Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние ионизирующего излучения на структуру и обмен коллагена на разных этапах онтогенеза

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Влияние ионизирующего излучения на структуру и обмен коллагена на разных этапах онтогенеза"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО НАРОДНОМУ ОБРАЗОВАНИЮ ХАРЬКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ И ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. А.М.ГОРЬКОГО

На правах рукописи ГАМОВА Анна Викторовна

ВЛИЯНИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА СТРУКТУРУ И ОБМЕН КОЛЛАГЕНА НА РАЗНЫХ ЭТАПАХ ОНТОГЕНЕЗА

03.00.13 - Физиология человека и животных

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических каук

Харьков - 1990

Работа выполнена в Харьковском ордена Трудового Красного Знамени и ордена Дружбы Народов государственном университете им. A.M.Горького

Научный руководитель - академик АН УССР, доктор

биологических наук, профессор Никитин В.Н.

Официальные оппоненты - доктор биологических наук,

профессор Н.И.Панченко (Украинский институт усовершенствования врачей) - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Л.А.Френкель (Харьковский НИИ медицинской радиологии)

Ведущая организация - Институт радиобиологии АН БССР

Защита состоится /У декабря 1990 г. в 15 ч. 15 мин. на заседании специализированного совета К 068.31.04 в Харьковском госуниверситете им. A.M.Горького (310077, Харьков-77, пл. Дзержинского, 4, ауд. 3-15).

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке Харьковского госуниверситета.

Автореферат разослан V^f ноября 1990 г.

Ученый секретарь

специализированного совета В. А.Малеев

-3-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы.Исследование механизмов биологического действия ионизирующего излучения продиктовано, по крайней мере, тремя обстоятельствами.Все живые организмы подвержены действию естественного радиационного фона, который составляют космические лучи и излучения радиоактивных элементов земной коры, а также радиации, связанной с развитием атомной промышленности и космических исследований, применением ионизирующих излучений в медицине.В последнее время мировая общественность обеспокоена возмоебчми последствиями для здоровья людей глобальных выпадений радиоактивных продуктов, испытаний атомного и термоядерного оружия и кругных аварий, имевших место на ряде электростанций.

В настоящее время имеются данные о сильной поражаемости белков соединительной ткани, в частности коллагена, при лучевом воздействии, приводящем к существенным изменениям функциональных свойств 'соединительной ткани. Но большинство экспериментальных работ выполнены 1п VИго в бескислородных условиях, часто на сухих образцах с применением очень высоких доз излучения (50000 Гр и выше). Летальные дозы облучения для экспериментальных животных на несколько порядков ниже, чем дозы, вызывающие фиксируемые радиационные повреждения коллагена на молекулярном и надмолекулярном уровнях.

Таким образом, отсутствие сведений о влиянии средних доз ионизирующей радиации (4-10 Гр) на структуру и обмен коллагена 1п vlvo, об общих механизмах действия 7-излучения на внеклеточные структуры организма, необходимость рассмотрения этих вопросов в возрастном аспекте определяют актуальность избранной проблемы и свидетельствуют о целесообразности проведения настоящей работы.

Цель работы. Изучить влияние средних доз ионизирующего излучения на структуру коллагена на молекулярном и надмолекулярном уровнях и ключевые этапы его обмена у белых крыс на разных этапах онтогенеза.

Задачи работы. В соответствии с целью настоящей работы были поставлены следующие задачи:

I.Изучить влияние средних доз ионизирующего излучения на интенсивность синтеза, внутри- и внеклеточного процессинга и распада

__о

коллагена у крас разного возраста, исследуя уровень включения -н-пролина в свежасинтезированный коллаген, интенсивность гидролси-днрования, скорость поперечного связывания, а такав экскрецию с ££очой оксипролннсодержащих метаболитов коллагена.

2. Из учить влияние средних доз ^-излучения на изменения структуры коллагена е; ".олекулярпом и надмолекулярном уровнях у крыс разного возрасте, исследуя концентрацию общего коллагена в тканях, раство-рлыосгь и степень поперечного ковалентного связывания коллагена, ¡^▼.азичаские и теревдинамические свойства коллагеновых структур.

3.Выявить связь ыэвду изменениями структуры и свойств коллагена и соединительнотканных образований у крыс разного возраста и изменениями разных этапов его синтеза и распада под влиянием средних доз ионизирующего излучения.

Научная новизна. Впервые получены данные о влиянии средних доз 7-нзлучензя на интенсивность синтеза, внутри- и внеклеточного про-цэсснпга е распада коллагена на протяжении 28 суток после экспозиции. Получены таюго данные об изменениях структуры коллагена на шлэкулярном и надмолекулярном уровнях и связанных с ними нарушениях функциональных свойств соединительной ткани под влиянием ионизирующего излучения у крыс па разных этапах онтогенеза.Установлено, что после однократного общего 7-облучения доза\ш 2,65 и 5,20 Гр интенсивность синтеза коллагена в коке и кости снижается в 1-е сутки после экспозиции, а затем резко повышается и остается повышенной до конца зкспериыента. Цри качественно подобной дина-кпке это повысоние наступает в различные сроки после гкспозиции (3-, 5- ели 7-о сутки) и зависит от возраста животных и типа ткани. Уровень гидроксшшрования пролина в коллагене снижается и остается ниеэ контроля в течение всего эксперимента.Характер поперечного сшивания изменяется за счет перераспределения относительного количества внутри- и межмолекулярных сшвок.Показано, что после экспозиции распад коллагена вначале уменьшается, а затем резко возрастает.Обнаруженные изменения обмена коллагена цриводят к нарушению его структура на молекулярном и надмолекулярном уровнях по сравнению с контролеы.Впарвые показано, что температура плавления и енталышя надмолекулярных коллагеновых структур сни-

жены у облученных животных, за счет меньшего количества в молекулах оксипролина. Прочность на разрыв и модуль Юнга основного конструкционного элемента соединительной ткани - коллагенового волокна - под действием - излучения снижаются, а его растяжимость растет. Обнаружено, что во всех исследованных разновидностях соединительной ткани общая концентрация коллагена под влиянием ^ - излучения увеличивается.

Нарушения структуры и обмена коллагеновых образований имеют выраженную дозовую и возрастную зависимость. При качественно подобном характере влияния на обмен коллагена обеих доз облучения, относительное увеличение синтеза больше при дозе 2,65 Гр, а относительное увеличение распада - при дозе 5,30 Гр. Снижение степени гидроксвлирования четче выражено при облучении дозой 5,30 Гр. Интегральная чувствительность коллагеновых структур к действию - излучения наиболее выражена у одномесячных животных. Нарушения обмена коллагена у 24-месячных крыс не нормализуются через 28 суток после экспозиции. Коллагеновые структуры 3-и 12-месячных животных наиболее устойчивы к действию средних доз

- излучения.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Под влиянием средних доз ионизирующего излучения на фоне повышения общей интенсивности обмена коллагена- согласование между интенсивностями последовательных стадий его посттрансляционных и постсинтетических модификаций нарушается, причем характер этого нарушения на разных этапах онтогенеза крыс различен.

2. Обнаруженные нарушения обмена коллагена приводят к изменению структуры и свойств его молекул и надмолекулярных коллагеновых образований, что влечет за собой нарушения функциональных свойств соединительной ткани.

3. Степень влияния средних доз ионизирующего излучения на коллагеновые структуры 1и ТАУО зависит от дозы облучения, возраста животного и типа ткани.

Научная и практическая ценность •работы. Полученные результаты имеют важное теоретическое и практическое значение для формирования представлений о молекулярных механизмах, лежащих в основе действия средних доз ионизирующего излучения на структуру, обмен и функциональные свойства соединительной ткани, а также о возрастных особенностях этого процесса.

- б -

Результаты исследования действия средних доз 7-излучения на коллагеновые структуры позволяют сделать заключение о том, что изменения обмена коллагена вызваны как прямым действием ионизирующего излучения на синтетический аппарат, так и опосредованно, вероятно, через более чувствительные к излучению ферментативные системы посттрансляци.:;шых и постсинтетических модификаций и распада этого белка.Это, возможно, является одной из причин того, что радиационные поранения обмена коллагена возникают не сразу, а развиваются через определённое время после экспозиции.Нарушение более радиочувствительных обменных цроцессов приводит вначале к патологическому изменению структуры синтезирующихся молекул коллагена, а затем, в процессе формирования его надмолекулярных образований, к изменениям их строения и, в конечном счбте, к нарушению функциональных свойств соединительной ткани.Полученные результаты, проясняющие роль разных этапов обмена коллагена в определении свойств соединительной ткани, имеют значение не только для радиобиологии, во и для биологии развития, нормальной и патологической физиологии.Возрастные, тканевые и дозовые особенности воздействия средних доз 7-излучения могут найти практическое применение в радиотерапии и гериатрии.

Материал и методы исследования.Исследования были проведены на белых крысах-самцах линии Вистар 1-, 3-, 12- и 24-месячного возраста. Всего в работе было использовано 120 контрольных и 194 подопытных животных.Экспериментальных животных подвергали одноразовому общему 7-облученшо в дозах 2,65 и 5,30 Гр на кобальтовой пушке с мощностью дозы 13,2 Гр/мин.Наблюдение за животными проводилось в течение 28 суток после экспозиции.Объектом исследования были кожа, диафизы бедренных костей, хвостовые сухожилия и суточная моча.Каждое экспериментальное значение получено на не менее, чем шести образцах.Изучали структурные и обменные характеристики коллагена на 3-, 5-, 7- и 28-е сутки после экспозиции.Концентрацию коллагена в образцах определяли по содержанию оксипролина (Бгевештп, Б1а1(3ег,1967).0 степени поперечного связывания судили по содержанию а-цепеййих агрегатов различной степени полимеризации в денатурированном коллагене, переходящем в раствор в результате 30-минутного нагревания кол-

лагеновых волокон в дистиллированной воде при 70°С. Разделение продуктов тепловой денатурации коллагена проводили с помощью электрофореза в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия ( Mitiirt. , , 1982). Уровень синтеза коллагена оценивали по включению радиоактивного пролина в све-жесинтезированный (нейтрально-растворимый) коллаген (Lcutin€*i, 1991). Интенсивность процесса гидроксилирования в свежесинтези-рованном коллагене оценивали по удельной радиоактивности пролина и оксипролина, разделение которых проводили по методу Замарав вой (Замараева, 1977). Уровень общего распада коллагена оценивали по суточной экскреции оксипролина с мочой. Механические свойства изучали на хвостовых сухожилиях. Прочность на разрыв измеряли на установке, описанной в работе (Перский и др., 1986), кроме этого параметра определяли относительное удлинение и рассчитывали модуль Юнга. Термодинамические параметры перехода порядок-беспорядок в коллагене измеряли на дифференциальном сканирующем калориметре DSC - 101 фирмы taram (франция) с использованием компьютерной системы Р 6066 фирмы "Оливетти" (Италия) с последующим выводом экспериментальных данных на графопостроителе РМ 8161 фирмы "Филипс" (Голландия). Ошибка в определении удельной теплоты денатурации при суммарной навеске до 20 мг и скорости сканирования I град/мин достигала 5-7 %.

Полученные результаты обрабатывали стандартными статистическими методами (Кендалл, Стьюарт, 1973, ¿cfotdta , 1985) на ЭВМ ВУМС-ООГ по программе, составленной в НИЧ ХГУ.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на ХП съезде Украинского физиологического общества (Львов, 1986),ХУ съезде Всесоюзного физиологического общества (Кишинев, 1986), Всесоюзном симпозиуме "Молекулярные и функциональные механизмы онтогенеза" (Харьков, 1987), I съезде геронтологов и гериатров УССР (Днепропетровск, 1988), У Всесоюзном съезде геронтологов и гериатров (Тбилиси, 1988).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ.

Объем и структура диссертационной работы. Диссертация изложена на 134 страницах машинописного текста, содержит II таблиц, 14 рисунков и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, изложения полученных результатов и их обсуждения, заключения, выводов и списка цитируемой литературы (181 наименование).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Полученные экспериментальные данные позволяют представить общую картину взаимоотношения синтеза и распада коллагена на разных этапах процессов лучевого поражения и репарации соединительнотканных структур в зависимости от их тяжести и возраста животных.

При облучении дозами 2,65 и 5,30 Гр I- и 3-месячных и дозой 2,65 Гр 12-иесячных крыс обнаружено, что уровень общего распада коллагена на 1-2-е сутки после облучения сильно снижается, затеи резко возрастает на 3-4-е сутки, вновь снижается на 5-8-е сутки, после чего в течение последующих 10-№суток приближается к норме (табл.1). Такая динамика распада коллагена легко объяснима с точки зрения представлений о восстановлении соединительнотканных структур после разрушающего воздействия внешних факторов, одним из которых и является ионизирующее иглучение. Так, первое снижение уровня распада можно связать с общим угнетением ферментативной активности, наблюдаемым в тканях сразу же после облучения. По-видимому, в этот период происходит и угнетение синтеза коллагенолитических ферментов, осуществляющих нормальный физиологический распад коллагена в организме. Следующее за этим угнетением усиление распада является начальным этапом перестройки соединительнотканных структур. Действительно, восстановление поврежденной тканевой структуры требует удаления старого коллагенового матрикса и замены его вновь синтезированным. Таким образом, период, когда у облученных животных наступает вторичное снижение распада коллагена, должен соответствовать усиленному строительству нового коллагенового матрикса взамен поврежденного и'выведенного из организма. Дальнейшая нормализация распада свидетельствует об окончании процесса перестройки коллагенового матрикса. 24-месячные животные после облучения обеими дозами и 12-месячные после облучения дозой 5,30 Гр оказываются неспособными восстановить нормальный уровень распада коллагена в течение всего времени наблюдения. Это может свидетельствовать о том, что при этих условиях облучения процессы разрушения и выведения старого матрикса идут у них намного медленнее, чем у нормальных животных.

Рассмотрим синтез коллагена в период с 5-х по 7-е сутки после облучения (табл.2), когда заканчивается разрушение ста-

poro коллагенового матрикса поврежденных тканей. Как видно, при дозе 2,65 Гр в этот период интенсивность синтеза коллагена в кости Kftíc всех возрастов повышается по сравнению с нормой. В коже 3-, 12- и 24-месячных крыс синтез коллагена также усилен, тогда как в коже I-месячных животных он нике, чем в контроле. Эти данные подтверждают описанную выше картину реакция системы коллагена на облучение. Различное влияние облучения на синтез коллагена в коже I-месячных крыс и крыс остальных возрастов является результатом их различной радиочувствительности. Действительно, как видно из табл. 2, дозу 2,65 Гр 24-месячные крысы перэносят намного тяжелее, чем остальные. В этих условиях мобилизация сил организма направлена в первую очередь на восстановление наиболее жизненно важных органов. Именно поэтому усиленный синтез коллагена у I-месячных крыс происходит вначале в костях, поскольку им принадлежит не только опорная, но и кроветворная функция. В этих условиях восстановление нормальной структуры соединительной ткани в костях важнее, чем в коже, в которой синтез коллагена продолжает оставаться угнетенным. Этот вывод подтверждается результатами, полученными при облучении животных дозой 5,30 Гр, которая для I-месячных крыс является летальной. Как видно из табл. I, хотя характер динамики распада коллагена при облучении крыс этой дозой сохраняется таким же, как и при облучении дозой 2,65 Гр, относительные величины максимумов и минимумов распада резко изменены, изменены и сроки наступления пиков. Так, у I-месячных крыс начальное подавление распада продолжается трое суток, а наступающее затеи повышение его уровня не только не достигает величины, вызываемой облучением дозой 2,65 Гр, но до самой смерти животных (на 9-е сутки) остается несколько ниже нормы. При этом в период с 5-хпо 7-ые сутки интенсивность синтеза коллагена в костях у них резко возрастает. Наблюдаемая интенсификация синтеза коллагена в этот период при том, что поврежденная старая коллагеновая матрица не была выведена из организма, свидетельствует о рассогласовании процессов синтеза и распада коллагена, т.е. нарушении регуляции его обмена при лучевой болезни. У 3- и 12-месячных крыс, более устойчивых к действию облучения дозой 5,30 Гр, подавление распада по сравнению с облучением дозой 2,65 Гр также затягивается до двух суток, но максимум распада смещается к наступает не на 4-е, а на 15-е сутки. Однако, регуляция обмена, выражающаяся в согласс-

Таблица I

Влияния - излучения в дозах 2,65 и 5,30 Гр на экскрецию оксипролина (мкг/100 г массы тела) с суточной мочой у крыс разного возраста

Сутки :Условия после :экспери-экспо-:мента зиции :

Возраст, мес

12

24

0 I

3

5 7 14 28

А* 292,4^64,2 109,3^11,4 55,1^7, 4 56,4*13,3

В 254,7^57,3 61,1±9 ,2 41,0-10,2 153,5*48,3

С 147,6±23.4 101,1^19,3 186,0±27,5 75,9*25,4

В 376,7^68,1 130,0±24,4 83,7^17.5 66,1*14,3

с 282,0^41,2 132,6^31,2 58,3±Н.1 53,2*12, 2

в 304,2±49.1 139,7^42,3 62,7^13,6 39,0*8.3

с 546,4±81,2 129,5±28,5 52,7*14,4 -

в 247,0^56,3 67,8±16,5 33,6*8, 3 28,8*6,2

в 276,7^38,2 105,4^24,4 44,1*12.6 19,1*4,3

в 285,4±74,1 103,0^17,1 86,7*24,3 97,5*26,4

с 357,6^93,5 162,8^38,2 69,4*15,1 112,3*39,3

в — - 62,8*16,4 136,5*41,5

с - - 71,3*18,3 108,2*32,7

вании синтеза и распада коллагена в процессе восстановления тканевых структур, у них сохраняется. Поэтому, на 5-7-е сутки, когда эвакуация старого коллагенового матрикса еще не началась, но уровень распада после начального подавления уже приблизился к норме, интенсивность синтеза коллагена в коже у них лишь несколько ниже, чем в норме, а в костях - не отличается от нее.

Незначительное увеличение синтеза коллагена у 24-месячных животных в обеих тканях на 28-е сутки после облучения дозой 5,30 Гр и более низкий, чем в контроле уровень синтеза у них после облучения дозой 2,65 Гр подтверждает вывод о более низких восстановительных возможностях их белоксинтезиругощего аппарата.

см.табл.2

Таблица 2

Влияние ¡¡^- излучения в дозах 2,65 и 5,30 Гр на интенсивность включения %-пролина (и;.ш/мин/мг коллагена) в нейтральнорастворимый коллаген кости и кожи крыс разного возраста

Сутки ¡Условия! после !эксперт-экспо-! мента !

Возраст, мес.

12

24

эиции ..... кость кожа кость кожа кость кожа 1 кость ! кожа

0 А 48514+294 1504+84 18688+123 1030+96 10630+113 971+59 10320+110 596+54

3 В 19643+148 513+39 29362+135 358+40 15347+149 486+42 27079+159 881+78

5 В 9297^521 430+62 7318^39 463+38 26730+129 684н58 24324+135 1548+67

7 В 35997+437 376+57 30461+121 2112+74 35398+145 1942+46 22807+132 1430+54

28 А 5200^528 497+37 13724+133 623+39 - - - —

28 В 12724+И9 552+44 28500+169 740+51 22217+128 1029+67 6398+721 191+57

0 А 45038+386 1094+93 12646+118 635+61 4657¿£60 559+40 3123+193 567+51

3 С 23583^39 956+78 15185+12Г 573+47 4826+581 555+55 4422+448 521+37

5 С 49787+401 802+53 17557+168 778+41 5463+364 765^0 5214+320 528+35

7 28 А - - 7397^592 577+38 - _ _

28 С - - 11914+870 621+58 5885+412 607+61 4676+343 585+43

I

¡4

*)

В этой и в следующих таблицах А - контроль, В - облучение дозой 2,65 Гр, С - облучение дозой 5,30 Гр.

В таблицах I , 2 различия по сравнению с контролем достоверны (Р<0,05)

Следует подчеркнуть, что более низкий уровень гидрохсили-рования пролина в коллагене как кости,' так и кожи облученных животных может быть одной из важных причин рассогласования процессов его синтеза и распада. Известно, что молекулы коллагена, недостаточно гидроксилированные по пролнну, не могут создавать нормальные надмолекулярные структуры и усиленно выводятся из ткани. Таким образом, резкое повышение распада коллагена может происходить не только из-за необходимости смены старого матрик-са соединительной ткани новым в процессе репарации, но и из-за снижения содержания оксипролина в молекулах коллагена в результате облучэния. В связи со сказанным следует отметить, что в данной ситуации одной из причин рассогласования разных стадий обмена коллагена является нарушение структуры его молекулы.

Полученные результаты свидетельствуют, что под влиянием облучэния активность ферментативных систем, ответственных за гидроксилирование пролина снижается (табл. 3). Образовавшиеся

Таблица 3

Влияние К" - излучения в дозе 5,30 Гр на степень гидроксилиро-вания пролина (%) в коллагене кости и кожи крыс разного возраста

Объект (Сутки после исследо-!экспозиции ! вания ! ! Возраст, иес.

I 3 12 24

кость 0 А 3 С 5 С 28 С 39,7 38,9 32,9 - 38,7 ■34,3 34,0 29,5 38,2 37,2 31,9

кожа 0 А 55,6 57,0 53,3 49,3

3 С 52,6 40,9 39,4 48,7

5 С 43,4 35,2 45,8 44,7

28 А - 50,0 - -

28 С - 46,1 48,8 46,8

в результате этого молекулы коллагена, в которых содержание оксипролина ниже нормы, являются в сущности, дефектными, поскольку их первичная структура уже не соответствует структурным задачам, которые должен выполнять коллаген. Уменьшение количества оксипролина приводит к снижению терьтастабильности молекул и надмолекулярных структур коллагена, что подтверждается результатами калориметрических исследований. Роль оксипролина как

фактора структурной стабильности молекул коллагена показана в огромном числе работ. В ее основе, кроме чисто стере охимиче сккх причин, лежит я то, что ОН-группы оксипролина образуют водородные связи с молекулами воды, входящей в гидратный слой молекул коллагена. Гидратный слой представляет собой каркас, играющий важнейшую роль в структурной стабильности молекул коллагена, являющегося кристаллогидратом в значительно большей степени, чем другие белки.

Однако последствия структурных нарушений коллагена из-за уменьшения содержания в нем оксипролина не ограничиваются сказанным. Важным фактором стабилизации его молекул и надмолекулярных структур является внутри- и межмолекулярное связывание. Как видно из электрофоретических исследований (табл. 4), внутримолекулярное связывание в коллагене облученных животных ниже, а межмолекулярное - несколько выше контроля. Такое перераспределение характера поперечного связывания, как было сказано, может быть только следствием снижения интенсивности работы ферментативных систем, постсинтетически модифицирующих первичную структуру коллагена - прежде всего лизилоксидазы. Хотя несомненно, что это снижение может быть результатом прямого действия облучения на ферментативные системы, не следует забывать, что для их нормальной работы необходима соответствующая структура субстрата. Искажение структуры молекул коллагена на этапе их гидроксилирования также может быть одной из причин снижения активности лизилоксидазы.

Снижение структурной стабильности молекул коллагена после облучения животных приводит к нарушению механических свойств соединительной ткани, как это видно на примере хвостовых сухожилий. Возможно, что обнаруженное в работе увеличение концентрации коллагена в тканях после облучения является компенсаторной реакцией организма на снижение их прочностных характеристик под влиянием облучения(табл.5).

Таким образом, вся совокупность полученных результатов свидетельствует о том, что нарушения структуры и свойств коллагена при облучении ип \г<-'йд средними и сублетальными дозами являются результатом не прямого, а косвенного действия облучения. Зти нарушения возникают в результате искажения процессов посттрансляционного и постсинтетического модифи,,л.и,первичной структуры коллагена.

Таблица 4

Влияние -излучения в дозе 5,30 Гр на содержание (мг/100 мг общего коллагена) индивидуальных <Л - цепей, их агрегатов разной степени полимеризации и нерастворимого коллагена в общем коллагене хвостовых сухожилий крыс разного возраста на 5-е сутки после экспозиции

Фракция: Возраст, мес.

I : 3 : 12 : 24

контроль: опыт :контроль : опыт :контроль: опыт ¡контроль : опыт

пре - оС 6,2±0,3 8,7±0,4 4,2±0,6 6,8±0,4 1,2-0,1 0,8^0,04 1,1-0,2 7,8¿0,6

р к-о <0,05 <0,05 >0,05 < 0,05

ос -цепи I9,9±I,4 I3,0±I,2 20,8±I,6 21,4±1,7 9,5±0,6 П,2+1,1 5,б±0,2 8,7-0,4 >-i

Рк-о <0,05 >0,05 <0,05 <0,05 1

J3 -частицы I0,0¿0,4 6,9±0,4 I6,7±0,9 I2,4±I,I 11,9-1,2 П,?±0,9 7,8±0,5 7,8^0,4

к—о <0,05 <0,05 >0,05 >0,05

Г- и Г- 3,7±0,1 6,9±0,4 5,С±0,3 Н.ЗЙ.О 8,3±0,5 II,9±0,8 I3,4±0,9 I6,4±I,I

частицы „ „

<0,05 <0,05 <0,05 <0,05

Нераствори-60,1±3,1 64,4¿2,9 52,8±2,4 48,±2,2 69,0±3,2 64,4±2,6 72,0¿2,9 59,3±3,3 мый коллаген

Рк-о >0,05 <0,05 <0,05 <0,05

Таблица 5

Влияние излучения в дозе 5,30 Гр на концентрацию коллагена (мг/100 мг сырой ткани) в тканях крыс разного возраста на 5-е сутки после экспозиции

IУсловия ! Возраст,

вяния ' экспеРи~'---1

вания !мента II : 3

кость А 12,7*1,3 10,2*1,4 10,1*1,8 9,6*1,4

С 14,2*1,2 17,2*1,0 17,0*1,6 14,1*1,4

Рк-о >0,05 <0,05 <0,05 <0,05

кожа А 7,2*1,6 15,4*1,9 23,3*1,4 24,0*1,4

С 29,8*1,4 28,3*2,1 30,0*1,8 30,1*2,0

Рк-о <0,05 <0,05 <0,05 <0,05

хвостовые А 24,5*1,0 31,8*1,3 34,1*1,3 34,6*1,9

сухожилия С 28,3*1,8 33,4*2,1 36,6*1,1 35,1*1,7

Рк-о <0,05 >0,05 <0,05 >0,05

ВЫВОДЫ

1.Исследование структурных и обменных характеристик коллагена бедренных костей, кожи и хвостовых сухожилий белых крыс линии Вистар в возрасте 1,3,12 и 24 месяцев, подвергнутых общему однократному ^-облучению'в дозах 2,65 Гр и 5,30 Гр, выявило существенные количественные и качественные изменения этих характеристик у подопытных животных по сравнению с контрольными на протяжении 28 суток наблюдений после экспозиции.

2.После облучения уровень распада коллагена дважды последовательно снижается и повышается, что соответствует разным стадиям процесса репарации соединительной ткани. Первичное снижение распада не проявляется у 12-месячных животных при облучении дозой 5,30 Гр, а у 24-месячных - при облучении обеими дозами. Время нормализации уровня распада увеличивается с возрастом животных.

3.Синтез коллагена в кости и коже резко падает в первые сутки после облучения, повышается к моменту начала выведения старого соединительнотканного матрикса и остается повышенным на протяжении всего времени наблюдения. В кости повышение интенсивности синтеза начинается раньше и достигает больших величин, чем в коже.

4.Облучение под&влябт пу сцзсс гидрОке илкр оз зни я пр ОЛИНЗ у СТб— пень гедроксилирования коллагена кости и кожи облученных яи-

вотных ниже, чей в норке на всем протяжении эксперимента.

5. Характер изменения обмена коллагена с повышением дозы у крыс при фиксированном возрасте подобен его изменению с увеличением возраста при фиксированной дозе.

6. Концентрация коллагена ас всех исследованных тканях подопытных животных повышается после облучения; степень повышения снижается с возрастом.

7. Облучение животных приводит к перераспределению различных типов поперечных сшивок в коллагене хвостовых сухожилий за счет снижения интенсивности внутримолекулярного и повышения интенсивности межмолокулярного сшивания. Общая растворимость коллагена хвостовых сухожилий облученных животных достоверно выше контроля, начиная с 3-месячного возраста.

8. Прочность на разрыв и модуль Юнга в области упругой деформации ниже, а относительное удлинение коллагеновых волокон сухожилий выше у облученных животных по сравнению с контрольными. Этот эффект усиливается с возрастом животных.

9. Энтальпия и температура перехода порядок-беспорядок в коллагеновых волокнах, а также температура перехода порядок-беспорядок выделенного из них растворимого коллагена ниже у облученных животных по сравнению с контрольными.

10. Наблюдаемые эффекты снижения структурной стабильности коллагена на молекулярном и надмолекулярном уровнях, а также рассогласование между интенсивностью последовательных стадий его обмена у облученных животных являются результатом не прямого действия ионизирующего излучения на структуру этого белка, а опосредованного, возникающего за счет нарушения процессов посттрансляционной и постсинтетической модификации его первичной структуры.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Утевська I.A., Перський 6.Е., Наглов О.В., Гамова Г.В., Васильева JI.B. 1нтенсивн1сть механ1зм1в в1кового розвитку ко-лагенових структур залежно в1д функц1онального навантаження //XII з'1здУкр. Ф1з1ол.тов-ва: Тез. доп. - Льв1в, 1986. -

С. 412.

2. Перский Е.Э., Гамова A.B., Васильева Л.В., Егоров Б.К. Возрастные особенности связи между механическими свойствами и структурой коллагеновых волокон сухожилий крыс в норме и при

периодической сдерживающем рост питании // Механизмы онтогенеза и пх регуляция. - К.: Наук, думка. - 1987. - С. 218-224.

3. Парений Е.З., Утевская Д.А., Васильева Д.В., Никитина H.A., Наглов A.B., Гамова A.B. Влияние периодического сдерживающего рост питания на возрастнкэ изменения структуры и обмэ-на коллагена в тканях с различной функциональной нагрузкой // ХУ съезд Всес. физиол. сб-ва: Тез. науч. сообщ. - Л.: Наука, 1986. - С. 556.

4. Утевская Л.А., Никитина H.A., Гаиова A.B. Возрастные особенности зависимости вязко-упругих свойств сухснялий от содержания в них коллагена и степени его поперечного связывания // Молекулярные и функциональные механизмы онтогенеза: Тез. докл. Всэс. сами., Харьков, 1987. - Харьков: Вица школа. 1987.

- С. 185-186.

5. Пита П.А., Гакова A.B. Возрастные особенности действяя ионизирующего излучения на структуру коллагена белых крыс. // I Укр. съезд геронтол. я гериатров, Днепропетровск, 1988: Тез. докл., К.: Наук, дуыка, 1988. - С. 204.

6. Гаыова A.B., Пипа П.А. Влияние ионизирующего пзлутания на коллаген крыс разного возраста // У Всес. съезд геронтол. и геряатроз, Тбилиси, 1988. - К.: Изд. кн-та геронтологии, 1988.

- G. 141.

7. Гамова A.B., Пипа П.А. Возрасгнкэ особенности синтеза коллагена в разных типах тканей при влиянии средних доз ионизирующего излучения // Вестн. Харьк. ун-та. - 1990. - !.» 346. -

G. 14-16.

noCTicoho в печать 12.11,00. Формат 60x84/16. Офсетная пе"ать. Усл.л.а 1,0. Уч./-пзд,л. 1,0. Тираж 100. Заказ К? OSO.

Хг.рьков-108, роталр.-нт ХФТИ.

Ответственный за выпуск В.Н.Никитин