Физико-химические свойства и биологические функции пигментных гранул глаза позвоночных и беспозвоночных животных

• Автор: Донцов, Александр Евгеньевич
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 332 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. Обзор литературы

. Ретинальный пигментный эпителий структура, физиологические и биохимические особенности, функциональная роль в зрительной рецепции.

1. Строение клеток ретинального пигментного эпителия и их основные функции.

2. Фагоцитоз клетками РПЭ как одна из основных функций

этих клеток, необходимая для обновления фоторецепторов.

3. Зрительный цикл ретиналя. Роль РПЭ.

4. РПЭ, окислительный стресс и развитие возрастной макулярной дегенерации сетчатки.

Б. Пигментные гранулы клеток ретинального пигментного эпителия меланосомы и липофусцин.
1. Липофусциновые гранулы клеток ретинального пигментного эпителия природа и формирование.
2. Меланины пигменты меланосом клеток ретинального пигментного эпителия. Биосинтез и основные физикохимические характеристики.
3. Меланосомы и липофусциновые гранулы в процессе
старения клетки РПЭ.
. Оммохромы экранирующие пигменты глаза беспозвоночных животных. Основные пути биосинтеза и физиологическая роль в клетках глаза.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ГЛАВА II. Сравнительное исследование устойчивости ткани сетчатки и РПЭ глаза пигментированных и непигментированных позвоночных животных к повреждающему действию прооксидантов
. Опасность повреждения фоторецепторных клеток при действии различных прооксидантных факторов. Б. Защитная роль пигментации от прооксидантного действия света, кислорода и его активных форм. Сравнительное исследование на сетчатке и РПЭ глаза пигментированных и
непигментированных животных.
. Меланосомы как основной фактор, придающий клеткам РПЭ позвоночных повышенную устойчивость к действию прооксидантов.
Г. Сравнительное исследование аккумуляции продуктов пероксидации в глазах пигментированных мышей и мышейальбиносов при действии общего рентгеновского облучения. Д. Усиление пигментации как фактор, повышающий устойчивость различных клеток к свободнорадикальным окислительным процессам.
1. Усиление контакта нейральной сетчатки с пигментированной тканью РПЭ приводит к значительному уменьшению аккумуляции продуктов пероксидации при
действии ультрафиолета и ионов двухвалентного железа.
2. Усиление пигментации спор гриба Рупси1апа огугае
приводит к усилению его патогенности.
3. Накопление меланинподобных веществ у людей, подвергнутых воздействию радиации.
ГЛАВА III. Антиоксидантные свойства меланинов
А. Ингибирующее действие меланинов на процессы пероксидации липидов, индуцированные в темновых условиях.
Б. Ингибирующее действие меланинов на процессы пероксидации липидов, индуцированные видимым светом, ультрафиолетом и уоблучением.
1. Сравнение величин оптического и химического ингибирования пероксидации липидов, индуцированного ультрафиолетом и интенсивным видимым светом.
2. Сравнительное исследование ингибирующей активности меланинов различного происхождения.
3. Ингибирующее действие меланосом на процессы ПОЛ, индуцированные экзогенными фотосенсибилизаторами.
4. Влияние меланина на кинетику накопления долгоживущих парамагнитных центров в белке.
ГЛАВА IV. Сравнительное исследование защитной роли пигментации клеток глаза в отношении токсического действия прооксидантов у беспозвоночных животных.
А. Сравнительное исследование антиоксидантной
активности клеток глаза морской и озерной популяций
креветки Ауш геНса.
Б. Антиоксидантная активность оммохромов.
1. Сравнение некоторых физикохимических характеристик оммохромов, выделенных из глаза различных беспозвоночных животных.
2. Ингибирующее действие оммохромов на процесс пероксидации липидов, индуцированный в темновых
условиях.
3. Ингибирующее действие оммохромов на
фотоиндуцированную пероксидацию липидов.
ГЛАВА V. Механизмы антиоксидантной активности меланинов и оммохромов глаз
. Связывание ионов двухвалентного железа меланинами и оммохромами в неактивные комплексы.
1. Зависимость скорости пероксидации липидов в клетках глаза РПЭ и сетчатки от концентрации ионов двухвалентного железа.
2. Исследование связывания ионов железа методом гаммарезонансной спектроскопии.
3. Исследование связывающей способности меланинов и оммохромов в отношении ионов железа.
Б. Исследование взаимодействия меланинов и оммохромов с активными формами кислорода.
1. Взаимодействие меланинов и оммохромов с супероксидными радикалами кислорода.
2. Тушение синглетного молекулярного кислорода меланинами
и оммохромами.
3. Пути и условия процесса генерации радикалов супероксида
при взаимодействии меланинов и оммохромов с кислородом.
. Обсуждение результатов исследований физикохимических свойств меланинов и оммохромов пигментных гранул.
Биологическая роль меланинов и оммохромов глаз.
ГЛАВА VI. Использование полезных свойств меланинов в практике. Создание новых материалов и устройств
А. Меланинсодержащий фитосорбент из лузги черных
семян подсолнечника.
1. Получение и физикохимические характеристики
фитосорбента.
2. Связывание фитосорбентом тяжелых металлов, токсических органических веществ и гидрофобных
жидкостей.
3. Выведение фитосорбентом тяжелых металлов из организма животных.
Б. Меланинсодержащие мембраны для разделения водных растворов солей.
ГЛАВА VII. Фототоксическое действие липофусциновых гранул ЛФГ из клеток РПЭ человека
. Разнонаправленность действия липофусциновых гранул и меланосом из РПЭ глаза человека при фотоокислении кардиолипина 8 Б. Исследование повреждающего действия ЛФГ на клетки
РПЭ, наружные сегменты фоторецепторных клеток, липиды и жирные кислоты при их облучении видимым светом.
1. Действие ЛФГ на индуцируемую видимым светом пероксидацию наружных сегментов фоторецепторов, кардиолипиновых липосом и докозагексаеновой кислоты.
2. Стимуляция ЛФГ выхода аскорбата из аскорбатнагруженных кардиолипиновых липосом. Спектр действия.
3. Гибель клеток РПЭ, нагруженных ЛФГ, при облучении
синим светом.
. Липофусциновые гранулы как фотосенсибилизаторы
процесса генерации супероксидных радикалов кислорода.
ГЛАВА VIII. Фототоксическое действие 1Чретинилиден1Чрстинилэтаноламина А2Е флуорофора липофусциновых гранул
А. Влияние облучения видимым светом на спектральные и флуоресцентные характеристики А2Е.
Б. Исследование повреждающего действия Л2Е на наружные сегменты фоторецепторных клеток и кардиолипиновые липосомы в темноте и при облучении видимым светом.
1. Действие А2Е на индуцированную видимым светом пероксидацию липидов НСФ. Ингибиторный анализ.
2. Ускорение выхода аскорбата и кальцеина из нагруженных кардиолипиновых липосом в присутствии
А2Е в темноте и при действии видимого света.
3. Исследование фотосенсибилизирующей активности продуктов фотоокисления А2Е.
В. Влияние А2Е и продуктов его фотоокисления на электрические характеристики бислойных липидных
мембран.
Г. Обсуждение результатов исследования физикохимических характеристик ЛФГ и А2Е. Заключение возможная биологическая роль ЛФГ и МС в клетках РПЭ. 2 ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Еще в ранних исследованиях, проведенных в Институте химической физики, была впервые продемонстрирована возможность участия свободных радикалов, как в нормальных, так и особенно в патологических процессах, происходящих в течение жизнедеятельности организма Бурлакова и др. В настоящее время участие свободных радикалов и особенно активных форм кислорода, в процессах жизнедеятельности клетки не вызывает сомнений. Окислительный стресс, обусловленный активными формами кислорода, является в частности одним из ключевых факторов развития патологий, связанных со старением, включая возрастную макулярную дегенерацию ВМД сетчатки и катаракту . Клетки РПЭ довольно чувствительны к окислительному стрессу. Это связано с генерацией активных форм кислорода при фагоцитозе и липидной пероксидации . Важно, что при интенсивном процессе фагоцитоза, происходящего непрерывно в течение всей жизни, в клетках РПЭ всегда содержится большое количество легко окисляемых полиненасыщенных жирно кислотных остатков и, следовательно, всегда существует опасность их окисления по свободнорадикальному механизму. Об интенсивности протекания свободнорадикальных процессов окисления в клетках РПЭ, свидетельствует непрекращающееся и даже усиливающееся в процессе жизнедеятельности накопление липофусциновых гранул, которые являются балластным продуктом, возникающим при окислительном повреждении белков и липидов вторичных лизосом i . Гибель клеток РПЭ, как предполагают, является основным фактором развития макулярной дегенерации сетчатки, так как именно окислительные повреждения в этих клетках приводят к формированию друз и гибели фоторецепторов Iii . Факт участия окислительных повреждений в развитии дегенеративных процессов в макулярной области сетчатки не вызывает сомнений i . Возрастная макулярная дегенерация сетчатки ВМД. Возрастная макулярная дегенерация сетчатки представляет собой хроническую прогрессирующую дегенерацию фоторецепторных клеток, а также клеток РПЭ, мембраны Бруха и, возможно, сосудистой оболочки макулы i . Макула представляет собой высоко специализированную область сетчатки диаметром 6 мм, локализующуюся в центре фокусирования луча света, попадающего в глаз. В самом центре макулы находится т. Основные клинические и патологические проявления ВМД включают видоизменение мембраны Бруха и клеток РПЭ, формирование друз, гипо или гиперпигментацию, потерю фоторецепторных клеток, разрастание сосудистой оболочки неоваскуляризация и субретинальный фиброз. Все эти изменения приводят в конечном итоге к потере центрального зрения, в результате чего больные способны различать только темные и светлые пятна при дневном освещении i . Друзы основной маркер ВМД, хорошо видимый в офтальмоскоп рис. А. 6, по которому диагностируется начальная стадия заболевания или выраженная предрасположенность к нему. Офтальмоскопически друзы представляют собой округлые или овальные субретинальные отложения, располагающиеся между слоем клеток РПЭ и мембраной Бруха см. А. 1. Они могут быть точечными небольшого размера или сливными с нечеткими границами растягиваясь в длину на цм и более. РПЭ географическая атрофия, и неоваскулярная мокрая форма, которая развивается вследствие роста кровеносных сосудов неоваскуляризация через дефекты в мембране Бруха. ВМД ведущая причина расстройств зрения и слепоты в развитых странах среди людей лет и старше . Примерно людей в возрасте лет и старше имеют ту или иную стадию развития ВМД. В связи с увеличением средней продолжительности жизни распространенность ВМД, как ожидается, увеличится в следующие лет почти вдвое i . По данным Всемирной организации здравоохранения в настоящее время ВМД поражены млн. Первое место удерживает катаракта, но она сейчас легко излечивается, тогда как ВМД в настоящее время практически неизлечима. Этиология ВМД в деталях пока не выяснена. К основным факторам риска болезни относят возраст, сигаретный дым и неправильное питание i . Существование большого количества мягких друз в макулярной области, по мнению клиницистов, является значительным фактором риска для возникновения ВМД, хотя на этой стадии зрительная дисфункция еще отсутствует i .