Биологические мембраны: структурная организация, функции, модификация физико-химическими агентами - Артюхов В.Г.
ISBN 5-7455-1162-1
Скачать (прямая ссылка):
Фотосенсибилизированные изменения структурного состояния липидов и белков биомембран приводят к существенным нарушениям их функционирования: изменению проницаемости, процессов транспорта, каталитической активности мембранных ферментов (их ингибированию). Степень фото повреждения мембран зависит от целого ряда факторов: коэффициента распределения сенсибилизатора между мембранной фазой и растворителем, квантового выхода триплетного состояния красителя, его заряда, присутствия про- и антиоксидантов.
В целом совокупность физико-химических процессов, индуцированных воздействием УФ-излучения и приводящих к нарушениям структурно-функционального состояния компонентов мембраны и, в конечном итоге, к изменению протекания метаболических процессов в клетке, может быть представлена в виде следующей схемы (рис. 31).
Изучение молекулярных механизмов действия УФ-излучения на биополимеры, их надмолекулярные комплексы и биомембраны представляет собой одну из актуальных проблем биофизики, биохимии и мембранологии в связи с особой значимостью решения задач в рамках важнейших разделов медицины и экологии. Так, в настоящее время в хирургических, акушерско-гинекологических и терапевтических клиниках широко используется метод аутотрансфузии УФ-облученной крови (АУФОК). Целесообразность глубокой разработки вопроса о применении этого метода и выявлении механизмов его положительного (“терапевтического”) действия была убедительно показана при лечении больных с гнойно-воспалительными и кожными заболеваниями, в случае острых инфекций, заболеваний, связанных с иммунопатологией. Доказана высокая эффективность АУФОК при лечении сосудистых заболеваний нижних конечностей и ишемической болезни сердца. Терапевтический эффект этого метода связывают с усилением оксигенации крови, купированием гипоксичес-
Рис. 31. Схема физико-химических процессов, индуцированных воздействием УФ-излучения и приводящих к нарушениям структурнофункционального состояния компонентов биомембран
ких состояний, с повышением бактерицидных и нормализацией реологических свойств УФ-облученной крови, а также стимуляцией факторов клеточного и гуморального иммунитета. Вместе с тем молекулярные основы формирования клинического эффекта указанного метода исследованы далеко не полностью. Практически не обсуждался вопрос о механизме протекания первичных фотохимических процессов в крови под углом зрения их роли в лечебно-оздоровительном действии АУФОК.
В 1969 г. В. Г. Артюховым был открыт эффект усиления оксигенации молекул гемоглобина мышей под воздействием УФ-света. Последующие исследования клиницистов подтвердили сильнейшее оксигенирующее действие УФ-излучения на кровь. Природа этого явления изучена недостаточно: многие аспекты его нуждаются в детализации, уточнении и конкретизации. Одним из подходов к решению данной задачи является выяснение механизмов действия УФ-излучения на структурно-функциональные свойства важнейших белковых компонентов транспортной, иммунологической, антиоксидантной и окислительной систем крови организма человека и животных.
На кафедре биофизики и биотехнологии Воронежского государственного университета в течение длительного времени проводятся систематические исследования по изучению влияния УФ-ра-диации на структуру и функции молекул одно- и двухкомпоиент-ных белков (гемоглобина человека и некоторых животных, сывороточного альбумина, каталазы, пероксидазы, цитохрома с, лактат дегидрогеназы, белков системы комплемента) и их комплексов, иммобилизованных ферментов и биомембран в условиях различного микроокружения, в широком диапазоне pH и температур, в присутствии модифицирующих агентов (серотонина, NAD(H), аскорбиновой кислоты, третичного бутанола, маннита, а-токоферола и др.). Определены величины квантовых выходов, констант скоростей, энергии активации и термодинамических параметров реакции фотомодификации белковых молекул.
Установлено, что главной особенностью действия УФ-света на гемопротеиды является фотосенсибилизация остатками ароматических аминокислот простетических групп (гемов) и инициация путем фотомодификации последних локальных конфор-мационных изменений апобелков.
Воздействие УФ-света на растворы сунероксиддисмутазы (СОД) индуцирует повышение ее функциональной активности.
Эффект фотоактивации СОД наиболее выражен при экстремальных для проявления ее ферментативной активности значениях pH и определяется конформационным состоянием белковой глобулы.
Инактивация молекул лактатдегидрогеназы (ЛДГ) под влиянием УФ-света обусловлена разворачиванием ее олигомерных молекул. Важную роль в процессах фотопревращений отдельных изоферментов ЛДГ играют активные формы кислорода (син-глетный молекулярный кислород, гидроксильный радикал). Ре-инфузия УФ-облученной крови больным бронхиальной астмой приводит к снижению функциональной активности ЛДГ, что свидетельствует об уменьшении интенсивности окислительных процессов, протекающих в крови пациентов.
Определяющая роль в УФ-индуцированных изменениях гемолитической активности системы комплемента принадлежит опосредованному через продукты радикальной природы (преимущественно продукты пероксидного окисления липидов) действию УФ-света, Отмечено коррегирующее действие АУФОК-терапии на структурно-функциональное состояние эритроцитарных мембран и систему комплемента крови больных бронхиальной астмой и язвой желудка.
