Neutron investigations of self-diffusion of water molecules in plasmatic membrans

L. A. Bulavin, V. F. Chekhun, A. A. Vasilkevich, V. I. Kovalchuk, V. T. Krotenko, V. I. Slisenko, V. P. Trindyak, K. A. Chalyy, S. D. Galyant
2004 Journal of Physical Studies  
Київський нацiональний унiверситет iменi Тараса Шевченка, фiзичний факультет, прoсп. акад. Глушкова, 6, Київ, 03022, 1 Iнститут експериментальної патологiї, онкологiї та радiобiологiї iменi Р. Є. Кавецького НАН України, вул. Василькiвська, 45, Київ, 03022 2 Iнститут ядерних дослiджень НАН України, прoсп. Науки, 47, Київ, 03028 (Отримано 29 червня 2004 р.) Методом нейтроної спектроскопiї дослiджено вплив протипухлинного препарату цисплатину на динамiку молекул зв'язаної води в бiологiчних
more » ... бiологiчних мембранах пухлинних клiтин (карцинома Ґерена). Для експерименту використано чутливi та резистентнi до дiї протипухлинного антибiотика зразки. Установлено, що пiсля дiї препарату: а) помiтно збiльшується коефiцiєнт самодифузiї молекул води як у чутливому, так i в резистентному зразках, що загалом свiдчить про зростання рухливости молекул H2O; б) для резистентного (чутливого) зразка рухливiсть молекул води збiльшилася переважно за рахунок колективного (одночастинкового) внеску в коефiцiєнт самодифузiї, що вiдповiдає збiльшенню (зменшенню) кластеризацiї H2O в клiтинних мембранах. Ключовi слова: розсiяння повiльних нейтронiв, цисплатин, карцинома Ґерена, клiтинна мембрана, коефiцiєнт самодифузiї молекул води. PACS number(s): 29.30.Hs, 61.12.−q, 82.39.−k, 82.56.Lz, 87.00.00 Вивчення структури та функцiй бiомембран сучасна галузь бiофiзики, що має надзвичайно важливе значення для теоретичної та клiнiчної медицини. Порушення структури та бар'єрної функцiї мембран призводить до багатьох патологiй, ракового переродження тканин, тканинної гiпоксiї, пошкоджень, що виникають при iнтоксикацiях, пiд впливом йонiзуючої радiяцiї тощо. Вiдомо, що дiя багатьох препаратiв спрямована на змiну властивостей та функцiй саме бiологiчних мембран i залежить вiд здатности цих препаратiв проникати крiзь мембрани або зв'язуватись iз ними. Останнiми роками активно вивчається роль мембран у формуваннi резистентности пухлин до протипухлинної терапiї та механiзми, за якими реалiзується через мембранозалежнi реґуляторнi каскади стiйкiсть пухлинних клiтин до лiкiв, зокрема до цисплатину. Доведено [1, 2], що резистентнiсть злоякiсних клiтин до цього препарату тiсно пов'язана з функцiонуванням АТФ-залежного Р-глiкопротеїну, який бере участь у виведеннi цисплатину чи його метаболiтiв з клiтини. При цьому активнiсть Р-глiкопротеїну суттєво залежить вiд його мембранного мiкрооточення. Крiм того, було встановлено [3], що протипухлиннi препарати рiзних класiв при прямiй взаємодiї з клiтинами здатнi викликати якiсно рiзнi пертурбацiї у структурi плазматичних мембран. На сьогоднi є певнi данi про особливостi структури клiтинних мембран щодо розвитку резистентности до цитостатикiв [3, 4]. Але, на жаль, у цих працях вивчали лише показники плинности (мiкров'язкости) та проникности мембран. Це також стосується дослiджень механiзмiв мембранотропної дiї цисплатину на пухлиннi клiтини. Метою нашої роботи є дослiдження коефiцiєнта самодифузiї води, зв'язаної в бiологiчних мембранах (до 30% ваги) на пухлиннi клiтини за допомогою методу квазiпружного розсiяння повiльних нейтронiв [5] . Це є новий у галузi онкологїї метод вивчення механiзмiв мембранотропної дiї протипухлинних препаратiв. Вiн дає змогу порiвняти результати дослiджень, виконаних iншими методами, i, отже, вдосконалити їх, а також виявити новi цiкавi особливостi структури бiологiчних зразкiв, їхнi властивостi, залежнiсть вiд дiї препаратiв тощо. Для дослiду ми використовували плазматичнi мембрани, видiленi з тканин тварин (щурiв iз масою тiла 120-170 г, вiком 3-4 мiсяцi) розведення вiварiю iнституту експериментальної патологiї, онкологiї та радiобiологiї iменi Р. Є. Кавецького НАН України. Резистентнiсть карциноми Ґерена до цисплатину виробляли шляхом послiдовних перещеплень клiтин пухлини, отриманих вiд щурiв, яким було проведено курс лiкування цисплатином. Тваринам перещеплювали пiд шкiру стегна карценому Ґерена у виглядi 20%-ої суспензiї подрiбненої пухлинної тканини. Цисплатин у дослiднiй групi вводили внутрiшньочеревно 5 разiв у дозi 1.8 мг/кг (сумарна доза 9 мг/кг). Плазматичнi мембрани клiтин пухлин видiляли методом диференцiйного ультрацентрифугування у ґрадiєнтi сахарози й використовували в концентрацiї 0.1 мг/мл по бiлку. Для дослiду ми використовували 4 бiологiчнi зразки (з об'ємною концентрацiєю кожного C = 6.7%) 334
doi:10.30970/jps.08.334 fatcat:3ags4xakurcjlbyh6o27eorcvq