Поиск

Вход на сайт

Категории раздела

Острый парапроктит [5]
Среди проктологических заболеваний одно из ведущих мнст занимает парапроктит.

Календарь

«  Май 2017  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031

Статистика


Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Медицинская энциклопедия   Э  Ю  Я  У  Х  Ц


ЭЛЕКТРОФОРЕЗ

  Электрофорез— направленное перемещение электрически заряженных частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде под действием внешнего электрического поля. 

     Метод электрофоретического разделения, или просто электрофореза, широко используется в биологии и медицине для выделения и анализа индивидуальных белков, нуклеиновых кислот и других биополимеров, вирусов, надмолекулярных клеточных структур, а также целых клеток. В иммунологии одним из наиболее употребляемых методов исследования является иммуноэлектрофорез  — электрофоретическое разделение смеси антигенов или антител в геле с последующим их проявлением преципитацией соответствующими антителами или антигенами. Путем микроэлектрофореза в клетку можно ввести или к ней подвести любые вещества, способные диссоциировать на ионы. Микроэлектрофорез является одним из основных современных методов в нейрофизиологических, нейрофармакологических и нейрохимических исследованиях. Большое диагностическое значение имеют электрофоретическое разделение ферментов на изоферменты и их количественная и качественная оценка. Введение лекарственных веществ в организм путем электрофорез широко применяется в физиотерапии .

   Электрофорез наряду с электроосмосом был открыт в 1807 г. профессором Московского университета Ф. Ф. Рейссом. Электрокинетические явления, к которым относится электрофорез, обусловлены наличием на границе раздела фаз двойного электрического слоя и способностью диффузной части этого слоя смещаться относительно адсорбционно связанной его части. Электрический потенциал поверхности, разделяющей подвижную и неподвижную части двойного электрического слоя, носит название электрокинетического. Частицы дисперсной фазы, находящиеся в буферном растворе, несут определенный суммарный электрический заряд, величина и знак которого зависят от величины рН среды. Если через буферный раствор, заключенный в сосуд с электроизолирующими стенками, напр. в стеклянную трубку, пропускать электрический ток, то результатом этого будет появление определенного градиента напряжения, или электрического поля. Под действием этого поля частицы дисперсной фазы в соответствии со знаком суммарного заряда движутся в направлении катода, т. е. происходит катафорез, или анода — анафорез. В зависимости от величины заряда и своих размеров частицы в электрическом поле приобретают разные скорости. Смесь разнородных частиц, внесенная в узкую зону, в этих условиях разделяется на зоны, образуемые частицами, движущимися с одинаковой скоростью, т. е. обладающими одинаковой электрофоре- тической подвижностью.

   В том случае, когда электрофоретическое разделение смеси частиц производят в буферных растворах с не слишком низкими значениями ионной силы раствора, частицы группируются по фракциям лишь по величине заряда без учета размеров или мол. весов (масс), если речь идет о молекулах. Использование электрофорез в биологии и медицине началось в 30-е гг. 20 в., когда А. Тизелиус разработал метод электрофорез в свободной жидкости и сконструировал прибор для электрофоретического разделения и анализа смеси белков так наз. методом подвижных, или свободных, границ. В медико-биол. исследованиях применяют множество вариантов двух главных модификаций электрофоретического метода — электрофореза в свободной жидкости (свободнопроточный электрофорез) и зонального электрофореза. Первым был разработан электрофорез в свободной жидкости, который позволял измерять электро- форетическую подвижность испытуемого вещества по перемещению подвижной границы между чистым буферным раствором и буферным раствором, содержащим исследуемое вещество. В приборе Тизелиуса используется оптический метод регистрации положения такой границы по определению показателя преломления среды (см. Нефелометрия, Рефрактометрия), а в некоторых случаях — прямое микроскопирование. При разделении смеси веществ с различными изоэлектрическими точками оптические устройства регистрируют несколько движущихся пиков. Основным недостатком электрофорез в свободной жидкости является ее тепловое движение, мешающее четкому разделению фракций и размывающее границы зон. Этот недостаток частично преодолевается созданием градиентов плотности буферных растворов (напр., с помощью сахарозы). При фракционировании низкомолекулярных веществ, чтобы избежать чрезмерного размывания зон, применяют высоковольтный электрофорез, иногда в сочетании с хроматографией — так наз. метод «отпечатков пальцев».

   Зональный электрофорез отличается от электрофорез в свободной жидкости главным образом использованием нейтральной поддерживающей среды для жидкой фазы (буферного раствора), что сводит к минимуму эффект теплового движения и позволяет при необходимости выделить тот участок носителя, который содержит индивидуальное вещество. В качестве инертных носителей в зональном электрофорез используют специальную хроматографическую бумагу, полоски ацетата целлюлозы, тонкие слои силикагеля, порошка целлюлозы или гели сефадексов (см. Декстран). Зональный электрофорез на инертных полимерах- носителях позволяет фракционировать вещества не только по величине заряда, но и по мол. весу. Особое место среди таких носителей занимают гели полиакриламида и агарозы. Преимущество полиакриламидных гелей заключается в возможности изменения диаметра их пор при изменении концентрации полимера, а также в отсутствии явлений адсорбции и электроосмоса при электрофорезе.

   Вариантом электрофорез в полиакриламидном геле является электрофорез смеси биполимеров после предварительной обработки денатурирующим агентом с целью изменения конфигурации молекул. Белки в этом случае обрабатывают ионным детергентом  — додецилсульфатом натрия, разрушающим дисульфидные связи в их молекулах и образующим с ними отрицательно заряженные мицеллы, заряд которых пропорционален мол. весу белка; нуклеиновые кислоты подвергают электрофорез в присутствии щелочи, мочевины, формамида или других агентов, разрушающих водородные связи в полинуклеотидных цепях нуклеиновых кислот. При этих условиях электрофоретическая подвижность биомолекул начинает строго коррелировать с их мол. весом.

   Для наблюдения за ходом электрофорез в геле в исследуемую смесь добавляют химически инертный в отношении разделяемых веществ низкомолекулярный краситель, молекулы которого несут электрический заряд того же знака, что и молекулы разделяемых веществ, но обладают электрофоретической подвижностью, которая несколько выше подвижности белковой фракции, продвигающейся первой. Такой краситель называют лидирующим. Чаще всего в щелочных и нейтральных буферных растворах используют бромфеноловый синий, в кислой среде — метиловый зеленый или пиронин. Когда окрашенная зона доходит до конца геля, электрофорез прекращают, после фиксации гель на определенное III время погружают  в раствор специфичен I ского красителя, после чего избыток красителя отмывают. Для выявления на электрофореграмме белков-ферментов иногда пользуются их каталитической активностью в отношении хромогенных субстратов. Широко применяется обнаружение электрофоретических зов по их радиоактивности.

   Многие исследователи в качестве инертных носителей предпочитают гели в виде тонких пластин. электрофорез в гелевой пластине делает более достоверным сравнение отдельных препаратов, позволяет проводить двухмерное разделение и др. Для анализа аминокислот, пептидов и Сахаров  используют высоковольтный электрофорез на бумаге, в тонком слое силикагелн, ацетата целлюлозы и других носителей. Разделение сложной смеси белков не всегда удается осуществить даже при использовании перечисленных выше приемов электрофорез. Поэтому в сложных случаях применяют так наз. двухмерный электрофорез, когда после первого электрофоретического фракционирования смеси белков каждую полосу используют как исходный препарат для электрофореза в перпендикулярном направлении по от-ношению к направлению первого разделения. В результате на второй пластине появляется большое число зон, соответствующих индивидуальным белкам (иногда их число достигает 2 тыс.).

   Существуют методы, объединяющие, напр., электрофорез и хроматографию ; иногда разделение смеси белков проводят в перпендикулярных направлениях, или в одном направлении белки разделяют электрофорез в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия, а в перпендикулярном ему — с помощью изоэлектрического фокусирования. Последний метод позволяет на одной гелевой пластине выявить до 7 тыс. индивидуальных белков. Вариантами электрофорез являются также электрофорез в градиенте значений рН и электрофорез в градиенте пористости геля, иммуноэлектрофорез, аффинный электрофорез, сочетающий в себе преимущества электрофорез и аффинной хроматографии, и др.

   С помощью электрофорез белков определяют их первичную структуру, мол. вес, гомогенность и наличие множественных форм. Для электрофореза клеток используют свободнопроточный электрофорез в его аналитических и препаративных вариантах. Так фракционируют бактериальные клетки, вирусы, а также лизосомы, митохондрии, комплекс Гольджи и другие клеточные органеллы. Молекулы нуклеиновых кислот отличаются от молекул белков сильным отрицательным зарядом. Фракционирование их смесей осуществляют за счет различий мол. веса нативных высокомолекулярных ДНК и РНК. Для электрофоретического фракционирования их низкомолекулярных фрагментов используют крупнопористые гели агарозы или гели полиакриламида с концентрацией от 5 до 20%, а также их смеси. Анализ фрагментов нуклеиновых кислот, полученных при расщеплении молекул ДНК нуклеазами  и хим. агентами, дает возможность определить первичную структуру этих биополимеров, т. е. структуру генов.

   Лекарственный электрофорез — метод электролечения, заключающийся в сочетанном воздействии на организм постоянного тока и вводимых с его помощью лекарственных веществ. В лечебную практику лекарственный электрофорез был введен с 1802 г., когда Росси (Rossi) впервые применил для воздействия на организм больного лекарственные вещества в сочетании с постоянным .током. Долгое время для лекарственного электрофорез использовали только постоянный непрерывный ток. В наст, время широко применяют диадинамические токи, синусоидальные модулированные и флюктуирующие токи в выпрямленном режиме. Принципиальной основой лекарственного электрофорез является теория электролитической диссоциации. Лекарственные вещества, способные диссоциировать в растворе на положительные (катионы) и отрицательные ионы, направленно перемещаются в поле постоянного электрического тока и могут поступать в организм, преодолевая кожный барьер. При этом с электродной прокладки вводятся лишь те ионы, которые имеют одноименный знак с электродом.

При электрофорез основными путями проникновения лекарственных веществ в организм через кожу являются выводные протоки потовых и, в меньшей степени, сальных желез. Часть лекарственного вещества проникает в организм через межклеточные пространства и часть — через сами клетки. При электрофорез лекарственные вещества проникают на небольшую глубину: сразу после процедуры они обнаруживаются в основном в эпидермисе и дерме, в небольшом количестве — в подкожной клетчатке. Отсюда введенные путем электрофорез лекарственные вещества поступают в лимфо и кровоток и разносятся по всему организму, хотя преимущественно они накапливаются в тканях и органах области воздействия.

   Электрофорез лекарственных веществ через кожу и слизистые оболочки количественно не подчиняется законам электролиза, т. к. живые ткани обладают электрокапиллярной активностью и барьерными свойствами (см. Барьерные функции). При электрофорез в организм вводится всего от 1 до 10% вещества, находящегося в растворе (на прокладке). На количество вводимого путем электрофорез вещества существенно влияют физ.~ хим. свойства самих лекарственных средств и свойства их растворов, условия проведения физиотерапевтической процедуры, функциональное состояние организма в целом и кожи в особенности. Лекарственное вещество, вводимое методом электрофорез, может действовать на организм рефлекторным путем, гуморальным путем и, кроме того, оказывать местное действие. Это зависит от типа и количества лекарственного вещества, методики и условий проведения процедуры, параметров физического фактора и др. Электрический ток, используемый для электрофорез, вызывает в организме разнообразные физико-химические, метаболические и клеточно-тканевые реакции, на фоне которых действие вводимых с помощью электрофорез лекарственных веществ приобретает ряд особенностей и преимуществ по сравнению с обычными способами фармакотерапии. Наибольшее практическое значение при лекарственном электрофорез имеют следующие факторы:  1) более длительное действие лекарственного средства и более медленное выведение его из организма благодаря, прежде всего, образованию в коже депо ионов, обладающих фармакол. активностью;  2) возможность создания высокой локальной концентрации лекарственного вещества без насыщения им крови и других сред организма;  3) меньшая вероятность возникновения побочных реакций;  4) введение лекарственного вещества в наиболее фармакологически активной форме — в виде ионов;  5) безболезненность введения лекарственных средств и отсутствие деформации тканей, возникающей при других способах фармакотерапии из-за введения растворителя.

     Благодаря стимулирующему действию электрического тока отчетливое специфическое и выраженное терапевтическое действие вводимых путем электрофорез лекарственных. веществ проявляется при таких концентрациях, которые при обычных способах фармакотерапии оказались бы малодейственными или неэффективными. Назначение лекарственного электрофорез определяется, с одной стороны, благоприятным лечебным эффектом постоянного непрерывного тока или других видов электрического тока, а с другой стороны — показаниями к применению соответствующих лекарственных средств. Лекарственный электрофорез нельзя применить в тех случаях, когда имеются объективные противопоказания к применению электролечения и соответствующих лекарственных средств, а также при их индивидуальной непереносимости. Техника лекарственного электрофорез сводится к расположению на пути тока раствора лекарственного вещества. В зависимости от способа нанесения лекарственного вещества и подведения тока различают несколько вариантов лекарственного электрофорез Наиболее распространено электрофоретичес- кое введение лекарственных веществ из растворов, которыми смачиваются специальные прокладки между телом пациента и электродом. Техника выполнения лекарственного электрофорез в этой модификации мало отличается от техники гальванизации. Единственное отличие заключается в том, что электродную прокладку смачивают не водопроводной водой, как при гальванизации, а раствором лекарственного вещества. Этот раствор с помощью бюретки или другого дозирующего устройства количественно наносят на гидрофильную прокладку или, чаще, на специальную лекарственную прокладку, располагаемую при процедуре между кожей и защитной прокладкой. Лекарственные прокладки готовят из 1—2 слоев фильтровальной бумаги или 2—4 слоев марли. По форме и площади они должны соответствовать защитной прокладке. Раствором лекарственного вещества смачивают обычно одну прокладку, однако лекарственные вещества, диссоциирующие на ионы с противоположными зарядами, могут наноситься на обе (катодную и анодную) прокладки. При так наз. ванночковом электрофорез в ванночку с вмонтированными электродами, заполненную раствором лекарственного вещества, погружают подлежащую воздействию обнаженную часть тела больного.

   Полостной лекарственный электрофорез заключается в том, что перед введением электрода, соединенного с соответствующим полюсом аппарата для лекарственного электрофорез, в полость желудка, мочевого пузыря, прямой кишки, влагалища, носа вводят раствор лекарственного вещества.

 

-->