Введение к работе
Актуальность проблемы. Различные формы клеточной активности обусловлены адгезионными взаимодействиями клетка-клетка и клетка-субстрат. Эти взаимодействия в значительной мере определяют процессы фертилизации, морфогенеза, пролиферации, датодифференцировки и метастазирования. Кинетика протекания адгезионных процессов определяет конечный результат таких приспособительных реакций как тромбообразование и защита организма от генетически и экологически чужеродного материала. Адгезия существенным образом зависит как от свойств клеточной мембраны, состава среды и внешних сил, так и от аффинности и поверхностной концентрации адгезивных рецепторов. Изучение агрегации в потоках жидкости является тонким инструментом для исследования внутриклеточных биохимических процессов, определяющих адгезивные свойства клеток.
Несмотря на большое количество работ, посвященных описанию процессов коагуляции в коллоидных системах, с одной стороны, и выяснению кинетических механизмов специфического лиганд рецепторного взаимодействия, с другой, до настоящего времени не создано цельной теории, описывающей кинетику обусловленных адгезионными свойствами клеток процессов агрегации в биологических системах.
Целью работы явилось определение функциональной взаимосвязи между физико-химическими характеристиками суспензии клеток и экспериментально регистрируемыми параметрами агрегации.
Научная новизна. Предложен и теоретически разработан новый подход к исследованию адгезионных взаимодействий биологических объектов в суспензиях в потоке жидкости. Установлена функциональная взаимосвязь мевду экспериментально определяемой начальной скоростью агрегации суспензий и физико-химическими характеристиками системы. Получены критерии устойчивости дублетов клеток в сдвиговом потоке жидкости. В качестве способа дискриминации параметров адгезионного взаимодействия клетка-клетка предложена аппроксимация полученных зависимостей для скорости агрегации уравнением Хилла и определены его параметры. В рамках подхода установлено, что для образования прочного дублета тромбоцитов в физиологических условиях достаточно одной 'фибриногеновой связи.
Практическая ценность работы. Предложеннная в работе модель способна описывать адгезионные взаимодействия in vivo (клетка-клетка, клетка-поверхность, вирус-клетка) и в биотехнологии
(адгезия микроорганизмов, аффинное разделение клеточных суспензий, иммобилизация эвдотелиалышх клеток в искусственных сосудах и др.). В рамках модели проведена теоретическая интерпретация результатов исследования агрегации тромбоцитов в стандартных оптических агрегометрах, используемых в клинике. Разработана и изготовлена лазерная установка со строго контролируемыми условиями сдвигового' потока, обеспечивающая высокочувствительную регистрацию в реальном масштабе времени процессов агрегации и позволяющая дискриминировать параметры адгезионного взаимодействия биологических объектов в суспензиях. Разработан количественный метод исследования агглютинации латексних иымуноконъюгатов в потоке, обладающий высокой антигенной чувствительностью.
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на VI Всесоюзном симпозиуме "Инженерная энзимология" (Вильнюс, 1988), Научной конференции МФТИ (Долгопрудный, 1989), X Обьединенном симпозиуме биохимических обществ СССР - ГДР "Механизмы регуляции клеточной активности" (Ташкент, 1989), 1-м и 2-м Всесоюзных школах-семинарах "Тромбоцит как тест-система физиологических и патологических состояний человека" (Москбз, 1990, Ташкент, 1991), 2-м Научно-методическом семинаре "Иммуноцигохимические метода, моноклональные антитела и лектины в онкологии, гематологии и клинической иммунологии" (Киев, 1991), 4-м Всесоюзном съезде специалистов по клинической . лабораторной диагностике (Ивано-Франковск, 1991), Научно-техническом семинаре Российского общества "Знание" "Лазеры в биологии и медицине" (Москва, 1991).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ, 3 работы находятся в печати.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, в которых представлены теоретические расчеты, экспериментальные данные и их-обсуждение, выводов и списка цитируемой литературы из 284 наименований. Работа изложена на 49Д страницах и включает 3 таблицы и 46 рисунков.