Особливості структурно-функціональної організації еритроцитів за умов цукрового діабету 1-го типу

Цитологічні та біохімічні механізми, що опосередковують зміни морфологічного та структурно-функціонального стану еритроцитів периферичної крові за умов цукрового діабету 1-го типу. Мембранозв’язані сіалові кислоти. Агрегаційна здатність еритроцитів.

Рубрика Биология и естествознание
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 25.08.2015
Размер файла 62,8 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ІНСТИТУТ БІОЛОГІЇ ТВАРИН УААН

ОСОБЛИВОСТІ СТРУКТУРНО-ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ ОРГАНІЗАЦІЇ ЕРИТРОЦИТІВ ЗА УМОВ ЦУКРОВОГО ДІАБЕТУ 1-го ТИПУ

03.00.04. - біохімія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

БУСЛИК ТЕТЯНА ВОЛОДИМИРІВНА

Львів 2009

Дисертація є рукописом

Робота виконана на кафедрі біохімії Львівського національного університету імені Івана Франка Міністерство освіти і науки України.

Науковий керівник - доктор біологічних наук, професор СИБІРНА Наталія Олександрівна, Львівський національний університет імені Івана Франка, завідувач кафедри біохімії.

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор АНТОНЯК Галина Леонідівна, Львівський національний університет імені Івана Франка, професор кафедри конструктивної географії та картографії;

доктор біологічних наук, старший науковий співробітник КУЧМЕРОВСЬКА Тамара Муратівна, Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України провідний науковий співробітник відділу біохімії коферментів.

Захист відбудеться „8” грудня 2009 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.368.01 в Інституті біології тварин УААН за адресою: 79034, м. Львів, вул. Стуса, 38.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту біології тварин УААН за адресою: 79034, м. Львів, вул. Стуса, 38.

Автореферат розісланий ”7” листопада 2009 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради О.І. Віщур.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Метаболічні порушення, які розвиваються внаслідок недостатності інсуліну за цукрового діабету (ЦД) 1-го типу, значно ускладнюють функціонування систем гомеостазу, важливою ланкою якого є еритроцити периферичної крові (Боднарь Т. П. с соавт., 2003; Выдыборец С. В., 1990). За цієї патології змінюються реологічні властивості крові хворих, що може бути зумовлене змінами фізичних, біохімічних і морфофункціональних властивостей еритроцитів (Колосова М. В. с соавт., 1997; Vaughn M. W. et al., 2001). Значення зміни еритроцитарної ланки в комплексі метаболічних порушень у хворих на ЦД вивчені недостатньо.

Важливу роль у патогенезі ЦД відіграють модифікації структурно-функціонального стану мембран (Shin S. et al., 2007). Для характеристики плазматичних мембран можна використовувати мембрани еритроцитів, які відображають стан клітинних мембран загалом. Інтерес до вивчення цієї проблеми зумовлений тим, що зміни на мембранному рівні лежать в основі подальших метаболічних порушень і мають важливе значення у патогенезі ЦД.

Гіпоксичний стан, що виникає за ЦД, впливає на транспорт і синтез субстрату NO-синтази (NOS) - L-аргініну (Kelm V. et al., 2001). Це позначається на функціонуванні системи L-аргінін/NO, яка має значний вплив на морфофункціональний стан клітин системи крові (Bor-Kucukatay M. et al., 2003). За умов гіпоксії та дефіциту енергетичних субстратів активується вільнорадикальне окиснення, що призводить до посилення цитотоксичної дії активних метаболітів Оксигену (Ляйфер А. И. с соавт., 1993). На даний час актуальними є пошук і застосування нових фармакологічних препаратів у комплексній терапії ЦД, здатних коригувати патологічний стан шляхом послаблення токсичної дії активованих метаболітів Оксигену і Нітрогену та високореакційноздатних речовин, які викликають ендоінтоксикацію. В цьому плані надзвичайно перспективним є застосування інгібіторів NOS селективної дії, які пригнічують, передусім, індуцибельну ізоформу фермента. У зв'язку з цим актуальним є з'ясування впливу субстрату NOS - L-аргініну (L-Аrg) та інгібітора індуцибельної ізоформи ферменту - аміногуанідину (AG) на структурно-функціональний стан еритроцитів щурів за умов експериментального стрептозотоцинового діабету, що дало би змогу розширити уявлення про деякі аспекти патогенезу цього захворювання.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася на кафедрі біохімії біологічного факультету Львівського національного університету імені Івана Франка згідно з планом науково-дослідної роботи кафедри за темами: “Діагностика та розробка засобів корекції метаболічних порушень при цукровому діабеті” (№ держреєстрації 0193U024092) і “Структурно-функціональні та біохімічні особливості клітин системи крові за умов цукрового діабету 1-го типу” (№ держреєстрації 0103U001909), під час виконання яких автор вивчала вплив аміногуанідину та L-аргініну на структурно-функціональний стан еритроцитів периферичної крові щурів в нормі та за умов цукрового діабету 1-го типу.

Мета і завдання досліджень. Метою роботи було встановити молекулярні та біохімічні механізми, що опосередковують зміни морфологічного та структурно-функціонального стану еритроцитів периферичної крові за умов цукрового діабету 1-го типу, а також з'ясувати вплив системи L-Arg/NO на функціональний стан системи еритрону та корекцію порушень, які виникають за цієї патології.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі завдання:

1. Оцінити інтенсивність еритропоезу у щурів у нормі та за умов ЦД 1-го типу на фоні введення щурам per os субстрату NOS (L-Arg) та селективного інгібітора іNOS (аміногуанідину).

2. З'ясувати вплив L-Arg й аміногуанідину на цитологічні та фізико-хімічні показники еритроцитів периферичної крові здорових тварин і тварин з стрептозотоциновим діабетом.

3. Проаналізувати структурно-функціональний стан еритроцитів периферичної крові за умов ЦД 1-го типу за їхьою агрегаційною здатністю, використовуючи у ролі індукторів агрегації речовини різної природи та дослідивши вміст мембранозв'язаних сіалових кислот.

4. Оцінити вплив L-Arg і аміногуанідину на альціаніндуковану агрегацію еритроцитів та вміст мембранозв'язаних сіалових кислот за умов норми і за експериментального стрептозотоцинового діабету.

5. Дослідити відносний вміст білків мембран еритроцитів та проаналізувати вплив системи оксиду азоту на перерозподіл цих білків за умов модельного ЦД 1-го типу у щурів.

6. Охарактеризувати реорганізацію структури вуглеводних детермінант глікопротеїнів мембрани еритроцитів за умов ЦД 1-го типу.

7. Проаналізувати вміст глікопротеїнів мембрани еритроцитів - глікофорину А та білка смуги 3 у людей, хворих на цукровий діабет 1-го типу, та здорових донорів.

Об'єкт дослiдження: біохімічні механізми, що опосередковують структурні та функціональні зміни в еритроцитах людей, хворих на ЦД 1-го типу, та в еритроцитах щурів з експериментальним ЦД (ЕЦД).

Предмет дослiдження: цитологічні та біохімічні показники периферичної крові, вміст стабільних метаболітів оксиду азоту (NO2- та NO3-), агрегаційна здатність еритроцитів, білки мембран еритроцитів, мембранозв'язані сіалові кислоти, структура вуглеводних детермінант мембран еритроцитів.

Методи дослiдження: біохімічні, фізико-хімічні, молекулярно-біологічні, імуноцитохімічні, цитологічні, статистичні.

Наукова новизна отриманих результатів. Встановлено, що за ЦД 1-го типу змінюється структурно-функціональний стан еритроцитів, що виявляється у сповільненні альціаніндукованої агрегації, зниженні резистентності до кислотного гемолітика та в перерозподілі відсоткового вмісту білків цитоскелету цих клітин. Вперше встановлено зміни у вмісті основних глікопротеїнів мембран еритроцитів - глікофорину А та білка смуги 3 у хворих на ЦД 1-го типу. Виявлені зміни у структурі вуглеводних детермінант мембранних глікопротеїнів цих клітин у хворих на ЦД 1-го типу.

Вперше показано коригуючий вплив аміногуанідину на цитологічні показники периферичної крові та структурно-функціональний стан еритроцитів (популяційний склад клітин, їхню гемолітичну стійкість і здатність до агрегаціії, загальний вміст гемоглобіну та вміст фетального гемоглобіну, добову продукцію та швидкість дозрівання ретикулоцитів, вміст мембранозв'язаних сіалових кислот і відносний вміст білків мембран еритроцитів щурів за ЕЦД).

Практичне значення одержаних результатів. Отримані результати підтверджують позитивну коригуючу дію аміногуанідину на морфофункціональний стан еритроцитів за умов ЦД 1-го типу, що свідчить про можливість на його основі вести пошук нових фармакологічних препаратів для лікування та профілактики діабету і діабетичних ускладнень.

Комплексне цитохімічне вивчення функціонального стану еритроцитів з використанням лектинів як структурно-функціональних зондів вуглеводних детермінант є новим напрямом розробки діагностичних і прогностичних підходів в клініці цієї патології.

Матеріали дисертаційної роботи рекомендовані для використання у навчальному процесі при викладанні спецкурсів на кафедрах біохімії біологічних факультетів університетів.

Особистий внесок здобувача. Дисертант безпосередньо брала участь у створенні моделі стрептозотоцинового діабету, виконала весь обсяг експериментальних досліджень, статистичну обробку отриманих результатів, здійснила пошук і аналіз джерел літератури згідно з темою дисертації. Автор брала участь у підготовці публікацій до друку. Дослідження вмісту основних глікопротеїнів мембрани еритроцитів - глікофорину А та білка смуги 3 у людей, хворих на ЦД 1-го типу, імуноцитохімічним методом виконано спільно з доктором М. Дюк і професором Е. Лісовською (Інститут імунології і експериментальної терапії ім. Людвіка Гіршвельда (м. Вроцлав, Польща). Планування роботи, аналіз та обговорення результатів, формулювання основних положень і висновків проведено спільно з науковим керівником, д.б.н., завідувачем кафедри біохімії, проф. Сибірною Н.О. Участь співробітників кафедри біохімії у виконанні роботи відзначена у спільних публікаціях.

Апробація результатів досліджень. Основні положення дисертації були представлені на І з'їзді фізіологів СНД (Сочі, 2005); ІІ, ІІІ та ІV міжнародних конференціях студентів і аспірантів „Молодь та поступ біології” (Львів, 2006, 2007, 2008), Міжнародній науково-практичній конференції „Біологічне окиснення в нормі і патології” (Тернопіль, 2006); ІХ З'їзді Українського біохімічного товариства (Харків, 2006), 2-му з'їзді Українського товариства клітинної біології, (Київ, 2007), Molecular physiology of membrane transport and cell excitability (Yaremche, 2007), науково-практичній конференції „Новые технологии в экспериментальной биологии и медицине” (Ростов-на-Дону, Россия, 2007), V Львівсько-Люблінській конференції з експериментальної та клінічної біохімії (Львів, 2008), спільному засіданні Львівського відділення Українського біохімічного товариства і біохімічної секції Наукового товариства імені Т. Шевченка (Львів, 2009).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 15 робіт, з них 7 статей у фахових наукових журналах і 8 тез доповідей на міжнародних та вітчизняних наукових конференціях і з'їздах.

Структура та обсяг роботи. Дисертація містить такі розділи: вступ, аналітичний огляд літератури, матеріали та методи досліджень, результати досліджень, аналіз і узагальнення результатів досліджень, висновки та список використаних джерел. Дисертацію викладено на 139 сторінках друкованого тексту і проілюстровано 14 рисунками та 21 таблицею, які займають 17 сторінок. Список використаних джерел налічує 201 найменування, з яких 63 - кирилицею, 138 - латиною.

морфологічний кров цукровий діабет

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Огляд літератури. В огляді літератури проаналізовано сучасні дані стосовно етіології ЦД 1-го типу та його ускладнень. Охарактеризовано морфофункціональний стан системи еритрону, киснево-транспортну функцію крові та біологічну систему L-аргінін/NO у нормі й за умов досліджуваної патології. Значну увагу приділено розглядові структурної організації плазматичних мембран еритроцитів.

Матеріали і методи досліджень. Обстежено 78 практично здорових донорів (контрольна група) віком від 19 до 45 років і 90 хворих на ЦД 1-го типу віком 21-50 років із тривалістю захворювання від 4 до 20 років. Щоб нівелювати вплив різних видів терапії, були відібрані пацієнти, у яких забирали кров під час госпіталізації у стадії некомпенсованого діабету.

Експериментальний ЦД у щурів викликали введенням стрептозотоцину (“Sigma”, США) з розрахунку 7 мг на 100 г маси тіла внутрішньоочеревинно. Розвиток діабету контролювали за вмістом глюкози в крові, концентрацію якої визначали глюкозооксидазним методом з використанням набору реактивів “Lachema” (Чехія, Tringer А. С., 1969). В експериментах in vivo з моменту індукції діабету тваринам per os вводили досліджувані речовини з питною водою: L-аргінін у концентрації 1,25 г/л протягом 14 днів; AG у концентрації 1 г/л протягом 30 днів. Дослідження проводили в таких групах: 1. Контроль (К); 2. К + L-аргінін; 3. К + AG; 4. Діабет (Д); 5. Д + L-аргінін; 6. Д + AG. В експериментах було використано 126 тварин.

Кількість еритроцитів і ретикулоцитів визначали згідно з методиками (Сибірна Н. О. зі співавт., 1997). Визначення швидкості дозрівання та добової продукції ретикулоцитів визначали за методикою (Илюхин В. А. с соавт., 1982). Різні вікові популяції еритроцитів отримували методом фракціонування клітин у градієнті густини сахарози (Сибірна Н. О. зі співавт., 1997). Гемолітичну стійкість еритроцитів визначали за методом (Тєрскова І. А., 1957). Агрегаційну здатність еритроцитів, індуковану альціановим голубим і лектином Maackia amurensis (МАА ІІ), досліджували турбідиметричним методом (Булегенов К.Е., 1990) за допомогою двоканального лазерного аналізатора агрегації „LA 230” (НВФ ”БИОЛА”, Росія) в суспензії відмитих еритроцитів у концентрації 4,2 · 106 клітин в 1 мл при 37 оС і перемішуванні зі швидкістю 200 об/хв. Виділення мембран еритроцитів здійснювали за методом (Dodge J. T., 1963). Вміст мембранозв'язаних сіалових кислот визначали за методом (Warren L., 1959). Концентрацію білка у пробах вимірювали за методом (Lowry O.H., 1951).

Білки препаратів мембран еритроцитів розділяли електрофоретично в 10 % поліакриламідному гелі в присутності SDS (Laemmli U. K., 1970). Дослідження вуглеводних детермінант у складі поверхнево-рецепторного апарату здійснювали за допомогою лектино-блот-аналізу (Wu A. M. et al., 1995). Для цього отримували репліку електрофореграм на лист нітроцелюлози (“Osmonics”, США) методом електроблотингу (при 2,5 мА/см2, протягом 2 год) у тріс-гліциновому буфері (25 мМ тріс, 192 мМ гліцин, 20 % метанол), рН 8,3.

У роботі були використані такі лектини: аглютинін зародків пшениці - WGA, лектин сочевиці запашної - LCA, аглютинін насіння рицини звичайної - RCA1 та лектин канавалії мечовидної - Con A („Sigma”, США). Денситометричний аналіз результатів електрофореграм і лектиноблотингу здійснювали з використанням пакету програми „Gel-pro3.1”. Ідентифікацію білкових фракцій здійснювали, застосовуючи маркерні білки (Protein Marker, Broad Rang, P7702S). Iмуноцитохімічний аналіз проводили згідно з методикою (Duk M. et al., 1994). У роботі були викopиcтaні моноклональні антитіла Рер 80 й anti-Band 3 (Sigma, B 9277).

Вміст нітритів визначали за методом Гріса (Мокроносов А. Т., 1989), нітратів за методом (Cawse Р. А., 1967). Глікозильований гемоглобін визначали колориметричним методом (Van Kampen E. J. et al., 1983). Рівень лактату та пірувату визначали згідно з методикою (Герасимов І. Г. зі співавт., 2000).

Результати досліджень обробляли статистично з використанням коефіцієнта Стьюдента. Вірогідними вважали результати, якщо р?0,05.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ І ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Відкриття в еритроцитах власного синтезу NO поставило нову низку запитань щодо ролі цього низькомолекулярного регулятора у функціонуванні еритроцитів. Одним із використаних нами підходів для з'ясування цитопротекторної або цитотоксичної активності оксиду азоту була експериментальна модель ЦД у щурів із введенням субстрату NO-синтази - L-аргініну та селективного інгібітора індуцибельної ізоформи синтази оксиду азоту - аміногуанідину.

Рівень продукції NO досліджували за вмістом кінцевих продуктів метаболізму NO (нітритів та нітратів) в еритроцитах периферичної крові щурів за ЕЦД і на фоні введення аміногуанідину та L-аргініну (табл. 1).

За умов ЕЦД спостерігали значне підвищення в еритроцитах вмісту кінцевих продуктів обміну NO: як нітритів, так і нітратів. Введення контрольним тваринам L-Arg зумовило зростання вмісту NO2- та NO3-, натомість введення L-Arg тваринам зі стрептозотоциновим діабетом викликало зниження концентрації кінцевих продуктів обміну NO. При введенні аміногуанідину як у контролі, так і за умов ЕЦД, спостерігали зменшення кількості NO2- та NO3- в еритроцитах щурів.

Глікозилювання гемоглобіну є важливим фактором, що патогенетично пов'язаний із діабетичними мікроангіопатіями. Надлишок глікозильованого гемоглобіну (HbA1C) викликає порушення транспорту кисню, що посилює мікроциркуляторні розлади (Hawa M. I. et al., 2002). Збільшення вмісту в еритроцитах HbA1C, якому властива підвищена спорідненість до кисню, також є пристосувальною реакцією організму для створення своєрідного депо кисню. Введення AG за умов ЕЦД викликало зниження вмісту глікозильованого гемоглобіну в крові тварин, що, незаперечно, має протекторний вплив на увесь організм за умов даної патології (табл. 1).

В умовах тривалого гіпоксичного стану, котрий розвивається за умов ЦД, доцільним було визначати вміст лактату і пірувату в еритроцитах периферичної крові та співвідношення лактат/піруват (Л/П) як маркера гіпоксії (Герасимов И. Г. с соавт., 2000). Порівняння результатів визначення лактату і пірувату в еритроцитах контрольних щурів, які не отримували AG, та на фоні введення AG, показало, що цей інгібітор викликає зростання співвідношення Л/П більш ніж у 2 рази (табл.1). За умов ЕЦД при введенні AG ми спостерігали іншу ситуацію: рівень пірувату зростав майже у 3 рази з паралельним зниженням концентрації лактату у 2 рази, а співвідношення Л/П спадало у 2,6 рази порівняно з діабетом (табл.1).

Таблиця 1. Вміст нітрит- і нітрат-аніонів, співвідношення лактат/піруват (Л/П) в еритроцитах, рівень глюкози та глікозильованого гемоглобіну у периферичній крові щурів і тварин із ЕЦД (M±m, n = 12-14)

Показники групи

Вміст NO2 -, мкмоль/л

Вміст NO3-, мкмоль/л

Л/П

Вміст HbA?c, %

Рівень глюкози у крові, ммоль/л

К

44,76 ± 6,24

313 ± 56

0,80 ± 0,06

4,53 ± 0,05

5,6 ± 0,5

К+L-Arg

57,00 ± 6,96

1265 ± 15***

2,54 ± 0,16***

4,47 ± 0,11

5,8 ± 0,6

K+AG

13,98 ± 2,82***

187 ± 30*

1,81 ± 0,84

4,49 ± 0,07

5,1 ± 0,9

ЕЦД

80,53 ± 10,72**

1035 ± 15***

2,57 ± 0,12***

8,81 ± 0,41***

12,5 ± 0,5***

ЕЦД+L-Arg

25,49 ± 6,03¤¤¤

780 ± 36¤¤¤

3,65 ± 0,27¤¤

9,92 ± 0,63

14,2 ± 1,1

ЕЦД+AG

10,10 ± 1,76¤¤¤

447 ± 21¤¤¤

0,97 ± 0,59¤

6,03 ± 0,28¤¤¤

8,6 ± 0,4¤¤¤

Примітки: 1) Тут і в табл. 2-7 різниця вірогідна, порівняно з показниками в контролі; * - р?0,05, ** р?0,01, *** р?0,001; 2) Тут і в табл. 2, 4 різниця вірогідна, порівняно з діабетом, - р<0,05, р?0,01, р?0,001

За умов ЕЦД кількість еритроцитів у периферичній крові щурів знижувалася на 23 %, водночас спостерігалося зростання концентрації загального Hb на 22 % (табл. 2). Такі зміни підтверджувалися зростанням значення кольорового показника, який характеризує кількість гемоглобіну в одному еритроциті. У хворих тварин спостерігалося подвоєння вмісту фетального гемоглобіну (HbF). Зростання HbF виправдане за умов гіпоксії з огляду на більшу спорідненість фетального гемоглобіну до кисню, що забезпечує збереження кисневої ємності крові при низькому парціальному тиску кисню (рО2). Введення як AG, так і L-аргініну контрольній групі тварин спричиняло зростання значення кольорового показника на 68 % та 155 %. Натомість, за умов ЕЦД вплив досліджуваних речовин мав різнонаправлений характер: L-аргінін дещо підвищував значення кольорового показника (на 22 %), водночас AG викликав зниження цього показника на 29 % (табл. 2).

Вміст ретикулоцитів у периферичній крові щурів за умов ЦД зростав на 14 %, при цьому їхня добова продукція зростала у 3,92 разу. Посилення еритропоезу слід розглядати як компенсаторну реакцію, у відповідь на тканинну гіпоксію.

Під впливом L-аргініну в контрольній групі тварин кількість ретикулоцитів знижувалася при незмінній добовій продукції. За введення AG як у нормі, так і при патології спостерігали зростання добової продукції ретикулоцитів. Це може свідчити про те, що аміногуанідин виступає за умов даної патології як фактор інтенсифікації продукції еритроцитів.

Таблиця 2. Цитологічні та фізико-хімічні показники периферичної крові щурів за досліджуваних умов ( М m, n = 8-10 )

Показники групи

К-сть ер., Ч106 в 1 мкл.

Конц. Hb, г/л

Вміст HbF, %

Кількість ретикулоцитів, ‰

Добова продукція ретикулоцитів,тис

К

12,45 ± 0,66

157,8 ± 15,2

17,44 ± 0,24

10,83 ± 1,02

106 ± 10

K + L-Arg

6,40 ± 0,56***

206,6 ± 12,2*

20,94 ± 0,74***

5,33 ± 2,02*

112 ± 11

К + AG

9,73 ± 0,53**

206,7 ± 12,2*

18,75 ± 0,92

13,40 ± 1,80

401 ± 40***

ЕЦД

9,56 ± 0,74**

202,5 ± 12,4*

34,52 ± 3,03***

12,6 ± 1,21

415 ± 40***

ЕЦД + L-Arg

8,53 ± 0,76

225,2 ± 18,9

20,10 ± 0,24¤¤¤

4,67 ± 1,67¤¤

132 ± 14¤¤¤

ЕЦД + AG

10,33 ± 0,25

157,6 ± 8,8¤¤

19,93 ± 1,56¤¤¤

22,50 ± 2,23¤¤

590 ± 41¤¤¤

Величина поверхневого заряду клітини відносно постійна в нормі і значно змінюється за умов патології (Пурло Н. В., 2005). Для дослідження зміни цього показника було використано метод альціаніндукованої агрегації еритроцитів. За умов ЦД 1-го типу знижувалися ступінь агрегації майже удвічі, швидкість агрегації на 42 % та максимальний розмір агрегату на 36 % (табл. 3). Це свідчить про зміну поверхневого заряду мембрани еритроцитів за умов даної патології.

Таблиця 3. Показники агрегації еритроцитів при використанні альціанового синього та лектину МАА ІІ як індукторів агрегації у здорових донорів та у хворих на цукровий діабет 1-го типу (М ± m, n = 10-12)

Індуктор агрегації

Варіант досліду

Максимальний розмір агрегату, у.о.

Час початку агрегації, с

Ступінь агрегації, %

Швидкість агрегації, %/хв

Alcian blue

Контроль

2,50 ± 0,14

50,00 ± 2,88

59,00 ± 1,73

10,10 ± 0,67

ЦД

1,60 ± 0,12***

48,30 ± 1,05

29,50 ± 1,52***

6,30 ± 0,46***

Лектин МАА ІІ

Контроль

3,50 ± 0,17

84,90 ± 4,42

24,30 ± 0,83

5,60 ± 0,22

ЦД

2,10 ± 0,09***

148,00 ± 15,85*

19,20 ± 1,91*

4,00 ± 0,21***

На поверхні мембрани еритроцитів основними носіями негативного заряду є сіалові кислоти. Для порівняння кількості залишків сіалових кислот на поверхні мембрани червоних клітин крові в нормі та за умов ЦД використали метод агрегації еритроцитів із застосуванням лектину МАА ІІ. У хворих на ЦД 1-го типу зміни показників агрегації еритроцитів за дії лектину МАА ІІ узгоджувалися з показниками альціаніндукованої агрегації (табл. 3). Швидкість лектиніндукованої агрегації за умов ЦД 1-го знизилася на 29 % порівняно з контролем.

За умов ЦД була знижена стійкість еритроцитів до дії кислотного гемолітика (табл. 4.), що може бути наслідком збільшення вмісту функціонально старих клітин у загальній популяції еритроцитів. „Старіння” еритроцитів відбувається внаслідок накопичення продуктів пероксидного окислення ліпідів (ПОЛ) у біологічних мембранах. Продукти ПОЛ знижують здатність еритроцитів до деформації, пошкоджують інтиму судин, сприяють розвиткові атеросклерозу. У цьому процесі може бути задіяний NO, синтезований iNOS, що за взаємодії з супероксиданіон-радикалом (О2-) (Меньшикова Е. Б. и др., 2000) утворює токсичний пероксинітрит (ONOO-), який має деструктивний вплив на клітинні структури. Останнє може зумовити зниження стійкості мембрани еритроцита до кислотного гемолітика. У тварин з ЕЦД введення L-аргініну призводило до незначного зниження тривалості гемолізу еритроцитів. При введенні аміногуанідину як у контролі, так і за умов стрептозотоцинового діабету, спостерігали підвищення стійкості еритроцитів порівняно з контролем. Це може бути наслідком інгібування процесів неферментативного глікозилювання, а також зниження вмісту пероксинітриту за умов пригнічення активності індуцибельної NO-синтази, яка за даної патології відіграє провідну роль у синтезі NO.

Таблиця 4. Показники резистентності до дії кислотного гемолітика, альціаніндукованої агрегації та вміст мембранозв'язаних сіалових кислот еритроцитів щурів з ЕЦД і за введення аміногуанідину та L-аргініну (М ± m, n = 10-14)

Показник група

Тривалість гемолізу, хв

Швидкість альціаніндукованої агрегації, %/хв

Вміст сіалових кислот, мкг/мг білка

К

9,86 ± 0,60

7,550 ± 0,549

5,290 ± 0,480

К+L-Arg

9,00 ± 0,19

8,370 ± 0,781

4,540 ± 0,420

К + AG

13,50 ± 0,73***

7,230 ± 0,475

5,930 ± 0,439

ЕЦД

8,02 ± 0,65*

6,050 ± 0,437*

3,930 ± 0,283*

ЕЦД+L-Arg

8,77 ± 0,17

7,910 ± 0,803¤

5,130 ± 0,371¤

ЕЦД+AG

13,00 ± 0,41¤¤¤

8,950 ± 0,579¤¤¤

7,270 ± 0,440¤¤¤

За умов ЕЦД швидкість альціаніндукованої агрегації еритроцитів знижувалася (табл. 4). Введення L-аргініну контрольним тваринам не приводило до достовірних змін, проте за умов ЕЦД показник швидкості агрегації дещо зростав. Слід відзначити, швидкість агрегації після введення АG зростала на 42 %. Отже, негативний заряд мембрани еритроцитів нормалізувався, що може свідчити про відновлення функціонального стану мембран еритроцитів.

Результати проведених досліджень показали, що за даного захворювання сумарний вміст мембранозв'язаних сіалових кислот в еритроцитах людей знижувався, в середньому, на 27 %, при цьому рівень ліпідзв'язаних сіалових кислот зменшувався на 35 %, а протеїнзв'язаних на 26 % (табл. 5).

Таблиця 5. Вміст сіалових кислот на мембрані еритроцитів людей у нормі та за умов цукрового діабету 1-го типу, мкг/мг білка (М ± m, n = 10-12)

Група показник

Контроль

ЦД 1-го типу

Мембранозв'язані сіалові кислоти (сумарні)

29,85 ±2,69

21,77 ± 2,08*

Ліпідзв'язані сіалові кислоти

3,19 ± 0,26

2,08 ± 0,18*

Протеїнзв'язані сіалові кислоти

26,66 ± 2,69

19,69 ± 2,08*

Вміст мембранозв'язаних сіалових кислот за умов ЕЦД знижувався більш ніж на 20 % (табл. 4). У літературі є дані, що процес старіння еритроцитів пов'язаний зі зменшенням вмісту мембранозв'язаних сіалових кислот (Durocher J. R. at al., 1975). Сіалові кислоти глікопротеїнів маскують залишки цукрів, які є антигенними детермінантами і, таким чином, відіграють важливу роль в імунних реакціях (Traving P. et al., 1998). Введення L-аргініну й аміногуанідину контрольній групі тварин не викликало достовірних змін цього показника, натомість за умов ЕЦД вміст сіалових кислот зростав на 20 % за введення L-аргініну та майже на 40 % після введення аміногуанідину.

За умов ЦД 1-го типу спостерігали значні зміни у відсотковому співвідношенні основних білків цитоскелету еритроцитів (рис. 1, табл. 6).

Вміст фракцій, які за молекулярною масою можуть бути ідентифіковані як б-спектрин, в-спектрин і анкірин, знижувалися на 7,7 %, 8,4 % та 10,9 % відповідно. При цьому відбувалося зростання вмісту білка смуги 3. Даний білок є інтегральним глікопротеїном і перебуває у тісній взаємодії з білками цитоскелету.

Вважають, що спектрин утворюючи разом з актином білкову сітку під плазматичною мембраною, бере участь у підтриманні цілісності мембран і в забезпеченні високої здатності еритроцитів до деформації. Зазначені зміни можуть сприяти порушенню нормальної конструкції цитоскелету в напрямі формування більш жорсткої білкової структури, це, у свою чергу, може впливати на динамічні властивості та проникність плазматичної мембрани, що призводить до зміни здатності еритроцитів до деформації. За умов патології відбулося також зростання вмісту фракції 4.1а і з паралельним зниженням фракції 4.1b. За літературними даними, перехід білка 4.1b в 4.1a здійснюється за рахунок деамідування і є маркером старіння еритроцитів (Inaba M. et al., 1992). Це може свідчити про те, що по мірі впливу різних патогенних факторів еритроцити швидше старіють, або ж, навпаки, дефекти у мембранних білках еритроцитів зумовлюють цей процес.

Таблиця 6. Загальний білковий спектр мембран еритроцитів здорових донорів та хворих на цукровий діабет 1-го типу, у.о. (М ± m, n = 10-14)

Компоненти білкового спектру

Мол. маса, кДа

K

ЦД 1-го типу

б-спектрин

240

0,377 ± 0,007

0,348 ± 0,008*

в-спектрин

220

0,367 ± 0,006

0,336 ± 0,009*

анкірин

180

0,229 ± 0,004

0,204 ± 0,006**

білок смуги 3

90

0,248 ± 0,004

0,273 ± 0,006**

білок смуги 4.1a

80

0,170 ± 0,004

0,196 ± 0,003***

димерна форма глікофорину А (GPA)2

80

5,600 ± 0,490

4,620 ± 0,290*

білок смуги 4.1b

78

0,194 ± 0,004

0,179 ± 0,003**

глікопротеїн

75

Не виялено

0,570 ± 0,260

білок смуги 4.2

72

0,164 ± 0,004

0,154 ± 0,002*

білок смуги 4.5

60

0,077 ± 0,004

0,071 ± 0,003

білок смуги 4.5

55

0,069 ± 0,003

0,069 ± 0,003

актин

43

0,140 ± 0,000

0,140 ± 0,000

гліцеральдегід-3-фосфатдегідрогеназа

38

0,114 ± 0,006

0,088 ± 0,014

мономерна форма глікофорину А (GPA)

37

2,430 ± 0,110

1,510 ± 0,130*

тропоміозин

29

0,066 ± 0,004

0,056 ± 0,005

глутатіон-S-трансфераза

23

0,064 ± 0,011

0,033 ± 0,005*

мономерна форма глікофорину В (GPB)

22

1,650 ± 0,070

1,460 ± 0,840

При зафарбовуванні електрофореграм методом “йодна кислота - реактив Шиффа” в контролі нами було отримано 3 позитивні смуги (PAS (periodic acid Schiff reagent)-смуги. Смуга PAS-1 відповідає димерній формі глікофорину А - (GPA)2, PAS-2 - димерній формі глікофорину В - (GPB)2, мономерній формі глікофорину А - GPA та С - GPC, PAS-3 - мономерній формі глікофорину В - GPB. Вміст (GPA)2 у хворих на цукровий діабет знижувався в середньому на 17,6 %, вміст PAS-2 фракції знижується на 37,9 %, а PAS-3 - на 11,6 %. Заслуговує уваги поява у хворих на ЦД 1-го типу мінорного компоненту з мол. масою 75 кДа. Ми припускаємо, що дана фракція відповідає димеру глікофорину А зі збільшеною електрофоретичною рухливістю. Такі зміни можуть бути зумовлені втратою або зміною частини глікопротеїну.

Аналіз білкового та глікопротеїнових спектрів дає можливість вважати, що за умов ЦД 1-го типу найбільш помітно змінюється вміст глікофоринів і білка смуги 3, тому важливо було дослідити вміст даних глікопротеїнів за допомогою імуноцитохімічного аналізу, використовуючи моноклональні антитіла, та дослідити можливі зміни у структурі вуглеводних детермінант за допомогою лектино-блот-аналізу.

Результати імуноцитохімічного аналізу підтвердили наші дані отримані методом електрофорезу. Так, за умов ЦД 1-го типу спостерігалося зростання вмісту білка смуги 3 на 23 % з паралельним зниженням вмісту глікофорину А на 27 % (табл. 7).

Білок смуги 3 відіграє важливу роль у структурній організації такої метаболічно-функціональної одиниці як метаболон гліколітичних ферментів. Гліцеральдегід-3-фосфатдегідрогеназа, альдолаза, фосфофруктокіназа мають високоспоріднені сайти зв'язування з цим протеїном. Білок смуги 3 асоціюється також із каталазою, гемоглобіном і геміхромами з боку N-кінця свого цитоплазматичного домену.

Глікофорини виконують ряд функцій у мембрані. Вони мають значну кількість вуглеводів, в тому числі сіалових кислот, поверхні еритроцита, і, таким чином, роблять основний внесок у формування гідрофільних властивостей і негативного заряду зовнішньої поверхні клітини. Взаємодіючи з білками цитоскелету, глікофорини також впливають на стабільність і механічні властивості еритроцита. Трансмембранна орієнтація глікофоринів дає їм змогу бути посередниками у процесах передачі сигналів з поверхні клітини, взаємодіючи з білками цитоскелету.

Отримані результати дають змогу зробити висновок про те, що в основі метаболічних і структурно-функціональних змін еритроцитів за умов даної патології можуть бути зміни у вмісті глікопротеїнів мембран еритроцитів - білка смуги 3 та глікофорину.

Таблиця 7. Відносний вміст білка смуги 3 та глікофорину А мембран еритроцитів визначений імуноферментним методом (М ± m, n = 10-14)

Назва глікопротеїну

Варіант досліду

Глікофорин A, у.о.

Білок смуги 3, у.о.

Контроль

0,422 ± 0,022

0,372 ± 0,017

ЦД 1-го типу

0,304 ± 0,017***

0,46 ± 0,021***

Майже всі рецептори на поверхні плазматичної мембрани представлені глікопротеїнами. Тому в один ряд із класичними імунологічними методами, які базуються на використанні моноклональних або поліклональних антитіл доцільно застосовувати лектини. Як зонди лектини дають можливість отримати інформацію про розподіл і кількість вуглеводних детермінант глікопротеїнів клітинної мембрани, комплементарних даному лектину, та про константи асоціації (дисоціації) комплексу лектин-рецептор.

Отримані результати лектино-блот-аналізу свідчать про зниження вмісту за умов досліджуваної патології рецепторів плазматичної мембрани еритроцитів, вуглеводні детермінанти яких комплементарні до лектину WGA (глікопротеїни з мол. масою 140 кДа, 75 кДа, 70,4 кДа). За умов досліджуваної патології спостерігалося також зниження вмісту рецепторів плазматичної мембрани еритроцитів, вуглеводні детермінанти яких комплементарні до лектину RCA-1 (глікопротеїни з мол. масою 37 кДа, 55 кДа та 121 кДа). Встановлено зростання кількості рецепторів, у структурі яких присутні вуглеводні детермінанти, комплементарні до Con A (глікопротеїни з мол. масою 80 кДа, 70 кДа, 70,4 кДа). Спостерігалося зростання кількості рецепторів, у структурі яких присутні вуглеводні детермінанти, комплементарні до LCA (глікопротеїни з мол. масою 19 кДа, 55 кДа та 104 кДа). Це свідчить про суттєвий якісний перерозподіл вуглеводних детермінант мембранних глікопротеїнів червоних клітин крові. На їхній поверхні збільшується вміст б,D-манозовмісних і зменшується вміст в,D-галактозовмісних та N-ацетилнейраміновмісних глікокон'югатів.

Таким чином, за ЦД 1-го типу виявлено зміни у складі вуглеводних детермінант глікопротеїнів мембран еритроцитів, що може лежати в основі одного з механізмів зміни функціональної активності клітин. Встановлені зміни в експонуванні глікокон'югатів на поверхні еритроцитів за умов діабету можуть застосовуватися в клінічній практиці як додатковий тест для скринінгу пацієнтів і осіб, що належать до групи ризику розвитку ЦД.

ВИСНОВКИ

Отримані результати розширюють і доповнюють уявлення про біохімічні механізми, які опосередковують зміни морфологічного та структурно-функціонального стану клітин еритроїдного ряду за умов цукрового діабету 1-го типу й обґрунтовують можливі способи корекції цих змін. У роботі з'ясовано значення зміни співвідношення білків плазматичної мембрани і цитоскелету еритроцитів у формуванні особливостей структурно-функціонального стану цих клітин за умов даної патології.

1. Показано, що за умов ЦД 1-го типу зростала концентрація гемоглобіну (на 22 %), вміст фетального гемоглобіну (на 50 %) та добова продукція еритроцитів (в 3,92 рази), що слід розглядати як компенсаторну реакцію організму, спрямовану на збільшення кисневої ємності крові у відповідь на тканинну гіпоксію за умов досліджуваної патології.

2. За умов ЕЦД спостерігали значні зміни у функціональному стані еритроцитів, що виявляється у зміні відсоткового співвідношення різновікових популяцій червоних клітин крові та у зниженні швидкості альціаніндукованої агрегації еритроцитів та їхньої стійкості до кислотного гемолітика.

3. За умов ЦД 1-го типу виявлено перерозподіл білкових компонентів цитоскелету еритроцитів: знижується вміст б-спектрину, в-спектрину й анкірину на 7,7 %, 8,4 % та 10,9 %, відповідно.

4. Показано різницю у вмісті глікопротеїнів мембран еритроцитів - білка смуги 3 та глікофорину А у здорових донорів і хворих на цукровий діабет. Так, вміст глікофорину А знижується на 27 %, а вміст білка смуги 3 зростає на 23 %.

5. Цукровий діабет 1-го типу супроводжується збільшенням на поверхні мембран еритроцитів кількості глікопротеїнів, у структурі яких є вуглеводні детермінанти, комплементарні до лектинів Con A й LCA, та зменшенням кількості глікопротеїнів, у структурі яких присутні олігосахариди, комплементарні до лектинів WGA й RCA. Це свідчить про суттєвий якісний перерозподіл вуглеводних детермінант мембранних глікопротеїнів червоних клітин крові. На їхній поверхні збільшується вміст б,D-манозовмісних і зменшується вміст в,D-галактозовмісних та N-ацетилнейраміновмісних глікокон'югатів.

6. Інгібування синтезу оксиду азоту аміногуанідином за умов ЦД призводило до нормалізації таких показників, як: популяційний склад еритроцитів; стійкість еритроцитів до дії кислотного гемолітика; здатність до агрегації; вміст фетального гемоглобіну; загальний вміст гемоглобіну; добова продукція ретикулоцитів; вміст мембранозв'язаних сіалових кислот; відсотковий перерозподіл білків мембран еритроцитів щурів із ЕЦД. Це свідчить про коригуючий мембранопротекторний ефект аміногуанідину та доцільність його застосування для послаблення токсичної дії NO і корекції патологічного стану, пов'язаного з його гіперпродукцією в організмі за умов ЦД 1-го типу.

СПИСОК НАУКОВИХ ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Буслик Т. Вплив системи L-аргінін / NO на морфофункціональну характеристику еритроцитів за умов цукрового діабету 1-го типу / Т. Буслик, Н. Сибірна // Медична хімія. Ї 2006. Ї Т.8, №4. Ї С.79-81. (Дисертантові належить опрацювання робочої схеми експерименту, аналіз літературних і експериментальних даних, участь в отриманні матеріалу й оформленні статті).

2. Буслик Т. Дослідження агрегації еритроцитів, індукованої речовинами різної природи за умов цукрового діабету 1-го типу / Т. Буслик, Н.Сибірна // Вісник Львівського ун-ту. Серія біологічна. 2007. Ї Вип. 45. Ї С. 181-186. (Дисертантові належить опрацювання робочої схеми експерименту, аналіз літературних даних і власних результатів, участь у написанні й оформленні статті. Здобувач особисто здійснювала визначення агрегаційної здатності еритроцитів).

3. Буслик Т. Структурні та функціональні зміни еритроцитарних мембран за умов цукрового діабету 1-го типу / Т. Буслик, Н. Климишин, Н. Сибірна // Лабораторна діагностика. 2007. Ї Вип. 1, № 43. Ї С. 24-27. (Дисертантові належить опрацювання робочої схеми експерименту, аналіз літературних даних і власних результатів, участь у написанні й оформленні статті).

4. Sybirna N. Structural changes in erythrocyte membranes under type 1 diabetes mellitus / N. Sybirna, T. Buslyk, N. Klymyshyn, Duk M., Lisowska E. / Annales Universitatis Mariae Curie-Sklodowska, Lublin, Polonia. Ї 2008. Ї Vol. ХXI, № 2, 39. Ї P. 211-214. (Дисертантові належить, аналіз літературних даних і власних результатів, участь у написанні й оформленні статті).

5. Буслик Т.В. Дослідження впливу системи L-аргінін/NO на функціональний стан еритроцитів в нормі та за умов стрептозотоцинового діабету / Т.В. Буслик, А.В. Похила, Н.І. Климишин, Н.О. Сибірна // Лабораторна діагностика. 2009. Ї Вип. 1, № 47. Ї С. 29-33. (Дисертантові належить опрацювання робочої схеми експерименту, аналіз літературних даних і власних результатів, участь у написанні й оформленні статті).

6. Сибірна Н.О. Глікопротеїни мембран еритроцитів та будова їхніх вуглеводних детермінант / Н.О. Сибірна, Т.В. Буслик // Біологічні студії. Ї 2009. Ї Т. 3, № 1. Ї С. 79-94. (Дисертантові належить аналіз літературних даних і участь у написанні й оформленні статті).

7. Буслик Т.В. Дослідження впливу системи L-аргінін/NO на вміст основних білків мембран еритроцитів в нормі та за умов стрептозотоцинового діабету / Т.В. Буслик, А.В. Похила, Н.І. Климишин, Н.О. Сибірна // Лабораторна діагностика. 2009. Ї Вип. 2, № 48. Ї С. 35-39. (Дисертантові належить опрацювання робочої схеми експерименту, аналіз літературних даних і власних результатів, участь у написанні й оформленні статті).

8. Сибирная Н.А. Молекулярные механизмы изменений структурно-функционального состояния клеток крови при сахарном диабете 1-го типа / Н.А. Сибирная, И.В. Бродяк, М.Я. Лютая, Т.В. Буслик // Научные труды І съезда физиол. СНГ, том 2, Сочи, Дагомыс, 19-23 сентября 2005. Ї С. 16-17.

(Дисертант брала участь в опрацюванні й аналізі експериментальних даних).

9. Буслик Т. Альціаніндукована агрегація еритроцитів за умов цукрового діабету 1-го типу / Т. Буслик, Н. Рейтер, Н. Сибірна Матеріали ІІ міжнародної конференції „Молодь та поступ біології” Львів 21-24 березня, 2006 року. Львів: Видавничий центр ЛНУ імені Івана Франка, 2006. Ї С.38-39.

(Дисертантові належить опрацювання робочої схеми експерименту, аналіз літературних даних і власних результатів, участь у написанні й оформленні тез).

10. Люта М.Я. Вплив аміногуанідину на нітритредуктазну активність дезоксигемоглобіну за умов експериментального цукрового діабету / М.Я. Люта, Т.В. Буслик, А.М. Федорович, В.А. Бурда // Матеріали ІХ Українського біохімічного з'їзду, Харків, 24-27 жовтня 2006 р. Ї С. 83-84. (Здобувач брала участь у дослідженні, аналізі експериментальних даних, написанні й оформленні тез).

11. Buslyk T. Changes in the structure of carbohydrate determinants present in erythrocyte plasma membrane glycoproteins // T. Buslyk, A. Pohyla, A. Hnatush, N. Klymyshyn, N. Sybirna. «Molecular physiology of membrane transport and cell excitability», Yaremche, Ukraine, 19-23 September, 2007. Ї P.21. (Дисертантові належить опрацювання робочої схеми експерименту, аналіз літературних даних і власних результатів, участь у написанні й оформленні тез).

12. Буслик Т. Динаміка перерозподілу мембранних протеїнів еритроцитів при цукровому діабеті 1-го типу / Т. Буслик, А. Похила, А. Гнатуш Н. Сибірна // Матеріали ІІІ міжнародної конференції студентів і аспірантів „Молодь та поступ біології”, Львів 23-27 квітня 2007 року. Львів: Видавничий центр ЛНУ імені Івана Франка, 2007. Ї С.38-39. (Здобувач брала безпосередню участь у дослідженні, аналізі експериментальних даних, написанні й оформленні тез).

13. Верхомій О. Дослідження впливу L-аргініну та аміногуанідину на кислотну резистентність еритроцитів різних вікових популяцій за умов цукрового діабету 1-го типу / О. Верхомій, Т. Буслик, Я. Чайка, В. Бурда, Н. Сибірна // Матеріали ІІІ міжнародної конференції студентів та аспірантів „Молодь та поступ біології”, Львів 23-27 квітня 2007 року, Львів: Видавничий центр ЛНУ імені Івана Франка, 2007. Ї С.39-40. (Дисертант брала участь в опрацюванні й аналізі експериментальних даних, написанні та оформленні тез).

14. Рибак О. Структурно-функціональні зміни мембран еритроцитів за умов ЦД 1-го типу / О. Рибак, Т. Буслик, Л. Пацюк, В. Бурда, Н. Сибірна // Матеріали ІІІ міжнародної конференції студентів та аспірантів „Молодь та поступ біології”, Львів 23-27 квітня 2007 року. Львів: Видавничий центр ЛНУ імені Івана Франка, 2007. Ї С.90-91. (Дисертант брала участь в опрацюванні й аналізі експериментальних даних, написанні та оформленні тез).

15. Буслик Т.В. Исследования изменений в структуре углеводных детерминант мембранних гликопротеинов эритроцитов человека при сахарном диабете 1-го типа с применением лектинов / Т.В. Буслик, Н.И. Климишин, Н.А. Сибирная // Материалы научно-практической конференции "Новые технологии в экспериментальной биологии и медицине", г. Ростов-на-Дону 10-12 октября 2007. Ї C. 9-10. (Здобувач брала безпосередню участь у дослідженні, аналізі експериментальних даних, написанні й оформленні тез).

АНОТАЦІЯ

Буслик Т.В. Особливості структурно-функціональної організації еритроцитів за умов цукрового діабету 1-го типу - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 - біохімія. - Інститут біології тварин УААН, Львів, 2009.

Встановлено, що зниження негативного поверхневого заряду мембран еритроцитів унаслідок інтенсифікації процесів десіалізації, а також зміна перерозподілу білків мембран еритроцитів може бути основою змін функіонального стану еритроцитів периферичної крові людей, хворих на цукровий діабет 1-го типу. Показано достовірну різницю у вмісті глікопротеїнів мембран червоних клітин крові (білка смуги 3 та глікофорину А) у здорових донорів і хворих на цукровий діабет. Провідними механізмами, що зумовлюють зміни структурно-функціонального стану еритроцитів, є зміни у структурі та розподілі вуглеводних детермінант глікопротеїнів мембран цих клітин. За умов досліджуваної патології на поверхні мембран еритроцитів зростає кількість вуглеводних детермінант, комплементарних до лектинів Con A та LCA, і знижується - комплементарних до лектинів WGA та RCA.

Виявлено, що аміногуанідин як інгібітор неферментативного глікозилювання та селективний інгібітор іNOS є чинником, що має здатність запобігати розвиткові гіпоксичного стану, а також виступає за умов досліджуваної патології як фактор інтенсифікації еритропоезу та виявляє мембранопротекторний ефект.

Ключові слова: цукровий діабет 1-го типу, еритроцити, цитоплазматична мембрана, глікопротеїни, аміногуанідин.

АННОТАЦИЯ

Буслик Т. В. Особенности структурно-функциональной организации эритроцитов при сахарном диабете 1-го типа - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.04 - биохимия. - Институт биологии животных УААН, Львов, 2009.

Полученные результаты расширяют и дополняют представление о биохимических механизмах, которые опосредуют изменения морфологического и структурно-функционального состояния клеток эритроидного ряда при сахарном диабете 1-го типа и обосновывают возможные способы коррекции этих изменений. В работе показано значение изменения соотношения белков плазматической мембраны и цитоскелета эритроцитов в формировании особенностей структурно-функционального состояния этих клеток при данной патологии.

Установлено, что снижение отрецательного поверхностного заряда мембран эритроцитов, которое является следствием интенсификации процессов десиализации, а также изменение перераспределения белков мембран эритроцитов может быть основой изменений функционального состояния эритроцитов периферической крови людей, больных сахарным диабетом 1-го типа. Результаты проведенных исследований показали, что при данном заболевании содержание мембраносвязанных сиаловых кислот в эритроцитах уменьшалось в среднем на 27 %, при этом уровень липидсвязанных сиаловых кислот уменьшался на 35 %, а протеинсвязанных - на 26 %. Показана разница в содержании гликопротеинов мембран красных клеток крови (белка полосы 3 и гликофорина А) у здоровых доноров и больных сахарным диабетом. При сахарном диабете 1-го типа наблюдали рост содержания белка полосы 3 на 23 % с параллельным снижением количества гликофорина А на 27 %. Ведущими механизмами, ответственными за изменения структурно-функционального состояния эритроцитов, являются изменения в структуре и распределении углеводных детерминант гликопротеинов мембран этих клеток. При условиях исследуемой патологии на поверхности мембран эритроцитов увеличивается количество углеводных детерминант, комплементарных лектинам Con A и LCA, и снижается - комплементарных лектинам WGA и RCA.

Обнаружено, что аминогуанидин как ингибитор неферментативного гликозилирования и селективный ингибитор iNOS способен предупреждать развитие гипоксического состояния и выступает при исследуемой патологии фактором интенсификации эритропоэза. Впервые показано положительное коррегирующее влияние аминогуанидина на структурно-функциональное состояние эритроцитов крыс с экспериментальным сахарным диабетом 1-го типа (популяционный состав красных кровяных клеток, их стойкость к кислотному гемолитику и способность к агрегации, содержание фетального и общего гемоглобина, суточную продукцию и скорость созревания ретикулоцитов, содержание мембраносвязанных сиалових кислот и процентное перераспределение белков мембран эритроцитов).

Ключевые слова: сахарный диабет 1-го типа, эритроциты, цитоплазматическая мембрана, гликопротеины, аминогуанидин.

SUMMARY

Buslyk T. V. Peculiarities of Structural-Functional Organization of Erythrocytes under Type 1 Diabetes Mellitus. - Manuscript.

The dissertation for awarding the Doctor of Philosophy (PhD) degree in biology, speciality 03.00.04 - biochemistry. - The Institute of Animal Biology of NAS of Ukraine, L'viv, 2009.

It was found that functional changes in peripheral blood erythrocytes in patients with type 1 diabetes mellitus is a result of decreasing fixed negative surface charge of erythrocytic membranes caused by an increase in desialization processes, as well as changes in the redistribution of erythrocyte membrane proteins. A reliable difference in the content of such red blood cell glycoprotein membranes as band 3 proteins and glycophorin A was revealed both in healthy donors and diabetics. Changes in the structure and distribution of carbohydrate determinants of glycoprotein membranes of the cells provide underlying mechanisms leading to changes in the structural-functional state of erythrocytes. Under the pathology, there is an increase in the number of carbohydrate determinants on erythrocyte surface membranes when they are complementary to Con A and LCA lectins and a decrease when they are complementary to WGA and RCA lectins.

It was found that aminoguanidine, as a selective iNOS inhibitor and the factor able to predispose the development of the hypoxic state, is an increasing factor of erythropoies displaying membraneprotective effects.

Key words: type 1 diabetes mellitus, erythrocytes, cytoplasmatic membrane, glycoproteins, aminoguanidine.

Размещено на Allbest.ur

...

Подобные документы

  • Компоненти якірних контактів еритроцитів. Представники інтегринової родини. Адгезивні компоненти системи білка Rac-1. Рецепторно-опосередкована взаємодія типу "ліганд-рецептор". Патологія міжклітинних контактів при гострому еритромієлозі. Білок смуги 3.1.

    курсовая работа [4,2 M], добавлен 31.01.2015

  • Вивчення ембріогенезу легень та періодизації їх формування на основі даних макро-, мікро морфологічного і гістохімічного аналізів. Основні етапи розвитку легень у людини в постнатальному періоді, їх функціональні зміни. Легені на пізніх етапах онтогенезу.

    курсовая работа [56,0 K], добавлен 06.11.2010

  • Структура дезоксирибонуклеїнової та рібонуклеїнової кислоти. Здатність молекул ДНК самовідтворюватися. Хромосоми еукаріот. Мітоз - основний спосіб розмноження еукаріотичних клітин. Стадії мейотичного ділення. Роль ядра в спадковості, генетичний код.

    реферат [1,9 M], добавлен 02.06.2011

  • Фізіологічні та біологічні характеристики крові. Кількість крові у тварин. Значення депонованої крові, механізми перерозподілу крові між депонованої і циркулюючої. Еритроцити як дихальні пігменти, які здійснюють перенесення кисню і діоксиду вуглецю.

    реферат [15,5 K], добавлен 12.11.2010

  • Ідентифікація лимонної кислоти в якості продукту метаболізму цвільових грибів. Реалізація синтезу лимонної кислоти у мікроорганізмів. Варіанти синтезу в виробництві кислоти (незмінний, незмінний із доливами, метод плівок). Характеристика умов ферментації.

    контрольная работа [23,3 K], добавлен 12.03.2016

  • Розвиток ендокринології та вивчення ролі гормонів в пристосувальних реакціях організму. Структурно-функціональні особливості та патологічні стани наднирників у ембріонів та дітей, їх дослідження в процесі старіння у зрілих людей та осіб похилого віку.

    дипломная работа [1,6 M], добавлен 12.02.2011

  • Загальна характеристика типу членистоногих - найбагатшого видами типу тваринного світу. Особливості способу життя, будова і система органів класів ракоподібних, павукоподібних, комах. Їх розмноження і розвиток. Комахи з неповним та повним перетворенням.

    курсовая работа [48,1 K], добавлен 25.12.2010

  • Внутрішнє середовище та його особливості. Функції, кількість і склад крові, її ферментні елементи. Групи крові, резус-фактор, резус-конфлікт і групова несумісність. Переливання крові та використання крові з лікувальної метою, розвиток донорства.

    реферат [33,5 K], добавлен 29.11.2009

  • Положення Родини Гарбузові в типологічній класифікації: диня, огірок посівний. Структурно-рівнева організація, оцінка ролі та значення в системах геоценотичного ряду представників Родини: рівень біоорбісу, біозони, ландшафту, біогеоценозу та популяції.

    контрольная работа [969,3 K], добавлен 09.07.2015

  • Морфологічні та біохімічні зміни в організмі гідробіонтів за дії пестицидів. Залежність стійкості риб до токсикантів від температури середовища та пори року. Вплив гідрохімічних показників при визначенні токсичного ефекту. Патологоанатомічні зміни у риби.

    курсовая работа [71,5 K], добавлен 22.12.2014

  • Загальна характеристика типу археоціатів, який включає виключно вимерлі кембрійські одиночні і колоніальні організми. Спосіб життя і умови існування, морфологія і екологія. Систематика типу, заснована на числі стінок, будові інтерваллюма, поділ на класи.

    доклад [22,9 K], добавлен 19.12.2013

  • Загальна характеристика екологічних чинників у формуванні життєвих форм. Систематичний огляд небезпечних видів типу Членистоногих, надання першої медичної допомоги людині після укусу, напрямки охорони. Систематична репрезентативність типу Arthropoda.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 04.12.2013

  • Земноводні: загальна характеристика типу. Виникнення, морфологічна та анатомічна будови, різноманітність видів, процеси життєдіяльності; функціонування травної, дихальної, скелетної, м’язової та інших систем. Значення земноводних у природі і для людини.

    курсовая работа [2,0 M], добавлен 23.11.2010

  • Характеристика та екологічні особливості безхвостих амфібій. Відмінні риси їх основних родин: представники родини Жаби (Ranіdae), представники родини Ропухи (Bufonіdae). Обґрунтування причин, якими викликані сезонні зміни в поведінці безхворстих амфібій.

    курсовая работа [755,6 K], добавлен 21.09.2010

  • Структурно-функціональні особливості екзотоксинів, їх класифікація та різновиди, механізм та особливості дії. Екзотоксини хвороботворних прокаріотичних мікроорганізмів: ботулотоксин, екзотоксин А, дифтерійний і антраксевий, правцевий і стафілококовий.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 15.06.2014

  • Розгляд структурної та функціональної організації центральної нервової системи комах. Фізіологія центральних нейронів, основні структурні їх особливості. Рецепція й поведінка комах. Визначення субмікроскопічної організації клітинних тіл нейронів.

    курсовая работа [65,2 K], добавлен 19.11.2015

  • Характеристика компонентів адгезивної міжклітинної комунікації олігодендроцитів та нейронів. Класифікація неоплазій, що виникають у головному мозку ссавців. Патологія міжклітинних контактів гліоцитів і нейронів при дисембріогенетичних новоутвореннях.

    курсовая работа [2,3 M], добавлен 31.01.2015

  • Структура нуклеотидів, особливості і функції рибонуклеїнової кислоти (РНК), її види. Явище зворотної транскрипції. Схема організації та властивості типового гену. Характеристика етапів транскрипції і трансляції: ініціація, елонгація, термінація.

    презентация [4,1 M], добавлен 28.12.2013

  • Характер зміни вмісту нітратів у фотоперіодичному циклі у листках довгоденних і короткоденних рослин за сприятливих фотоперіодичних умов. Фотохімічна активність хлоропластів, вміст никотинамидадениндинуклеотидфосфату у рослин різних фотоперіодичних груп.

    автореферат [47,7 K], добавлен 11.04.2009

  • Типи клітинної організації. Структурно-функціональна організація еукаріотичної клітини. Вплив антропогенних чинників на довкілля. Будова типових клітин багатоклітинного організму. Ракція клітин на зовнішні впливи. Подразливість та збудливість клітин.

    курсовая работа [4,0 M], добавлен 02.12.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.