The application of thermoanalytical methods in studies on the pathomechanism of human diseases

Abstract

This mini-review attempts to give a short summary of the application of temperature-dependent techniques in bio-medical research. Results obtained by thermal analysis provide valuable support to scientific theories on various human pathophysiological processes as well as to several therapeutic approaches. Special attention is focussed on cardiovascular disease, since of approx. 11 million deaths occurring per annum in developed countries more than 3.9 million were due to this disease, as recorded by WHO. Recent research on the pathogenesis of atherosclerosis has concentrated on the physico-chemical nature of the arteries and on the roles of serum lipoproteins and defects in cellular metabolism of cholesterol. An understanding of the physical and chemical nature of lipids accumulated in the arterial wall may help explain how it gets into the artery and how it can be removed. Smectic cholesteryl-ester phases had been observed in a number of fatty streaks and advanced atherosclerotic lesions within the arteries. These phases have physical characteristics that can be identified with the polarizing or electron microscope, by calorimetry, by NMR spectrometry or by X-ray diffraction.

Zusammenfassung

Es wird versucht, einen kurzen überblick über die Anwendung temperaturabhängiger Techniken in der biomedizinischen Forschung zu geben. Thermoanalyti-sche Ergebnisse bieten eine wertvollen Beitrag für wissenschaftliche Theorien zu verschiedenen pathophysiologischen Vorgängen beim Menschen als auch für verschiedene therapeutische Methoden. Besondere Aufmerksamkeit wird Herzkreislaufkrankheiten geschenkt, da laut WHO-Berichten von den jährlich etwa 11 Millionen Todesfällen in den hochentwickelten Ländern mehr als 3,9 Millionen auf diese Krankheiten zurückzuführen sind. Die jüngste Forschung auf dem Gebiete der Pathogenese von Atherosklerose konzentrierte sich auf die physikalisch-chemische Natur der Arterien sowie auf die Rolle von Serumlipoproteinen und Defekte im Zellmetabolismus von Cholesterol. Eine eingehende Untersuchung der physikalischen und chemischen Natur von den in der Arterienwand angehäuften Lipiden kann helfen zu erklären, wie diese in die Arterie gelangen und wie sie von dort entfernt werden können. In einer Anzahl von fettigen Bändern und krankhaften atherosklerotischen Veränderungen im fortgeschrittenen Stadium in den Arterien wurden smektische Cholesterylesterphasen beobachtet. Diese Phasen besitzen physikalische Eigenschaften, die mittels Polarisations- oder Elektronenmikroskop, Kalorimetrie, NMR-Spektroskopie und Röntgendiffraktion identifiziert werden können.