Активність ферментів енергетичного обміну ембріональних трансплантатів

Особливості метаболічних процесів вільно алотрансплантованих ембріональних остеобластів. При вільній алотрансплантації ембріональних остеобластів пересаджені клітини опиняються в ситуації зумовленій ізольованістю трансплантата від оточуючих тканин, оскільки реваскуляризація неокістки здійснюється кістковою тканиною реціпієнта. Відсутність повноцінного судинного зв'язку з оточуючою тканиною визначає, по-перше, певну незалежність метаболічних процесів, по-друге, тканинну ішемію трансплантованих клітин.

У перші дні після трансплантації, спостерігається відносна стабільність активності ЛДГ (22,35 ± 6,01 мкмоль НАДН/хв · мг білка) порівняно з вихідним рівнем (26,14 ± 1,15 мкмоль НАДН/хв · мг білка).

Водночас, у ранньому післяопераційному періоді, спостерігається значне зменшення активності ферментів циклу трикарбонових кислот: МДГ (ц) у середньому більш аніж у 2 рази, МДГ (м) майже у 2 рази, сукцинатдегідрогенази -- у 1,6 раза.

На сьому добу післяопераційного періоду в середньому в 2,5 раза зростає активність МДГ (ц), хоча й не досягає величин вихідних показників, і, що особливо важливо, СДГ (в середньому на 20%). Відомо, що активність СДГ зростає в екстремальних умовах, коли є необхідним продукування великої кількості енергії за короткий час. Завдяки зростанню активності ферментів циклу Кребса покращується енергозабезпечення репараційних процесів.

На 14-ту добу після алотрансплантації активність усіх досліджуваних ферментів порівняно з вихідними контрольними показниками значно зменшується: ЛДГ -- у середньому 2,6 раза, МДГ(ц) -- у 2,8 раза, МДГ(м) -- у 5 разів, СДГ -- у 3 рази, що може бути пояснене зменшенням енергетичних та пластичних потреб у зв'язку з відповідною морфологічною перебудовою трансплантованих остеобластів.

Активність Гл-6-ФДГ на третій день післяопераційного періоду зберігається практично на рівні вихідного показника, у той же час активність кислої фосфатази (КФ) -- зменшується. Тобто, біосинтетичні процеси протікають на рівні характерному для інтактних ембріональних клітин, а деструктивні процеси є мінімальними. Через 7 діб після трансплантації активність Гл-6-ФДГ значно зростає при подальшому падінні активності КФ, що свідчить про високий рівень перебігу репаративних процесів.

Оцінка протікання процесів енергетичного забезпечення трансплантованих ембріональних тканин та клітин проведена на основі факторного аналізу. Виконано аналіз числових характеристик біохімічних показників, сформовано кореляційні матриці відповідно до термінів спостережень, проведено розрахунки для головних факторів з найбільшим відсотковим та нагромадженим вкладом та визначено їх зв'язки з окремими досліджуваними біохімічними показниками.

Встановлено, що для ембріональних тканин характерним є поєднання двох різних типів енергозабезпечення, які умовно можна назвати «ембріональний тип енергообміну» (характеризується кореляційним зв'зком з активністю Гл-6-ФДГ (r = 0,72), вмістом лактату (r = 0,93) і пірувату (r = 0,83), та «зрілий тип енергообміну» (характеризується кореляційним зв'язком з ЛДГ (r = 0,87), МДГ(ц) (r = 0,96) та МДГ(м) (r = 0,97), що притаманно для зрілого організму).

Проведений аналіз дозволяє стверджувати, що протікання метаболічних процесів у інтактних ембріональних тканинах характеризується середньою інтенсивністю (f) -- -1 <f> +1.

Вихідна інтенсивність «ембріонального типу енергообміну» є вищою ніж інтенсивність «енергообміну за зрілим типом» є вищою в обох інтактних ембріональних тканинах. У ранньому післяопераційному періоді інтенсивність протікання метаболічних процесів за обома типами зменшується в препаратах ембріональної очеревини удвічі. У препаратах ембріональної шкіри інтенсивність «енергобміну за зрілим типом» зменшується у 4,5 раза, інтенсивність «ембріонального типу енергообміну» у середньому на 60%. На 7-му добу після трансплантації інтенсивність «ембріонального типу енергообміну» у дослідженнях ембріональної очеревини зростає на 60% відносно вихідної. Відірваність ембріональної очеревини від організму донора, умови тканинної ішемії дезорганізують структурно-функціональні взаємозв'язки пересадженої тканини й зумовлюють її повернення до більш ранніх, у філогенетичному сенсі, форм метаболічної організації.

Водночас, у препаратах ембріональної шкіри починає помітно зростати роль «енергообміну за зрілим типом», його інтенсивність порівняно з вихідним показником зростає в середньому на 67%. Достатньо висока інтенсивність «ембріонального типу енергообміну» (у межах середніх величин) спостерігається впродовж всього терміну спостереження як для препаратів ембріональної очеревини, так і для препаратів ембріональної шкіри. Через місяць після трансплантації ембріональних тканин основним стає «зрілий тип енергообміну». Інтенсивність його у препаратах ембріональної шкіри та очеревини у 3,6 раза та відповідно -- 2,3 раза перевищують інтенсивність «ембріонального типу енергообміну» на 60-ий день після трансплантації.

На третю добу після трансплантації ембріональних остеобластів інтенсивність протікання метаболічних процесів за обома типами енергообміну як і у дослідженнях трансплантованих ембріональних тканин зменшується: інтенсивність «ембріонального типу енергообміну», у середньому, на 50%, а інтенсивність «енергообміну за зрілим типом», у середньому, на 100%.

На сьому добу інтенсивність протікання метаболічних процесів за обома типами енергообміну практично не змінюється, залишаючись у межах середніх величин. На 14-ту добу інтенсивність перебігу процесів «енергообміну за зрілим типом» у 2 рази переважає інтенсивність перебігу процесів за «ембріональним типом енергообміну».

Аналіз динамічної активності різних метаболічних ланцюгів енергообміну ембріональних тканин та клітин не може бути повноцінним без інтерпретації одержаних результатів з урахуванням функціонально-морфологічної характеристики об'єктів дослідження та визначення співвідношень метаболізму трансплантата й реціпієнта.

У ембріональній шкірі є всі структурні елементи, притаманні тканині зрілого організму, включно з додатками шкіри, і вона є завершеною за гісто-морфологічними характеристиками тканиною, трансплантат ембріональних остеобластів є лише конгломератом проліферативно активних ембріональних клітин. Ембріональна ж очеревина займає проміжну позицію, оскільки її основними структурними компонентами є сполучнотканинні елементи, зрілість яких і в дорослому організмі мінімальна.

Таким чином, за рівнем розвитку, структурною зрілістю, функціональною активністю об'єкти трансплантації можуть бути розміщені в класифікаційній шкалі від найнижчого рівня до найвищого в такому порядку: ембріональні остеобласти -- ембріональна очеревина -- ембріональна шкіра. Найбільш «зрілою» тканиною є ембріональна шкіра, а «юними» -- ембріональні остеобласти.

Цим, очевидно, можна пояснити різну інтенсивність протікання метаболічних процесів енергозабезпечення до і після трансплантації в ембріональній шкірі, очеревині та остеобластах.

Паралельне співіснування й активне функціонування різних метаболічних шляхів енергозабезпечення в трансплантованих ембріональних тканинах та клітинах на пізніх етапах спостереження при наявності повноцінного судинного зв'язку з організмом дорослого реціпієнта свідчить про певну автономність та відсутність прямої метаболічної індукції обмінних процесів ембріональних трансплантатів з боку тканини зрілого організму. Визначальною, у даній ситуації, є поступова морфологічна трансформація трансплантатів, яка зумовлює утворення зрілої тканини з одночасним переходом на метаболізм зрілого організму.

Висновки

У дисертаційній роботі проведено дослідження процесів енергозабезпечення препаратів ембріональних очеревини, шкіри й остеобластів до та після алотрансплантації зрілому реціпієнту.

Дослідження активності ферментів енергообміну ембріональних тканинах і клітин показало, що для ембріональної очеревини характерна найвища активність ЛДГ (39,94±3,18 мкмоль НАДН/хв . мг білка); для ембріональної шкіри характерна найнижча активність ЛДГ (22,86±0,76 мкмоль НАДН/хв . мг білка) та найвища активність Гл-6-фДГ (2,17±0,238 нмоль НАДФН/хв . мг білка); ембріональним остеобластам притаманна найвища серед усіх досліджуваних ембріональних об'єктів активність МДГ(ц) (42,74±3,28 мкмоль НАДН/хв . мг білка).

Встановлено, що досліджувані ембріональні тканини й клітини характеризуються специфічністю протікання процесів енергообміну, яка визначається їх структурною диференціацією, функціональною активністю та рівнем розвитку.

Показано, що з третьої доби після вільної алотрансплантації відбувається морфологічна трансформація пересаджених тканин, які в кінці терміну спостереження (6 місяців) мають вигляд тонкого прошарку сполучної або жирової тканини.

Встановлене зниження активності ферментів енергообміну досліджуваних ембріональних трансплантатів на третю добу після алотрансплантації, зумовлене явищами тканинної ішемії.

Показано, що на 7-му добу після алотрансплантації досліджувані показники енергообміну (активність МДГ(ц), МДГ(м), ЛДГ, СДГ) трансплантованої ембріональної очеревини відповідають вихідним показникам притаманним інтактній ембріональній тканині.

На основі результатів досліджень встановлено, що активність досліджуваних ферментів енергообміну на 14-у добу після алотрансплантації у всіх ембріональних трансплантатах зменшується (в ембріональній шкірі в середньому 1,4 раза, ембріональній очеревині 1,4-2,2 раза, ембріональних остеобластах 2,4-5,4 раза), а через місяць пересадженим тканинам (очеревина, шкіра) притаманні показники енергообміну характерні для організму реціпієнта.

Дослідженнями встановлено, що ембріональні тканини (очеревина та шкіра) характеризуються різною інтенсивністю протікання процесів енергозабезпечення після вільної алотрансплантації, що обумовлюється їх морфологічною зрілістю.

Проведені дослідження та результати факторного аналізу отриманих даних свідчать про позитивний вплив ембріональних трансплантатів на репараційні процеси в тканинах унаслідок покращення енергозабезпечення.

Список опублікованих праць за темою дисертації

Мазур О.Є. Порівняльна характеристика процесів енергообміну та біосинтезу деяких ембріональних тканин і клітин // Експериментальна та клінічна фізіологія і біохімія. - 2000. - №4. - С. 44-47.

Мазур О.Є. Дослідження активності гліколізу в ембріональних трансплантатах після алотрансплантації зрілому реципієнту //Медична хімія.- 2005. - № 3. - С. 81-84.

Мазур О.Є. Особливості енергозабезпечення вільно алотрансплантованих ембріональних остеобластів // Експериментальна та клінічна фізіологія і біохімія. - № 4. - 2005. - С. 87 - 90.

Павловський М.П., Бойко Н.І., Мазур Ю.І., Дибас Б.В., Мазур О.Є. Використання ембріональних трансплантатів у клініці // Acta medica Leopolensia. - 1996. - № 1. - С. 70-75. (Здобувач провела експериментальні дослідження, літературний пошук, підготувала статтю до друку).

Павловський М.П., Мазур Ю.І., Созанський О.О., Поспішіль Ю.О., Мазур О.Є. Орто- і гетеротопічна алотрансплантація ембріональних тканин // Лікарський збірник / Наукове товариство ім. Шевченка у Львові. Лікарська комісія. - Львів, 1996. - № 3. - С. 17 - 19.

Павловський М.П., Мазур Ю.І., Дибас Б.В., Поспішіль Ю.О., Мазур О.Є. Діагностика життєздатності ембріональних алотрансплантатів // Медична діагностика: Зб. наук. праць. - Львів, 1991. - С. 176-177.

Pavlovsky M.P., Masur Yu.I., Pospishil Yu.A., Dybas B.V., Masur O.E. Experimental allotransplantation of embryonal tissues // XVIII th ESAO Congress. Vienna, 11 - 14 September 1991.- The international journal of artificial organs. - Vienna; Milano; Birmingham; Osaka, 1991. - Vol. 14, №9. - P. 560

Павловський М.П., Мазур Ю.І., Дибас Б.В., Поспішіль Ю.О., Мазур О.Є. Алотрансплантація ембріональних тканин в експерименті // Тези IV конгресу світової федерації українських лікарських товариств. - Харків, 1992. - С. 269

Мазур Ю.І., Вишемирська Л.Д., Дибас Б.В., Мазур О.Є. Вплив алотрансплантації ембріональної тканини на репаративний процес ентеротомної рани // Актуальні проблеми функціональної анатомії судинної системи: Наук. конф. анатомів, гістологів, ембріологів і топографоанатомів України, присвячена 100-річчю від дня народження професора А.П. Любомудрова. - Львів, 14-15 вересня 1995. - С. 77

Pawlowsky M., Masur J.I., Masur O.E., Dybas B.W. Energiestoffwechsel bei Peritonitis // Wiener klinische Wochenschrift: Metabolismus Stoffwechselprobleme und Ernahrung des Intensivpatienten. Wien, 24 - 26 Februar 1994 . - Springen-Verlag / Wien, 1994. - Vol. 106, № 4. - S. 28.

Pawlowsky M., Masur J. I., Masur O. E. Energiestoffwechsel der peritonisierten Dьnndarmwunde // Wiener klinische Wochenschrift: Metabolismus Stoffwechselprobleme und Ernahrung des Intensivpatienten. Wien, 24 - 26 Februar 1994 . - Springen-Verlag / Wien, 1994. - Vol. 106, № 4. - S. 28.

Мазур О.Є. Особливості процесів енергообміну та біосинтезу деяких ембріональних тканин і клітин // VII Український біохімічний з'їзд. Київ, 1997. - ч. ІІІ . - С. 47 - 48.

Мазур О.Є. Особливості метаболічних процесів вільно алотрансплантованих ембріональних тканин // VII з'їзд Всеукраїнського лікарського товариства. Тернопіль, 16 - 17 травня 2003 р. - Українські медичні вісті. - 2003. - т. 5 . - № 1 (63) . - С.185.

Masur O., Sklyarov A. Energy metabolism and biosyntesis of small intestine after control enterotomy // Abstract International conference “Neuro - humoral and cellular regulatory mechanism of digestion processes”, Lviv. - 2003.- C.28- 29.

Пат. 6755 Україна, МКВ5 А61В 17/00, А61К 35/00. Спосіб перитонізації кукси дванадцятипалої кишки: Пат. 6755 Україна, МКВ5 А61В 17/00, А61К 35/00 М.П. Павловський, Ю.І. Мазур, О.Є. Мазур (Україна). - Державне патентне відомство України . - № 94061588 . - Заявл. 08.04.94 . - Опубл. 29.12.94, Бюл. №8 - І . - 2 с. (Здобувач виконала експериментальні дослідження, опрацювала та узагальнила результати).

Анотація

Мазур О.Є. Активність ферментів енергетичного обміну ембріональних трансплантатів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04-біохімія. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2007.

У роботі представлено експериментальні дослідження енергетичного обміну ембріональних тканин і клітин до та після алотрансплантації зрілому реціпієнту. На основі отриманих даних встановлено, що ембріональний обмін речовин залежить від рівня розвитку тканини, характеризується високою активністю енергетичного обміну. Для ембріональних тканин і клітин характерне одночасне існування та активне функціонування ембріонального типу енергообміну й енергообміну характерного для зрілого організму. Активність ферментів енергетичного обміну трансплантованих ембріональних тканин і клітин не залежить від метаболічних змін оточуючих тканин зрілого реціпієнта. Морфологічна трансформація ембріональних трансплантатів зумовлює їх перехід на тип енергообміну притаманний зрілому організму. У екстремальних, несприятливих умовах можливий перехід ембріональних обмінних процесів до більш ранніх форм метаболічної організації. Для клінічного застосування запропонований спосіб перитонізації кукси дванадцятипалої кишки, на який одержано патент України на винахід за № 6755, 1994 р.

Ключові слова: ембріональні клітини, тканини, морфологічна трансформація, ембріональний метаболізм, метаболічна трансформація, алотрансплантація.

Аннотация

Мазур О.Е. Активность ферментов энергетического обмена эмбриональных трансплантатов. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.04 - биохимия. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2007.

В работе представлены експериментальные исследования энергетического обмена эмбриональных тканей и клеток до и после аллотрансплантации зрелому реципиенту.

Оценка протекания процессов энергетического обмена транплантированных эмбриональных тканей клеток проведена с использованием факторного анализа. Выполнен анализ числовых характеристик биохимических показателей, сформированы корреляционные матрицы для объектов исследования соответственно срокам наблюдения, выполнены расчеты для главных факторов с наибольшим процентным и накопленым вкладом и определены их связи с исследуемыми биохимическими показателями.

На основании полученных экспериментальных данных установлено, что эмбриональный метаболизм определяется структурной зрелостью, функциональной активностью и уровнем развития соответствующей ткани, характеризуется высокой активностью енергетического обмена. Для эмбриональных тканей характерным является одновременное сосуществование и активное функционирование «эмбрионального типа енергообмена» и енергообмена типичного для зрелого возраста. Обменные процессы в интактных эмбриональных тканях функционируют со средней интенсивностью (1? f ?-1), за исключением сукцинатдегидрогеназного комплекса, активность которого в эмбриональной коже ниже средних величин (f?-1), а в эмбриональных остеобластах - выше средних величин (f?1). Интенсивность метаболических процессов енергообмена по «эмбриональному типу» выше показателей зрелого организма. Начиная с седьмого дня после трансплантации препаратов эмбриональной брюшины интенсивность «эмбрионального типа енергообмена» возрастает, хотя в то же время в исследованиях эмбриональной кожи значительно возростает роль енергообмена типичного для зрелого организма. Спустя один месяц после трансплантации эмбриональных тканей, ведущим становится тип енергообмена, характерный для зрелого организма, несмотря на то, что морфологические черты эмбриональной кожи сохраняются до третьего месяца наблюдения. Анализ динамической активности различных метаболических путей энергообмена эмбриональных тканей и клеток не может быть полноценным без интерпертации полученных результатов в соответствии с функционально-морфологической характеристикой объектов исследования и определения соотношений метаболизма трансплантанта и реципиента. По уровню развития, структурной зрелости, функциональной активности объекты трансплантации размещаются в таком порядке: эмбриональные остеобласты, эмбриональная брюшина, эмбриональная кожа. Этим, вероятно, можно объяснить различную интенсивность протекания процессов энергообмена в эмбриональной брюшине, коже, остеобластах до и после трансплантации зрелому реципиенту.

Уровень активности исследуемых ферментов энергетического обмена свободно пересаженных эмбриональных клеток и тканей не зависит от изменений метаболических процессов окружающих тканей зрелого реципиента; динамика активности ферментов гликолиза, цикла трикарбоновых кислот, пентозофосфатного пути определяется явлениями тканевой ишемии и морфологическими изменениями в эмбриональных объектах. Морфологическая трансформация трансплантатов с замещением зрелой тканью обуславливает переход пересаженных тканей на тип енергообмена присущий зрелому организму. В экстремальных, неблагоприятных условиях возможен переход эмбриональных обменных процессов к более ранним формам метаболической организации. Мобильность метаболической трансформации эмбриональной ткани определяется ее морфологической зрелостью, степенью диференциации и структурными особенностями.

Для клинического применения аллотрансплантации эмбриональных тканей и клеток предложен “Способ перитонизации культи двенадцатиперстной кишки”, на который получен патент Украины на изобретение за № 6755, 1994 г. В результате применения аллотрансплантата эмбриональной брюшины, который отличается незначительной антигенностью, высокой резистентностью, выраженным стимулирующим влиянием на репаративные процессы повреждённых тканей, свободная аллотрансплантация тканей эмбриональной брюшины моделирует репаративные процессы раны кишки, гарантируя герметичность культи двенадцатиперстной кишки, минимальную травматизацию кишки, соседних органов и тканей, что обеспечивает надёжное соединение краёв раны, сокращение сроков её заживления.

Ключевые слова: эмбриональные клетки, ткани, морфологическая трансформация, эмбриональный метаболизм, метаболическая трансформация, аллотрансплантация.

Annotation

Mazur O.E. Activity of enzymes of embryonic transplant energetic exchange. - Manuscript.

Dissertation for the candidate of biological science degree in the specialty 03.00.04-Biochemistry. - Taras Shevchenko National University of Kyiv, 2007.

The experimental researches of energy and plastic metabolism of embryonic tissues and cells before and after allotransplantation to a mature organism are presented in the work. It was established on basis of received data that embryonic metabolism depends on the development of tissue, is characterized with high activity of energy metabolism. Embryonic tissues and cells are characterized with simultaneous existence and active functioning of embryonic type of metabolism and typical for mature organism metabolism. The activity of energy and plastic metabolism of transplanted embryonic tissues and cells does not depend on metabolic changes of environmental tissues of mature recipient. The morphologic transformation of embryonic transplants causes their transition to the type of metabolism, which is peculiar to mature organism. It is possible that embryonic metabolism processes will pass to earlier phylogenetic forms of metabolic organization under extreme unfavorable conditions. The method of duodenum stump peritonisation of human embryo peritoneum, on which it was taken out the patent to the invention under № 6755, 1994, was proposed to clinical application.

Key words: embryonic tissues, cells, morphologic transformation, embryonic metabolism, metabolic transformation, allotransplantation.

Страницы: 1, 2