WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 |

Особенности метаболизма и кинетики сократительных белков скелетных мышц голени в условиях репаративной регенерации костной ткани

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Гайдышев Альберт Игоревич

ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА И КИНЕТИКИ СОКРАТИТЕЛЬНЫХ БЕЛКОВ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ ГОЛЕНИ В УСЛОВИЯХ РЕПАРАТИВНОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ КОСТНОЙ ТКАНИ

03.01.04 – биохимия

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Казань – 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении «Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» им. академика Г.А. Илизарова» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации

Научный руководитель:

Доктор биологических наук, профессор С.Н. Лунева

Официальные оппоненты:

доктор ветеринарных наук

Шакирова Фаина Владимировна

доктор биологических наук, профессор

Шалободов Александр Дмитриевич

Ведущая организация:

ГБОУ ВПО Государственный университет физической культуры, г. Челябинск

Защита диссертации состоится: «16» февраля 2012 в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.081.08 Казанского (Приволжского) федерального университета (420008, Казань ул. Кремлевская, 18)

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке имени Н.И. Лобачевского Казанского (Приволжского) федерального университета (420008, Казань, ул. Кремлевская, д. 35.)

Автореферат разослан «13» января 2012

Ученый секретарь диссертационного совета,

профессор Абрамова З.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Репаративные возможности мышечной ткани принципиально отличаются от репаративных возможностей других опорных тканей, в связи с чем, в большинстве случаев, функциональное состояние скелетных мышц является определяющим в процессе лечения и реабилитации ортопедотравматологических больных (Шевцов В.И., 1997). Возможность решения этой проблемы тесно связана с наличием надежных критериев, оценивающих состояние скелетных мышц, способных дать лечащему врачу возможность оценить их метаболический статус и ввести в случае необходимости соответствующие корректировки на этапах лечения (Стогов М. В., Кузнецова Л.С., Ерофеев С.А., 2001). В ортопедии и травматологии наиболее распространенным является повреждение мышечного волокна в процессе оперативного удлинения и травм, таких как обширные повреждений мышечного волокна, разрывы и микроразрывы, связанные со спортивными травмами (Шевцов В.И., Чикорина Н.К., Ерофеев С.А., 2000). Представленные в литературе данные физиологических, морфологических и гистохимических исследований создают достаточно полное представление о функциональных и структурных изменениях, происходящих в скелетных мышцах при их репаративной регенерации в результате скелетных травм, а также в условиях оперативного удлинения (Сайфутдинов М.С., Менщикова Т.И., Чикорина Н.К., 2008). Однако для более полной картины происходящих процессов, биохимических исследований метаболизма скелетных мышц в тех же условиях проведено недостаточно. Так, в настоящее время практически не изучены изменения активности двигательных белков в мышцах оперированных конечностей (Щуров В.А., Колчева О.В., Щуров И.В., 2007). При этом недостаток фактического материала о биохимии мышц в процессе регенерации не позволяет делать выводы о целесообразности проведения коррекций метаболических изменений происходящих с мышцами в послеоперационный период. В этой связи особый интерес представляет изучение изменений, происходящих с двигательными белками в процессе лечения аппаратом Илизарова. Исходя из изложенного выше, была поставлена следующая цель:

Цель исследования: Охарактеризовать кинетику миозина, полученного из скелетных мышц собак, при оперативном удлинении голени, и при моделировании оскольчатого перелома костей голени в условиях применения метода чрезкостного остеосинтеза по Илизарову.

Задачи исследования:

  1. Изучить особенности АТФ-азной активности препарата миозина скелетных мышц голени взрослых беспородных собак при удлинении аппаратом Илизарова.
  2. Исследовать особенности изменений креатинкиназной и лактатдегидрогеназной активности препарата миозина скелетных мышц голени взрослых беспородных собак при удлинении аппаратом Илизарова.
  3. Изучить особенности АТФ-азной активности препарата миозина скелетных мышц голени взрослых беспородных собак при моделировании оскольчатого перелома костей голени с последующим лечением аппаратом Илизарова.
  4. Исследовать особенности изменений креатинкиназной и лактатдегидрогеназной активности миозина скелетных мышц голени взрослых беспородных собак при моделировании оскольчатого перелома костей голени с последующим лечением аппаратом Илизарова.
  5. Определить сроки восстановления кинетики миозина скелетных мышц собак после оперативного вмешательства.

Научная новизна работы. Впервые показано, что при повреждениях мышечного волокна, вызванного удлинением и травмой конечности, наряду с изменениями кинетических показателей АТФ-азной активности препарата миозина происходило изменение его ЛДГ и КК активности как в процессе удлинения, так и при лечении переломов голени. Изменения показателей ферментативной активности миозина скелетных мышц сопровождаются изменениями концентраций продуктов перекисного окисления белка как в мышцах оперированной конечности, так и в мышцах контралатеральной конечности, а также в сыворотке крови, и носят системный характер. При исследовании кинетических показателей препарата миозина был выявлен эффект повышения Vmax как в оперированной, так и в контралатеральной конечности. Этот эффект проявлялся системно и оказывал действие на весь организм в целом. Как в случае травмы, так и в случаи оперативного удлинения наблюдается повреждение мышечных волокон, и механизмы их репаративного восстановления принципиально не отличаются. Механизм компенсации ферментативной активности в обоих случаях сводится к изменениям белковых молекул по средствам их перекисного окисления с последующей модификацией.



Практическая значимость работы. Обнаружено, что при удлинении конечности и травме, с точки зрения гидролиза АТФ миозином, происходит увеличение сродства фермента к субстрату, и как следствие этого, интенсификация потребления субстрата. В посттравматический период общее снижение сократительной способности скелетных мышц после травм не связано со снижением сродства миозина к АТФ. Показано, что снижение ЛДГ и КК активности на начальных этапах лечения обусловлено не столько изменениями соответствующих центров белковых молекул, сколько вымыванием ферментов из мышц, вследствие разрывов мышечного волокна и попаданием ферментов в цитоплазму. Выявлено, что при травме и удлинении наблюдаемый рост активности белка был спровоцирован модификацией белковых молекул, что подтверждается высоким уровнем Vmax реакции и низким значением константы Михаэлиса в период окончания фиксации и после снятия аппарата Илизарова. В результате разрушения модифицированных белковых молекул наблюдалось снижение активности ферментов. Обнаружено, что способствующие модификации белковых молекул реакции перекисного окисления относятся к реакциям неспецифического ответа ткани на внешнее воздействие, затрагивающие не только поврежденные участки мышечной ткани, но и весь организм в целом.

Апробация работы и публикация результатов. Материалы диссертации доложены на научно-практической конференции «Актуальные вопросы ветеринарной хирургии», Курган, 2006; всероссийской научно-практической конференции «Клеточные и нанотехнологии в биологии и медицине», Курган, 2007; международной научно-практической конференции «5th Meeting of the A.S.A.M.I. International», Kurgan, 2008; всероссийской научно-практической конференции «Илизаровские чтения 2011», Курган, 2011; международной научно-практической конференции. «Психолого-педагогические и медико-биологические проблемы физической культуры, спорта, туризма и олимпизма: инновации и перспективы развития», Челябинск, 2011.

По теме диссертации опубликовано 9 научных работ в международных, республиканских и областных изданиях, из них 3 в журналах рекомендованных ВАК.

Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, выводов и списка литературы. Диссертация изложена на 137 страницах машинописного текста. Работа иллюстрирована 13 рисунками, 8 таблицами. Список литературы включает в себя 412 работ, в том числе 121 отечественную. Диссертация выполнена по плану НИР ФГБУ «РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова Минздравсоцразвития России» (№ государственной регистрации 0120.0802849)

Положения, выносимые на защиту:

  1. При удлинении голени на 15-17% кинетические показатели миозиновой АТФ-азы, равно как и лактатдегидрогеназная и креатинкиназная активность миозина, скелетных мышц взрослых беспородных собак восстанавливается в период с 1-го по 3-й месяц после снятия аппарата Илизарова.
  2. Кинетические показатели миозиновой АТФ-азы, скелетных мышц взрослых беспородных собак, ее лактатдегидрогеназная и креатинкиназная активность в послеоперационном периоде, при моделировании оскольчатого перелома голени, восстанавливается не раньше чем через 3 месяца после снятия аппарата Илизарова.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования: Объектами исследования были 56 взрослых беспородных собак, разделенных на три группы. Первая группа состояла из 6 здоровых животных одного возраста, на которых изучали особенности кинетики и ферментативной активности миозина скелетных мышц. Данная группа рассматривалась как интактная. Вторая группа состояла из 20 животных, на которых изучали особенности кинетики и ферментативной активности миозина скелетных мышц в условиях оперативного удлинения костей голени по методу Илизарова, в режиме удлинения 1мм/сутки за 4 приема. Третья группа состояла из 30 животных, на которых изучали особенности кинетики и ферментативной активности миозина скелетных мышц при моделировании оскольчатого перелома костей голени и последующим лечением аппаратом Илизарова. Материалом исследования служила мышечная ткань. В ходе выполнения исследования применялись экспериментальные, биохимические и статистические методы. На проведение экспериментальных исследований получено разрешение комитета по этике при ФГУ «РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова Минздравсоцразвития России». Содержание животных, оперативные вмешательства и эвтаназию осуществляли в соответствии с требованиями Европейской конвенции по защите экспериментальных животных. Объектом исследования во всех сериях служила передняя большеберцовая и икроножная мышца, во 2-й и 3-й группах – это были мышцы как оперированной, так и контралатеральной конечности. Для изучения ферментативной активности препарата миозина скелетных мышц, из мышечной ткани приготавливали саркоплазматическую вытяжку согласно схеме (рисунок 1).

 Схема выделения миозина из мышечной ткани Материал для-1
Рисунок 1. Схема выделения миозина из мышечной ткани




Материал для исследований с оперированной и контралатеральной конечностей брали сразу же после эвтаназии. Проверку чистоты полученного препарата миозина проводили с помощью электрофореза на системе Paragon (Beckman, США) с использованием реактивов и пластин этой же фирмы.

Полученный препарат миозина растворяли в 0,6М хлорида калия до концентрации 0,2 (г белка)/л и изучали его ЛДГ (ЛДГ, КФ: 1.1.1.27) и КК (КК, КФ: 2.7.3.2) активность. Перед исследованием кинетических свойств полученный препарат миозина растворяли в 0,6М хлорида калия до концентрации 2 (г белка)/л и изучали его АТФ – азную активность. Об активности фермента судили по количеству неорганического фосфата, который образовался при действии миозина на АТФ в присутствии Ca2+.

Неорганический фосфат, образовавшийся в процессе ферментативного расщепления АТФ, определяли по реакции с молибдатом аммония. Для определения предобразованного фосфата параллельно ставили контрольную пробу, в которую трихлоруксусную кислоту приливали к инкубационной смеси перед добавлением миозина. Ферментативную активность миозиновой АТФ-азы рассчитывали на мг белка в пробе. Белок определяли по Лоури. КК и ЛДГ активность препарата миозина определяли на биохимическом фотометре Stat Fax 1904+ (США), используя наборы реагентов фирмы Vital Diagnostic (СПб). Продукты ПОБ сыворотки крови определяли в белковом осадке по реакции с 2,4-динитрофенилгидразином, так же продукты ПОБ определяли в мышцах. Продукты реакции регистрировали при длинах волн 270нм (ПОБ270), 363нм и 370нм (ПОБ363+370) (Стогов М. В., Кузнецова Л.С., Ерофеев С.А., 2001). Степень окисленной модификации белков выражали в единицах оптической плотности (ед.оп.пл.) на 1 мг белка. Результаты исследования обрабатывали методами непараметрической статистики. Достоверность различий между двумя выборками оценивали с помощью W-критерия Вилкоксона для независимых выборок и критерия знаков. Достоверность межгрупповых различий определяли с помощью непараметрического критерия Краскела-Уоллиса, с последующим множественным сравнением с использованием критерия Дана.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Нами было показано, что к концу дистракции при оперативном удлинении голени наблюдалось достоверное увеличение сродства фермента к субстрату выраженное в увеличении величины 1/KM на 69% (рисунок 2) для белка мышц контралатеральной и 84% для белка мышц оперированной конечности по сравнению со значениями характерными для интактных животных.

 Изменение АТФ-азной активности миозина скелетных мышц собак-2  Изменение АТФ-азной активности миозина скелетных мышц собак-3
Рисунок 2. Изменение АТФ-азной активности миозина скелетных мышц собак (оперированная конечность) при удлинении. Примечание: по оси OX – сроки проведения эксперимента: Д.О. - до операции; 28 ДД – 28 дней дистракции; 15 ДФ - 15 дней фиксации; 15 ДФ - 15 дней фиксации; 1 мес БА – 1 месяц без аппарата; 3 мес БА – 3 месяц без аппарата. По оси OY: Слева - Vmax М·с-1·103; справа – сродство фермент-субстратного комплекса выраженное в 1/Km. *- различия между мышцами достоверны при р<0,05.


Pages:   || 2 | 3 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.