Структурно-метаболічна відповідь сполучної тканини на дію розтягуючого механічного напруження

Размещено на http://www.allbest.ru/

Харківський Національний університет

імені В.Н. каразіна

03.00.04 - біохімія

УДК: 577.12:577.112:577.24

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

СТРУКТУРНО-МЕТАБОЛІЧНА ВІДПОВІДЬ СПОЛУЧНОЇ ТКАНИНИ НА ДІЮ РОЗТЯГУЮЧОГО МЕХАНІЧНОГО НАПРУЖЕННЯ

Кот Юрій Григорович

Харків 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківському національному університеті імені В.Н. Каразіна Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор Перський Євген Ефроїмович, Харківський національний університет імені В.Н.Каразіна МОН України, завідувач кафедри біохімії

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор Ушакова Галина Олександрівна, Дніпропетровський національний університет МОН України, професор кафедри біохімії і біофізики

кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник Володіна Тетяна Терентіївна, Інститут біохімії імені О.В. Палладіна НАН України, м. Київ, старший науковий співробітник відділу регуляції обміну речовин

Захист відбудеться 24.12.2008 року о 15-15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.051.17 у Харківському національному університеті імені В.Н. Каразіна МОН України, 61077, м. Харків, пл. Свободи, 4, ауд. 3-15.

З дисертацією можна ознайомитись в Центральній науковій бібліотеці Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна МОН України: 61077, м. Харків, пл. Свободи, 4.

Автореферат розісланий 21.11. 2008 року

Учений секретар спеціалізованої вченої ради В.М. Дзюба

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

механічний напруження клітина

Актуальність теми. Специфічною особливістю сполучної тканини є переваження в її складі високоорганізованого й сильно розвиненого міжклітинного матриксу. Біополімери матриксу відіграють суттєву, а часто і визначальну роль у морфогенезі, розвитку і старінні органів, загоєнні ран, адаптації до екзо- й ендогенних впливів. В основі цих процесів лежать структурні перебудови матриксу, які залежать від особливостей метаболізму клітин сполучної тканини. Саме клітини, змінюючи інтенсивності синтезу і розпаду структурних біополімерів і специфічних ферментів, що беруть участь в структурних перебудовах, визначають макромолекулярний склад матриксу і ступінь його розвитку (Pizzo M., 2005; Yamanaka О., 2008; Xin X., 2008 ).

Фізичне навантаження призводить до збільшення маси сполучної тканини в органах і її зміцнення, але молекулярні основи цього явища довгий час були незрозумілими. Лише в останні роки було виявлено, що деформація клітин сполучної тканини під дією механічного напруження викликає індукцію синтезу білків та глікозаміногліканів (ГАГ) сполучнотканинного матриксу (Гарбузенко О.Б. та ін., 1997; Breen E. C., 2000; Jin M. et al., 2001; Hynn. J. et al., 2006 ). Така реакція звичайно розглядається як адаптивний процес, необхідний для збереження відповідності між функціональними властивостями окремих клітин або тканини в цілому і змінами напруження в них (Sanders I.E.,1993; O'Callaghan J., 2000; Kjжr M., 2006). Активація клітинного метаболізму повинна привести до зміни відносного складу, будови і функціональних властивостей матриксу і самої сполучної тканини.

Остаточну структуру молекули білка, в тому числі і колагену, визначає не тільки синтез, але й характер та обсяг процесингу. Деформація клітини може змінювати співвідношення між синтезом поліпептидного ланцюга і активністю відповідних модифікуючих ферментів. Це повинно призводити і до зміни будови молекул, що синтезуються в цих умовах, отже, і матриксу. Однак робіт, присвячених структурним перебудовам матриксу на молекулярному і надмолекулярному рівні і, як наслідок цього, змінам його функціональних властивостей під регулюючою дією механічної напруги, майже не існує.

Практично не висвітлено ще устрій ланцюга переносу сигналу про механічне напруження в сполучній тканині від місця його прикладення до синтетичного апарату клітини. Він повинен складатись з між- та внутрішньоклітинних ділянок, кожна з яких містить ряд взаємодіючих молекулярних ланок, але їх конкретна будова і роль у переносі сигналу ще невідомі.

Виходячи з того, що сказано, велике теоретичне і практичне значення мають дослідження причинно-наслідкових зв'язків між величиною механічного напруження, інтенсивністю синтезу та концентрацією колагену, еластину і ГАГ, ступенем ферментативних модифікацій молекул колагену, будовою матриксу і функціональними властивостями сполучної тканини. Важливим є і вивчення ролі між- та внутрішньоклітинних ділянок ланцюга переносу сигналу про механічне напруження до синтетичного апарату клітин - зокрема, фібрилярних утворень матриксу, окремих ділянок цитоскелету і внутрішньоклітинних макромолекулярних комплексів, які приймають участь у синтезі білка.

Ці дослідження актуальні для розуміння невідомих ще особливостей морфогенезу органів, вікових змін їх функціональних властивостей, більш коректного пояснення основ захворювань сполучної тканини і можуть бути корисні у пошуках нових підходів до ефективного регулювання її стану при патологіях.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана відповідно до плану науково-дослідних робіт Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна в рамках держбюджетних тем: "Закономірності фізіолого-біохімічної та структурно-функціональної адаптації біологічних систем до несприятливих факторів середовища в онтогенезі" (№ державної реєстрації 0103U005734) і «Фізіолого-біохімічні та структурно-функціональні закономірності клітинної адаптації до дії екзо- та ендогенних чинників» (№ державної реєстрації 0106U001584)

Мета і завдання дослідження. Метою роботи було встановлення закономірностей впливу механічного напруження на синтез і процесинг колагену типу І, еластину і ГАГ в шкірі та аорті та, як наслідок, на їх в'язко-пружні властивості, а також визначення ролі окремих між- та внутрішньоклітинних ділянок ланцюга переносу сигналу про механічне напруження до синтетичного апарату клітин.

Для досягнення цієї мети були поставлені наступні завдання:

1. Вивчити in vitro вплив механічного напруження в аорті та шкірі на інтенсивність синтезу і концентрацію колагену, еластину і ГАГ.

2. Вивчити in vitro вплив механічного напруження в шкірі на ступінь гідроксилювання, окислювального дезамінування і глікозилювання колагену типу І.

3. Вивчити in vitro термостабільність колагенових фібрил, утворених з колагену типу І, який синтезується в шкірі під впливом механічного напруження.

4. Вивчити вплив механічного напруження на в'язко-пружні властивості шкіри і аорти і пов'язати їх з кількісним і якісним складом біополімерів цих органів.

5. Визначити роль фібрилярних утворень міжклітинного матриксу, N-гліканів клітинної поверхні, актинових фібрил ендоцитоскелету і комплексу Са²⁺/кальмодулін в ланцюзі передачі сигналу про механічне напруження до синтетичного апарату клітин.

Об'єкт дослідження - зв'язок між механічним напруженням, метаболізмом структурних біополімерів сполучної тканини і її функціональними властивостями, а також перенос сигналу про механічне напруження.

Предмет дослідження - синтез і вміст колагену типу І, еластину, ГАГ, процесинг колагену, в'язко-пружні властивості сполучної тканини, між- та внутрішньоклітинні ділянки ланцюга переносу сигналу про механічне напруження.

Методи дослідження - радіоізотопний аналіз (оцінка інтенсивності синтезу колагену типу І, еластину і ГАГ та ступеня гідроксилювання проліну в колагені), аналітичне визначення вмісту альдегідних та е-аміногруп і гексоз в колагені (оцінка активності внутріклітинних стадій його процесингу), іонообмінна хроматографія (оцінка вмісту гіалуронової кислоти, дерматан-, гепаран- та хондроітинсульфатів), механічні виміри в'язко-пружних властивостей шкіри та аорти, диференційна калориметрія (оцінка термостабільності колагену), методи статистичного аналізу.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше досліджена регуляторна роль механічного напруження у процесах синтезу, процесингу і визначенні структурних характеристик основних біополімерів сполучної тканині - колагену типу І, еластину і ГАГ. Показано, що підвищення механічного напруження в фізіологічних межах викликає інтенсифікацію синтезу всіх вивчених структурних біополімерів. Змінюються і співвідношення інтенсивностей їх синтезів, що призводить до зміни питомого вмісту кожного з вивчених біополімерів і, як наслідок, до зміни кількісного і якісного складу міжклітинного матриксу. Відповідно до цього змінюються і біомеханічні властивості сполучної тканини в цілому. У межах фізіологічних напружень виявлене явище може бути адаптацією до підвищення фізичних напруг, а за цими межами - основою патології. На прикладі аорти, як моделі, доведено, що це явище може ускладнювати та прискорювати розвиток атеросклерозу судин.

Вперше показано, що під впливом механічного напруження в тканині знижується ступінь внутрішньоклітинних ферментативних модифікацій колагену типу І - гідроксилювання пролілу, окислювального дезамінування лізилу та гідроксилізилу. Ступінь глікозилювання, навпаки, збільшується. Наслідком цього є зниження термостабільності молекул колагену і їх комплексів з полісахаридами.

Вперше експериментально доведено участь білково-полісахаридних утворень матриксу у міжклітинній ділянці ланцюга переносу сигналу про механічне напруження, а актинового компоненту ендоцитоскелету і комплексу Са²⁺/кальмодулін - в окремих його внутрішньоклітинних ланках. Структурний стан цих ланок визначає характер зворотних зв'язків в системі «клітина-міжклітинний матрикс».

Практичне значення одержаних результатів. Отримані результати дозволяють поглибити уявлення про регуляторні механізми морфогенезу органів, розвиток та вікові зміни властивостей їх сполучної тканини у нормі та патології.

Обґрунтовано можливість регулювання синтезу біополімерів сполучної тканини, її будови і механічних властивостей дією зовнішнього механічного напруження. Ці дані можуть бути застосовані в педіатрії, геронтології, спортивній медицині, хірургії й ортопедії, при лікуванні захворювань сполучної тканини.

Окремі положення роботи та методи дослідження використовуються у навчальному процесі в спецкурсах «Структура та функції білків» і «Медична біохімія» та лабораторно-практичних заняттях «Методи дослідження вуглеводів» на кафедрі біохімії Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна.

Особистий внесок здобувача. Вибір теми дисертаційної роботи, постановка мети і задач, вибір об'єктів та методів досліджень, обговорення та інтерпретація одержаних експериментальних результатів і формулювання висновків було здійснено разом з науковим керівником.

Автор особисто опрацював фахову літературу за темою дисертації, виконав експериментальні дослідження і провів статистичний аналіз одержаних результатів.

Апробація результатів дисертації. Основні положення роботи були представлені і обговорені на: Першій Міжнародній конференції студентів та аспірантів «Молодь і поступ біології», Львів, 2005; Науковій конференції молодих вчених «Актуальні проблеми старіння», Київ, 2005; I Съезде физиологов СНГ, Сочи, 2005; Симпозіумі «Проблемы старения и долголетия», Харьков, 2005; IX Українському біохімічному з`їзді, Харків, 2006; Другій Міжнародній науковій конференції студентів та аспірантів «Молодь та поступ біології»,Львів, 2007; 2-ій міжнародній конференції молодих учених «Біологія: від молекули до біосфери», Харків, 2007; Всеукраїнській науковій конференцій «Актуальные проблемы современной биохимии и клеточной биологии», Днепропетровск, 2008.; 3-ій міжнародної конференції молодих учених «Біологія: від молекули до біосфери», Харків, 2008.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 15 робіт, які повністю відбивають основний зміст дисертації, у тому числі 6 статей у фахових наукових журналах та 8 - в матеріалах і тезах конгресів, з'їздів, конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація викладена на 136 сторінках машинописного тексту і складається з вступу, огляду літератури, матеріалів та методів досліджень, результатів досліджень та їх обговорення, висновків. Список використаних літературних джерел містить 240 найменування. Робота ілюстрована 26 рисунками і 13 таблицями.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали і методи дослідження. Дослідження були проведені на шкірі та аорті 3-місячних щурів-самців лінії Вістар.

При проведенні експериментальних досліджень дотримувались рекомендацій щодо медико-біологічних досліджень згідно міжнародних принципів Європейської конвенції «Про захист хребетних тварин, які використовуються для експериментів та інших наукових цілей» (Страсбург, 1998) та норм біомедичної етики, відповідно до Закону України «Про захист від жорстокого поводження» (Київ, 2006).

Зразки шкіри (20 Ч 5) мм з довгою стороною вздовж спини очищали від підшкірно-жирового шару і волосяного покрову. Аорту промивали фізіологічним розчином, очищали від сторонніх тканин і використовували цілком. Зразки інкубували у розчині Рінгера-Кребса протягом 6 годин при t = 36⁰ С, розтягуючи їх у повздовжньому напрямку при статичних напруженнях (0 - 0,5) МН/м². При дослідженні синтезу в інкубаційний розчин додавали ³Н- або ¹⁴С-пролін (0,4 МБк/г тканини), ¹⁴С-аланін (0,4 МБк/г тканини), ¹⁴С-глюкозу (0,5 МБк/г тканини).

Проінкубовані зразки розтирали в рідкому азоті до порошкоподібного стану. Колаген I типу екстрагували з порошків 1 М NaCl за методом (Verzijl N. еt al., 2000) і 2,5 % розчином пепсину в 0,5 М СН₃СООН за методом (Tsuzaki M., 1993) відповідно. Еластин екстрагували з порошків після вилучення з них колагену типу І 0,1 н розчином NaOH за методом (Behmoaras J., 2004). Обидва білки вилучали з екстрактів діалізом (London J.M., 1998). Концентрацію колагену та еластину після їх розділення (Behmoaras J., 2004) розраховували за вмістом оксипроліну (Утевская Л.А. и др., 1982).

Для виділення ГАГ зразки шкіри гідролізували колагеназою Clostridium Histoliticum (600 од.) і осаджували ГАГ з гідролізату 2% хлоридом цетилпіридинію (Nagai N. еt al., 2004). Фракціонування виділених ГАГ проводили іонообмінною хроматографією на Dowex 1x2 (Меркурьева Р.В. и др., 1974; Osmers R., 1993). Вміст гіалуронової кислоти, хондроітинсульфатів, гепарансульфату визначали за концентрацією D-глюкуронової кислоти (Termeer C.C., 2000), дерматансульфату - за концентрацією L-ідуронової кислоти (Faissner А., 1994).

Інтенсивність синтезу колагену оцінювали за питомими радіоактивностями ³Н- або ¹⁴С-оксипроліну, еластину - ¹⁴С-аланіну, ГАГ- ¹⁴С-глюкози в цих речовинах відповідно, які вимірювали на лічильнику Beckman LC 7800.

У колагені типу І ступінь гідроксилювання пролілу розрначали ряли за методами () і () відповідно.аховували за відношенням [³Н-Гіпро/(³Н-Про+³Н-Гіпро)]Ч100% після розподілу радіоактивних проліну та гідроксипроліну (Berg R.A. еt al., 1993). Ступінь окислювального дезамінування лізилу та гідроксилізилу оцінювали за вмістом вільних е-аміно- та альдегідних груп, які виміряли за методами (Дубинина Е. Е., 2000) і (Sims T. J., 2000) відповідно. Рівень глікозилювання гідроксилізилу визначали за кількістю пов'язаних з колагеном гексоз, які вимірювали методом (Nakamura Т., 2003). Рівень ковалентного поперечного зв'язування колагену у зразках оцінювали за його розчинністю в 1 М NaCl у шкірі і в 0,5 М СН₃СООН у аорті та виражали у процентах від загального вмісту колагену в тканині.

Штучне зменшення рівня поперечного зв'язування в надмолекулярних комплексах міжклітинного матриксу здійснювали додаванням його інгібітора - семікарбазида (20 мМ) - (Ryu A., 1997) в інкубаційне середовище.

Для визначення дії окремих клітинних молекулярних комплексів у передачі сигналу про механічне навантаження в інкубаційний розчин додавали інгібітори їх утворення. N-глікозилювання гліканів клітинної поверхні інгібували тунікаміцином (14,5 мкг/г тканини), полімеризацію актинових фібрил - цитохалазином В (11,7 мкг/г тканини) (Dнaz-Ricart M., 2002; Курилова Л.С., 2004), комплекс Ca²⁺/кальмодулін - хлорпромазином (0,1 мМ). Надлишок та брак іонів Са²⁺ в інкубаційному середовищі здійснювали додаванням у нього СаСl₂ або ЕГТА (1,5 мМ і 5 мМ відповідно) (Swierenga R., 1981; Deldham S.B., 1982; Шаповалов A.M., 1995).

Штучні фібрили отримували шляхом їх самозбирання в розчинах колагену типу І (Prockop D. J., 1998; Silver F.N., 2003) і використовували для вимірювання термодинамічних показників денатурації (температури і ентальпії) на диференційному адіабатному скануючому мікрокалориметрі DASM-4. Утворення фібрил контролювали мікрофотографічно цифровою камерою Canon A410 на поляризаційному мікроскопі МП-2 при 510-кратному збільшенні.

В'язко-пружні властивості шкіри і аорти розраховували за кривими напруга-деформація для зразків цих тканин (Никитин В.Н. и др., 1977).

Для статистичної обробки результатів використовували критерії вірогідності Ст`юдента та Манна-Уітні. Вірогідними вважали результати з р<0,05. Дані, що представлені на діаграмах, є типовими для серії повторних дослідів (не менше ніж три в кожній серії).

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Дослідження впливу механічного напруження (у) на синтез, вміст колагену та еластину і процесинг колагену типу І в шкірі та аорті щурів.

Дані щодо радіоактивності свіжосинтезованих колагену та еластину подані в табл. 1. Вони свідчать, що інтенсивності синтезу цих білків в шкірі та аорті при підвищенні напруги спочатку збільшуються, а потім, досягнувши максимуму, починають знижуватися. Таку ж динаміку мають і залежності концентрації цих білків в обох досліджених тканинах (табл. 1). Збільшення інтенсивності синтезу і концентрації білків відповідає області фізіологічних навантажень, де можлива адаптивна клітинна відповідь на зовнішню напругу. Зниження ж цих показників відбувається в області напружень, де починається порушення тканинної будови, в зв'язку з чим синтетичні можливості клітин в умовах експерименту вичерпуються (Шаповалов А.М. и др., 1994).

Синтез колагену в аорті досягає максимуму при менших, а еластину - при більших значеннях напруження, ніж у шкірі. В обох тканинах відносний приріст концентрації колагену в максимумі по відношенню до базового рівня значно більший, ніж для еластину.

Таким чином, будова надмолекулярних комплексів матриксу під дією механічного напруження змінюється за рахунок зміни питомої концентрації конструкційних білків.

Механічна напруга в тканині повинна впливати і на інтенсивність процесингу, а тим самим і на структуру молекул білка, що синтезується (Берман А.Е., 1987).

Таблиця 1. Вплив механічного напруження на питомі радіоактивності ³Н-гідрокси-проліну ((імп/хв)/мг колагену)Ч10⁵) і ¹⁴С - аланіну ((імп/хв)/мг еластину)Ч10⁵) в синтезованих колагені типу І та еластині і їх концентрації (мг/г сухої тканини) в шкірі щурів віком 3 місяці

у, МН/м2	Шкіра	Аорта
	Колаген	Еластин	Колаген	Еластин
	3Н-Гіпро	Концен-трація	14С-Ала	Концен- трація	3Н-Гіпро	Концент- рація	14С- Ала	Концент- рація
0	1,30 ±0,03	0,62 ±0,04	0,67 ±0,16	0,029 ±0,004	0,87 ±0,06	0,18 ±0,02	1,87 ±0,22	0,15 ±0,01
0,05	1,48 ±0,09*	0,66 ±0,03	2,29 ±0,14*	0,030 ±0,002	2,30 ±0,17*	0,34 ±0,04*	3,22 ±0,20*	0,21 ±0,02*
0,075	2,20 ±0,10*	0,70 ±0,04*	1,66 ±0,24*	0,034 ±0,002	1,95 ±0,07*	0,32 ±0,04*	4,77 ±0,34*	0,27 ±0,02*
0,12	1,80 ±0,07*	0,69 ±0,02*	1,84 ±0,21*	0,036 ±0,002*	1,98 ±0,09*	0,41 ±0,03*	3,94 ±0,20*	0,27 ±0,03*
0,24	1,12 ±0,07*	0,81 ±0,05*	1,95 ±0,18*	0,045 ±0,003*	1,82 ±0,12*	0,42 ±0,06*	3,63 ±0,17*	0,32 ±0,01*
0,48	1,05 ±0,21*	0,45 ±0,06*	0,79 ±0,20	0,032 ±0,002	1,48 ±0,03*	0,24 ±0,04*	3,47 ±0,18*	0,20 ±0,02

Примітка. *- вірогідно (p<0.05) відносно контролю (у = 0).

Як видно з табл. 2, ступінь гідроксилювання пролілу в колагені, синтезованому в шкірі та аорті, знижується з підвищенням напруження.

Таблиця 2. Вплив механічного напруження на ступінь гідроксилювання пролілу (%), вміст вільних е-NH₂ - груп лізилу та оксилізилу, альдегідних груп і зв'язаних гексоз у колагені типу І (мг/г колагену) в шкірі та аорті щурів віком 3 місяці

Показник	Тканина	у, МН/м2
		0	0,075	0,12	0,24
Ступінь гідрокси-лювання пролілу	Шкіра	53,0±3,0	46,0±7,0	42,0±5,0*	38,0±8,0*
	Аорта	45,0±4,0	40,6±8,0	36,5±4,0*	33,5±5,0*
Вільні альдегідні групи	Шкіра	52,0±3,1	28,1±4,4*	26,0±2,9*	34,1±1,7*, **
	Аорта	57,6±4,0	39,7±2,7*	20,0±5,8*	29,0± 3,5*
Вільні е-NH2- групи	Шкіра	5,0±1,8	32,0±2,0*	34,0±1,5*	28,0±3,2*, **
	Аорта	7,1±1,9	21,0±2,6*	38,0±2,6*	34,0±2,1*
Зв'язані гексози	Шкіра	40,5±0,8	45,8±1,4*	44,1±0,7*	46,0±1,1*, **
	Аорта	З7,0±1,5	67,7±3,3*	75,0±2,8*,**	-

Примітки: * - вірогідно (р<0,05) відносно контролю (у = 0); **- вірогідно (р<0,05) відносно попередньої величини механічного напруження.

З ростом напруження кількість вільних е-NH₂-груп лізилу та оксилізилу у колагені обох тканин збільшується, а кількість вільних альдегідних груп, які утворюються з е-NH₂-груп, знижується. Зростання механічної напруги в шкірі та аорті впливає на загальне глікозилювання колагену протилежним чином.

Перші два ефекти є результатом зниження активностей пролілгідроксилази та лізилоксидази. Механізм цього явища може полягати, наприклад, у сталості концентрації цих ферментів при різкому збільшенні концентрації молекул білка-субстрата, що може призводити до зниження ступеня модифікації.

Збільшення ступеня глікозилювання може бути наслідком зниження в молекулах колагену рівня окислювального дезамінування е-NH₂-груп оксилізилу. Дійсно, приєднання громіздкого дисахариду Глк-Гал до ОН-групи оксилізилу стерично утруднено наявністю в ньому альдегідної групи (Glade M.J.,1990). Тому, навіть при деякому зниженні активності глікозилтрансфераз, збільшення вмісту пов'язаних з колагеном гексоз може відбуватися шляхом неферментативного глікозилювання.

Вільні альдегідні групи є проміжним продуктом утворення поперечних ковалентних зв'язків. Виявлене зменшення кількості цих груп в колагені, дійсно, призводить до зниження ступеня його поперечного ковалентного зв'язування, що підтверджується збільшенням розчинності його при дії механічної напруги (табл. 3).

Таблиця 3.Вплив механічного напруження на розчинність колагену типу I в шкірі та аорті щурів віком 3 місяці, %

Тканина	у, МН/м2
	0	0,075	0,12	0,24	0,48
Шкіра	1,50±0,18	2,30±0,10*	2,60±0,20*	2,50±0,10*	1,70±0,11
Аорта	0,50±0,1	1,40±0,18*	2,30±0,14*	2,60±0,19*	1,80±0,10*

Примітка. * - вірогідно (р<0,05) відносно контролю (у = 0).

Вплив механічного напруження на синтез і концентрацію ГАГ в шкірі щурів. Дослідження впливу механічного напруження на питому радіоактивність ¹⁴С-глюкози в загальних ГАГ, синтезованих у шкіри щурів віком 3 міс., показало, що у відсутності і при наявності напруги вона становить 36,0 ± 4,4 ((імп/хв)/мг ГАГ)Ч10³ і 80,0 ± 2,8 ((імп/хв)/мг ГАГ)Ч10³ відповідно.

Таким чином, аналогічно інтенсифікації синтезу колагену і еластину, зростання напруження в тканині призводить до збільшення загальної інтенсивності синтезу ГАГ. Зростання інтенсивності синтезу конструкційних біополімерів різної хімічної природи є, очевидно, універсальною відповіддю сполучної тканини на підвищення в ній механічного напруження. Однак максимум інтенсивності синтезу ГАГ настає при вищих напруженнях, ніж максимуми синтезу колагену та еластину.

Внаслідок інтенсифікації синтезу спостерігається й збільшення загальної концентрації усіх досліджених ГАГ в шкірі, хоча максимуми концентрації кожного з них настають при різних величинах напруження (табл. 4).

Так, максимуми концентрації хондроітинсульфатів та дерматансульфату настають при менших величинах напруги, ніж максимум концентрації гіалуронової кислоти. При цьому і максимальні збільшення концентрації перших відносно базового рівня (70% і 190%) менші у порівнянні з гіалуроновою кислотою (308%).

В шкірі хондроітинсульфати та дерматансульфат входять тільки до складу протеогліканів. Гіалуронова ж кислота є складовою частиною як протеогліканів, так і аморфної «основної речовини» (Zu-Wu Wang, 2005). Порівнюючи динаміки зміни концентрацій цих ГАГ, можна припустити, що при рості напруги в шкірі спочатку формуються, в основному, протеогліканові комплекси, а при подальшому рості напруження збільшується концентрація гіалуронової кислоти в «основній речовині».

Таблиця 4. Вплив механічного напруження на концентрацію загальних і зв'язаних з колагеном типу І ГАГ, синтезованих в шкірі щурів віком 3 місяці

Типи ГАГ	Загальні ГАГ, мг/г сухої тканини	ГАГ, зв'язані з колагеном , мг/г колагену
	у, МН/м2
	0	0,12	0,18	0,24	0	0,12	0,18	0,24
Гіалуронова кислота	2,82 ±0,18	8,06 ±0,08*	10,52 ±0,44*	1,37 ±0,18*	27,0 ±4,4*	3,4 ±1,7*	0,5 ±0,2*	4,2 ±1,8*,**
Хондроітин-сульфати	2,54 ±0,21	4,31 ±0,12*	0,13 ±0,08*	0,99 ±0,06*, **	38,2 ±7,8	1,5 ±0,4*	0,2 ±0,1*	1,9 ±0,6*,**
Дерматан- сульфат	1,55 ±0,29	4,49 ±0,33*	0,35 ±0,11*	0,62 ±0,11*, **	68,9 ±8,4	1,8 ±0,9*	2,4 ±0,6*	0,9 ±0,4*,**
Гепаран- сульфат	0,20 ± 0,03	0,26 ±0,01*	0,34 ±0,02*	0,33 ±0,07	21,0 ±1,8	35,0 ±7,1*	28,0 ±3,6*	22,0 ±5,3

Примітки: * - вірогідно (р<0,05) відносно контролю (у = 0); **- вірогідно (р<0,05) відносно попередньої величини механічного напруження.

Гепарансульфат є вуглеводним компонентом рецепторів, які утворюють центри зв'язування клітини з міжклітинним матриксом ( Gallagher J.T.,1997). Природно, що розвиток матриксу під дією механічного напруження підвищує загальну концентрацію цього ГАГ і концентрацію його комплексу з колагеном.

В той же час кількість кожного з індивідуальних ГАГ, зв'язаних з колагеном типу І у складі надмолекулярних утворень матриксу, знижується з ростом напруження. Це може бути пов'язано з надлишком глікозилювання колагену (табл. 2), оскільки при цьому порушується послідовність ди- та моносахаридів, яка необхідна для приєднання олігосахаридного ланцюга. Крім того, підвищена кількість гексоз в молекулах колагену може приводити до ефекту екранування позитивно заряджених ланок фібрил колагену, до яких приєднуються негативно заряджені хондроітинсульфати (Kjellen L.,1991; Yanagishita M., 1993).

Вплив механічного напруження на фізико-хімічні властивості надмолекулярних утворень матриксу сполучної тканини. Виявлені зміни біополімерного складу і, як слідство, будови надмолекулярних комплексів матриксу, а також структури колагену типу І під дією механічного напруження повинні привести і до зміни властивостей цих комплексів і тканини в цілому.

В табл. 5 подані дані стосовно в'язко-пружних властивостей шкіри та аорти після їх інкубації під впливом механічного напруження. Як видно, збільшення механічного напруження призводить спочатку до росту модуля Юнга і зменшення непружної деформації; при подальшому рості напруги модуль Юнга зменшується, а непружна деформація збільшується. Це свідчить, що жорсткість обох тканин при рості напруження спочатку збільшується, а потім починає знижуватися. Така залежність в'язко-пружних властивостей тканин від напруження добре корелює з динамікою вмісту в них ГАГ (табл. 4). Дійсно, формування на початку росту напруження протеогліканів, які разом з колагеном і еластином визначають пружні властивості тканини, повинно збільшити її жорсткість. Подальше підвищення напруги супроводжується збільшенням концентрації гіалуронової кислоти вже в аморфній «основній речовині», що і приводить до зростання величини непружної деформації тканини.

Таблиця 5. Модуль Юнга (Е) та величина нелінійної деформації (е) шкіри та аорти, інкубованих при механічному напруженні, у щурів віком 3 місяці

Показники	Шкіра	Аорта
	у, Мн/м2
	0	0,24	0,48	0	0,24	0,48
Е, Мн/м2	7,5±0,9	12,0±1,4*	9,7±1,1*	0,7±0,1	2,0±0,4*	1,8±0,3*
е, %	16	7	10	65	31	60

Примітка. * - вірогідно (р<0,05) відносно контролю (у = 0).

Для зразків, інкубованих при досліджених величинах напруження, в усіх випадках жорсткість залишається більшою, а область непружної деформації меншою, ніж для зразків, інкубованих без напруження.

Зміна ступеня модифікації молекул колагену типу І, що синтезувався під впливом напруження, теж повинна змінювати властивості надмолекулярних комплексів матриксу. В табл. 6 приведені величини термодинамічних параметрів денатурації штучних фібрил, одержаних з колагену типу І, синтезованого в шкірі у відсутності напруги та при напруженні 0,18 МН/м².

Згідно з цими даними, у фібрил, що утворені з колагену, синтезованого в шкірі при механічному напруженні, ентальпія та ентропія денатурації нижчі, ніж при відсутності напруги. Це свідчить про більшу структурну стабільність останніх. На рівні індивідуальних молекул цей ефект може зумовлюватись зниженим вмістом в них залишків гідроксипроліну, а на фібрилярному - надмолекулярному рівні - меншим числом ковалентних поперечних зв'язків та підвищеним рівнем глікозилювання залишків лізину та гідроксилізину (табл. 1 - 2) ( Knott L., 1997 ).

Таблиця 6. Вплив механічного напруження на ентальпію (?Н), ентропію (?S) і температуру (Т_D) денатурації фібрил, утворених з колагену типу І, який синтезувався в шкірі щурів віком 3 місяці

Показник	у, МН/м2
	0	0,18
?H, Дж/г	145,9 ± 14,2	81,6 ± 11,7 *
?S, (Дж/г)х К	0,47 ± 0,03	0,26 ± 0,04 *
Т, К	312,9	312,7

Примітка. * - вірогідно (р<0,05) відносно контролю (у = 0).

Таким чином, під впливом механічного напруження в тканині як на молекулярному, так і на надмолекулярному рівні відбувається послідовна многоступенева структурна перебудова матриксу.

Вплив інгібування поперечного зв'язування колагену на концентрацію і розчинність колагену типу I в шкірі при механічному напруженні.

В табл. 7 подано результати щодо впливу семікарбазиду на концентрацію та розчинність колагену типу І, який синтезується в шкірі. В присутності семікарбазиду, який інгібує утворення поперечних ковалентних зв'язків, розчинність колагену типу І збільшується при зростанні механічного напруження, що свідчить про зменшення в ньому рівня поперечного зв'язування.

Таблиця 7.Вплив семікарбазиду та механічного напруження на концентрацію і розчинність колагену типу І в шкірі щурів віком 3 місяці

у, МН/м2	Умови інкубації	Концентрація колагену типу І, мг/г сухої тканини	Розчинність колагену типу І, %
0	Без семікарбазиду	0,62 ± 0,02	2,0 ± 0,2
	З семікарбазидом	0,47 ± 0,04**	4,1 ± 0,6**
0,12	Без семікарбазиду	0,70 ± 0,02*	2,3 ± 0,1*
	З семікарбазидом	0,33 ± 0,02*, **	4,1 ± 0,5 **
0,24	Без семікарбазиду	0,78 ± 0,03*	2,6 ± 0,2*
	З семікарбазидом	0,58 ± 0,01*, **	8,2 ± 1,1*, **

Примітки: * - вірогідно (р<0,05) відносно контролю (у=0); **- вірогідно (р<0,05) відносно відсутності дії семикарбазиду.

Під впливом семікарбазиду концентрація колагену, який синтезується в шкірі при дії механічного напруження, суттєво знижується порівняльно з концентрацією, яка є результатом синтезу у відсутності напруження. Очевидно, за умов інгібування утворення ковалентних зв'язків в молекулі колагену, сигнал про механічне напруження не передається на поверхню клітин, або передається досить невиразно.

Таким чином, величина сигналу, що передається надмолекулярними утвореннями матриксу до поверхні клітини, залежить від ступеня жорсткості його колагенової сітки, яка, в свою чергу, зумовлена рівнем поперечного ковалентного зв'язування колагену.

Вплив інгібування N-глікозилювання гліканів клітинної поверхні на синтез та концентрацію колагену типу I та глікозаміногліканів в шкірі при механічному напруженні. N-глікани є складовою частиною рецепторів, які заякорені у плазматичну мембрану і одночасно контактують з міжклітинним матриксом. На цей час питання про участь їх у передачі сигналу про механічне навантаження не з'ясоване (Li Juan, 2008).

Як видно з табл. 8, інгібування за допомогою тунікаміцину (ТМ) N-глікозилювання у відсутності напруження в шкірі не впливає ні на інтенсивності синтезу, ні на концентрації колагену типу І та ГАГ у ній.

Під впливом напруження обидва ці показники - і для колагену, і для ГАГ - у присутності антибіотика значно знижуються у порівнянні з його відсутністю.

Цей результат свідчить, по-перше, що тунікаміцин не впливає на вже утворені N-глікозидні зв'язки, а лише перешкоджає N-глікозилюванню нових синтезованих глікопротеїнів. По-друге, саме N-глікани, що синтезуються під впливом механічного напруження, є необхідним компонентом ланцюга переносу сигналу про напругу.

Таблиця 8. Вплив тунікаміцину та механічного напруження на питомі радіоактив-ності ¹⁴С-гідроксипроліну ((імп/хв)/мг колагену)х10⁵) і ¹⁴С-глюкози ((імп/хв)/мг ГАГ)х10³) в синтезованих колагені типу І та сумарних ГАГ і їх концентрації (мг/г сухої тканини) в шкірі щурів віком 3 місяці

у, МН/м2	Умови інкубації	Питома радіоактивність 14С-Гіпро	Концентрація колагену	Питома радіо- активність 14С-Глк	Концен- трація ГАГ
0	Без ТМ	1,28 ± 0,09	0,56 ± 0,03	32,0 ± 2,4	7,3 ± 0,1
	З ТМ	1,3 ± 0,06	0,51 ± 0,02	30,0 ± 0,1	6,5 ± 1,2*
0,12	Без ТМ	1,52 ± 0,12*	0,70 ± 0,05*	56,0 ± 2,8	22,7 ± 1,6*
	З ТМ	0,95 ± 0,06*,**	0,46 ± 0,02*,**	41,0 ± 2,2*,**	16,6 ± 1,0*,**

Примітки: * - вірогідно (р<0,05) відносно контролю (у=0); **- вірогідно (р<0,05) відносно відсутності дії тунікаміцину; ТМ- тунікаміцин; Глк - глюкоза.

Вплив інгібування полімеризації актинових філаментів ендоцитоскелету на синтез і концентрацію колагену типу I та глікозаміногліканів в шкірі при механічному напруженні. Відомо, що формування актинових стрес-фібрил, які беруть безпосередню участь в передачі сигналу від рецепторів поверхні клітини до її ядра, є одним з етапів відповіді клітин на дію різноманітних зовнішніх чинників (Li, 2000; Wodnicka M. C., 1996).

Згідно з даними табл. 9, у відсутності напруження в шкірі цитохалазин В (ЦХ), який інгібує полімеризацію актинових фібрил, не впливає ні на інтенсивність синтезу, ні на концентрацію колагену типу І, але знижує ці показники для ГАГ у ній. Однак напруження значно знижує обидва ці показники - і для колагену, і для ГАГ - в присутності цитохалазину порівняльно з його відсутністю, причому у випадку ГАГ це зниження істотніше.

Таблиця 9. Вплив цитохалазину Б та механічного напруження на питомі радіоактив-ності ¹⁴С-гідроксипроліну ((імп/хв)/мг колагену)х10⁵ ) і ¹⁴С - глюкози ((імп/хв)/мг ГАГ)х10³ ) в синтезованих колагені типу І та сумарних ГАГ і їх концентрації (мг/г сухої тканини) в шкірі щурів віком 3 місяці

у, МН/м2	Умови інкубації	Питома радіоактивність 14С-Гіпро	Концентрація колагену	Питома радіоактив- ність 14С-Глк	Концентрація ГАГ
0	Без ЦХ	1,31 ± 0,11	0,63 ±0,02	33,0 ±4,3	6,3 ±0,2*
	З ЦХ	1,30 ±0,07	0,55 ±0,10	18,0 ±0,9**	10,3 ±1,1*,**
0,12	Без ЦХ	2,60 ±0,07*	0,76 ±0,03*	59,0 ±6,5*	24,8 ±2,4*
	З ЦХ	2,05 ±0,11*,**	0,54 ±0,07**	6,3 ±0,2*,**	5,2 ±0,9*,**

Примітки: * - вірогідно (р<0,05) відносно контролю (у=0); **- вірогідно (р<0,05) відносно відсутності дії цитохалазину; ЦХ - цитохалазин Б; Глк - Глюкоза.

Суттєво, що при інгібуванні утворення нових актинових фібрил, синтез колагену під впливом напруги в шкірі пригнічується лише частково. Очевидно, актинові фібрили є лише одним з компонентів системи безперервних волокон ендоцитоскелету, які переносять сигнал про напругу.

Вплив інгібування та активації комплексу Са²⁺/кальмодулін на синтез і концентрацію та розчинність колагену типу I в шкірі при механічному напруженні. При інкубації у присутності антикальмодулінового агента хлорпромазину або ЕГТА, що пов'язує позаклітинний кальцій, відбувається підвищення, а при інкубації у гіперкальцієвому оточенні - зниження концентрації колагену, який синтезується в шкірі, при незмінності інтенсивності його синтезу та розчинності (табл. 10 л.я вності синтезу, дуліновий).

Хлорпромазин, проходячи в клітини і зв`язуючись з кальмодуліном, знижує кількість активних комплексів Са²⁺/кальмодулін. Зниження вмісту вільних іонів Са²⁺ при додаванні ЕГТА призводить до того, що частка внутрішньоклітинного кальцію виходить у міжклітинний простір, і кількість активних комплексів Са²⁺/кальмодулін теж стає меншою.

Таблиця 10.Вплив хлорпромазину, ЕГТА та Са²⁺ на питому радіоактивність ³Н-гідроксипроліну ((імп./хв)/мг колагену) х 10³), концентрацію (мг/г сухої тканини) та розчинність (%) синтезованого колагену типу І в шкірі щурів віком 3 місяці

Умови інкубації	Показник
	Питома радіоактивність 3Н-Гіпро	Концентрація колагену	Розчинність, %
Контроль	1,3 ± 0,10	0,57 ± 0,07	2,1± 0,1
Хлорпромазин	2,3 ± 0,14*	0,75 ± 0,06*	2,0 ± 0,05*
ЕГТА	2,1 ± 0,12*	0,70 ± 0,05*	4,8 ± 0,5*
Са2+	1,5 ± 0,16	0,39 ± 0,04*	2,3 ± 0,6

Примітка. * - вірогідно відносно контролю (р<0,05).

В гіперкальцієвому середовищі Са²⁺ поступає до клітини за рахунок концентраційного градієнту, і кількість активних комплексів Са²⁺/кальмодулін, навпаки, збільшується.

Таким чином, між кількістю активних комплексів Са²⁺/кальмодулін і синтезом колагену типу І спостерігається зворотньо-пропорційна залежність. Очевидно, ці комплекси є однією з ланок ланцюга передачі сигналу про механічне напруження від поверхні клітини в сполучній тканині.

ВИСНОВКИ

В дисертаційній роботі проведено експериментальні дослідження і наведено нові дані щодо впливу механічного напруження на синтез глікозаміногліканів, еластину, колагену типу І та внутрішньоклітинні стадії його процесингу в шкірі та аорті щурів, їх в'язко-пружні властивості і термостабільність штучних колагенових фібрил. Встановлена роль структурних характеристик між- та внутрішньоклітинних ланок в ланцюзі передачі сигналу про механічне напруження в сполучній тканині.

1. Показано, що під впливом механічного напруження в діапазоні 0 - 0,5 МН/м² в шкірі та аорті щурів інтенсифікується синтез колагену типу І, еластину та загальних ГАГ. Максимуми синтезу досліджених біополімерів тканиноспецифічні і настають при різних величинах напруження.

2. Концентрації колагену типу І, еластину, гіалуронової кислоти, хондроітинсульфатів, дерматансульфату та гепарансульфату в шкірі та аорті змінюються якісно подібно до змін інтенсивності синтезу цих біополімерів.

3. Вперше показано, що під дією механічного напруження в діапазоні 0 - 0,5 МН/м² ступінь гідроксилювання пролілу і окислювального дезамінування е-NH₂-груп лізилу та гідроксилізилу зменшуються, а глікозилювання ОН-груп гідроксилізилу в колагені типу 1 в шкірі щурів збільшується. Це зменшує рівень поперечного ковалентного зв'язування надмолекулярних утворень матриксу.

4. Доведено, що виявлені зміни концентрацій біополімерів і ступеня процесингу колагену типу 1 збільшують жорсткість і зменшують величини непружної деформації обох тканин. В аорті це виражено у більшій мірі.

5. Показано, що термостабільність штучних колагенових фібрил, утворених з колагену типу 1, який синтезувався в шкірі під дією механічного напруження, нижча, ніж в нормі.

6. Вперше показано, що величина сигналу про механічне напруження в шкірі, який передається від міста прикладення напруги до клітин, пропорційна ступеню ковалентного поперечного зв'язування надмолекулярних утворень матриксу.

7. Встановлено, що N-глікани клітинної поверхні і актинові фібрили цитоскелету є окремими клітинними ланками ланцюга передачі сигналу про механічне напруження в шкірі. Інгібування N-глікозилювання або полімеризації фібрил знижує інтенсивність синтезу вивчених біополімерів під дією напруги.

8. Показано, що комплекс Са²⁺/кальмодулін є внутрішньоклітинною ланкою ланцюга передачі сигналу про механічне напруження в шкірі. Інтенсивність синтезу колагену типу І і активних комплексів Са²⁺/кальмодулін пов'язані зворотно-пропорційною залежністю.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Кот Ю.Г., Жукова Т.В., Денг Бо, Перский Е.Э. Гидроксилирование пролина в коллагене кожи и аорты при действии на них механического напряжения in vitro // Актуальн. проблемы медицины и биологии. - 2004. - № 1. - С. 269 - 272. (Дисертант вивчив літературу з теми дослідження, провів експерименти по впливу механічного напруження на ступінь гідроксилювання пролілу в колагені типу І шкіри та аорти щурів, статистичну обробку одержаних результатів)

2. Кот Ю.Г. Вклад комплекса Ca²⁺/кальмодулин в передачу сигнала о механическом напряжении в соединительной ткани // Вісник Харківського національного університету ім. В.Н. Каразіна. Серія: біологія. - 2005. - № 709. - Вип. 1 - 2. - С. 44 - 47.

3. Буланкіна Н.І., Гамоліна О.В., Жукова Т. В., Кот Ю.Г., Перський Є.Е. Вікові особливості клітинної реакції сполучної тканини на дію екзо- та ендогенних чинників // Проблемы старения и долголетия. - 2005. - Т. 14 (приложение). - С. 12 - 13. (Дисертант провів дослідження впливу семікарбазиду на концентрацію і розчинність коллагену типу І в шкірі щурів, підготував матеріал до друку).

4. Перский Е. Э., Никитина Н.А., Наглов А.В., Кот Ю.Г. Возрастные особенности индукции синтеза и интенсивности некоторых стадий процессинга коллагена в соединительной ткани под действием механической нагрузки // Биологический вестник. - 2006. - № 2. - Т. 10. - С. 126 - 129. (Дисертант дослідив інтенсивність синтезу і концентрацію колагену типу І в шкіри під дією напруги, прийняв участь в аналізі результатів та підготовці статті до друку).

5. Жукова Т.В., Кот Ю.Г., Перский Е.Э. Возможный механизм участия механического напряжения стенок сосудов в возрастном развитии склероза // Вісник Харківського національного університету ім. В.Н. Каразіна. Серія: біологія. - 2006. - № 729. - Вип. 3. - С. 21 - 24. (Дисертант дослідив вплив механічного напруження на в'язко-пружні властивості аорти щурів, провів статистичний аналіз).

6. Кот Ю.Г. Изменение полисахаридного состава кожи крыс под действием механического напряжения // Вісник Харківського національного університету ім. В. Н. Каразіна. Серія: біологія. 2006 . - № 768. - Вип. 5. - С. 29 - 34.

7. Жукова Т.В., Кот Ю.Г., Перский Е.Э. Влияние механического напряжения в коже на термостабильность синтезируемого в ней коллагена // Біофізичний вісник. - 2007. - Вип.18. - С. 56 - 61. (Дисертант дослідив вплив механічного напруження на температуру денатурації, ентальпію та ентропію фібрил колагену, підготував матеріал до друку).

8. Кот Ю.Г., Жукова Т. В., Гамолина О.В. Индукция синтеза и интенсивность процессинга коллагена под действием механической нагрузки в коже крыс разного возраста in vitro // Тези доповідей наукової конференції молодих вчених «Актуальні проблеми старіння». Київ, 28 січня 2005. - Київ. - С. 81 - 82. (Дисертант провів порівняльне дослідження впливу механічного напруження в шкірі на вміст в колагені типу І е-NH₂ - груп лізилу та гідроксилізилу, статистичну обробку результатів).

9. Кот Ю.Г. Вплив механічного напруження в сполучній тканині на ступінь деяких стадій процесингу синтезуємих молекул колагену // Тези доповідей Першої Міжнародної конференції студентів та аспірантів «Молодь і поступ біології». Львів, 11 - 14 квітня 2005. - Львів. - 2005. - С. 24 - 25.

10. Перский Е.Э., Буланкина Н.И., Кот Ю.Г., Жукова Т. В., Гамолина О.В. Влияние деформации соединительной ткани на синтез, некоторые этапы процессинга и структурную стабильность молекул коллагена // Научные труды I Съезда физиологов СНГ. Сочи, 19 - 23 сентября 2005. - Сочи. - 2005. - T. 1. - с. 25. (Дисертант провів калориметричні дослідження денатурації колагену типу І в залежності від вмісту в ньому альдегідних і е-NH₂ - груп лізилу та гідроксилізілу, статистичну обробку результатів).

11. Кот Ю.Г., Сєдова К.В. Можлива роль комплексу Ca²⁺/кальмодулін у передачі сигналу про механічне напруження в сполучній тканині до білоксинтезуючого апарату клітини // Матеріали IX Українського біохімічного з`їзду. Харків, 24 - 27 жовтня 2006. - Харків. - 2006. - Т.1. - с. 46. .(Дисертант провів дослідження інгібування та активації комплексів Са²⁺/кальмодулін на синтез, концентрацію та розчинність колагену типу І , синтезованого в шкірі щурів, статистичний аналіз даних).

12. Кот Ю.Г., Ель-Та`Алу А.Б. Порівняльне дослідження впливу механічного напруження на синтез колагену та глікозаміногліканів у сполучній тканині // Тези III Міжнародної наукової конференції студентів та аспірантів «Молодь та поступ біології». Львів, 23 - 27 квітня 2007. - Львів. - 2007. - С. 68 - 69. (Дисертант провів порівняльне дослідження впливу механічного напруження на інтенсивність синтезу і концентрацію колагену та загальних глікозаміногліканів в шкірі щурів, статистичний аналіз результатів).

13. Кот Ю.Г., Ель-Та`Алу А.Б. Вплив механічного напруження на вміст глікозаміногліканів у шкірі щурів // Тези доповідей молодих учених. Матеріали 2-ї міжнародної конференції молодих учених «Біологія: від молекули до біосфери». Харків, 19 - 21 листопада 2007. - Харків. - 2007. - С. 37 - 38. (Дисертант провів хроматографічне вивчення концентрації індивідуальних глікозаміногліканів в шкірі під впливом механічного напруження, проаналізував результати та підготував матеріал до друку).

14. Буланкина Н.И., Кот Ю.Г., Перский Е.Э., Фальченко Е.В. Участие некоторых вне- и внутриклеточных структур в сигнальной механотрансдукции в соединительной ткани // Материалы Всеукраинской научной конференции с международным участием «Актуальные проблемы современной биохимии и клеточной биологии». Днепропетровск, 30 -31 октября 2008. - Днепропетровск. - 2008. - с. 35. (Дисертант провів дослідження впливу тунікаміцину та цитохалазіну В на синтез і концентрацію колагену типу І в шкірі щурів, підготував матеріал до друку).

15. Фальченко Е.В., Кот Ю.Г. Роль N-гликанов клеточной поверхности в передаче сигнала о механическом напряжении в соединительной ткани // Матеріали 3-ї Міжнародної конференції молодих учених «Біологія: від молекули до біосфери». Харків, 18 - 21 листопада 2008. - Харків. - 2008. - с. 63. (Дисертант провів дослідження впливу механічного напруження за умов інгібування глікозилювання гліканів клітинної поверхні на інтенсивність синтезу і концентрацію колагену типу I та загальних глікозаміногліканів в шкірі щурів, статистичний аналіз результатів).

АНОТАЦІЯ

Кот Ю.Г. «Структурно-метаболічна відповідь сполучної тканини на дію розтягуючого механічного навантаження» - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 - біохімія. - Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, Харків, 2008.

Вивчено вплив механічного напруження на синтез, процесинг і концентрацію колагену типу І, еластину і ГАГ в шкірі і аорті щурів, на в'язко-пружні властивості цих органів, роль окремих між- та внутрішньоклітинних ділянок ланцюга переносу сигналу про механічне напруження в сполучній тканині.

При фізіологічних навантаженнях інтенсивності синтезу і концентрації досліджених біополімерів з ростом напруги збільшуються і, досягнувши максимуму, знижуються, коли починається порушення тканинної будови; ступінь гідроксилювання пролілу і окислювального дезамінування лізилу і гідроксилізилу знижуються, а глікозилювання колагену типу І зростає, що зменшує ступінь поперечного ковалентного зв'язування надмолекулярних утворень матриксу. Це може бути адаптацією до підвищення фізичних навантажень, а за межами физіологічних напруг- основою патології. Рівень передачі сигналу за участю протеогліканів клітинної поверхні і актинових фібрили цитоскелету пропорційний ступеням їх N-глікозилювання та полімеризації актину відповідно, а сигналу, що передається внутріклітинною ланкою - комплексами Са²⁺/кальмодулін - зворотно-пропорційний кількості цих комплексів.

Ключові слова: сполучна тканина, колаген типу І, еластин, ГАГ, синтез, процесинг, перенос сигналу про механічне напруження.

АННОТАЦИЯ

Кот Ю.Г. «Структурно-метаболический ответ соединительной ткани на действие растягивающего механического напряжения» - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.04 - биохимия. - Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразин...