Концепция механоэлектрического преобразования в миокарде на основе физико-химической природы цитоскелета

• Автор: Шкляр, Татьяна Фридриховна
• Шифр специальности: 03.03.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 220 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

МЕХАНОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ В НОРМАЛЬНОМ СЕРДЦЕ И ПРИ ПАТОЛОГИИ

1.1 Нарушение ритма

1.2. Механочувствительные каналы

1.2.1. Типы каналов

1.2.2. Активность каналов и диастолический потенциал клетки

1.2.3. Активность каналов и потенциал действия

1.3. Передача механического сигнала и его преобразование

1.3.1. Передача механического стимула в липидной мембране
1.3.2. Трансформация механического стимула в эукариотических
клетках
1.4. Цитоскелет, как необходимый компонент системы
механопреобразования
1.4.1. Общие принципы построения цитоскелета
1.4.2. Цитоскелет в кардиомиоцитах и его функциональное
значение
1.4.3. Модулирующее действие цитоскелета на мембранные
и онные каналы
1.4.4. Изменение вклада цитоскелета в клетках при развитии
заболеваний и с возрастом
1.5. Заключение
Глава II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Объекты исследований
2.1.1. Изолированный миокард лабораторных животных:
приготовление препаратов, растворов для перфузии

2.1.2. Изолированный миокард больных врожденными и
приобретенными пороками сердца: приготовление препаратов миокарда, крепление и перфузирование, стимуляция
2.1.3. Синтетические полиэлектролитные гидрогели в качестве
экспериментальной модели цитоскелета
2.2. Экспериментальное оборудование и методические приемы для
изучения электрических и механических свойств изолированного миокарда и синтетических гелей
2.2.1. Универсальная установка для изучения механических и
электрических свойств объекта
2.2.2. Определение электрохимического потенциала объектов
2.2.3. Регистрация механических свойств объектов
2.2.4. Регистрация механоэлектрической связи в объектах
2.2.5. Экспериментальная модель сферического желудочка
2.2.6. Моделирование структурно-функциональной
неоднородности в сердечной стенке
2.3. Определение степени набухания - сжатия гелей
2.4. Обработка экспериментальных данных
Глава III ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В МИОКАРДЕ В НОРМЕ И ПАТОЛОГИИ
3.1. Особенности электрической активности кардиомиоцитов в норме и
патологии
3.1.1. Кардиомиоциты желудочка
3.1.2. Кардиомиоциты предсердия человека
3.1.3. Авторитмическая активность кардиомиоцитов
3.2. Исследование механоэлектрической связи в нормальном и
патологически измененном миокарде

3.2.1. Выраженность механоэлектрической связи в желудочке экспериментальных животных и человека
3.2.2. Выраженность механоэлектрической связи в клетках предсердий человека при патологии
3.2.3. Зависимость выраженности механоэлектрической связи от степени возбудимости миокарда
3.3. Исследование механических факторов, влияющих на растяжение
кардиомиоцитов сердечной стенки
3.3.1. Систолическое растяжение сердечной стенки при структурной неоднородности миокарда
3.3.2. Систолическое растяжение сердечной стенки при функциональной неоднородности миокарда
3.4. Заключение
Глава IV. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТНЫХ
ГЕЛЕЙ
4.1. Полиэлектролитный гель, как физическая модель цитоскелета
4.2. Оценка способности полиэлектролитных гелей к набуханию
4.2.1. Зависимость степени набухания полиэлектролитных гелей
от типа противоиона и природы полимера
4.2.2. Зависимость степени набухания полиэлектролитных гелей от степени сшивки полимерных нитей и степени нейтрализации
4.2.3. Фазовые переходы в ионных растворах солей
4.3. Оценка электрохимического потенциала полиэлектролитных гелей
4.3.1. Определение величины равновесного электрохимического потенциала геля
4.3.2. Исследование зависимости величины электрохимического

исследований показывают, что переход осуществляется локально на периферии клеток, даже если силы и биохимические сигналы распространяются через всю клетку (Vogel, Sheetz, 2006).
Традиционно, исследование основных механизмов преобразования энергии механического стимула в энергию биохимических реакций связано с идентификацией и изучением структуры механочувствительных каналов. Идентификация особой популяции механочувствительных каналов, присутствующих как в мембранах бактерий, так являющихся компонентом мембраны клеток человека - огромный шаг на пути понимания эффекта механопередачи.
Активация механочувствительных ионных каналов происходит при механических деформациях мембраны клеток. Каким образом происходит передача и преобразование механического сигнала в биологический и химический ответ клетки, актуальный вопрос, решением которого занимаются многие группы исследователей (Wang et al., 1993; Ingber, 1997, 2003). Независимо от механизма передачи сигнала эффекты стресса и/или растяжения клетки проявляется на молекулярном уровне в виде изменения формы макромолекул, т.е. их конформации или ведет к изменению сил взаимодействия между атомами и молекулами (Zhu et al., 2000; Humphrey, 2001; Orr et al., 2006). Изменение, в первую очередь, третичной структуры протеинов и, следовательно, их функциональной активности, а также четвертичной структуры, то есть ассоциации доменов, приводит к биофизическому или биохимическому ответу. Например, открытию ворот ионных механочувствительных каналов (Sukharev et al., 2001; Martinac, 2004; Väsquez et al, 2008) или перестройке ориентации протеинов вдоль направления приложенных сил (Maniotis et al., 1997). Фактически функционирование любой молекулы может быть изменено механическими стимулом, поскольку все биоактивные молекулы изменяют свою конформацию (растягиваются и сжимаются), претерпевают изменение внутренней архитектуры и т.д. (Ingber, 1997). Этот тезис подтверждается данными, уже приведенными в предыдущем разделе,