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

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: Изучить особенности АТФ-азной активности препарата миозина скелетных мышц голени взрослых беспородных собак при удлинении аппаратом Илизарова. Исследовать особенности изменений креатинкиназной и лактатдегидрогеназной активности препарата миозина скелетных мышц голени взрослых беспородных собак при удлинении аппаратом Илизарова. Изучить особенности АТФ-азной активности препарата миозина скелетных мышц голени взрослых беспородных собак при моделировании оскольчатого перелома костей голени с последующим лечением аппаратом Илизарова. 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. 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: 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. 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). Рисунок 1. Схема выделения миозина из мышечной ткани

Похожие:

	«Доказательства разной интенсивности метаболизма в различных условиях у растений и животных» Цель работы: выявить зависимость метаболизма организмов от различных факторов среды		Полиморфизмы генов миогенного фактора 6 и альфа-актинина-3 и их ассоциация... Учебно-методический комплекс разработан доктором философских наук, профессором кафедры философии и методологии науки Лешкевич Т....
	Программные вопросы конференции: Теоретические основы регенерации соединительной ткани Методические рекомендации предназначены для организации и совершенствования самостоятельной работы студентов заочного отделения,...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Кальций 04 00 в костной ткани, Натрий – 02 03 – проведение импульсов по нервным волокнам, Железо 01 – 15 – связывает и переносит...
	Влияние антиоксидантного витаминного препарата на нарушения обмена... Работа выполнена на кафедре биологической химии гбоу впо «Башкирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения...		Рабочая программа дисциплины Целью изучения дисциплины является освоение теоретическими основами дисциплины «Биохимия» по разделам: строение и состав структурных...
	Рабочая программа дисциплины Целью изучения дисциплины является освоение теоретическими основами дисциплины «Биохимия животных» по разделам: строение и состав...		Программа по дисциплине «Биохимия» Целью изучения дисциплины является освоение теоретическими основами дисциплины «Биохимия» по разделам: строение и состав структурных...
	Рабочей программы дисциплины «Клиническая биохимия» подготовки «специалиста»... Целью изучения дисциплины является освоение теоретических и практических основ дисциплины «Клинической биохимии» по разделам: биологически...		Устанавливается индивидуальный тип соотношения медленных и быстрых волокон в скелетных мышцах Процесс полового созревания, в особенности его начальный период, сопровождается существенными изменениями в деятельности всех физиологических...
	Урок по теме: Работа мышц. Утомление. Значение физических упражнений... Раскрыть условия правильного формирования скелета и мышц. Подвести школьников к выводу о важнейшем значении мышечной активности для...		Курс стоматологический факультет «Помощник врача стоматолога ортопеда»... Жевательные коэффициенты, предложенные Н. И. Агаповым, получены на основании анализа
	Конспект открытого урока по теме «Подготовка ткани к раскрою. Раскрой изделия» Оборудование: швейная машина, учебник, образцы различных видов ткани, инструкционные карты по подготовке ткани к раскрою и раскрою...		Дипломную работу по теме «Исследование кинетики окисления цитохрома р-450 методом флеш-фотолиза» Медицинский, на Медико-биологический факультет, отделение биохимии. На 6-ом курсе выполняла дипломную работу по теме «Исследование...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Показать строение белков как важнейших органических веществ, входящих в состав клетки. Рассмотреть четыре структуры белков. Дать...		Элективный курс по биологии «Клетки и ткани» предназначен для учащихся... Вторую половину ХХ века некоторые ученые называют “золотым веком биологии”. Так как за последние 20 лет было совершено ряд чрезвычайно...