Μελέτη των επιδράσεων των ελευθέρων ριζών στη μοριακή διαμόρφωση του κολπικού μυοκαρδίου με φασματοσκοπικές μεθόδους
Authors: Κουτουλάκης Εμμανουήλ 
Published: September 2021

Στην παρούσα διατριβή χρησιμοποιήθηκε η υπέρυθρη φασματοσκοπία με μετασχηματισμό Fourier (Fourier Transform Infrared, FT-IR) σε συνδυασμό με την ηλεκτρονική μικροσκοπία διασποράς (SEM, scanning Electron Microscopy) για την μελέτη του ρόλου των ελευθέρων ριζών στην μοριακή διαμόρφωση του μυοκαρδίου. Τα δείγματα κολπικού μυοκαρδίου που μελετήθηκαν, λήφθηκαν από 55 ασθενείς, οι οποίοι υποβλήθηκαν σε καρδιοχειρουργική επέμβαση αορτοστεφανιαίας παράκαμψης (BYPASS), ή αντικατάσταση βαλβίδος με προσθετική ή και τα δύο. Απ’αυτούς 13 ήταν γυναίκες και 41 άνδρες και η ηλικία κυμαινόταν από 38-83 ετών. Τα υπέρυθρα φάσματα των δεξιών κολπικών ωτίων, της στενωμένης και ασβεστωμένης ή δίπτυχης εκφυλισμένης αορτικής βαλβίδας και στεφανιαίων αρτηριών, συγκρινόμενα με αντίστοιχα φάσματα υγιών ατόμων τα οποία λήφθηκαν από τράπεζα αλλά και μεταξύ τους, έδειξαν σημαντικές μεταβολές. Η αύξηση των εντάσεων των ταινιών των δονήσεων τάσεων των νΝΗ ομάδων των πρωτεϊνών συνδέθηκε με την αύξηση των τερματικών ΝΗ ομάδων, γεγονός που πραπέμπει στην παραδοχή της σχάσης των αλυσίδων. Η αύξηση των εντάσεων των ταινιών των μεθυλ και μεθυλεν ομάδων στην περιοχή 3000-2850 cm-1 συνεπάγεται την μεταβολή της διαπερατότητας και ευκινησίας των μεμβρανών. Η εμφάνιση και νέων κορυφών στην περιοχή αυτή προέρχεται από προϊόντα διακλάδωσης των αλυσίδων, ως αποτέλεσμα των σχηματιζόμενων ελευθέρων ριζών των λιπιδίων που σχηματίζουν τις μεμβράνες. Σημαντικές διαφορές παρατηρήθηκαν στην περιοχή του φάσματος μεταξύ 1800-1500 cm-1 όπου απορροφούν οι χαρακτηριστικές ομάδες amide I και amide II του πρωτεϊνών. Η μετατόπιση των μεγίστων απορρόφησης προς μικρότερους κυματαριθμούς έδειξε ότι η α-έλικα μεταβάλει την δευτεροταγή δομή και λαμβάνει διαμόρφωση τυχαίας περιέλιξης. Παράλληλα διαπιστώνεται ότι σχηματίζονται αμυλοειδούς τύπου πρωτεΐνες, όπως προκύπτει από την εμφάνιση στο φάσμα των χαρακτηριστικών ταινιών των β-παράλληλων και β-αντιπαράλληλων επιπέδων. Στον σχηματισμό αμυλοειδούς τύπου πρωτεϊνών αποδίδουμε την αδυναμία πλήρους φαρμακευτικής αντιμετώπισης της νόσου. Ο σχηματισμός αμυλοειδών πρωτεϊνών και ινιδίων συνδέεται με αυξημένη εκροή ιόντων ασβεστίου, η οποία οδηγεί σε μεταβολή του οξειδοαναγωγικού δυναμικού του κυττάρου οδηγώντας στην καταστροφή του. Η αύξηση των εντάσεων στην περιοχή του φάσματος μεταξύ 1200-900 cm-1 συνδέεται με την αυξημένη γλυκοζυλίωση του καρδιαγγειακού συστήματος των ασθενών, η οποία είναι αυξημένη στους διαβητικούς ασθενείς. Τα υπέρυθρα φάσματα της αορτικής βαλβίδας έδειξαν ότι σχηματίζονται άλατα από άμορφο φωσφορικό ασβέστιο [Ca3(PO4)2], όξινο φωσφορικό ασβέστιο [CaΗ(PO4)2], βιολογικό υδροξυαπατίτη. Στους ασθενείς στους οποίους ανιχνεύθηκε μαγνήσιο, διαπιστώθηκε ότι τα σχηματιζόμενα άλατα ασβεστίου είναι άμορφα και δεν επιτρέπουν την ανάπτυξη στένωσης. Η SEM-EDX ανάλυση της αρχιτεκτονικής των δεξιών κολπικών ωτίων και στεφανιαίων αρτηριών έδειξε την καταστροφή των πρωτεϊνών, επιβεβαιώνοντας τα ευρήματα των υπερύθρων φασμάτων. Επίσης σε αρκετούς ασθενείς διαπιστώθηκαν τοξικά μέταλλα. Από τα υπέρυθρα φάσματα και την SEM ανάλυση διαπιστώθηκε ότι το οξειδωτικό στρες πρέπει να συμμετέχει σε κάποιο από τα στάδια εξέλιξης της νόσου. Το οξειδωτικό στρες είναι περισσότερο αυξημένο σε ασθενείς με αυξημένους παράγοντες κινδύνου. Η παρουσία των τοξικών μετάλλων ενισχύει την έκφραση της βλάβης, επειδή συμβάλλουν στην παραγωγή ελευθέρων ριζών.