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