Φασματοσκοπική μελέτη δημιουργίας της αθηρωματικής πλάκας στις καρωτίδες

Καλύβα, Ευγενία; Kalyva, Evgenia

dc.contributor.author	Καλύβα, Ευγενία	el
dc.contributor.author	Kalyva, Evgenia	en
dc.date.accessioned	2019-10-14T10:12:24Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/49286
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16984
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Υπέρυθρη φασματοσκοπία	el
dc.subject	Ηλεκτρονική μικροσκοπία	el
dc.subject	Αθηρωματική πλάκα	el
dc.subject	Καρωτίδες αρτηρίες	el
dc.subject	Infrared spectroscopy	en
dc.subject	SEM	en
dc.subject	Carotid artery	en
dc.subject	Atherosclerotic plaque	en
dc.subject	Καρωτιδική νόσος	el
dc.subject	Carotid disease	en
dc.title	Φασματοσκοπική μελέτη δημιουργίας της αθηρωματικής πλάκας στις καρωτίδες	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Βιοιατρική	el
heal.dateAvailable	2020-10-13T21:00:00Z
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-07-09
heal.abstract	Στην παρούσα εργασία για να μελετήσουμε τη δομή και τις μεταβολές σε μοριακό επίπεδο αλλά και την αρχιτεκτονική της επιφάνειας της αθηρωματικής πλάκας των καρωτίδων αρτηριών εξετάστηκαν δείγματα πλακών τα οποία λάβαμε από ασθενείς οι οποίοι υποβλήθηκαν σε ενδαρτηρεκτομή καρωτίδας. Σκοπός είναι, όπως προαναφέραμε, να προσπαθήσουμε να προσεγγίσουμε και να δώσουμε μία πιθανή απάντηση στη διαδικασία αθηρογένεσης των καρωτίδων αρτηριών προκειμένου να αντιμετωπιστεί διατροφολογικά ή φαρμακευτικά η ασθένεια. Τα δείγματα εξετάστηκαν με υπέρυθρη φασματοσκοπία με μετασχηματισμό Fourier ( Fourier Transform Infrared, FT-IR ) σε συνδυασμό με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης συνδεδεμένο με στοιχειακό αναλυτή ( SEM, EDAX ). Οι μέθοδοι αυτοί δεν απαιτούν ιδιαίτερη επεξεργασία του δείγματος και είναι μη καταστρεπτικοί αυξάνοντας έτσι την αξιοπιστία των πληροφοριών που τελικά λαμβάνονται. Τα δείγματα λήφθηκαν από ασθενείς με αυξημένα επίπεδα σακχάρου στον ορό του αίματος και κατηγοριοποιήθηκαν και κωδικοποιήθηκαν με βάση τον τρόπο αντιμετώπισης του σακχάρου τους αλλά και με βάση την ηλικία, το φύλο, τα αιματολογικά και βιοχημικά δεδομένα και το γενικότερο ιατρικό ιστορικό τους. Συσχετίσαμε τα φασματοσκοπικά δεδομένα με την κλινική εικόνα των ασθενών προκειμένου να εξάγουμε ασφαλή συμπεράσματα. Διαφορές στα φάσματα διαπιστώθηκαν τόσο στις εντάσεις των ταινιών όσο και σε μετατοπίσεις προς διαφορετικούς κυματαριθμούς και ήταν ανάλογες με την κλινική εικόνα κάθε ασθενούς. Για ασθενείς με ίδιο ιστορικό λήφθηκαν παρόμοια υπέρυθρα φάσματα. Συγκρίνοντας τα υπέρυθρα φάσματα των ασθενών με αυξημένα επίπεδα σακχάρου στον ορό του αίματός τους με αυτά των ασθενών των οποίων οι αιματολογικές εξετάσεις έδειχναν φυσιολογικά επίπεδα γλυκόζης, διαπιστώθηκαν σημαντικές μεταβολές. Από τη μορφή λοιπόν των υπέρυθρων φασμάτων και τις εντάσεις των ταινιών παρατηρήθηκε σε όλη την περιοχή των υπερύθρων φασμάτων έντονη υπεροξείδωση μεμβρανών, την οποία και υφίστανται οι ιστοί των καρωτίδων. Τα πειραματικά δεδομένα των υπέρυθρων φασμάτων ήταν σημαντικά και μας οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι η έναρξη και εξέλιξη της αθηρωματικής πλάκας οφείλεται στην υπεροξείδωση των λιπιδίων και πρωτεϊνών των μεμβρανών, σύμφωνα με τις μεταβολές που παρατηρήθηκαν στην περιοχή του φάσματος 1700-1500 cm-1, στην οποία εμφανίζονται οι δονήσεις των ομάδων Αμιδίου I και II. Οι ταινίες μειώνονται σε ένταση, ενώ η μετατόπισή τους σε μικρότερους κυματαριθμούς δείχνει ότι οι πρωτεΐνες, αντί της α- έλικας που επικρατεί στους υγιείς ασθενείς, αποκτούν δομή τυχαίας διαμόρφωσης. Η επίδραση των ελευθέρων ριζών προκαλεί βλάβη στην δευτεροταγή δομή των πρωτεϊνών. Η επίδραση των ελευθέρων ριζών στις μεμβράνες προκαλεί σχάση του μήκους των ανθρακικών αλυσίδων, καταστρέφοντας την ευκινησία και την ρευστότητα των μεμβρανών με συνέπεια να καταστρέφεται το κύτταρο. Παρατηρώντας την έντονη αύξηση των εντάσεων των ταινιών στην περιοχή του φάσματος από 3000 έως 2850 κυματαριθμούς, για τους ασθενείς με αυξημένα επίπεδα σακχάρου στον ορό του αίματος, όπου απορροφούν οι αντισυμμετρικές και συμμετρικές δονήσεις τάσης των μεθυλ ( CH3 ) και μεθυλενομάδων ( CH2 ) των μεμβρανών καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι μεταβάλλεται το λιπόφιλο περιβάλλον των μεμβρανών στους ασθενείς αυτούς σε σχέση με τους μη έχοντες σάκχαρο. Αποδίδουμε τη μεταβολή αυτή στη σχάση του μήκους της ανθρακικής αλυσίδας των λιπιδίων και φωσφολιπιδίων. Η εμφάνιση της νέας ταινίας στα περίπου 3080 cm-1 αποδίδεται στην παραγωγή ελευθέρων ριζών υδροξυλίου, οι οποίες μετά από απόσπαση ατόμων υδρογόνου από τις ανθρακικές αλυσίδες των λιπιδίων, οδηγεί στο σχηματισμό ένωσης με τερματικό άτομο άνθρακα ολεφινικού χαρακτήρα (=CH). Η ένταση αυτής της ταινίας είναι συνάρτηση της κλινικά υπολογισμένης LDL χοληστερόλης των ασθενών. Η παραπάνω ταινία καθώς και η ταινία στα 1735 cm- αποτελούν δείκτες για την LDL χοληστερόλη. Η ανάλυση με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης έδειξε ότι η αρχιτεκτονική των αθηρωματικών πλακών παρουσιάζει ουσιαστικές τοπολογικές διαφορές μεταξύ των δειγμάτων, οι οποίες και αποδόθηκαν στη διαφορετική επίδραση του περιβάλλοντος και του τρόπου ζωής των ασθενών, συμπεριλαμβανομένων της διατροφής, του καπνίσματος και του επαγγέλματος. Παρατηρήσαμε ότι οι πλάκες είναι πλούσιες σε μεταλλικά άλατα και ινίδια. Το μέγεθος της αθηρωμάτωσης ήταν ανάλογο της κλινικής κατάστασης του ασθενούς. Όλα αυτά οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι οι ελεύθερες ρίζες που παράγονται είτε κατά το μεταβολισμό είτε λόγω τοξικών παραγόντων αποτελούν το αίτιο έναρξης της υπεροξείδωσης των μεμβρανών και λιπιδίων και συνεπώς του σχηματισμού της αθηρωματικής πλάκας. Συμπερασματικά, η υπέρυθρη φασματοσκοπία μπορεί να δώσει σημαντικές πληροφορίες για την εξέλιξη της νόσου σε συνάρτηση πάντα με την κλινική εικόνα του ασθενούς. Από τις μεταβολές των ταινιών τόσο ως προς την ένταση, όσο και τη μορφή και τις μετατοπίσεις γίνεται εμφανές ότι το οξειδωτικό στρες του οργανισμού και οι παραγόμενες ελεύθερες ρίζες οξυγόνου και υδροξυλίων (δραστικά σωματίδια οξυγόνου, Reactive oxygen species, ROS) ευθύνονται για την έναρξη της υπεροξείδωσης των μεμβρανών και την βλάβη του κυττάρου. Τέλος, η φασματοσκοπία υπερύθρου παρέχει σημαντικές πληροφορίες στη μελέτη και στη διάγνωση ασθενειών που αντιμετωπίζει η ιατρική κοινότητα.	el
heal.abstract	Atherosclerosis is a complicated phenomenon of plaque formation in blood vessels. Atherosclerosis and its attendant morbidity and mortality remain a global health issue in our society. There are more than 17.5 million deaths worldwide attributable to the cardiovascular complications of this disease. In this present work, to study the structure and changes in a molecular level as well as the surface architecture of the atherosclerotic carotid artery plaque, samples of plaques were obtained from patients who underwent carotid endarterectomy. The aim is, as we mentioned earlier, to try to approach and give a possible answer to the atherogenic process of carotid arteries in order to manage the nutritional or pharmaceutical treatment of the disease. The samples were examined by Fourier Transform Infrared (FT-IR) infrared spectroscopy in combination with a SEM - EDAX elemental scanning electron microscope. These methods do not require special treatment of the sample and are non-destructive, thus increasing the reliability of the information that is ultimately obtained. The samples were taken from patients with elevated serum levels of blood sugar and were categorized and coded based on their blood sugar and age, gender, hematological and biochemical data, and their general medical history. We correlated the spectroscopic data with the clinical picture of the patients in order to extract more reliable conclusions. Differences in spectra were observed both in film tensions and in shifts to different wavelengths and were proportional to the clinical picture of each patient. For patients with the same history, similar infrared spectra were obtained. Comparing the infrared spectra of patients with elevated blood serum glucose levels to patients whose blood tests showed normal glucose levels, significant changes were noted. Thus, from the form of infrared spectra and bandwidth intensities, superoxide membranes, which carotid tissues suffer, have been observed throughout the infrared spectrum. The experimental data of the infrared spectra were impressive and led us to the conclusion that the onset and progression of the atherosclerotic plaque was due to the peroxidation of the lipids and membrane proteins, according to the changes observed in the range 1700-1500 cm-1, in which the vibrations of Amide I and II groups appear. The tapes decrease in intensity while their shift to smaller wavelengths means that the proteins, instead of the α-helix that prevails in healthy patients, acquire a randomized structure. The effect of free radicals initially causes damage to their secondary structure, resulting in the extension of the lesion to other biological molecules. The effect of free radicals on the membranes causes cleavage of the carbon chain lengths of the large membranes that form the membranes, destroying the agility and fluidity of the membranes, thereby destroying the cell. Observing the pronounced increase in bandwidths in the range of 3000 to 2850 wavenumbers for patients with elevated serum levels of blood sugar, where the anti-symmetric and symmetrical tension vibrations of the methyl (CH3) and methylene groups (CH2) of the membranes we conclude that the lipophilic environment of the membranes changes in these patients compared to those who do not have sugar. We attribute this change to the cleavage of the carbon chain length of lipids and phospholipids. The appearance of the new band at about 3080 cm-1 is attributable to the production of free radicals of hydroxyl, which, after removal of hydrogen atoms from the carbon chains of the lipids, leads to the formation of a terminal olefinic character (= CH). Strength of the band of the olefinic group is a function of the clinically calculated LDL cholesterol of the patients. The above film and the film at 1735 cm-1 can be said to be indicators of LDL cholesterol. Analysis by scanning electron microscopy showed that the architecture of atherosclerotic plaques showed substantial topological differences between the samples, which were attributed to the different effects of the environment and the lifestyle of patients, including diet, smoking and the profession. We noticed that the plates are rich in metal salts and fibrils. The magnitude of atheromatosis was proportional to the clinical condition of the patient. All this in combination with our spectroscopic data has led us to conclude that the free radicals produced by either metabolism or toxic factors are the cause of the peroxidation of membranes and lipids and therefore the formation of the atherosclerotic plaque. In conclusion, we observe that infrared spectroscopy can be an accurate method of studying the progression of the disease and provide important information for each stage, always with the clinical picture of the patient. From the band changes in both intensity and shape and displacements, it is evident that the oxidative stress of the organism and the free oxygen and hydroxyl radicals produced (reactive oxygen species, ROS) are responsible for the onset of membrane peroxide and further damage to the cell. Unlike other diagnostic methods currently in use, which only provide information on the narrowing and growth rate of atherosclerosis in the arteries, infrared spectroscopy gives information about the type of lesion and could perhaps respond to the prediction of possible bleeding conclusion. Finally, infrared spectroscopy provides important information in the study and diagnosis of diseases faced by the medical community.	en
heal.advisorName	Κουή, Μαρία	el
heal.committeeMemberName	Κουή, Μαρία	el
heal.committeeMemberName	Κροκίδα, Μαγδαλινή	el
heal.committeeMemberName	Καραγιάννη, Χάιδω - Στεφανία	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών (ΙΙΙ)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	130 σ.
heal.fullTextAvailability	false