1. Охарактеризуйте принципы применения биотехнологии в медицине. 2. Опишите основы фармакодинамики и фармакокинетики.

1. Охарактеризуйте принципы применения
биотехнологии в медицине.
2. Опишите основы фармакодинамики и
фармакокинетики.
3. Опишите разработки, используемые для
получения новых лекарственных препаратов
с помощью биотехнологических методов.
4. Оцените внедрение новых методов для
диагностирования и лечения заболеваний.
5. Охарактеризуйте основные методы,
применяемые в медицинской биотехнологии.
6. Приведите схему и опишите технологию
производства новых лекарственных средств.
7. Охарактеризуйте векторные системы,
применяемые в генной инженерии.
8. Дайте общую характеристику
физиологически активных веществ.
9. Охарактеризуйте физиологически
активные вещества растительного
происхождения.
10. Охарактеризуйте физиологически
активные вещества животного
происхождения.
11. Охарактеризуйте физиологически
активные вещества микробного
происхождения.
12. Приведите общую характеристику
антибиотиков. Обоснуйте принципы
классификации антибиотиков.
13. Определите механизм физиологического
действия антибиотиков.
14. Опишите методы получения
антибиотиков.
15. Дайте общую характеристику витаминов.
16. Опишите и обоснуйте физиологическую
роль гормонов в организме человека.
17. Укажите каким образом проявляется
физиологической действие гормонов. Виды
действия гормонов (гемокринное,
изокринное, нейрокринное и т.д.)
18. Дайте характеристику различным типам
гормонов.
19. Опишите и обоснуйте значение и
применение гормонов в качестве
лекарственных средств в медицине.
20. Опишите строение, свойства,
биологические функции инсулина в
организме человека и животных.
21. Опишите физиологическое действие
эритропоэтина.
22. Дайте общую характеристику иммунной
системы человека.
23. Охарактеризуйте биологические свойства
и значение иммуноглобулинов.
24. Охарактеризуйте гибридомы и их
свойства.
25. Опишите и обоснуйте принципы
применения моноклональных антител для
д6агностики и лечения заболеваний.
26. Дайте общую характеристику цитокинам
(типы цитокинов, их функции).
27. Дайте общую характеристику
интерферонам: типы интерферонов, их
функции, механизмы действия.
28. Дайте общую характеристику
интерлейкинам: типы интерлейкинов, их
функции, механизмы действия.
29. Опишите и обоснуйте применение
цитокинов в качестве лекарственных средств
в медицине.
30. Охарактеризуйте биотехнологические
методы получения интерферонов и
интерлейкинов.
31. Опишите способы применения
интерферонов в медицинской практике.
32. Опишите способы применения
интерлейкинов в медицине.
33. Дайте общую характеристику вакцин и
обоснуйте значение вакцинации.
34. Опишите типы вакцин и дайте их
характеристику.
35. Оцените значение вакцинации в
профилактике и лечении инфекционных
заболеваний.
36. Опишите типы стволовых клеток.
37. Дайте оценку физиологической роли
стволовых клеток.
38. Охарактеризуйте метод тканевой
инженерии.
39. Опишите суть клеточной терапии.
40. Оцените значимость применения
культуры стволовых клеток в медицине.
41. Охарактеризуйте применение методов
генной терапии при лечении генетически
наследуемых заболеваний.
42. Охарактеризуйте метод протеоинженерии
(белковая инженерия).
43. Назовите и опишите ферментные
препараты, используемые в медицине.
44. Назовите способы получения и очистки
ферментных препаратов.
45. Охарактеризуйте молекулярногенетическую диагностику генетических
заболеваний.
46. Назовите и опишите экспресс-методы
анализа, применяемые в медицине.
47. Дайте оценку преимуществ
энзимодиагностики.
48. Охарактеризуйте различные типы
биосенсоров.
49. Сравните принципы работы различных
типов биосенсоров.
50. Охарактеризуйте ДНК-чипы.
51. Сравните и оцените достижения
медицинской биотехнологии.
52. Охарактеризуйте применение достижений
нанобиотехнологии в медицине:
использование бионаноматериалов в
хирургии, кардиологии, нейрологии.
53. Опишите перспективы развития
медицинской биотехнологии.
1. Охарактеризуйте принципы
применения биотехнологии в медицине.
В современном мире трактовка термина
биотехнология представляет собой науку о
клеточных методах и генно-инженерных
технологиях с использованием живых
организмов и создания генетически
трансформированных форм в целях
интенсификации производства.
природные / полусинтетические
антибиотики, способные подавлять рост
живых клеток, а именно: ингибиторы
биосинтеза клеточной клетки (пенициллины,
цефалоспорины, цефамицины и т.п.),
ингибиторы синтеза РНК на уровне РНКполимеразы и метаболизма фолиевой
кислоты (рифампицины), ингибиторы синтеза
РНК на уровне ДНК-матрицы (актиномицины),
ингибиторы синтеза ДНК на уровне ДНКматрицы (антрациклины, нитрофураны,
митомицин С, налидиксовая кислота),
нарушители молекулярной организации и
функций клеточных мембран (полиены,
полимиксины), подавители синтеза белка на
уровне рибосом (фузидин, макролиды,
левомицетин, тетрациклины);
стероидные гормоны (характеризуются
противовоспалительными, противораковыми,
анаболическими, контрацептивными
свойствами), соматостатин (один из гормонов
гипоталамуса), инсулин (гормон пептидной
природы), соматотропин (разновидность
гормона передней доли гипофиза) и иные
гормоны;
моно- и комплексные лекарства на
основе аминокислот, в том числе: глицин
(оказывает ноотропный и седативный
эффекты), глутамин (участвует в
формировании высших психических
функций), метионин (выполняет в
биохимических реакциях роль донора
метильной группы), раверон (нормализует
обмен веществ в предстательной железе),
румалон (коррелирует метаболизм костнохрящевой ткани), тимоген (обладает
иммуностимулирующими свойствами),
церебролизин (регулирует регенерационные
процессы головного мозга), цистеин (борется
с помутнением глазного хрусталика),
эмбриобласт (усиливает процессы
метаболизма) и др. [44];
водорастворимые (B1, B2, B3, B5, B6, B12,
C) и жирорастворимые (A, D, E, K)
витамины, имеющие высокую
биологическую ценность и служащие
активным биокатализатором метаболических
процессов в организме;
оптимизирующие микробиологический
статус пробиотики, включающие в себя
бифидо- и молочнокислые бактерии,
лактобациллы, некоторые штаммы
энтерококков;
ферменты (энзимы), участвующие в
биохимических реакциях внутри и вне живых
организмов, которые, в зависимости от типа
катализируемых реакций, подразделяются на
следующие базовые классы: оксидоредуктазы
(катализаторы окислительновосстановительных реакций), трансферазы
(катализаторы переноса химических групп с
одной молекулы на другую), гидролазы
(катализаторы гидролиза химических связей),
лиазы (катализаторы реакций соединения
или расщепления молекул), изомеразы
(катализаторы разного рода изменений в
пределах одной молекулы), лигазы
(катализаторы образования связей в реакции
конденсации двух различных соединений с
помощью энергии АТФ —
аденозинтрифосфата);
вакцины (в частности, получаемые за счёт
технологии рекомбинантных ДНК),
усиливающие защитные функции иммунной
системы к деструктивным микроорганизмам и
патогенным вирусам;
рекомбинантный и лейкоцитарный
интерферон для лечения вирусных
гепатитов и т. д.
2. Опишите основы фармакодинамики и
фармакокинетики.
Основные положения
фармакодинамики
I. Виды фармакологического действия
лекарств (местное, резорбтивное, прямое и
косвенное, рефлекторное, обратимое,
необратимое, преимущественное,
избирательное, специфическое действие). Во
всех случаях лек-ное вещ-во взаимодействует
с определенными б/х субстратами; активные
группировки макромолекулярных субстратов,
взаим-их с вещ-ми назвались рецепторами, а
рецепторы, взаимодействие с которыми
обеспечивает основное действие вещества,
называются специфическими. Сродство
вещества к рецептору, приводящее к
образованию с ним комплекса "аффинитет";
вещество, при взаимодействии с рецептором
вызывающее биологический эффект,
называется агонистом может быть полным и
частичным. Вещества, при взаимодействии с
рецептором не вызывающие эффекта, но
устраняющие эффект агониста, называются
антагонистами.
II. Типовые механизмы действия
лекарственных веществ (миметическое,
литическое, аллостерическое, изменение
проницаемости мембран, освобождение
метаболита от связи с белками и др.).
III. Фармакологические эффекты - прямые и
косвенные.
IV. Виды фармакотерапевтического
действия (этиотропное, патогенетическое,
симптоматическое, главное и побочное).
Общая фармакология изучает
закономерности взаимодействия
лекарственного вещества и живого организма
является фармакокинетика.
I. Пути введения лекарственных веществ энтеральные (пероральный, сублингвальный,
ректальный), парентеральные без нарушения
целостности кожных покровов
(ингаляционный, вагинальный) и все виды
инъекций.
II. Всасывание лекарственных средств при
разных путях введения в основном
происходит за счет пассивной диффузии
через мембраны клеток, путем фильтрации
через поры мембран и пиноцитоза). Факторы,
влияющие на всасывание: растворимость
вещ-ва в воде и липидах, полярность
молекулы, величина молекулы, рН среды,
лекарственная форма.
III. Распределение лекарственных веществ в
организме в большинстве случаев
оказывается неравномерным и зависит от
состояния биологических барьеров - стенки
капилляров, клеточных мембран,
плацентарного и гематоэнцефалического
барьеров.
IV. Биотрансформация (превращение)
лекарственных веществ в организме -
превращение лекарственных веществ путем
окисления (с помощью микросомальных
ферментов печени при участии НАДФ, О2 и
цитохрома Р-450), конъюгация присоединение к лекарственному веществу
или его метаболиту химических группировок
и молекул эндогенных соединений; результат
биотрансформации - образование более
полярных и водорастворимых соединений,
легко удаляющихся из организма.
V. Выведение лекарственных веществ из
организма в основном осуществляется с
мочой и желчью: с мочой выводятся
вещества путем фильтрации и активной
кальциевой секреции; скорость их выведения
зависит от скорости реабсорбции в канальцах
за счет простой диффузии.
3. Опишите разработки, используемые
для получения новых лекарственных
препаратов с помощью
биотехнологических методов.
Важнейшим достижением в биотехнологии,
стала технология рекомбинантных ДНК.
Генная инженерия – это область молек-ой и
клет-ой генетики, связанная с
целенаправленным создание in vitro новых
комбинации генетического материала,
способного размножатся в клетке- хозяина и
синтезировать конечные продукты обмена.
Разнообразные гены были выделены и
использованы для направленного синтеза
белков методами генной инженерии.
Например, гормон инсулин, применяемый при
лечении диабета. В отличие от традиционных
лек-ых средств, полученных методами хим-го
синтеза, в фармацевтических БТях
используются методики, позволяющие
создавать соединения, составляющие основу
лекарственных препаратов (прежде всего,
белки). Главным преимуществом
лекарственных препаратов, полученных
биотехнологическим путём, является их
высокая специфичность по отношению к
факторам, связанным с возникновением и
развитием болезни. Этот подход позволил
создать ряд препаратов для лечения таких
недугов, как онкологические, сердечнососудистые, нейродегенеративные
заболевания.
Технология рекомбинантных ДНК использует
следующие методы:
-специфическое расщепление ДНК
рестрицирующими нуклеазами, ускоряющее
выделение и манипуляции с отдельными
генами;
-быстрое секвенирование всех нуклеотидов
очищенном фрагменте ДНК, что позволяет
определить границы гена и аминокислотную
последовательность, кодируемую им;
-конструирование рекомбинантной ДНК;
гибридизация нуклеиновых кислот,
позволяющая выявлять специфические
последовательности РНК или ДНК с большей
точностью и чувствительностью, основанную
на их способности связывать
комплементарные последовательности
нуклеиновых кислот;
-клонирование ДНК: амплификация in vitro с
помощью цепной полимеразной реакции или
введение фрагмента ДНК в бактериальную
клетку, которая после такой трансформации
воспроизводит этот фрагмент в миллионах
копий;
-введение рекомбинантной ДНК в клетки или
организмы.
Технология трансплантации генов состоит из
нескольких этапов.
1. Получение необходимого гена.
2. Конструирование рекомбинантной ДНК.
3. Введение рекомбинантной ДНК в клеткуреципиента и клонирование необходимого
гена.
Биосинтетические вакцины — это вакцины,
полученные методами генной инженерии, и
представляют собой искусственно созданные
антигенные детерминанты микроорганизмов.
Примером может служить рекомбинантная
вакцина против вирусного гепатита B,
вакцина против ротавирусной инфекции. Для
их получения используют дрожжевые клетки
в культуре, в которые встраивают
вырезанный ген, кодирующий выработку
необходимого для получения вакцины
протеин, который затем выделяется в чистом
виде.
На современном этапе развития иммунологии
как фундаментальной медико- биологической
науки стала очевидной необходимость
создания принципиально новых подходов к
конструированию вакцин на основе знаний об
антигенной структуре патогена и об
иммунном ответе организма на патоген и его
компоненты.
Биосинтетические вакцины представляют
собой синтезированные из аминокислот
пептидные фрагменты, которые
соответствуют аминокислотной
последовательности тем структурам
вирусного (бактериального) белка, которые
распознаются иммунной системой и
вызывают иммунный ответ.
4. Оцените внедрение новых методов
для диагностирования и лечения
заболеваний.
Диагностикум — это стандартный препарат,
используемый в качестве антигена при
серологических исследованиях.
О-диагностикум — это бактериальный Д.,
содержащий О-антиген; используется для
серодиагностики инфекционных заболеваний,
напр. вызываемых сальмонеллами.
Диагностикум бактериальный — это Д.,
представляющий собой взвесь убитых
бактерий.
Диагностикум вирусный — это Д.,
изготовленный из культуры
соответствующего вируса.
Диагностикум эритроцитарный — это Д.,
представляющий собой взвесь
формалинизированных эритроцитов,
сенсибилизированных каким-либо микробным
антигеном.
ДИАГНОСТИКУМЫ ЭРИТРОЦИТАРНЫЕ
ТИПОСПЕЦИФИЧЕСКИЕ ДЛЯ
ИНДЕНТИФИКАЦИИ ВИРУСОВ ЯЩУРА,
ВЕЗИКУЛЯРНОЙ БОЛЕЗНИ СВИНЕЙ (ВБС).
Представляют собой лиофильно высушенные
препараты, полученные на основе
эритроцитов барана, к которым химическим
путем, присоединены антитела, выделенные
из сывороток крови морских свинок,
гипериммунизированных типоспецифическим
инактивированным антигеном возбудителя
соответствующей болезни.
Диагностикум эритроцитарный дифтерийный
антигенный жидкий, представляет собой 3 %
взвесь формалинезированных,
танизированных
эритроцитов барана,
сенсибилизированных очищенным
концентрированным дифтерийным
анатоксином. Имеет вид гомогенной
жидкости коричневого цвета. При стоянии
разделяется на осадок, легко разбивающийся
при встряхивании, и надосадочную жидкость.
Биосенсор устройство, в котором
чувствительный слой, содержащий био-ий
материал: ферменты, ткани, бактерии,
дрожжи, антигены / антитела, липосомы,
органеллы, рецепторы. . Наличие в
устройстве биоматериала с уникальными
свойствами позволяет с высокой
селективностью определять нужные
соединения в сложной по составу смеси, не
прибегая ни к каким дополнительным
операциям, связанным с использованием
других реагентов, концентрированием и т. д.
Принцип работы биосенсора достаточно
прост. Определяемое вещество
диффундирует через полупроницаемую
мембрану в тонкий слой биокатализатора, в
котором и протекает ферментативная
реакция. ДНК-чипы представляют собой
микроскопические пластинки из стекла или
пластика с нанесенными на них в
определенном порядке тысячами фрагментов
ДНК, содержащих определенные гены. Суть
метода:реагируя на испытуемое вещество,
гены активируются или, наоборот, перестают
работать. Когда в клетке ген становится
активным, на нем синтезируется молекула
иРНК, несущая информацию о том, какой
белок должна синтезировать клетка. Такую
иРНК используют для синтеза новой ДНК,
которую окрашивают светящейся краской.
Если раствор с этой ДНК нанести на ДНК-чип,
то она свяжется с соответствующими
фрагментами ДНК на чипе. После промывки
чипа участки, с которыми связалась меченая
ДНК, имеют вид микроскопических
светящихся точек. В результате получается
паттерн, или рисунок генной активности.
Преимущества этого метода –при проведении
испытаний на животных использовании ДНКчипов результат виден практически сразу.
Новый метод позволяет не только установить
токсичность вещества, но и выявить ее
причины.
Созданные на базе новых технологий
нанороботы способны лечить самые
различные заболевания с эффективностью,
которая во много раз превосходит
возможности традиционной медицины. При
обычной инъекции антибиотика его
концентрация за время путешествия по
кровеносным сосудам сильно снижается и
только малая часть лекарства доходит до
инфицированного участка. В то время как
группа медицинских нанороботов обычно
устремляется прямо к месту назначения и
приносит с собой требуемую дозу
медикамента. При этом снижается
вероятность проявления побочных эффектов,
что заметно ускоряет сам процесс
выздоровления пациента.
Нанороботы способны бороться и с другими
опасными заболеваниями, а именно:
- с раковыми заболеваниями;
- с болезнями крови;
- с инфекциями;
- с камнепочечными заболеваниями.
5. Охарактеризуйте основные методы,
применяемые в медицинской
биотехнологии.
Согласно современным представлениям
генную терапию (ГТ) понимают как введение
нук-ых кислот в клетку с целью воздействия
на мед-кий статус организма или лечения
болезни. При этом сам ген уже
воспринимается как новый
фармацевтический препарат для лечения не
одного, а многих заболеваний, не только
моногенных, но и полигенных,
мультифакториальных, инфекционных
заболеваний и любых других патологических
состояний.
Перенос фрагмента ДНК (гена) в клетку.
Для этих целей используются ген-ки модифные вирусы или векторы, мышиные
ретровирусы. Они способны инфицировать
любую клетку и вместе с желаемым
фрагментом ДНК легко включаются в геном
клетки-хозяина ДНК. Наряду с
биологическими применяют физикохимические методы введения экзогенной ДНК
в клетки хозяина. Для таких целей
используется конъюганты ДНК с
трансферрином или асиалогликопротеином,
для которых на многих клетках имеются
рецепторы (лиганд-рецепторный принцип).
Существует два типа генно-терапевтического
воздействия: ex vivo подход
индивидуализирован: генно-инженерные
манипуляции сначала проводят с клетками
пациента in vitro, потом уже эти генетически
обработанные клетки попадают обратно в
организм. И in vivo ген вводят в организм
пациента в составе векторной молекулы.
Сравнительно недавно предложен ряд
принципиально новых вариантов ГТ. При
этом основное внимание обращено на
коррекцию повреждений ДНК в самих
клетках. Согласно одному из них,
исправление точечных мутаций достигается
in vitro путем высокоэффективной генной
конверсии. Концептуально близок к
химерапластике подход, направленный на
коррекцию последовательности самого гена.
Суть метода, получившего название exonskipping сводится к введению в культуру
мутантных клеток in vitro коротких
антисмысловых последовательностей РНК,
комплементарных местам сплайсинга
первичного РНК-транскрипта. Их
гибридизация в ядре приводит к
проскальзыванию петли сплайсинга с
захватом и выбрасыванием из мРНК экзона,
несущего мутацию.
Используют два основных подхода,
различающиеся природой клеток- мишеней:
- фетальную генотерапию , при которой
чужеродную ДНК вводят в зиготу или
эмбрион на ранней стадии развития; при
этом ожидается, что введенный материал
попадет во все клетки реципиента (и даже в
половые клетки, обеспечив тем самым
передачу следующему поколению), и
- соматическую генотерапию , при
которой генетический материал вводят
только в соматические клетки и он не
передается половым клеткам.
КЛЕТОЧНАЯ ТЕРАПИЯ: КУЛЬТУРА
СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК.
В основу методов клеточной, тканевой и
органной терапии положен принцип
избирательного биологического
стимулирования утраченной или
прогрессивно утрачиваемой функции
органов, тканей или их систем.
Стволовые клетки - прародительницы всех
без исключения типов клеток в ор-ганизме,
способны к самообновле-нию и в процессе
деления. Стволовые клетки обновляют и
заме-щают клетки, утраченные в результате
каких-либо повреждений во всех орга-нах и
тканях.
По своему происхождению стволовые клетки
разделяют на: эмбриональные, фетальные,
стволовые клетки пуповинной крови,
стволовые клетки взрослого человека.
Общей закономерностью СК является то, что
если клетка вышла на этап дифференцировки
(начала специализироваться), то количество
делений, которое она может пройти,
ограничено.
Тканевая инженерия – создание
трехмерных органов при помощи
биодеградирующих матриксов; создание
органов из нескольких тканей. Использование
стволовых клеток, особенно аутологичных,
делает возможным выращивание
функционирующих органов и хорошее их
приживление. К настоящему времени
методами тканевой инженерии удалось
вырастить полноценный зуб (на крысах);
участок сосуда; многослойный имплант кожи;
фалангу пальца из кости и хряща.
6. Приведите схему и опишите
технологию производства новых
лекарственных средств.
Методы получения антибиотиков:
промышленное получение антибиотиков
путем микробиологического синтеза:
Производство антибиотиков
этапы последовательных исследований
1. изыскание микроорганизмов (МО)-антагонистов в природе
и выделение их в чистую культуру;
2. изучение спектра действия и определение антибиотической
активности выделенных МО антагонистов:
3. подбор условий культивирования продуцентов
антибиотиков;
4. первичная идентификация антибиотика на ранних этапах
изучения:
 выделение и химическая очистка активно действующего
начала из культуральной жидкости и клеток,
 сравнение полученного антибиотика по биологическим и
химическим показателям с уже известными препаратами для
выявления новых свойств полученных веществ;
5. изучение механизма действия и испытание токсических и
лечебных качеств антибиотиков на животных;
6. разработка технологии получения антибиотика в
лаборатории и внедрение ее в промышленное
производство;
7. получение из исходных штаммов новых генотипов МО,
обладающих повышенной активностью, путем мутаций и
рекомбинаций методами генетической и клеточной
инженерии.
Основные этапы
микробиологического синтеза
антибиотиков
Культивирование
микроорганизма - продуцента
Отделение биомассы
(центрифугирование, сепарирование, фильтрование)
Биомасса
Разрушение клеток
(дезинтеграция, ферментативный
лизис)
Экстракция
Отделение экстракта от
разрушенных клеток
(центрифугирование, мембранная
фильтрация)
Культуральная жидкость
Концентрирование
(ультрафильтрация, ИОХ и т.д.)
Очистка целевого продукта
(экстракция, ИОХ и т.д.)
Приготовление ЛФ
Полусинтетические антибиотики. Их
готовят комбинированным способом: методом
биологического синтеза получают основное
ядро молекулы нативного антибиотика, а
методом химического синтеза, путем
частичного изменения химической структуры
— полусинтетические препараты.
Большим достижением является разработка
метода получения полусинтетических
пенициллинов и метициллин.
Получение Гентамицин сульфат-антибиотика
из группы аминогликозидов
1.Приготовление посевного материала на
агаризованной питательной среде
(культура Micromonospora purpurea
var.violacca на агаризованной среде
Гаузе1)
2.Выращивание вегетативного посевного
материала в колбах (выращивание
посевного материала первой генерации)
3.Выращивание посевного мицелия в
биоректорах ( выращивание посевного
материала 2ой генерации в посевном
биореакторе для глубинного
культивирования)
4.Биосинтез гентамицина
(культивирование методом
периодического глубинного
культивирования в течении 6-7 сут.
Режимы культивирования меняются в
процессе роста мицелия. Расход воздуха
на аэрацию и частота вращения мешалки
в первые 24ч.=75 дм3/мин и 3,5 об/мин и
повышается к середине цикла
культивирования до 105 и 4,16
соответственно, затем снижается до
начальных занчений)
5.Предварительная обработка (р-ром
щавелевой к-ты, цетилпиридиний
бромидом для коагуляции белков и
удаления поливалентных металлов)и
ультрафильтрация культуральной
жидкости гентамицина (пропускание
раствора через мембранный фильтр для
очистки от НМС)
6.Сорбция гентамицина на КБ-2
катионите в аммонийной форме и
десорбция (химическая очистка: сорбция
гентамицина из нативного р-ра,
вымывание минорных компонентов с
помощью 0,043Н р-ром аммиака,
десорбция гентамицина 5% р-ром
аммиака)
7.Получение концентрата гентамицина
(элюат гентамицина упаривают на
роторном испарителе при темп-ре 50-55 0
С и Р=0,085МПа для удаления аммиака и
концентрирования гентамицина до 70000
мкг/см3
8.Осветление концентрата гентамицина
основания углем и перевод его в сульфат
форму (очищенный концентрат
гентамицина основания подкисляют 20%
серной к-той до рН6,+активированный
уголь (7% от объема концентрата) и
нагревают до 40-45 0С в теч.30 мин.,
уголь отфильтровывают)
9.Распылительная сушка водных
растворов гентамицина сульфата (с
помощью сушки для распылительного
обезвоживания р-ров. Осушителем явл-ся
нагретый до 103-185 0С воздух
10.Фасовка, упаковка, маркировка
препарата гентамицина сульфата
7. Охарактеризуйте векторные системы,
применяемые в генной инженерии.
При выделении чистой культуры из колонии,
выросшей из единичной клетки, которая
содержит индивидуальную молекулу
гибридной ДНК, осуществляется
клонированием определенного фрагмента
ДНК. При этом фрагмент, обеспечивающий
репликацию гибридной молекулы ДНК в
клетке, называется клонирующим вектором.
Такие векторы должны отвечать
требованиям: иметь ограниченное число мест
расщепления определенной рестриктазой;
содержать генетически маркер, который
может быть использован для отбора клонов
несущих гибридные ДНК; ДНК полученные в
процессе рекомбинации in vitro не должна
терять репликативные функции при встройке
экзогенного фрагмента ДНК.
В качестве векторов могут быть
использованы, широки спектр плазмидных и
вирусных молекул ДНК. Наиболее популярны
клонирующие векторы, несущие несколько
генетических маркеров, по которым можно
легко отличить исходную векторную ДНК от
получаемых гибридов, и имеющие по одному
месту действия для нескольких рестриктаз.
Кроме того, обычно желательно, чтобы
вектор обеспечивал эффективную
репликацию гибридных ДНК, так как важно
иметь в клетке повышенное число копии
клонированных генов.
Частным случаем клонирующих векторов
является экспрессирующие векторы. Это
молекулярные векторы, которые наряду с
амплификацией обеспечивают правильную и
эффективную экспрессию чужеродных генов
в клетках- реципиента.
В ряде случаев молекулярные векторы могут
обеспечивать интеграцию чужеродной ДНК в
геном клетки или вируса. Такие молекулы
ДНК называют интегрированными
векторами.
Плазмиды – внехромосомные генетические
элементы про- и эукариот,
которые автономно реплицируются в клетке.
Природные плазмиды часто содержат гены,
полезные для бактерий: придающие
устойчивость к антибиотикам,
контролирующие способность разрушать
различные трудноразлагаемые токсические
соединения (нафталин, камфору, толуол,
ксилол, различные пестициды и др.).
Благодаря этому, например, бактерии рода
Pseudomonas существуют в различных
экологических нишах, в неблагоприятных
условиях окружающей среды, их используют
для очистки почвы, воды и загрязнений
токсическими соединениями.
Фаговые векторы чаще всего создают на
базе умеренного бактериофага λ,
содержащего двухцепочечную линейную
молеклул ДНК. Левое и правое плечи фага
имеют все гены, необходимые для
литического
цикла (репликации, размножения). Средняя
же часть генома бактериофага λ(содержащая
гены, контролирующие лизогению, т.е. его
интеграцию в ДНК бактерии-хозяина) не
существенна для его размножения и около 50
% (≈ 25тпн) может быть заменена на
чужеродный фрагмент ДНК.
Космида – это векторная плазмида,
предназначенная для клонирования больших фрагментов ДНК эукариот (до
45тпн) в клетках E. coli. Термин обозначает,
что вектор является плазмидой, внутри
которой вставлен cos- участок фага λ (cossites), представляющий собой нуклеотидную
последовательность, которая отвечает за
упаковку фаговой ДНК в ее протеиновую
капсулу. Как следствие и плазмидная ДНК,
включающая чужеродные гены, может быть
упакована в космидах в протеиновую капсулу
бактериофага.
Челночные векторы – это векторы
(сконструированные на основе
плазмидной ДНК), способные
реплицироваться в клетках двух и более
организмов. Например, плазмида YEp24
способна размножаться в клетках дрожжей и
E. coli. В этом случае векторы имеют
специфические нуклеотидные
последовательности (специфичные для
дрожжей и E. coli), позволяющие
реплицироваться или в бактерии, или в
дрожжевой клетке. С помощью челночного
вектора удалось ввести гены лейкоцитарного
интерферона человека в клетки дрожжей.
8. Дайте общую характеристику
физиологически активных веществ.
Витамины. низкомолекулярные
органические соединения, которые не
выполняют пластической функции и не
синтезируются в организме вообще или
синтезируются в ограниченном количестве
микрофлорой кишечника. Эти вещества
проявляют активность в малых
количествах, но с ними связаны многие
метаболические процессы, которые
протекают при участии ферментов.
По физиологическому действию на организм
различают:
1. повышающие общую сопротивляемость
организма (А, С, В1, В2, РР)
2. антигеморрагические (С, Р, К)
3. антианемические (С, В12, фолиевая
кислота)
4. антиинфекционные (А, С)
5. регуляторы зрения (А, В2, С)
Водорастворимые витамины.
Витамин В1, тиамин (Участвует в
энергетическом обмене (процессах
декарбоксили-рования), является коферментом пируват-карбоксилазы). Витамин
В2, рибофлавин (Входит в состав
флавиновых ферментов. Осуществляет
перенос водорода и электронов). Витамин
В3, пантотеновая кислота (Перенос
ацетильной группы (КоА) при синтезе жирных
кислот, стероидов и других
соединений). Витамин В6, пиридоксаль
(Кофермент трансам и-назы, декарбоксилазы,
дегидратазы, десульфогидразы). Витамин
Н, биотин (Кофермент дезаминаз,
карбоксилаз, трансфераз, осуществляет
перенос С02). Витамин Вс, фолиевая
кислота (Необходима для синтеза пуринов и
метионина и метаболизма одноуглеродных
фрагментов молекул. Стимулирует процесс
кроветворения). Витамин
В12, цианкобаламин (Компонент ферментов
метаболизма нуклеиновых кислот и
метилирования. Необходим для
гемопоэза). Витамин С, аскорбиновая
кислота (Участвует в гидрокси-лировании,
образовании коллагена, включении железа в
ферритин. Повышает устойчивость организма
к инфекциям).
Жирорастворимыевитамины.
Витамин А, ретинол (Необходим для
синтеза зрительного пигмента родопсина;
оказывает влияние на процессы роста,
размножения, пролиферации и ороговения
эпителия). Витамин Д, кальциферол
(Необходим для всасывания из кишечника
ионов кальция и для обмена в организме
кальция и фосфора). Витамин
Е, токоферол (Антиоксидант (ингибитор
окисления)).
Гормоны.
Гормоны - БАВ, выделяемые железами
внутренней секреции в кровь или лимфу и
оказывающие регуляторное влияние на
метаболизм других клеток.Основными их
свойствами являются следующие:
1.
действие на расстоянии от места
продукции;
2.
специфичность действия - эффект
каждого из них не адекватен эффекту
другого гормона;
3.
высокая скорость образования и
инактивации, с чем и связана
кратковременность их действия;
4.
высокая биологическая активность нужный эффект достигается при очень малой
концентрации вещества;
5.
роль посредника (месенджера) в
передаче информации от нервной системы к
клетке.
Помимо гормонов известны
еще гормоноиды или гормоноподобные
вещества. Они синтезируются не железами
внутренней секреции, а клетками желудочнокишечного тракта (ЖКТ), тучными клетками
соединительной ткани, клетками почек и т.д.
Их особенность - они не секретируются в
кровь, а действуют в месте образования (т.е.
не соответствуют п. 1).
Номенклатура построена на том, что
название отражает орган-продуцент или
функцию гормона.
Механизм действия гормонов. Гормоны
действуют на органы избирательно, это
объясняется тем, что клетки определенных
органов содержат специальные образования рецепторы. Органы или клетки, на которые
действует конкретный гормон, называют
органами-мишенями или клетками-мишенями.
Рецепторы - это очень большие по
молекулярной массе гликопротеины, которые
встроены в клеточные мембраны. Их
специфичность обусловлена углеводным
компонентом белка, в составе мембраны, или
углеводным компонентом липидного бислоя
мембраны. Существует три типа реализации
гормонального действия. 1) Мембранный
тип. При взаимодействии гормона с
клеточной мембраной изменяется ее
проницаемость для определенных
веществ. 2) При мембранно-клеточном
типе гормон не проникая в клетку, а влияет
на ее обмен через своего посредника
(вторичного мессенджера, первичный - сам
гормон). 3) Цитозольный механизм
(или ядерный). Г. проникают через
клеточную мембрану в цитозоль и
соединяются с внутриклеточными
рецепторами. Комплекс гормон-рецептор
проникает в ядро клетки, где избирательно
влияет на активность генома, это приводит к
снижению или активации синтеза
определенных ферментов, что приводит к
изменению скорости или направления
определенных реакций. 4)Смешанный
тип - присущ йодтиронинам (гормонам
щитовидной железы).
9. Охарактеризуйте физиологически
активные вещества растительного
происхождения.
Растения являются продуцентами многих БАВ
– соединений, способных оказывать слияние
на биологические процессы в организме. К
таким соединениям принадлежат сердечные
гликозиды, сапонины, стерины, каратиноиды,
полифенолы, алкалоиды, витамины, хиноны,
а также вещества, обладающие
специфическим ароматом, вкусом и окраской.
Биологически активные вещества
принадлежат к продуктам вторичного
обмена, которые называют вторичными
метаболитами или вторичными продуктами
биосинтеза. В настоящее время известно
более 100 000 вторичных метаболитов,
продуцируемых растениями.
Алкалоиды - органические азотсодержащие
соединения, преимущественно растительного
происхождения, обладающие основными
свойствами.
Алкалоиды обладают очень высокой
физиологической активностью и поэтому в
больших дозах - это яды, а в малых сильнодействующие лекарства различного
действия: атропин, например, расширяет
зрачок и повышает внутриглазное давление,
а пилокарпин, наоборот, его суживает и
понижает внутриглазное давление; кофеин и
стрихнин возбуждают центральную нервную
систему, а морфин угнетает ее; папаверин
расширяет кровеносные сосуды и снижает
артериальное давление, а эфедрин суживает
сосуды и повышает артериальное давление и
т.д.
Флавоноиды (желтый, красный, синий и
фиолетовый пигменты)
Эффект: Укрепляют иммунную систему;
являются мощным тайным оружием против
воспаления; поддерживают воздействие
витамина С; предотвращают инфаркт, так как
препятствуют чрезмерной свертываемости
крови
Источник : Кожура красных, фиолетовых и
синих фруктов и овощей, особенно вишен,
различных ягод, слив, яблок; краснокочанная
капуста, баклажаны
Сульфиды - серосодержащие вещества,
придающие аромат луковичным растениям.
Эффект: снижают уровень холестерина в
крови и одновременно препятствуют
свертыванию крови; являются идеальным
средством профилактики от инфаркта и
атеросклероза; способствуют пищеварению;
обладают антибактериальным действием;
защищают от инфекций мочевыводящих
путей; обладают противораковыми
свойствами.
Источник: чеснок, лук и лук-резанец.
Гликозиды - органические соединения из
растений, обладающие разнообразным
действием. Их молекулы состоят из двух
частей: сахаристой части, называемой
гликоном, и несахаристой - генина, или
агликона. В качестве гликона они могут
содержать различные моносахариды, чаще
всего глюкозу, а иногда специфические
сахара, которые в свободном виде в
растениях не встречаются. В молекулу
гликозида может входить как один, так и
несколько сахаров. Чем больше сахаров в
молекуле, тем более нестойкими являются
гликозиды. Сердечные
гликозиды стимулируют деятельность
сердечной мышцы. В медицине применяются
сердечные гликозиды наперстянки дигитоксин, гитоксин и гиталин. Гликозиды
из семян растения - строфантины, нашедшие
применение в кардиологии, использовались
африканскими племенами как яды для стрел.
Кумарины - природные соединения, в
основе химического строения которых лежит
кумарин или изокумарин. Сюда также относят
фурокумарины и пиранокумарины.
В зависимости от химического строения
кумарины обладают различной
физиологической активностью: проявляют
спазмолитическое действие, другие капилляроукрепляющую активность. Есть
кумарины успокаивающего, мочегонного,
противоглистного, обезболивающего,
противомикробного и иного действия.
Некоторые из них стимулируют функции
центральной нервной системы, понижают
уровень холестерина в крови, препятствуют
образованию тромбов в кровеносных сосудах
и способствуют их растворению.
Терпеноиды — кислородсодержащие
органические соединения (как правило,
природного происхождения), углеродный
скелет которых образован из изопреновых
звеньев. Терпеноиды являются
производными терпенов, в некоторых случаях
их углеродный скелет может образоваваться
из полиизопреновых структур путем
перемещения или потери углеродного
фрагмента, обычно метильной групп.
Медицинское применение терпеноидов
основано на их антисептических и
дезинфицирующих свойствах.
10. Охарактеризуйте физиологически
активные вещества животного
происхождения.
Гормоны. Гормоны - БАВ,
выделяемые железами внутренней секреции
в кровь или лимфу и оказывающие
регуляторное влияние на метаболизм других
клеток.
Основными их свойствами являются
следующие:
1.
действие на расстоянии от места
продукции;
2.
специфичность действия - эффект
каждого из них не адекватен эффекту
другого гормона;
3.
высокая скорость образования и
инактивации, с чем и связана
кратковременность их действия;
4.
высокая биологическая активность нужный эффект достигается при очень малой
концентрации вещества;
5.
роль посредника (месенджера) в
передаче информации от нервной системы к
клетке.
Помимо гормонов известны
еще гормоноиды или гормоноподобные
вещества. Они синтезируются не железами
внутренней секреции, а клетками желудочнокишечного тракта (ЖКТ), тучными клетками
соединительной ткани, клетками почек и т.д.
Их особенность - они не секретируются в
кровь, а действуют в месте образования (т.е.
не соответствуют п. 1).
Номенклатура построена на том, что
название отражает орган-продуцент или
функцию гормона.
Механизм действия гормонов. Гормоны
действуют на органы избирательно, это
объясняется тем, что клетки определенных
органов содержат специальные образования рецепторы. Органы или клетки, на которые
действует конкретный гормон, называют
органами-мишенями или клетками-мишенями.
Рецепторы - это очень большие по
молекулярной массе гликопротеины, которые
встроены в клеточные мембраны. Их
специфичность обусловлена углеводным
компонентом белка, в составе мембраны, или
углеводным компонентом липидного бислоя
мембраны.
Гистогормоны (тканевые гормоны,
аукоиды) - это лиганды хеморегуляции,
которые вырабатываются неэндокринными
клетками и оказывают местное регулирующее
паракринное или аутокринное действие на
ближайшие клетки-мишени.
По химической структуре все гистогормоны
являются пептидами или белками.
К гистогормонам
относятся цитокины и факторы роста.
Гистогормоны взаимодействуют со
специфическими мембранными
молекулярными рецепторами на клеткахмишенях. Гистогормоны гидрофильны,
поэтому они не проникают через мембрану
клетки, а воздействуют именно на
поверхностные мембранные рецепторы и
ведут себя как биологические лиганды.
1. Вырабатываются "обычными", а не
специализированными эндокринными
клетками.
2. Распространяются не с кровью, как
классические гормоны, а путём диффузии в
межклеточной жидкости.
3. Оказывают местное управляющее
воздействие, а не дистантное.
Цитокины - это полипептидные
межклеточные медиаторы, регулирующие
активность клеток, регулируют
межклеточные и межсистемные
взаимодействия, определяют выживаемость
клеток, стимуляцию или подавление их
роста, дифференциацию, функциональную
активность и апоптоз, а также обеспечивают
согласованность действия иммунной,
эндокринной и нервной систем на клеточном
уровне в нормальных условиях и в ответ на
патологические воздействия.
Факторы роста обычно представляют собой
небольшие полипептиды, которые
стимулируют или ингибируют пролиферацию
определенных типов клеток. Как правило,
они секретируются одними клетками и
действуют на другие клетки, хотя иногда
бывает так, что они действуют на те же
клетки, которые их секретируют. ФР
действуют на свои клетки-мишени, которые
отличаются от других клеток рецепторами ,
экспонированными на поверхности клеточных
мембран и характерными именно для данного
типа клеток.
Гистогормоны = цитокины + факторы
роста.
Виды цитокинов: 1. Интерлейкины (ИЛ, IL)
и фактор некроза опухолей (ФНО, TFN).
2.Интерфероны (IF). 3. Малые цитокины. 4.
Колониестимулирующие факторы (КСФ).
Факторы роста: 1. ЭФР (эпидермальный
фактор роста).2. НФР (нейрональный фактор
роста). 3. ФРФ (фактор роста фибробластов).
Функции цитокинов: 1.
Провоспалительные, т.е. способствующие
воспалительному процессу.2.
Противовоспалительные, т.е. тормозящие
воспалительный процесс. 3. Ростовые. 4.
Дифференцировочные. 5. Регуляторные. 6.
Активирующие.
Механизм действия цитокинов. Цитокины
выделяются активированной цитокинпродуцирующей клеткой и взаимодействуют с
рецепторами клеток-мишеней, находящихся
рядом с ней. Таким образом, от одной клетки
к другой в виде пептидного управляющего
вещества (цитокина) передается сигнал,
который запускает в ней дальнейшие
биохимические реакции. Механизм д-я ФР.
Главное отличие факторов роста от белковых
гормонов - аутокринный механизм
(самостимулирующее действие)
действия или паракринный механизм
действия (стимулирующее соседние клетки
действие.)
11. Охарактеризуйте физиологически
активные вещества микробного
происхождения.
Микроорганизмы в процессе
жизнедеятельности вырабатывают
разнообразные соединения, имеющие важное
значение для растений, животных и других
микроорганизмов.Соединения,
являющиеся продуктами
жизнедеятельности микроорганизмов,
называются микробными
метаболитами. Органические вещества
разнообразной химической природы,
обладающие активностью в очень малых
концентрациях (0,001—0,0001 мкг/мл) и
большой специфичностью действия,
называют физиологически активными
соединениями. К физиологически активным
веществам относят также ферменты,
витамины, аминокислоты, антибиотики,
пуриновые и пиримидиновые основания,
гормоны, токсины и др.
Витамины. М/о обладают способностью к
синтезу различных витаминов. Бактерии,
актиномицеты в определенных условиях
могут накапливать в среде значительные
количества этих веществ. Известны микробы,
синтезирующие витамины В1 , В2 , биотин,
пантотеновую кислоту, пиридоксин,
никотиновую кислоту и др. Многие виды
бактерий и актиномицетов обр-т
провитамины — каротины и каротиноиды.
Бактерии, микобактерии, актиномицеты,
метанобактерии могут синтезировать витамин
В12. В настоящее время витамин В12
получают только м/б путем, налажен также
промышленный метод биосинтеза витамина
В2 , применяемый сейчас вместе с
химическим синтезом. М/б способом
получают бета-каротин — провитамин
витамина А1.
Аминокислоты. Как показали исследования
зарубежных и советских ученых, м/о при
росте на простых синтетических питательных
средах с сахарами (в качестве источников
углерода) и солями аммония или мочевины (в
качестве источника азота) способны в
определенных условиях выращивания
накапливать в среде значительное
количество (десятки граммов на 1 л
среды) тех или иных а/к. Для большего
объема выхода получают так называемые
«мутанты» — микробы с измененными
свойствами, кл обрабатывают хим соед или
облучают у/ф светом; в результате
происходят изменения в обмене веществ, и
микроорганизмы начинают выделять нужные
для человека соединения.Так, Micrococcus
glutamicus и Brevibacterium divaricatum
выделяют до 50—60 г на 1 л питательной
среды глутаминовой кислоты; Brevibact.
monoflagellum и Br. pentosoalaninicum —
до 50 г/л аланина; мутанты продуцентов
лизина выделяют его до 30 г/л, валин
накапливается в среде активными штаммами
— около 20 г/л. Гораздо меньше (4— 10
г/л) образуют микробы триптофана —
важнейшей, необходимой для животного
организма аминокислоты, которую человек и
животные сами не могут синтезировать.
Гормоны. Г. регулируют многие жизненно
важные процессы — развитие, созревание,
рост, процессы, управляющие обменом
веществ. Для медицинских целей гормоны
получают из желез внутренней секреции
животных. Но для того чтобы получить 1 г
гормона, нужно забить несколько тысяч голов
скота. Химический синтез сложен. Если в
среду, где растет м/о, добавить
определенное вещество, то уже через
несколько часов образуется соединение с
гормональными свойствами, обладающее
высокой физиологической активностью, т.к.
м/о «изменяют» строение молекулы
вещества, которое было внесено в среду. С
помощью важных химических реакций
соединение приобретает ценные
биологические свойства – процесс
трансформации. Способность к
трансформации стероидов обнаружена у
многих м/о: бактерий, актиномицетов,
дрожжей, грибов. Так, с помощью м/о могут
быть получены кортизон и гидрокортизон,
преднизон и преднизолон — ценные
препараты гормонального действия, широко
используемые в лечебной практике.
Ферменты — биокатализаторы , отл-ся
мощностью каталитического действия и
высокой специфичностью действия. М/о,
обладающие интенсивным обменом веществ,
имеют акт ферментативный аппарат,
синтезируют разн. ферменты. Способность к
образованию нужного фермента или
комплекса ферментов у м/о можно повысить
с помощью методов селекции или путем
подбора оптимальной среды, температуры,
аэрации и регулировать состав образующихся
соединений. Продуцентами многих
ферментов, которые получают сейчас в
производстве, являются грибы. Бактерии и
актиномицеты также используются для этой
цели. Например, амилазы —получают из
грибов и бактерии Вас. subtilis;
протеолитические ферменты из
актиномицета Act. griseus; кератиназа и
протеиназа продуцируются
актиномицетом Act. fradiae.
Пектинолитические ферменты анаэробные бактерии. Нуклеазы были
получены из культур актиномицетов,
микобактерий и других микроорганизмов.
12. Приведите общую характеристику
антибиотиков. Обоснуйте принципы
классификации антибиотиков.
Антибиотики — вещества природного или
полусинтетического происхождения,
подавляющие рост живых клеток, чаще
всего прокариотических или простейших.
Антибиотик — вещество микробного,
животного или растительного
происхождения, способное подавлять рост
определенных микроорганизмов или
вызывать их гибель.
Антибиотики природного происхождения
чаще всего продуцируются актиномицетами,
реже — немицелиальными бактериями.
Некоторые антибиотики оказывают сильное
подавляющее действие на рост и
размножение бактерий и при этом
относительно мало повреждают или вовсе не
повреждают клетки макроорганизма, и
поэтому применяются в
качестве лекарственных средств.
Некоторые антибиотики используются в
качестве цитостатических
(противоопухолевых) препаратов при
лечении онкологических заболеваний.
Антибиотики не воздействуют на вирусы, и
поэтому бесполезны при лечении
заболеваний, вызываемых вирусами
(например, грипп, гепатиты А, В, С, ветряная
оспа, герпес, краснуха, корь).
Классификация.
По спектру действия:
-антибактериальные : А) действующие на
грамм+ бактерии (бензилпенициллин,
ристомицин, новобиоцин). Б) действующие на
грамм- бактерии (полимиксин). С)
антибиотики широкого спектра действия
(левомицетин, канамицин, мономицин,
гентамицин)
-противогрибковые (нистатин, леворин,
гризеофульвин)
-противоопухолевые, включающие в себя
6 групп: актиномицины, антрациклины,
оливомицины, брунеомицины, блеомицины,
интерфероны (стоталон и эленин)
По химической структуре:
1.Ациклическоие (нистатин, кандицин,
микозамин, пирозамин)
2.Гетероциклические (гризеофульвин)
3.Макроциклические (макролидазы,
эритромицины)
4.Ароматические (гигромицин,
хлорамфеникол)
5.Аминогликозидные (тобрамицин,
гентамицин, стрептомици)
6.Полипептиды (грамицидин, полимиксин)
7.Антибиотики, действующие на синтез
бактериальной клеточной оболочки
(пенициллины, монобактамы, ристомицин,
цефалоспорины, карбапенемы,
гликопептиды, бацитрацин, циклосерин)
8.Антибиотики, нарушающие синтез белков
(аминогликозиды, тетрациклины-ингибиторы
30 S-субъединиц рибосом, хлорамфеникол,
макролиды, линкомицин-ингибиторы 50 S субъединиц рибосом6 левомицитин,
эритромицины, канамицин)
9.Антибиотики, нарушающие синтез белков и
порядок генетического кода
(аминогликозиды)
10.Антибиотики, нарушающие синтез
нуклеиновых кислот (противоопухолевые,
неомицин., актидион, эдеин, рифампицинингибитор ДНК-зависимой РНК-полимеразы,
хинолоны-ингибитор ДНК-гиразы)
11.Антибиотики, нарушающие целостность
цитоплазматической мембраны
(проивогрибковые, нистатин, кандицидин,
полимиксины).
13. Определите механизм
физиологического действия
антибиотиков.
Бактериостатическое или бактерицидное
действие антибиотиков осуществляется путем
интерференции и расстройства регуляции
механизмов, обуславливающих: а) синтез
бактериальной стенки; б) функцию
цитоплазматической оболочки; в)
внутриклеточные механизмы синтеза
протеинов и нуклеиновых кислот.
а) Синтез бактериальной стенки нарушается
группой антибиотиков, среди которых
пенициллин играет главную роль.
Пенициллины вообще препятствуют
образованию пептидных мостиков, которые
соединяют полисахаридные цепи,
препятствуя утолщению бактериальной
стенки. Пенициллины оказывают
непосредственное действие на трансферазу,
которая контролирует реакцию образования
пептидных связей между 2 цепями аминовых
кислот. Этот же механизм лежит в основе
также и действия цефалоспоринов и
циклосерина. Новобиоцин и бацитрацин
сочетают свое действие в отношении
бактериальной стенки (что препятствует
развитию этой стенки в толщину) с действием
на цитоплазматическую оболочку. б)
Функция цитоплазматической оболочки
(выборочная проницаемость) нарушается
действием группы циклических пептидов
(полимицины, холицистин, грамицидин,
тироцидин). В контакте с микробной клеткой
эти антибиотики вызывают выход из клетки
обладающих малым молекулярным весом
веществ, действуя таким образом на
цитоплазматическую оболочку.в)
Внутриклеточные механизмы синтеза
нуклеиновых кислот и протеинов нарушаются
в результате селективного действия
антибиотиков на некоторые этапы этого
комплексного биохимического процесса.
Механизм антимикробного действия.
По механизму антимикробного действия
антибиотики можно разделить на несколько
групп:
- ингибиторы синтеза клеточной стенки
(муреина):
Бета-лактамные антибиотики (пенициллины,
цефалоспорины, монобактамы и
карбопенемы).
Гликопептиды (ванкомицин, клиндамицин).
При этом механизм блокады синтеза
бактериальной клеточной стенки
ванкомицином отличается от такового у
пенициллинов и цефалоспоринов, и,
соответственно, не конкурирует с ними за
места связывания. Поскольку пептидогликана
нет в стенках животных клеток, то эти
антибиотики обладают очень низкой
токсичностью для макроорганизма, и их
можно применять в высоких дозах
(мегатерапия);
- вызывающие повреждение
цитоплазматической мембраны - эти
повреждения могут быть самыми различными
(блокирование фосфолипидных или белковых
компонентов, нарушение проницаемости
клеточных мембран, изменение мембранного
потенциала и т.д.) К таким антибиотикам
относятся: полиеновые, полипептидные
антибиотики.
При этом полиеновые антибиотики обладают
ярко выраженной противогрибковой
активностью, изменяя проницаемость
клеточной мембраны путем взаимодействия
(блокирования) со стероидными
компонентами, входящими в ее состав
именно у грибов, а не бактерий;
- подавляющие белковый синтез нарушение синтеза белка может происходить
на всех уровнях, начиная с процесса
считывания информации с ДНК и кончая
взаимодействием с рибосомами блокирование связывания транспортной тРНК с 30S субъединицами рибосом
(аминогликозиды), с 50S субъединицами
рибосом (макролиды) или с информационной
и-РНК (на 30S субъединице рибосом тетрациклины). Эта группа антибиотиков самая многочисленная, в нее входят:
аминогликозиды, макролиды, тетрациклины,
хлорамфеникол (левомицетин), нарушающий
синтез белка микробной клеткой на стадии
переноса аминокислот на рибосомы.
Интересно отметить, что аминогликозид
гентамицин, угнетая белковый синтез в
бактериальной клетке, способен нарушать
синтез белковой оболочки вирусов, и поэтому
может обладать противовирусным действием;
- ингибиторы синтеза нуклеиновых
кислот - эти антибиотики обладают не
только антимикробной, но и цитостатической
активностью, и поэтому используются как
противоопухолевые средства. Один из
антибиотиков относящихся к этой группе рифампицин, ингибирует ДНК-зависимую
РНК-полимеразу, и тем самым блокирует
синтез белка на уровне транскрипции.
14. Опишите методы получения
антибиотиков.
Более половины из известных антибиотиков
продуцируют лучистые грибы рода
Streptomyces — актиномицеты
(стрептомицеты). К этой группе относятся
стрептомицин и другие антибиотикигликозиды (неомицины, канамицины),
тетрациклины, левомииетин, антибиотикимакролиды (эритромицин, олеандомицин) и
анзамицины (рифамицин), полиеновые
антибиотики (нистатин) и др. Другим важным
продуцентом являются лучистые (плесневые)
грибы — различные виды рода Penicillium.
Они осуществляют биосинтез пенициллинов,
а также некоторых противоопухолевых и
противовирусных антибиотиков. Бактерии,
главным образом рода Bacillus, продуцируют
большинство антибиотиков- полипептидов.
Они, как правило, высокотоксичны, но
некоторые из них применяют в медицине
(грамицидин, полимиксин и др.).
Способы получения антибиотиков
можно подразделить на три основные
группы.
I. Микробиологический синтез на
основе плесневых или лучистых грибов. Этим
способом получают антибиотики
тетрациклинового ряда, природные
пенициллины, антибиотики-гликозиды,
макролиды и др.
II. Химический синтез из простых
органических веществ. Его используют для
получения антибиотиков, имеющих
несложную химическую структуру
(левомицетин и его производные).
Единичные антибиотики (хлорамфеникол)
получают химическим синтезом.
III. Сочетание микробиологического и
химического синтеза. На основе
трансформации молекул природных
антибиотиков получают полусинтетические
антибиотики (полусинтетические
пенициллины, цефалоспорины, тетрациклины
и др.).
Получение большинства природных
антибиотиков основано на биосинтезе,
осуществляемом в клетке м/о. Получение
антибиотиков с помощью мб синтеза
включает такие основные этапы, как: 1.
изыскание высокопроизводительных штаммов
продуцентов, 2.подбор питательных сред, 3.
процесс ферментации, 4.выделение, 5.
очистка антибиотика.
Биосинтез выполняют в специальных
аппаратах — ферментерах — вместимостью в
несколько десятков тысяч литров.
Ферментацию проводят «глубинным
способом», который заключается в том, что
рост плесени и образование антибиотика
происходят по всей толще ферментационной
массы. Каждый из микроорганизмов требует
специальных условий ферментации:
температуры, подачи воздуха (аэрации),
определенной продолжительности процесса.
Для обеспечения жизнедеятельности
микроорганизма и максимального накопления
антибиотика необходимы специальные
питательные среды. Регулируя качественный
и количественный состав ингредиентов
питательных сред, можно существенно
влиять на выход антибиотика. Питательные
среды вначале подают в посевные аппараты
(через установки непрерывной
стерилизации). Здесь происходит
выращивание культур. Затем смесь культуры
и питательной среды перемещают в
ферментер, где происходит процесс
биосинтеза. В ферментер добавляют также
пеногасители во избежание образования
пены при аэрации. А/б выделяют из
культуральной жидкости осаждением, с
помощью адсорбционной или ионообменной
хроматографии, экстракцией различными
органическими растворителями или при
различных значениях среды. Очистку
антибиотика-сырца осуществляют
хроматографическим методом или
противоточной экстракцией с последующей
перекристаллизацией.
Технологии создания и производства
антибиотиков. М/о, производящие
вторичные метаболиты, проходят стадию
быстрого роста, тропофазу, во время
которой синтез вторичных веществ
незначителен. По мере замедления роста изза истощения одного или нескольких
необходимых питательных веществ в
культуральной среде м/о переходит в
идиофазу; именно в этот период
синтезируются идиолиты. Эти особенности
культурального роста необходимо учитывать
при производстве. Например, в случае
антибиотиков большинство микроорганизмов
в процессе тропофазы чувствительно к
собственным антибиотикам, однако во время
идиофазы они становятся к ним устойчивыми.
Чтобы уберечь микроорганизмы,
продуцирующие антибиотики, от
самоуничтожения, важно быстро достичь
идиофазы и затем культивировать м/о в этой
фазе. Это достигается путем варьирования
режимов культивирования и составом
питательной среды на стадиях быстрого и
медленного роста.
Полусинтетические
антибиотики. Комбинированным способом:
методом биологического синтеза получают
основное ядро молекулы нативного
антибиотика, а методом химического синтеза,
путем частичного изменения химической
структуры — полусинтетические препараты разработка метода получения
полусинтетических пенициллинов. Методом
биосинтеза было извлечено ядро
пенициллина — 6-аминопенициллановая
кислота (6-АПК), которая обладала слабой
антимикробной активностью. Путем
присоединения к молекуле 6-АПК бензильной
группы создан бензилпенициллин, который
теперь получают и методом биологического
синтеза.
15. Дайте общую характеристику
витаминов.
Витамины - органические вещества
растительного, реже животного
происхождения, разнообразной химической
структуры, в малых дозах необходимые для
нормальной жизнедеятельности организма.
Часто витамины входят в состав ферментов,
то есть биологических катализаторов
процессов живой клетки. Витамины
участвуют во множестве биохимических
реакций, выполняя каталитическую функцию
в составе активных центров большого
количества разнообразных ферментов, либо
выступая информационными регуляторными
посредниками, выполняя сигнальные
функции экзогенных прогормонов и
гормонов.Витамины не являются для
организма поставщиком энергии, однако
витаминам отводится важнейшая роль в
обмене веществ. Концентрация витаминов в
тканях и суточная потребность в них
невелики, но при недостаточном поступлении
витаминов в организме наступают
характерные и опасные патологические
изменения. Большинство витаминов не
синтезируются в организме человека.
Поэтому они должны регулярно и в
достаточном количестве поступать в
организм с пищей или в виде витаминноминеральных комплексов и пищевых добавок.
Исключения составляют витамин К,
достаточное количество которого в норме
синтезируется в толстом кишечнике человека
за счёт деятельности бактерий, и витамин В3,
синтезируемый бактериями кишечника из
аминокислоты триптофана. Известно около
полутора десятков витаминов. Исходя из
растворимости, витамины делят на
жирорастворимые — A, D, E, K и
водорастворимые — все остальные (B, C и
др.). Жирорастворимые витамины
накапливаются в организме,их депо являются
жировая ткань и печень. Водорастворимые
витамины в существенных количествах не
депонируются (не накапливаются) и при
избытке выводятся с водой. Это объясняет
то, что гиповитаминозы довольно часто
встречаются относительно водорастворимых
витаминов, а гипервитаминозы чаще
наблюдаются относительно жирорастворимых
витаминов.Витамины отличаются от других
органических пищевых веществ тем, что не
включаются в структуру тканей и не
используются организмом в качестве
источника энергии (не обладают
калорийностью). На основании химического
строения витамины объединены в четыре
группы.
1. Алифатические:а) производные лактонов
ненасыщенных полиоксикарбоновых кислот
(аскорбиновая кислота - витамин С);б)
алифатические ненасыщенные кислоты
(высоконепредельные жирные кислоты по
типу линолевой и линоленовой - витамин
F).2. Алициклические:а) ретинолы
(циклогексеновые соединения - витамина A,
A1 или каротиноиды).3. Ароматические:а)
нафтохиноны (витамин K1 - филлохинон,
витамин К2 - фарнахинон).4.
Гетероциклические:а) хромановые
(токоферолы - витамин Е);б)
фенилахромановые (биофлавоноиды витамин Р);в) пиридинкарбоновые
(никотиновая кислота - витамин РР);г)
пиридоксиновые (пиридоксин - витамин
В6);д) пиримидинотиазовые (тиамин витамин B1);е) птериновые (фолиевая
кислота - витамин Вc);ж) изоаллоксазиновые
(рибофлавин - витамин В2);з) кобаламиновые
(цианокобаламин - витамин B12).
16.Опишите и обоснуйте
физиологическую роль гормонов в
организме человека.
Основные гормоны и их
физиологическое действие:
1)АКТГ - адренокортикотропный гормон
Действие, эффект:
-Стимулирует образование в корковом слое
надпочечников глюкокортикоидов, слабо
стимулирует образование
минералокортикоидов и половых гормонов.
-Вненадпочечниковое действие: усиливает
расщепление жиров, повышает секрецию
инсулина и соматотропина.
2) ТТГ - тиреоидный гормон
Действие, эффект: Стимулирует
образование тироксина щитовидной железой
3) ФСГ - фолликулостимулирующий
гормон
Действие, эффект:
-У женщин совместно с ЛГ стимулирует
развитие яйцеклетки в фолликулах яичников
и секрецию эстрогена фолликулами на
ранних стадиях менструального цикла;
-у мужчин вызывает образование спермы.
4) Окситоцин (олигопептид)
Действие, эффект: Стимулирует
сокращение гладкой мускулатуры матки при
родах, выделение молока после родов.
5) ЛГ - лютеинизирующий гормон
Действие, эффект: Стимулирует овуляцию,
образование желтого тела, секрецию
эстрогена и прогестерона, у мужчин
вызывает образование андрогенов
6)Пролактин (ПЛ, лактогенный гормон,
пептидный гормон)
Действие, эффект ПЛ: Совместно с ЛГ
вызывает секрецию гормонов желтым телом.
Вызывает лактацию после родов (выделение
молока). Выделяется в кровь при стрессе.
7) МСГ - меланоцитостимулирующий
гормон
Действие, эффект: Участвует в
образовании пигментов покровов и сетчатки
глаза.
8) АДГ, ВП - антидиуретический гормон,
вазопрессин, олигопептид
Действие, эффект: Увеличивает
количество реабсорбированной воды в
почечных канальцах
9) Тироксин
Действие, эффект: Усиливает обмен
веществ. Вместе с соматотропином
контролирует скорость роста и развития,
содержит йод.
10)ПТГ - паратиреоидный гормон
Действие, эффект: Увеличивает
содержание кальция и фосфора в крови за
счет их поступления из костей
11) Адреналин
Действие, эффект: Усиливает и учащает
сердечные сокращения,
повышает возбудимость сердечной мышцы,
расширяет сосуды сердца и мозга и.т.д.
12) Норадреналин
Действие, эффект: Норадреналин
вызывает сужение всех кровеносных сосудов.
13)Альдостерон
Действие, эффект: Увеличивает
количество натрия и воды за счет
реабсорбции из почечных канальцев
14)Кортизон, Гидрокортизон
Место образования: Надпочечники,
корковый слой
Действие, эффект: Стимулирует распад
пищи для энергетических потребностей и
таким образом повышает устойчивость к
стрессу; уменьшает воспаление.
17. Укажите каким образом проявляется
физиологической действие гормонов.
Виды действия гормонов (гемокринное,
изокринное, нейрокринное и т.д.)
Физиологическая
роль гормонов многообразна. Они
регулируют все виды обмена веществ и
вегетативные функции, стимулируют
морфогенез (рост и дифференциация
тканей), половое развитие организма,
поддерживают постоянство внутренней
среды организма (гомеостаз), воздействуют
на развитие нервной ткани и др. Так,
соматотропный гормон стимулирует рост
тканей; гонадотропные гормоны регулируют
рост и развитие половых желез, гормоны
которых воздействуют на развитие других
частей полового аппарата и на проявление
вторичных половых признаков.
1) собственно гормональное,
или гемокринное, т.е. действие на
значительном удалении от места
образования, через кровь;
2) изокринное, или местное, когда гормон,
синтезированное в одной клетке, оказывает
действие на соседнюю клетку, находящуюся в
тесном контакте с первой, и высвобождение
гормона происходит в межтканевую жидкость
и кровь;
3) нейрокринное, или нейроэндокринное
(синаптическое и несинаптическое),
действие, когда гормон, высвобождаясь из
нервных окончаний, выполняет функцию
нейромодулятора-комедиатора, т.е.
вещества, изменяющего (обычно
усиливающего) действие нейромедиатора;
4) паракринное — разновидность
изокринного действия, но при этом гормон
поступает в межклеточную жидкость и
влияет на ряд клеток, расположенных в
непосредственной близости;
5) юкстакринное – разновидность
паракринного действия, когда гормон не
попадает в межклеточную жидкость, а
передается непосредственно через
плазматическую мембрану рядом
расположенной клетки-мишени;
6) аутокринное, когда высвобождающийся
гормон оказывает влияние на ту же самую
клетку, изменяя её состояние;
7) солинокринное, когда гормон поступает
в просвет протока и достигает по нему другой
клетки, оказывая на неё воздействие
(например, некоторые желудочно-кишечные
гормоны).
18. Дайте характеристику различным
типам гормонов.
Пептидные: адренокортикотропный гормон
(АКТГ, кортикотропин), соматотропный (СТГ),
меланоцитостимулирующий (МСГ),
пролактин, паратгормон, кальцитонин,
инсулин, глюкагон.
Протеидные (глюкопротеиды): тиротропный
(ТТГ), фолликулостимулирующий (ФСГ),
лютеинизирующий (ЛГ), тироглобулин.
Олигопептиды, или малые пептиды:
гипофизотропные гормоны и гормоны
желудочно-кишечного тракта.
Стероидные (липидные): кортикостерон,
кортизол, альдостерон, прогестерон,
эстрадиол, эстриол, тестостерон, которые
секретируются корой надпочечника и
половыми железами. К этой группе можно
отнести и стеролы витамина D –
кальцитриол.
Производные арахидоновой кислоты:
простагландины, относящиеся к группе
эйкозаноидов.
Амины (производные аминокислоты
тирозина): адреналин и норадреналин,
синтезируемые в мозговом слое
надпочечника и других хромаффинных
клетках, а также тироидные гормоны.
Белковые гормоны гидрофильны и могут
переноситься кровью как в свободном, так и
в частично связанном с белками крови
состоянии.
Стероидные и тироидные гормоны
липофильны (гидрофобны), отличаются
небольшой растворимостью, основное их
количество циркулирует в крови в связанном
с белками состоянии.
19. Опишите и обоснуйте значение и
применение гормонов в качестве
лекарственных средств в медицине.
Гормональные препараты занимают одно из
важнейших мест в медицине при лечении
самых разных заболеваний, а также часто
применяются в качестве средств
контрацепции и в спортивной практике
(например, для наращивания мышечной
массы, хотя в большинстве случаев их
использование в спорте незаконно).
Все синтетические гормональные препараты
являются по своему механизму действия и
вызываемым в организме эффектам
аналогами естественных гормонов человека.
Гормоны – это биологически активные
вещества, которые вырабатываются в
железах внутренней секреции, а также
определенными группами клеток в некоторых
тканях. Все гормоны имеют огромное
значение в регуляции разнообразных
функций организма.
Применение гормонов в качестве
лекарственных средств.
· инсулин – при сахарном диабете;
· тироксин – при гипофункции щитовидной
железы;
· соматотропин – при гипофизарной
карликовости;
· дезоксикортикостерон – для лечения
гипокортицизма;
· минералокортикоиды – при болезни
Аддисона, гипокортицизме;
· эстрогенные препараты – при
патологических состояний, связанных с
недостаточной функцией яичников, для
восстановления нарушенных половых циклов;
· андрогенные препараты – при
гипофункции семенников, функциональных
нарушениях в половой системе.
· глюкокортикоиды (кортизон,
гидрокортизон) и их аналоги (преднизалон,
дексаметазон и др.) применяют для лечения
аллергических и аутоиммунных заболеваний
(ревматоидный артрит, ревматизм,
коллагенозы, бронхиальная астма,
дерматиты), как противовоспалительные и
иммунодепрессивные средства (для
подавления отторжения пересаженных
органов); для профилактики и лечения шока;
· вазопрессин – при несахарном диабете;
· окситоцин – для стимуляции родовой
деятельности;
· кальцитонин – при остеопорозе,
замедленном срастании переломов,
парадонтозе;
· паратгормон – при гипокальцемии,
обусловленной послеоперационным
гипопаратиреозом;
· глюкагон – при гипогликемии;
· эстрогенные препараты и их комбинации
с прогестинами – при климактерическом
синдроме;
· простагландины Е – при гипертонии,
бронхиальной астме, язве желудка,
простагландины F – для прерывания
беременности, стимуляции родов;
· препараты с активностью пролактина
(лактин) – при недостаточной лактации в
послеродовом периоде.
Использование синтетических аналогов
гормонов:
· аналоги глюкокортикоидов
· аналоги женских половых гормонов –
перроральные контрацептивы;
· синтетические эстрогены
(диэтилстильбэстрол и синэстрол) – для
лечения опухоли предстательной железы;
· синтетический аналог тестостерона
(тестостерон – пропионат) – для лечения
опухоли молочной железы;
· анаболические стероиды –
метиландростендиол, нероболил, ретаболил
и др
20. Опишите строение, свойства,
биологические функции инсулина в
организме человека и животных.
Инсули́ н- гормон пептидной природы,
образуется в бета-клетках островков
Лангерганса Поджелудочной железы.
Оказывает многогранное влияние на обмен
практически во всех тканях. Основное
действие инсулина заключается в снижении
концентрации глюкозы в крови.
Место образования: Поджелудочная
железа при очень высоком уровне глюкозы в
крови
Строение. Молекула инсулина образована
двумя полипептидными цепями,
содержащими 51 аминокислотный остаток: Aцепь состоит из 21 аминокислотного остатка,
B-цепь образована 30 аминокислотными
остатками. Полипептидные цепи соединяются
двумя дисульфидными мостиками через
остатки цистеина, третья дисульфидная связь
расположена в A-цепи.
Первичная структура инсулина у разных
биологических видов несколько различается,
как различается и его важность в регуляции
обмена углеводов. Наиболее близким к
человеческому является инсулин свиньи,
который различается с ним всего одним
аминокислотным остатком: в 30 положении Bцепи свиного инсулина расположен аланин, а
в инсулине человека —
треонин; бычий инсулин отличается тремя
аминокислотными остатками.
Функции:
1.Инсулин является важнейшим регулятором
в промежуточном обмене веществ. Главное
его действие заключается в понижении
уровня сахара в крови.
2. Облегчает работу мышечным и жировым
клеткам по поглощению и использованию
глюкозы, тормозит образование новых
молекул глюкозы в печени.
3. Инсулин способствует формированию
запаса глюкозы в клетках в форме гликогена,
оказывает действие накоплению других
веществ, которые тоже могут быть
источниками энергии,— жира, белка.
4. Инсулин частично накапливается в
поджелудочной железе, чтобы освободиться
и соединиться в дополнительном количестве,
ему необходимо повышение уровня глюкозы
в крови. Инсулин вырабатывается постоянно,
но скорость его секреции в отличие от его
действия меняется.
Само действие скоординировано с
эффектами других гормонов: глюкагона,
катехоламинов, которые повышают уровень
глюкозы в крови, что, в свою очередь, и
обеспечивает поддержание этого уровня в
узких пределах нормы (около 80-100 мг
глюкозы на 100 мл крови).
5. Кроме того, инсулин участвует в
образовании гликогена в печени.
6. Играет немаловажную роль в
энергетическом балансе организма,
препятствуя переходу аминокислот в сахара.
7. Способствует переходу углеводов в жиры.
8. Улучшает белковый синтез.
Вывод: инсулин участвует практически во
всех жизненно важных процессах организма.
21. Опишите физиологическое действие
эритропоэтина.
Эритропоэтин – почечный гормон,
контролирует и регулирует процесс
образования эритроцитов (эритропоэз) в
красном костном мозге. 90% эритропоэтина
синтезируется в клетках капилляров
почечных клубочков и 10% продуцируется
клетками печени.
Физиологическое действие.
Эритропоэтин — физиологический
стимулятор эритропоэза. Он
активирует митоз и
созревание эритроцитов из клетокпредшественников эритроцитарного ряда.
Секреция эритропоэтина почками
усиливается при кровопотере,
различных анемических состояниях
при ишемии почек
,при гипоксических состояниях.
Секреция эритропоэтина почками также
усиливается под
влиянием глюкокортикоидов, что служит
одним из механизмов быстрого повышения
уровня гемоглобина и кислород-снабжающей
способности крови при стрессовых
состояниях. Уровень гемоглобина и
количество эритроцитов в крови повышаются
уже через несколько часов после введения
экзогенного эритропоэтина.
Эритропоэтин вызывает усиленное
потребление костным мозгом железа, меди,
витамина B12 и фолатов, которое приводит к
снижению уровней железа, меди и витамина
B12 в плазме крови, а также снижению
уровней транспортных белков —
ферритина и транскобаламина.
Эритропоэтин повышает
системное артериальное давление. Он также
увеличивает вязкость крови за счёт
увеличения соотношения эритроцитарной
массы к плазме крови.
22. Дайте общую характеристику
иммунной системы человека.
Иммунитет - защита организма от
генетически чужеродных агентов экзогенного
и эндогенного происхождения, направленная
на сохранение и поддержание ген-го
гомеостаза организма, его структурной,
функц-й, биохим. целостности. Принцип
работы защитных механизмов состоит в
распознавании, переработке и элиминации
чужеродных структур. Защита осущ. с
помощью двух систем - неспецифического
(врожденного, естественного) и
специфического (приобретенного)
иммунитета. Эти две системы представляют
собой 2 стадии единого процесса защиты
организма. Неспец-й им-т выступает как
первая линия защиты и как заключительная
ее стадия, а система приобретенного
иммунитета выполняет промежуточные
функции специфического распознавания и
запоминания чужеродного агента.
Иммунная система объединяет органы и
ткани, в кот-х происходит образование и
взаимод-е клеток — иммуноцитов,
выполняющих ф-ю распознавания
чужеродных субстанций (антигенов) и
осуществляющих специфические реакции
защиты. В организме взрослого человека им.
система представлена: красным костным
мозгом - источником стволовых клеток для
иммуноцитов, центральным органом
лимфоцитопоэза (тимус),периферическими
органами лимфоцитопоэза
(селезенка, лимфатич. узлы, скопления
лимфоидной ткани в органах),
лимфоцитами крови и лимфы, популяциями
лимфоцитов и плазмоцитов, проникающими
во все соединит-е и эпител-е ткани. Клетками
иммунной системы принято считать все
лейкоциты крови, условно разделяемые на 5
групп: моноциты, нейтрофилы, эозинофилы,
базофилы и лимфоциты. Лимфоциты принято
разделять исходя из мест их первичного
формирования на Т-лимфоциты (проходят
основные этапы созревания в тимусе,
ним относят 70—80% всех лимфоцитов
крови) и В-лимфоциты (у млекоп-х созревают
в красном костном мозге и секретир-т
антитела). Т-лимфоциты в зависимости от
выполняемых фун-й подразделяют на: Ткиллеры, уничтожающие клетки, несущие
антиген; Т-хелперы - стимулируют
выработку антител и Т-супрессоры –
тормозящие активность В- и Т-лимфоцитов и
предупреждающие чрезмерные иммунные
реакции.
Антитела(иммуноглобулины) — это
сложные белки, входящие в состав
адаптивной иммунной системы, способные
специфически соединяться с
соответствующими антигенами (например, с
бактериальными) и обезвреживать их.
Антитела секретируются плазмоцитами.
Антитела образуются не против всей
молекулы белка или бактериальной клетки, а
только к небольшим участкам на их
поверхности, получивших название
антигенных детерминант. Молекула антитела
имеет форму Y и состоит из 4 полипептидных
цепей — 2 тяжелых цепей — Н-цепей и
параллельно располож-х 2 легких — L-цепей,
соединенных дисульфидными (S—S)
мостиками. Каждая Н- и L-цепь
иммуноглобулиновой молекулы
имеет вариабельные области V,
располагающиеся на обоих ветвях Н- и Lцепей, и постоянные области С (в
основании рогатки). В 2 V областях находятся
антигенсвязывающие участки — два Fabфрагмента — места распозн-я и связывания
антигена. Постоянные области (обеспечивают
связывание компонентов комплемента и
клеточных рецепторов) - в Fc-фрагменте,
образованном Н-цепями.
Система комплемента. Комплемент-группа
белков, содержащихся в сыворотке крови.
Активизируется когда антитело связывается с
антигеном, что приводит к лизису
определенных типов клеток (лизис,
опосредованный комплементом) или к
образованию БАВ, кот-е, прикрепляясь к
бактериям, облегчают их фагоцитоз
нейтрофилами. Такие в-ва назт опсонинами.
Комплекс гистосовместимости. Главные
молекулы гистосовместимости — сем-во
гликопротеинов, кодируемое генами,
составляющими главный комплекс
гистосовместимости (МНС). В пределах
МНС локализованы гены, контролирующие
главные трансплантационные антигены и
гены, определяющие интенсивность
иммунного ответа на тот или иной
конкретный антиген. Существует два
основных класса молекул МНС, каждый из
которых представляет собой набор
гликопротеинов клеточной поверхности.
Молекулы МНС класса I экспрессируются
практически на всех клетках,
молекулы класса II — на клетках,
участвующих в иммунных ответах
(лимфоцитах, макрофагах). Молекулы класса
I узнаются цитотоксическими Т-клетками
(киллерами), которые должны
взаимодействовать с любой клеткой
организма, оказавшейся зараженной вирусом.
В зависимости от механизма уничтожения
антигена различают клеточный и
гуморальный иммунитет.
При клеточном
иммунитете эффекторными клетками явл.
Т- киллеры. Они участвуют в уничтожении
чужеродных или патологических собственных
(например, опухолевых) клеток, и выделяют
литические в-ва.
При гуморальном
иммунитете эффекторными клетками явл.
плазматические клетки, к-е синтезируют и
выделяют в кровь антитела.
23. Охарактеризуйте биологические
свойства и значение иммуноглобулинов.
Антитела (иммуноглобулины, Ig) —
особый класс гликопротеинов,
присутствующих на поверхности Bлимфоцитов в виде мембраносвязанных
рецепторов, в сыворотке крови и тканевой
жидкости в виде растворимых молекул, и
обладающих способностью избирательно
связываться с антигенами. Являются
важнейшим фактором
специфического гуморального иммунитета. Ig
используются иммунной системой для
идентификации и нейтрализации чужеродных
объектов - бактерий и вирусов и др. Ig
синтезируются плазматическими клетками,
которыми становятся некоторые Влимфоциты, в ответ на присутствие
антигенов. Для кажд. антигена формируются
плазматические клетки, вырабатывающие
специфичные для этого антигена антитела.
Молекула Ig имеет форму Y и состоит из 4
полипептидных цепей — 2 тяжелых цепей —
Н-цепей и параллельно располож-х 2 легких
— L-цепей, соединенных дисульфидными (S—
S) мостиками. Каждая Н- и L-цепь
иммуноглобулиновой молекулы
имеет вариабельные области V,
располагающиеся на обоих ветвях Н- и Lцепей, и постоянные области С (в
основании рогатки). В 2 V областях находятся
антигенсвязывающие участки — два Fabфрагмента — места распозн-я и связывания
антигена. Постоянные области (обеспечивают
связывание компонентов комплемента и
клеточных рецепторов) - в Fc-фрагменте,
образованном Н-цепями.
У млекопитающих выделяют пять классов Ig в— IgG, IgA, IgM, IgD, IgE, различающихся
между собой по строению и аминокислотному
составу тяжёлых цепей и по выполняемым
эффекторным функциям. Класс IgG
классифицируют на четыре подкласса (IgG1,
IgG2, IgG3, IgG4), класс IgA — на два
подкласса (IgA1, IgA2). Все классы и
подклассы составляют девять изотипов,
которые присутствуют в норме у всех
индивидов.
- IgG – основн.
иммуноглобулин сыворотки человека
(составляет 70-75 % всей фракции Ig -в),
наиболее активен во вторичном иммунном
ответе и антитоксическом иммунитете.
Благодаря малым размерам является
единственной фракцией Ig -в, способной к
транспорту через плацентарный барьер и тем
самым обеспечивающей иммунитет плода и
новорожденного. IgG вырабатываются при
обязательном участии Т-лимфоцитов.
IgM- Появляются при первичном иммунном
ответе B-лимфоцитами на неизвестный
антиген, составляют до 10 % фракции Ig -в.
Явл. наиболее крупными иммуноглобулинами
(970 кДа). Содержат 10-12 % углеводов.
Первыми синтезируются в организме
новорожденного, являются ранними
антителами против вирусов и
грамотрицательных бактерий.
Агглютинирующая и комплементсвязывающая
способности иммуноглобулинов М в сотни раз
выше, чем у иммуноглобулинов G.
IgA - составляет 15-20 % всей фракции
иммуноглобулинов, 80 % молекул IgA
представлено в мономерной форме у
человека. Осн. функцией IgA явл. защита
слизистых оболочек дыхательных,
мочеполовых путей и ЖКТ от инфекций.
Содержит 10-12 % углеводов, молекулярная
масса 500 кДа. Богатым источником IgA
явл.я грудное молоко. Этим обеспечивается
защита детей первых месяцев жизни при
естественном вскармливании.
IgD составляет менее 1% фракции Ig-в
плазмы, содержится в основном на мембране
некот-х В-лимфоцитов. Функции до конца не
выяснены, участвуют в дифференцировке
лимфоцитов. Молекулярная масса 175 кДа.
- IgE в свободном виде в плазме почти
отсутствует. Способен осуществлять
защитную функцию в организме от действия
паразитарных инфекций, обуславливает
многие аллергические реакции. Механизм
действия IgE проявляется ч/з связывание с
поверхностными структурами базофилов и
тучных клеток, с последующим
присоединением к ним антигена, вызывая
дегрануляцию и выброс в кровь высоко
активных аминов (гистамина и серотонина —
медиаторов воспаления). 200 кДа.
24. Охарактеризуйте гибридомы и их
свойства.
Гибридома — это клеточный гибрид
опухолевой клетки с лимфоцитом,
полученный при слиянии иммунной
антителообразующей клетки (лимфоцита) и
миеломной опухолевой клетки. Полученная
гибридная клетка обладает, с одной стороны,
способностью к синтезу моноклональных
антител (как иммунная клетка), а с другой
стороны - к неограниченному размножению
при наличии питательной среды (как
опухолевая клетка). Методику получения
гибридом, продуцирующих моноклональные
антитела (МКА) разработали в 1975. Кёлер и
Мильштейн. МКА - антитела,
вырабатываемые иммунными клетками,
принадлежащими к одному
клеточному клону, то есть произошедшими из
одной плазматической клеткипредшественницы. МКА имеют одинаковые
вариабельные области,
структуру, идиотип, аффинность и
специфичность к данному эпитопу.
Гибридомы получают в процессе осущ-я
нескольких стадий слияния миеломных
клеток и иммунных лимфоцитов: 1. Получ
опухолевых кл, погибающих при
последующей селекции гибридомных клеток.
2. Получение лимфоцитов - продуцентов
антител к заданным антигенам. Жив-е
иммунизируют введением антигена в брюш
полость, внутривен или подкож. 3. Слияние
лимфоцитов с опухолевыми клетками.
Сливающий агент- полиэтиленгликоль,
лизолецитин/вирус Сендай,электрическое
поле. 4. Скрининг гибридом. Применяют
среду ГАТ, (гипоксантин, аминоптерин и
тимидин),На среде родительск миеломные кл
погибают .Родители-лимфоциты, не
слившиеся с миеломными клетками, тоже
погибают, т.к. не способны расти вне
организма. Гибридомы сочетают способность
к неограничен росту и к синтезу нуклеотидов
по запасным путям - накапливаются в
культуре. 5. Проверка способности гибридом
продуцировать моноклон антитела к
заданному антигену,исп метод
иммуносорбентов. Образец культуральной
жидкости с гибридомными клетками вводят в
реакцию с соответств антигеном,
закрепленным на носителе. Для
распознавания комплекса антиген - антитело
к используемым антителам получают вторые
антитела путем иммунизации этими
иммуноглобулинами животного. Эти вторые
антитела ковалентно связывают с
ферментом. Если вырабатываемые
гибридомой антитела связывают заданный
антиген, то добавление к ним вторых антител
с пришитым ферментом ведет к образованию
комплекса антиген - моноклон антителоантитело к моноклональному антителу фермент. Последующее добавление
субстрата, соответствующего ферменту,
запускает ферментативную реакцию,
протекание которой регистрируется по
образованию ярко окрашенного продукта. 6.
Клонирование гибридомных клеток,
прошедших проверку на образование
моноклон антител, с постоянным контролем
на стабильность их иммунных свойств. 7.
Массовое культивирование гибридомы,
выделение, концентрирование и очистка
продуцируемых антител.
25. Опишите и обоснуйте принципы
применения моноклональных антител
для диагностики и лечения
заболеваний.
Достижение медицины— разработка и
клиниче исп био препаратов на основе
моноклональных антител. МКА - антитела,
однородные по структуре и специфичности,
кот можно производить в неогр кол-х с
помощью гибридомной технологии. МКА
могут использоваться для разных
практических целей: 1)для идентификации
клеток - выявления Т- и В-лимфоцитов и
других клеток, определения их свойств; 2)
для осуществления современных
радиоиммунных, иммуноферментных и
иммунолюминесцентных методов выявления
антигенов и антител; 3) для определения
локализации антигенов в организме и
доставки к ним (например, в опухоль)
лекарственных веществ, присоединенных к
антителам; 4) для приготовления
иммуносорбентов, позволяющих выделить
ели удалить из организма антигены или
клетки данной специфичности.
Используются в мед диагностике,если к ним
присоед радиоактив или магнитоактив
материалы и ввести их в живой организмможно выявить в нем патологич зоны. Если
получить антитела опред типа и
иммунизировать ими животное-образуются
анти-антитела (анти-идиотипные
антитела).-действуют на иммун систему как
псевдоантиген-могут быть использованы для
ее стимуляции-основано получение вакцин
нового типа. МКА мб предназначены для
борьбы с аллергенами. Благодаря высокий
специфичности МКА широко используются в
качестве зондов для точного определения
природы молекул поверхности клеток
(возможные раковые белки)и клеточных
органелл. С их помощью также можно
проводить детекцию активности
ферментов. Использование МКА лежит в
основе проведения распространенных на
сег.день ИФА .Обладая высокой
специфичностью МКА лежат в основе
реакций ИФА, их применение позволяет:
диагностировать инфекции, определять
гормоны, определять различные антигены и
антитела (п-р: анализ на ВИЧ инфекцию). На
сегодняшний день существует большое
многообразие коммерческих тест-систем с
МКА. МКА используются и в процессах
очистки веществ. Современные технологии
основаны на присоединении антител к
твердой матрице носителя.
МКА прим-ся для диагностики и
типирования опухолей, позволяет
обнаружить небольшие узелки опухоли и
метастазы по локализации в них
радиоактивности – если антитела связать с
изотопом.
Некоторые авторы выделяют след
области применения МКА: • с
диагностической целью: определение
экспрессии различных молекул; • блокада
рецепторов; • инактивация и лизис клеток
(лечение онкологических и аутоиммунных
заболеваний).
Препараты для клин исп были созданы для
обеспечения высокоспец, высокоаффин
сродства МКА с антигеном в сочетании с
минимизацией побочных эффектов, в
частности выработки пациентом антител к
чужеродному белку. Т.о., антитело человека
становится носителем антигенсвязывающего
фрагмента мышиного иммуноглобулина. Эти
препараты на 75% состоят из белка человека
и на 25% — из белка мыши. След. шагом
стало создание гуманизированных
моноклональных антител, на 80-95%
состоящих из белка человека и только на 510% — из белка мыши. Мышиного
происхождения в этих молекулах — только
гипервариабельные участки, формирующие
антигенсвязывающий центр. Такие МКА
применяются с лечебной целью и могут
вводиться многократно. Наконец, были
созданы генно-инженерные, полностью
гуманизированные МКА, молекулы
которых полностью состоят из белка
человека.
МКА прим-ся для лечения опухолей.
Известно три класса цитотоксических МКА.
Первый класс включает неконъюгированные
антитела, которые сами способны вызывать
гибель опухолевых клеток. Два др-х класса
представлены антителами
конъюгированными с токсинами и изотопами
(конъюгированные антитела). Наиболее
важными факторами, мешающими
эффективному использованию
моноклональных антител, являются
гетерогенность опухолевой массы и
иммуногенность антител. Гетерогенность
опухоли означает, что далеко не все
опухолевые клетки могут содержать антиген,
против которого направлено данное
специфичное антитело. Кроме того,
вследствие генетической нестабильности в
опухолевых клетках часто происходят
мутации, в том числе связанные с
поверхностными антигенами. В результате
часть клеток легко "ускользает" от
терапевтического действия данного
моноклонального антитела. Однако, Лечение
моноклональными антителами обычно
хорошо переносится больными и частота
побочных эффектов несопоставима с
аналогичным показателем для химиотерапии.
Перспективное направление в создании
новых препаратов на основе моноклональных
антител — каталитические антитела
абзимы. Это мол, облад св-ми антител
(могут связываться с определенными
эпитопами) и био катализаторов разл хим
реакций (энзимов). Области применения
абзимов: • Диагностика аутоиммунных заб-й
(анти-ДНК аутоантитела с каталитической
активностью). • Леч аутоиммунных заб-й. •
Леч инфекционных заб-й (создание абзимов,
направленных на специф катализ
инфекционных агентов).
26. Дайте общую характеристику
цитокинам (типы цитокинов, их
функции).
Цитокины — небольшие пептидные
информационные молекулы. Они регулируют
межклеточные и межсистемные
взаимодействия, определяют выживаемость
клеток, стимуляцию или подавление их
роста, дифференциацию, функциональную
активность и апоптоз, а также обеспечивают
согласованность действия иммунной,
эндокринной и нервной систем в нормальных
условиях в ответ на патологические
воздействия. Цитокины активны в очень
малых концентрациях. Их биологический
эффект на клетки реализуется через
взаимодействием со специфическим
рецептором, локализованным на клеточной
цитоплазматической мембране. Образование
и секреция цитокинов происходит
кратковременно и строго регулируется. Все
цитокины (около 200) по структурным
особенностям и биологическому действию
делятся на несколько самостоятельных групп.
Спектры биол-х активностей цитокинов
перекрываются: один и тот же процесс может
стимулироваться в клетке более чем одним
цитокином. Во многих случаях в действиях
цитокинов наблюдается синергизм.
Все цк-ны они имеют ряд общих
биохимических и функциональных
характеристик: плейотропность,
взаимозаменяемость биологического
действия, отсутствие антигенной
специфичности, проведение сигнала путем
взаимодействия со специфическими
клеточными рецепторами, формирование
цитокиновой сети.
Ц-ны не производятся "в запас", не
депонируются, не циркулируют долго по
кровеносной системе, а производятся "по
требованию", живут короткое время и
оказывают местное воздействие на
ближайшие клетки-мишени.
Функции цитокинов: 1.
Провоспалительные, т.е. способствующие
воспалительному процессу.
2. Противовоспалительные, т.е. тормозящие
воспалительный процесс. 3. Ростовые. 4.
Дифференцировочные.
5. Регуляторные. 6. Активирующие.
Функциональная классификация
цитокинов: 1. Провоспалительные,
обеспечивающие мобилизацию
воспалительного ответа (интерлейкины
1,2,6,8, ФНОα, интерферон γ). 2.
Противовоспалительные, ограничивающие
развитие воспаления (интерлейкины 4,10,
TGFβ). 3. Регуляторы клеточного и
гуморального иммунитета (естественного или
спец.), обладающие собственными
эффекторными функциями
(противовирусными, цитотоксическими).
Цитокины
выделяются активированной цитокинпродуцирующей клеткой и взаимодействуют с
рецепторами клеток-мишеней, находящихся
рядом с ней. Т.о., от одной клетки к другой в
виде цитокина передается сигнал, кот-й
запускает в ней дальнейшие биохим.
реакции.
Синтез цитокинов индуцируется, чаще всего,
микробными компонентами и продуктами.
Регуляторная роль цитокинов в организме не
ограничивается только иммунным ответом и
может быть разделена на четыре основных
составляющих: регуляция эмбриогенеза,
закладки и развития ряда органов, в том
числе органов иммунной системы; регуляция
отдельных норм. физиол. функций;
регуляция защитных реакций организма на
местном и системном уровне; регуляция
процессов регенерации поврежденных
тканей.
В зависимости от продуцентов и
биологических эффектов ЦК подразделяют на
группы (классы): интерфероны (ИФН),
интерлейкины (ИЛ), колониестимулирующие
факторы (КСФ), факторы некроза опухоли
(ФНО) и др.К цитокинам относят
колониестимулирующие факторы (КСФ, CSF),
интерфероны, хемокины, трансформирующие
ростовые факторы; фактор некроза
опухолей; интерлейкины со сложившимися
исторически порядковыми номерами и др.
Интерлейкины, имеющие порядковые номера,
начиная с 1, не относятся к одной подгруппе
цитокинов, связанных общностью функций.
Они в свою очередь могут быть разделены
на: провоспалительные цитокины, ростовые
факторы лимфоцитов, дифференцировочные
факторы лимфоцитов, отдельные
регуляторные цитокины. Интерфероны —
общее название, под которым в настоящее
время объединяют ряд белков со сходными
свойствами, выделяемых клетками организма
в ответ на вторжение вируса. Благодаря
интерферонам клетки становятся
невосприимчивыми по отношению к вирусу.
«Определяемый в качестве интерферона
фактор должен быть белковой природы,
обладать антивирусной активностью по
отношению к разным вирусам, по крайней
мере, в гомологичных клетках,
опосредованной клеточными
метаболическими процессами, включающими
синтез РНК и белка».
27. Дайте общую характеристику
интерферонам: типы интерферонов, их
функции, механизмы действия.
Интерфероны-низкомолекулярные белки
(протеины и гликопротеины),
вырабатываемые клетками организма в ответ
на проникновение в них вирусов и других
микроорганизмов, а также при введении
некоторых препаратов (индукторов
интерферонов). И. относятся к важнейшим
факторам неспецифической резистентности и
обладают множеством защитных эффектов,
важнейшими из которых следует считать
противовирусный, противоопухолевый,
противобактериальный и
иммуномодулирующий. Интерфероны
человека подразделяют на лейкоцитарный
(α-интерферон), фибробластный (βинтерферон) и иммунный (γ-интерферон).
Лейкоцитарный интерферон - смесь белков,
продуцируемых лейкоцитами при
воздействии на них вирусов. Позвоночные
животные имеют неск. генов, кодирующих
различные a-интерфероны. Известна
первичная структура около 20 aинтерферонов человека. Кислотоустойчивы не теряют своей активности при рН 2.
Большинство известных интерферонов этой
группы - негликозилированные белки,
имеющие приблизительно 80%-ную
гомологию. Гликозилированы только нек-рые
a-интерфероны, выделенные из опухолевых
лейкоцитов.Синтезируются a-интерферон в
виде предшественников, от которых затем
отщепляются сигнальные пептиды. aИнтерфероны обладают широким спектром
биол. действия; наиболее изучена их
антивирусная, иммунорегуляторная и
антиопухолевая активности. Фибробластный
интерферон (b-интерферон) - один или
нескольких гликопротеинов, синтезируемых
фибробластами при воздействии на них
двухспиралъной РНК. Содержит участок
гликозилирования . Стабилен в кислотной
среде при рН 2. По своему биол. действию
сходен с a-интерферонами; взаимодейсвует с
теми же клеточными рецепторами. Иммунный
интерферон (g-интерферон) - простой белок
или гликопротеины, синтезируемые Тлимфоцитами при воздействии на них
мутогенов. В отличие от a- и b-интерферонов
он теряет свою активность при рН 2. gИнтерферон действует на др. клеточные
рецепторы нежели a- и b-интерфероны и
отличается от последних менее выраженной
антивирусной и более выраженными
иммунорегуляторной и антиопухолевой
активностями. В настоящее время
интерфероны получают из природных
источников или методами генной инженерии.
Человеческий лейкоцитарный интерферон
используют для лечения острого лейкоза,
волосато-клеточной лейкемии, а также для
профилактики и лечения гриппа и др.
вирусных респираторных заболеваний.
Механизм действия..При заражении клетки
вирус начинает размножаться. Клетка-хозяин
одновременно с этим начинает продукцию
интерферона, который выходит из клетки и
вступает в контакт с соседними клетками.
Хотя интерферон не обладает прямым
противовирусным действием, он способен
вызывать такие изменения в клетках,
которые препятствуют размножению вируса,
формированию вирусных частиц и
дальнейшему его распространению.
Интерферон действует в нескольких
направлениях. Во-первых, он оказывает
влияние на клетки, соседние с
инфицированной, запуская в них цепь
событий, приводящих к подавлению синтеза
вирусных белков и в некоторых случаях
сборки и выхода вирусных частиц. Вторым
направлением действия интерферонов
является стимуляция иммунной системы для
борьбы с вирусами. Интерферон повышает
синтез молекул главного комплекса
гистосовместимости I и II классов и
активирует иммунопротеасому. Некоторые
виды интерферонов, например интерферон-γ,
могут прямо стимулировать клетки иммунной
системы, такие как макрофаги и натуральные
киллеры.
28. Дайте общую характеристику
интерлейкинам: типы интерлейкинов,
их функции, механизмы действия.
Интерлейкины (ИЛ) - цитокины,
ответственные за межклеточные
взаимодействия между лейкоцитами Описано
ок. 20 интерлейкинов. Интерлейкины,
имеющие порядковые номера, начиная с 1,
не относятся к одной подгруппе цитокинов,
связанных общностью функций. Они в свою
очередь могут быть разделены на:
провоспалительные цитокины, ростовые
факторы лимфоцитов, дифференцировочные
факторы лимфоцитов, отдельные
регуляторные цитокины.
Название "интерлейкин" присваивается вновь
открытому медиатору в том случае, если
соблюдены следу. критерии, выработанные
номенклатурным комитетом Междунар. союза
иммунологических обществ:
молекулярное клонирование и экспрессия
гена изучаемого фактора, наличие
уникальной нуклеотидной и соответствующей
ей аминокислотной послед-ти, получение
нейтрализующих МКА. Кроме того, новая
молекула должна продуцироваться клетками
иммунной системы (лимфоцитами,
моноцитами или др.типами лейкоцитов),
иметь важную биолог. функцию в регуляции
иммунного ответа, а также дополнит.
функции, из-за чего ей не может быть дано
функциональное название. Перечисленные
свойства нового интерлейкина должны быть
опубликованы в рецензируемом научном
издании.
Интерлейкин-2, IL-2. Источник образя:Т-лимфоциты. Физиолог. действие:
Стимулирует пролиферацию и
дифференцировку Т-лимфоцитов; повышает
цитолитическую активность NK-клеток;
способствует развитию
лимфокинактивированных клеток-киллеров
(LAK), стимулирует пролиферацию Влимфоцитов и секрецию иммуноглобулинов
IL-3.Источник образ.: Т-лимфоциты,
эпителиальные клетки тимуса, тучные клетки.
Физиол. д-е: Стимулирует ранние стадии
дифференцировки гемопоэтических клеток;
синергичная активность с другими
гемопоэтическими ростовыми факторами;
способствует пролиферации полипотентных
клеток-предшественников.
IL-5.Источник образ.: Т-лимфоциты,
тучные клетки, эозинофилы. Физиол. д-е:
Стимулирует рост и дифференцировку
эозинофилов; активирует функции
эозинофилов; стимулирует хемотаксис
эозинофилов; стимулирует дифференцировку
В-клеток. IL-7.Источник обр-я: Клетки
стромы костного мозга. Физиол. де:Стимулирует пролиферацию
предшественников В-лимфоцитов;
стимулирует пролиферацию Т-лимфоцитов и
их предшественников; стимулирует
пролиферацию и дифференцировку
цитотоксических Т-клеток и
лимфокинактивированных киллерных клеток
(LAK); стимулирует противоопухолевую
активность моноцитов и макрофагов. IL9.Источник обр-я: Т-лимфоциты.Физиол.
действие: Повышает выживаемость Тлимфоцитов; повышает активность стволовых
клеток; способствует эритропоэзу,
взаимодействуя с эритропоэтином.
Монокины – клеточные медиаторы
воспаления, к-е образуются
моноцитами/макрофагами на фоне
антигенной стимуляции, а нек-е монокины
могут продуцироваться др. клетками
(лимфоцитами, гепатоцитами, глиальными
клетками и др.) К этому классу относят IL-l
а,IL-1 бета, IL -12, IL -15. IL-12
Источник образ.: Макрофаги, В-лимфоциты.
Физиол. д-е: Увеличивает цитолитическую
активность цитотоксических Т-лимфоцитов
(CTL), естественных киллеров (NK),
лимфокинактивированных киллеров (LAK) и
макрофагов; повышает пролиферацию NKклеток и Т-лимфоцитов; индуцирует
продукцию IЕN-гамма Т-лимфоцитами;
действуя с другими ростовыми факторами
усиливает пролиферацию гемопоэтических
стволовых клеток; стимулирует
дифференцировку CD4 Т-лимфоцитов в
Th1 (Т-хелперы 1 типа); подавляет секрецию
IgЕ В-лимфоцитами
IL-15 Источник образ: Моноциты, Тлимфоциты, стромальные клетки костного
мозга.Физиол д-е: Стимулирует
пролиферацию Т-лимфоцитов; способствует
развитию LAK-клеток; биологическая
активность сходна с действием IL-2
Хемокины (хемотаксические цитокины) —
сем-во небольших цитокинов.. Хемокины
объединяет их небольшой размер (от 8 до 10
кДа) и наличие 4 консервативных цистеинов,
являющихся ключевыми аминокислотами,
определяющими трёхмерную
структуру белка. Хемокины способны
вызывать хемотаксис чувствительных к ним
клеток. Одна группа хемокинов (напр, интерлейкин 8)
являетсяпровоспалительными цитокинами и
стимулирует миграцию иммунных клеток к
месту инфицирования.
IL-8 Источник образ.: Моноциты,
макрофаги, Т-лимфоциты, нейтрофилы,
фибробласты, кератиноциты, гепатоциты,
клетки эндотелия, клетки эпителия,
хондроциты. Физиол. д-е: Стимулирует
хемотаксис нейтрофилов, субпопуляций Тлимфоцитов и базофилов; активирует
нейтрофилы к выбросу ферментов лизосом,
"дыхательному взрыву" и дегрануляции;
повышает сродство нейтрофилов к
эндотелиальным клеткам; индуцирует выход
LTB4 из нейтрофилов; повышает сродство
моноцитов к клеткам эндотелия.
29. Опишите и обоснуйте применение
цитокинов в качестве лекарственных
средств в медицине.
Цитокины – сем-во полипептидных
медиаторов межкл-го взаимод-я,
регулирующих индивидуальное развитие,
физиолог. функции и защитные реакции
организма.
Ц. синтез-ся в тканях при развитии патолог-х
процессов и их уровни в биол. жидкостях
коррелируют с тяжестью клинических
проявлений целого ряда болезней человека.
Ц. могут выступать в роли эндогенных
маркеров патологии, а опред-е уровней их
синтеза может дать неоценимую инф-ю для
диагностики нарушений гомеостаза, изучения
патогенеза заболеваний, адекватного
назначения иммунотерапии. Клиническое
применение цитокинов может быть разделено
на два главных направления:
1. Лечение препаратами цитокинов —
использование рекомбинантных молекул для
восполнения недостатка или усиления
действия эндогенных цитокинов.
2. Антицитокиновая терапия —
блокирование избыточного синтеза либо
подавление биологической активности
эндогенных цитокинов.
Разработанные варианты применения и
перспективы использования ц-в могут быть
разделены на след. основные направления:1.
Лечение вирусных, бактериальных и других
инфекционных заболеваний.
2. Лечение травматических, ожоговых и иных
повреждений кожи и слизистых.3. Лечение
аллергических, аутоиммунных и других
иммунопатологических заболеваний и
синдромов.4. Омоложение кожи путем
усиления регенерации, в т.ч. за счет
стимуляции пролиферации стволовых клеток.
Известно около 250 цитокинов, и многие из
них имеют великолепные перспективы
использования в медицине. Препараты на
основе ц-в прим-ся для коррекции
иммунодефицитных состояний, развивающихся при инфекц. и онколог-х
заболеваниях, профилактики осложнений при
радио- и химиотерапии онколог. больных.
Наибольший успех получили преп-ты
рекомбинантных ИФ первого типа (α,
существующий во многих вариантах, и β в
единственном варианте). Применяются для
лечения вирусн. инфекций, для лечения
таких болезней как рассеянный склероз,
связь к-го с вирусами не установлена.
Самое большое клинич. применение нашли
нек-е гематопоэтич. факторы,
контролирующие образ. опред. типов
кроветворных клеток (значит. часть -кл им.
системы). Н-р дифференцировки и роста
нейтрофилов (гранулоцитарный
колониестимулирующий фактор, Г-КСФ) и
эритропоэтин. Их прим-е только в
онкологич. клиниках спасло жизни
миллионов пациентов и позволило врачам
применять более эффективные схемы
лекарственной противоопухолевой терапии.
Эритропоэтин применяется не только для
поддержания кроветворения у больных, но и
для искусственного увеличения кол-ва
красных клеток у спортсменов. Одна из
главных областей применения ГМ-КСФ –
вакцины, в том числе противоопухолевые,
использующие собственные клетки пациента,
их культивирование и активацию in vitro с
последующим адоптивным переносом. Одним
из перспективных направлений является
использование препаратов цитокинов в качве иммуноадъювантов при вакцинации.
При сочетаемом введении вакцин с
различн.препаратами ц-в (ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-6,
ФНО и др.наблюдается возможность
стимуляции поствакцинального иммунитета.
Адъювантный эффект усиливается при
примен-и комбинации цитокинов. Сущ-т
попытки создания генно-инженерных вакцин,
в вектор кот-х вводят гены, ответственные за
синтез цитокинов. В этом случае образ.
протективные антигены и цитокины,
способствующие формир-ю иммунитета.
Выше отмечалось, что многие цитокины
плейотропны, т.е. действуют на разные
клетки, в разных гистологических
компартментах и в разных
патофизиологических ситуациях. Это
свойство цитокинов неожиданно проявило
себя в клинике с отрицательной стороны –
оказалось, что многие из важных и
«полезных» цитокинов токсичны при
системном применении. Токсичностью
отличаются цитокины самых разных групп, от
интерферона-гамма, до многих
интерлейкинов и фактора некроза опухолей.
Антицитокиновая терапия –на основе
прим-я лекарств. препарата представляет
собой блокатор цит-в. Были найдены
заболевания, главным образом с
воспалительным компонентом, патогенез
которых связан с аномально высокой
экспрессией нек-х цитокинов, причем таких,
к-е при нормальных уровнях экспрессии
выполняют важные защитные функции. Так,
3 гл. провоспалительных ц-на – ИЛ-1, ИЛ-6 и
ФНО – связаны с тяжелыми аутоиммунными
заболеваниями, такими как артрит, болезнь
Бехтерева, подагра, псориаз, и др. Более
того, хронич. воспаление, связанное с
повышенными уровнями экспрессии этих
цитокинов, повышает риск раковых
заболеваний. Сег. многие люди лечатся
блокаторами ФНО или ИЛ-6.
30. Охарактеризуйте
биотехнологические методы получения
интерферонов и интерлейкинов.
Принципиальная технологическая схема
получения рекомбинантного интерферона
включает следующие этапы:1.Выделение
иРНК, несущую информацию о структуре
молекулы интерферона (РНК выделяют после
индукции синтеза интерферона);
2.Получение кДНК на матрице иРНК;
3.Встраивание кДНК в векторную плазмиду с
участием ферментов рестриктаз и лигаз и
получение рекомбинантной ДНК (рДНК),
содержащей ДНК вектора с генетическими
маркерами и ДНК, кодирующую синтез
целевого продукта; 4.Трансформация рДНК в
рецепиентную (пермиссивную) микробную
клетку; 5.Получение клонов рекомбинантных
продуцентов, способных синтезировать
интерферон (на плотной питательной среде);
6.Размножение клоновой культуры –
продуцента в жидкой питательной среде;
7.Отделение клеток из культуральной
жидкости центрифугированием; 8.Выделение
целевых белков из нативного раствора или
лизата биомассы продуцента, например,
осаждением сульфатом аммония;9.Очистка
интерферона после растворения осадка с
помощью аффинной хроматографии при
использовании сорбента, связанного с
моноклональными антителами к
интерферону. При пропускании раствора,
содержащего целевой продукт и балластные
вещества через колонку с иммуносорбентом
происходит высокоспецифическое
связывание антигена (интерферона) с
моноклональными антителами к нему, все
прочие вещества не задерживаются. Затем
интерферон элюируют слабой кислотой,
происходит диссоциация комплекса «антигенантитело».Выполнение 1 – 5 этапов
осуществляется в лабораторных условиях,
последующие этапы выполняются на
производственных установках. Выход
рекомбинантного интерферона значительно
выше, чем при использовании культур клеток
микроорганизма (лимфоцитов, лейкоцитов,
фибробластов). Для получения 60 мкг
лейкоцитарного интерферона нужно 100 л
крови или 1 л культуральной жидкости
микроорганизма рекомбинанта.
Биотехнологическое получение
интерлейкинов.В качестве продуцентов
интерлейкинов используют культуры
нормальных лимфоцитов или макрофагов;
клоны трансформированных (опухолевых)
клеток; Т-клеточные гибридомы (продукты
гибридизации опухолевых лимфоцитов,
способных к нормальному росту и Т-клеток,
синтезирующих определенный ИЛ;
рекомбинантные микробные клетки,
полученные методами генной
инженерии).Продуценты культивируют in
vitro в сосудах определенного объема, затем
ИЛ выделяют из культуральной среды,
концентрируют, очищают.Для увеличения
продукции ИЛ культуры клеток стимулируют
митогенами (веществами, вызывающими
митотическое деление клеток). В качестве
митогенов используют глобулярные
растительные белки (фитогемаглютинин и
др.), а также компонент клеточной стенки
бактерий – мурамилдипептид.Для создания
рекомбинантных микроорганизмов –
продуцентов ИЛ, гены, контролирующие их
синтез, вводят в составе вектора в
микробную клетку, выделяют и размножают
клон рекомбинантов и культивируют
полученный продуцент с целью накопления
ИЛ.
В качестве рекомбинантных
прокомбинантных прользуют клетки E.coli
(ИЛ 1, ИЛ 2), дрожжи-сахаромицеты (ИЛ 2),
причем дрожжи более удобны, т.к. клетки
E.coli накапливают ИЛ внутриклеточно, а
дрожжи выделяют в окружающую среду,
следовательно, полученный продукт легче
отделяется от клеток и очищается.
31. Опишите способы применения
интерфероно (IFN) в медицинской
практике.
Одно из важнейших свойств ИФН-a/b
является антипролиферативное действие,
проявляющееся как способность тормозить
размножение нормальных и некоторых типов
опухолевых клеток. IFN-a может проявлять
прямые эффекты на развитие опухолей,
ингибируя пролиферацию злокачественных
клеток, и косвенные эффекты, которые
обеспечивают иммунитет против опухолей.
ИНФ-a обладает значимой антиангиогенной
активностью, которая проявляется в
антагонизме ангиогенным цитокинам, таким
как фактор роста фибробластов (FGF) и
интерлейкин -8. В настоящее время
препараты в основе которых находится IFN-a,
наиболее широко применяются в
клинической практике для лечения многих
типов злокачественных новообразований.
Наиболее перспективным признано
применение ИФН-a при гемобластозах и
лимфомах, при которых опухолевая
трансформация затрагивает поздние стадии
дифференцировки гемопоэтических клеток.
При солидных опухолях перспективно
применение ИФН-a после удаления опухоли,
а также для продления ремиссии и
профилактики метастазирования.ИФН-a
является важным звеном в комплексном
лечении ряда онкологических заболеваний.
При монотерапии или в комбинации с
другими цитокинами или цитостатическими
агентами ИФН-a используется для лечения
хронического миелоидного лейкоза,
множественной миеломы, злокачественной
меланомы, рака почки, поверхностного рака
мочевого пузыря, рака яичников, рака
предстательной железы, карциноида и других
опухолей поджелудочной железы, саркомы
Капоши (ассоциированной с ВИЧ), , ,
базалиомы, , метастатического и первичного
опухолевого поражения ЦНС и некоторых
других типов злокачественных
новообразований.Препараты
рекомбинантного человеческого ИФН-a
являются основными противовирусными
препаратами, используемыми при лечении
вирусных гепатитов В и С. Препараты ИФН-a
используют для подавления репликации
вируса папилломы человека и лечения таких
заболеваний как остроконечные кандиломы и
папиломатоз гортани. Разрабатываются
схемы эффективного использования ИФН-a
для лечения ВИЧ-инфекции. Среди
невирусных инфекций, ИФН-a показал свою
эффективность при лечении туберкулеза
легких, кандидоза, таксоплазмоза и
лейшманиоза.Мощный иммуномодулирующий
потенциал ИФН-a позволил сделать его
средством терапии целого ряда соматических
заболеваний. Среди них можно указать те,
при лечении которых выявляется наибольшая
активность интерферонов 1 типа, к ним
можно отнести ревматические (ювенильный
ревматоидный артрит, болезнь Бехчета и
др.), аллергические (бронхиальная астма,
атопический дерматит), болезни глаз
(макулярная дегенерация, глаукома), болезнь
Альцгеймера, неспецифический язвенный
колит. Хотя круг заболеваний, при лечении
которых применяется ИФН-a очень широк,
для большинства из них еще предстоит
определить оптимальные режимы его
использования и комбинации с другими
лечебными агентами и процедурами. Все это
делает препараты ИФН-a актуальными
лечебными средствами сегодняшнего дня и
подтверждает перспективность их широкого
клинического применения в будущем.
32. Опишите способы применения
интерлейкинов в медицине.
Интерлейкины являются главными
участниками развития иммунного ответа на
внедрение микроорганизмов, формирования
воспалительной реакции, осуществления
противоопухолевого иммунитета и др.
Описано ок. 20 интерлейкинов.
Интерлейкины, имеющие порядковые номера,
начиная с 1, не относятся к одной подгруппе
цитокинов, связанных общностью функций.
Они в свою очередь могут быть разделены
на: провоспалительные цитокины, ростовые
факторы лимфоцитов, дифференцировочные
факторы лимфоцитов, отдельные
регуляторные цитокины.
Выделяют следующие виды терапии с
применением интерлейкинов:
1.Монотерапия рекомбинантным
Интерлейкином. Один из примеров
препарат рекомбинантого интерлейкина-2
человека (ИЛ-2) - Ронколейкин - ИЛ-2
продуцирует в организме Т-лимфоцитами
хелперами и выполняет ключевую роль в
процессе инициации и развития иммунного
ответа. Препарат стимулирует пролиферацию
Т-лимфоцитов, активирует их, в результате
чего они превращаются в цитотоксические и
киллерные клетки, способные уничтожать
разнообразные патогенные микроорганизмы
и малигнизированные клетки. ИЛ-2 усиливает
образование Ig В-клетками, активизирует
функцию моноцитов и тканевых макрофагов.
ИЛ-2 обладает иммуномодулирующим
действием, направленным на усиление
противобактериального, противовирусного,
противогрибкового и противоопухолевого
иммунного ответа. Применяется в
комплексном лечении сепсиса и тяжелых
инфекционно-воспалительных процессов
различной локализации (абсцессов,
менингитов, остеомиелитов, панкреатитов,
паранефритов, пиелонефритов, пневмоний и
др.) а также, ожоговой болезни, туберкулеза,
хронич. гепатита С, микозов, хламидиоза и
др. Ронколейкин в комбинации с альфаинтерфероном является эффективным
иммунотерапевтическим средством в лечения
диссеминированного рака почки.
Беталейкин - рекомбинантный интерлейкин1β человека (ИЛ-1). Продукция ИЛ-1
осуществляется преимущественно
моноцитами и макрофагами. Синтез ИЛ-1
начинается в ответ на внедрение
микроорганизмов или повреждение тканей и
запускает комплекс защитных реакций,
составляющих первую линию обороны
организма. Одно из главных свойств ИЛ-1,
заключается в способности стимулировать
функции и увеличивать число лейкоцитов.
Беталейкин увеличивает продукцию
интерферонов и интерлейкинов, увеличивает
выработку антител, увеличивает число
тромбоцитов, ускоряет репапаративные
процессы в поврежденных тканях.
Показанием к применению Беталейкина в
качестве иммуностимулятора являются
вторичные иммунодефицитные состояния,
развивающиеся после тяжелых травм в
результате гнойно-септических и гнойнодеструктивных процессов, после обширных
хирургических вмешательств, а также при
хронических септических состояниях.
2. Иммунохимия. Использование
химиотерапии в комплексе с применением
ИЛ. Наиболее используемые препараты флударабин и циклофосфамид. Эти
препараты разрушают лимфоциты, но
сохраняют стволовые клетки костного мозга.
Регрессии опухоли наблюдались у 18 (51%)
из 34 пациентов, получавших химиотерапию
и затем TIL-терапию и ИЛ-2. Введение
химиопрепарата до применения
рекомбинантного интерлейкина -2 может
способствовать: 1) "подготовке" иммунной
системы к последующей иммунотерапии, если
химиопрепарат обладает
иммуномодулирующими свойствами; 2)
уменьшению объема опухолевой ткани, что
облегчает дальнейшее проведение
иммунотерапии. С другой стороны, введение
инерлейкина -2 до применения химиотерапии
имеет следующие преимущества: 1) можно
избежать даже малейшего
иммуносупрессивного влияния
химиопрепарата; 2) интерлейкин -2
увеличивает проницаемость капилляров, тем
самым улучшая доступ химиопрепарата к
опухоли.
3. Комбинация рекомбинантного ИЛ-2 с
противоопухолевыми
моноклональными
антителами. Концепция использования
моноклональных антител (МКА), которые
специально направлены на рак, изучается
уже более 30 лет.
4. Иммунотерапия рекомбинантными
вакцинами с использованием
рекомбинантного ИЛ-2 в качестве
адъюванта. Совместное применение
рекомбинантного ИЛ-2 и противоопухолевых
вакцин может повысить эффективность
применения последних в 2-5 раз. Цель
терапии – установление противоопухолевого
иммунного ответа, что приводит к регрессии
опухоли или ее метастазов. В отличие от
традиционной химиотерапии, которая
приводит к быстрой гибели клеток опухоли,
клинический ответ на вакцину зависит от
скорости развития адаптивного иммунного
ответа, что может занять несколько месяцев
или больше, чтобы появиться.
диссеминированной меланомы кожи,
злокачественных новообразований молочных
желез, рака предстательной железы,
яичников.
33. Дайте общую характеристику
вакцин и обоснуйте значение
вакцинации.
Вакцины — препараты, предназначенные для
создания активного иммунитета в организме
привитых людей или животных. Основу
каждой вакцины составляют
протективные антигены (небольшая часть
бактериальной клетки или вируса)
.Протективные антигены могут являться
белками,
гликопротеидами,липополисахаридобелковым
и комплексами.Кроме основного
действующего начала входят и другие
компоненты - сорбент, консервант,
наполнитель, стабилизатор и
неспецифические примеси. В зависимости от
природы иммуногена вакцины
подразделяются на:цельномикробные или
цельновирионные, состоящие из
микроорганизмов, соответственно бактерий
или вирусов, сохраняющих в процессе
изготовления свою целостность; В свою
очередь среди цельномикробных
(цельновирионных) вакцин выделяют живые
аттенуированные и -инактивированные, или
убитые,которые получают путем
воздействия на микроорганизмы
химическим путем или нагреванием.
Химические вакцины из продуктов
жизнедеятельности микроорганизма
(классический пример — анатоксины) или его
интегральных компонентов, т.н.
субмикробные или субвирионные вакцины;
генно-инженерные вакцины, содержащие
продукты экспрессии отдельных генов
микроорганизма, наработанные в
специальных клеточных системах; химерные,
или векторные вакцины, в которых ген,
контролирующий синтез протективного
белка, встроен в безвредный микроорганизм
в расчете на то, что синтез этого белка будет
происходить в организме привитого.
Синтетические вакцины, где в качестве
иммуногена используется химический аналог
протективного белка, полученный методом
прямого химического синтеза.Вакцинация —
медицинская процедура, цель которой
выработка в организме иммунитета против
определенных инфекционных
заболеваний.Вакцмны не только защищают
от заражения, но также являются
существенным фактором в
противоэпидемической борьбе с
инфекционными заболеваниями. От срока
проведения прививок зависит стойкое
снижение заболеваемости туберкулезом,
дифтерией, столбняком, коклюшем,
полиомиелитом. Благодаря прививкам
полностью ликвидировано заболевание
оспой. Как противоэпидемический фактор
прививки имеют значение только при
своевременном проведении.Живые вакцины
вызывают более стойкий и длительный
иммунитет, чем убитые. Длительность
выработки иммунитета учитывается при
установлении сроков повторной прививки —
т. е. ревакцинации. Чтобы обеспечить
достаточно высокий иммунитет,
предохраняющий от заражения, прививки
необходимо систематически повторять через
определенные интервалы времени.
Эффективность
вакцинации:Поствакцинационный иммунитет
- иммунитет, который развивается после
введения вакцины. Вакцинация не всегда
бывает эффективной. Вакцины теряют свои
качества при неправильном хранении. Но
даже если условия хранения соблюдались,
всегда существует вероятность, что
иммунитет не простимулируется.
34. Опишите типы вакцин и дайте их
характеристику.
Вакцины - препараты, предназначенные
для создания активного иммунитета в
организме привитых людей или животных.
Основным действующим началом вакцины
является иммуноген, т.е. корпускулярная
или растворенная субстанция, несущая на
себе химические структуры, аналогичные
компонентам возбудителя, ответственным
за выработку иммунитета.В зависимости от
природы иммуногена вакцины делятся на 1.
цельномикробные (цельновирионные): а)
инактивированные или убитые; б) живые
аттенуированные 2. химические 3. генноинженерные .4. химерные (векторные) .5.
синтетические. Живые вакцины получают
путем искусственного либо отбирая
естественные авирулентные штаммы.
Преимущества «живых» вакцин:
производство живых ослабленных
микроорганизмов в промышленных
масштабах не требует больших финансовых
затрат. Недостатки: существует одно важное
обстоятельство, ограничивающее
использование живых вакцин – это их
потенциальная небезопасность. Проблема
заключается в том, что не всегда можно
отличить эффективно обезвреженные
организмы от патогенных. Кроме того,
существует определенный риск возвращения
используемыми штаммами вирулентности.
Получают путем воздействия на
микроорганизмы химическим путем или
нагреванием. Вакцины на основе
инактивированных или убитых
микроорганизмов. Вторым общепринятым
методом изготовления вакцин является
инактивация или умерщвление патогенных
микроорганизмов. При таком подходе все
антигены возбудителя доступны для
иммунной системы, в то время как сам он
абсолютно безвреден. Этот метод приемлем в
тех случаях, когда патоген не содержит
(высокотоксичных компонентов и
инактивация не нарушает структуры его
антигенов. вакцины против гриппа, гепатита
А, бешенства и коклюша).Положительные
стороны:легче дозировать,лучше
очищать,длительно хранятся , менее
чувствительны к температурным
колебаниям.Отрицательные
стороны:содержит 99 % балласта,содержит
агент, используемый для умерщвления
микробных клеток(фенол),микробный
штамм не приживляется.
Ассоциированные вакцины.
Корпускулярные вакцины (бактерии или
вирусы, инактивированные химическим
(формалин, спирт, фенол) или физическим
(тепло, УФ) воздействием.
Химические вакцины содержат компоненты
клеточной стенки или других частей
возбудителя.Биосинтетические вакцины вакцины, полученные методами генной
инженерии, искусственно созданные
антигенные детерминанты
микроорганизмов.
Векторные (рекомбинантные) вакцины -гены
вирулентного микроорганизма, отвечающий
за синтез протективных антигенов,
встраивают в геном какого-либо безвредного
микроорганизма, который при
культивировании продуцирует и накапливает
соответствующий антиген. Также существуют
рибосомальные вакцины.
35. Оцените значение вакцинации в
профилактике и лечении
инфекционных заболеваний.
Вакцинация - это применяемый в настоящее
время способ массовой профилактики
инфекционных болезней. Смысл вакцинации
заключается в том, что в организм человека
вводятся вакцины: ослабленные или убитые
возбудители различных инфекций (или
искусственно синтезированные белки,
которые идентичны белкам возбудителя).
Для многих инфекционных болезней
вакцинация является основной и ведущей
мерой профилактики. К их числу вполне
обоснованно относилась натуральная оспа.
Иммунизация является также первейшей
мерой для профилактики дифтерии,
полиомиелита, столбняка, кори, коклюша.
Вакцинация бывает как однократной (корь,
паротит, туберкулез), так и многократной
(полиомиелит, АКДС). Кратность говорит о
том, сколько раз необходимо получить
вакцину для образования иммунитета.
Ревакцинация - мероприятие, направленное
на поддержание иммунитета, выработанного
предыдущими вакцинациями. Обычно
проводится через несколько лет после
вакцинации. Эффективность
вакцинации:Поствакцинационный иммунитет
- иммунитет, который развивается после
введения вакцины. Вакцинация не всегда
бывает эффективной. Вакцины теряют свои
качества при неправильном хранении. Но
даже если условия хранения соблюдались,
всегда существует вероятность, что
иммунитет не простимулируется.
На развитие поствакцинального иммунитета
влияют следующие факторы:
1.Зависящие от самой вакцины:а) чистота
препарата; б) время жизни антигена; в) доза;
г) наличие протективных антигенов;д)
кратность введения.
2. Зависящие от организма:а) состояние
индивидуальной иммунной реактивности;б)
возраст; в) наличие иммунодефицита; г)
состояние организма в целом; д)
генетическая предрасположенность.
3. Зависящие от внешней среды: а)
питание;б) условия труда и быта;в) климат;
На сегодняшний день все профилактические
прививки классифицируются на: 1. Плановые.
2. Проводимые по эпидемиологическим
показаниям. Плановые прививки ставят
детям и взрослым в определенное время и в
конкретном возрасте, вне зависимости от
того, выявлен эпидемический очаг инфекции
в данном регионе, или нет. А вакцинацию по
эпидемиологическим показаниям делают
людям, находящимся в регионе, в котором
имеется опасность вспышки опасного
инфекционного заболевания (например,
сибирской язвы, чумы, холеры и т.д.).
Любая прививка способна сформировать
невосприимчивость к инфекции, уменьшить
заболеваемость и распространенность
патологии, что и является ее главным
назначением.
В настоящее время доминирующее значение
в структуре инфекционных болезней
принадлежит гриппу и ОРВИ (около 90%) .
Грипп - острая респираторная антропонозная
инфекция, вызываемая вирусами гриппа
типов А, В и С, характеризующаяся массовым
распространением, кратковременной
лихорадкой, интоксикацией, поражением
эпителия слизистой оболочки респираторного
тракта, а также развитием большого числа
осложнений. Иммунизация против гриппа
проводится регулярно каждый год.
Оптимальные сроки проведения иммунизации
населения и группы лиц, подлежащих
обязательной вакцинации, определяются в
каждом регионе ежегодно по результатам
мониторинга за эпидемической ситуацией и
ростом заболеваемости гриппом. Она должна
проводиться не менее чем за месяц до
начала эпидемического сезона, так как
формирование специфического
противогриппозного иммунитета происходит
в течение 4 недель.В случае, когда
возбудители заболеваний неизвестны и нет
соответствующих вакцин, используется
экстренная профилактика — применение
антибиотиков и других противомикробных
средств для противостояния болезни.
Вакцинация может осуществляться путем
внутрикожного введения, подкожного
введения, накожным и аэрозольным
способами.
36. Опишите типы стволовых клеток.
Стволовые клетки - прародительницы всех
типов клеток в организме. Они способны к
самообновлению и в процессе деления
образуют специализированные клетки
различных тканей. Стволовые клетки
обновляют и замещают клетки, утраченные в
результате каких-либо повреждений во всех
органах и тканях. Они призваны
восстанавливать и регенерировать организм
человека с момента его рождения. По своему
происхождению стволовые клетки разделяют
на 1) эмбриональные 2) фетальные 3)
стволовые клетки пуповинной крови 4)
стволовые клетки взрослого человека.
Источником эмбриональных стволовых
клеток является бластоциста - зародыш,
который формируется к пятому дню
оплодотворения. Эти стволовые клетки
способны дифференцироваться абсолютно во
все типы клеток взрослого организма. Эти
клетки способны спонтанно перерождаться в
раковые клетки и в настоящее время
отсутствует безопасная линия
эмбриональных стволовых клеток, годных для
клинического применения. Фетальные
стволовые клетки получают из абортивного
материала на 9-12 неделе беременности.
Такие клетки уже получили свое
определенное направление развития в
организме и не являются опасными с точки
зрения онкологии. Помимо этических и
юридических проблем, использование
непроверенного абортивного материала
чревато осложнениями (заражение пациента
вирусом герпеса, вирусными гепатитами,
СПИДом и др. инфекциями). Поэтому для
использования подобных технологий
требуется жесткий лабораторно-клинический
контроль. Фетальные клетки уже начали
дифференцировку, и, следовательно, каждая
из них: 1) может пройти только ограниченное
число делений, 2) дать начало не любым, а
достаточно определенным видам
специализированных клеток. Так, из клеток
фетальной печени могут развиться
специализированные клетки печени и
кроветворные клетки. Из фетальной нервной
ткани, соответственно, развиваются более
специализированные нервные клетки и т.д.
Источником стволовых клеток является также
плацентарно-пуповинная кровь,
собранная после рождения ребенка и богатая
стволовыми клетками. Взяв эту кровь и
поместив в криобанк стволовых клеток, в
дальнейшем можно использовать ее для
восстановления практически любых тканей и
органов, а также для лечения любых
заболеваний, в т.ч. и онкологических. Но
количество стволовых клеток в пуповинной
крови не достаточно велико, и эффективное
их применение без наращивания в культуре
возможно только однократно. Самым
доступным источником стволовых клеток
является костный мозг человека, в
котором выделяют два вида стволовых
клеток: 1) гематопоэтические стволовые
клетки, из которых формируются абсолютно
все клетки крови, 2) мезенхимальные
стволовые клетки, которые могут
трансформироваться в клетки различных
органов и тканей. Во взрослом организме
наиболее универсальными являются
мезенхимальные СК – они обнаружены в
костном мозге, жировой ткани и в
незначительных количествах в других тканях.
Эти клетки могут давать начало
разнообразным клеткам костной, хрящевой,
мышечной и, возможно, некоторых других
тканей. Там же присутствуют
гемопоэтические (кроветворные) СК, из
которых образуются все клетки крови, они
находятся в больших количествах в костном
мозге, а также присутствуют в
периферической крови. Во всех органах
присутствуют региональные СК – как
правило, это уже достаточно
дифференцированные клетки и они могут
дать начало только нескольким
разновидностям клеток, из которых состоят
ткани данного органа.
37. Дайте оценку физиологической роли
стволовых клеток.Стволовые клетки прародительницы всех типов клеток в
организме. Они способны к самообновлению
и в процессе деления образуют
специализированные клетки различных
тканей. Стволовые клетки обновляют и
замещают клетки, утраченные в результате
каких-либо повреждений во всех органах и
тканях. Они призваны восстанавливать и
регенерировать организм человека с момента
его рождения. По своему происхождению
стволовые клетки разделяют на 1)
эмбриональные 2) фетальные 3) стволовые
клетки пуповинной крови 4) стволовые
клетки взрослого человека. Источником
эмбриональных стволовых клеток
является бластоциста - зародыш, который
формируется к пятому дню оплодотворения.
Эти стволовые клетки способны
дифференцироваться абсолютно во все типы
клеток взрослого организма. Но у этого
источника стволовых клеток есть
существенный недостаток, т.к. эти клетки
способны спонтанно перерождаться в
раковые клетки и в настоящее время
отсутствует безопасная линия
эмбриональных стволовых клеток, годных для
клинического применения. Фетальные
стволовые клетки получают из абортивного
материала на 9-12 неделе беременности.
Такие клетки уже получили свое
определенное направление развития в
организме и не являются опасными с точки
зрения онкологии. Фетальные клетки и их
ассоциаты практически не иммуногенны, т.к.
в 1 и 2 триместрах гестации на них не
экспрессированы белки гистосовместимости 1
и 2 класса. Помимо этических и юридических
проблем, использование непроверенного
абортивного материала чревато
осложнениями (заражение пациента вирусом
герпеса, вирусными гепатитами, СПИДом и
др. инфекциями). Поэтому для использования
подобных технологий требуется жесткий
лабораторно-клинический контроль.
Фетальные клетки уже начали
дифференцировку, и, следовательно, каждая
из них, во-первых, может пройти только
ограниченное число делений, и, во-вторых,
дать начало не любым, а достаточно
определенным видам специализированных
клеток. Так, из клеток фетальной печени
могут развиться специализированные клетки
печени и кроветворные клетки. Из фетальной
нервной ткани, соответственно, развиваются
более специализированные нервные клетки и
т.д. Источником стволовых клеток является
также плацентарно-пуповинная кровь,
собранная после рождения ребенка и богатая
стволовыми клетками. Взяв эту кровь и
поместив в криобанк стволовых клеток, в
дальнейшем можно использовать ее для
восстановления практически любых тканей и
органов, а также для лечения любых
заболеваний, в т.ч. и онкологических. Но
количество стволовых клеток в пуповинной
крови не достаточно велико, и эффективное
их применение без наращивания в культуре
возможно только однократно. Самым
доступным источником стволовых клеток
является костный мозг человека, в
котором выделяют два вида стволовых
клеток: 1) гематопоэтические стволовые
клетки, из которых формируются абсолютно
все клетки крови, 2) мезенхимальные
стволовые клетки, которые могут
трансформироваться в клетки различных
органов и тканей. Во взрослом организме
наиболее универсальными являются
мезенхимальные СК – они обнаружены в
костном мозге, жировой ткани и в
незначительных количествах в других тканях.
Эти клетки могут давать начало
разнообразным клеткам костной, хрящевой,
мышечной и, возможно, некоторых других
тканей. Там же присутствуют
гемопоэтические (кроветворные) СК, из
которых образуются все клетки крови, они
находятся в больших количествах в костном
мозге, а также присутствуют в
периферической крови. По некоторым
данным, гемопоэтические СК также могут
дифференцироваться в клетки других тканей,
например, мышечной. Во всех органах
присутствуют региональные СК – как
правило, это уже достаточно
дифференцированные клетки и они могут
дать начало только нескольким
разновидностям клеток, из которых состоят
ткани данного органа. Общей
закономерностью СК является то, что если
клетка вышла на этап дифференцировки
(начала специализироваться), то количество
делений, которое она может пройти,
ограничено. Так, например, для фибробласта
лимит делений составляет 50 делений, для
стволовой клетки крови – 100.
38. Охарактеризуйте метод тканевой
инженерии.Тканевая инженерия —
создание новых тканей и органов для
терапевтической реконструкции
поврежденного органа посредством доставки
в нужную область опорных структур, клеток,
молекулярных и механических сигналов для
регенерации. Целью тканевой инженерии
является восстановление биологических
функций, т. е. регенерация ткани, а не
простое замещение ее синтетическим
материалом. Создание тканеинженерного
имплантата включает несколько этапов:
отбор и культивирование собственного или
донорского клеточного материала;
разработка специального носителя для
клеток (матрицы) на основе биосовместимых
материалов; нанесение культуры клеток на
матрицу и размножение клеток в биореакторе
со специальными условиями
культивирования;непосредственное
внедрение импланта в область пораженного
органа или предварительное размещение в
области, хорошо снабжаемой кровью, для
дозревания и формирования
микроциркуляции внутри импланта.
Клеточный материал может быть представлен
клетками регенерируемой ткани или
стволовыми клетками. Для создания матриц
применяют биологически инертные
синтетические материалы, материалы на
основе природных полимеров (хитозан,
альгинат, коллаген). Использование
стволовых клеток, особенно аутологичных,
делает возможным выращивание
функционирующих органов и хорошее их
приживление. К настоящему времени
методами тканевой инженерии удалось
вырастить полноценный зуб (на крысах);
участок сосуда; многослойный имплант кожи;
фалангу пальца из кости и хряща.
Разработано множество методик применения
стволовых клеток для лечения различных
заболеваний: Заболевания сердечнососудистой системы (инфаркт миокарда в
остром периоде и при последующей
реабилитации; ишемическая болезнь сердца,
сопровождающаяся кардиосклерозом и
дистрофией кардиомиоцитов; сердечная
недостаточность; миокардиодистрофии
различного генеза; кардиомиопатии).
Заболевания ЦНС и периферической нервной
системы (инсульт) и преходящие нарушения
мозгового кровообращения; травмы
головного и спинного мозга,рассеянный
склероз,постгипоксическая энцефалопатия;
болезнь Паркинсона; болезнь Альцгеймера;
амиотрофический латеральный склероз;
периферические нейропатии;
вегетососудистая и нейроциркуляторная
дистонии; невралгии; ишиас; ) Заболевания
печени (цирроз, хронический активный
гепатит; хроническая печеночная
недостаточность; вирусные гепатиты B и D).
Иммунодефицитные состояния (ВИЧинфекция; иммунодефицит на фоне лечения
онкологического заболевания); Эндокринные
заболевания (в комплексной терапии
первичного и вторичного сахарного диабета
и его осложнений); гипертиреоз;
тиреотоксикоз; гипотиреоз. Заболевания
опорно-двигательного аппарата
(остеохондроз позвоночника; дегенеративные
изменения в суставах; остеопороз; переломы.
В косметологии (заболевания кожи;
косметические дефекты; ожоги, язвы и рубцы
кожи). В гериатрии (предупреждение
преждевременного старения; омоложение
организма (ревитализаия).
39. Опишите суть клеточной
терапии.Клеточная терапия - это
трансплантация живых клеток в организм
человека для замещения утраченных, не
активных или поврежденных клеток. Новые
медицинские технологии позволяют
восстановить строение и функции отдельных
тканей и органов. В отличие от
трансплантации донорских органов,
клеточная терапия направлена на
восстановление собственных органов. В
настоящее время ни один из существующих
методов лечения не может столь эффективно
восстанавливать структуру больного органа
или ткани. Лекарственные средства могут
помочь больному органу справиться с его
работой – например, стабилизировать,
улучшить работу сердца после инфаркта
миокарда, или восстановить нехватку
гормонов при гормональной недостаточности
(например, при сахарном диабете).
Перспектива восстановления необратимо
поврежденных структур и соответственно
функций органов связана только с
клеточными технологиями. Клеточная
терапия основана на использовании клеток в
качестве терапевтических агентов. Сами
клетки могут выступать в роли
терапевтического агента, особенно если
используются для замены поврежденных или
старых клеток у больного (типичный пример
клеточной терапии — пересадка кожи при
лечении ожогов). Большие ожидания от
клеточной терапии возложены на
использование стволовых клеток, которые
самовоспроизводятся и поэтому открывают
перспективы получения неограниченного
числа здоровых клеток, вызывая длительный
терапевтический эффект. Эмбриональные
стволовые клетки получают из человеческого
эмбриона на ранней стадии развития, и они
обладают способностью давать начало
клеткам всех типов в организме
(плюрипотентность). ES-клетки можно
заставить дифференцироваться в культуре
альтернативными путями. Возможно, в
будущем ES-клетки можно будет
использовать для выращивания замещающих
клеток, тканей и, возможно, целых органов.
Одна из проблем клеточной терапии связана
с острым отторжением, когда иммунная
система реципиента распознает клетки как
чужие и делает попытку их разрушить. Эта
проблема не возникает, если используются
стволовые клетки самого пациента, но в
большинстве случаев такие клетки не
доступны. Один из путей решения этой
проблемы — клонирование, т. е.
использование ядра из клетки пациента для
замещения ядра в оплодотво-ренной клетке.
Полученный эмбрион несет тот же
генетический материал, что и донор, и может
предоставлять богатый источник
совместимых с организмом пациента
стволовых клеток. Этот процесс, известный
как терапевтическое клонирование, вызывает
серьезные возражения с этической точки
зрения, поскольку может рассматриваться как
первый шаг к репродуктивному
клонированию. Трансплантация органов
— традиционная, основанная на клетках
терапии. Она используется в случае выхода
из строя какого-либо органа, но обладает тем
недостатком, что приходится длительное
время ждать появления подходящего донора.
Как и в случае других методов клеточной
терапии, одна из главных проблем — острая
реакция отторжения, и это означает, что
должен быть найден донор с подходящим
типом ткани. В будущем функциональные
органы для замещения вышедших из строя
человеческих органов можно будет получать
от трансгенных животных, в частности из
свиней. Этот подход называется
ксенотрансплантицией. Метод имеет
ограниченное применение из-за технических
трудностей, включающих узнавание
хозяйской иммунной системой свиных
антигенов в донорской ткани. Острое
отторжение зависит от антител,
вырабатывающихся против чужеродного
органа, и активации хозяйской системы
комплемента.
40. Оцените значимость применения
культуры стволовых клеток в медицине.
Стволовые клетки (СК) - прародительницы
всех без исключения типов клеток в
организме. Они способны к самообновлению
и в процессе деления образуют
специализированные клетки различных
тканей. СК обновляют и замещают клетки,
утраченные в результате каких-либо
повреждений во всех органах и тканях. Они
призваны восстанавливать и регенерировать
организм человека с момента его рождения.
В последние годы стали активно изучать СК
как перспективный клеточный материал для
трансплантации. Плюри- и
мультипотентность СК делает их идеальным
материалом для трансплантационных
методов клеточной и генной терапии. Из
стволовых клеток можно создавать ткани и
целые органы, необходимые больным для
трансплантации взамен донорских органов.
Их преимущество в том, что их можно
вырастить из клеток самого пациента, и они
не будут вызывать отторжения. Но доля
стволовых клеток в тканях взрослого
организма очень мала, что сильно
ограничивает внутренние возможности
регенерации. Если у новорожденного в
костном мозге на 10 тыс.кроветворных клеток
приходится одна стволовая клетка, то к
пятидесяти годам одна стволовая клетка
приходится на полмиллиона обычных и т.д. В
процессе старения объем изначально
заложенной регенерационной информации в
клетках снижается, уменьшается количество
самих стволовых клеток. В настоящее время
рассматриваются перспективы возможного
применения уникальных свойств СК в
клинической практике для лечения болезней
как терапевтического, так и хирургического
плана. Широко обсуждаются возможности
применения СК в лечении переломов,
остеодегенеративных заболеваний костей и
суставов. Разработано множество методик
применения стволовых клеток для лечения
различных заболеваний: заболевания ЦНС и
периферической нервной системы (инсульт),
травмы головного и спинного мозга, болезнь
Паркинсона, болезнь Альцгеймера,
периферические нейропатии; заболевания
печени (цирроз, хронический активный
гепатит; хроническая печеночная
недостаточность); иммунодефицитные
состояния (ВИЧ-инфекция; иммунодефицит
на фоне лечения онкологического
заболевания); эндокринные заболевания (в
комплексной терапии первичного и
вторичного сахарного диабета и его
осложнений), гипертиреоз,
тиреотоксикоз,гипотиреоз; заболевания
опорно-двигательного аппарата
(остеохондроз позвоночника, дегенеративные
изменения в суставах, остеопороз); в
косметологии (заболевания кожи,
косметические дефекты, ожоги, язвы и рубцы
кожи); в гериатрии (предупреждение
преждевременного старения, омоложение
организма; сердечно-сосудистых заболеваний
(инфаркт миокарда в остром периоде и при
последующей реабилитации, сердечная
недостаточность, кардиомиопатии), что
объясняется наибольшей интенсивностью
изучения данных технологий в кардиологии.
Несмотря на определенные технологические,
политические, морально-этические и
финансовые трудности изучение биологии СК
необходимо для глубокого понимания
механизмов регенерации и поддержания
гомеостаза организма, а применение СК
имеет блестящие перспективы, и,
несомненно, окажет самое серьезное
воздействие на облик медицины будущего.
41. Охарактеризуйте применение
методов генной терапии при лечении
генетически наследуемых заболеваний.
Генная терапия – это введение нуклеиновых
кислот в клетку с целью воздействия на
медицинский статус организма и/или лечения
болезни. При этом сам ген уже
воспринимается как новый
фармацевтический препарат для лечения не
одного, а многих заболеваний, не только
моногенных, но и полигенных,
мультифакториальных, инфекционных
заболеваний и любых других патологических
состояний. ГТ в борьбе с наследственными
заболеваниями. Используют два основных
подхода, различающиеся природой клетокмишеней: - фетальную генотерапию , при
которой чужеродную ДНК вводят в зиготу
или эмбрион на ранней стадии развития; при
этом ожидается, что введенный материал
попадет во все клетки реципиента (и даже в
половые клетки, обеспечив тем самым
передачу следующему поколению); соматическую генотерапию, при которой
генетический материал вводят только в
соматические клетки и он не передается
половым клеткам. Есть и третий подход активация собственных генов организма с
целью полного или частичного преодоления
действия мутантного гена. Яркий пример
такого подхода - использование
гидроксимочевины для активации синтеза
гемоглобина F у больных с
серповидноклеточной анемией и
талассемиями. Большинство методов
фетальной генотерапии разработаны на
трансгенных мышах. Чужеродную ДНК вводят
в оплодотворенные яйцеклетки, полученные
от мышей, у которых была искусственно
стимулирована овуляция. Затем яйцеклетки
имплантируют в матку приемной матери. С
помощью этого метода удалось заметно
улучшить состояние мышей с наследственным
дефицитом СТГ , наследственным дефицитом
основного белка миелина и наследственным
дефицитом бета-цепи глобина . В подобных
экспериментах получена важная информация
о регуляции экспрессии генов и патогенезе
наследственных болезней. Однако
трансгенные животные получаются только из
15-20% яйцеклеток с инъецированной ДНК,
причем лишь у 20-30% животных введенный
ген экспрессируется. Из-за случайного
встраивания чужеродной ДНК в геном есть
опасность повреждения гена хозяина
(инсерционный мутагенез), приводящего к
дефициту белка или нарушению регуляции,
что может стать причиной злокачественного
новообразования. Таким образом, фетальная
генотерапия пока неприменима для лечения
наследственных болезней человека. Однако
методы, разработанные в экспериментах с
эмбриональными клетками, можно
использовать для пренатальной диагностики.
Это дает очень много - разумеется, лучше
выявить наследственное заболевание на
ранней стадии внутриутробного развития,
чем прибегать к такому рискованному и
ненадежному пока методу, как введение
чужеродной ДНК. Если фетальная
генотерапия пока неприменима для лечения
наследственных болезней человека, то
соматическая генотерапия наследственных
болезней проходит клинические испытания.
Число заболеваний, при которых можно
использовать соматическую генотерапию,
растет. Клинические испытания методов
соматической генотерапии проводят не
только при моногенных заболеваниях, но и
при злокачественных новообразованиях,
ВИЧ-инфекции и других заболеваниях.
42. Охарактеризуйте метод
протеоинженерии (белковая
инженерия).
Белковая инженерия — раздел
биотехнологии, который занимается
разработкой полезных или ценных белков.
Это относительно новая дисциплина, которая
направлена на исследование фолдинга
белков и принципов модификации и создания
белков.
Существуют две основные стратегии
для белковой инженерии: направленная
модификация белка и направленная
эволюция. Эти методы не являются
взаимоисключающими; исследователи часто
применяют оба. В будущем, более детальное
знание структуры и функции белков, а также
достижения в области высоких технологий,
может значительно расширить возможности
белковой инженерии. В итоге, даже
неприродные аминокислоты могут быть
включены благодаря новому методу, который
позволяет включать новые аминокислоты
в генетический код.
При направленной модификации белка
ученый использует детальное знание
структуры и функции белка, чтобы внести
нужные изменения. Как правило, этот метод
имеет то преимущество, что он недорогой и
технически несложный, так как техника сайтнаправленного мутагенеза хорошо развита.
В направленной эволюции случайный
мутагенез применяется к белку
и селекция идет так, чтобы выбрать
варианты, которые имеют определенные
качества. Далее применяются еще раунды
мутации и селекции. Этот метод имитирует
естественную эволюцию и в целом позволяет
получить превосходные результаты для
направленной модификации.
Дополнительный метод, известный как ДНКперетасовки, смешивает и выявляет части
удачных вариантов для получения лучших
результатов. Этот процесс имитирует
рекомбинации, которые происходят
естественно во время полового размножения.
Преимуществом направленной эволюции
является то, что она не требует
предварительных знаний о структуре белка,
да и не нужно, чтобы иметь возможность
прогнозировать, какое влияние данная
мутация будет иметь.
С применением компьютерных методов был
разработан белок с новой структурой, а
также датчики для искусственных молекул.
Технология фьюжин белков дала
возможность создать rilonacept — препарат
для лечения криопирин-зависимого
периодического синдрома.
Направления белковой инженерии.
Основными направлениями белковой
инженерии в настоящее время являются: 1)
структурно-функциональный анализ белков
методами сайт-направленного мутагенеза
отдельных аминокислотных остатков;
2) создание химерных и
мультифункциональных белков; 3) случайный
мутагенез и селекция белков с определенной
функцией (молекулярная эволюция) ; 4)
создание искусственных белков de novo.
При этом белковая инженерия решает
следующие задачи:
1. Изменения специфичности ферментов и их
каталитических характеристик (повышение
Кт а х, уменьшение Кю изменение рНоптимума, элиминация сайта ингибирования).
2. Изменения структурных свойств белков
(повышение термостабильности, повышение
стабильности в органических растворителях,
изменения физикохимических свойств,
модификация специфичности связывания
лигандов, изменение внутримолекулярной
динамики белка).
3. Создание новых систем (химерные и
мультифункциональные белки, введение
репортерных доменов (GFP) и т. д.)
4. Повышение эффективности белков как
терапевтических макромолекул для
применения в фармакологии
и медицине.
43. Назовите и опишите ферментные
препараты, используемые в медицине.
Ферментные препараты представляют собой
концентраты ферментов, полученные с
помощью микроорганизмов, содержащие в
своем составе наряду с ферментами
балластные вещества. Ферментные
препараты получают из продуктов животного
происхождения, растений и
микроорганизмов. Широкое применение в
медицинской практике нашли ферментные
препараты протеолитического действия,
получаемые из
поджелудочной железы крупного рогатого
скота (например, химотрипсин). Они
расщепляют пептидные связи в
белках и пептидах. Применяют трипсин в
виде ингаляций или внутримышечно для
облегчения удаления секрета и экссудата при
бронхитах, бронхоэктатической болезни; при
лечении тромбофлебита, остеомиелита,
гайморита, иридоциклита и др. заболеваний;
местно – при лечении ожогов, пролежней,
гнойных ран. Дезоксирибонуклеаза
уменьшает вязкость гноя, задерживает
развитие вирусов герпеса, аденовирусов;
применяют при герпетических и
аденовирусных заболеваниях глаз, абсцессах
лёгких, поражениях верхних дыхательных
путей. Препарат лидаза, содержащий
фермент гиалуронидазу, вызывает
увеличение проницаемости тканей и
облегчает движение жидкостей в
межтканевых пространствах; применяют при
контрактурах суставов, рубцах после ожогов
и операций, гематомах и др. Для лечения
тромбоэмболий, тромбофлебитов, инфаркта
миокарда применяют фибринолизин,
растворяющий свежие тромбы.
Пенициллиназа, получаемая из культуры
Bacillus cereus, инактивирует препараты
пенициллина, в связи с чем применяется при
аллергических реакциях, вызванных этими
препаратами. В производстве ферментных
препаратов используют синтетические и
комплексные среды, являющиеся смесью
синтетических сред с естественными
материалами растительного, животного и
микробного происхождения. Для накопления
ферментов в культуральной среде
необходимо обеспечить оптимальные условия
для их синтеза: состав среды, температуру,
значение рН, снабжение клеток кислородом
воздуха. Применяют два способа
выращивания продуцентов ферментов:
поверхностный и глубинный. Поверхностный
способ предусматривает выращивание
микроорганизмов на поверхности твердых,
жидких, полужидких или сыпучих
материалов. Этот способ создает хорошие
условия для максимального контакта
микроорганизмов с кислородом воздуха. Его
используют в основном при выращивании
мицелиальных грибов.
Глубинный способ предусматривает
выращивание микроорганизмов на жидких
средах. Этот способ применяют
преимущественно при использовании в
качестве продуцентов ферментов бактерий и
других микроорганизмов, способных
интенсивно развиваться в условиях
недостаточного контакта клеток с
кислородом.
44. Назовите способы получения и
очистки ферментных препаратов
В схеме производства ферментных
препаратов при глубинном способе
культивирования можно выделить три
этапа: подготовительный этап (стерилизация
оборудования, приготовление среды для
культивирования, её стерилизация,
подготовка культуры продуцента,
инокулирование среды, очистка воздуха),
этап получения производственной культуры
(ферментация) и получение ферментных
препаратов с заданными характеристиками.
Этот способ имеет ряд очевидных
преимуществ перед поверхностным, так как
позволяет значительно сократить
производственные площади, исключить
тяжелый непроизводительный ручной труд,
улучшить гигиену труда, упрощает
механизацию и автоматизацию производства,
делает возможным переход на непрерывный
способ культивирования.
При поверхностном методе культура
растет на поверхности твердой увлажненной
питательной среды. Мицелий полностью
обволакивает и довольно прочно скрепляет
твердые частицы субстрата, из которого
получают питательные вещества. Поскольку
для дыхания клетки используют кислород, то
среда должна быть рыхлой, а слой культурыпродуцента небольшим.
Преимущества поверхностной
культуры: значительно более высокая
конечная концентрация фермента на единицу
массу среды (при осахаривании крахмала 5 кг
поверхностной культуры заменяют 100 кг
культуральной жидкости), поверхностная
культура относительно легко высушивается,
легко переводится в товарную форму.
Посевной материал может быть трёх
видов: культура, выросшая на твердой
питательной среде; споровый материал;
мицелиальная культура, выращенная
глубинным способом.
Основу питательной среды составляют
пшеничные отруби, как источник
необходимых питательных и ростовых
веществ. Кроме того, они создают
необходимую структуру среды.
Рост делится на три периода, примерно
равных по времени. Сначала происходит
набухание конидий и их прорастание
(температура не ниже 28о С), затем рост
мицелия в виде пушка серовато-белого цвета
(необходимо выводить выделяемое тепло) и
образование конидий. Для создания
благоприятных условий роста и развития
продуцента необходима аэрация и
поддержание оптимальной влажности (5570%). Выросшая в неподвижном слое при
поверхностном культивировании культура
представляет корж из набухших частиц
среды, плотно связанных сросшимся
мицелием. .
Схема очистки сводится к следующему:
освобождение от нерастворимых веществ;
освобождение от сопутствующих
растворимых веществ;
фракционирование (как правило,
хроматографическими методами).
Для выделения фермента из
поверхностной культуры необходима
экстракция. Как правило, экстраген - вода.
При этом в раствор переходят сахара,
продукты гидролиза пектиновых веществ и
целлюлозы. Стадию выделения и очистки
завершает сушка. После сушки препарат
должен содержать не более 6-8% влаги,
тогда он может в герметичной упаковке
храниться до года без потери активности.
Стандартизация ферментного
препарата - доводка активности фермента до
стандартной, соответствующей требованиям
ГОСТ. Для этого используются различные
нейтральные наполнители - крахмал, лактоза
и др.
Учитывая огромные перспективы
применения ферментных препаратов в
различных отраслях промышленности и
сельского хозяйства, медицине, можно
сделать заключение о необходимости
расширения исследований в этой области для
оптимизации технологии и гарантийного
получения высокоактивных и стабильных
препаратов микробных ферментов.
45. Охарактеризуйте молекулярногенетическую диагностику генетических
заболеваний.Молекулярно-генетическая
диагностика - комплекс исследований,
проводящихся для диагностики
наследственных патологий. Генетическая
диагностика может проводиться в ходе
экстракорпорального оплодотворения. В
таком случае она называется
преимплантационная генетическая
диагностика. Методы исследований,
применяющиеся для генетической
диагностики, позволяют избежать рождения
детей с наследственными заболеваниями.
Наиболее адекватные методы,
обеспечивающие точную диагностику
моногенных заболеваний, основаны на
исследовании ДНК в районе определенных
генов. Несмотря на то, что молекулярногенетические методы, как правило, весьма
сложны, трудоемки и дорогостоящи, данные,
полученные в процессе ДНК-диагностики
намного точнее и информативнее данных
других анализов. Предметом ДНКдиагностики может быть как исследование
гена с целью выявления мутаций (прямой
подход ДНК-диагностики), так и анализ
сегрегации заболевания в определенной
семье с полиморфными участками ДНК
(маркерными локусами), тесно сцепленными
с поврежденным геном {косвенный подход
ДНК-диагностики). Прямая и косвенная ДНКдиагностика основана на методах,
позволяющих идентифицировать небольшой,
но строго определенный фрагмент ДНК
человека. Обычно для этого используют
блот-гибридизацию либо амплификацию с
последующим анализом полученных образцов
ДНК при помощи электрофореза в агарозном
или полиакриламидном гелях или
радиоавтографии. Прямые методы ДНКдиагностики используются в тех случаях,
когда известен ген, ответственный за
возникновение наследственного заболевания
и основные типы его патологических
мутаций. Использование прямых методов
ДНК-диагностики целесообразно для таких
заболеваний как муковисцидоз (мажорная
мутация delF508), фенилкетонурия (R408W),
хорея Гентингтона (экспансия CTG-повторов)
и ряда других. Косвенные методы ДНКдиагностики применяют в том случае, если
ген, повреждение в котором приводит к
заболеванию, не идентифицирован, а лишь
локализован на определенной хромосоме,
или когда методы прямой ДНК-диагностики
не дают результата, (например, при
значительной протяженности и сложной
молекулярной организации гена, а также
широком спектре патологических мутаций в
нем). Косвенные методы ДНК-диагностики
основаны на анализе сегрегации в семье
аллелей полиморфных маркеров,
находящихся в том же хромосомном регионе
или тесно сцепленных с локусом
заболевания.
46. Назовите и опишите экспрессметоды анализа, применяемые в
медицине.
Экспресс-методы — ускоренные методы
лабораторных анализов, обеспечивающие
проведение исследования в срок до 10—15
мин после получения материала. Экспрессметоды основаны на тех же или аналогичных
химических реакциях, что и классические
методы анализа. Широкое развитие экспрессметодов стало возможным на основе
достижений клинической биохимии и
промышленного производства наборов сухих
реактивов (экспресс-тесты) для определения
различных ингредиентов крови, мочи и
других биологических жидкостей. Различают
монотесты, т.е. сухие реактивы в форме
таблеток, гранул, дозированных порошков
для определения в биожидкости какого-либо
одного вещества, и политесты —
комбинированные реактивные полоски
(обычно из бумаги), на которых имеется
несколько индикаторных зон,
предназначенных для исследования 5 и
более биохимических параметров
одновременно. Результаты анализа могут
быть только качественными или позволяют
приблизительно определить концентрацию
вещества в исследуемой жидкости, т.е.
являются полуколичественными.
Качественные результаты отличаются
высокой надежностью, а полуколичественные
экспресс-тесты обладают к тому же
точностью, достаточной для диагностических
лабораторных исследований. Выделяют ряд
преимуществ экспресс-методов по
сравнению с обычными лабораторными
методами. 1. Быстрота выполнения анализа и
экономия времени, которые невозможны
даже при механизации или автоматизации
обычных лабораторных исследований. 2.
Простота обследования, делающая его
выполнение доступным для врача любой
специальности, медсестры, а в ряде случаев
и для больного. 3. Отсутствие необходимости
в каком-либо вспомогательном оборудовании,
лабораторной посуде, оптических и
электронных приборах, что значительно
снижает материальные затраты на
исследование. 4. Сухие реактивы устойчивее
жидких, компактнее, удобнее при
транспортировке и хранении. Наиболее
распространены экспресс-методы
исследования мочи и крови. В моче с
помощью экспресс-тестов возможно
полуколичественное определение глюкозы
для диагностики и контроля терапии
сахарного диабета; качественное и
полуколичественное обнаружение ацетона и
кетоновых тел; полуколичественное
определение белка; обнаружение и
полуколичественное определение примеси
крови , а также лейкоцитов и бактериурии ;
обнаружение билирубина и
полуколичественное определение уробилина,
имеющие важное значение для диагностики
заболеваний печени, гемолитических
синдромов. В крови экспресс-методы
позволяют определить количество
холинэстеразы , миоглобина , глюкозы ,
мочевины , билирубина (с помощью 1%
раствора трихлоруксусной кислоты);
относительную плотность крови (с помощью
набора растворов сульфата меди) для оценки
степени кровопотери. Для проведения
экспресс-методов не требуется сложной
аппаратуры, поэтому их целесообразно
использовать в приемных отделениях
больниц, в амбулаторной практике, при
посещении больных на дому врачом или
средним медицинским персоналом. Они могут
применяться специально
проинструктированными больными в порядке
самонаблюдения. С помощью экспрессметодов проводят массовые (скрининговые)
обследования и динамические наблюдения за
лицами, нуждающимися в медицинском
патронировании.
47. Дайте оценку преимуществ
энзимодиагностики.
Энзимодиагностика – это исследование
активности ферм-в плазмы крови, мочи,
слюны с целью диагностики заболеваний.
Энзимодиагностика развивается по двум
путям. Один путь – исп-ние ферментов в
качестве избирательных реагентов для
открытия и количественного определения
нормальных или аномальных хим-х в-в в
сыворотке крови, моче, желудочном соке и
др. (н-р, выявление при помощи ферментов
глюкозы, белка или других в-в в моче, в
норме не обнаруживаемых). Другой путь –
открытие и количественное определение
самих ферментов в био жидкостях при
патологии. Ряд ферм-в появляется в
сыворотке крови при распаде клеток. Для
диагностики органических и функциональных
поражений органов и тканей широко
применяются отдельные ферментные тесты,
выгодно отличающиеся от других хим-х
диагностических тестов, исп-мых в клинике,
высокой чувствительностью и
специфичностью.
преимущества ферментных тестов:
- проба обладает высокой чувствительностью
и восприимчивостью,
- сывороточная энзимологическая активность
повышается во много раз,
- при помощи теста удаётся выявить стёртые,
безжелтушные, субклинические формы
заболевания, которые встречаются довольно
часто,
- при желтушных формах вирусного гепатита
Б активность фермента повышается ещё в
продромальном периоде, за несколько дней
до появления желтухи,
- показатели активности энзима медленно
нормализуются, их нормализация указывает
на полноту выздоровления,
- при рецидивах и обострениях болезни
активность фермента в сыворотке вновь
повышается,
- при хронизации процесса показатели
обычно не нормализуются,
- активность фермента обычно не изменяется
при хранении в холодильнике в течение
нескольких суток.
Известно около 20 тестов, основанных на
количественном определении акт-ти ферм-в
(и изоферментов), главным образом в крови
(реже в моче), а также в кусочках тканей,
полученные при биопсии. Из огромного числа
ферм-в, открытых в природе (частично и в
организме человека), в диагностической
энзимологии исп-ся лишь ограниченный
набор ферм-в и для весьма небольшого числа
болезней (гепатиты, инфаркт миокарда,
органические поражения почек,
поджелудочной железы, печени и др.). Так,
уровень липазы, амилазы, трипсина и
химотрипсина в крови резко увеличен при
сахарном диабете, злокачественных
поражениях поджелудочной железы,
болезнях печени и др. Резко повышается в
сыворотке крови уровень двух
аминотрансфераз, креатинкиназы и
лактатдегидрогеназы при инфаркте
миокарда; умеренно повышено их
содержание при поражениях тканей мозга и
печени. Определяют активность кислой
фосфатазы (уровень повышен при карциноме
предстательной железы), щелочной
фосфатазы, холинэстеразы и некоторых др.
органоспецифических ферм-в (н-р,
гистидазы, уроканиназы,
глицинамидинотрансферазы) в сыворотке
крови при патологии костной ткани, печени,
метастатических карциномах и т. д.
Диагностическая энзимология может служить
основой не только для постановки
правильного и своевременного диагноза
болезни, но и для проверки эффективности
применяемого метода лечения.
48. Охарактеризуйте различные типы
биосенсоров.
Биосенсор - устройство, в котором
чувствительный слой, содержащий
биологический материал: ферменты, ткани,
бактерии, дрожжи, антигены/антитела,
липосомы, органеллы, рецепторы, ДНК,
непосредственно реагирующий на
присутствие определяемого компонента,
генерирует сигнал, функционально
связанный с концентрацией этого
компонента. Конструктивно биосенсор
представляет собой комбинированное
устройство, состоящее из двух
преобразователей, или трансдьюсеров, биохимического и физического, находящихся
в тесном контакте друг с другом.
Биотрансдьюсер выполняет функцию био
элемента распознавания, преобразуя
определяемый компонент, а точнее,
информацию о хим связях в физическое или
хим св-во или сигнал, а физ преобразователь
это св-во фиксируется с помощью спец-ой
аппаратуры.
Биосенсоры можно разделить на разные
группы в соответствии с типом используемого
преобразователя или биологического
распознающего элемента. По типу
преобразователя биосенсоры можно
разделить на основные группы:
электрохимические, оптические,
пьезоэлектрические и калориметрические. В
свою очередь среди электрохимических
биосенсоров выделяют: амперометрические,
потенциометрические и
кондуктометрические. А среди биосенсоров
оптического типа выделяют:
спектрофотометрические и флуоресцентные
биосенсоры, биосенсоры на основе
поверхностного плазмонного резонанса и на
основе жидких кристаллов. Наиболее широко
используемыми в настоящее время являются
амперометрические биосенсоры. По типу
биологического распознающего
элемента биосенсоры классифицируют на
каталитические и аффинные. Группа
каталитических биосенсоров основана на
ферментах, срезах тканей и клетках
микроорганизмов. Их основная особенность
состоит в расходовании анализируемого
соединения в биохимических реакциях его
трансформации по схеме: "внесение пробы –
взаимодействие субстрата с ферментом –
образование продукта ферментативной
реакции". К группе аффинных относятся
биосенсоры на основе антител/антигенов,
лектинов, рецепторов животных клеток,
нуклеиновых кислот. Их особенностью
являются процессы высокоспецифического
связывания анализируемого соединения (но
не его трансформации и расходования) с
мишенью, содержащейся в распознающем
элементе биосенсора. Важно отметить, что
многие исследователи отдельно выделяют
группу гибридных биосенсоров, в которых
сопряжены элементы аффинного
взаимодействия и ферментного усиления
сигнала. Принципиальная схема действия
биосенсоров. На первом этапе действия
биосенсора происходит «узнавание»
биоэлементом специфического для него
вещества из многокомпонентной смеси. На
второй стадии происходит преобразование
информации о протекании биохимической
реакции в форму электрохимического
сигнала. На последней стадии электрический
сигнал от трансдьюсора преобразуется в
пригодную для обработки форму.
Преимущества использования биосенсоров 1)
биосенсоры специфичны — можно
анализировать сложные смеси на присутствие
определенного химического вещества без
предварительной очистки; 2) они очень
чувствительны, поэтому можно обнаружить
очень низкие концентрации вещества в очень
малых образцах; 3) они дают быстрый ответ;
4) они безопасны для использования; 5) они
точны; 6) они могут быть очень маленькими;
7) они доступны для массового производства.
Недостатки: 1) они не очень прочны, поэтому
нуждаются в тщательном уходе; 2) они не
очень стабильны; 3) их нельзя стерилизовать.
49. Сравните принципы работы
различных типов биосенсоров.
Конструктивно биосенсор аналогичен
остальным видам хим. сенсоров и состоит из
двух преобразователей (биохимического и
физического) находящихся в тесном контакте
друг с другом. При этом биохимический
преобразователь, или биотрансдьюсер,
выполняет функцию биологического
элемента распознавания, преобразуя
определяемый компонент, а точнее,
информацию о химических связях в
физическое или химическое свойство или
сигнал, а физический преобразователь
позволяет зарегистрировать этот сигнал.
По виду преобразователя выделяют четыре
основные группы биосенсоров:
электрохимические, пьезоэлектрические,
калориметрические и оптические. Принцип
действия электрохимических
биосенсоров основан на измерении
электрического тока, возникающего в
результате окисления или восстановления
электрохимически активных веществ на
поверхности рабочего электрода
(амперометрические биосенсоры) или на
измерении разности потенциалов между
двумя электродами – рабочим и электродом
сравнения при постоянном токе
(потенциометрические биосенсоры).
К амперометрическим биосенсорам относят
портативное электронное устройство
«электронный нос» . Прибор представляет
собой тонкую кремниевую пластинку с
нанесенными сенсорами для распознавания
молекул, с помощью которой можно быстро
и точно анализировать газовые смеси и
обнаруживать бактерии в воздухе. Принцип
его действия похож на функционирование
биологических рецепторов запахов.
Перспективно применение «электронного
носа» для идентификации возбудителей
заболеваний, передающихся воздушнокапельным способом. Многие виды бактерий,
такие как Escherichia сoli, Proteus,
Pseudomonas идентифицируются с помощью
«электронного носа
Среди потенциометрических биосенсоров
выделяют ион-селективные электроды: рНэлектроды и полевые транзисторы, которые
используют для анализа ионов образующихся
в растворе. Наибольшее распространение в
диагностике инфекционных болезней
получили светоуправляемые
потенциометрические биосенсоры LAPS.
Метод LAPS сочетает в себе фильтрацию
исследуемого материала через
нитроцеллюлозную мембрану, сэндвичиммуноанализ и светоуправляемый
биосенсор. Наличие бактерий регистрируют
по изменению рН на мембране. LAPSбиосенсоры применяют для обнаружения E.
coli в воде, стафилококкового
энтеротоксина, вируса болезни Ньюкасла,
возбудителя бруцеллеза Brucella melitensis.
Пьезоэлектрические биосенсоры
чувствительны к изменению массы на
поверхности физического носителя
(гравиметрические биосенсоры); плотности,
вязкости среды, частоты колебаний
акустических волн. В последнее время в
пьезоэлектрических биосенсорах все чаще
используют пьезоэлектрические кристаллы,
которые генерируют и передают
акустическую волну с одной стороны
кристалла на другую или по одной грани
кристалла. На основе акустических
биосенсоров разработаны иммуносенсоры
для обнаружения Salmonella typhimurium,
вируса герпеса.
В оптических биосенсорах аналитический
сигнал обусловлен не химическим
взаимодействием ьопределяемого
компонента с чувствительным элементом, а
измеряемыми физическими параметрами –
интенсивностью поглощения, отражения
света, люминесценции объекта и т.д.
Принцип действия оптических биосенсоров
основан на регистрации изменений
оптических свойств среды: оптической
плотности (денситометрические биосенсоры),
цвета (колориметрические биосенсоры),
мутности (турбидиметрические биосенсоры),
показателя преломления среды
(рефрактометрические биосенсоры) и других
свойств в результате присутствия
биологического агента.
50. Охарактеризуйте ДНК-чипы.
ДНК-микрочип — это технология,
используемая в молекулярной
биологии и медицине. Современный ДНКмикрочип состоит из
тысяч дезоксиолигонуклеотидов (зондов, или
проб), сгруппированных в виде
микроскопических точек и закреплённых на
твёрдой подложке. Каждая точка содержит
несколько пикомолей ДНК с определённой
нуклеотидной последовательностью.
Олигонуклеотиды ДНК-микрочипа могут быть
короткими участками генов или других
функциональных элементов ДНК и
используются для гибридизации с кДНК или
мРНК (кРНК). Гибридизация зонда и мишени
регистрируется и количественно
характеризуется при
помощи флюоресценции илихемилюминесцен
ции, что позволяет определять
относительное количество нуклеиновой
кислоты с заданной последовательностью в
образце.
В обычном ДНК-микрочипе зонды ковалентно
прикрепляются к твёрдой поверхности —
стеклянному или кремниевому чипу. Другие
платформы, например, выпускаемые Illumina,
используют микроскопические шарики вместо
больших твёрдых поверхностей.
Два основных типа микрочипов: точечный
микрочип, получаемый нанесением
фрагментов ДНК на покрытое гелем
предметное стекло микроскопа, и
олигонуклеотидный микрочип высокой
плотности, который производят путем
прямого синтеза олигонуклеотидов на
стеклянной подложке.
На точечных
микрочипах каждый образец или «точка»
содержит 106—1О7 копий одной и той же
послед-ти ДНК. Это намного превышает
число копий любой специфической кДНК в
составе сложного зонда, даже если кДНК
соответствует транскрипту, представленному
в смеси в изобилии. В таких условиях
происходит ненасыщающая гибридизация и
интенсивность гибридизационного сигнала в
каждой ячейке (точке) микрочипа
пропорциональна относительному
содержанию специфической кДНК в составе
зонда. Т.о., в одном эксперименте можно
сравнивать относительные уровни экспрессии
тысяч различных транскриптов. Сравнение
различных образцов (например, из здоровой
печени и гепатомы) позволяет
идентифицировать по-разному
экспрессирующиеся гены. Такое сравнение
осущ-ся в результате гибридизации
одинаковых копий микрочипов со сложными
зондами, полученными из разных образцов.
Однако большая наглядность может быть
достигнута путем мечения двух популяций
кДНК различными флуорофорами и
проведения гибридизации с одним и тем же
микрочипом. Соотношение сигналов,
полученных от каждого из флуорофоров,
позволяет сравнивать уровни экспрессии
(одних и тех же генов) в двух образцах.
Обычно микрочип сканируют при двух длинах
волн эмиссии флуоресценции, затем с
помощью компьютера результаты накладываются друг на друга и выводятся на экран в
виде изображения микрочипа с окрашенными
в разные цвета ячейками. Если одному
флуорофору поставлен в соответствие
зеленый цвет, а другому — красный, то ячейки, соответствующие различным образом
экспрессирующимся генам, будут окрашены
либо в зеленый, либо в красный цвет.
Ячейки, соответствующие генам,
экспрессирующимся на одном и том же
уровне в обоих образцах, будут желтыми.
ДНК-микрочипы используют для анализа
изменения экспрессии генов,
выявления однонуклеотидных
полиморфизмов,генотипирования или
повторного секвенирования мутантных геном
ов. Микрочипы отличаются по конструкции,
особенностям работы, точности,
эффективности и стоимости.
51. Сравните и оцените достижения
медицинской биотехнологии. Инновации
генных, информационных и иных технологий
потенциально обладают уникальной
возможностью победоносно воздействовать
на многие болезни современности ,
целенаправленно вносить требуемые
коррективы в геном человека, значительно
увеличивать продолжительность жизни,
восстанавливать или заменять стареющие
органы на новые в рамках регенеративной
медицины, вести беременность вне стенок
утробы матери, дистанционно
консультировать, обследовать, оперировать
пациентов и наблюдать за состоянием
их здоровья в режиме онлайн и многое
другое. К препаратам, в производстве
которых применяется биотехнология,
относятся, в частности: природные /
полусинтетические антибиотики,
способные подавлять рост живых клеток,
а именно: ингибиторы биосинтеза клеточной
клетки (пенициллины, цефалоспорины,
цефамицины и т.п.), ингибиторы синтеза РНК
на уровне РНК-полимеразы и метаболизма
фолиевой кислоты (рифампицины),
ингибиторы синтеза РНК на уровне ДНКматрицы (актиномицины), ингибиторы
синтеза ДНК на уровне ДНК-матрицы
(антрациклины, нитрофураны, митомицин С,
налидиксовая кислота), нарушители
молекулярной организации и функций
клеточных мембран (полиены, полимиксины),
подавители синтеза белка на уровне рибосом
(фузидин, макролиды, левомицетин,
тетрациклины); стероидные гормоны ,
соматостатин, инсулин, соматотропин; монои комплексные лекарства на основе
аминокислот, в том числе: глицин,
глутамин, метионин водорастворимые (B1,
B2, B3, B5, B6, B12, C)
и жирорастворимые (A, D, E, K)
витамины,; оптимизирующие
микробиологический статус пробиотики,
включающие в себя бифидои молочнокислые бактерии, лактобациллы,
некоторые штаммы энтерококков;
ферменты (энзимы), участвующие
в биохим-х реакциях внутри и вне живых
организмов, которые, в зависимости от типа
катализируемых реакций, подразделяются на
классы: оксидоредуктазы (катализаторы
окислительно-восстановительных реакций),
трансферазы (катализаторы переноса
химических групп с одной молекулы
на другую), гидролазы (катализаторы
гидролиза химических связей), лиазы
(катализаторы реакций соединения или
расщепления молекул), изомеразы
(катализаторы разного рода изменений
в пределах одной молекулы), лигазы
(катализаторы образования связей в реакции
конденсации двух различных соединений
с помощью энергии АТФ —
аденозинтрифосфата);
вакцины (в частности, получаемые за счёт
технологии рекомбинантных ДНК),
усиливающие защитные функции иммунной
системы к деструктивным микроорганизмам
и патогенным вирусам ; рекомбинантный
и лейкоцитарныйинтерферон для
лечения вирусных гепатитов и т. д. Мед.бт
внесла вклад в борьбу со старением, что
стало возможным благодаря открытиям
в молекулярной биологии, разгадке
структуры ДНК, расшифровке генома
человека и иным успехам в этой области.
Особо нужно выделить зарождающуюся ныне
нанобиотехнологию, которая, гармонично
вобрав в себя прогрессивные методы
биотехнологии и нанотехнологии, делает
реальным, к примеру, адресную доставку
лекарственных средств в нанокапсулах,
проведение хирургических операций
с помощью высокоточных наноинструментов,
изготовление биореакторов для выращивания
стволовых клеток (способных обновлять или
замещать повреждённые или утраченные
клеточные структуры), создание биосенсоров
и зондовых микроскопов, фильтрацию
жидкостей организма от вредных веществ
с помощью мембран с нанопорами,
производство антибактериальных
перевязочных материалов с пропиткой
из мгновенно останавливающей
кровотечение жидкости. Вместе с тем,
несмотря на показанные выше очевидно
созидательные составляющие частной
медицинской биотехнологии, имеется и ряд
дискуссионных вопросов, особенно связанных
с такими проблемами, как недостаточная
изученность последствий от генетического
манипулирования, сложность с определением
пределов допустимого антропогенного
вмешательства в биологические процессы,
а также морально-этическая неоднозначность
генно-инженерной деятельности в плоскости
человеческого достоинства .
52. Охарактеризуйте применение
достижений нанобиотехнологии в
медицине: использование
бионаноматериалов в хирургии,
кардиологии, нейрологии.
Медицинские
нанотехнологии хирургического
назначения:
Медицинские нанороботы, кровезаменители
на основе наноматериалов, наноматериалы
для остановки кровотечений, имплантаты и
протезы на основе наноматериалов,
наноматериалы и наноструктуры для
доставки ростовых факторов.
Медицинские нанороботы. Роботы,
размером сопоставимые с молекулой (менее
10 нм), обладающие функциями движения,
обработки и передачи информации,
исполнения программ. Нанороботы вводятся
в кровоток и затем осуществляют поиск
пораженной ткани и коррекцию дефектов за
счет манипулирования на наноуровне.
Нанокости. Наноматериал, при комнатной
температуре представляющий собой
жидкость, быстро застывающий при
повышении температуры до 37°C. Твердая
субстанция по своим физическим свойствам
очень напоминает кость. Наноматериал
состоит из циклических молекул, каждая из
которых соединяется с двумя другими.
Скорость застывания может составлять от
нескольких секунд до нескольких минут.
Нанопленки. Тонкая пленка толщиной 20
нанометров, поддающаяся биологическому
разложению, способная заменить
хирургические нити. Ультратонкое
полилактатное волокно способно
превосходно запечатывать надрезы
внутренних органов.Применение в качестве
средств транспортировки.
Нанолистыдостаточно крепкие, чтобы
закрыть рану.При закрытии надреза этим
волокном, он заживает без шрамов или
опасных срастаний.
Использование нанотехнологии и
наноматериалов в кардиологии приводит
к существенному прогрессу в диагностике и
терапии сердечнососудистых заболеваний.
Борьба с последствиями артериального и
венозного тромбоза остается важнейшей
задачей современной кардиологии. В
последнее время получены данные о
тромболитическом эффекте
малоинтенсивного ультразвука. Добавление
микро- или нанопузырьков не только
увеличивает разрешающую способность при
осуществлении ультразвуковой визуализации,
но и усиливает тромболитический эффект
ультразвука, даже в отсутствие
традиционных тромболитиков. Механизм
терапевтического эффекта нанопузырьков
включает их прикрепление к тромбу,
фрагментацию (после облучения
ультразвуком) и механическое разрушение
тромба. Эта методика получила
название сонотромболизиса .
Наноматериалы завоевывают важные
позиции и в технологии изготовления
внутрисердечных и внутрисосудистых
имплантантов. Так, предполагается, что
импрегнация манжеты искусственных
клапанов сердца наночастицами серебра
может привести к значительному
уменьшению риска развития септического
эндокардита в послеоперационном периоде,
а создание супергидрофобных поверхностей
на подвижных элементах клапанов позволит
избежать тромбоза клапана.
Нейрология. Хорошая
биосовместимость нанотрубок и их
электропроводность делают возможным
использование этого класса наноматериалов
в качестве матриц для индукции роста
нейрональных сетей.
Функционализированныенанотрубки создают
хорошую основу для прикрепления конусов
роста удлиняющихся аксонов. Структура
поверхности нанотрубок оказывает влияние
на интенсивность роста аксонов и степень их
ветвления. Показано, что скорость роста
аксонов и длина их отростков были
максимальными при использовании в
качестве подложки положительно
заряженной поверхности покрытых
полиэтилениминомнанотрубок. При этом
использование в качестве матрицы других
вариантов нанотрубок не давало такого
хорошего результата. Интенсивный рост
отростков нейронов наблюдался также на
поверхности нанотрубок, покрытых 4гидроксиноненалом (фактором роста
нейронов). На основании этих данных была
предложена схема использования
пространственно упорядоченных
положительно заряженных нанотрубок в
качестве трехмерной матрицы для
стимуляции роста нейрональных сетей .
Несколькими группами исследователей
изучалась возможность передачи
электрических импульсов от формирующейся
нейрональной сети с помощью проводящих
нанотрубок. Установили, что между
растущими нейронами и нанотрубками
имеется электрическое сопряжение,
поскольку подача электрических импульсов
на нанотрубки вызывала увеличение
постсинаптических токов растущих на
трубках нейронов гиппокампа.
53. Опишите перспективы развития
медицинской биотехнологии.
Коммерциализация биотехнологии. Для
получения коммерческих продуктов с
помощью рекомбинантных микроорганизмлв
необходимо сотрудничество специалистов в
двух областях: молекулярных биологов и
биотехнологов. Задача молекулярных
биологов заключается в идентификации,
изучении свойств, модификации нужных
генов и создании эффективных систем их
экспрессии в клетках микроорганизмов,
которые можно будет использовать для
промышленного синтеза соответствующего
продукта, а задача биотехнолога в
обеспечении условий оптимального роста
нужного рекомбинантного микроорганизма с
целью получения продукта с наибольшим
выходом. Бактерии можно использовать не
только как «фабрики» для синтеза белков, но
и получать с их помощью новые продукты,
изменяя метаболизм бактериальных клеток
введением в них чужеродных генов или
модификацией уже существующих. Можно
создавать рекомбинантные микроорганизмы,
способные синтезировать самые разные
низкомолекулярные соединения: Lаскорбиновую кислоту, краситель индиго,
аминокислоты, антибиотики и др. Общая
стратегия при этом состоит во введении в
организм хозяина специфических генов ,
клонированных в подходящем векторе,
которые кодируют один или несколько
ферментов , катализирующих не
свойственные микроорганизму
метаболические реакции или влияющих на
осуществляемый им в норме биосинтез
определенных соединений. Создание новых
метаболических путей не является
неосуществимым. Этот подход поможет
создать необычные, более эффективные пути
синтеза самых разных соединений.
Говоря о медицинской биотехнологии, нельзя
не отметить её исключительный вклад
в борьбу со старением, что стало возможным
благодаря открытиям в молекулярной
биологии, разгадке структуры ДНК,
расшифровке генома человека и иным
успехам в этой области. Представляется, что
дальнейшее развитие генетической
инженерии, являющейся одной из наиболее
могущественных прикладных
биотехнологических инструментов, даст
мощный импульс таким передовым
ответвлениям, как генодиагностика
и генотерапия. Особо нужно выделить
зарождающуюся ныне нанобиотехнологию ,
которая делает реальным, к примеру,
адресную доставку лекарственных средств
в нанокапсулах , проведение хирургических
операций с помощью высокоточных
наноинструментов, изготовление
биореакторов для выращивания стволовых
клеток (способных обновлять или замещать
повреждённые или утраченные клеточные
структуры) , создание биосенсоров
и зондовых микроскопов, фильтрацию
жидкостей организма от вредных веществ
с помощью мембран с нанопорами,
производство антибактериальных
перевязочных материалов с пропиткой
из мгновенно останавливающей
кровотечение жидкости.