Особливості енергетичного та пластичного обміну ембріональних тканин та клітин у фізіологічних умовах та умовах метаболічного середовища зрілого організму

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство охорони здоров'я України

Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

14.03.03 - Нормальна фізіологія

Особливості енергетичного та пластичного обміну ембріональних тканин та клітин у фізіологічних умовах та умовах метаболічного середовища зрілого організму

Мазур Оксана Євгенівна

Львів 2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Львівському національному медичному університеті імені Данила Галицького МОЗ України.

Науковий керівник: доктор медичних наук, професор Скляров Олександр Якович Львівський державний медичний університет імені Данила Галицького МОЗ України, завідувач кафедри біологічної хімії

Офіційні опоненти: доктор медичних наук, професор Вадзюк Степан Несторович, Тернопільська медична академія імені І.Я. Горбачевського, МОЗ України, завідувач кафедри нормальної фізіології

доктор медичних наук, професор Турчин Іван Семенович, заступник керівника по науці Координаційного центру трансплантації органів, тканин і клітин МОЗ України, м. Київ

Провідна установа: Дніпропетровська державна медична академія МОЗ України

Захист відбудеться “8” жовтня 2003 р. о 11 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.600.03 у Львівському національному медичному університеті імені Данила Галицького МОЗ України, за адресою: 79010, м. Львів, вул. Пекарська, 52.

З дисертацією можна ознайомитися у Науковій бібліотеці Львівського національного медичного університету імені Данила Галицького МОЗ України (79000, м. Львів, вул. Січових Стрільців, 6)

Автореферат розісланий “6” вересня 2003 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Федорів Я.М.

1. Загальна характеристика роботи

ембріональний алотрансплантація реципієнт перитонізація

Актуальність теми. Проблема раневої репарації та зв'язаної з нею тканинної регенерації є однією з ключових у практичній медицині. Регенераторні процеси не лише забезпечують відновлення дефекту тканин при їх пошкодженні, але і є структурною основою посилення тієї чи іншої функції тканини чи клітини (Tiboni G. M., Bucciarelli T., Amicarelli F., 1997). У зв'язку з цим інтенсивність і характер регенераційних процесів суттєво впливають на резистентність організму. Одним зі шляхів впливу на регенерацію є зміна енергетичного метаболізму в тканині в цілому й на рівні організму (Backstrom S., Khatchadourian C., Joly C., Menezo Y., 1996, Le Bras S., 1998, Lequarre A. S., Grisart B., Moreau B., 1997). Відомо, що трансплантація ембріональних тканин може використовуватись для стимуляції регенерації, трансплантовані тканини створюють модель (каркас) для регенераційних процесів (Азолов В. В., Дмитриев Г. И., 1989, Peacock E. E., Van Winkle W., 1970). Тканини ембріона здатні впливати на інші й визначити напрямок їх розвитку, продукуючи індуктори - речовини, які сприяють реалізації програм диференціювання клітин (С. И. Еринеев и др., 1993, Smoak I. W., 1997).

Таким чином, вивчення метаболізму ембріональних тканин та клітин має під собою подвійне підгрунтя - з однієї сторони це дослідження особливостей енергетичного й пластичного обміну ембріональних тканин і клітин, а з іншого - це відповідь на замовлення практичної медицини, яке полягає у визначенні метаболічних взаємовідносин ембріональних трансплантатів та тканин зрілого реципієнта.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема кандидатської дисертації затверджена на засіданні Вченої Ради медичного факультету № 1 Львівського національного медичного університету імені Данила Галицького МОЗ України 14.04.1998 року, протокол № 6. Дисертаційна робота є фрагментом наукової роботи кафедри факультетської хірургії ЛНМУ “Вивчити ступінь операційного ризику в абдомінальній хірургії з метою попередження ускладнень” (№ державної реєстрації ВН. 21. 00. 000189).

Метою роботи було провести порівняльну характеристику метаболічних процесів різних ембріональних тканин на основі вивчення особливостей енергетичного та пластичного обміну ембріональних тканин і клітин у фізіологічних умовах та після алотрансплантації зрілому реципієнту.

Завдання дослідження:

Вивчити особливості процесів енергообміну та біосинтезу ембріональних тканин і клітин на основі дослідження показників гліколізу, циклу трикарбонових кислот, пентозофосфатного циклу ембріональної очеревини, шкіри та ембріональних остеобластів.

Вивчити гісто-морфологічні зміни вільно пересаджених алогенних трансплантатів ембріональної очеревини та шкіри в рану тонкої кишки зрілого реципієнта.

Вивчити особливості процесів енергообміну та біосинтезу вільно алотрансплантованих ембріональних тканин і клітин в тканину зрілого реципієнта.

Провести порівняльний аналіз метаболічних процесів різних ембріональних тканин та вивчити особливості філогенетичної еволюції ембріонального метаболізму.

Об'єкт дослідження: енергетичний та пластичний обмін ембріональної очеревини, шкіри та остеобластів у звичайних умовах та після трансплантації зрілому реципієнту.

Предмет дослідження: активність ферментів гліколізу, циклу Кребса, пентозофосфатного циклу, метаболітів окисно-відновних реакцій ембріональної очеревини, шкіри та остеобластів у звичайних умовах та після трансплантації зрілому реципієнту.

Методи дослідження. Статевозрілим неінбредним самцям кролів пересаджувалися клапті шкіри та м'язово-очеревинного пласту (котрий надалі умовно називали очеревиною) двотижневого ембріона на незашиту рану тонкої кишки та ембріональні остеобласти в кісткову рану. У подальшому досліджувалися зміни енергетичного та пластичного обміну в ембріональних трансплантатах шляхом визначення активності ферментів циклу Кребса (ЦТК), пентозофосфатного шляху (ПФШ), гліколізу та вмісту субстратів окисно-відновних реакцій. Морфологічні зміни в ембріональних трансплантатах оцінювали за результатами гістологічних досліджень.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше на основі дослідження показників гліколізу, циклу трикарбонових кислот, пентозофосфатного циклу ембріональної очеревини, шкіри та ембріональних остеобластів у звичайних умовах та після алотрансплантації зрілому реципієнту встановлено, що метаболізм ембріональних тканин має специфічні, особливі риси, які визначаються морфологічною структурою тканини, її організацією, ступенем диференціації. У роботі показано, що для ембріональних тканин та клітин характерні різні метаболічні процеси, активність яких залежить від структурних змін, функціональної активності та рівня розвитку тканини. На основі отриманих результатів доведено, що метаболізм вільно трансплантованих ембріональних тканин є незалежним від метаболічних змін оточуючих тканин зрілого реципієнта. Встановлено, що ембріональні тканини характеризуються відмінною динамічною спрямованістю метаболічних процесів після вільної алотрансплантації зрілому реципієнту, і їх адаптивні можливості до метаболічних умов дорослого організму залежні від морфологічної зрілості тканини.

Практичне значення отриманих результатів. Вперше обгрунтовано застосування вільної алотрансплантації ембріональних тканин для активної безпосередньої корекції процесів репарації ран з метою підвищення надійності та ефективності їхнього загоєння. Наукова новизна й практична значимість дослідження підтверджена патеном на винахід України (Патент 6755, Україна, МКВ 5 А61В 17/00, А61К 35/00) „Спосіб перитонізації кукси дванадцятипалої кишки”.

Дані дисертаційної роботи впроваджені в навчальний процес на кафедрах нормальної фізіології, біохімії, факультетської хірургії Львівського національного медичного університету. Результати роботи також впроваджені в клінічну практику хірургічних відділів Львівської обласної клінічної лікарні.

Особистий внесок здобувача. Здобувач виконала забір та попередню обробку клітинного та тканинного експериментального матеріалу, провела усі лабораторні біохімічні дослідження. Здобувач провела статистичний аналіз результатів досліджень на персональному комп'ютері за допомогою пакету прикладних програм STATGRAFICS, узагальнила отримані результати, є співавтором одного патенту України. Разом з доцентом кафедри гістології та ембріології к. мед. н. Вишемірською Л.Д. провела клініко-морфологічне обстеження оперованих тварин.

Апробація результатів дисертації. Дисертаційна робота обговорювалась на спільному засіданні співробітників кафедри факультетської хірургії та кафедри фізіології Львівського національного медуніверситету, матеріали дисертації доповідались на XVIII з'їзді Європейського товариства штучних органів (Відень, 1991), на IV конгресі світової федерації українських лікарських товариств (Харків, 1992), на 1 національному конгресі анатомів, гістологів, ембріологів та топографоанатомів України (Івано-Франківськ, 1994), на I (XVII) з'їзді хірургів України (Львів, 1994), на VII Українському біохімічному з'їзді (Київ, 1997).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 18 робіт, з них 3 статті у фахових наукових журналах, один патент на винахід України, 7 у збірниках наукових праць, 7 у матеріалах і тезах конференцій.

Об'єм і структура дисертації. Дисертація складається зі вступу, огляду літератури, матеріалів та методів досліджень, 4 розділів власних досліджень, аналізу та узагальнення отриманих результатів, висновків, списку використаних літературних джерел, що містить 160 найменувань, з них - 98 кирилицею і 62 латиною, і додатків. Матеріали дисертаційної роботи викладені на 135 сторінках машинописного тексту, ілюстровані 48 таблицями, 29 рисунками та 14 світлинами.

2. Основний зміст роботи

Матеріали та методи досліджень. Вивчення енергообміну та біосинтезу сегменту тонкої кишки, в межах якого виконана ентеротомія й трансплантація ембріональних тканин, проведено на 110 кролях, яких розділено на 4 групи.

Першій групі тварин (28 кролів) виконано аллотрансплантацію ембріональної очеревини, другій (28 кролів) - аллотрансплантацію ембріональної шкіри. Кожній тварині пересаджено 3 клапті ембріональної тканини на незашиту рану тонкої кишки за загальноприйнятою методикою.

Окремі дві групи (контрольні) склали тварини, в яких досліджували процеси енергообміну та біосинтезу в звичайних умовах (12 кролів), та після контрольної ентеротомії, виконаної за прийнятою методикою з однорядним швом рани кишки (12 кролів). 30 кролям пересаджено ембріональні остеобласти в кісткову рану.

Методика ентеротомії. Тварини оперовані під комбінованим дом'язовим наркозом. Виконували повздовжню ентеротомію на протязі 1,5 - 2,0 см. Рану кишки або залишали відкритою, або зашивали вузловими серозно-м'язовими однорядними повздовжніми швами (prolen 6.0).

Методика трансплантації ембріональних тканин і клітин. Донорами служили ембріони самки кроля кінця другого - початку третього тижня вагітності. З черевної стінки ембріона сепарували клапті шкіри та м'язово-очеревинного пласту, котрий у подальшому умовно називали очеревиною. Клапті діаметром 1,5 - 2,0 см фіксували швами поверх рани тонкої кишки.

Для виділення остеобластів використовували росткові зони трубчатих кісток кінцівок трьохтижневого ембріона кроля. Під мікроскопом МБІ-6 при чотирьохразовому збільшенні в умовах темного поля локалізували росткові зони кісток і висікали їх. Одержаний матеріал гомогенізували. Для одномоментної трансплантації використовували 200 - 300 мг клітинної суспензії.

Виділення мітохондріальної та цитоплазматичної фракції тканини здійснювали за методикою диференціального центрифугування Джонсона і Ларді (1967).

Активність лактатдегідрогенази (ЛДГ, к. ф.1.1.1.27), малатдегідрогенази (МДГ, к. ф.1.1.1.37), глюкозо-6-фосфатдегідрогенази (Гл-6-ФДГ, к. ф.1.1.1.49) визначали за швидкістю окислення або відновлення нікотинамідних коферментів, яку реєстрували спектрофотометром СФ-26 через кожні 30 сек впродовж 3 хв за зменшенням величини оптичної щільності при довжині хвилі 340 нм та об'ємі інкубаційного середовища 3 мл.

Активність сукцинатдегідрогенази (СДГ, к.ф.1.3.99) вираховували за зменшенням кількості ферріціаніду, який знаходиться в стехіометричному відношенні 2 : 1 до зменшення сукцинату, в ході ферментативної реакції й визначали спектрофотометрично при довжині хвилі 420 нм.

Визначення кількості піровиноградної кислоти в тканинах здійснювали за методом Цока і Лампрехта (1970).

Рівень молочної кислоти в тканинах визначали за методом Хохорста (1970).

Визначення активності кислої фосфатази проводили стандартними наборами реактивів „Лахема” (ЧССР).

Гістологічні препарати забарвлювали гематоксилін-еозином за загальноприйнятою методикою й вивчали під світловим мікроскопом.

Статистичний аналіз виконали на персональному комп'ютері за допомогою пакету прикладних програм STATGRAFICS зі застосуванням різних варіантів статистичної обробки матеріалу (у тому числі факторний і кластерний аналіз).

Результати досліджень та їх обговорення

Морфологічна характеристика вільно алотрансплантованих ембріональних тканин. Внаслідок трансплантації ембріональних тканин в організмі реципієнта виникає реакція на трансплантат, однак вона маловиражена й перебігає дуже повільно. Імунна реакція на трансплантацію ембріональних тканин не має характерних ознак реакції відторгнення трансплантата, інтенсивність її не залежить від виду пересадженої тканини, морфологічними проявами її є лімфоїдна інфільтрація пересадженої тканини з повнокрів'ям судин.

Після трансплантації ембріональна очеревина з третьої доби набуває сполучнотканинної будови. У деяких випадках і сама латка, і мезотелій, що її покриває, відшаровуються масивними крововиливами, однак зберігають життєздатність та функціональну активність. Проте вже до кінця 2-го тижня спостереження констатовано очищення тканини латки, основна маса якої складається з повнокровної сполучної тканини з елементами вогнищевої лімфоїдної інфільтрації. У трансплантаті з часом спостерігається зменшення кількості лімфоїдних елементів та повнокров'я. Наприкінці 3-го місяця трансплантована латка зменшується до ледь помітної смужки й побудована зі сполучної та прошарку жирової тканини, частково з'єднаної зі стінкою кишки. Таким чином, з перших днів після трансплантації відбувається своєрідна морфологічна трансформація пересаджених тканин - їхня структура набуває сполучнотканинної будови.

У випадку трансплантації ембріональної шкіри трансплантат з ранніх термінів спостереження має будову, що в цілому відповідає будові шкіри - зроговілий епітелій, волосяні фолікули. Сполучнотканинна основа пересадженої шкіри побудована з молодої грануляційної тканини. Характерними є крововиливи, лімфоїдна інфільтрація.

До кінця 2-го тижня післяопераційного періоду повнокровна, багата на клітини фібробластичного ряду сполучнотканинна основа трансплантата зростається з кишкою. На протязі всього часу після операції спостерігаються послідовні ознаки очищення сполучної тканини трансплантата, багатої на клітини фібробластичного ряду від лейкоцитарної та еритроцитарної інфільтрації, перетворення зачатків і сформованих волосяних фолікулів у дрібні рогові кісти. Через 6 місяців після пересадки латка має вигляд тонкого прошарку повнокровної сполучної тканини або повністю заміщується жировою тканиною.

Морфо-функціональні особливості ембріональних трансплантатів зберігались обмежений проміжок часу, а відтак пересаджені тканини поступово заміщувалися сполучною чи жировою тканиною. Пухлинної трансформації в жодному випадку не спостерігали.

Порівняльна характеристика процесів енергообміну та біосинтезу ембріональних тканин і клітин. Для всіх спостережень метаболічних процесів ембріональних тканин та клітин характерним є висока активність енергообміну, а інтенсивність біосинтетичних процесів визначається ступенем диференціації об'єкту дослідження.

Активність гліколізу відповідає диференційованості клітинної маси - процеси гліколізу найбільш інтенсивно протікають в ембріональній очеревині, диференціація якої найменш виражена. Для ембріональної очеревини характерний дуже високий показник лактатдегідрогенази й високий рівень показників пірувату та лактату, найнижчі показники - у ембріональних остеобластах.

Інтенсивність циклу трикарбонових кислот є найвищою в дослідженнях ембріональних остеобластів - рівень активності ферментів малатдегідрогеназного човникового механізму значимо перевищує показники досліджень ембріональної очеревини, які займають другу позицію в шкалі порівняльної характеристики активності ЦТК.

Однак, якщо в енергетичному забезпеченні остеобластів домінує малатдегідрогеназний човниковий механізм, то процеси енергообміну ембріональної очеревини в основному забезпечуються активованим гліколізом та сукцинатдегідрогеназним окисленням.

Показники активності глюкозо-6-фосфатдегідрогенази для досліджень ембріональної очеревини та остеобластів корелюють з показниками енергообміну. Дуже висока активність Гл-6-ФДГ ембріональної шкіри пояснюється домінуванням пентозофосфатного циклу в забезпеченні як енергетичних, так і біосинтетичних потреб.

Для ембріональної очеревини характерний вищий енергетичний потенціал, ніж у ембріональної шкіри який може бути реалізований як шляхом гліколізу, так і циклу трикарбонових кислот, при незначній активності процесів біосинтезу. Нагромаджений значний енергетичний ресурс, реалізується в інших, відмінних від біосинтезу, метаболічних шляхах (наприклад подальша диференціація тканини), і є свідченням високої готовності ембріональної тканини до відповіді на зовнішню стимуляцію.

В ембріональних остеобластах енергія гліколізу та ЦТК, в основному, використовується в процесах біосинтезу - енергоємкість пластичних процесів ембріональної кістки дуже висока, оскільки розвиток і ріст кісткової тканини потребують великих затрат.

Об'єкти спостережень ембріональної шкіри займають проміжне положення при порівнянні з ембріональною очеревиною та остеобластами - забезпечення інтенсивних процесів біосинтезу здійснюється завдяки активованим реакціям циклу трикарбонових кислот.

Особливості енергообміну та біосинтезу ембріональних тканин після трансплантації на незашиту рану тонкої кишки. Енергетичне забезпечення репаративних процесів тонкої кишки в ранньому післяопераційному періоді, переважно, здійснюється завдяки різкому підвищенню активності ферментів циклу трикарбонових кислот - на 3-й день після ентеротомії активність цитоплазматичної малатдегідрогенази зростає в дев'ять разів, мітохондріальної малатдегідрогенази та сукцинатдегідрогенази в 2 - 3 рази (рис. 1, 2). Одночасно, майже у вісім разів, зменшується кількість пірувату, падає рівень лактату. Активність лактатдегідрогенази незначно зростає.

Рис. 1 Динаміка показників малатдегідрогенази рани тонкої кишки після ентеротомії



Рис. 2 Активність сукцинатдегідрогенази рани тонкої кишки після ентеротомії

Особливої уваги заслуговує динаміка показників глюкозо-6-фосфатдегідрогенази - активність ферменту стрімко знижується впродовж перших 7-и днів після ентеротомії

Починаючи з 7-го дня після операції рівень показників малатдегідрогенази зменшується практично до рівня вихідних величин і стабілізується, в той час коли активність СДГ через два тижні знову підвищується; збільшується також активність лактатдегідрогенази, дещо зростає показник пірувату й відповідно до нього падає рівень лактату, що, у загальному, можна розцінити як розвиток адаптаційно-компенсаторних реакцій спрямованих на поступове відновлення метаболізму клітини. Таким чином, серйозна метаболічна проблема, яка виникає перед організмом у ранньому післяопераційному періоді, вирішується шляхом граничного напруження аеробних механізмів енергозабезпечення. У зв'язку з тим, що енергоємність процесів, які проходять в стінці тонкої кишки дуже висока, активність біосинтезу зменшується до критичного рівня.

На третій день після трансплантації ембріональної очеревини в тканині значно падає активність лактатдегідрогенази, зменшується кількість пірувату, лактату в тканині та рівень лактату й пірувату крові. Таким чином, незважаючи на явища тканинної гіпоксії, процеси анаеробного гліколізу не відіграють особливої ролі в пересадженій ембріональній очеревині. При трансплантації ембріональної шкіри метаболічні процеси відповідають стану тканинної ішемії: нагромаджуються недоокислені продукти, зменшується активність циклу трикарбонових кислот, у зв'язку з чим падає активність ЛДГ та перестає утилізуватися піруват.

У цей же період після трансплантації ембріональної очеревини рівень активності як мітохондріальної, так і цитоплазматичної МДГ помітно знижується - він навіть нижчий від вихідних контрольних показників тонкої кишки, проте одночасно значно зростає активність СДГ, оскільки, при використанні сукцинату як субстрату окислення мітохондрії синтезують більшу кількість макроергічних сполук.

Через тиждень після операції рівень показників трансплантованої тканини відповідає вихідним показникам ембріональної очеревини. Таким чином, протягом 7-ми днів, незважаючи на явища тканинної ішемії, несприятливі умови в яких перебували трансплантовані тканини, відновилася їхня функціональна активність зі збереженням особливостей ембріонального метаболізму, відбулось „метаболічне відновлення” трансплантованої ембріональної тканини.

Трансплантація ембріональної шкіри супроводжується схожою динамікою циклу трикарбонових кислот; одночасно зростає рівень пірувату та лактату крові. Проте, зміни показників, порівняно з попередніми при трансплантації ембріональної очеревини, менш виражені.

Починаючи з місячного терміну спостереження після трансплантації ембріональних тканин, характерна певна однорідність результатів: кількість пірувату й лактату в тканині стабілізується й утримується на одному рівні, дещо нижчому від контрольних показників кишки. У той же час активність лактатдегідрогенази циклічно змінюється - рівень ЛДГ незначно зростає на 30-ий день, падає на 60-ий і знову зростає на 90-ий день спостереження. Направленості змін ЛДГ відповідають ледь помітні зворотні коливання пірувату. Таким чином спостерігається активне ініціювання процесів гліколізу іншими метаболічними ланцюгами, й насамперед ЦТК, потужність яких значно зросла.

Простежена динаміка відповідає метаболічним змінам, які виникають у зв'язку з морфологічною трансформацією пересаджених тканин, втратою характерних як структурних, так і метаболічних ембріональних рис, зменшенню активності енергетичного обміну трансплантованих ембріональних тканин.

На відміну від показників гліколізу, циклу трикарбонових кислот у перші три дні післяопераційного періоду спостерігається різка активація пентозофосфатного циклу. Таким чином у стресових, критичних умовах раннього післяопераційного періоду, в умовах вираженої тканинної ішемії актуалізуються філогенетичні молодші метаболічні ланцюги.

У пізніших термінах спостереження динамічних змін різних метаболічних ланцюгів (гліколізу, ЦТК, пентозофосфатного циклу) характерними є одинакові риси - різка активація на 7-ий, з наступним зменшенням активності на 14-ий день.

Особливості метаболічних процесів вільно алотрансплантованих ембріональних остеобластів. При вільній алотрансплантації ембріональних остеобластів пересаджені клітини опиняються у своєрідній метаболічній ситуації зумовленій ізольованістю трансплантата від оточуючих тканин, оскільки реваскуляризація неокістки здійснюється бідною на судини кісткою реципієнта. Відсутність повноцінного судинного зв'язку зі зрілою тканиною визначає, по-перше, певну незалежність метаболічних процесів, а також, явища тканинної ішемії трансплантованих клітин.

Встановлено, що для вільно пересаджених ембріональних остеобластів сукцинатдегідрогеназне окислення та процеси енергообміну за зрілим типом мають істотне значення. Реально значимим є вплив вираженої тканинної ішемії. Васкуляризаційні зміни, динаміка мікроперфузійних показників, мають суттєве значення для морфологічної трансформації ембріональних клітин, визначаючи їхній розвиток та диференціацію.

Після трансплантації спостерігається своєрідна періодичність змін показників ЛДГ: через три дні після трансплантації активність ферменту незначно зменшується, однак на сьомий день післяопераційного помітно зростає, а відтак, через два тижні знову зменшується більше ніж вдвічі.

У перші дні після трансплантації, коли домінують явища тканинної ішемії, спостерігається відносна стабільність показника ЛДГ, що забезпечує виживання трансплантата в умовах активованого анаеробного гліколізу.

Таким чином, на третій день післяопераційного періоду основну роль в енергетичному забезпеченні трансплантованих ембріональних остеобластів відіграє анаеробний гліколіз при незначній активності ферментів циклу трикарбонових кислот.

Впродовж тижня існуюча вимушена метаболічна ситуація суттєво змінюється - помітно зростає активність цитоплазматичної малатдегідрогенази, хоча й не досягає вихідних величин, і, що особливо важливо сукцинатдегідрогенази.

Через тиждень після операції активується аеробний гліколіз, субстрати якого спрямовуються в цикл трикарбонових кислот, внаслідок чого енергопродукуюча здатність пересаджених клітин різко зростає. Через 14 днів активність гліколізу різко зменшується, як і зменшується метаболічна активність пересаджених клітин взагалі, що пояснюється зменшенням енергетичних та пластичних потреб у зв'язку з відповідною морфологічною трансформацією трансплантованих остеобластів, домінуванням метаболічних законів кісткової тканини зрілого реципієнта.

Динаміка показників трикарбонового циклу корелює зі змінами активності лактатдегідрогенази. Спостерігається аналогічна динаміка показників - падіння активності на 3-ій день після трансплантації, помітне зростання на 7-ий день, а відтак знову зменшення активності через два тижні після операції.

На третій день післяопераційного періоду активність Гл-6-ФДГ зберігається практично на вихідному рівні, в той же час показник кислої фосфатази зменшується, тобто, активність біосинтезу утримується на рівні ембріональних тканин, а деструктивні процеси - мінімальні. Через 7 днів після трансплантації активність Гл-6-ФДГ різко зростає при подальшому падінні показника КФ, що свідчить про високу активність репаративних процесів.

Таким чином, перебуваючи в умовах зрілого організму ембріональні остеобласти втрачають свої характерні метаболічні риси, не підпорядковуючись однак умовам оточуючого середовища, існуючи за власними, на перший погляд хаотичними, метаболічними законами, які, очевидно, визначають процес трансформування клітинної маси в кісткову тканину.

Аналіз результатів дослідження. Дослідження різних метаболічних ланцюгів трансплантованих ембріональних тканин та клітин проведене на основі факторного аналізу. Виконано аналіз числових характеристик, сформовано кореляційні матриці для об'єктів досліджень трансплантатів ембріональної очеревини та шкіри й ембріональних остеобластів, сформовано матриці спостережень відповідно до термінів спостережень, проведено розрахунки для головних факторів з найбільшим відсотковим та нагромадженим вкладом: перший характеризує енергообмін та біосинтетичні процеси ембріонального періоду, другий репрезентує метаболізм за зрілим типом, а третій головний фактор характеризує сукцинатдегідрогеназне окислення, характерне для критичних, енергодефіцитних ситуацій. Аналіз досліджень проведено за ступенем інтенсивності процесів біосинтезу та енергообміну: f > +1 - процеси високої інтенсивності; -1?f ? +1 - процеси середньої інтенсивності; f < -1 - процеси низької інтенсивності.

Метаболічні процеси в інтактних ембріональних тканинах функціонують зі середньою інтенсивністю, за виключенням сукцинатдегідрогеназного окислення, активність якого в ембріональній шкіри мінімальна (нижче середніх величин).

Вихідна інтенсивність метаболічних процесів за ембріональним типом найвища для обох тканин. Для інтактних ембріональних тканин визначальним є ембріональний тип обміну, метаболізм за зрілим типом займає другу позицію. З 7-го дня після трансплантації ембріональний тип обміну стає основним, відірваність ембріональної очеревини від організму донора, умови тканинної ішемії дезорганізують структурно-функціональні взаємозв'язки пересадженої тканини і зумовлюють її повернення до більш юної форми метаболічної організації.

Водночас, порівняно вища зрілість ембріональної шкіри блокує метаболічне омолодження й у спостереженнях ембріональної шкіри починає помітно зростати роль метаболізму за зрілим типом. Через місяць після трансплантації ембріональних тканин основним стає зрілий тип метаболізму, незважаючи на те, що морфологічні риси ембріональної шкіри зберігаються й до третього місяця спостереження.

Аналіз динамічної активності різних метаболічних ланцюгів ембріональних тканин та клітин не може бути повноцінним без інтерпретації одержаних результатів через призму функціонально-морфологічної характеристики об'єктів дослідження та визначення співвідношень метаболізму трансплантата й реціпієнта.

У той час, коли в ембріональній шкірі є усі структурні елементи притаманні тканині зрілого організму, включаючи й додатки шкіри, і вона представляє собою завершену за гісто-морфологічними характеристиками тканину, трансплантат ембріональних остеобластів є лише конгломератом проліферативно активних ембріональних клітин. Ембріональна ж очеревина займає проміжну позицію, оскільки основними структурними компонентами її є сполучнотканинні елементи, зрілість яких і в дорослому організмі мінімальна.

Таким чином, за рівнем розвитку, структурною зрілістю, функціональною активністю об'єкти трансплантації можуть бути розміщені в класифікаційній шкалі від найнижчого рівня до найвищого в такому порядку: ембріональні остеобласти - ембріональна очеревина - ембріональна шкіра. Чи іншими словами це означає, що найбільш зрілою тканиною є ембріональна шкіра, а юними - ембріональні остеобласти.

Цим можна пояснити високу інтенсивність сукцинатдегідрогеназного окислення метаболічних досліджень ембріональних остеобластів до й після трансплантації, на третій день після трансплантації ембріональної очеревини, неактуальність сукцинатдегідрогеназного окислення для ембріональної шкіри (рис. 3).

Рис. 3 Інтенсивність метаболічних процесів трансплантованих ембріональних остеобластів

Паралельне співіснування й активне функціонування різних метаболічних шляхів у трансплантованих ембріональних тканинах та клітинах на пізніх етапах спостереження при наявності повноцінного судинного зв'язку з організмом дорослого реципієнта ставить під сумнів можливість прямої метаболічної індукції обмінних процесів ембріональних трансплантатів під впливом метаболізму дорослого організму. Вплив оточуючого метаболічного середовища є недостатнім для відповідної трансформації обмінних процесів ембріональних тканин та клітин. Визначальним в даній ситуації є поступова морфологічна трансформація трансплантатів, яка зумовлює утворення зрілої тканини з одночасним переходом на метаболізм зрілого організму.

Висновки

У дисертації, відповідно до поставленої мети, вирішено актуальне наукове завдання, що стосується порівняльного дослідження особливостей енергетичного та платичного обміну ембріональних тканин і клітин, до та після алотрансплантації зрілому реципієнту. З'ясовано метаболічні взаємовідносини ембріональних алотрансплантатів та тканин зрілого реципієнта.

1. Ембріональний метаболізм характеризується високою енергопродукуючою результативністю та, залежною від виду ембріональної тканини, специфічністю, особливості якої визначаються структурною зрілістю, функціональною активністю та рівнем розвитку відповідної тканини.

2. Для ембріональних тканин характерним є одночасне співіснування та активне функціонування як ембріонального типу енергообміну, так і метаболізму типового для зрілого віку.

3. Ембріональний тип метаболізму з характерною високою активністю пентозофосфатного циклу та сукцинатдегідрогеназного окислення є основним для ембріональних тканин та клітин. Морфологічна трансформація трансплантатів із заміщенням зрілою тканиною зумовлює перехід пересаджених тканин на метаболізм зрілого організму.

4. В екстремальних, несприятливих умовах можливий перехід ембріональних обмінних процесів до більш ранніх філогенетичних форм метаболічної організації. Мобільність метаболічної трансформації ембріональної тканини визначається її морфологічною зрілістю, ступенем диференціації та структурними особливостями.

5. Метаболізм вільно трансплантованих ембріональних тканин є незалежним від метаболічних змін оточуючих тканин дорослого реципієнта; динаміка показників гліколізу, ЦТК, пентозофосфатного циклу визначається явищами тканинної ішемії та морфологічними змінами ембріональних тканин.

6. Після трансплантації дорослому реципієнту, незважаючи на операційну травму, явища тканинної ішемії, вільну алотрансплантацію в несприятливе оточуюче середовище дорослого організму пересаджені тканини зберігають високу активність метаболізму за ембріональним типом .

7. Ембріональні тканини характеризуються відмінною динамічною спрямованістю метаболічних шляхів після вільної алотрансплантації (незважаючи на узагальнюючу часову подібність направленості метаболічних процесів). Пластичність, пристосованість обернено залежна від морфологічної зрілості тканини.

Список опублікованих праць за темою дисертації

Патент 6755, МКВ5 А61В 17/00, А61К 35/00. Спосіб перитонізації кукси дванадцятипалої кишки / Павловський М.П., Мазур Ю.І., Мазур О.Є. (Україна). - 2 с. (Здобувач виконала експериментальні дослідження, опрацювала та узагальнила результати. Павловський М.П. - загальне редагування, Мазур Ю.І. - ідея дослідження)

Особливості імунної відповіді на трансплантацію ембріональних тканин / Мазур Ю.І., Федечко Й.М., Дибас Б.В., Мазур О.Є., Павловський М.П. // Клінічна хірургія. - 1995. - № 12. - С. 23 - 25. (Здобувач брала участь в експериментальних дослідженнях. Мазур Ю.І. - ідея дослідження, інші співавтори - участь у проведенні досліджень та аналізів отриманих результатів)

Павловський М.П., Бойко Н.І., Мазур Ю.І., Дибас Б.В., Мазур О.Є. Використання ембріональних трансплантатів у клініці // Acta medica Leopolensia. - 1996. - № 1. - С. 70-75. (Здобувач провела літературний пошук, підготувала статтю до друку. Павловський М.П. - загальне редагування, інші співавтори - участь у проведенні досліджень та інтерпретації результатів)

Мазур О.Є. Порівняльна характеристика процесів енергообміну та біосинтезу деяких ембріональних тканин і клітин // Експериментальна та клінічна фізіологія і біохімія. - 2000. - С. 44-47.

Experimental allotransplantation of embryonal tissues / Pavlovsky M.P., Masur Yu.I., Pospishil Yu.A., Dybas B.V., Masur O.E. // The international journal of artificial organs. - 1991. - Vol. 14, №9. - P. 560. (Здобувач - експериментальні дослідження і статистична обробка результатів, Павловський М.П. - загальне редагування, інші співавтори - участь у проведенні досліджень та аналізі отриманих даних.)

Мазур О.Є., Мазур Ю.І. Аналіз енергозабезпечення ембріональних трансплантатів // Медична діагностика: Зб. наук. праць. - Львів, 1991. - С. 174 - 175. (Здобувач виконала літературний пошук, експериментальні дослідження, статистичну обробку отриманих результатів. Мазур Ю.І. - ідея дослідження та загальне редагування)

Діагностика життєздатності ембріональних алотрансплантатів / Павловський М.П., Мазур Ю.І., Дибас Б.В., Поспішіль Ю.О., Мазур О.Є. // Медична діагностика: Зб. наук. праць. - Львів, 1991. - С. 176 - 177. (Здобувач проводила експериментальні дослідження, в яких визначала основні показники процесів енергозабезпечення ембріональних трансплантатів. Павловський М.П. - загальне редагування, інші співавтори - узагальнення результатів та формулювання висновків)

Павловський М.П, Мазур Ю.І., Дибас Б.В., Поспішіль Ю.О., Мазур О.Є. Алотрансплантація ембріональних тканин в експерименті // Тези IV конгресу світової федерації українських лікарських товариств. - Харків, 1992. - С. 269 (Здобувач досліджувала активність ферментів та вміст субстратів енергообміну ембріональних трансплантатів, провела статистичну обробку результатів. Павловський М.П. - загальне редагування, інші співавтори - участь у проведенні експериментів та аналізі отриманих даних)

Мазур О.Є., Мазур Ю.І., Дибас Б.В. Особливості показників енергообміну вільнотрансплантованих ембріональних тканин // Науково-методичні аспекти фізіології: Зб. наук. праць Західного регіонального відділення Укр. фізіологічного тов-ва. - Львів, 1993. - С. 53 - 54. (Здобувач виконала біохімічну частину експериментальних досліджень та підготувала статтю до друку. Мазур Ю.І. - загальне редагування, Дибас Б.В. - участь у постановці досліджень та узагальненні результатів)

Мазур Ю.І., Мазур О.Є., Дибас Б.В. Алотрансплантація ембріональних тканин на рану тонкої кишки в умовах експериментального перитоніту та кишкової непрохідності // Тези доповідей І (XVII) з'їзду хірургів України. - Львів, 1994. - С. 409. (Здобувач здійснила літературний пошук та виконала статистичну обробку результатів. Мазур Ю.І. - ідея дослідження, Дибас Б.В. - участь у проведенні досліджень та редагуванні статті)

Мазур Ю.І., Мазур О.Є. Енергообмін рани тонкої кишки після трансплантації ембріональних тканин // Тези доповідей І (XVII) з'їзду хірургів України. - Львів, 1994. - С.408 (Здобувач провела експериментальні дослідження змін показників енергетичного та пластичного обміну у рані тонкої кишки, узагальнила отримані результати. Мазур Ю.І. - ідея дослідження та загальне редагування)

Мазур Ю.І., Мазур О.Є., Павловський М.П. Трансплантація ембріональних тканин: омана чи перспектива? // Бюлетень АН ВШ України. Західне регіональне медичне відділення. - 1994. - № 1. - С. 33 - 34. (Здобувач провела літературний пошук та підготувала статтю до друку. Павловський М.П. - загальне редагування, Мазур Ю.І. - ідея дослідження)

Мазур Ю.І., Мазур О.Є., Павловський М.П. Особливості динаміки процесів енергообміну та біосинтезу ентеротомної рани після трансплантації ембріональної очеревини // Актуальные вопросы физиологических аспектов гравитационной хирургии, детоксикации и перитонеального диализа в клинической практике: Материалы научно-практ. конф. - Хмельницкий, 1994. - С. 88 - 90. (Здобувач - літературний пошук, експериментальні дослідження та статистична обробка результатів. Павловський М.П. - загальне редагування, Мазур Ю.І. - участь у постановці досліджень та аналізі отриманих результатів)

Pawlowsky M., Masur J. I., Masur O. E. Energiestoffwechsel der peritonisierten Dьnndarmwunde // Wiener klinische Wochenschrift. - 1994. - Vol. 106, № 4. - S. 28. (Здобувач - статистична обробка експериментальних даних, узагальнення результатів дослідження. Павловський М.П. - загальне редагування, Мазур Ю.І. - участь у проведенні досліджень)

Energiestoffwechsel bei Peritonitis / Pawlowsky M., Masur J. I., Masur O. E., Dybas B. W. // Wiener klinische Wochenschrift. - 1994. - Vol. 106, № 4. - S. 28. (Здобувач - літературний пошук, участь в експериментальних дослідженнях, підготовка статті до друку. Павловський М.П. - загальне редагування, інші співавтори - узагальнення результатів та формулювання висновків)

Вплив алотрансплантації ембріональної тканини на репаративний процес ентеротомної рани / Мазур Ю.І., Вишемирська Л.Д., Дибас Б.В., Мазур О.Є. // Актуальні проблеми функціональної анатомії судинної системи: Матеріали наук. конф. анатомів, гістологів, ембріологів і топографоанатомів України, присвяченої 100-річчю від дня народження професора А.П. Любомудрова. - Львів, 1995. - С. 77. (Здобувач - літературний пошук, визначення активності основних ферментів енергообміну, участь в гістологічних дослідженнях. Вишемірська Л.Д. -консультаційна допомога в проведенні гістологічних досліджень, інші співавтори -участь в інтерпретації отриманих результатів та редагуванні наукової праці)

Орто- і гетеротопічна алотрансплантація ембріональних тканин / Павловський М.П., Мазур Ю.І., Созанський О.О., Поспішіль Ю.О., Мазур О.Є. // Лікарський збірник / Наукове товариство ім. Шевченка у Львові. Лікарська комісія. - Львів, 1996. - № 3. - С. 17 - 19. (Здобувач - біохімічна частина експериментальних досліджень, обробка та узагальнення отриманих результатів. Павловський М.П. - загальне редагування, Поспішіль Ю.О. - допомога в проведенні гістологічних досліджень, інші співавтори - узагальнення результатів та формулювання висновків)

Мазур О.Є. Особливості процесів енергообміну та біосинтезу деяких ембріональних тканин і клітин // Тези доповідей VII Українського біохімічного з'їзду. - 1997. - С. 47 - 48.

Анотація

Мазур О. Є. Особливості енергетичного та пластичного обміну ембріональних тканин та клітин у фізіологічних умовах та умовах метаболічного середовища зрілого організму. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук за спеціальністю 14.03.03 - нормальна фізіологія. - Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького, Львів, 2003.

У роботі представлено експериментальні дослідження енергетичного та пластичного обміну ембріональних тканин і клітин до та після алотрансплантації зрілому реціпієнту. На основі отриманих даних встановлено, що ембріональний обмін речовин залежить від рівня розвитку тканини, характеризується високою активністю енергетичного обміну. Для ембріональних тканин і клітин характерне одночасне існування та активне функціонування ембріонального типу обміну речовин і метаболізму характерного для зрілого організму. Активність енергетичного та пластичного обміну трансплантованих ембріональних тканин і клітин не залежать від метаболічних змін оточуючих тканин зрілого реципієнта. Морфологічна трансформація ембріональних трансплантатів зумовлює їх перехід на тип обміну речовин притаманний зрілому організму. В екстремальних, несприятливих умовах можливий перехід ембріональних обмінних процесів до більш ранніх філогенетичних форм метаболічної організації. Для клінічного застосування запропонований спосіб перитонізації кукси дванадцятипалої кишки, на який одержано патент України на винахід за № 6755.

Ключові слова: ембріональні клітини та тканини, морфологічна трансформація, ембріональний метаболізм, метаболічна трансформація, алотрансплантація.

Аннотация

Мазур О. Е. Особенности энергетического и пластического обмена эмбриональных тканей и клеток в физиологических условиях и условиях метаболической среды зрелого организма. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата медицинских наук по специальности 14.03.03 - нормальная физиология. - Львовский национальный медицинский университет имени Данила Галицкого, Львов, 2003.

В работе представлено експерементальные исследования энергетического и пластического обмена эмбриональных тканей и клеток до и после аллотрансплантации зрелому реципиенту.

На основании полученных эксперементальных данных установлено, что эмбриональный метаболизм определяется структурной зрелостью, функциональной активностью и уровнем развития соответствующей ткани, характеризуется высокой активностью пентозофосфатного цикла и сукцинатдегидрогеназного окисления и является основным для эмбриональных тканей и клеток. Для эмбриональных тканей характерным также является одновременное сосуществование и активное функционирование обмена веществ типичного для зрелого возраста. Обменные процессы в интактных эмбриональных тканях функционируют со средней интенсивностью, за исключением сукцинатдегидрогеназного окисления, активность которого в эмбриональной коже минимальная (ниже средних показателей), а в эмбриональных остеобластах - максимальная (выше средних показателей). Исходная интенсивность метаболических процессов по эмбриональному типу наивысшая в исследованиях эмбриональных тканей, обмен веществ характерный для зрелого организма занимает вторую позицию. Начиная с седьмого дня после трансплантации брюшины эмбриональный метаболизм становится основным, хотя в то же время в исследованиях эмбриональной кожи значительно возростает роль метаболизма за зрелым типом. Спустя один месяц после трансплантации эмбриональных тканей, ведущим становится обмен веществ, характерный для зрелого организма, несмотря на то, что морфологические черты эмбриональной кожи сохраняются до третьего месяца наблюдения. Уровень активности энергетического и пластического обмена свободно пересаженных эмбриональных тканей не зависит от изменений метаболических процессов окружающих тканей зрелого реципиента; динамика показателей гликолиза, цикла трикарбоновых кислот, пентозофосфатного цикла определяется явлениями тканевой ишемии и морфологическими изменениями эмбриональных тканей. Морфологическая трансформация трансплантатов с замещением зрелой тканью обуславливает переход пересаженных тканей на метаболизм зрелого организма. В экстремальных, неблагоприятных условиях возможен переход эмбриональных обменных процессов к более ранним филогенетичеким формам метаболической организации. Мобильность метаболической трансформации эмбриональной ткани определяется ее морфологической зрелостью, степенью диференциации и структурными особенностями.

Для клинического применения аллотрансплантации эмбриональных тканей и клеток предложен “Способ перитонизации культи двенадцатиперстной кишки”, на который получен патент Украины на изобретение за № 6755. В результате применения аллотранспланта эмбриональной брюшины, который отличается незначительной антигенностью, высокой резистентностью, вираженым стимулирующим влиянием на репаративные процессы повреждённых тканей, свободная аллотрансплантация тканей эмбриональной брюшины моделирует репаративные процессы раны кишки, что гарантирует герметичность культи двенадцатиперстной кишки, минимальную травматизацию кишки, соседних органов и тканей, что обеспечивает надёжное соединение краёв раны, сокращение сроков ёё заживления.

Ключевые слова: эмбриональные клетки и ткани, морфологическая трансформация, эмбриональный метаболизм, метаболическая трансформация, аллотрансплантация.

Annotation

Mazur O. E. Peculiarities of energy and plastic metabolism of embryonic tissues and cells under physiological conditions and conditions of metabolic environment of mature organism. - Manuscript.

Thesis for the degree of candidate of medical science in the specialty 14.03.03 - Normal Physiology. - Danylo Galitsky National Medical University, Lviv, 2003.

The experimental researches of energy and plastic metabolism of embryonic tissues and cells before and after allotransplantation to a mature organism are presented in the work. It was established on basis of received data that embryonic metabolism depends on the development of tissue, is characterized with high activity of energy metabolism. Embryonic tissues and cells are characterized with simultaneous existence and active functioning of embryonic type of metabolism and typical for mature organism metabolism. The activity of energy and plastic metabolism of transplanted embryonic tissues and cells does not depend on metabolic changes of environmental tissues of mature recipient. The morphologic transformation of embryonic transplants causes their transition to the type of metabolism, which is peculiar to mature organism. It is possible that embryonic metabolism processes will pass to earlier phylogenetic forms of metabolic organization under extreme unfavorable conditions. The method of duodenum stump peritonisation of human embryo peritoneum, on which it was taken out the patent to the invention under № 6755, was proposed to clinical application.

Key words: embryonic tissues and cells, morphologic transformation, embryonic metabolism, metabolic transformation, allotransplantation.

Размещено на Allbest.ru

...