Наукова новизна. Розроблено методичні підходи до виділення білкових чинників, здатних зв’язуватись з інсуліном в сироватках крові людей. Встановлено, що використання поетапної афінної хроматографії може бути ефективним для визначення співвідношень білків, які зв’язують інсулін, у крові хворих на ЦД, що дасть змогу диференційовано підходити до розуміння механізмів виникнення деяких випадків інсулінорезистентності. Показано, що при фракціонуванні сироваток крові здорових людей та хворих на ЦД методом поетапної афінної хроматографії виявляються аналогічні фракції БЗІ, які відрізняються кількісним вмістом білка. Встановлено, що до складу інсулінзв’язуючих білків, крім антитіл до інсуліну, входять також білки неімуноглобулінової природи. Показано, що в однакових об’ємах сироваток крові хворих на ЦД і донорів міститься не тільки різна кількість усіх БЗІ, але й різна кількість білків імуноглобулінової природи.

Практичне значення одержаних результатів: Розроблено гетерогенний твердофазний імуноферментний метод визначення ІА та ІАА в сироватках крові здорових людей та хворих на ЦД та на його основі створено імуноферментну тест-систему “ІФА-АТ-інс” (Патент № 57640 А ).

Створена тест-система може бути використана для діагностування інсулінорезистентності при інсулінотерапії, а також, разом з іншими маркерами аутоімунного процесу для прогнозування виникнення ЦД у здорових осіб, які мають близьких родичів, хворих на ЦД, або людей, яких за генетичними ознаками відносять до групи ризику виникнення цього захворювання.

Запропонований спосіб поетапної хроматографії може бути використаний як для визначення співвідношень білків, що зв’язують інсулін, у крові хворих з різними ускладненнями ЦД, так і для розуміння можливої природи цих ускладнень.

Особистий внесок здобувача: Автор самостійно провела патентно-інформаційний пошук та проаналізувала значний об’єм наукової літератури за темою дисертації, визначила мету та задачі дослідження. Дисертант самостійно виконала всі біохімічні і радіоімунні дослідження, здійснила статистичну обробку одержаних результатів, узагальнила і провела науковий аналіз отриманих даних, сформулювала основні положення і висновки для наукових публікацій, виступів на конференціях і оформлення дисертації.

Деякі друковані праці за темою дисертації опубліковано у співавторстві з науковим керівником та співробітниками АТЗТ НВК „Діапроф-Мед”.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи доповідались та обговорювались на: I з’їзді алергологів України (м. Київ, 2002 р.); VIII Українському біохімічному з’їзді (м. Чернівці, 2002 р.); І науково-практичній конференції молодих вчених-ендокринологів “Актуальні проблеми клінічної та експериментальної ендокринології” (м. Київ, 2002 р.); ІІ конкурсі науково-технічних проектів “Інтелектуальний потенціал молодих вчених – місту Києву” (2002 р.); науково-практичній конференції “Клінічна фармакологія ендокринних захворювань” (м. Київ, 2004 р.) та ІХ Українському біохімічному з’їзді (м. Харків, 2006 р.).

Публікації: Результати дисертації опубліковано в 6 статтях, 8 тезах та в 1 монографії (1 розділ); отримано 1 деклараційний патент на винахід.

Обсяг і структура дисертації. Дисертацію викладено на 142 сторінках друкованого тексту. Дисертація складається із вступу, огляду літератури, опису матеріалів та методів дослідження, 6 розділів власних досліджень, аналізу та узагальнення результатів, висновків, практичних рекомендацій. Роботу ілюстровано 27 таблицями та 11 рисунками. Список використаних джерел включає 237 найменувань, з них 59 кирилицею та 178 латиницею.

Основний зміст роботи

Матеріали та методи дослідження . У роботі використано сироватки крові людей, хворих на ЦД-1 та ЦД-2, які проходили курс лікування у відділеннях клінічної фармакології та клінічної діабетології Інституту ендокринології та обміну речовин ім. В.П. Комісаренка, а також сироватки крові здорових людей, що були отримані в Київському міському центрі крові.

Розробленим методом ІФА досліджено вміст ІА та ІАА в сироватці крові 438 хворих на цукровий діабет типу 1 (ЦД-1), 188 хворих на цукровий діабет типу 2 (ЦД-2), яких лікували препаратами інсулінів, та 104 хворих на ЦД-2, які не отримували інсулінів, а також 194 донорів. Крім того, досліджено вміст ІА та ІАА в сироватці крові 130 дітей віком від 5 до 16 років. 35 з них входили до групи ризику захворювання на ЦД-1, 30 дітей були хворі на ЦД-1 та 65 здорових.

Для відокремлення ІА та ІАА від інших білків, що зв’язують інсулін в крові людей проводили поетапну афінну хроматографію сироваток спочатку на сорбентах з напівсинтетичним (“Hoechst”) або рекомбінантним людським інсуліном (“Eli Lilly), а потім – на сорбентах з білком А (або G). Як тверду фазу використовували АН-агарозу 4В та BrCN-сефарозу 4В. Інсуліновий сорбент з BrCN-сефарозою 4В готували за методом [Я. Туркова, 1980]. Ці дослідження проведені в “ручному” режимі та на хроматографі “BioRad” (“BiologicLP”). Отримані хроматографічні фракції досліджували методом електрофорезу в поліакриламідному гелі (ПААГ) [U. Laemmli, 1970] і визначали вміст ІА та ІАА опрацьованим методом ІФА.

Принцип розробленого методу ІФА полягає в тому, що ІА та ІАА з сироватки крові зв’язуються з інсуліном, фіксованим на полістироловому планшеті. З утвореним комплексом антиген-антитіло взаємодіє кон’югат – моноклональні антитіла (МКА) до імуноглобулінів G людини, мічені пероксидазою хрону. Після вилучення незв’язаного кон’югату в лунки планшета вносять проявник – розчин, який містить субстрат та один із хромогенів о -фенілендіамін (ОФД) або тетраметилбензидин (ТМБ). Оптичну густину (ОГ) кінцевих продуктів субстратно-ферментативної реакції визначали за допомогою ридера “MultiskanEX” (Фінляндія) у двохвильовому режимі: для ОФД – при 492 нм та 620 нм, а дляТМБ – 450 нм та 620 нм.Верхню границю норми – граничне значення (ГЗ) – визначали як середнє значення величин ОГ для сироваток практично здорових людей плюс п’ять значень середньоквадратичного відхилення. Сироватки, для яких значення ОГ перевищували показник ГЗ, визначали як позитивні. Враховуючи рекомендації ВООЗ, результати дослідів представляли також у вигляді співвідношення значень ОГ зразків сироваток до ГЗ в системі (ОГ/ГЗ).

Специфічність розробленого імуноферментного методу розраховували за формулою: С = Н / Н+ХП х 100 %, де С – специфічність, Н – кількість негативних результатів ІФА, ХП – кількість хибно-позитивних результатів ІФА [D. Schochetman, S. George, 1992].

Чутливість розробленого імуноферментного методу розраховували за формулою: Ч = П / П+ХН х 100 %, де Ч – чутливість, П – кількість позитивних результатів ІФА, ХН – кількість хибно-негативних результатів ІФА [D. Schochetman, S. George, 1992].

Коефіцієнт варіації (КВ) між результатами визначення ОГ після постановки ІФА в лунках одного планшета та між різними планшетами обчислюють за формулою: КВ = s / Х_сер. x 100 %, де s – середньоквадратичне відхилення, Х_сер. – середнє арифметичне значення ОГ всіх досліджуваних зразків [В.В. Меншиков,1997].

Тест-систему “ІФА-АТ-інс” порівнювали з комерційними наборами для визначення ІА (ІАА): імуноферментним – “Anti-insulin ORG-520” (“ORGentech”, Німеччина) та радіоімунним – “IA-AIA CIS biointernational” (Франція).

При статистичній обробці одержаних даних використано значення середньої арифметичної, стандартної похибки, середньоквадратичного відхилення. Вірогідність визначали за непараметричним методом статистики з використання критерію ч² [Бабич П.Н., 2004].

Результати досліджень, аналіз їх та узагальнення. Білки, одержані після хроматографії на колонці з інсулін-сефарозним сорбентом сироваток крові донорів і хворих на ЦД-1 та ЦД-2, досліджували методом електрофорезу в 15 % ПААГ за умов відновлення.

На рис. 1 подано типову картину електрофоретичного розподілу білків, що зв’язують інсулін в сироватці крові хворих на ЦД та донорів.

Аналіз електрофореграм дає змогу зробити висновок, що інсулін-сефарозний сорбент вилучає з сироваток крові значну кількість білків, що мають різну молекулярну масу. В результаті проведення поетапної афінної хроматографії сироваток крові хворих на ЦД та донорів показано, що кількість білкових фракцій в елюатах (як від донорських сироваток, так і від хворих на ЦД) коливається від 8 до 10. Проте, слід зазначити, що електрофоретична рухливість окремих білкових фракцій, отриманих з сироваток крові людей, хворих на ЦД, дещо відрізняється від рухомості аналогічних фракцій, виділених з сироваток крові донорів.

Для детальнішого дослідження БЗІ в сироватках крові здорових людей і хворих на ЦД застосовували поетапну афінну хроматографію таких сироваток на сорбентах з інсуліном та білком А (виділяють з Staphylococcusaureus) або білком G (отримують з Streptococcussp.). Білки А та G мають властивість зв’язуватись з Fc-фрагментом IgG людини, тому використання останніх сорбентів спрямовано на відокремлення білків імуноглобулінової природи від інших БЗІ.

Хроматографічне фракціонування сироваток крові на афінних сорбентах з інсуліном і білком А (або G), показало, що в однакових об’ємах сироваток крові хворих на ЦД і донорів міститься не тільки різна кількість БЗІ, але й різна кількість білків імуноглобулінової природи.

Так, в одному з експериментів з 5 мл сироватки крові від 10 хворих на ЦД-1 на колонці з інсуліном (h = 3 см, d = 1 см) виділено 5,87 мг білків, що зв’язують інсулін, а при розподілі їх на сорбенті з білком А (h = 1,5 см, d= 1 см) – 1,036 мг білків імуноглобулінової природи. У другому досліді, за таких же умов, отримано 5,384 і 0,753 мг білка, відповідно. При дослідженні у такий же спосіб 5 мл сироваток крові від 10 донорів одержали 1,83 мг БЗІ, з яких на частку антиінсулінових IgG припадало лише 0,182 мг, тобто майже в 5 разів менше, ніж при виділенні обох типів досліджуваних білків з сироваток крові хворих на ЦД-1.

Цими дослідами показано, що вміст білка в окремих фракціях БЗІ, за умов однотипної постановки хроматографічних та електрофоретичних досліджень, різний, в залежності від того, одержали їх з сироваток крові здорових людей, чи з сироваток хворих на ЦД.

Подальша робота з розподілу білків сироватки крові від 65 донорів (V=100 мл) та 27 хворих на ЦД-1 (V=25 мл) зазначеним вище методом поетапної хроматографії проводилась з використанням рідинного хроматографа “BioRad”. На рис. 2 представлено профілі елюції білків, що зв’язуються з інсулін-сефарозою (пік 2 на обох графіках), та рехроматографія їх на сорбенті з білок G-сефарозою (піки 3, 4 на графіках А і В).

При хроматографічному розподілі БЗІ на сорбенті з білок G-сефарозою вдалося відокремити білки, які за молекулярною масою можуть бути окремими ланцюгами IgG (пік 4), від інших БЗІ (пік 3). Після порівняння обох графіків дійшли висновку, що розподіл білків сироваток крові здорових людей і хворих на ЦД-1 на цих сорбентах дуже схожий і відрізняється тільки кількісним вмістом білка в кожній фракції; такий результат може бути обумовлений особливостями вихідного матеріалу.

Примітки:

1. Білки, які не зв’язалися з інсуліновим сорбентом ;

2. Білки, які зв’язалися з інсуліновим сорбентом (елюати з інсулінового сорбенту);

3. Елюати з інсулінового сорбенту, які не зв’язались з білком G;

4. Білки, елюйовані з сорбенту білок G-сефароза 4В (антитіла до інсуліну).