Оценка пластичности протеома плазмы крови здорового человека в экстремальных условиях жизнедеятельности
Скачать 453.97 Kb.
|
Изменения протеома плазмы крови под воздействием модельных экспериментов Эксперимент с 7-суточной «сухой» иммерсией. Анализ изменений белковой композиции плазмы крови проводился в ответ на воздействие безопорной среды. Во время «сухой» иммерсии тело испытуемого, погруженного в воду, отделено от нее специальной водоотталкивающей пленкой (Шульженко И.Б., Виль-Вильямс И.Ф., 1976), поэтому сила опоры оказывается равномерно распределенной по всей поверхности тела. На рисунке 5 приведены результаты кластерного анализа образцов плазмы крови, проведенного на основе сопоставления профилей интенсивности анализируемых белковых пятен на гелях.   Рисунок 5. Результаты кластерного анализа образцов плазмы крови, полученных у 5 здоровых добровольцев до (I), после (II) воздействия «сухой» иммерсии и в период реадаптации (III). Видно, что вся совокупность из полученных в эксперименте образцов разделилась на 2 кластера. Такое распределение объектов по кластерам наблюдали в 943 случаях из 1000 моделированных из эмпирического набора значений интенсивности выборок, что подтверждает нечувствительность результатов кластерного анализа к неоднородностям в результатах измерений. В первый кластер вошли образцы, полученные в период реадаптации, второй кластер образовали образцы, полученные до и после иммерсионного воздействия. Характер распределения указывает, что существенные изменения в протеоме плазмы крови происходили во время реадаптации организма к условиям нормальной гравитации после 7-суточного воздействия гипогравитации. Средний коэффициент вариации интенсивности анализируемых белковых пятен в образцах, полученных в период проведения эксперимента, составил 46±28%. Это достаточно высокий уровень вариабельности, в два раза превышающий погрешность метода анализа (коэффициент технической вариации). Кроме того, данный показатель в два раза превысил уровень внутрииндивидуальной вариабельности протеома плазмы крови здорового человека в норме, который составлял 22±13%. Эти данные подтверждают, что наблюдаемые в плазме крови изменения обусловлены воздействием модельного эксперимента, а не являются следствием проявления нормальной изменчивости протеома в течение времени. Построив диаграмму сравнения коэффициента вариации в течение эксперимента с «сухой» иммерсией относительно коэффициента технической вариации интенсивности анализируемых белковых пятен (рис. 6) были выявлены пятна расположенные ниже линии в 45° с коэффициентом вариации более 50%, что указывает на существенное изменение их интенсивности в ходе эксперимента.   Рисунок 6. Распределение среднего коэффициента вариации интенсивности белковых пятен на двумерных электрофореграммах в эксперименте с 7-суточной «сухой» иммерсией для 5 добровольцев относительно коэффициента технической вариации метода. Белковые пятна с достоверно изменяющимся уровнем интенсивности и примеры изменения их интенсивности в ходе эксперимента представлены на двумерной электрофореграмме, приведенной на рисунке 7. Видно, что для групп пятен обозначенных цифрами 3, 6 и 7 наблюдали увеличение интенсивности в период реадаптации (III) по сравнению с фоном и последними (7-ми) сутками пребывания в иммерсионной ванне. В свою очередь, интенсивность белковых пятен в группах 1, 2, 4 и 5 в этот период, наоборот, уменьшилась.  Рисунок 7. Двумерная электрофореграмма обедненной фракции плазмы крови здорового добровольца в фоновом периоде и пример изменения интенсивности групп белковых пятен в эксперименте с 7-суточной «сухой» иммерсией: фон – I, 7-е сутки воздействия – II и период реадаптации - III. Отмеченные на рисунке 7 группы белковых пятен были идентифицированы как 1,2 - α- и β-цепи фибриногена, 3, 6, 7 - аполипопротеины А-I, A-IV и Е, 4 - фрагменты фактора С4 комплемента и 5 - сывороточный амилоид Р (табл. 3). В таблице 3 приведены численные данные об изменении интенсивности идентифицированных белковых пятен в ходе модельного эксперимента. В период реадаптации после окончания иммерсии (+7-е сутки обследования) наблюдали достоверное увеличение (более чем в 2 раза) уровня аполипопротеинов А-I, E и A-IV по сравнению с фоном и 7-м днем «сухой» иммерсии. При этом на 7-е сутки пребывания в иммерсионной ванне отмечалось незначительное снижение уровня содержания указанных белков. Наблюдаемые сдвиги указывают на изменения в функционировании системы транспорта липидов. Известно, что гиподинамия в космическом полете или модельных условиях приводит к снижению интенсивности определенных обменных процессов (Маркин А.А., Моруков Б.В. и др., 2008). Возможно, наблюдаемое нами столь значительное увеличение уровня аполипопротеинов A-I, A-IV и Е, важнейших апобелков, участвующих в обмене липидов и обладающих антисклеротическим действием (Mahley R.W., Innerarity T.L. et al., 1984), может иметь значение в реутилизации и элиминации из организма избыточного холестерина в период реадаптации. Таблица 3. Изменения уровня интенсивности идентифицированных белковых пятен в плазме крови здоровых добровольцев в эксперименте с 7-суточной «сухой» иммерсией (СИ)
Примечание. Все данные представлены в отн. ед. измерения интенсивности; * - достоверное различие с фоном и 7-м днем «сухой» иммерсии (р<0,05); Н/Д – не детектировались. Как видно из данных таблицы 3, также были выявлены изменения и в системе регуляции гемостаза, проявляющиеся в достоверном уменьшении в период реадаптации уровня интенсивности белковых пятен, относящихся α- и β- цепи фибриногена. Наблюдаемое снижение уровня фибриногена может быть следствием возрастания объема циркулирующей плазмы (ОЦП) – явления, характерного для первых дней реадаптации к нормальным условиям жизнедеятельности после «сухой» иммерсии (О.Г. Газенко, И.И. Касьян, 1990, Ларина И.М., М.-А. Кусто и др., 2008). С другой стороны, нельзя исключать также и влияние эмоционального стресса, испытываемого добровольцами в ходе иммерсии, на параметры гемостаза. Известно, что адреналин способствует повышению уровня фибриногена в крови (Карагезян К. Г., 1960). В период реадаптации после иммерсионного воздействия происходило также достоверное изменение уровня содержания сывороточного амилоида Р и фрагментов фактора С4 комплемента (табл. 3). Соответствующие этим белкам пятна практически не регистрировались на электрофореграммах, полученных на +7-е сутки обследования, что говорит о низкой концентрации этих белков, близкой к пределу чувствительности метода анализа. Безусловно, резкое снижение интенсивности пятен, относящихся к фактору С4 отражает сдвиги в иммунной системе (Belt K.T., Caroll M.C. et al.,1984, Dodds A.W., Law S.K., 1990). В исследовании индивидуальных особенностей регуляции уровней белков крови, относящихся к электрофоретическим фракциям α1- и α2-глобулинов при 7-суточной иммерсии были выявлены и совокупность эффектов, характерных для острофазной реакции (Ларина О.Н., Беккер А.М., 2009). На основании наших данных мы не могли проследить за особенностями развития реакции острой фазы или уровнем содержания иммуноглобулинов, поскольку эти белки относятся к мажорным и были удалены на стадии пробоподготовки. Известно, что сывороточный амилоид Р тесно связан с С-реактивным белком, главным показателем реакции острой фазы, и работает по тому же механизму запуска иммунного ответа (Pepys M.B., Dash A.C. et al., 1978). Можно предположить, что наблюдаемые изменения в уровне содержания сывороточного амилоида Р и фактора С4 комплемента отражали развитие острофазной реакции организма, вызванной воздействием экспериментальных условий и уменьшающуюся в период реадаптации. Кроме того, уровень сывороточного амилоида Р коррелирует с параметрами, отражающими состояние сердечно-сосудистой системы, а также уровень физической активности и интенсивность липидного обмена (Jenny N.S., Arnold A.M. et al., 2007). Комплекс факторов «сухой» иммерсии затрагивал все вышеперечисленные системы (Козловская И.Б., 2008), что позволяет говорить о тесной взаимосвязи наблюдаемых изменений. Следует также отметить и высокую межиндивидуальную вариабельность идентифицированных белков в фоновом периоде. Как видно из данных таблицы 3, разброс значений интенсивности пятен α-, β-цепи фибриногена и сывороточного амилоида Р у разных добровольцев достигал 60%. Эксперимент с 105-суточной изоляцией в гермообъекте. Пребывание человека в условиях ограниченного пространства сопровождается изменением функционирования различных систем организма. Для выявления изменений в протеоме плазмы крови мы проанализировали 30 образцов плазмы крови 6 здоровых добровольцев в условиях модельного эксперимента с 105-суточной изоляцией в гермообъекте. Средний коэффициент вариации интенсивности анализируемых пятен в период проведения эксперимента составил 27±12%, что немногим превышает средний коэффициент технической вариации метода - 20% (оценен по образцам, полученным от участников изоляции). Оказалось, что только для 5 белковых пятен коэффициент вариации в данном эксперименте превысил 50%, что может указывать на достоверное изменение концентрации соответствующих белков (рис. 8). Таким образом, протеом плазмы крови претерпевает определенные изменения в ходе воздействия модельного эксперимента с изоляцией, но наблюдаемые изменения не столь существенны по сравнению с результатами модельного эксперимента с «сухой» иммерсией.  Рисунок 8. Распределение среднего коэффициента вариации интенсивности белковых пятен на двумерных электрофореграммах в эксперименте с 105-суточной изоляцией относительно коэффициента технической вариации метода. Наблюдаемые у участников длительной изоляции изменения связаны с увеличением или уменьшением интенсивности пятен, относящихся к следующим белкам: α- и β-цепи фибриногена, фрагмент фактора С4 комплемента, аполипопротеины A-I и Е, плазминоген, фактор С1 комплемента и иммуноглобулин М (табл. 4). Таблица 4. Идентифицированные белковые пятна с изменяющимся уровнем интенсивности у 6 здоровых добровольцев в ходе эксперимента со 105-суточной изоляцией в гермообъекте.
Примечание: CV – коэффициент вариации; MW – молекулярный вес; pI – изоэлектрическая точка и * - перекрывание аминокислотной последовательности белка идентифицированными пептидными фрагментами. Изменение уровня интенсивности пятен, относящихся к аполипопротеинам A-I и Е, вероятно, связано со сдвигами в липидном метаболизме, которые в свою очередь могли быть вызваны изменением привычного рациона питания и ограничением двигательной активности испытателей. Исследование биохимических показателей крови в экспериментах с длительной изоляцией в гермообъекте выявило определенные отклонения в уровне энергетического, белково-азотистого, нуклеинового и холестеринового обмена (Маркин А.А., Журавлева О.А. и др., 2010). По-видимому, гипокинезия, являющаяся неотъемлемым фактором длительной изоляции в гермообъекте, вызывает изменения в содержании аполипопротеинов плазмы крови. Считается, что изменения липидного состава мембранных структур клеток организма, а также плазмы крови тесно связаны с двигательной активностью человека, зависят от его компенсаторных возможностей по отношению к внешним стрессогенным воздействиям и от глубины сформировавшихся метаболических сдвигов (Заболотская И.В., Маркин А.А., 2001; Найдина В.П., Ларина И.М. и др., 1991). Изменение уровня фибриногена могло быть связано с «подвижностью» фракции белков острой фазы, уровень которых изменяется в ответ на различные неблагоприятные воздействия: воспаления, обусловленные бактериальной инфекцией, травматическими повреждениями (Алешкин В.А., Новикова Л.И. и др., 1998). В том числе уровень фибриногена может изменяться в связи со стрессогенными периодами эксперимента в начале и конце изоляции. Обнаруженные изменения уровня интенсивности белковых пятен, относящихся к факторам С1 и С4 системы комплемента и иммуноглобулину М, могут указывать на возможную активацию иммунной системы организма в период изоляции, в ответ на определенные факторы окружения, в том числе - на специфическую микробную среду гермообъекта. Динамичность иммунной системы дает возможность адаптироваться к постоянно меняющимся внешним воздействиям и тем самым характеризует норму функционирования организма (Лебедев К.А., Понякина И.Д., Авдеева В.С., 1991). При этом, если в эксперименте с изоляцией наблюдали резкие колебания анализируемых белков у отдельных индивидуумов, то в период реадаптации для большинства показателей была характерна тенденция возврата к фоновым значениям, что говорит об адаптационном характере наблюдаемых изменений. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 | V-я Международная научно-практическая конференция психологическая... Гбоу впо «тихоокеанский государственный медицинский университет» Минздрава России |  | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Кровь, её состав и значение в обеспечении жизнедеятельности организма. Клеточные элементы крови эритроциты, лейкоциты, тромбоциты.... |
| Порядок проведения егэ Количество неизмененного вещества, которое достигло плазмы крови, относительно исходной дозы препарата | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Реализация этих требований гарантирует сохранение работоспособности и здоровья человека, готовит его к действиям в экстремальных... |
| Положение о пункте проведения единого государственного экзамена Количество неизмененного вещества, которое достигло плазмы крови, относительно исходной дозы препарата | | Темы рефератов Взаимодействие человека и среды обитания. Эволюция... Основные составляющие здорового образа жизни и их влияние на безопасность жизнедеятельности личности |
| Конспект урока "Группы крови. Переливание крови. Донорство" (Тема... ... | | Учебной дисциплины пс рпуд рабочая программа учебной дисциплины (модуля)... ... |
| Тесты по фармакологии фармакокинетика что включает в себя понятие фармакокинетика? Количество неизмененного вещества, которое достигло плазмы крови, относительно исходной дозы препарата | | Учебно-методический комплекс учебной дисциплины «Безопасность жизнедеятельности» Безопасность жизнедеятельности – это область научных знаний, изучающая общие опасности, угрожающие каждому человеку и разрабатывающая... |
| Задачи: Продолжить формирование понятия о внутренней среде и ее компонентах.... Проанализировать функции плазмы и форменных элементов крови, ввести понятия «фагоцитоз», «антигены», «антитела» | | Учебно-методический комплекс фтд. 05 Реабилитация людей, оказавшихся в экстремальной ситуации Целью курса является изучение особенностей психической деятельности человека в экстремальных условиях военных действий для оптимизации... |
| Экстремальная медицина, безопасность жизнедеятельности Проблем, угроз и рисков, связанных с жизнедеятельностью человека в повседневных условиях | | Безопасность жизнедеятельности и медицина катастроф Проблем, угроз и рисков, связанных с жизнедеятельностью человека в повседневных условиях |
| Безопасность жизнедеятельности и медицина катастроф Проблем, угроз и рисков, связанных с жизнедеятельностью человека в повседневных условиях | | Доклад Тема: Рациональное питание: масла растительного происхождения Актуальность работы заключается в том, что здоровье человека во многом зависит от его питания. Рациональное питание одна из главных... |
