Biomedyczne
zastosowanie
spektroskopii
NMR
Biomedyczne
zastosowanie
spektroskopii
NMR
• Pierwsze protonowe widmo NMR
cząsteczki białka to 1957r. Było to widmo
rybonukleazy z wieloma nakładającymi
się na siebie liniami w którym
rozróżniono wyraźne cztery ich grupy,
które przypisano poszczególnym
aminokwasom.
• W ten sposób wykorzystano po raz
pierwszy spektrometr NMR wysokiej
zdolności rozdzielczej do badań
substancji biologicznej
Biomedyczne zastosowanie
Biomedyczne zastosowanie
spektroskopii NMR
spektroskopii NMR
1.
1.
Analiza płynów ustrojowych oraz
Analiza płynów ustrojowych oraz
ekstraktów komórek i tkanek
ekstraktów komórek i tkanek
2.
2.
Spektroskopia in vivo (Magnetic
Spektroskopia in vivo (Magnetic
Resonance Spectroscopy – MRS)
Resonance Spectroscopy – MRS)
W celu wybrania właściwego elementu
W celu wybrania właściwego elementu
objętości, w której ma nastąpić selektywne
objętości, w której ma nastąpić selektywne
wzbudzenie spinów, stosuje się solenoidy
wzbudzenie spinów, stosuje się solenoidy
powierzchniowe lub definiuje się obj. Za
powierzchniowe lub definiuje się obj. Za
pomocą 3 prostopadłych gradientów pola.
pomocą 3 prostopadłych gradientów pola.
•
Główna zaleta tej metody jej
Główna zaleta tej metody jej
nieinwazyjność
nieinwazyjność
•
pozwala na wykonywanie pomiarów bez
pozwala na wykonywanie pomiarów bez
uszkodzeń nawet bardzo delikatnej próbki
uszkodzeń nawet bardzo delikatnej próbki
biologicznej
biologicznej
•
badania procesów relaksacji dostarczają
badania procesów relaksacji dostarczają
cennych informacji o strukturze i dynamice
cennych informacji o strukturze i dynamice
molekularnej.
molekularnej.
•
badania zmian struktury molekuł biologicznych
badania zmian struktury molekuł biologicznych
(białka, kwasy nukleinowe, polisacharydy),
(białka, kwasy nukleinowe, polisacharydy),
małych układów komórek i tkanek
małych układów komórek i tkanek
•
nie pozwala jednak na jednoznaczne rozpoznanie
nie pozwala jednak na jednoznaczne rozpoznanie
choroby onkologicznej
choroby onkologicznej
Rezonans
Rezonans fosforowy
31
P
•
zakres przesunięć chemicznych
zakres przesunięć chemicznych
od 230 do –200 ppm
od 230 do –200 ppm
•
wysoka czułość detekcji
wysoka czułość detekcji
•
pomiar pH
pomiar pH
in vivo
in vivo
•
ocena wewnątrzkomórkowego
ocena wewnątrzkomórkowego
stężenia poziomu jonów
stężenia poziomu jonów
magnezu
magnezu
Rezonans
Rezonans fosforowy
31
P
charakterystyczne widmo z
charakterystyczne widmo z
liniami:
liniami:
- ATP (ADP)
- ATP (ADP)
- fosfokreatyny (PCr)
- fosfokreatyny (PCr)
- fosforu nieorganicznego (P
- fosforu nieorganicznego (P
i
i
)
)
- fosfoestrów (PME i PDE)
- fosfoestrów (PME i PDE)
- glicerylofosfocholiny GPC
- glicerylofosfocholiny GPC
- glicerylofosfoetanolaminy GPE
- glicerylofosfoetanolaminy GPE
Rezonans
Rezonans fosforowy
31
P
• Badanie metabolizmu komórkowego,
fizjologii i patologii mięśni
widmo fosforowe mięśnia
– gwałtowny spadek ilości fosfokreatyny przy
wzroście ilości fosforanów oznacza
stan
poprzedzający zawał
– wzrost pH zamiast jego spadku przy beztlenowej
pracy mięśnia (brak fosforylazy i produktu jej
reakcji – kw. mlekowego), gwałtowny spadek
stężenia fosfokreatyny oznacza
syndrom
McArdleya
Rezonans
Rezonans fosforowy
31
P
–
pojawienie się sygnałów rezonansowych w
widmie pochodzących m.in. od: fosfomonoestru
(PME), dwuestru fosforanowego (PDE) –
produkty degradacji fosfatydylocholiny i
fosfatydyloetanoloaminy powstające w wyniku
przyśpieszonego metabolizmu fosfolipidów –
wskazuje na stan nowotworowy
stan nowotworowy
- wzrost PME w 50% przypadków raka
raka
okrężnicy
okrężnicy
- wzrost PME w 75% przypadków raka piersi
raka piersi
- wzrost AMP, spadek fosfokreatyny –
nowotwór
nowotwór
mózgu
mózgu
Dziękuję
Dziękuję
Małgorzata Gościewska
Małgorzata Gościewska