись твердые кристаллы. Длительное время сохранялась фаза жидких кристаллов и др. Метод микроскопического изучения топологии высыхающей плазмы белка может быть диагностическим тестом для выявления метастазирования карциномы.

Введение концов к генерализации процесса и гибели организма [6-8]. Возникает вопрос, имеют ли эти патологические Одним из важнейших критериев функциональных и изменения какое-либо отношение к самоорганизации структурных свойств веществ в живой и неживой приро- биологических систем. При этом известно, что образоваде являются их физическое состояние (фаза) и особенно- ние клеток, их деление, размножение, определенное систи фазового перехода. Несмотря на это, до настоящего стемное упорядоченное расположение в пространстве и времени вопрос о связи между процессом образова- во времени — все это прямые признаки самоорганизации ния функционирующего белка на супрамолекулярном биологических систем. Если это так, то в механизме па(клеточном) уровне и его фазовыми переходами при тогенеза раковых новообразований главнейшим звеном разных условиях конденсации (переходе из золя в гель) патогенеза нужно считать нарушение самоорганизации изучен пока недостаточно, хотя такие процессы явля- белка на клеточном уровне. Однако патология рака изучается в основном на клеточном морфологическом ются основой функционально-структурной деятельности уровне, в аспекте иммунологии, поисков онкогенов и др.

белка в биологических системах. Они сопровождают все методов. Так, есть данные о биохимических, коллоидных важнейшие динамические явления в живом организме и др. изменениях показателей крови [9–12], появлении (деление клеток и ядра, синтез белка, ферментативные, глютаминовой кислоты и ее белковых компонентов (Саиммунные, двигательные процессы и т. д.) [1] и поэтому могут быть важным диагностическим тестом, различаю- вина Л.В., Туев А.В., 1998), в то время как белок и его самоорганизацию рассматривают в основном на молекущим биологический и небиологический фазовый переход лярном и атомном уровне, изучая процесс спирализации и физическое фазовое состояние белка.

цепей молекул [13]. Как видно, пока в биологии и медиНаши опыты подробно изложенные ранее [2–5], нацине нет определенной тенденции изучения патологии глядно показали возможность экспериментально наблюзлокачественных образований (в частности, карцином) дать динамику фазового перехода системы белок–вода in с позиций нарушения процессов самоорганизации белка vitro в белке в соответствии с поведением высыхающего на надмолекулярном уровне.

комплекса белков плазмы крови in vivo в норме с Для того чтобы рассмотреть карциному в этом аспекобразованием неравновесной модификации белка ”проте, основываяь на полученных данных о самоорганизации тос”. При этом возникает биологическая самоорганибелка [2–5], мы провели соответствующие исследования.

зация белковой пленки со специфической геометрией (топологией) с характерными видами симметрии и ее масштабами (рис. 1).

Методика и материал Однако эти данные не использованы до сих пор с целью получить сравнительные физические параметры Методика состояла в оптической визуализации дина(фазового состояния, фазового перехода и др.) для опре- мики процесса фазового перехода (из жидкого в твердое деления нормы и патологии сомоорганизации белка в состояние) свежей плазмы, выделенной из крови пациенбиологии и медицине. В то же время хорошо известно, тов до эксперимента, и плазмы крови, хранившейся при что при злокачественном новообразовании рост клеток температуре +1.0C в холодильнике до 3 суток. Плазма имеет ряд общих черт, отражающих сущностное наруше- помещалась на твердую подложку в равных количествах ние порядка симметрии на клеточном уровне. Изменяет- (подробнее см. [2–5]).

ся распространение клеток в пространстве с отсутствием Объектами настоящего исследования служили образпленочного упорядоченного роста, что приводит в конце цы плазмы 5 пациентов (45 проб) с метастазирован140 Е. Рапис Рис. 1. Характерный вид симметрии белка.

ным раком (карцинома грудной железы, шейки матки, ных исследований морфологической картины (топололегких). Их сравнивали с образцами крови здоровых гии) высыхающей пленки крови у больных достоверно доноров 20 человек (45 проб) (рис. 2). отличались от морфологии пленки доноров. Эти отличия касались ряда физических параметров: характера фазовоПока нами проведены только феноменологические го перехода, видов и масштабов симметрии, физической исследования, однако даже качественные данные оказафазы белка и др. Нарушения состояли в следующем:

лись довольно убедительными. Результаты сравнительнеравномерное деление на блоки (пленки) белка с отсутствием их симметрии и подобия, увеличения ядер клеток. Центральная зона клетки (ядра) становилась несоразмерно большой с неровным подвижным (текучим) краем с большой массой асимметричных дефектов (рис. 3).

Есть лишь тенденция к сгибанию линий дефектов и пленок, однако нет правильных параллельных, входящих друг в друга изогнутых (flux) линий или пленок (рис. 2). Сами пленки теряют свою строгую орбитальную (спиральную) форму, напоминая то листья, то бородавки с неровными изъеденными краями и загадочными тонкими ажурными структурами внутри. Часто видны небольшие конусовидные выступы, расположенные беспорядочно. Самое удивительное — это скопление правильных, хорошо ограненных кубических кристаллов, которые, как правило, не образуются при неравновесных условиях. Они как бы надеты на прямые тонкие нити, расположенные параллельно друг другу. Со временем (через несколько месяцев) такие кристаллы формировали крупные скопления, не теряя своей правильной формы.

Кроме того, в структуре поражало то, что описанные кристаллические формы появлялись в зоне образования самих пленок белка (половина пленки имеет обычный черный цвет в световом микроскопе, а другая половина имела неправильную форму и необычный белый цвет), а внутри были видны очертания групп скопившихся Рис. 2. Образец фотографий высыхающей плазмы здорового кристаллов.

человека.

Журнал технической физики, 2002, том 72, вып. Изменение физической фазы неравновесной пленки комплекса белков плазмы крови... Рис. 3. Образцы фотографий высыхающей плазмы крови раковых больных.

Дискуссия подвижностью (или ”текучестью”), при этом наблюдалось очень грубое нарушение оптических эффектов Таким образом, метод позволил впервые визуализи- (следовательно, ориентации оптических осей); 2) имеровать при метастазированном раке выраженные изме- лись резкие изменения формы ”протос” с потерей спинения фазового перехода и фазового состояния белков ральной симметрии, самоподобия, трехмерности, фракплазмы крови. Так, в неравновесных условиях вместо тальности с нарушением нуклеации и отсутствием адописанной [2–5] твердотельной модификации ”протос”, гезии с твердой подложкой; 3) появлялась фаза равновыявляемой в плазме доноров, наблюдалось сосуще- весного твердого кристалла в неравновесных условиях ствование трех фазовых состояний белка: 1) самым конденсации.

удивительным было длительное сохранение фазы жид- Это означает, что нам удалось установить изменения кого кристалла (до 6–8 месяцев) с невиданной ранее в поведении комплекса белков плазмы крови у раковых Журнал технической физики, 2002, том 72, вып. 142 Е. Рапис больных при конденсации белка в процессе самооргани- Список литературы зации (при фазовых переходах).

[1] Alberts Bruce et al. // Molecular. Biology of the Cell. 1994.

Это связано с тем, что предложенный нами метод по[2] Рапис Е.Г., Гасанова Г.Ю. // ЖТФ. 1991. Т. 61. Вып. 4.

зволяет в сложной комплексной системе в плазме крови С. 462–470.

по топологической (морфологической) картине устана[3] Рапис Е. // Письма в ЖТФ. 1995. Т. 21. С. 13–20.

вливать наличие нормальной самоорганизации белка с [4] Рапис Е. // Письма в ЖТФ. 1997. Т. 23. Вып. 4. С. 263–267.

определенными видами симметрии и масштабами. Это [5] Рапис Е. // ЖТФ. 2000. Т. 70. Вып. 1. С. 121–131.

основано на свойстве белка к конкурентной активности в [6] Coffey D.S. // Nature Medicine. 1998. Vol. 4. N 12. P. 1342– сравнении с другими ингредиентами плазмы. Результаты 1343.

показали, что в плазме крови здорового человека доста[7] Backman V. et al. // Nature. 2000. Vol. 406. N 6. P. 36.

точна концентрация белка для формирования закономер- [8] Goetze T., Briokman J. // Biophis. J. 1992. Vol. 61. P. 109– но повторяющейся морфологии высыхающей белковой 118.

[9] Classman A.B., Jones E. // Ann. Clin. Sci. 1994. Vol. 24. N 1.

пленки (рис. 2).

P. 1–5.

Обнаружение грубых качественных изменений физи[10] Buccheri G., Ferringino D., Ginardi C. et al. // Eur. J. Cancer.

ческих свойств белков плазмы крови больных с мета1977. Vol. 33. N 1. P. 50–55.

стазированной карциномой высвечивает новые аспекты [11] Gurvits B.Ya., Korotkov K.G. // Consciousness and Physical проблемы — внеклеточное патологическое изменение Reality. JSSN. N 1029–4716. Vol. 1. N 1. Publishing Company белков с нарушением их способности к самоорганизации Folium, 1998. P. 84–90.

(при фазовых переходах), которое приводит к изменению [12] Forrester J.A., Ambrose E.J., Stoker M. // Nature. 1964.

фазового состояния белка.

N 945.

Отсюда особенно ясным становится необходимость [13] Wolynes P.G., Eaton W.A. // Physics Wold. 1999. September.

детального и тщательного профессионального изучения P. 39–44.

фазовых свойств и видов симметрии твердотельной модификации белка, а также фазы жидкого кристалла при разных формах рака не только в руках медиков, но и физиков различного профиля с использованием современных биологических и физических технологий. Эта задача становится одной из первоочередных в проблеме рака, поскольку до сих пор имеется мало определенных данных о химических и морфологических изменениях раковых клеток, а тем более нет представлений об изменениях физической фазы белков плазмы крови. Поэтому нужно использовать возможность понять причины физических изменений, которые реально и документально удалось установить в эксперименте. Вряд ли их можно игнорировать и не считать важным звеном патогенеза злокачественного перехода поражения организма.

Закономерность полученных данных дает основание сообщить уже о первых наблюдениях с целью как можно скорей привлечь внимание научной общественности к этим единичным фактам, не дожидаясь статистически достоверных результатов.

В заключение считаю своим приятным долгом поблагодарить за моральную помощь в проведении исследований, за обсуждение полученных результатов, выдвинутых гипотез и за высказанные при этом ценные замечания и предложения профессоров М. Амусья, А. Ареля, Е. Браудо, В. Буравцева, В. Волкова, А. Заикина, М. Клингера, Л. Маневича, С. Моисеева, Ю. Неэмана, И. Пригожина, М. Сафро.

Журнал технической физики, 2002, том 72, вып.




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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.