Дослідження впливу іонізуючої радіації in vivo на структурно-функціональний стан, гідратацію та діелектричні властивості мембран еритроцитів при злоякісних новоутвореннях у хворих людей і при експериментальному канцерогенезі у лабораторних тварин.
Аннотация к работе
Дослідження впливу іонізуючого опромінення на стан еритроцитів при злоякісних новоутвореннях часто мають гіпотетичний характер і ґрунтуються на загальних уявленнях про роль мембранних структур у функціонуванні живих систем, проводяться без детального розгляду деструктивних процесів, що відбуваються в мембранах клітин при наявності в організмі пухлини. В рамках зазначеної проблеми у роботі проведено вивчення впливу іонізуючої радіації при розвитку злоякісних новоутворень в експериментальних та клінічних умовах на структурно-функціональні показники, гідратацію та діелектричні властивості еритроцитів, що необхідно для підвищення ефективності діагностики променевої патології, розробки ефективних радіопротекторів і є одним із перспективних шляхів вирішення проблеми пошуку показників, які характеризують загальний стан організму. Мета роботи полягала в дослідженні впливу іонізуючої радіації in vivo на структурно-функціональний стан, гідратацію та діелектричні властивості мембран еритроцитів при злоякісних новоутвореннях у хворих людей і при експериментальному канцерогенезі у лабораторних тварин. Визначити характер впливу іонізуючого опромінення in vivo на гідратацію і час діелектричної релаксації молекул води в суспензіях еритроцитів при злоякісних новоутвореннях. Дослідити стан мембран еритроцитів щурів на моделі карциноми Герена під впливом локального фракційного рентгенівського опромінювання і в присутності радіосенсибілізатора за зміною таких біофізичних характеристик, як гемолітична резистентність, щільність розподілу за обємом, відносна провідність цитоплазми, індекс форми еритроцитів, вміст електролітів у плазмі крові та еритроцитах.У першому розділі подано літературний огляд за темою дисертації, який охоплює аналіз експериментальних і теоретичних наукових праць, присвячених дослідженню впливу іонізуючого опромінення на стан еритроцитів та впливу онкологічної патології і експериментального канцерогенезу на структурно-функціональні характеристики еритроцитів. Дослідження проведені на еритроцитах 47 здорових донорів і 95 онкологічних хворих на рак грудної залози, легені та тіла матки (II-III стадії за класифікацією TNM), які проходили лікування в Інституті медичної радіології АМН України. Вимірювання комплексної діелектричної проникності та частоти діелектричної релаксації молекул води у суспензії еритроцитів і тіней проводили методом НВЧ-діелектрометрії на частоті 9,2 ГГЦ. 1 а, б) в дослідженому інтервалі температур характеризуються немонотонними змінами діелектричної проникності ?? і діелектричних втрат ??? та достовірним зростанням частоти діелектричної релаксації молекул води в суспензії еритроцитів хворих у порівнянні з частотою діелектричної релаксації молекул води в суспензії еритроцитів донорів (рис. Можливо, що підвищена протеолітична деградація білків мембрани й цитоскелету еритроцитів при патології вносить вклад у підвищення величини декремента статичної діелектричної проникності, тобто ступеня гідратації мембран еритроцитів, у порівнянні з показниками донорів, і, відповідно, причиною зміни частоти діелектричної релаксації молекул води в суспензії еритроцитів при злоякісних новоутвореннях в порівнянні з донорами є зменшення товщини гідратних примембранних шарів води, тобто частини звязаної води.Відсутність єдиного вичерпного методу, який дозволяє точно описати зміни функціонального стану еритроцитів при канцерогенезі до і після опромінення викликає необхідність використання комплексного підходу до дослідження структурних та функціональних властивостей клітинних мембран еритроцитів. Дослідження впливу іонізуючого опромінення in vivo на еритроцити при злоякісних новоутвореннях у людей і при експериментальному канцерогенезі у лабораторних тварин дозволило зясувати особливості зміни стану мембран еритроцитів, виявити деструктивні процеси, які в них відбуваються при наявності в організмі пухлини, показати доцільність їх використання у радіаційній терапії і при розробці нових методів діагностики. Досліджено діелектричні властивості суспензії еритроцитів людини при злоякісних новоутвореннях та при дії іонізуючого опромінення in vivo в температурному інтервалі 2-47 °С.
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
1. Відсутність єдиного вичерпного методу, який дозволяє точно описати зміни функціонального стану еритроцитів при канцерогенезі до і після опромінення викликає необхідність використання комплексного підходу до дослідження структурних та функціональних властивостей клітинних мембран еритроцитів. Дослідження впливу іонізуючого опромінення in vivo на еритроцити при злоякісних новоутвореннях у людей і при експериментальному канцерогенезі у лабораторних тварин дозволило зясувати особливості зміни стану мембран еритроцитів, виявити деструктивні процеси, які в них відбуваються при наявності в організмі пухлини, показати доцільність їх використання у радіаційній терапії і при розробці нових методів діагностики.
2. Досліджено діелектричні властивості суспензії еритроцитів людини при злоякісних новоутвореннях та при дії іонізуючого опромінення in vivo в температурному інтервалі 2-47 °С. Встановлено, що при температурах 10-12 °С, 20-23 °С та 30-36 °С спостерігаються структурні зміни мембран еритроцитів донорів та хворих зі злоякісними новоутвореннями, що супроводжуються змінами енергії активації
3. Вперше знайдено, що гідратація мембран еритроцитів онкологічних хворих, зменшується в області температур від 2 до 15 °С і зростає в інтервалі температур 15-20 та 28-47 °С. Показано, що в умовах радіаційного впливу на організм відбуваються зміни ступеня гідратації мембран еритроцитів онкологічних хворих.
4. Встановлено неспецифічне зростання кислотної та термічної стійкості мембран еритроцитів в умовах онкологічної патології та її зменшення при застосуванні променевої терапії.
5. Виявлено зменшення показників енергії активації термогемолізу еритроцитів онкологічних хворих в інтервалі температур 37-60 °С до і після впливу іонізуючого опромінення in vivo в порівнянні з донорами, що свідчить про порушення структури бішару мембран еритроцитів при злоякісних захворюваннях.
6. Виявлено, що в умовах пухлинного росту спостерігається значне збільшення неоднорідності популяції еритроцитів, циркулюючих в кровоносному руслі. Показано, що частота діелектричної релаксації молекул води в суспензії еритроцитів щурів-пухлиноносіїв вища, ніж у контрольних тварин, що відповідає зменшенню кількості звязаної мембранами води. Встановлено, що структурні зміни мембран еритроцитів при експериментальному канцерогенезі в умовах впливу локального фракційного рентгенівського опромінення приводять до зсуву індексу форми еритроцитів в область більших значень, до відновлення електролітної рівноваги й збільшення ступеня гідратації клітинних мембран.
Список литературы
1. Batyuk L.V., Gatash S.V., Gorobchenko O.A., Nikolov O.T. Dielectric properties of human erythrocytes in normal and carcinogenic state // Вісн. Харк. ун-ту. - 2002. - № 560. - Біофізичний вісник. - Вип.1 (10). - С. 54-57.
2. Батюк Л.В., Гаташ С.В., Горобченко О.А., Николов О.Т. Исследование гидратации мембран эритроцитов до и после лучевой терапии // Вісн. Харк. ун-ту. - 2003. - № 606. - Біофізичний вісник. - Вип. 2(13). - С. 72-77.
3. Батюк Л.В. Структурні зміни мембран еритроцитів щурів під впливом карциноми Герена після фракційного опромінення та дії натрію сукцинату. // Український Радіологічний журнал. - 2003. - T. XI., вип.1. - С.63-67.
4. Батюк Л.В. Аналіз змін показників кислотного гемолізу і терморезистентності еритроцитів при променевої терапії злоякісних захворювань // Український Радіологічний журнал. - 2004. - вип.4. - С. 388-393.
5. Батюк Л. В. Вплив локального фракційного ікс-опромінювання на гідратацію і структурний стан еритроцитів в умовах експериментального канцерогенезу // Вісник проблем біології і медицини. - 2004. - вип.4.- С. 135-141.
6. Мамотюк Є. М., Френкель Л.А., Батюк Л. В., Тарасова О. М. Біофізична оцінка гемолітичної стійкості мембран еритроцитів крові у онкологічних хворих при хіміопроменевої терапії // Тези доповідей II Зїзду Українського біофізичного товариства (УБФТ- 98). - Харків. - 1998. - С. 175.
7. Batyuk L. V. Erythrocytes hemolysis parameters changes patients with cancer of various localization // Conference for students, PHD students and young scientists. On Molecular Biology and Genetics. Abstracts book.. - Kyiv (Ukraine). - 2001. - P.134.
8. Батюк Л.В., Гаташ С.В., Горобченко О.О. Вплив рентгенівського опромінення на діелектричну проникність та швидкість осідання еритроцитів онкологічних хворих. // Тези доповідей III зїзду Українського біофізичного товариства. - Львів. - 2002. - С. 298.
9. Батюк Л.В., Мамотюк Е.М., Леонова І.А., Масленнікова Е.Л. Стан мембран еритроцитів щурів - пухлиноносіїв в умовах локального фракційного рентгенівського опромінення та дії сукцината натрію // III Зїзд з радіаційних досліджень (радіобіологія і радіоекологія). - Київ. - 2003.- С.132.
10. Мамотюк Е.М., Батюк Л.В., Леонова И. А., Уразова В.И. Исследования термоустойчивости фракций эритроцитов в норме и при онкологической патологии // III Зїзд з радіаційних досліджень (радіобіологія і радіоекологія). - Київ. - 2003. - С. 235.
11. Батюк Л. В., Гаташ С.В., Бережна О.А Вплив ? - опромінення на еритроцити крові онкологічних хворих за даними НВЧ-діелектрометрії // Тези доповідей Установчого зїзду Українського товариства клітинної біології. - Львів. - 2004. - С.50.
12. Batyuk L. V., Gatash S. V., Tovstiak V.V. Influence of temperature on the aggregation of erythrocytes in patients with malignant neoplasms // Тези доповідей Установчого зїзду Українського товариства клітинної біології. - Львів. - 2004. - С. 66.
13. Batyuk L. V., Gatash S. V. Study of erythrocyte hydration in normal and carcinogenic state // Тези доповідей I Української наукової конференції „Проблеми біологічної і медичної фізики”. - Харків. - 2004. - С. 134.
14. Batyuk L. V., Gatash S. V. Thermal resistance of erythrocytes in patients with malignant neoplasms // Тези доповідей I Української наукової конференції „Проблеми біологічної і медичної фізики”. - Харків. - 2004. - С. 135.
15. Gatash S., Gorobchenko O., Batyuk L., Nikolov O., Tovstiak V. Dielectric permittivity and hydration of human erythrocytes in normal and carcinogenic state // Book of abstracts. 3rd International Conference on Broadband Dielectric Spectroscopy and its Applications. - Delft (Netherlands). - 2004. - P. 92.