НАНОТЕХНОЛОГИЯ НА ПУТИ ПРОДЛЕНИЯ ЖИЗНЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В ОРГАНИЗМЕ

 А.Н. Белоусов

Резюме. НАНОТЕХНОЛОГИЯ НА ПУТИ ПРОДЛЕНИЯ ЖИЗНЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В ОРГАНИЗМЕ.

Основная цель работы – попытаться ингибировать клеточный апоптоз. Объект исследования - эритроциты венозной крови человека. Методом электрофереза в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия изучался поверхностный слой белков мембраны эритроцитов; визуально регистрировались признаки гемолиза. Проведенные исследования стали свидетельством того, что в на­стоящее время с помощью магнитоуправляемого сорбента (МУС-Б) становится возможным существенно уменьшить явления клеточного аппотоза. Коллоидные частицы магнетита проявляют сорбционную активность относительно поверхностных белков мембран эритроцитов – спектрина и анкирина, замедляют процессы гемолиза.

Ключевые слова: клеточный апоптоз, гемолиз, поверхностные белки мембран эритроцитов, коллоидные частицы магнетита.


Resume. THE WAY PROLONGATION OF LIFE THE ORGANISM BY THE NANOTECHNOLOGY

Andrey N. Belousov

The purpose of research is cells apoptosis inhibit. The object of investigation is men erythrocytes of the venous blood. The method of research by the electropheres in gel of polyacrilamidis with natrium dodecylsulfatis. The superficial proteins of membrane the cells were studied. The showings of hemolysis were registered by the visualization. The result of investigation: the apoptosis of erythrocytes was greatly reduced by the magnet-controlled sorbent (MCS-B). The colloid particles of magnetite has sorption activity relative to superficial proteins of membrane the erythrocytes (spectrin and ancirin). The MCS-B is reduce process of the hemolysis.

Key words: apoptosis the cells, hemolysis, superficial proteins of membrane the erythrocytes, the colloid particles of magnetite.

Каждый лечащий врач, заботясь о состоянии здоровья пациентов наверняка задавался во­просом о причинах пускового механизма клеточного и органного апоптоза у различного рода больных. Почему проводимые сбалансиро­ванная и рациональная терапия не в состоянии предотвратить механизмы танатогенеза ?

В широком понимании преобладание катаболических процессов в организме есть результат тотальной поломки механизмов клеточного де­ления, затрагивающих структуру ДНК. В настоящий момент известно, что "ломается" ген, кодирующий белок p53, который "следит" за поломками в ДНК.  При обнаружении поломок он посылает клетке с измененным гене­тическим материалом сигнал "покончить жизнь самоубийством".

Клетке для жизнедеятельности необходима энергия. Она получает ее из окислительных процессов. Это сложная цепочка ферментативных пре­вращений, в результате которых атмосферный кислород претерпевает че­тырехэлектронное восстановление и образуется вода. Но иногда восста­новление кислорода проходит не полностью, и тогда в клетке образуются ядовитые химически активные соединения - радикалы. Один из них - ради­кал ОН• (точка обозначает неспаренный электрон) настолько опасен, что даже может разрушить любую молекулу в наших клетках, включая ДНК.

Таким образом, для того, чтобы предотвратить органный апоптоз необходимо: во-первых – повлиять на процессы свободнорадикального перекисного окисления липидов и тем самым предупредить возможные поломки ДНК в клетке; во-вторых - блокировать рецепторы мембран интактных клеток к идущим «губительным сигналам» от апоптирующих клеток.

Пусковые механизмы апоптоза у тяжелых больных и у практически здоровых, но стареющих людей, одинаковы. С одной лишь разницей - в масштабе и скорости апоптических процессов.

Таким образом, каждое новое направление в медицине, новые ме­тоды лечения, которые направлены на улучшение качества жизни боль­ного, есть поступательное движение вперед к пониманию механизмов ста­рения организма и лечения тяжелых ранее неизлечимых болезней.

Нанотехнология – настоящий прорыв в науке XXI века, да и в жизни во­обще. Устранение отрицательного влияния деятельности человека на окру­жаю­щую среду, защита озонового слоя, производство любой ткани, любого вида топлива, физическое бессмертие организма – вот лишь краткий спи­сок того, что принесет в нашу жизнь эта область науки [7, 10].

Амери­канский Национальный институт здоровья (NIH) включил на­номедицину в пятерку самых приоритетных областей развития медицины в XXI веке [11, 12]. Ученые из Национального института рака США считают, что нано­тех­нология поможет лечить рак в его самых ранних стадиях и избегать по­боч­ных эффектов [9].

По определению ведущего учёного в дан­ной области Р. Фрейтаса на­номедицина это: «Слежение, исправление, кон­струирование и контроль над биологическими системами человека на мо­лекулярном уровне, используя разработанные наноустройства и наност­руктуры» [5].

В Украине первые препараты медицинской нанотехнологии синте­зиро­ваны и запатентованы в 1998 году [13]. Это такие препараты как ин­тракорпоральный нанобиокорректор "ИКНБ", магни­тоуправляемый сорбент (МУС-Б) и «Микромаг-Б» [1-3].

Основу препаратов состав­ляют колло­идные частицы магнетита (Fe3O4) размером от 6 до 12 нм. Нали­чие адсорбционного слоя обеспечи­вает колло­идным частицам магнетита вы­сокую сорбционную активность. Суммарная площадь их сорбционной поверхности со­ставляет от 800 до 1200 м2/г, а напряженность магнитного поля, которое индуцируется каж­дой частицей - 300-400 кА/м.

Основная цель работы -  попытаться уменьшить проявления клеточного апоптоза.

Для осуществления поставленной цели необходимо решить следую­щие задачи:

- оказать влияние на поверхностный слой белков мембран клеток;

- замедлить процессы распада клеток.

Материалы и методы:

Материал: коллоидные частицы магнитоуправляемого сор­бента (МУС-Б).  Основа МУС-Б -  магнетит (Fe3O4). Размер коллоидных частиц магнетита - 6-12 нм; суммарная площадь сорбционной поверхности Sп = 800-1000 м2/г; намагниченность насыщения Is = 2,15 кА/м; объемная кон­центрация q = 0,00448; вязкостсь h = 1,0112 cSt.

Объект исследования:  эритроциты венозной крови человека.

Все исследования проводились in vitro. Изучено состояние эритроци­тов венозной крови у 20 практически здоровых добровольцев. Возраст об­следованных составил от 24 до 40 лет. Исследования включали 3 этапа: I этап- исходное состояние эритроцитов; II - после обработки МУС-Б; III – эритроциты на 14 сутки наблюдения.

Методы исследования: У обследуемого из периферической вены в 2 пробирки осуществлялся забор венозной крови объемом 3 мл. С целью предупреждения свертывания крови вводился лимоннокислый натрий. За­тем в одну из пробирок вводился МУС-Б в количестве 1,5 мл  с после­дующим выделением последнего с помощью постоянного магнитного поля напряженностью 200 кА/м. Свободная от МУС-Б венозная кровь вместе с контрольной пробиркой крови центрифугировались. После удале­ния плазмы в 1 мл клеточной взвеси добавляли по 3 мл физраствора.

Разделение белков мембран эритроцитов проводили методом элек­трофереза в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия. Мем­браны отделяли центрифугированием, промывали физиологическим рас­твором. Солюбилизацию мембран осуществляли 1% раствором додецил­сульфатом натрия [6,8]. Состав поверхностных белков мембран эритроци­тов и выражался в %. Взвесь клеток крови после выполнения биохимиче­ского этапа исследования хранилась в холодильной камере при темпера­туре +1С. На 14 сутки визуально регистрировались признаки гемолиза.  

Статистическая обоработка полученных результатов осуществлялсь параметрическим методом вариационной статистики по t-критерию Стьюдента.  

Результаты и их обсуждение:

В результате исследования уста­новлено, что коллоидные частицы МУС-Б проявляют сорбционную активность относительно поверхностных белков мембран эритроцитов – спектрина и анкирина. Так, высо­кодостоверно установлено, что МУС-Б сорбирует спектрин на 7±1% (p<0,001) и анкирин – на 3±0,5% (p<0,001).

Следуя логике, данный процесс должен снизить толерантность мембран эритроци­тов и способствовать появлению гемолиза.

На 1 сутки наблюдения видимых признаков гемолиза в двух пробирках не отмечено (рис. 1).
 
 

 

 

 

Белоусов
                                                                       Рис. 1. Визуальная картина состояния эритроцитов на 1 сутки  наблюдения.
 

                                                                Примечания: А – после обработки МУС-Б; Б – контроль.

Однако на 14 сутки в контроле наблюдалось тотальное разрушение эритроцитов. Напротив, в варианте, где кровь предварительно была обработана МУС-Б, визуально гемолиз был незначительным (рис. 2).
 

 

 

 

Белоусов

 

 
               Рис. 2. Визуальная картина состояния эритроцитов на 14 сутки  наблюдения.

                                                               Примечания: А – после обработки МУС-Б; Б – контроль.



Таким образом, несмотря на то, что МУС-Б частично сорбирует поверхностный слой белков мем­бран эритроцитов, однако при этом толерантность мембран не только не снижается, а напротив воз­растает, что в целом проявляется уменьшением гемолиза.

Как показали предыдущие исследования это объясняется следующими механиз­мами: ингибированием процессов свободнорадикального перекисного окисления липидов (СПОЛ), активацией антирадикальных ферментов, влиянием на трансмембранный обмен [4].

Вышеперечисленные механизмы обуславливают снижение активности клеточного и органного апоптоза, а, следовательно, препятствуют развитию танатогенеза. 

Заключение:

В данной работе впервые в сравнении с контролем представлены результаты влияния препарата нанотехнологии (МУС-Б) на поверхностный слой белков мембран эритроцитов, а также показано действие коллоидных час­тиц магнетита на выраженность процессов гемолиза.

Проведенные исследования стали свидетельством того, что в настоя­щее время с помощью МУС-Б стало возможным уменьшать проявления клеточного апоптоза путем: влияния на  поверхностные белки меб­ран клеток, изменения трасмембранного обмена, ингибирования реакций СПОЛ, активации антирадикальных ферментов.

Исходя из вышеизложенного, применение МУС-Б в практической медицине позволит не только увеличить срок хранения крови, но и продлить качество жизни больных, добиться положи­тельной клинико-лабораторной динамики при критических состояниях.

В целом, данные исследования приоткрывают еще одну завесу таинства старения клеток и намечают новое направление на пути продления жизненных процессов в организме.

Выводы:

Коллоидные частицы магнетита (МУС-Б) проявляют сорбционную активность относительно поверхностных белков мембран эритроцитов – спектрина и анкирина, замедляют процессы разрушения клеток.


 Список использованных источников:

1. Белоусов А.Н. Лечебно-профилактический продукт “Micromage-B”: Гос­патент №30538А UA A 23L 1/304/ (Украина). - Заявл. 25.05.98. Опубл. 15.11.00. Бюл. № 6-11. – 3 с.

2. Белоусов А.Н. Сорбент для экстракорпо­ральной деток­сикации биологиче­ских жидкостей: Госпатент №24322А UA A61N2/00/ (Ук­раина). - Заявл. 19.06.97; Опубл. 17.07.98. Бюл. №7. - 4 с.

3. Белоусов А.Н. Cпособ получения магнит­ной жидко­сти для транс­порта и удержания лекарств в организме: Госпатент №14817А UA A61N2/00/ (Ук­раина). - За­явл. 21.06.96; Опубл. 18.02.97. Бюл. №2. - 3 с.

4. Белоусов А.Н. Влияние магнетита – препарата нанотехнологии на клеточ­ный метаболизм. // Вісник проблем біології і медицини, Полтава, 2004. - №2. – С. 34-37.

5. Bradbury R.J., "Protein Based Assembly of Nanoscale Parts", http://www.aeiveos.com/~bradbury/Papers/PBAoNP.html

6. Chasis J.A., Mohandas N. J. Cell Biol., 1986, v.103, 343 р.

7. Lem St. Tajemnica chicskiego pokoju. – Kracow, 1996 – 98 р.

8. Ling E., Sapirstein V. Biochem. Biophys. Res. Commun., 1984, v. 120, p. 291-298.

9. Phoenix, C., Drexler, E., "Safe exponential manufacturing", Nanotechnology 15(8):869-872 (Aug 2004). http://www.iop.org/EJ/abstract/

10.  http://mignews.com

11.  http://www.nestor.minsk.by/kg

12.  htt://www.homestead.com/nanotechind/medicalhtml

13.  http://www.nanolab.com.ua/

 

 

 

 


© 2008 — 2019 «Лаборатория прикладных нанотехнологий»
Разработка и поддержание сайта - seozavr.com