Введение к работе
Актуальность работы. Мембрана отделяет клетку от внешней среды, и ее сохранность является необходимым условием существования клетки как единого целого. Широкие ис- ' следования эритроцитов как модели клеточных мембран показали, что различные' воздействия на красные кровяные клетки сопровождаются неспецифическими опосредованными изменениями физико-химических и функциональных свойств гемоглобина (Иржак,1988;Маза1а & Мапса.1989). Однако механизмы соответствующих коррелятивных отношений остаются невыясненнными.
Подобные эффекты имеют важное значение для состоя- ния организма в целом, поскольку осуществление кислород-транспортной функции крови, являющейся ведущим фактором в обеспечении энергетического обмена, обусловлено как количественными и качественными характеристиками эритроцитов, так и в большей степени свойствами оксигенации -дезоксиге-нации гемоглобина, обусловленными, в свою очередь, структурой молекулы, особенностями ее взаимодействий со' стро- -мой, метаболическими процессами в эритроците.
Одним из возможных подходов к исследованию этих вопросов является биофизический анализ свойств красных кровяных клеток в их взаимосвязи со структурой мембран и молекулы гемоглобина. В качестве приемов исследования мембран эритроцитов, вяастоящее время используется оценка раз-. ; ных типов резистентности" и изучение проницаемости мембран' (Ямайкина, Черницкий, 1988, 1989, 1991; Coackley et. al.,'. " 1978, 1979, 1980, 1983; Иванов, 1993). Гемолиз эритроцитов < * является одним из методов медицинской-, диагностики. :(Кост, : 1975), поэтому важно знать, состояние каких именно компонентов клетки влияет на ее устойчивость. В клинической лабораторной диагностике определяют осмотическую, механическую, кислотную и в гораздо меньшей мере тепловую резистентность .эритроцитов. Изучение механизма и особенностей;про-:ч . цесса термогемолиза :эритроциов, а также его. связи cq свой- ;: /.,-:: ствами гемоглобина имеет важное значение для выяснения согласованности температурных зависимостей физиологических процессов и температурного поведения белков. ... -.,
данная работа является составной частью исследова- _,>,
.- . ' I -.: <...'..--
ний, проводимых группой молекулярной биофизики Института биологии Карельского научного центра РАН.
Цель и задачи исследования. Исходя из вышеизложенного, мы ставили целью работы анализ свойств эритроцитов в их взаимосвязи с особенностями структуры мембраны и физико-химическими и функциональными свойствами гемоглобина. Непосредственые задачи, которые необходимо было решить, заключались в следующем: 1)провести сравнительное исследование терморезистентности эритроцитов человека и ряда позвоночных; 2)определить энергию активации процесса термогемолиза эритроцитов различных видов; 3)провести анализ взаимосвязи между структурными свойствами мембраны эритроцитов и функциональным состоянием гемоглобина в них; 4)изучить закономерности необратимого автоокисления гемо-глобинов выбранных видов позвоночных; 5)выявить, как влияют на устойчивость эритроцитов к термогемолизу компоненты среды различной природы, а также модификация гемоглобина внутри эритроцитов; 6)сравнить спектральные и функциональ--ные свойства гемоглобинов различных видов при варьировании условий среды; 7)провести сравнительное изучение структурно-динамических изменений метгемоглобинов под действием факторов среды.
Научная новизна. Получены экспериментальные результаты, которые дополняют представления о действии теплового повреждения на клетку, о вкладе структурных свойств мемб-" раны и физико-химических свойств гемоглобина в термогемолиз эритроцитов. Показано, что, хотя конечным этапом термогемолиза является разрыв мебмраны, процесс зависит от функциональных свойств гемоглобина. Новизна работы определяется тем, что в ней впервые;
-рассчитаны константы скорости реакции термогемолиза эритроцитов быка, барана, пэсца и белуги при высоких температурах и определена энергия активации процесса для этих эритроцитов;
-показана чувствительность параметров термогемолиза к аби-етату натрия;
-обнаружена корреляция между функциональными, термодинамическими и спектральными свойствами гемоглобина и терморе-
зистентностью эритроцитов;
-рассчитаны константы скорости автоокисления гемоглобинов быка, барана, песца и осетра при варьировании условий среды
Практическая ценность работы. Полученные экспериментальные результаты и извлеченные на их основе выводы могут найти практическое применение при изучении эритроцитов в норме и при патологии, а также в молекулярно-экологических иследованиях.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на республиканской конференции молодых ученых (Петрозаводск, 1989), на лабораторных семинарах Института биологии Карельского НЦ РАН (Петрозаводск, 1991, 1992, 1993, 1994), на 1(Х1) Международном совещании и школе по эволюционной физиологии (Санкт-Петербург, 1996), на Юбилейной конференции, посвященной 50-летию Карельского научного центра РАН (Петрозаводск, 1996).
Публикация результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 9 научных работ, включая 6 ста- тей.
Структура и объем работы. Диссертация ' состоит из следующих разделов: "Введение", "Обзор литературы", "Материалы и методы", "Результаты и обсуждение" (2 главы), "Выводы" , "Заключение". Работа завершается списком цитированной литературы, включающем 141 ссылку. Диссертация изложе-на на 134 страницах машинописного текста, иллюстрирована 12 таблицами и 27 рисунками.