Молекулярні та клітині механізми вікових змін функціональних властивостей сполучної тканини

18. Вплив механічного напруження в сполучній тканині на інтенсивність синтезу та концентрацію біополімерів міжклітинного матриксу / Н. І. Буланкина, Т. В. Костіна, О. М. Пономаренко, А. Б. Ель-та`алу // Матеріали Х Українського біохімічного з'їзду, Одеса, 13-17 вересня 2010 р. - Одеса, 2010. - С. 19. (Дисертант виміряв концентрації колагену, еластину та ГАГ в зразках шкіри, провів статистичну обробку результатів, прийняв участь в їх аналізі).

19. Деформація фібробласту - ланцюг передачі сигналу про механічне напруження та структурно-функціональні властивості молекул, що синтезуються / А. Б. Эль-та`алу, В. Ю. Водоп'янова, К. В. Фальченко, Ю. Г. Кот // Матеріали V Міжнародної конференції молодих науковців «Біологія: від молекули до біосфери», (Харків, 22-25 листопада 2010 р.). - Харків, 2010 - С. 53-55 (Дисертант дослідив вплив деформації фібробластів на вміст колагену і ГАГ в культуральному середовищі).

АНОТАЦІЇ

Ель та'алу А. Б. «Молекулярні та клітинні механізми вікових змін функціональних властивостей сполучної тканини» - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.13 - фізіологія людини і тварин. - Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, Харків, 2011.

Вивчено зв'язок синтезу, розпаду і вмісту колагену типу І, еластину і ГАГ у шкірі, аорті і хвостових сухожиллях з їх функціональними властивостями у щурів 1, 3, 12 і 24 місяців; роль вікових особливостей процесингу в структурній стабільності колагену і утворенні колагенових фібрил; залежність метаболізму колагену і ГАГ в фібробластах від кількості їх поділень.

Міцність на розрив досліджених тканин збільшується з віком; модуль Юнга та енергія пружної деформації зменшуються до 3 місяців і далі зростають; максимальне відносне подовження та енергія в'язкої течії, підвищуючись до 3 місяців, далі знижуються. В основі цього - різні вікові зміни інтенсивностей синтезу і розпаду колагену, еластину і ГАГ, які призводять до зниження в тканинах у 3-місячному віці і зростання в подальшому відношення колаген/еластин та колаген/У ГАГ. Швидкість та вільна енергія Гіббса теплового руйнування надмолекулярних колагенових утворень, зменшившись до 3 місяців, зростають до 24 місяців, що свідчить про таку ж вікову динаміку їх структурної стабільності.

Інтенсивність збільшення розмірів фібрил, самозібраних з колагену, до 3- місячного віку уповільнюється, а далі зростає. Це є результатом зниження до 3 місяців утворення внутрішньомолекулярних альдольних зв'язків і міжмолекулярних шиффових основ та зростання утворення останніх від 3 до 24 місяців.

На культурі фібробластів показано, що вікові особливості метаболізму і вмісту конструкційних біополімерів у сполучній тканині запрограмовані в цих клітинах.

Ключові слова: сполучна тканина, в'язкопружність, термостабільність, фібробласти, колаген типу І, еластин, глікозаміноглікани, синтез, процесинг, фібрилоутворення.

Эль-та'алу А. Б. «Молекулярные и клеточные механизмы возрастных изменений функциональных свойств соединительной ткани» - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13 - физиология человека и животных. - Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина, Харьков, 2011.

Изучена связь между особенностями метаболизма и содержанием коллагена, эластина и ГАГ и функциональными свойствами кожи, аорты и хвостовых сухожилий белых крыс 1, 3, 12 и 24 месяцев; роль возрастных изменений внутри- и внеклеточных стадий процессинга коллагена типа І в формировании и структурной стабильности его надмолекулярных образований; зависимость интенсивности метаболизма коллагена и ГАГ в фибробластах от числа их делений.

Показано, что от 1 до 24 месяцев прочность исследованных тканей на разрыв непрерывно увеличивается за счёт постоянного роста в них концентраций коллагена и эластина. Модуль Юнга и удельная доля энергии упругой деформации в общей энергии деформации тканей снижаются, а максимальное относительное удлинение и удельная доля энергии вязкого течения увеличиваются от 1 до 3 месяцев, что коррелирует с накоплением ГАГ. От 3 до 24 месяцев динамика этих показателей противоположна. Такая инверсия направленности возрастных изменений вязко-упругих свойств тканей определяется снижением к 3-месячному возрасту отношения концентрации коллагена (определяет гуковскую упругость и жёсткость ткани) как к концентрации эластина (определяет резиноподобные упругость и растяжимость), так и к концентрации ГАГ, от которых в значительной мере зависят вязкие свойства тканей. Лишь после 3 месяцев отношения коллаген/эластин и коллаген/У ГАГ начинают повышаться. Радиоизотопным методом показано, что возрастные особенности отношения коллаген/эластин определяются более резким снижением синтеза и повышением распада коллагена по сравнению с эластином от 1 до 3 месяцев и противоположным характером - в период от 3 до 24 месяцев.

В коже интенсивность гидроксилирования Про и окислительного дезаминирования е-NH2-групп Лиз и Олиз снижаются на протяжении исследованного постнатального онтогенеза, особенно от 1 до 3 месяцев. Это замедляет в данный период образование в коллагеновых надмолекулярных структурах поперечных ковалентных связей - внутри- и межмолекулярных альдолей и межмолекулярных шиффовых оснований. Образование и накопление межмолекулярных поперечных связей интенсифицируется в период от 3 до 24 месяцев. В результате структурная стабильность коллагеновых образований матрикса, оцениваемая по скорости и величине свободной энергии Гиббса их теплового разрушения, снижаясь от 1 до 3 месяцев, в дальнейшем непрерывно растёт. При этом влияние продолжающегося снижения степени гидроксилирования Про на термостабильность коллагена на фоне возрастных изменений окислительного дезаминирования е-NH2-групп Лиз и Олиз не проявляется.

Фибриллы, образующиеся самосборкой in vitro из коллагена молодых животных, имеют меньшие длины и диаметры, чем из коллагена старых. Рост размеров фибрилл замедляется от 1 к 3 месяцам, а в дальнейшем растёт до 24-месяцев. Возрастные особенности фибриллогенеза также определяются характером поперечного связывания коллагена, зависящего от его процессинга в онтогенезе.

Биологический смысл инверсии наблюдаемых изменений метаболизма и функциональных свойств соединительной ткани в раннем постнатальном онтогенезе состоит в том, что в этот период организм интенсивно растёт, и высокопрочные, жесткие межклеточные образования матрикса не благоприятны для дифференцировки и перемещения клеток и успешного морфогенеза.

На культуре фибробластов показано, что возрастные особенности метаболизма и содержания конструкционных биополимеров в соединительной ткани запрограммированы в этих клетках.

Ключевые слова: cоединительная ткань, вязкоупругость, термостабильность, фибробласты, коллаген типа І, эластин, гликозаминогликаны, синтез, процессинг, фибриллообразование.

El-ta'alu A. B. Molecular and cellular mechanisms of age-related
changes of connective tissue functional properties . - The manuscript.

Dissertation thesis on obtaining the scientific degree of PhD (Biology) in the speciality 03.00.13 - physiology of man and animals. - V. N. Karazin Kharkiv National University, Kharkiv, 2011.

It have been studied the relations between synthesis, degradation, and content of type 1 collagen, elastin, and GAG in the skin, aorta, and caudal tendons of 1-, 3-, 12-, and 24-month old rats; the role of age characteristics of processing in the structural stability of collagen and collagen fibrils formation at the rats' postnatal ontogeny; the relations between collagen and GAG metabolism in fibroblasts and the number of their divisions.

The breaking power of the connective tissues constantly increases with age; the stretch modulus and the energy of elastic deformation decrease between 1 to 3 months, then increase until 24 months; their maximum specific elongation and viscous flow energy increase between 1 and 3 months, decreasing steadily afterwards. The base of this phenomena are the different age-related changes of intensities of synthesis and degradation of collagen, elastin and GAG, that lead to decrease in tissue in 3 month age and growth in the future ontogeny collagen/elastin and collagen/У GAG ratios. Velocity ??and Gibbs free energy of collagen supramolecular structures thermal destruction are falling between 1 to 3 months and increasing to 24 months, with the similar dynamics of their structural stability.

Intensity of age-related increasing of collagen self-assembly fibrils' size falls between 1 to 3 months; then increases until 24 months. Both phenomena reflect the result of reduction from 1 to 3 months intramolecular aldol cross-linking and intermolecular Schiff bases formation: intensification of later process between 3 and 24 months. These phenomena are related to collagen processing peculiarities.

Fibroblast culture shows that age attributes of metabolism and content of structural biopolymers in the connective tissue are programmed in these cells.

Key words: connective tissue, visco-elasticity, thermal stability, fibroblasts, collagen type I, elastin, glycosaminoglycans, synthesis, processing, fibrillogenesis.

Размещено на Allbest.ru