Анотація до роботи:

ДВОРЩЕНКО К.О. Вплив іонізуючої радіації та пероксиду водню на показники окисно-антиоксидантної рівноваги та енергетичного обміну в тимоцитах та гепатоцитах in vitro. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 – біохімія. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2004.

Дисертація присвячена порівняльному дослідженню дії іонізуючої радіації та пероксиду водню на структурну цілісність ДНК та показники активності антиоксидантної системи і структурно-функціонального стану мітохондрій у тимоцитах та гепатоцитах щурів in vitro.

Виявлено однотипні зміни структурного стану ДНК у тимоцитах і гепатоцитах за інкубації клітин у присутності 0,1 мМ Н₂О₂, які виявляються у накопиченні продуктів міжнуклеосомної деградації ДНК. У період, що передує фрагментації ДНК, спостерігається підвищення величини електрокінетичного потенціалу клітин, посилення поглинання кисню, зростання супероксиддисмутазної активності, у мітохондріальній фракції, підвищується вміст дієнових кон'югатів та шиффових основ, виявлено зниження вмісту АТФ та порушення стаціонарного стану аденілової системи. За присутності 2 мкМ циклоспоріну А у середовищі інкубації клітин, підданих дії Н₂О₂, фрагментація ДНК значно пригнічується. Встановлено відмінності у відповіді клітин на дію іонізуючої радіації у дозі 4,5 Гр - за інкубації опромінених тимоцитів спостерігається міжнуклеосомна фрагментація ДНК, ранні зміни показників стану антиоксидантної та аденілової системи є подібними до виявлених після дії пероксиду водню, але менш вираженими, тоді як у опромінених гепатоцитах ці параметри не порушуються. Отримані дані вказують на різні шляхи залучення мітохондрій до ініціації апоптозу у популяціях досліджуваних клітин за умов окисного стресу та дії радіації.

1. У експериментах з використанням суспензій ізольованих тимоцитів та гепатоцитів щура встановлено відмінності у формуванні відповіді клітин на дію іонізуючої радіації in vitro. Після рентгенівського опромінення суспензії гепатоцитів у дозі 4,5 Гр не виявлено змін у кількості життєздатних клітин та фрагментації ДНК, тоді як за інкубації опроміненої суспензії тимоцитів кількість клітин через 5 год була зниженою на 45% порівняно з контролем, а вміст продуктів міжнуклеосомної деградації ДНК зростав до 56% від загального вмісту ДНК у клітинах.

2. Встановлено однотипні зміни структурного стану ДНК тимоцитів та гепатоцитів за інкубації у присутності 0,1 мМ пероксиду водню - у клітинах обох типів спостерігалась міжнуклеосомна фрагментація ДНК, вміст ПДН через 5 год зростав до 37% та 42% від загального вмісту ДНК відповідно.

3. Показано, що супероксиддисмутазна активність тимоцитів та гепатоцитів за інкубації у присутності 0,1 мМ Н₂О₂, підвищується. Через 1 год після додавання 0,1 мМ Н₂О₂ спостерігаються прискорення поглинання кисню клітинами, підвищення величини електрокінетичного потенціалу клітин, зумовлене зростанням загальної кількості від'ємно заряджених груп фосфоліпідів на поверхні плазматичної мембрани, зростання вмісту як дієнових кон'югатів, так і шиффових основ у мітохондріальній фракції клітин, що вказує на раннє порушення оксидантно-антиоксидантної рівноваги під дією пероксиду водню.

4. За умови додавання інгібітору дихального ланцюга мітохондрій 2 мкМ ротенону до суспензії тимоцитів на початку інкубації з пероксидом водню спостерігалось пригнічення індукованої Н₂О₂ фрагментації ДНК у 2,2 рази.

5. У ранній період після рентгенівського опромінення тимоцитів змін супероксиддисмутазної активності не виявлено, спостерігається менше за величиною порівняно з виявленим після дії пероксиду водню посилення поглинання кисню клітинами та зростання величини їх електрокінетичного потенціалу, у мітохондріальній фракції підвищується вміст шиффових основ.

6. Ротенон у 1,5 разів пригнічував індуковану радіацією фрагментацію ДНК у тимоцитах, ефект інгібітора проявлявся за умови його внесення як відразу, так і через 1 год після початку інкубації опромінених клітин.

7. Виявлене через 1 год після опромінення суспензії тимоцитів зниження вмісту АТФ на фоні зниження АДФ (на 30% та 38% відносно контролю відповідно) та посилення поглинання кисню клітинами вказує на вірогідність м’якого роз’єднання процесів окиснення та фосфорилування, направленого на пригнічення генерації супероксиду у мітохондріях після дії радіації.

8. У клітинах, інкубованих у присутності пероксиду водню, спостерігається значне раннє порушення стаціонарного стану аденілової системи - вміст АТФ і АДФ у гепатоцитах знижується на 20% та 41%, а у тимоцитах - на 62% та 70% відносно контролю відповідно, зростає вміст аденозину та аденіну. За присутності 2 мкМ циклоспоріну А у середовищі інкубації клітин, підданих дії Н₂О₂, фрагментація ДНК пригнічується.

9. Підтверджено гіпотезу щодо ролі мітохондрій у ініціації апоптозу та запропоновано схему шляхів залучення мітохондрій до апоптозу, індукованого радіацією чи пероксидом водню.

Публікації автора:

1. Ковальова В.А., Дворщенко К.О., Матишевська О.П. Вміст продуктів вільнорадикального переокислення ліпідів у різних за радіочутливістю клітинах щурів // Вісник Київського ун-ту ім. Тараса Шевченка. Серія: Біологія. — 2000. — №32. — С. 17-19. (Розроблено метод отримання гепатоцитів, проведено підрахунок, опромінення і визначення у гепатоцитах і тимоцитах вмісту дієнових кон’югатів та шиффових основ, супероксиддисмутазної та каталазної активності, брала участь у математичній обробці та аналізі отриманих результатів).

2. Порівняльне дослідження загибелі in vitro тимоцитів за дії іонізуючої радіації та перекису водню / Т.В. Коваль, В.А. Ковальова, К.О. Дворщенко, С.П. Імідадзе, О.П. Матишевська, М.Є. Кучеренко // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології: Зб. наук. пр. — Київ–Луганськ–Харків. — 2001. — №7(39). — С. 119–125. (Особисто виконано опромінення тимоцитів, вимірювання вмісту полідезоксирибонуклеотидів, брала участь у математичній обробці та аналізі отриманих результатів).

3. Оцінка життєздатності та фрагментації ДНК гепатоцитів за дії іонізуючої радіації та пероксиду водню / О.О. Капралов, К.О. Дворщенко, І.І. Гринюк, О.П. Матишевська // Вісник Київського ун-ту ім. Тараса Шевченка. Серія: Біологія. — 2001. — №34. — С. 17-20. (Особисто проведено виділення гепатоцитів, опромінення, підрахунок клітин, визначення фрагментації ДНК, брала участь у математичній обробці та аналізі отриманих результатів).

4. Інтенсифікація реакцій переокислення в мітохондріях тимоцитів, що передує фрагментації ДНК за радіаційного апоптозу / К.О. Дворщенко, І.І. Гринюк, О.О. Капралов, О.П. Матишевська // Вісник Київського ун-ту ім. Тараса Шевченка. Серія: Біологія. — 2002. — №36. — С. 10-14. (Особисто проведено отримання гепатоцитів, виділення мітохондріальної фракції тимоцитів і гепатоцитів, визначення в ядерній та мітохондріальній фракції тимоцитів та гепатоцитів дієнових кон’югатів і шиффових основ, брала участь у математичній обробці та аналізі отриманих результатів).

5. Вплив іонізуючого випромінювання та пероксиду водню на поверхневий потенціал та інтенсивність дихання тимоцитів та гепатоцитів щурів / К.О. Дворщенко, В.І. Миронюк, Ю.В. Яніш, О.П. Матишевська // Гигиена населенных мест. Зб. наук. пр. — К. — 2002. — №39, Т. 2. — С. 228-233. (Особисто проведено отримання тимоцитів та гепатоцитів, підрахунок клітин, їх інкубація, визначення інтенсивності дихання клітин, визначення поверхневого потенціалу тимоцитів та гепатоцитів. Особисто проведено математичну обробку та аналіз отриманих результатів).

6. Майданюк А.В., Імідадзе С.П., Дворщенко К.О. Хроматографічний аналіз аденілових нуклеотидів для вивчення біохімічних процесів апоптозу // Вісник Київського ун-ту ім. Тараса Шевченка. Серія: Біологія. — 2003. — №39. — С. 19-21. (Особисто виконано розділення стандартів аденілових нуклеотидів на силуфолових пластинах, брала участь у аналізі отриманих результатів).

7. Дворщенко К.О. Стан супероксиддисмутазної та каталазної активності тимоцитів та гепатоцитів щурів при дії іонізуючої радіації та пероксиду водня // Гигиена населенных мест. Зб. наук. пр. — К. — 2003. — № 41. — С. 292-296.

8. Окислительный стресс в развитии индуцированного радиацией апоптоза клеток / О.П. Матышевская, С.И. Борисов, В.А. Ковальова, Е.А. Дворщенко // Тр. междунар. еколог. конгр. “Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности”. — Санкт-Петербург, 2000. — Т. 2. — С.331.

9. Koval T.V., Dvorschenko K.O., Grebinik D.M. Complex study of DNA lesions during radiation- and H2O2 — induced apoptosis in cells population // Conference for students, PhD students and young scientists on molecular biology. — Kyiv, 2000. — P. 46.

10. Вплив окислювального стресу на життєздатність гепатоцитів і фрагментацію їх ДНК / К.О. Дворщенко, І.І. Губенко, О.О. Капралов, О.П. Матишевська, М.Є. Кучеренко // Тези доп. Всеукр. наук. конф. “Актуальні проблеми гастроентерології”. — Київ, 2001. — С. 17.

11. Различия в адаптивном ответе тимоцитов и гепатоцитов на апоптогенное действие радиации и перекиси водорода / А.А. Капралов, Е.А. Дворщенко, Т.В. Коваль, В.А. Ковалева, О.П. Матышевская // IV Съезд по радиацион. исслед. — Москва, 2001. — Т. 1. — С. 293.

12. Відмінності у механізмах апоптозу, викликаного окиснювальним стресом у гепатоцитах і тимоцитах / О.О. Капралов, К.О. Дворщенко, Т.В. Коваль, О.П. Матишевська, М.Є. Кучеренко // ХVI з’їзд Укр. фізіол. тов. — Вінниця, 2002. — Фізіол. жур. — Т. 48, №2. — С. 135.

13. Коваль Т.В., Дворщенко К.О., Імідадзе С.П. Комплексне дослідження фрагментації ДНК у тимоцитах за дії радіації // VIII з’їзд Укр. біохім. з’їзду. — Чернівці, 2002. — Укр. біохім. жур. — Т. 74, №4б. — С. 224.

14. Порівняльне дослідження відповіді тимоцитів та гепатоцитів in vitro на дію апоптогенних факторів / О.П. Матишевська, К.О. Дворщенко, Т.В. Коваль, М.Є. Кучеренко // VIII з’їзд Укр. біохім. з’їзду. — Чернівці, 2002. — Укр. біохім. жур. — Т. 74, №4б. — С.228–229.

15. Ранні прояви апоптозу тимоцитів, викликаного іонізуючим випромінюванням у дозі 1 Гр / К.О. Дворщенко, І.І. Гринюк, В.І. Миронюк, Ю.В. Яніш, О.П. Матишевська // Тези доп. ІІІ з’їзду укр. біофіз. тов. — Львів, 2002. — С.287.

16. Дворщенко К.О. Дія іонізуючої радіації та пероксиду водню на стан супероксиддисмутазної та каталазної активності тимоцитів щурів // Наук.-практ. конф. “Актуал. питання гігієни та екологічної безпеки України”. — Київ, 2003. — Вип. 5. — С. 49-50.