Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Медицинские науки
Космическая медицина

Диссертационная работа:

Пахарукова Наталия Анатольевна. Характеристика протеомного профиля сыворотки крови здорового человека при воздействии факторов космического полета : диссертация ... кандидата биологических наук : 14.03.08, 03.01.04 / Пахарукова Наталия Анатольевна; [Место защиты: Ин-т мед.-биол. проблем].- Москва, 2010.- 161 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-3/1102

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность работы.

В настоящее время протеомика активно развивается во многих странах мира и занимает ведущие позиции в научных программах современной прикладной и фундаментальной биологии, а также фармацевтики и смежных с ней дисциплин. С развитием протеомики связывают большие надежды по внедрению новых подходов в диагностике различных заболеваний и создании новых лекарственных соединений [Говорун В.М., Арчаков А.И., 2002]. Однако, несмотря на ведущиеся во всем мире исследования по направленному поиску биомаркеров различных патологических состояний, систематическое изучение протеома здорового человека только начинается. Отдельные попытки охарактеризовать вариабельность белков печени [Zhang X. et al., 2006], панкреатического сока [Chen R. et al., 2005] и плазмы крови [Nelsestuen G.L. et al., 2005], предпринятые в недавних исследованиях, не дают представления о групповой вариабельности белков в большой выборке обследуемых и об изменениях белковой композиции за длительный период времени. Кроме того, большой интерес представляет характеристика вариабельности белковой композиции у специально отобранной группы здоровых людей для определения интервала физиологической нормы различных белков внутри человеческой популяции.

Очевидно, что протеом здорового человека в состоянии сохранения организмом его функциональных резервов чрезвычайно пластичен. Помимо значительных различий протеомного профиля у разных индивидуумов и естественных колебаний индивидуального протеома во времени, существуют вариации количественного содержания и качественного состава белков, связанные с адаптивным ответом на изменение внешних условий. Так, на протеом сыворотки крови могут оказать влияние различные факторы: питание (содержание в пище жиров и белков), курение, занятия спортом, длительный постельный режим [Anderson N.L. and Anderson N.G., 2002] и циркадианные ритмы [Linkowski P. et al., 1998].

При выполнении космических полетов, а также при участии в модельных экспериментах, имитирующих отдельные стороны космической экспедиции, человек сталкивается с непривычными для него условиями. Изменения, происходящие в организме, затрагивают все системы органов, в том числе модифицируется и белковый состав крови. С помощью различных биохимических методов (например, радиоиммуннологического анализа, иммунодиффузии, электрофореза в ацетатцеллюлозном геле) были проанализированы изменения многих гормонов белковой природы (инсулина, соматотропина, ренина и других) [Ларина И.М. 2000; 2003; Григорьев А.И. с соавт., 1999], компонентов иммунной системы (иммуноглобулинов, факторов комплемента) [Гусева Е.В., Ташпулатов Р.Ю, 1979, 1980: Герцик Ю.Г., 2004], белков системы свертывания крови [Фомин, А.Н., 1981] и «острой» фазы [Ларина О.Н., 1992; 2006], ферментов [Маркин А.А., 2001], в т.ч. протеолитических [Тигранян с соавт., 1987]. Протеомные методы для анализа изменений белков в космических полетах и наземных экспериментах ранее не использовались.

Сыворотка крови человека является удобным объектом для исследований, поскольку содержит белки практически всех тканей организма, и изучение ее протеомного состава может дать достаточно полную информацию о физиологическом состоянии организма. Однако присутствие в ней солей и высококопийных белков, среди которых содержание альбумина и глобулинов составляет более 90%, и большой динамический диапазон концентраций белков (10-11 порядков) [Anderson N.L. et al., 2004] значительно затрудняет анализ белковой композиции при использовании одного конкретного методического подхода. Поэтому для комплексной оценки протеома сыворотки необходимо сочетание различных технологических платформ (как разделения сложных белковых смесей, так и детектирования белков). Технология прямого протеомного масс-спектрометрического профилирования сочетает предварительное фракционирование образцов сыворотки на магнитных частицах или других носителях, которые связывают белки с определенными свойствами, и масс-спектрометрический анализ смеси пептидов и белков, ионизированных с помощью матрицы. Данная технология является высокопроизводительной, позволяет анализировать одновременно несколько десятков пептидов, белков (до 17000 Да) и белковых фрагментов, составляющих так называемый низкомолекулярный субпротеом, а также посттрансляционные модификации (PTMs) белков. Оценка изменений многих компонентов низкомолекулярного субпротеома и PTMs белков в космических полетах и наземных экспериментах ранее не проводилась. Таким образом, использование протеомных подходов дает возможность уточнить и дополнить картину изменений композиции белков сыворотки при воздействии факторов космического полета, что приведет к пониманию молекулярных механизмов сохранения гомеостаза в экстремальных условиях среды и позволит в будущем разработать принципиально новые средства профилактики неблагоприятных последствий действия микрогравитации. Характеристика состояния здоровья человека в гипоксической аргоносодержащей среде представляет интерес в плане ее возможного использования в замкнутых объектах различного назначения (возможно, и на космической станции) для обеспечения пожаробезопасности.

Цель работы: характеристика протеомного профиля сыворотки крови здорового человека при воздействии на организм факторов космического полета и в условиях гипербарической кислородно-азотно-аргоновой среды.

Задачи исследования:

1) выбор наиболее воспроизводимого метода прямого протеомного профилирования сыворотки крови;

2) изучение групповой и индивидуальной вариабельности протеома сыворотки крови здорового человека;

3) оценка изменений протеомного профиля сыворотки после длительных космических полетов и при воздействии условий модельных экспериментов (антиортостатической гипокинезии, «сухой» иммерсии, изоляции в гермообъеме);

4) характеристика изменений белковой композиции сыворотки крови в условиях гипербарической кислородно-азотно-аргоновой среды.

Научная новизна работы

Впервые была проанализирована индивидуальная и групповая вариабельность низкомолекулярного субпротеома сыворотки крови здорового человека за длительный период времени (до 12 месяцев). Были выявлены наиболее пластичные и стабильные компоненты протеомного профиля. Охарактеризованы изменения белковой композиции сыворотки крови, включая пептиды, полноразмерные белки и их изоформы, фрагменты и метаболиты после длительных космических полетов и в ходе различных наземных экспериментов (1-суточная антиортостатическая гипокинезия, 7-суточная «сухая» иммерсия, 105-суточная изоляция в гермообъеме, 9-суточная изоляция в гипербарической кислородно-азотно-аргоновой среде) с помощью технологии прямого масс-спектрометрического профилирования.

Теоретическая и практическая значимость работы

В ходе данной работы были обнаружены белковые компоненты, характеризующиеся высокой индивидуальной и групповой вариабельностью внутри группы здоровых лиц, что ограничивает использование данных белков как потенциальных биомаркеров различных дизрегуляторных состояний и дисфункций в физиологии, а также патогенетических маркеров в клинической протеомике. Белки и пептиды, обладающие незначительной дисперсией в группе здоровых лиц, напротив, могут представить важную информацию о состоянии здоровья при резком изменении их уровня.

Положения диссертации, выносимые на защиту

  1. Технологическая платформа, включающая прямое масс-спектрометрическое профилирование после префракционирования сыворотки крови на магнитных частицах MB WCX является информативным и воспроизводимым методом анализа ее белковой композиции;

  2. Низкомолекулярный субпротеом сыворотки крови здоровых лиц в условиях обычной жизнедеятельности характеризуется значительной групповой и индивидуальной вариабельностью;

  3. Длительные космические экспедиции и эксперименты с моделированием воздействия факторов космического полета вызывают функциональную перестройку белковой композиции сыворотки крови, проявляющуюся в изменении пиков белков «острой фазы» и липидного обмена, а также протеолитических ферментов.

  4. 9-суточная изоляция в условиях гипербарической кислородно-азотно-аргоновой среды приводит к уменьшению площадей пиков большинства изученных пептидов, белков и белковых фрагментов, что связано с нарушением их синтеза вследствие развития обратимой дисфункции печени в условиях гипоксии и повышенного давления.

Апробация работы

Основные положения работы были представлены на следующих конференциях: VII, VIII, IX конференциях молодых ученых специалистов и студентов, посвященных Дню космонавтики (Москва, 9 апреля, 2008 г., 14 апреля, 2009 г., 14 апреля, 2010 г.); 17-ом международном симпозиуме «Человек в космосе» (Москва, 7-11 июня, 2009 г.); 30-ом и 31-ом международных симпозиумах по гравитационной физиологии (Сиань, Китай, 24-29 мая, 2009 г., Триест, Италия, 13-18 июня, 2010 г.); IV Российском симпозиуме «Белки и пептиды» (Казань, 23-27 июня, 2009 г.); 3-ей протеомной конференции стран Центральной и Восточной Европы (Будапешт, Венгрия, 6-9 октября, 2009 г.); итоговой конференции по результатам выполнения мероприятий за 2009 год в рамках приоритетного направления «Живые системы» ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» (Москва, 25-27 ноября 2009 г.); Российско-французско-белорусской конференции «Нейрососудистые изменения, вызванные воздействием условий внешней среды: молекулярно-клеточные и функциональные подходы» (Анже, Франция, 10-12 марта 2010 г.).

Список публикаций по материалам диссертации

По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 4 статьи в журналах из перечня Высшей аттестационной комиссии Российской Федерации.

Работа выполнена в лаборатории «Метаболизм и иммунитет» ГНЦ РФ – ИМБП РАН в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы», при поддержке программы ОБН РАН, грантов Президента РФ «Ведущие научные школы» № НШ-3402.2008.4 и РФФИ № 08-04-01533-а.

Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 154 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов исследований с обсуждением, заключения, выводов и списка литературы. В диссертации приведены 17 таблиц и 28 рисунков. Список использованной литературы содержит 93 отечественных и 161 зарубежных источника.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net