Спиновое улавливание в биологии и медицине

Метод спинового улавливания был представлен в 1970-е годы E.G. Janzen. Основным принципом метода является сохранение неспаренного электрона короткоживущего радикала путем образования более стабильного радикала:

После переноса неспаренный электрон достаточно стабилен, чтобы его можно было измерять в течение нескольких часов. Спиновые ловушки – это эффективные улавливатели радикалов с определенной принадлежностью, позволяющие измерять один вид радикалов среди других.

Исходя из исследований, возможности применения кажутся бесконечными в таких областях, как анализ клеточных структур, живых тканей и даже прямые измерения внутри живого млекопитающего (Kuppusamy et al. (2001) Magn. Reson. Med. 45, 700 – 707).

ЭПР в биологии и медицине

Спиновое улавливание

  • Улавливание свободных радикалов с помощью химикатов («ловушка»)
  • Формирование стабильного радикала, который можно измерить с помощью ЭПР

Спиновое зондирование

  • Размещение стабильного радикала внутри живой системы или химической структуры
  • Исследование скоростей диффузии, химической среды

Спиновая маркировка

  • Прикрепление стабильного радикала к биомолекуле
  • Наблюдение молекулярной структуры и механизмов реакции

Возникновение NO в сердечно-сосудистой системе:
Daiber (2015) Int. J. Mol. Sci. 16, 15918 – 15953

Формирование оксида азота в изолированных сегментах аортального кольца у мышей дикого типа

Структура NO-heme aus, предложенная А. Клещевым

Примеры применений

Пероксидные радикалы в эндотелиальных клетках

Dikalov et al. (2004) Am. J. Physiol. Cell Physiol. 288, C899 – C905

  • производство супероксида регулируется специфическими веществами-мессенджерами, называемыми пероксисомами
  • анализ на ЭПР показал, что эндотелиальные клетки показали снижение выхода супероксида при лечении
  • кроме того, была показана прямая связь с NO-биодоступностью

Механизм образования Fe2+– и Cu+– содержащей ·ОН

Beresewicz, Urbanski (2000) Acta Biochimica Polonica 47, 951 – 962

  • движущая сила генерации ·ОН внутри тела:
    Реакция Фентона: H2O2 + Fe2+ → ·OH + OH- + Fe3+
  • критически зависит от доступности O2
  • добавление восстановителей усиливает генерацию радикалов

Как использовать спиновую ловушку на живой мыши

Pfeiffer et al. 2003, J. Clin. Invest. 112, 527-534

  1. Смешать раствор из коммерческих буферов и спиновой ловушки DMPO
  2. Ввести несколько миллилитров в область образца
  3. Инкубировать в течение 45 минут при температуре 37°
  4. Извлечь раствор, заполнить капилляр и нажать кнопку «Start»
  5. Полностью автоматизированная подстройка, измерения и вычисления с помощью
  6. Чтение и интерпретация полученных результатов

Особенности программного обеспечения

  • Улучшенное программное обеспечение для управления и обработки данных
  • Простота оценки получаемых ЭПР-спектров
  • Возможность создания и сохранения пользовательских скриптов

 
Вид окна программы ESRStudio: измерение NO

ЭПР спектрометр

  • Рабочая частота: 9.2 – 9.6 ГГц
  • Высокая чувствительность 5×1013 спин/Тл
  • Динамическая оптимизация регистрируемого спектра
  • Диапазон развертки поля до 750 мТл
  • Автоматическая самодиагностика и калибровка
Узнать цену