|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Влияние формы электрического импульса на эффективность электропорации биомембрандипломная работа (Магистр)
- Научный руководитель: Яковенко Сергей Александрович
- Автор: Мартинович Милан
- Тип: Магистр
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2007
- Аннотация: Клеточная мембрана является барьером для транспорта большинства внеклеточных и внутриклеточных молекул и ионов. Существуют различные методы, которые позволяют временно (обратимо, без окончательного разрушения) увеличить проницаемость мембраны для молекул и ионов, и на сегодняшний день самым эффективным методом является электропорация (ЭП). Электропорация впервые была обнаружена немецкими электрофизиологами [1] по увеличению проницаемости мембраны под действием коротких электрических импульсов большой амплитуды. Изменение проводимости мембраны наступает только при определённых длине и амплитуде импульса в зависимости от типа клеток, их клеточного цикла, окружающей среды и других параметров. Таким образом электропорация имеет пороговый характер [2], и предположительно натупает в тех областях мембраны, в которых наведённый внешним полем потенциал превышает некоторого критического значения, которое зависит не только от типа клекти и её цикла, но и от параметров импульса (зависимость появляется для очень коротких импульсов, как правило с длительностью нс, для животных клеток) [3,4]. Обычно, критическое значение трансмембранного потенциала при котором наступает электропорация находится в диапазоне 0,2 – 1В [5]. Название «электопорация» используется как описание физики явления – образование проводящих гидрофильных пор под действием внешнего электрического поля. В зависимости от рассматриваемой теории, критический трансмембранный потенциал можно рассматривать как тот потенциал при котором компрессия электрического поля на мембрану превышает силы её эластичности и образуются выокопроводящие гидрофильные поры [6]; либо под действием критического потенциала существующие в мембране непроводящие гидрофильные поры (которые являются структурной частью мембраны) увеличиваются до тех размеров что становятся проводящими и стабильными [7]. Образование проводящих гидрофильных пор при наведённых потенциалах выше критического не обязательно означает что клеточная мембрана временно становится проницаемой, так как при увеличении внешнего поля выше определённого значения мембрана может стать необратимо проводящей и наступает лизис клетки – это необратимый электрический пробой. Обратимый электрический пробой можно наблюдать в ограниченных значениях внешнего поля (параметров импульса) и его характерная черта – релаксационный гистерезис [8]. Наличие гистерезиса означает что через определённое время клетка релаксирует в исходное состояние и полностью «забывает» о предыдущих состояниях. Помимо того, что электропорация приводит к появлению проницаемости мембраны к молекулам и ионам (образование гидрофильных пор), с мембраной происходят ещё множество других изменений, в частности увеличивается мобильность отдельных фосфолипидов входящих в состав мембраны. Так например, при исследовании электропорации человеческих эритроцитов было обнаружено что скорость флип-флопа мембранного фосфолипида олеоил-изолецитина увеличивается как минимум на 3 порядка при температуре 00С и теряется предпочтительная внутренняя ориентация фосфатидилэтаноламина, но никаких обнаружаемых изменений нет с фосфатидилхолином и фосфатидилсерином [9]. Более того, зависимость флип-флоп олеоил-изолецитина от напряжённости поля по форме полностью совпала с зависимостью проницаемости ионов калия от напряжённости поля, что говорит о взаимосвязанности процессов. Оказалось, что электропорация приводит к селективности образованных пор к определённым ионам, для катионов селективность наблюдается к валентности иона (проницаемость для моновалентных ионов на порядок больше чем для бивалентных), а для анионов селективность выражена и между галогенными ионами и между разновалентными. Такая селективность пор скорее всего определяется слабозаряженными группами которые образуют гидрофильную пору [9]. На сегодняшний день не существует единой теории описывающей множество эффектов полученных электропорации клеток. Как правило, теория хорошо описывает процессы происходящие с билипидными мембранами, но при попытке её спроецировать на клеточные мембраны, она сталкивается с определёнными трудностями, в основном с процессами, начинающиеся сразу после выключения внешнего поля. Из опытов электропорации на эритроцитах человека, коровы, овцы и верблюда [12] было показано, что одни только сходства в фосфолипидном составе (корова, овца и верблюд) не означают, что ответы клеток на внешнее поле будут одинаковыми. Пермеабилизация этих эритроцитов показала, что нужно рассматривать наличие мембранных белков (которые составляют до 1/3 поверхности всей мембраны) в процессе электропорации, а не только вклад фосфолипидов. С другой стороны, была обнаружена зависимость энергии активации восстановления пор от состава внешних фосфолипидов (сфингомиелина и лецитина), которая указывает на то, что фосфолипиды возможно играют определяющую роль в релаксационном гистерезисе клетки.
- Добавил в систему: Яковенко Сергей Александрович
Прикрепленные файлы
| № | Имя | Описание | Имя файла | Размер | Добавлен |
|---|---|---|---|---|---|
| 1. | diplom_title_master.doc | diplom_title_master.doc | 26,0 КБ | 30 сентября 2021 [SAYakovenko] | |
| 2. | diplom_new_master.doc | diplom_new_master.doc | 704,5 КБ | 30 сентября 2021 [SAYakovenko] |