Введение к работе
Актуальность темы, 1. В настоящее время достигнут значительный прогресс в исследовании регуляции метаболических систем клеток. Однако, решение вопроса о взаимодействии различных метаболических систем и о связи физиологии и биохимии клетки в настоящее время возможно, по-видимому, только для наиболее просто устроенных клеток. К таким клеткам относятся эритроциты млекопитающих, физиология и биохимия которых исследованы наиболее полно. В эритроцитах млекопитающих метаболизм аденилатов полностью представлен и активно функционирует. Наряду с гликолизом, регуляция которого хорошо изучена (Сельков Е.Е., 1972, 1975, Rapoport et al., 1974, Атауллаханов и др., 1978, 1981, 1982,) метаболизм аденилатов играет принципиальную роль в поддержании внутриклеточного уровня АТР и, следовательно, может оказывать влияние на АТР-зависимые клеточные процессы (Атауллаханов, 1982). Кроме того, метаболизм аденилатов в эритроцитах может играть определенную роль в регуляции взаимодействия этих клеток с организмом в целом. Один из субстратов для синтеза AMP - аденозин - в концентрациях, близких к физиологическим, оказывает регуляторное влияние на многие органы и ткани организма (Newsholme Е.А., 1978, Newby А.С., 1984, Jakobson E.D. et al, 1992), что позволяет многим авторам рассматривать его как гормон или специфический сигнальный агент. За счет метаболизма аденилатов эритроциты способны потреблять или высвобождать аденозин, участвуя тем самым в регуляции уровня аденозина в крови.
Таким образом, изучение метаболизма аденилатов в эритроцитах человека имеет большое значение для понимания как общих принципов регуляции энергетического метаболизма в клетке, так и механизмов взаимодействия этдельных клеток с организмом.
Целью настоящей работы являлось экспериментальное и теоретическое исследование механизмов регуляции метаболизма аденилатов в эритроцитах геловека и принципов взаимодействия метаболизма аденилатов и шергетического метаболизма клетки.
Основные задачи исследования,
-
Провести экспериментальное исследование взаимосвязи между метаболизмом аденилатов и энергетическим метаболизмом в интактньи эритроцитах и в эритроцитах с измененным энергетическим метаболизмом.
-
Построить математическую модель, описывающую взаимодействие ионного транспорта, энергетического метаболизма и метаболизма аденилатов в эритроцитах. С помощью модели исследовать гипотезу о возможной роли метаболизма аденилатов в стабилизации концентрации ионов в клетке.
Научная новизна. Показано, что внутриклеточный энергетический метаболизм эритроцитов чувствителен к изменению уровня аденозина в крови. Существенно, что повышение концентрации аденозина вызывает обратимое увеличение [АТР] и пула аденилатов в эритроцитах. В нормальных условиях величина пула аденилатов в эритроцитах поддерживается метаболизмом аденилатов на определенном уровне. Показано, что стабилизация ионного состава эритроцитов при увеличении проницаемости клеточной мембраны для катионов улучшается за счет актавации метаболизма аденилатов. Разработана методика и установка, обеспечивающая длительную стерильную инкубацию эритроцитов в жизнеспособном состоянии при условиях, имитирующих физиологические. Построена математическая модель, качественно описывающая взаимодействие систем ионного гомеостаза, энергетического метаболизма и метаболизма аденилатов в эритроцитах человека. С помощью модели найдены условия, при которых система метаболизма аденилатов обеспечивает наибольшую степень стабилизации объема при неспецифических изменениях проницаемости клеточной мембраны.
Практическая ценность работы. Результаты работы могут найти практическое применение в области консервировании донорской крови и ее компонентов, а так же в биотехнологии при разработке новых методов культивирования клеток и тканей. Результать: работы найдут применение в биохимии, биофизике и клеточной физиологии.
Апробация работы состоялась 2 октября 1995 г. на заседании проблемно» комиссии "Консервирование клеток крови, ее компонентов и костного мозга
биохимия, биофизика крови" в Гематологическом научном центре РАМН. Материалы диссертации докладывались на международном симпозиуме "Патология эритрона и обмена железа" в г. Рязани (17-20 января 1994г.)
Публикации. Материалы диссертации изложены в 3 публикациях.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 97 страницах машинописного текста, состоит из введения, пяти глав (главы 1 - обзора литературы, главы 2 - описания материалов и методов исследования, глав 3, 4, 5 основного текста), заключения, выводов и библиографического указателя, включающего 130 источников.
Диссертационная работа выполнена в лаборатории физической биохимии системы крови Гематологического Научного Центра РАМН (зав. лаб. - д.б.н., проф. Ф.И. Атауллаханов).