Исследование конформации и содержания каротиноидов в плазме крови

Целью исследовательской работы является исследование конформации и содержания каротиноидов в плазме крови. Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи: 1) выявление зависимости между интенсивностью пиков спектра КР и концентрацией каротиноидов в калибровочных образцах, 2) вычисление концентрации каротиноидов у больных с патологиями роста, 3) изучение конформационных изменений молекул каротиноидов в плазме крови. Данная работа актуальна, т.к. каротиноиды, являясь важным антиоксидантом, могут быть маркером различных патологических изменений, которые могут вызвать окислительный стресс.

Категория
Лучшая проектная идея - биотехнологии и медицина
Автор проекта
Научный руководитель
Коваленко Светлана Сергеевна, аспирант кафедры биофизики МГУ им. М.В. Ломоносова
Научное направление
Естествознание
Описание

Разновидностью метода КР является, спектроскопия резонансного комбинационного рассеяния (РКР). В основе которой лежит явление рассеяния света веществом, которое сопровождается изменением частоты возбуждающего света, попадающаго в область поглощения исследуемого вещества (длина волны лазера – 473нм, область поглощения света каротиноидами – 400-500нм). В полученных спектрах обнаруживаются дополнительные, ярко выраженные, полосы, не характерные для линейчатого спектра лазера, число и расположение которых тесно связано с молекулярным строением вещества. Так, полосы спектра РКР каротиноидов характеризуют колебания ядер в цепи сопряженных связей молекулы. Для определения концентрации каротиноидов в плазме крови нами был построен калибровочный график по ?-каротину, отражающий зависимость интенсивности пика 1526см-1 (х) от концентрации аналита (y). Рабочие концентрации находятся в диапазоне от 20 мкг/мл до 400нг/мл (норма 0,8-2,3 мкг/мл). По полученному графику были определены концентрации каротиноидов в плазме у пациентов с акромегалией – эндокринной патологией, обусловленной избыточной продукцией СТГ, которая характеризуется диспропорциональным ростом скелета, мягких тканей и внутренних органов, и СШТ - хромосомной болезнью, сопровождающейся аномалиями физического развития, пропорциональной низкорослостью и половым инфантилизмом. Содержание каротиноидов в плазме крови больных акромегалией в среднем выше, чем аналогичный показатель при СШТ. По данным литературы у больных акромегалией концентрация каротиноидов находится в пределах нормы, однако в нашем исследовании наблюдается увеличение данного показателя. Данные изменения могут быть следствием развития сопутствующих патологических процессов, влияющих на метаболизм каротиноидов в организме. При СШТ концентрация каротиноидов в плазме крови не выходит за пределы физиологической нормы. При патологиях роста наблюдаются изменения в конформации молекул каротиноидов по сравнению с ?-каротином в буфере Алена. Так, КР-спектры ?-каротина имеют характерный профиль, указывающий на преобладание связей в цис-конформации (двойное плечо 1160см-1 и сдвиг пика 1520см-1 в высокочастотную область) и расположение молекулы в нескольких плоскостях (950 см-1). Для плазмы крови людей с патологиями роста характерно внеплоскостноекручение атомов вокруг простых одинарных С-С связей, а также деформационные колебания связей С–Н в плоскости молекулы. Приакромегалии фиксируется увеличение длины полиеновой цепи каротиноидов (сдвиг пика 1526см-1в низкочастотную область) за счет уменьшении степени делокализации ?-электронов. При делокализации в сопряженной системе из 11 двойных и 10 одинарных связей, эти связи становятся дробными, т.е. ни двойными, ни одинарными, их ?,?-сопряжение приводит к частичному или полному выравниванию кратности и длины связей, ряд связей молекул каротиноидов переходит из цис- в транс-конформацию (пик 1160,1260 см-1). При СШТ на спектре присутствуют полосы, отвечающие за колебания отдельных связей центральной части полиеновой цепи в цис-конформации (1260 и 1160 см-1). Известно что, связываясь с липопротеинами, каротиноиды изменяют свою конформацию. Однако, оценивая отношение интенсивностей полос I1520/I1160, отвечающее за фосфолипидное окружение молекулы каротиноида, достоверных изменений не выявлено. Возможно, при развитии патологий роста каротиноиды в большей степени присутствуют в плазме в свободном или связанном с белками состоянии.

Практическая значимость

Практическая значимость заключается в получении калибровочных кривых с помощью метода КР-спектроскопии, по которым можно определять содержание каротиноидов  в плазме крови, что расширяет область применения этого метода исследования. Кроме того, метод нашего исследования позволяет быстро и точно  получать информацию о конформации молекул, изменение которой характеризует окружении каротиноидов и их провитаминную активность. 

Ресурсы и потребности
 
  1. Darby P.L., Garfinkel P.E. Anorexia nervosa and 'Turner syndrome': cause or coincidence? / Psychological Medicine. – 1981. - №11. –Р. 141-145
  2. Дедов И. И., Петеркова В. А., Семичева Т. В., Волеводз Н. Н. Синдром Шерешевского-Тернера. - М.: «ИндексПринт», 2002. - 47 c.        
  3. Сергеев А.В., Вакулова Л.А., Шашкина М.Я., Жидкова Т.А. Медико-биологические аспекты каротиноидов / Вопр. мед. химии.-1992.-Т.38, N6.-С.8-11.Сидоров А.В. Физиология межклеточной коммуникации [Текст]: учебное пособие – Минск:БГУ. – 2008. – 215с.
  4. Попугаев К.А., Савин И.А. Соматотропная недостаточность и применение гормона роста в интенсивной терапии. Обзор литературы / Вестник анестезиологии и реаниматологии 2011. Т. 8, № 1 стр 29-35
  5. Su Qing, Rowley Kevin G., O?Dea Kerin. Stability of individual carotenoids, retinol and tocopherols in human plasma during exposure to light and after extraction /Chromatgr.B. -1999. -729, № 1-2. -Р. 191-198.
  6. Paiva S. A., Russell R. M. Beta-carotene and other carotenoids as antioxidants / J Am Coll Nutr. – 1999. – Vol.18(5). – P. 426-433.
  7. Ho J., Boyajy L., Greenstein E. Effect of chronic octreotide treatment on intestinal absorption in patients with acromegaly / Digestive Diseases and Sciences. – 1993. - Vol. 38, No 2. – Р. 309-315

 

Уровень активности
00
Приложенные файлы






Отправить ссылку: