Динамика и молекулярный механизм индукции апоптоза в ткани миокарда при аноксии

• Автор: Тоньшин, Антон Александрович
• Шифр специальности: 03.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Содержание
Введение

Актуальность проблемы.

Задачи исследования

Научная новизна работы

Практическая значимость работы

Часть I. Обзор литературы.

1. Кислород, его активные формы и аэробный метаболизм.

2. Источники активных форм кислорода в клетке

Дыхательная цепь митохондрий.

Цитохром Р0 в гладком эндоплазматическом рстикулуме

Цитохром оксидазы в ядериой мембране.
Пероксисомальныс ферменты
ЫАОРН оксидаза и цитохром в цитоплазматической
мембране.
Цитоплазматические ферменты, генерирующие АФК
Неферментные источники АФК.
3. Активные формы кислорода, как сигнальные молекулы.
4. Причины нарушения кислородного гомеостаза в органах и тканях.
Различие между гипоксией и аноксией
5. Клеточные сенсоры нарушения кислородного гомеостаза.
Митохондрия, как рецептор концентрации кислорода.
ЫАОРН оксидаза, как рецептор концентрации кислорода
Механизм кислородной регуляции фактора НШа
6. Нарушение внутриклеточного гомеостаза кальция при гипоксии .
7.Активация протсинкиназ при снижении парциального давления кислорода
Протсинкииазы группы МАРК
Протеин киназы С
8. Молекулярные механизмы адаптации к гипоксии
9. Рефляция экспрессии генов при гипоксии.
Гены, отвечающие за метаболизм железа.
Гены, отвечающие за регуляцию работы сосудов,.
Гены, отвечающие за метаболизм глюкозы
Гены, отвечающие за запуск программы клеточной смерти
. Молекулярные механизмы клеточной смерти, вызванной гипоксией.
Особенности апоптоза, включающего в себя стадии активации
каспаз и выхода цитохрома с.
Особенности апоптоза, не включающего в себя стадии активации каспаз и выхода цитохрома с.
. Методы определения снижения концентрации кислорода в тканях
. Методы повышения устойчивости клеток и тканей к действию гипоксии
Часть И. Материалы и методы.
1. Экспериментальная модель.
2. Выделение и электрофорез ДНК.
3. Выделение митохондрий и приготовление митопластов
4. Исследование функциональной активности митохондрий
5. Определение содержания цитохрома с в суспензиях митохондрий и супернатантах.
6. Иммуногистохимия.
7. Электронная микроскопия
ЧастьШ Экспериментальные результаты и обсуждение.
1. Модель срезов ткани миокарда, переживающих в условиях аноксии.
2. Ультраструктура и динамика изменений функциональной активности митохондрий ткани миокарда в условиях аноксии
Изменения ультраструктуры мембран митохондрий в условиях
аноксии.
Основные стадии изменений системы окислительного
фосфорилирования в условиях аноксии.
Пермеабилизация мембран митохондрий в условиях аноксии. Связывание цитохрома с с митохондриями в составе ткани и в
суспензии в условиях открытой неспецифической поры
Два механизма нарушения интактиости внешней мембраны митохондрий миокарда в условиях аноксии.
3. Динамика и молекулярный механизм индукции цитохром с независимого анопгоза в ткани миокарда в условиях аноксии
Динамика индукции апоптоза в ткани миокарда в условиях
аноксии.
Образование неспецифической поры в митохондриях необходимая стадия индукции цитохром с независимого апоптоза в аноксии.
4. Обсуждение результатов.
Два типа апоптоза, возникающего в кардиомиоцитах при
снижении парциального давления кислорода
Вероятная схема ключевых стадий апоптоза, протекающего в
ткани миокарда в условиях аноксии.
Огкрыванис поры в митохондриях в процессе развития апоптоза
при аноксии.
Почему цитохром с не выходит из митохондрий с открытой
порой в условиях аноксии
Заключение
5. Выводы.
Благодарности.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
Список литературы


Изучить особенности механизма клеточной гибели кардиомиоцитов, запускаемой в ткани миокарда в анаэробных условиях. В работе найдены условия, при которых в переживающей в бескислородной среде ткани миокарда сохраняется ультраструктура миофибрилл и дыхательная активность митохондрий в течение суток. В ткани миокарда впервые зарегистрирована индукция особого типа апоптоза, который характеризуется специфичной мсжнуклеосомной фрагментацией ДНК и не сопряжен с выходом цитохрома с из межмембранного пространства митохондрий. С помощью ингибиторного анализа доказано, что данный тип апоптоза включает в себя стадию открывания неспецифической поры в митохондриях. Показано, что открывание неспецифической поры является необходимым условием активации эндонуклеаз. Обнаружено, что в составе ткани миокарда митохондрии могут удерживать цитохром с в межмембранном пространстве в условиях открытой поры. Обнаружено, что в условиях аноксии целостность внешней мембраны митохондрий может нарушаться независимо от процесса открывания циклоспорин А чувствительной поры. Однако такое нарушение не приводит к индукции апоптоза. Изучена динамика изменения функции системы окислительного фосфорилирования митохондрий, а также изменения ультраструктуры митохондриальных мембран, происходящие в ткани миокарда во время длительной инкубации в аноксических условиях. Продемонстрирована возможность использования данной модели для поиска и исследования механизмов действия биологически активных веществ, обладающих кардионротекториыми свойствами. Часть I. Молекулярный кислород является одним из основных компонентов атмосферы на нашей планете, где его доля составляет ,9 объемных соответственно ,2 массовых Августин и соавт. Его содержание в гидросфере так же велико, так как он хорошо растворим в воде. Молекулярный кислород является сильным окислителем и может окислять все органические соединения. Для того чтобы заселить атмосферу и гидросферу, организмам было необходимо в ходе эволюции научиться жить в аэробных условиях. С одной стороны, аэробная среда оказалась благоприятна для обитания, так как аэробная биоэнергетика во много раз более эффективна по сравнению с анаэробной. В присутствии кислорода организмы научились синтезировать АТФ за счет окисления органических веществ в процессе окислительного фосфорилирования. С другой стороны, вещества, из которых состоят организмы, могут самопроизвольно окисляться в присутствии кислорода, приводя к нарушению целостности биологических мембран, изменению генетической информации и другим опасным для жизни повреждениям. Таким образом, для того, чтобы жить в аэробных условиях, организму необходимо уметь защищаться от неслецифичсского окисления молекул, из которых он состоит. Для полного восстановления молекулярного кислорода до воды в ходе окислительновосстановительных реакций, одной молекуле кислорода необходимо получить 4 электрона. Именно по этому в нормальных условиях мы не наблюдаем самопроизвольного возгорания органических веществ в атмосфере за очень редким исключением. Присоединение электронов к нарушает стабильность этой молекулы, и энергетический барьер для участия кислорода в окислительновосстановительных реакциях резко снижается. При присоединении одного электрона к получается молекула, называемая супероксид О при присоединении двух электронов с последующим протонированием перекись водорода Н2 при присоединении трех электронов ОНрадикал ОН. Кроме присоединения электронов стабильность молекулярного кислорода может нарушать его квантовый переход из триплстного в сингл етное состояние 2. Изза высокой реакционной способности супероксид, перекись водорода, ОНрадикал и синглетный кислород называют активными формами кислорода АФК. В воде при различных физических воздействиях, например, при изменении температуры v, , самопроизвольно за счет кавитации кислород может переходить из триплетного в синглетное состояние. Из синглетного кислорода в свою очередь образуются вес упомянутые выше активные формы кислорода. Схема цепной реакции перехода одних форм активного кислорода в другие приведена на рисунке 1.