Исследования сосудов сердечно-сосудистой системы человека с помощью ИК-Фурье спектрометра и анализ инфракрасных спектров

Ключевые слова: атеросклероз, аорта, плечевые артерии, бедренные артерии, ИК — Фурье спектроскопия.

Проблема атеросклероза существует уже более 100 лет, до сих пор не имеется точного обоснования этиологии развития данного заболевания.

Большое внимание в развитии данной патологии следует уделить строению сосудистой стенки, в частности внутренней оболочки — tunica intima.

На современном этапе развития науки большинство в ней уделяется экспресс — методам анализа различных патологий. К таким методам можно отнести: ИК — Фурье спектроскопию, с помощью которой можно производить качественный и количественный анализы различных химических соединений в конкретных биологических тканях и жидкостях [1–3].

Подготовка биологического материала для исследования включала в себя несколько этапов:

-        взятие материала размером 1×1 см²;

-        погружение материала в изотонический (0,9 %) раствор натрия хлорида;

-        изготовление среза:

-        термическая обработка образца (глубокое замораживание в жидком азоте);

-        срезание слоя материала толщиной 15 мкм с помощью микротома;

-        погружение срезов в изотонический (0,9 %) раствор натрия хлорида;

-        фиксация полученного среза на окно CaF₂;

-        сушка полученного образца для исследования в течение 10–15 минут при комнатной температуре.

После проведения всех этапов подготовки материала осуществлялась регистрация спектра с помощью ИК-Фурье спектрометра (ФСМ 1201, ООО «Инфраспек», Россия), с последующим анализом и оценкой полученных результатов [4–7].

Таблица 1

Полосы пропускания типичного ИК- спектра tunica intima сосудов человека

* условные обозначения колебаний: ν — валентные; δ — деформационные; s — симметричные; a — асимметричные; ρ — маятниковые

На рисунке 1 представлен типичный ИК-спектр пропускания tunica intima сосудов человека, препарат которых был подготовлен по вышеизложенной методике.

Рис. 1. Типичный ИК-спектр пропускания tunica intima сосудов человека (на примере аорты)

Полосы поглощения, соответствующие частотам 1678, 1550, 1246 см⁻¹, относятся к амидным I, II и III колебаниям. Частота 1678 см⁻¹ соответствует валентным C=O колебаниям (ν_С=О, амид I), частота 1550 см⁻¹ — валентным CN и деформационным NH колебаниям (ν_CN + δ_NH, амид II), а частота 1246 см⁻¹ — валентным CNH колебаниям (ν_CNH, амид III). Полоса поглощения 3340 см⁻¹ соответствует H₂O — вода. Частота 2932 см⁻¹, 2140 см⁻¹, 1454 см⁻¹ соответствует молекулам белков.

Таблица 2

Полосы пропускания типичного ИК- спектра tunica intima сосудов человека

* условные обозначения колебаний: ν — валентные; δ — деформационные; s — симметричные; a — асимметричные; ρ — маятниковые

На рисунке 2 представлен типичный ИК-спектр пропускания tunica intima сосудов человека на примере бедренной артерии.

Рис. 2. Типичный ИК-спектр пропускания (на примере бедренной артерии)

Полосы поглощения, соответствующие частотам 1666, 1539, 1238 см⁻¹, относятся к амидным I, II и III колебаниям. Частота 1666 см⁻¹ соответствует валентным C=O колебаниям (ν_С=О, амид I), частота 1539 см⁻¹ — валентным CN и деформационным NH колебаниям (ν_CN + δ_NH, амид II), а частота 1238 см⁻¹ — валентным CNH колебаниям (ν_CNH, амид III). Полоса поглощения 3325 см⁻¹ соответствует H₂O — вода. Частота 2943 см⁻¹, 1446 см⁻¹ соответствует молекулам белков.

Таблица 3

Полосы пропускания типичного ИК- спектра tunica intima сосудов человека

* условные обозначения колебаний: ν — валентные; δ — деформационные; s — симметричные; a — асимметричные; ρ — маятниковые

На рисунке 3 представлен типичный ИК-спектр пропускания tunica intima сосудов человека на примере плечевой артерии.

Рис3. Типичный ИК-спектр пропускания (на примере плечевой артерии)

Полосы поглощения, соответствующие частотам 1666, 1547, 1238 см⁻¹, относятся к амидным I, II и III колебаниям. Частота 1666 см⁻¹ соответствует валентным C=O колебаниям (ν_С=О, амид I), частота 1547 см⁻¹ — валентным CN и деформационным NH колебаниям (ν_CN + δ_NH, амид II), а частота 1238 см⁻¹ — валентным CNH колебаниям (ν_CNH, амид III). Полоса поглощения 3314 см⁻¹ соответствует H₂O — вода. Частота 2932 см⁻¹, 1454 см⁻¹ соответствует молекулам белков.

Таким образом, с помощью ИК-Фурье спектроскопии исследованы особенности состава сосудов человека.

Литература:

1.                 Агейкин А. В. Сравнительный анализ атеросклеротического поражения бедренной и плечевой артерий с помощью метода ИК-Фурье спектроскопии // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2014. № 9. С. 344–346.

2.                 R. Manoharan, J. Baragac, R. Rava et al. Biochemical analysis and mapping of atherosclerotic human artery using FT-IR microspectroscopy // Atherosclerosis 103 (1993) 181–193.

3.                 Агейкин А. В., Пронин И. А. Диагностика заболеваний желудочно-кишечного тракта человека по выдыхаемому воздуху с помощью массива полупроводниковых газовых сенсоров // Молодой ученый. 2014. № 12 (71). С. 383–384.

4.                 D. L. Wetzel, Biomedical Applications of Infrared Microspectroscopy and Imaging by Various Means, in Biomedical Vibrational Spectroscopy, eds. P. Lasch and J. Kniepp, Wiley, New York, 2008, Сh. 3, pp. 39–77.

5.                 Мельников В. Л., Рыбалкин С. Б., Митрофанова Н. Н., Агейкин А. В. Некоторые клинико-эпидемиологические аспекты течения атопического дерматита на территории пензенской области // Фундаментальные исследования. 2014. № 10–5. С. 936–940.

6.                 D. L. Wetzel, G. R. Post and R. A. Lodder, Synchrotron infrared microspectroscopic analysis of collagens I, III, and elastin on the shoulders of human thin-cap fibroatheromas, Vib. Spectrosc., 2005, 38, 53–59.

7.                 Якушова Н. Д. Модифицирование селективных и газочувствительных свойств сенсоров путем легирования // Молодой ученый. 2013. № 8. С. 32–34.