АНОТАЦІЯ
Ушакова Г.О. Роль глікозаміноглікан-зв’язуючих білків у морфогенезі та пластичності мозку. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.04–біохімія. – Харківській національній університет ім. В.Н.Каразіна, Харків, 2005 р.
Дисертація присвячена вивченню ролі макромолекул, що специфічно зв’язують гепарансульфат та гіалуронат, на різних етапах морфогенезу мозку щурів за нормальних умов й при моделюванні гіперфенілаланінемії, 131І-індукованого материнського гіпотиреозу, опромінення низької інтенсивності, соматогенного післяопераційного болю. Запропоновані нові методичні підходи до кількісного визначення загального рівня гепарансульфат- та гіалуронат-зв’язуючої властивості білків in vitro та in situ. Запропонована оригінальна концепція залежності морфогенезних подій у мозку від загального рівня гепарансульфат- та гіалуронат-зв’язуючої властивості водорозчинних, мембраноасоційованих, мембранних та екстрацелюлярних/ цитоскелетних компонентів. Показано характерне співвідношення гепарансульфат-зв’язуючої та гіалуронат-зв’язуючої активності 1:10 на ранніх етапах розвитку мозку. Установлено ступінь залежності адгезивності нейронів гіпокампу від кількості гепарансульфату та гіалуронату в субстраті культури. Установлена наявність гепарансульфат- та гіалуронат-зв’язуючих компонентів у ядрах проліферуючих та мігруючих нервових клітин. Очищені мембраноасоційовані гепарансульфат-зв’язуючі білки з мозку новонароджених щурів (19 і 28 кДа) та мембранні гіалуронат-зв’язуючі білки з ембріонального мозку людини (250 і 20 кДа). Наведені докази збільшення загального рівня глікозаміноглікан-зв’язуючої активності білків на етапі активної проліферації й міграції клітин в умовах гіперфенілаланінемії. Представлені докази участі гепарансульфат- та гіалуронат-зв’язуючих рецепторів в адаптаційних процесах в умовах впливу 131І-індукованого материнського гіпотиреозу та опромінення низької інтенсивності (одноразового та фракціонованого в дозі 0,25 Гр). Визначена участь гепарансульфат-зв’язуючих білків мозку щура в центральних механізмах соматогенного післяопераційного болю.
Ключові слова: ЦНС, гепарансульфат-, гіалуронат-зв’язуючі білки, мозок, морфогенез, нейрональна пластичність, гіперфенілланінемія, опромінення низької інтенсивності, біль.
АННОТАЦИЯ
Ушакова Г.А. Роль гликозаминогликансвязывающих белков в морфогенезе и пластичности мозга. – Рукопись.
Диссертация на соискание научной степени доктора биологических наук по специальности 03.00.04 - биохимия. Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, Харьков, 2005 г.
Диссертация посвящена изучению роли гепарансульфат- и гиалуронатсвязывающих макромолекул на разных этапах морфогенеза мозга крыс при нормальных условиях и при моделировании гиперфенилаланинемии, 131I-индуцированного материнского гипотиреоза, облучения низкой интенсивности, соматогенной послеоперационной боли.
Предложены новые методические подходы для количественному определения общего уровня гепарансульфат- и гиалуронат-связывающих белков (синтезированы специфические коньюгаты, предложены твердофазный углевод-ферментный микрометод и углевод-гистохимический метод с применением этих коньюгатов), определены оптимальные условия для их использования при исследованиях мозга in vitro и in situ.
Предложена оригинальная концепция зависимости морфогенезных событий (пролиферации, миграции, дифференциации клеток) в мозге от общего уровня гепарансульфат- и гиалуронат-связывающей активности водорастворимых, мембранно-ассоциированных, мембранных и экстрацеллюлярных/цитоскелетных компонентов. Исследована динамика перераспределения гликозаминогликансвязывающей активности между мембранными и экстрацеллюлярными/цитоскелетными компонентами мозга в период эмбриогенеза и раннего постнатального развития. Показано характерное соотношение гепарансульфат- и гиалуронатсвязывающей активности 1:10 на ранних этапах развития мозга. Наивысший уровень гликозаминогликансвязывающей способности белков характерный для ядерного цитоскелета пролиферирующих клеток и мембранных компонентов во время миграции клеток (450±80 нг связ. гепарансульфата/мг общего белка и 4000±120 нг связ. гиалуроната/мг общего белка). В мозге взрослых крыс гепарансульфат- и гиалуронатсвязывающая активность белков наименьшая (1-50 нг связ. ГАГ/мг ОБ), характеризуется постоянным уровнем для каждой структуры, зависит от пола животного. У самцов гликозаминогликансвязывающая активность белков на 22% выше, чем у самок практически во всех отделах мозга, за исключением гиппокампа. Характер и динамика субклеточного распределения гепарансульфат- и гиалуронатсвязывающих белков в мозге человека похожи с таковыми в мозге крыс.
Показана степень зависимости адгезивных свойств нейронов гиппокампа в культуре от количества гепарансульфата и гиалуроната в субстрате. Увеличение количества свободных гликозаминогликанов в субстрате приводит к снижению адгезивных контактов и задержке дифференциации нейронов гиппокампа в культуре.
Выделены новые мембранно-ассоциированные гепарансульфатсвязывающие белки из мозга новорожденных крыс (19 и 28 кДа) и мембранные гиалуронатсвязывающие белки из эмбрионального мозга человека (250 и 20 кДа), которые не имеют иммуноперекрестной реакции с раннее описанными углеводсвязывающими белками и протеогликанами.
Получены экспериментальные доказательства активного участия гликозаминогликансвязывающих белков в регуляции морфогенеза мозга в условиях воздействия патогенных факторов. Показано увеличение более чем в два раза общего уровня гликозаминогликансвязывающей активности белков в период активной пролиферации нейронов в условиях гиперфенилаланинемии, что может индуцировать задержку синаптогенеза и в дальнейшем снижение умственных способностей.
Представлены доказательства участия гепарансульфат- и гиалуронатсвязывающих рецепторов в нейрональной пластичности в условиях влияния 131I-индуцированного материнского гипотиреоза и облучения низкой интенсивности (одноразового и фракционированного в дозе 0,25 Гр).
Определено участие гепарансульфатсвязывающих белков мозга крыс в центральных механизмах соматогенной послеоперационной боли. Обезболивание с применение кетамина и морфина (0,5 мг/кг за 5 мин до операции) предотвращает увеличение гепарансульфатсвязывающей активности белков в мозге крыс.
Предложена шкала изменения морфогенезных процессов в мозге (пролиферации, миграции, дифференциации клеток) в зависимости от уровня общей гепарансульфат и гиалуронатсвязывающей активности экстрацеллюлярных/цитоскелетных белков, с помощью которой можно прогнозировать степень нарушения нейрональной пластичности и наличие риска неоплазии в условиях действия патогенных факторов.
Ключевые слова: ЦНС, гепарансульфат-, гиалуронатсвязывающие белки, мозг, морфогенез, нейрональная пластичность, гиперфенилаланинемия, облучение низкой интенсивности, боль.
SUMMARY
Ushakova G.A. The role of glycosaminoglycan-binding proteins in morphogenesis and plasticity of the brain – Manuscript.
The thesis for the obtaining of doctor of biological science degree in speciality 03.00.04 – biochemistry. – V.N. Karazin Kharkov national university, Kharkov, 2005.
The dissertation is devoted to investigation of the role of macromolecule that specific bind the heparansulfate and hyaluronate during different stages of rat brain morphogenesis under normal conditions and effect of hyperphenylalanunemia, 131I-inducable maternal hypothyroidism, low dose irradiation, somatogenic postoperative pain. It was proposed the new ways to quantitative measure of total level of heparansulfate- and hyaluronate-binding activity of proteins. It was proposed the conception of morphogenic events depends of total level of heparansulfate- and hyaluronate-binding activity of soluble, membrane-associated, membrane and extracellular/cytoskeleton components during brain development. The correlation of heparansulfate-binding to hyaluronate-binding activity at the early stage brain development is 1:10. It was shown the degree of dependence of hippocampus neuron adhesion to free heparansulfate and hyaluronate content in the substrate of cultures. It was indicated the heparansulfate- and hyaluronate-binding components in the nucleus of proliferating and migrating nervous cells. The new membrane-associated heparansulfate-binding proteins from newborn rat brain (19 и 28 кДа) and membrane hyaluronate-binding proteins from embryonic human brain (250 и 20 кДа) were purified. The elevation of the total glycosaminoglycan-binding activity level was shown at the first stage of brain morphogenesis under hyperphenylalaninemia. It was presented the proofs that heparansulfate- and hyaluronate-binding receptors take part in the neural plasticity under 131I-inducable maternal hypothyroidism and low dose irradiation (single and fractionated in the 0,25 Gy dose) conditions. It was established that heparansulfate-binding proteins of rat brain take part in the central mechanism of somatogenic postoperative pain.
Key words: CNS, heparan-, hyaluronate-binding proteins, brain, morphogenesis, neural plasticity, hyperphenylalaninemia, low dose irradiation, pain.
Підписано до друку _______ 2005 р. Формат 60х90 1/16. Папір офсетний.
Друк плоский. Ум.друк. арк. 1,9. Тираж 100 прим. Замовлення №
Друкарня ДНУ. 49050, м. Дніпропетровськ, вул. Козакова,4-б
тел. (0562) 46-62-85
| 
