Устойчивость компонент соединительных тканей к термическому и ИК лазерному воздействию

• Автор: Аверкиев, Сергей Викентьевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 198 с. : ил.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Глава 1. Внеклеточный матрикс соединительных тканей

1.1 Общий состав и строение соединительных тканей

1.2. Гликозаминогликаны, протеогликаны, протеогпикановые агрегаты и методы их определения в ткани

1.2.1. Гликозаминогликаны (ГАГ)

1.2.2. Протеогликаны

1.2.3. Протеогликановые агрегаты

1.2.4. Методы количественного определения гликозаминогликанов

1.3. Коллаген как важнейшая составляющая соединительных тканей. Методы определения в ткани

1.3.1. Синтез и посттрансдяциоиная модификация коллагена

1.3.2. Морфологические формы и типы коллагена

1.3.3 Методы количественного определения коллагена в соединительных тканях
1.4. Взаимодействие протеогликанов и коллагена
1.5. Роль коллагеновой и протеогликановой подсистем в обеспечении механических свойств хрящевой ткани
Глава 2. модификация структуры соединительных тканей лазерным воздействием и ферментативной обработкой
2.1. Субабляционное лазерное воздействие на биоткани
2.2. Модификация структуры хрящевой ткани с помощью ферментативной обработки (удаление ГАГ иПГ)
2.2.1. Ферменты, действующие на матрикс хрящевой ткани
2.2.1.1. Гликозвдазы
2.2.1.2. Протеазы
2.3. Влияние ферментативной обработки на свойства соединительных тканей
Глава 3. физико-химические методы, применяющиеся для исследований изменений в соединительных тканях при термическом нагреве и обработке ферментами
3.1. Денатурация коллагена. Дифференциальная Сканирующая Калориметрия - основной метод при исследовании денатурации коллагена
3.1.1. Представление о денатурации коллагена как о фазовом переходе первого рода
3.1.2. Представление о денатурации коллагена, как о кинетическом процессе
3.1.3. Особенности денатурации коллагена в тканях. Метод ДСК
3.2. ИК спектроскопия и спектроскопия комбинационного рассеяния (КР) соединительных тканей
3.3. Сорбция паров воды биологическими объектами
Глава 4. Реактивы, приборы, материалы и методики
4.1. Образцы тканевых материалов и реактивы
4.1.1. Образцы тканевых материалов
4.1.2. Реактивы
4.2. Методы
4.2.1. ИК лазерная обработка
4.2.2. Контроль температуры поверхности хрящевой ткани при ИК - лазерной обработке
4.2.3. Дифференциальная Сканирующая Калориметрия (ДСК)
4.2.4. Термомеханический анализ
4.2.5. Термогравиметрический анализ
4.2.6. Спектроскопия Комбинационного Рассеяния (КР)
4.2.7. Изотермы сорбции
4.2.8. Гистохимия
4.3 Методики
4.3.1. Методика полного аминокислотного анализа. Гидролиз тканей
4.3.2. Методика спектрофотометрического определения гидроксипролина в гвдролизате
4.3.3. Ферментативная обработка тканей и методика определения степени денатурации коллагена
4.3.4. Количественный анализ гликозаминогликанов в растворе
4.3.5. Методика исследования деградации протеогликановой составляющей хрящевой ткани
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Глава 5. Состав соединительных тканей. Термическая стабильность коллагена в тканях

5.1. Определение остаточного количества воды в образцах тканей
5.2 Определение содержания коллагена в соединительных тканях
5.2.1 Количественное определение содержания гидроксипролина в различных соединительных тканях
5.2.1.1 Определение аминокислотного состава хроматографическим методом
5.2.1.2 Определение Нур спектрофотометрическим методом
5.2.1.3 Изучение влияния хондроитинсульфата на точность спектрофотометрического определения Нур
5.2.1.4 Сравнение результатов измерений содержания гидроксипролина по двум методикам
5.2.2 Количественное определение содержания коллагена в различных тканях
5.2.2.1 Вычисление содержания Нур в коллагенах I и II
5.2.2.2 Определение количественного содержания коллагена в различных тканях
5.3 Определение содержания гликозаминогликанов в соединительных тканях
5.4 Термическая стабильность коллагена в различных тканях
5.4.1 Термическая стабильность коллагена I в тканях
5.4.1.1 Термическая стабильность коллагена I ФСТ, выделенного из лицевых мышц
5.4.1.2 Термическая стабильность коллагена I ФСТ, выделенной из связок межпозвоночного диска (МПД)
5.4.1.3 Термическая стабильность коллагена I в склере и капсуле с имплантантом
5.4.2 Термическая стабильность коллагена II
5.4.2.1 Термическая стабильность коллагена II, выделенного из хрящевой ткани, пулыюзного ядра МПД и ГЗП
5.4.2.2 Термическая стабильность коллагена II в хрящевой ткани, пульпозном ядре МПД и ГЗП
5.4.2.З. Влияние ГАГ на денатурацию коллагена II в тканях
Глава 6. Лазерное воздействие на биоткани
6.1 Лазерное воздействие на фиброзную соединительную ткань
6.2 Лазерное воздействие на хрящевую ткань носовой перегородки
6.2.1. Модификация сети коллагеновых фибрилл ИКлазерным излучением
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
Локальное термическое воздействие на ткани и органы активно внедряется в медицинскую практику. Возможны различные способы локального нагрева, самыми распространёнными из которых являются ИК лазерное и электротермическое воздействия. Благодаря широкому диапазону параметров ИК излучения (длина волны, диаметр пучка и режим воздействия (энергия и длительность импульса)) можно точно контролировать область и время прогрева ткани. Именно поэтому операции, проводимые с применением ИК лазеров, бескровны и безболезненны. ИК лазеры уже применяют в клинической медицине как новый эффективный метод лечения нестабильности суставов, повреждений и дефектов хрящевой ткани, в оториноларингологии, ортопедии, пластической и реконструктивной хирургии.
Однако, ситуация на сегодняшний день такова, что внедрение новых технологий воздействия на биоткани значительно опережает накопление фундаментальных знаний о происходящих при этом физико-химических процессах и структурных изменениях в тканях. Это ограничивает применение локального нагрева и не позволяет получить оптимальный эффект в медицинской практике при отсутствии долгосрочных нежелательных последствий. Очевидно, что решение данной проблемы лежит в области междисциплинарных исследований. В настоящее время набор экспериментальных данных по изменению свойств биотканей при длительном или кратковременном нагреве получен с помощью морфологических или оптических исследований. Но сами по себе оптические характеристики не могут дать информации о химическом и структурном изменении ткани без сопоставления их с биохимическим и физикохимическим исследованием. Такие исследования до сих пор не проводились.
отсутствует, однако, хорошо видны периодично расположенные коллагеновые фибриллы.
Предпринимаются попытки использовать ферментативную обработку роговицы гиалуронидазой для лечения близорукости и дальнозоркости [94]. Степень гидратации обработанной гиалуронидазой роговицы уменьшается из-за вымывания межфибриллярных протеогликанов. При этом, согласно данным просвечивающей электронной микроскопии и рентгена, среднее расстояние между фибриллами коллагена уменьшается на 15-21%, а сама роговица становится более мягкой. Диаметр фибрилл коллагена при обработке ферментом абсолютно не изменяется. Процедура лечения заключается в обработке роговицы гиалуронидазой и последующем наложении на неё линзы специальной формы. Через 2 дня линзу снимают, а роговица сохраняет заданную форму. Эти результаты подтверждают важную роль протеогликанов в обеспечении механических свойств соединительных тканей.
В 1981 году была описана интересная особенность воздействия трипсина и а-химотрипсина на раствор тропоколлагена [95]. Оказалось, что эти ферменты переваривают денатурированный коллаген, но не переваривают нативный коллаген в конформации тройной суперспирали. В 1994 году Hollander с соавторами подтвердили, что воздействие этих ферментов на коллагеновое волокно аналогично. Основываясь на этом факте, они также показали, что в остеоартритном хряще доля деградированного коллагена больше, чем в здоровом [45].
На основании этого феномена, в работе [90] была предложена методика для оценки количества денатурированного и повреждённого (деградированного) коллагена в хрящевой ткани. Под повреждёнными молекулами коллагена подразумеваются молекулы коллагена с разрывом в одной из трёх а цепей. При наличии такого разрыва тройная суперспираль коллагена при температуре тела довольно быстро денатурирует