Молекулярні механізми дії вуглекислоти на розвиток та підтримання гіпобіотичного стану тварин
Молекулярно-біохімічні механізми дії основних форм вуглекислоти на основні ланки обмінних процесів у динаміці розвитку. Моделі і ефективні шляхи застосування явища штучного гіпобіозу біологічних об'єктів для вирішення проблем тваринництва й медицини.
| Рубрика | Биология и естествознание |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 28.07.2014 |
| Размер файла | 61,2 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.
Характеристика енергетичного обміну у щурів при застосуванні стану штучного гіпобіозу як способу загального знеболення та запобігання крововтратам при операціях. При дослідженні тварин, які перебувають у стані природного і штучного гіпобіозу, нами було відмічено, що за цих умов у них настає повне загальне знеболення і більше того - при розтині їх тканин у них практично відсутня кровоточивість ран. Подібний факт відмічався практично всіма дослідниками, хто вивчав фізіологію і біохімію гіпобіотичного стану тварин (М.І. Калабухов, 1946; А.М. Голдовський; 1975, М.М. Тимофєєв, 1987 та ін.). Проте ці факти довго не знаходили широкого практичного застосування в хірургії. У практичній медицині найбільшого розповсюдження знайшло використання комбінованого впливу хімічної анестезії та гіпотермії (А. Бунятян, 1997).
Враховуючи актуальність і значущість цього питання, нами спільно з працівниками Інституту хірургії і трансплантології АМН України (завідувач відділу - проф. Ю.О. Фурманов) та працівниками кафедри хірургії тварин Національного аграрного університету (завідувач кафедри - проф. О.Ф. Петренко) були проведені дослідження на щурах, яких переводили у стан штучного гіпобіозу (див. методику 6-ї серії досліджень) з наступною ампутацією передньої кінцівки (перша дослідна група), і для яких застосовували тривіальний хімічний наркоз (друга дослідна група). Контролем слугували інтактні тварини.
Характеристика основних фізіологічних параметрів щурів першої дослідної групи (за умов гіпобіотичного знеболення, яке розвивається протягом трьох годин), вказує на їх суттєві зміни. Так, у передопераційний період температура тіла тварин знижувалася практично на 20°С. Частота серцевих скорочень та дихання також різко знижувалася у 4,9 та 14,1 раза відповідно. Ці самі тварини за даних умов повністю втрачали рухливість й не реагували на больові подразнення. Операцію проводили в операційній при температурі 20 0С на терморегулюючому столику з температурою 170С.
Після закінчення операції тварини виходили з гіпобіотичного стану протягом години. Відбувалося відновлення рефлексів та реагування на подразники, а через 5-6 год повністю нормалізувалася й температура тіла. Операційна рана загоювалась через 6-7 діб. Далі тварини почували себе задовільно. Процес загоювання ран у тварин першої дослідної групи практично не відрізнявся від ходу загоювання ран у тварин другої дослідної групи (яким застосовували хімічний наркоз). Хоча слід зазначити, що згадані вище зміни в частоті дихання та кількості серцевих скорочень полегшували проведення оперативного втручання в першій групі порівняно з другою. Насамперед, це стосується значного зменшення кровотечі тканин і, відповідно, крововтрат організму після розтину, оскільки серцеві скорочення і глибина дихання у тварин цієї групи під час операції були менш виражені, ніж у тварин, яким застосовували тривіальний наркоз.
Тварини другої дослідної групи виходили з наркозу через 1,5-2 год після завершення операції з відновленням звичайних рефлексів і реагуванням на подразники. Температура тіла у них була практично сталою протягом усього періоду, а частота дихання - дещо підвищеною. Загоєння рани відбувалося за 6-7 днів.
У тварин першої дослідної групи в процесі розвитку стану штучного гіпобіозу в доопераційний період розвивався гострий респіраторний ацидоз з частковою нирковою компенсацією. Про це свідчать різке зниження рН крові з 7,39±0,02 до 6,83±0,03 (за рахунок підвищення парціального тиску вуглекислого газу з 33,3±0,5 до 139,2±1,9 mm Hg) та достовірне зростання концентрації бікарбонатів порівняно з контролем (з 22,8±0,3 до 27,7±0,4 ммоль/л) (С.Д. Мельничук, 2001). Також за умов штучного гіпобіозу парціальний тиск кисню в тканинах тварин у доопераційний період підвищувався понад у 4 рази (з 47,8±1,9 до 107,2±6,0 mm Hg).
У тварин за умов тривіального наркозу (друга дослідна група) порівняно з контролем розвивався помірний респіраторно-метаболічний ацидоз, про що свідчать тенденція до зниження величини рН та концентрації бікарбонатів крові (на 10,1 %), а також недостовірне підвищення парціального тиску вуглекислого газу (на 13,2 %). Одночасно відмічається достовірне зменшення (на 22,4%) парціального тиску кисню крові, тоді як у тварин першої дослідної групи його концентрація в крові була вище у 4 рази. В післяопераційний період також спостерігається зменшення його тиску. Навіть через 48 год після операції рівень кисню в крові лишається достовірно нижче (на 16%) порівняно з контролем (С.Д. Мельничук, 2001).
За умов гіпобіотичного знеболення у тварин першої дослідної групи були відмічені також суттєві зміни у концентраціях основних інтермедіатів гліколізу та циклу трикарбонових кислот (табл.2).
Показано, що при даному способі знеболення достовірно підвищується концентрація аміаку, глюкози, лактату та малату на 391,6; 66,0; 25,3 і 75% відповідно. Спостерігається тенденція до збільшення вмісту пірувату, ЩОК та глутамату на 12,5%, 26,7% і 33,3% відповідно. Разом з тим відмічається достовірне зниження концентрації a-кетоглутарату (на 57,1%). В кінці післяопераційного періоду досліджувані показники практично не відрізняються від контрольних значень (табл. 2).
Таблиця 2. Концентрація основних інтермедіатів гліколізу та циклу трикарбонових кислот і аміаку у гепатоцитах та глюкози у крові щурів при застосуванні різних видів наркозу при ампутації передньої кінцівки (концентрація субстратів - мкмоль/г гепатоцитів; М±m; n = 3-5)
|
Показник |
Інтактні тварини (контроль) |
Види знебо-лення |
Перед опера-цією |
Після операції (год) |
||||
|
1 |
3 |
24 |
48 |
|||||
|
Лактат |
3,52±0,37 |
Г.З. |
4,41±0,41* |
4,51±0,28* |
2,88±0,12* |
1,78±0,23* |
3,44±0,21 |
|
|
Т.З. |
3,61±0,25 |
2,91±0,33 |
2,35±0,22 |
1,85±0,31 |
3,05±0,33 |
|||
|
Піруват |
0,08±0,01 |
Г.З. |
0,09±0,02 |
0,09±0,02 |
0,09±0,01 |
0,11±0,02 |
0,09±0,01 |
|
|
Т.З. |
0,07±0,01 |
0,072±0,01 |
0,09±0,02 |
0,13±0,02 |
0,09±0,01 |
|||
|
Малат |
0,04±0,01 |
Г.З. |
0,07±0,01* |
0,08±0,02* |
0,07±0,01* |
0,04±0,02 |
0,05±0,01 |
|
|
Т.З. |
0,05±0,01 |
0,07±0,02* |
0,07±0,01* |
0,02±0,01 |
0,04±0,02 |
|||
|
ЩОК |
1,61±0,22 |
Г.З. |
2,04±0,03 |
2,31±0,04* |
1,52±0,05 |
1,73±0,03 |
1,77±0,11 |
|
|
Т.З. |
1,73±0,02 |
1,92±0,03 |
1,77±0,02 |
1,55±0,04 |
1,58±0,08 |
|||
|
Глутамат |
0,09±0,01 |
Г.З. |
0,12±0,02 |
0,15±0.03* |
0,13±0.12 |
0,07±0,04 |
0,11±0,04 |
|
|
Т.З. |
0,05±0,01* |
0,04±0,01* |
0,05±0,02 |
0,07±0,01 |
0,11±0,02 |
|||
|
?-кето-глутарат |
0,07±0,01 |
Г.З. |
0,03±0,01* |
0,04±0,01 |
0,09±0,02 |
0,10±0,02 |
0,09±0,02 |
|
|
Т.З. |
0,06±0,01 |
0,05±0,02 |
0,02±0,01* |
0,06±0,02 |
0,09±0,02 |
|||
|
Глюкоза (ммоль/л) |
5,0±0,5 |
Г.З. |
8,3±1,4* |
7,4±0,8* |
5,8±0,2 |
4,4±0,8 |
4,8±0,9 |
|
|
Т.З. |
5,7±0,9 |
4,5±0,5 |
4,0±0,4 |
3,2±0,7 |
3,7±0,8 |
|||
|
Аміак (ммоль/л) |
0,12±0,02 |
Г.З. |
0,47±0,04* |
0,43±0,03* |
0,27±0,04* |
0,09±0,05 |
0,08±0,03 |
|
|
Т.З. |
0,20±0,03* |
0,11±0,03 |
0,15±0,05 |
0,13±0,02 |
0,10±0,04 |
У печінці тварин другої дослідної групи (оперативне втручання за умов тривіального знеболення (Т. З.)) у доопераційний період виявлено достовірне збільшення (на 69%) концентрації аміаку та тенденцію до незначного підвищення вмісту лактату, малату й ЩОК на 25,3%, 25% та 7,5% відповідно. Вміст глутамату при цьому знижується на 44,4%. На перших етапах післяопераційного періоду в тканинах печінки тварин вказаної групи спостерігалися підвищення вмісту окремих показників циклу трикарбонових кислот (малат) та зменшення вмісту лактату. Через 48 год після операції відмічено майже повну нормалізацію досліджуваних метаболічних процесів.
Таким чином, проведені біохімічні дослідження на піддослідних щурах у перед - та післяопераційний періоди виявили суттєві зміни в обміні речовин, які мають місце при застосуванні традиційної анестезії та такої, що розвивається при переведенні тварин у стан штучного гіпобіозу. Акцентуючи увагу на останньому, слід зазначити, що у тварин, знеболювання яких досягали шляхом застосування штучного гіпобіозу (перша дослідна група), найбільш виражено змінюється обмін вуглеводів і аміаку, що зумовлюється насамперед суттєвим підвищенням концентрації в тканинах Н+ та парціальними тисками СО2 і О2. Це супроводжується зниженням температури тіла тварин (остання має ендогенне походження й доповнюється також екзогенним впливом). Цікаво відмітити, що у щурів за умов гіперкапнічного і гіпоксичного навколишнього середовища має місце "парадоксальний" факт - різке (у декілька разів) зростання парціального тиску О2 у тканинах (гіпероксія). Пояснення механізму цього факту на молекулярному рівні (як і в дослідах на ховрахах) поки що немає, хоча не виключено, що це властиво не для всіх видів тварин. У риб (короп), наприклад, гіперкапнія не викликає явища тканинної гіпероксії, внаслідок чого риби за подібних умов гинуть. Тому для переведення їх у стан гіпобіозу доводиться застосовувати газову суміш СО2: О2 (1:
1). Лише в такому випадку досягається поставлена мета. Подібне ми спостерігали у дослідах на кролях (Д.О. Мельничук, С.Д. Мельничук, Н.Б. Силонова, В.І. Вихованець, 2004).
УЗАГАЛЬНЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ
Узагальнюючи одержані результати досліджень та аналізуючи виявлені закономірності, насамперед необхідно звернути увагу на можливі біохімічні механізми впливу СО2 і НСО3 - на процеси обміну речовин та енергії у гібернуючих тварин. Припускається, що в основі цього впливу знаходиться як регуляція інтенсивності та взаємозв'язку процесів декарбоксилювання і карбоксилювання в цілому, так і регуляція окремих з цих реакцій. Перш за все, слід проаналізувати реакції карбоксилювання пірувату відбуваються за участю двох ферментів: піруваткарбоксилази (К. Ф.6.4.1.1.) і малатного (малік) ферменту (К. Ф.1.1.1.40.). Між іншим, наявність у клітинах вказаних ферментів уже давно є загадкою для біохіміків - у чому полягає їх необхідність, якщо оксалоацетат і малат дуже легко перетворюються один на одний за участю малатдегідрогенази (К. Ф.1.1.1.37.). Причому останній є і в мітохондріях, і в цитозолі клітин, тоді як малатний фермент - локалізований у цитозолі, а піруваткарбоксилаза - в мітохондріях. Тобто ці дві реакції (піруваткарбоксилазна і малатна) розмежовані просторово. Проте, оскільки в мітохондріальній мембрані існують переносники пірувату, щавлевооцтової кислоти (ЩОК) і малату, то, на нашу думку, обидві реакції за певних умов можуть бути синхронізованими.
Гіпотетично ми припускаємо, що СО2, вступаючи в реакцію карбоксилювання пірувату за участю малатного ферменту трансформується у бікарбонатну форму. При цьому енергія відновлених піридиннуклеотидів може зворотно трансформуватися в енергію АТР, що може мати відповідне значення в енергозабезпеченні організму в стані гіпобіозу, оскільки не потребує участі О2, і де СО2 виступає як непрямий акцептор протонів. Подібні припущення щодо ролі СО2 у регуляції редокс-стану в клітинах можна перенести і на інші реакції карбоксилювання та декарбоксилювання, де одним із субстратів є СО2 (Д.О. Мельничук, 1989).
Якщо представлена гіпотетична схема є реальною, то ми маємо справу з важливим механізмом фосфорилювання АDР (без участі дихальної системи переносників електронів), де акцептором протонів виступають піруват і СО2.
Звісно, що функціонування такої моделі можливе лише за умови надлишку СО2 в клітині, який у такому випадку, очевидно, може конкурувати з киснем за участь у реакції з протонами піридиннуклеотидів. Проте існує ще одна загадка, яка також стосується обміну оксалоацетату - це наявність у тканинах тварин ферменту оксалоацетдекарбоксилази, який незворотно каталізує цю реакцію без утворення АТP, але з виділенням теплоти (М.Ф. Гулый, Д.А. Мельничук, 1978).
СООН-СН2-СО-СООН СН3-СО-СООН +СО2 + DQ
Ця реакція екзотермічна і ми вважаємо, може мати важливе значення в регуляції процесів теплопродукції в організмі, в тому числі у тварин за умов гіпобіозу.
Аналізуючи зв'язок між показниками КОР і окисно-відновним станом у клітинах тварин, слід відзначити, що у мікроорганізмів ця залежність більш виражена, оскільки в них наявна система ферментів, здатних відновлювати СО2 до форміату, метану і навіть ацетату. Тому не випадково для життєдіяльності багатьох мікроорганізмів кисень не потрібен (наприклад для анаеробів, для яких він навіть токсичний). Але без СО2 існування цих мікроорганізмів неможливе, хоча вони є класичними гетеротрофами (М.Ф. Гулий, 1971).
У даному випадку доречно згадати, що виключення фактора гіперкапнії у системі введення в стан штучного гіпобіозу для досліджуваних тварин, спричиняє їх швидку загибель (С.Д. Мельничук, С.П. Роговський, Д.О. Мельничук, 1995), а культивування клітин тварин in vitro обов'язково вимагає введення в атмосферу СО2 (як правило, 5 %). Для росту клітин кісткового мозку in vitro концентрацію СО2 в атмосфері необхідно забезпечити на рівні 60-80% (М.Ф. Гулый, Д.А. Мельничук, 1978). Аналогічні висновки зроблені нами і в дослідах на еритроцитах крові тварин (Д.О. Мельничук, С.Д. Мельничук, О.В. Арнаута, 2004) та на бджолах (Д.О. Мельничук, С.Д. Мельничук, В. Є. Жулай, 2003).
Зважаючи на інші можливі молекулярні механізми впливу вуглекислоти у вищевказаних дослідах, слід пам'ятати про здатність СО2 вступати без участі ферментів у реакцію з непротонованими аміногрупами білків і пептидів з утворенням карбамінових груп (Д.О. Мельничук, 1985):
Безумовно, такі модифікації білкових молекул впливають на структуру останніх і, відповідно, суттєво змінюють їх функції, в тому числі й активність ферментів (C. B. Mason at al., 1990).
За літературними даними, зміни концентрації СО2 в тканинах тварин здатні активувати чи репресувати діяльність окремих генів (J. V. Moroney at al., 1989) або змінювати проникність біологічних мембран (Е.М. Крепс, 1981; K. B. Armitage at al, 2003), впливати на обмін кальцію, інтенсивність утворення вільних радикалів у тканинах тощо. Стосовно останнього, нами було показано, що у щурів у стані штучного гіпобіозу інтенсивність вільно-радикального окислення ліпідів істотно менша, ніж у тварин, які не увійшли в стан гіпобіозу (С.Д. Мельничук, О.І. Кузьменко, Н.М. Гула та ін., 1998).
Таким чином, аналізуючи можливі молекулярні механізми трансформації ряду метаболітів, а також енергозабезпечення в організмі тварин за умов гіпобіозу, слід ще раз підкреслити надзвичайну складність цієї проблеми і одночасно її актуальність як у теоретичному, так і прикладному аспектах. У нашій роботі найбільше уваги приділялося одному з факторів - вуглекислоті, яка, знаходячись в організмі в різних формах, належить до основних чинників розвитку гіпобіотичного стану, його підтримання та виходу організму тварин з нього. Ми намагалися виділити основні досягнення науки в цьому напрямі досліджень, всебічно оцінювали можливі гіпотези та напрями майбутніх експериментів. Врешті-решт ми дійшли висновку, що хоча більшість надзвичайно важливих проблем з біохімії гіпобіотичних явищ у живій природі залишаються ще не з'ясованими, проте наявні уже зараз наукові здобутки з цього питання можуть стати базою для розробки моделей переведення тварин (клітин, тканин, інших біологічних об'єктів) у стан штучного гіпобіозу, що матиме важливе значення у вирішенні багатьох актуальних завдань практичної медицини й тваринництва. У цих напрямах ми і продовжуємо наші дослідження.
Висновки
У дисертації, відповідно до поставленої мети і завдань досліджень, отримані нові дані стосовно вивчення молекулярно-біологічних особливостей механізмів дії вуглекислоти на розвиток й підтримання гіпобіотичного стану багатьох біологічних об'єктів і на основі науково-теоретичних й прикладних досягнень визначені ефективні шляхи та розроблені пропозиції щодо використання явища штучного гіпобіозу у вирішенні ряду важливих проблем тваринництва й медицини.
1. У експериментальних умовах входження ховрахів у стан природного гіпобіотичного бауту в їх крові показано зростання (у декілька разів) величини рСО2, що зумовлює значне зниження концентрації протонів (до 7,1) та підвищення рівня бікарбонатної форми вуглекислоти порівняно з контролем (ховрахи в активному стані). Це супроводжується зниженням температури тіла тварин (до 8-10 0С), зростанням величини рО2 та редокс-станів (NАD+/NАDН і NАDP+/NАDPН) у цитозолі гепатоцитів. При цьому величини співвідношень NАDP+/NАDPН у мітохондріях різко зменшуються, що може бути важливим об'єктивним показником гальмування аеробних процесів у цих компартментах клітини.
2. За умов перебування ховрахів у стані гіпобіозу (третя-шоста доба гіпобіотичного бауту) величина рСО2 у їх крові зменшується (порівняно з першими добами), хоча й залишається на підвищеному рівні (у 1,5 раза порівняно з контролем). За цих умов концентрація бікарбонатів у крові підвищується у 1,5-2 рази, а величина рН, хоча й поступово, також зростає до 7,6. Величина рО2 поступово зменшується до контрольних величин. Температура тіла тварин знижується до температури навколишнього середовища. Величини редокс-стану в цитозолі гепатоцитів помітно збільшуються (NАD+/NАDН - у 1,3-2,8 раза; NАDP+/NАDPН - в 1,3-2,2 раза). У протилежність цьому, величини співвідношення NАDP+/NАDPН у мітохондріях зменшуються загалом у 8 разів. Співвідношення між процесами декарбоксилювання та карбоксилювання в тканинах печінки у цей період змінюються в бік посилення останніх, що показано у дослідах з NаН [14С] О3.
3. На етапі періодичного пробудження піддослідних ховрахів (сьома-восьма доба) рівні СО2, О2, НСО3 - і величини рН крові та редокс-стану в тканинах печінки нормалізуються і досягають контрольних. На початку наступного гіпобіотичного бауту вищевказані досліджувані параметри крові й печінки змінюються так само, як і на початку попереднього.
4. Взаємопов'язане підвищення величини рСО2 і концентрації НСО3 - та Н+ у живильних середовищах для сперміїв бугаїв зумовлює суттєве гальмування в клітинах біоенергетичних процесів, і, передусім, інтенсивності фруктолізу, що обумовлює майже вдвічі збільшення терміну їх життєздатності при зберіганні в охолодженому стані при температурі 12-13 0С порівняно з існуючим в Україні стандартом. Запліднювальна здатність сперми бугаїв, яка зберігалась у модифікованому живильному середовищі, була вище (на 10 %) сперми, що зберігалась за стандартних умов. Запропонований спосіб модифікації стандартного живильного середовища для сперми бугаїв є значно ефективніший порівняно з відомим способом, згідно з яким, обробку сперми рекомендовано здійснювати одним вуглекислим газом.
5. У крові риб (озерний короп Cuprinus carpio) в умовах гіперкапнії (внаслідок насичення води вуглекислим газом) не спостерігається підвищення концентрації кисню, як це має місце за умов гіпобіозу (у ховрахів - природного, щурів - штучного), що спричиняє швидку загибель риби. Застосування явища гіперкапнії в поєднанні з гіпероксією, тобто насичення води сумішшю вуглекислого газу й кисню (у співвідношенні 1:
1), зумовлює в риби стійкий гіпобіотичний ефект протягом кількох діб. За таких умов риба практично не дихає, не поїдає корм і не рухається, а інтенсивність біоенергетичних процесів у тканинах гальмується. При цьому рівень рН крові зменшується із 7,03 до 6,59, а величини рСО2 та рО2 підвищуються (відповідно з 29,2 до 144,1 та з 55,2 до 196,9 mm Hg) на фоні збільшення кількості НСО3 - (на 57,4%) і загальної вуглекислоти (майже у 2 рази). Виведення риби з такого стану і відновлення активної життєдіяльності здійснюються перенесенням її в акваріум із звичайною водою.
6. За умов гіпобіотичного знеболення (передопераційний період) у щурів відмічаються суттєві зміни в обміні речовин, у тому числі в концентраціях інтермедіатів гліколізу та циклу трикарбонових кислот (вірогідно підвищується рівень глюкози, лактату й малату при збільшенні рівня пірувату, оксалоацетату й глутамату та достовірному зниженні рівня б-кетоглутарату). Вказані зміни при відміченому підвищенні амонієгенезу свідчать про значну перебудову багатьох реакцій, що забезпечують відносну стабільність енергетичного й азотного метаболізму. Через 48 годин після операції та виходу із стану штучного гіпобіозу наведені метаболічні зміни у тварин практично відновлюються до нормальних величин.
7. Застосування комбінованого впливу гіперкапнії і гіпотермії та зниження концентрації кисню у крові на організм тварин з метою переведення їх у стан штучного гіпобіозу викликає явище загального знеболення - гіпобіотичну анестезію. Порівняно з використанням тривіального загального наркозу (хімічного) новий спосіб відзначається рядом суттєвих переваг: рани практично не кровоточать, діяльність серця, легень і нирок значно загальмовується і це дозволяє проводити операції практично без крововтрат. Зміни показників кислотно-основної рівноваги крові, енергетичного й амонійного обміну, утворення вільних радикалів у тканинах печінки та тривіальних клінічних параметрів піддослідних тварин як у до-, так і в післяопераційний (ампутація кінцівки) періоди, вказують на перспективність застосування гіпобіотичного способу загального знеболення в медицині.
8. Одержані нові експериментальні дані, які мають важливе значення для поглиблення розуміння ролі вуглекислого газу й бікарбонатів у метаболічних процесах різних біооб'єктів, які належать до основних природних регуляторів обміну речовин та теплопродукції живих організмів. У практичних умовах отримані дані можна з успіхом використовувати:
при зберіганні сперми, яйцеклітин та зигот тварин, культуральних форм клітин, формених елементів крові, органів тварин і людини, мікроорганізмів, комах та інших біологічних видів;
при розробці нових та модифікації існуючих способів переведення живих організмів у стан штучного гіпобіозу для використання їх у терапевтичній та хірургічній практиці;
при розробці методів запобігання негативним явищам у період перебування людини й тварин в екстремальних умовах, які супроводжуються значними змінами в навколишньому середовищі концентрацій СО2, О2, температури тощо;
при збереженні харчових якостей продовольчої сировини тощо.
Ефективність у вирішенні вказаних проблем підвищується у разі використання впливу на живі об'єкти СО2 і НСО3 - у поєднанні із змінами температурного фактора, концентрацій О2 та інших екзогенних факторів.
Список основних опублікованих праць за темою дисертації
1. Мельничук С.Д., Кузьменко О.І., Маргітич В.М., Говсєєва Н.М., Горидько Т.М., Гула Н.М. Протікання вільно-радикальних процесів в умовах штучного гіпобіозу у щурів // Укр. біохім. журн. - 1998. - №1 - С.47-53.
2. Мельничук С.Д., Мельничук Д.О., Фурманов Ю.О., Ярош П.В. Вивчення можливості використання явища штучного гіпобіозу тварин як способу отримання стану загального знеболення організму та використання його в хірургічній практиці // Науковий вісник Національного аграрного університету. - 1998. - №6. - С.43-51.
3. Gulaya N. M., Kusmenko A.I., Margitich V. M., Govseeva N. M., Melnychuk S. D., Goridko T. M., Zhukov A. D. Long-chain N-acylethanolamines inhibit lipid peroxidation in rat liver mitochondria under acute hypoic hypocia. Chemistry and Physics of Lipid - 97 (1998) 49-54.
4. Маренець М.В., Мельничук С.Д., Кругляк А.П., Журавель М.П., Смірнова О.І. Вплив гіперкапнії на запліднюючу здатність сперматозоїдів бугаїв-плідників // Науковий вісник Національного аграрного університету. - 1998. - №11. - С.73-76.
5. Мельничук Д.О., Мельничук С.Д., Ярош П.В. Порушення показників гомеостазу під впливом кетамін-ксилазинового наркозу та операційної травми // Ветеринарна медицина України. - 1999. - С.10-15.
6. Мельничук С.Д. Основні фізіолого-біохімічні аспекти гіпобіотичного стану тварин // Науковий вісник Національного аграрного університету. - 1999. - №13. - С.23-37.
7. Мельничук С.Д., Фурманов Ю.О., Ярош П.В. Особливості кислотно-лужного і електролітного балансу за умов гіпобіотичної анестезії та оперативного втручання в організм // Вісник аграрної науки. - 2000. - №1. - С.87-90.
8. Мельничук С.Д. Роль різних форм вуглекислоти у розвитку та підтриманні гіпобіотичного стану тварин // Науковий вісник Національного аграрного університету - 2000 - №29. - С.23-29.
9. Маренець М.В., Мельничук С.Д. Динаміка концентрації фруктози в плазмі сперми бугаїв-плідників за умов штучного гіпобіозу // Вісник аграрної науки. - 2000 - №1. - С.36-38.
10. Мельничук С.Д. Основні показники кислотно-основного стану крові та обмінних процесів у разі гіпобіозу та загальної анестезії за ампутації кінцівки. // Укр. біохім. журн. - 2001. - Т.73. - №6. - С.80-83
11. Мельничук Д.О., Мельничук С.Д., Маренець М.В. Вплив різних форм вуглекислоти та температури на розвиток стану штучного гіпобіозу сперміїв бугаїв // Науковий вісник Національного аграрного університету. - 2000. - №22 - -С.147-151.
12. Мельничук Д.О., Михайлівський В.О., Мельничук С.Д. Механізми метаболічної адаптації // Укр. біохім. журн. - 2000, лип. - жовт., №72 (4-5). - С.70-80.
13. Кругляк П.А. Мельничук С.Д., Маренець М.В., Смірнова О.І. Журавель М.П. Спосіб тривалого зберігання інактивованих сперміїв бугаїв при температурі +2. +15 0С // Міжвід. темат. наук. зб. "Розведення і генетика тварин". - 2001. - №34. - С.39-44.
14. Цвіліховський В.І., Куновська Л.В., Мельничук С.Д. Отримання та характеристика ізольованих ентероцитів тонкого кишечника морської свинки та крапчастого ховраха // Науковий вісник Національного аграрного університету. - 2000. - №28. - С.80-82.
15. Мельничук С.Д., Силонова Н.Б., Терещенко С.В. Особливості основних показників гліколізу та циклу трикарбонових кислот в тканинах печінки риб за умов штучного гіпобіозу // Науковий вісник Національного аграрного університету. - 2001. - №40. - С.228-230.
16. Мельничук С.Д. Інтенсивність процесів карбоксилювання у щурів за умов штучного гіпобіозу // Науковий вісник Національного аграрного університету. - 2001. - №34 - С.22-25.
17. Мельничук С.Д. Вивчення інтенсивності перебігу реакцій карбоксилювання у ховрахів в активному стані та за умов природного гіпобіозу // Вісник Київського університету імені Тараса Шевченка - 2002. - №32 - С.38-41.
18. Цвіліховський В.І., Мельничук С.Д., Мельничук Д.О. Фосфоліпідний склад плазматичної мембрани ентероцитів тонкого кишечнику крапчастого ховраха // Доповіді НАН України. - 2002. - №11 - С.167-169.
19. Мельничук С.Д. Номограмний метод розрахунків істинних значень показників кислотно-основної рівноваги крові пойкілотермних тварин // Доповіді НАН України. - 2002 - №8. - С.163-166.
20. Мельничук С.Д. Рівні рН, рСО2 і НСО3 - в крові, як фактор регуляції розвитку, підтримання та виходу тварин із стану природного гіпобіозу // Доповіді НАН України. - 2002 - №10 - С.167-171.
21. Мельничук С.Д. До питання молекулярних механізмів розвитку, підтримання та виходу тварин із стану природного гіпобіозу // Укр. біохім. журн. - 2002. - №4б (додаток 2). - С.73.
22. Мельничук С.Д. Вплив стану кислотно-основної рівноваги крові на ефективність розвитку явища штучного гіпобіозу у щурів. // Науковий вісник Національного аграрного університету. - 2002.
23. В. Є. Жулай, С.Д. Мельничук. Штучний гіпобіоз бджоли медоносної (Apis mellifera L.) та перспективи його практичного використання // Науковий вісник Національного аграрного університету. - 2003. - № 64. - С.13-17.
24. Цвіліховський В.І., Мельничук С.Д., Мельничук Д.О. Жирнокислотний склад апікальних та базолатеральних мембран ентероцитів тонкого кишечника ховраха крапчастого (Cittelus suslicus G.) // Укр. біохім. журн. - 2003. - Т.75, №1 - С.98-100.
25. Мельничук Д.О., Мельничук С.Д., Арнаута О.В. Зміна концентрації катіонів калію консервованої крові при зберіганні за умов штучного гіпобіозу // Наукові праці КДАТУ. - 2003. - № 79. - С.117-122.
26. Мельничук Д.О., Мельничук С.Д., Силонова Н.Б. Вивчення особливостей гліколізу та ЦТК у кролів за умов штучного гіпобіозу та при дії холодового фактора // Ветеринарна медицина. - 2004. - №84. - С.492-496.
27. Мельничук С.Д., Вихованець В.І. Особливості вмісту аденінових нуклеотидів в еритроцитах щурів за умов штучного гіпобіозу // Ветеринарна медицина. - 2004. - №84. - С.496-499.
28. Мельничук Д.О., Мельничук С.Д., Арнаута О.В. Морфологія еритроцитів у різних консервуючих середовищах // Ветеринарна медицина. - 2004. - №84. - С.489-492.
29. Мельничук Д.О., Мельничук С.Д., Арнаута О.В. Вплив вуглекислого газу та бікарбонату натрію на величину гемолізу крові в процесі її зберігання // Вісник аграрної науки. - 2004. - № 4. - С.33-34.
30. Мельничук Д.О., Мельничук С.Д., Арнаута О.В. Вплив вуглекислотного середовища на збереженість еритроцитів у консервованій крові тварин // Науковий вісник Національного аграрного університету. - 2004. - № 75. - С.163-165.
31. Мельничук Д.О., Мельничук С.Д., Арнаута О.В. Особливості електролітного балансу в консервованій крові тварин при зберіганні за умов штучного вуглекислотного гіпобіозу // Доповіді НАН України. - 2004 - №7 - С.163-165.
32. Мельничук С.Д., Мельничук Д.О., Кругляк А.П., Журавель М.П., Маренець М.В., Смирнова О.І., Воленко І.С. Кругляк П.А. // Спосіб зберігання охолодженої сперми бугаїв шляхом використання комбінованого вуглекислотного гіпобіозу Наук. - практ. рекомендації. Київ - 2004. - С.10.
33. Мельничук С.Д., Мельничук Д.О., Кругляк А.П., Смирнова О.І., Журавель М.П., Кругляк П.А., Маренець М. В.; Патент на винахід 24696 А Україна А 61D7/00 Середовище для зберігання сперми бугаїв // Національний аграрний університет - № 97126056; Заявл.16.12.97; Опубліковано 04.08.98. - 1 с.
34. Мельничук С.Д., Мельничук Д.О., Терещенко С. В.; Патент на винахід 37303 Україна А01К63/02; Спосіб переведення та зберігання риби в стані штучного гіпобіозу і установка для його здійснення // Національний аграрний університет - № 99116062; Заявл.04.11.99; Опубліковано 15.05.2001. - Бюл. №4. - 1 с.
35. Мельничук С.Д., Мельничук Д.О., Фурманов Ю.О., Петренко О.Ф., Ярош П. В.; Деклараційний патент на винахід 48771А Україна G09В23/28; Спосіб попередження кровоточивості тканин і крововтрат організму при хірургічних втручаннях // Національний аграрний університет - № МПК GО9В23/28; Заявл.04.12.2001; Опубліковано 15.08.2002. - Бюл. №8. - 1 с.
36. Мельничук С.Д., Жулай В. Є., Мельничук Д.О. Висновок про видачу деклараційного патенту на винахід Україна 7А01К57/00. Спосіб введення робочих особин бджоли медоносної у стан штучного гіпобіозу / НАУ - № заявки 2003076148; Заявл.02.07.2003. - 1 с.
37. Мельничук Д.О., Мельничук С.Д. Біохімія гіпобіозу // Актуальні питання ветеринарної патології: 1-а Всеукраїнська наук-виробн. конференція ветеринарних патологів (13 - 15 листопада 1996 р., м. Київ). - Ч.1. - Київ, 1996. - С.16-17.
38. Мельничук С.Д., Ковальчук І.А. Особливості енергетичного обміну в тканинах щурів за умов штучного гіпобіозу. VII Український біохімічний з'їзд. Тези доп. - Київ, 1997. - Ч. І - С.103.
39. Melnychuk D. O., Melnychuk S. D. The influence molecular mechanisms of carbon dioxide on the animals adaptation in the state of hibernation // Materials for World International Veterinary Congress. - 23-26 September 1999. - Leon, France. Internet: http://www.mondialvet99.org
40. Melnychuk D. O., Melnychuk S. D. The influence of carbon dioxide on molecular mechanisms of the animal adaptation under hibernation // Life in the cold - Hibernation Symposium - Jungholz, (13 - 18), August 2000. - P.101.
41. Мельничук Д.О. Мельничук С.Д. Цвіліховський В.І. Особливості фосфоліпідного складу печінки ховрахів у стані гіпобіозу // Матеріали наукової конференції професорсько-викладацького складу, наукових співробітників та аспірантів (за підсумками науково-дослідних робіт 2000 р., м. Київ) Тези доп. - Київ - 2001. - С.2-3.
42. Мельничук С.Д. Молекулярні механізми дії вуглекислоти на розвиток та підтримання гіпобіотичного стану тварин VIIІ Український біохімічний з'їзд. Тези доп. - Чернівці, (22-23 жовтня 2002р.). - Ч. ІІ - С.112.
Анотації
Мельничук С.Д. Молекулярні механізми дії вуглекислоти на розвиток та підтримання гіпобіотичного стану тварин. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 - біохімія. - Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України, Київ, 2004.
У дисертації, відповідно до поставленої мети і завдань досліджень, отримано нові дані стосовно вивчення молекулярно-біологічних особливостей механізмів дії вуглекислоти на розвиток й підтримання гіпобіотичного стану багатьох біологічних об'єктів. Запропоновано гіпотетичну схему анаеробної взаємотрансформації енергії відновлених піридиннуклеотидів у клітинах тварин за умов природного гіпобіозу, яка передбачає паралельне взаємоперетворення СО2 і НСО3-, і здатну відігравати важливу роль у енергозабезпеченні організму за вказаних умов. Вивчено динаміку та встановлено чіткі закономірності змін величин редокс-стану (NАD+/NАDН і NАDP+/NАDPН) у цитозолі та (NАDP+/NАDPН) у мітохондріях гепатоцитів ховрахів за вищевказаних умов. Удосконалено існуючі та розроблено нові методи переведення деяких біологічних об'єктів (тварини, риби, клітини) у стан штучного гіпобіозу і на основі науково-теоретичних й прикладних досягнень розроблено ефективні шляхи й пропозиції щодо використання цього явища у вирішенні ряду важливих проблем тваринництва й медицини.
Ключові слова: природний гіпобіоз, штучний гіпобіоз, енергетичний обмін, азотний обмін, редокс-стан, форми вуглекислоти, гліколіз, ЦТК, ПОЛ, кислотно-основна рівновага, баут, кров, печінка, спермії бугаїв, компартменти клітин.
Мельничук С.Д. Молекулярные механизмы действия углекислоты на развитие и поддержание гипобиотического состояния животных. - Рукопись.
Диссертация на получение научной степени доктора биологических наук по специальности 03.00.04 - биохимия. - Институт биохимии им. А.В. Палладина НАН Украины, Киев, 2004.
Получены новые данные относительно изучения молекулярно-билогических особенностей механизмов действия углекислоты на развитие и поддержание гипобиотического состояния большинства биологических объектов. Предложена гипотетическая схема анаэробной взаимотрансформации энергии восстановленных пиридиннуклеотидов в клетках животных при условии природного гипобиоза, которая предусматривает параллельное взаимопревращение СО2 и НСО3-, и может играть важную роль в энергообеспечении организма в указанных условиях. Изучена динамика и установлены четкие закономерности изменений величин редокс-состояния (NАD+/NАDН и NАDP+/NАDPН) в цитозоле и (NАDP+/NАDPН) в митохондриях гепатоцитов сусликов при вышеуказанных условиях. Усовершенствованы существующие и разработаны новые методы перевода некоторых биологических объектов (животные, рыбы, клетки) в состояние искусственного гипобиоза и на основе научно-теоретических и прикладных достижений разработаны эффективные пути и предложения использования этого состояния в решении ряда важных проблем животноводства и медицины.
Ключевые слова: природный гипобиоз, искусственный гипобиоз, энергетический обмен, азотный обмен, редокс-состояние, формы углекислоты, гликолиз, ЦТК, ПОЛ, кислотно-основное равновесие, баут, кровь, печень, сперматозоиды быков.
Melnychuk S.D. Molecular mechanisms of carbon dioxide on development and support of animal hibernation state. - Manuscript.
Thesis for Doctor of Science degree on speciality 03.00.04 - biochemistry. A. V. Palladin Institute of Biochemistry of National Academy of Science of Ukraine, Kyiv, 2004.
In dissertation, according to the definite aim and tasks of researches, we received a new data concerning to explore molecular and biological characteristics of mechanisms of carbon dioxide affect on development and support of gypobiotic state of the majority of biological objects. The hypothetical schema of anaerobic co-transformation of the renewed pyridinnucleotide's energy in animals' cells under the circumstances of natural hibernation which specifies parallel reciprocal conversion of СО2 and НСО3 - and can play an important role in energy support of organism according to mentioned circumstances is proposed. Explored the dynamic and distinguished the definite principals of redox state amount changes in cytoplasm (NАD+/NАDН and NАDP+/NАDPН) and (NАDP+/NАDPН) in chondriosomes of the hamsters' hepatocytes according to mentioned circumstances. Showed the main role of рСО2 amount changes and NH3 concentration in the dormant animals' tissues in redox state in cells' compartments that has an important meaning in the anabolism-catabolism processes intensity correction and heat production of the whole organism. Defined that the mentioned above рСО2 amount changes in the experimental animals' blood in dynamic of hibernation baut are in the inverse relation to changes in ammonia concentration and in the instant dependence to changes of glutamate levels, malate and lactate in the liver tissues. At the first time was showed correlations between decarboxylation and carboxylation in the liver tissues according to circumstance of natural and artificial hibernation use to side of СО2 fixation dominance in comparatively with active state of experimental animals. Improved the present and established the new methods of some biological objects (animals, fish and cells) conversion to the artificial hibernation state and effective ways and proposals for range important problems resolving in animal husbandry and medicine.
Keywords: nature and artificial hibernation, energetic exchange, ammonia exchange, redox state, different forms of CO2, glycolysis, acid-base equilibrium, CTA, blood, liver, bull sperm.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Будова і рівні регуляції репродуктивної системи ссавців. Доімплантаційний розвиток та роль стероїдних гормонів в імплантаційних процесах. Фізіологічні та молекулярні механізми імплантації. Роль білкових ростових факторів у становленні вагітності.
реферат [48,8 K], добавлен 09.02.2011Сутність і визначення основних понять учення про інфекцію. Інфекційна хвороба як крайній ступінь розвитку патологічного процесу, етапи її розвитку. Характеристика збудників. Класифікація мікроорганізмів за їх впливом на організм, механізми їх передачі.
контрольная работа [149,2 K], добавлен 20.01.2017Уявлення про ознаки пристосування тварин до захисту від ворогів у природі, причини зникнення тварин. Шляхи охорони і збереження тварин у природі; ознаки пристосування окремих тварин. Сприйняття об'єктів природи, їх цінність; охорона тваринного світу.
конспект урока [113,2 K], добавлен 10.01.2010Кросинговер як явище обміну ділянками гомологічних хромосом після кон’югації у профазі-1 мейозу. Аналіз проміжних структур в сумчастих грибів. Основні способи розділення структур Холлідея. Розгляд особливостей молекулярних механізмів кросинговеру.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 12.03.2013Домашні тварини як такі види тварин, що живуть з людиною та розводяться нею. Оцінка ролі та значення домашніх тварин в розвитку і вихованні дітей. День Захисту Тварин, історія його зародження і розвитку. Основні тварини Червоної Книги України, їх захист.
реферат [13,3 K], добавлен 07.04.2011Предмет, структура та основні поняття біофізики і біосистем. Об’єкти дослідження фізики клітинних процесів. Жива клітина – основна форма життя. Мембранний транспорт речовин у клітинах. Механізми активного транспорту речовин через біологічні мембрани.
реферат [305,7 K], добавлен 10.02.2011Розташування грибів роду та ознаки, покладені в основу систематики. Морфологічні особливості вегетативних та репродуктивних стадій. Біологічні особливості основних видів роду. Джерела інфекції та шляхи їх розповсюдження. Механізми мінливості патогенів.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 16.03.2014Уявлення про клітину. Загальний план її будови. Основний білок мікрофіламентів. Швидкість росту мікрофіламентів при різних концентраціях вільного актину. Рух клітин і адгезійна взаємодія. Схема будови центріолі. Прогрес в розумінні механізму руху клітин.
реферат [3,4 M], добавлен 19.12.2014Характеристика 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 31.01.2015Компоненти 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 31.01.2015Позиція валеології – людина як система. Три рівні побудови цієї системи. Біологічне поле людини. Індійська та китайська системи. Механізми валеогенезу - автоматичні механізми самоорганізації людини задля формування, збереження та закріплення здоров’я.
контрольная работа [20,9 K], добавлен 09.01.2009Теоретичні основи отруєння і взаємодія зоотоксинів на організм живих істот. Проблеми і науковий пошук шляхів вирішення морфолого–біологічних особливостей гадюки степової та вплив отрути на організм людини. Перша допомога від укусів отруйних тварин.
контрольная работа [691,6 K], добавлен 26.07.2014Фізіологічні 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 12.11.2010Післязародковий (постембріональний) розвиток тварини починається після вилуплення або народження. За характером після зародкового розвитку розрізняють: прямий і непрямий. Вплив генотипу і факторів навколишнього середовища на розвиток організму.
реферат [36,9 K], добавлен 22.03.2008Характеристика новонародженого, грудного, ясельного, дошкільного і шкільного етапів постембріонального розвитку. Поняття прямого онтогенезу та процесу яйцеживонародження. Стадії метаморфозу з повним та неповним перетворенням ембріону у дорослу особину.
презентация [49,5 K], добавлен 14.04.2011Розгляд питання про вплив генетично модифікованих організмів на людство. Використання методів геної модіфікації для вирішення проблем з промисловим забрудненням екології. Експериментальні дані про негативну дію ГМО на рослини, організми тварин та людини.
реферат [15,9 K], добавлен 10.05.2012Характеристика будови, опис та систематика основних класів, царств, підцарств та рядів тварин. Особливості будови та функціонування підцарств одноклітинних, багатоклітинних, класу ракоподібних, павукоподібних, комах, типу хордових тварин та ссавців.
конспект урока [4,8 M], добавлен 19.07.2011Функціонально-структурна характеристика спинного мозку. Значення нейронних елементів спинного мозку. Розподіл аферентних та еферентних волокон на периферії. Функції спинного мозку. Механізми розвитку міотатичних рефлексів. Складові частини стовбура мозку.
презентация [559,8 K], добавлен 17.12.2014Історія розвитку та застосування біотехнології - комплексу наук, технічних засобів, спрямованих на одержання і використання клітин мікроорганізмів, тварин і рослин, а також продуктів їх життєдіяльності: ферментів, амінокислот, вітамінів, антибіотиків.
реферат [27,9 K], добавлен 07.12.2010Порушення гомеостазу в організмі внаслідок гемопаразитарної інвазії. Методи оцінки стану організму. Ступень напруження адаптаційних процесів Pelophylax ridibundus, що інвазовані гемопаразитами. Застосування інтегральних індексів лейкоцитарної формули.
статья [999,7 K], добавлен 21.09.2017
