Российская академия наук

Вид материалаТезисы

Содержание


Цель исследования
Материал и методы исследования
Результаты исследования.
Изучение механизма действия растворов низких концентраций биорегуляторов активности микроорганизмов
Самоорганизация и физико-химические свойства растворов некоторых антиоксидантов в сверхнизких концентрациях
Исследование антиоксидантных свойств водного экстракта мяты электрохимическими методами.
Оксидативный стресс у пациентов с
Самович Т.В.
Spirulina(Arthrospira) platensis
Применение микробных тест-систем для изучения механизмов антиоксидантного действия экстрактов лекарственных растений
Escherichia coli
Подобный материал:
1   ...   33   34   35   36   37   38   39   40   ...   47

Цель исследования – изучить влияние антиоксиданта тиофана в составе разработанного остеопластического материала на посттравматическую регенерацию костной ткани альвеолярного отростка нижней челюсти и мягких тканей.


Материал и методы исследования. Эксперименты проведены на самцах крыс линии Вистар (n=180). Дефект альвеолярного отростка нижней челюсти и мягких тканей производили стоматологическим бором диаметром 3,5 мм. Было сформировано три группы животных: интактная, контрольная и опытная. Животным контрольной группы костную рану не лечили, крысам опытной группы костный дефект заполняли разработанным остеопластическим материалом. С животными интактной группы хирургических манипуляций не производилось. Животных по 10 особей в каждой выводили из эксперимента под эфирным наркозом на 3, 7, 14, 30, 60 и 90 сутки. Для проведения морфогистохимического анализа иссекали участки костной ткани в области производимого дефекта.


Результаты исследования. Проведенные экспериментальные исследования показали, что разработанный остеопластический материал в костном дефекте образует пористую, трехмерную конструкцию, обеспечивая тем самым подложку для ангиогенеза в имплантате. В костном дефекте материал постепенно биодеградирует и вступает в реакции инактивации АКМ и токсических гидроперекисей, обеспечивает снижение воспалительной реакции в мягких тканях челюсти. Изучение морфологии регенерата показало наличие у материала остеоиндуктивных и остеокондуктивных свойств, создающих благоприятные условия для формирования полноценной костной ткани. Полученные результаты открывают перспективы для использования нового остеопластического материала в хирургической стоматологии, ортопедии, травматологии, а также позволяют рекомендовать данный материал для использования при разработке тканеинженерных конструкций.


Изучение механизма действия растворов низких концентраций биорегуляторов активности микроорганизмов


Рыжкина И.С.,1 Муртазина Л.И.,1 Савельева И.А.,1

Павлова Т.П,2Пантюкова М.Е., 2 Лапин А.А.,1 Фридланд С.В.,2

Коновалов А.И. 1


1Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН, г. Казань, ул. Акад. Арбузова, 8, ryzhkina@iopc.ru

2КГТУ, ИХТИ, Казань


Для повышения эффективности процесса биохимической очистки высокотоксичных сточных вод применяются биорегуляторы активности микроорганизмов. В настоящее время проводится поиск новых синтетических биорегуляторов, способных в низких (включая пикомолярные) и сверхнизких (фемтомолярные и ниже) концентрациях повышать скорость очистки сточных вод. Такой подход значительно снижает расход биорегулятора и исключает его воздействие на очищенную воду. Однако применение в технологии очистки сточных вод биологически активных веществ в низких и сверхнизких концентрациях связано с рядом трудностей, важнейшая из которых – отсутствие знаний, способных объяснить и предсказать возникновение нелинейных концентрационных зависимостей и биоэффектов растворов, перемену знака биоэффекта при переходе из одной области концентраций в другую. Так, впервые синтезированный нами биорегулятор активности микроорганизмов N,N-дифенилгуанидиновая соль дигидроксиметилфосфиновой кислоты (1) в концентрации 10-5 моль/л замедляет процесс очистки сточной воды, а в концентрации 10-11 моль/л увеличивает. Практическое использование подобных явлений сдерживается отсутствием объяснения их физико-химической сущности. Проведенное недавно исследование самоорганизации и свойств водных растворов некоторых БАВ в области низких и сверхнизких концентраций растворенных веществ позволило впервые показать, что причиной возникновения нелинейных концентрационных зависимостей физико-химических свойств и биоэффектов растворов является образование и перестройка наноассоциатов, в результате которой изменяется их размер и электрокинетический потенциал. Целью представленной работы является изучение процесса самоорганизации и физико-химических свойств растворов 1 в области концентраций 10-4 - 1012 моль/л, установление взаимосвязи между концентрационными зависимостями параметров наноассоциатов, физико-химическими свойствами раствора 1 и скоростью процесса очистки сточной воды. Кулонометрическим методом установлено, что 1% ный раствор 1 обладает умеренной антиоксидантной активностью, которая значительно возрастает в присутствии перекиси водорода. Комплексом физико-химических методов показано, что водные растворы 1 представляют собой самоорганизующиеся системы, в которых в различных интервалах концентраций 1 выступают наночастицы, существенно отличающиеся по размерам и дзета-потенциалу. Расхождения в параметрах наночастиц, образующихся в области «обычных» и низких концентраций, являются наиболее вероятной причиной, обуславливающей перемену знака биоэффекта (замедление и ускорение процесса очистки сточной воды) растворов 1 в различных интервалах концентраций.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (№ проекта 10-03-00147).


Самоорганизация и физико-химические свойства растворов некоторых антиоксидантов в сверхнизких концентрациях


Рыжкина И.С.,1 Муртазина Л.И., 1 Киселева Ю.В., 1 Манжукова Д.Н, 1 Тимошева А.П., 1 Пальмина Н.П., 2 Коновалов А.И. 1,


1Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН, г. Казань, ул. Акад. Арбузова, 8, ryzhkina@iopc.ru

2Институт биохимической физики им. Н.М. Эммануэля РАН


Ранее нами с помощью комплекса физико-химических методов впервые установлено, что в высокоразбавленных (10-4– 10-20 моль/л) водных растворах некоторых биологически активных веществ (БАВ) образуются наноразмерные ассоциаты, способные при уменьшении концентрации вещества перестраиваться, меняя размеры и электрокинетический потенциал, что обуславливает появление нелинейных концентрационных зависимостей физико-химических свойств растворов /1, 2/. Выявлена концентрационная взаимосвязь между нелинейным изменением биоэффектов, параметров наноассоциатов и физико-химических свойств растворов БАВ в области низких и сверхнизких концентраций/3, 4/, что свидетельствует об определяющей роли образования и перестроек ассоциатов в этих процессах и дает ключ к объяснению нелинейных концентрационных зависимостей биоэффектов. В представленной работе методами тензометрии, кондуктометрии, рН-метрии, диэлькометрии, динамического светорассеяния, электрофореза изучена самоорганизация и физико-химические свойства растворов ряда природных и синтетических антиоксидантов (α-токоферол, фенозан калия, ихфан С-10, п-аминобензойная, салициловая, аскорбиновая кислоты) в широкой области концентраций. Найдено дополнительное подтверждение того, что образование ассоциатов в области низких и сверхнизких концентраций происходит с участием структур воды. В частности показано, что наноассоциаты образуются в растворах α-токоферола в воде и слабополярном хлороформе, содержащем 0.1 % воды, но не образуются в безводном неполярном четыреххлористом углероде. Концентрации, при которых происходит образование и перестройка ассоциатов в воде и хлороформе практически полностью совпадают (10-19, 10-16, 10-8-10-3 моль/л) и соответствуют интервалам концентраций, при которых наблюдается значительное влияние растворов α-токоферола на структуру биомембран. Анализ концентрационных зависимостей гибридных антиоксидантов свидетельствует о доминирующей роли антиоксидантного фрагмента в процессе образования наноассоциатов, обеспечивающей симбатность концентрационных зависимостей параметров наноассоциатов и физико-химических свойств растворов этих соединений.

1.И.С. Рыжкина, Л.И. Муртазина, Ю.В. Киселева, А.И. Коновалов. //Доклады АН. – 2009.- Т. 428. - № 4. - С. 487-491.

2. И.С. Рыжкина, Л.И. Муртазина, Ю.В. Киселева, А.И. Коновалов. //Доклады АН. -2009.- Т. 428. - № 5. – С. 628-632.

3. Н.П. Пальмина, Т. Е. Часовская, И. С. Рыжкина, Л. И. Муртазина, А. И. Коновалов // ДАН.- 2009. – Т. 429. - № 1. - С. 128-131.

4. И.С. Рыжкинa, Л.И. Муртазина, Е.Д. Шерман, Ю.Н. Валитова, Е.А. Катаев, А.И. Коновалов. // Доклады АН. -2010.- Т. 433. - № 5. – в печати.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (№ проекта 10-03-00147).


Методы и подходы супрамолекулярной химии

для решения проблемы сверхнизких концентраций биологически активных веществ


Рыжкина И.С., Коновалов А.И.


1Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН, 420088, Казань, ул. Акад. Арбузова, 8, ryzhkina@iopc.ru


В докладе обсуждаются новые результаты /1-5/, предлагаются и обосновываются подходы для решение фундаментальной проблемы объяснения механизма действия супрамолекулярных наносистем, формирующихся в участием структур растворителя в разбавленных растворах биологически активных веществ. Комплексом физико-химических методов установлено, что в водных растворах ряда веществ (биоантиоксиданты, регуляторы роста растений), проявляющих широкий спектр биологического действия и перспективных для практического использования в малых и сверхмалых концентрациях, происходит образование стабильных супрамолекулярных наноассоциатов, размер и электрокинетический потенциал которых нелинейно зависит от концентрации вещества в области 10-4-1020 М. Установлено, что растворы изученных биологически активных веществ проявляют биоэффекты в той же области низких и сверхнизких концентраций, в которой происходят изменения физико-химических свойств. Анализ результатов изучения концентрационных зависимостей параметров наноассоциатов, их взаимодействия с молекулами и супрамолекулярными ансамблями поверхностно-активных веществ, моделирующими биомембраны, исследование влияния на супрамолекулярные каталитические системы, физико-химические параметры клеточных мембран позволяет сделать вывод о том, что пространственно организованные наноассоцаты биологически активных веществ, образованные с участием структур воды, ответсвенны за нелинейные изменения физико-химических свойств и биоэффектов разбавленных растворов биологически активных веществ.

1.И.С. Рыжкина, Л.И. Муртазина, Ю.В. Киселева, А.И. Коновалов. //Доклады АН. – 2009.- Т. 428. - № 4. - С. 487-491.

2. И.С. Рыжкина, Л.И. Муртазина, Ю.В. Киселева, А.И. Коновалов. //Доклады АН. -2009.- Т. 428. - № 5. – С. 628-632.

3. I.S. Ryzhkina, L.I. Murtazina, A.V. Nemtarev,V.F. Mironov, A.I. Konovalov//Mendeleev Commun.-2010.-no.3.-P.148-150.

4. И.С. Рыжкинa, Л.И. Муртазина, Е.Д. Шерман, Ю.Н. Валитова, Е.А. Катаев, А.И. Коновалов. // Доклады АН. -2010.- Т. 433. - № 5. – в печати.

5. Рыжкина И.С., Киселева Ю.В., Муртазина Л.И., Валитовой Ю.Н., Соловьева С.Е., Пилишкина Л.М., Коновалов А.И. //Изв. АН. Сер. химическая- 2010- в печати.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 10-03-00147).


ИССЛЕДОВАНИЕ АНТИОКСИДАНТНЫХ СВОЙСТВ ВОДНОГО ЭКСТРАКТА МЯТЫ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ.


Сажина Н.Н.1, Мисин В.М.1, Короткова Е.И.2


1Институт биохимической физики им Н.М.Эмануэля РАН, Россия, г. Москва, ул. Косыгина 4, (495) 9397418, Е-mail: natnik48@mail.ru

2Томский политехнический университет, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30, Е-mail: eikor@mail.ru


В настоящее время большое внимание уделяется исследованию содержания и активности антиоксидантов (АО) в лекарственных растениях и других биологических объектах. Известно, что увеличение активности процессов свободнорадикального окисления в организме приводит к нарушению структуры и свойств липидных мембран, вследствие чего возникает прямая связь между избыточным содержанием свободных радикалов в организме и возникновением опасных заболеваний [1]. АО относятся к классу биологически активных веществ, которые связывают излишние свободные радикалы, препятствуя ускоренному окислению липидов. Поэтому исследование активности антиоксидантов в лекарственных травах, особенно богатых этими соединениями, представляет несомненный интерес.

Мята перечная (Mentha piperita L.)– один из самых распространенных видов лекарственных растений. Она широко используется в медицине, кулинарии, бытовой химии и косметологии. Мята применяется как лекарство наружно и внутрь в виде настоев и чаев при желудочно-кишечных заболеваниях, как успокоительное средство при депрессии и бессоннице, как анестезирующее средство и прочее. Мята перечная содержит эфирное масло (2-3%), основным компонентом которого является ментол, определяющий вкус и анестезирующие свойства мяты, а также такие вещества, как каротин, рутин, аскорбиновую кислоту и другие полифенольные соединения.

В настоящей работе двумя электрохимическими методами: амперометрическим и вольтамперометрическим измерены суммарное содержание антиоксидантов и их активность к кислороду и его радикалам в водном экстракте мяты перечной (Mentha piperita L.). Амперометрический метод, реализованный в приборе «Цвет Яуза-01-АА» [2] позволил определить суммарное содержание АО фенольного типа в исследуемых образцах. В вольтамперометрическом методе в качестве модельной реакции, лежащей в основе методики, используется процесс электровосстановления кислорода (ЭВ О2), идущий по механизму, аналогичному восстановлению кислорода в живых клетках и тканях растений. В качестве критерия антиоксидантной активности исследуемых веществ был принят кинетический критерий К, отражающий количество кислорода и его активных радикалов, прореагировавших с АО (или смесью АО) за единицу времени [3].

В данной работе установлено, что суммарное содержание АО и их суммарная активность (К) в экстракте мяты, а также характер вольтамперограмм, т.е. механизм ЭВ О2 в первые часы после заварки мяты значительно меняются. В течение примерно получаса механизм взаимодействия компонентов мяты с кислородом и его радикалами определяется соединениями фенольного типа. При дальнейшем хранении экстракта в процессе ЭВ кислорода доминирует каталитический механизм, видимо, за счет присутствия в мяте металлокомплексов.

1. Бурлакова Е.Б. Биоантиоксиданты: вчера, сегодня, завтра // Биологическая кинетика. Сб. обзорных статей. М., Химия. 2005. Т.2. С. 10-45.

2. Яшин А.Я. // Российский химический журнал. 2008. Т. LII. №2. С. 130-135.

3. Korotkova E.I., Karbainov Y.A., Avramchik O.A. // Anal. and Bioanal. Chem. 2003. V. 375. №. 1-3. P. 465-468.


ОКСИДАТИВНЫЙ СТРЕСС У ПАЦИЕНТОВ С

НАСЛЕДСТВЕННОЙ МОТОРНО-СЕНСОРНОЙ НЕЙРОПАТИЕЙ I ТИПА.


Сайфуллина Е.В., Магжанов Р.В.


Башкирский государственный медицинский университет,

г. Уфа, 450000, ул. Ленина, 3, раб. тел. 8-347-279-20-02, riledin@mail.ru)


Наследственные моторно-сенсорные нейропатии (НМСН) являются клинически полиморфной и генетически гетерогенной группой заболеваний, характеризующейся поражением периферических нервных стволов. В настоящее время картировано более 25 локусов НМСН, идентифицировано 22 гена (www.neuro.wustl.edu), мутации в которых обусловливают развитие дегенеративного процесса: первичной демиелинизации (НМСН I типа) или аксонального поражения (НМСН II типа). В обоих случаях нарушение клеточного метаболизма может приводить к активации процессов свободного радикального окисления (СРО). В литературе имеются немногочисленные сведения, касающиеся изменений, возникающих при оксидативном стрессе у пациентов с НМСН [Saifi G.M. et al., 2002; Carter Gt. et al., 2004], но интерес к его роли в патогенезе болезни сохраняется, подтверждением этому служат проводимые в настоящее время у пациентов с НМСН I типа клинические испытания лекарственных препаратов с антиоксидантной активностью: витамина С и коэнзима Q10, так как результаты экспериментальных работ на модельных животных свидетельствовали клиническом улучшении и замедлении прогрессирования болезни (Pareyson D, 2009). Одним из перспективных методов для дальнейшего изучения процессов СРО является регистрация хемилюминесценции (ХЛ). В связи с трудностью получения адекватного материала (биоптата периферического нерва), решено, в качестве модели использовать клетки крови пациентов, так как ранее была доказана корреляционная связь между показателями СРО в нервной ткани и крови.

Цель работы: изучение генерации активных форм кислорода в фагоцитирующих клетках крови пациентов с НМСН I типа.

Методы: Клинико-неврологическое исследование больных проводилось в соответствии с критериями диагностики наследственных моторно-сенсорных нейропатий, принятыми Европейским консорциумом по изучению нервно-мышечных заболеваний (Visser M. et al., 1997); кроме этого, у всех пациентов диагноз был подтвержден исследованием ДНК. Состояние СРО крови определялось путем регистрации хемилюминесценции на аппарате ХЛ-003 (Р.Р. Фархутдинов и др., 2005). Венозную кровь пациентов забирали в пластиковую пробирку с гепарином из расчета 50 Ед/мл и через 4 часа регистрировали показатели спонтанной и индуцированной зимозаном люминол-зависимой ХЛ крови. В качестве основного параметра использовались показатели светосуммы (у.е.). Было обследовано 16 больных НМСН I типа: 7 женщин и 9 мужчин, сопоставимых по полу и возрасту с контрольной группой (15 человек).

Результаты исследования: спонтанная ХЛ крови была повышена у 62,5% пациентов с НМСН I типа, у 12,5% больных она была снижена, у остальных – не отличалась достоверно от контрольной группы. Повышение показателей индуцированной ХЛ отмечено у 43,75% больных, у четверти пациентов изменения ХЛ крови при стимуляции фагоцитов зимозаном не выявлено. Полученные предварительные данные свидетельствуют о нарушении генерации активных форм кислорода в фагоцитирующих клетках крови больных НМСН I типа, что может быть косвенным признаком повышенной чувствительности клеточных структур к факторам, запускающим процессы СРО. Оксидативный стресс, являющийся индуктором апоптоза, может лежать в основе дегенеративного процесса при НМСН.


содержание фикоцианина у спирулины при

выращивании на свету разного спектрального состава


Самович Т.В.


ГНУ “Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси”, г. Минск, Беларусь, 220072, ул. Академическая, 27, +375(017)2842356; samovich@tut.by


Биомассу синезеленой водоросли спирулины ( Spirulina(Arthrospira) platensis) используют в качестве биологически активных кормовых и пищевых добавок благодаря наличию в ней ценных питательных веществ, в том числе одного из сильнейших природных антиоксидантов – фикоцианина. Известно, что водоросли способны к комплементарной хроматической адаптации, что выражается в изменении состава и содержания пигментов в зависимости от световых условий существования и повышает эффективность использования света. Целью наших исследований стало изучение влияния света разного спектрального состава на содержание фикоцианина в клетках спирулины.

Мы установили, что при освещении суспензии спирулины синим светом, в ней увеличивалось количество фикоцианина, однако при этом снижался урожай биомассы и содержание каротиноидов. При освещении спирулины желтым светом содержание фикоцианина также возрастало при практически такой же продуктивности, как и в контроле. На красном свету все показатели роста культуры, в том числе и содержание фикоцианина, уменьшались, что свидетельствует о бесперспективности использования красного света при выращивании цианобактерии. Следовательно, для направленного увеличения уровня фикоцианина при культивировании спирулины можно успешно использовать лампы желтого света.

Изучено влияние комбинированного света на содержание фикоцианина и продуктивность спирулины при освещении ее лампами разного спектрального состава (дневного света, красных, синих, желтых). В качестве контроля использовали суспензию спирулины, освещавшуюся лампами белого дневного света. Установлено, что наиболее перспективными являются варианты освещения с комбинацией ламп дневного и желтого света, а также дневного, желтого, красного и синего света, при которых все параметры культуры превосходили контроль, в том числе содержание фикоцианина. При использовании комбинации ламп синего и желтого, а также красного, дневного и желтого света, количество фикоцианина в биомассе спирулины увеличивалось, но показатели роста культуры были ниже чем в контроле. Полученные результаты свидетельствуют о том, что при культивировании спирулины для увеличения продуктивности культуры и содержания в ней фикоцианина можно освещать культуру водоросли комбинированным светом с пребладанием доли ламп дневного света.


ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОБНЫХ ТЕСТ-СИСТЕМ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ МЕХАНИЗМОВ АНТИОКСИДАНТНОГО ДЕЙСТВИЯ ЭКСТРАКТОВ ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ


Самойлова З.Ю.1, Смирнова Г.В.1, Высочина Г.И. 2,

Октябрьский О.Н.1


1Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН, 614081, г. Пермь, ул. Голева, 13, тел. (342)244-67-10, e-mail: samzu@mail.ru

2Центральный сибирский ботанический сад СО РАН, г.Новосибирск


Генно-инженерные штаммы бактерий Escherichia coli могут быть использованы как относительно простые тест-системы для оценки in vivo антиоксидантной активности (АОА) экстрактов растений и в сочетании с физико-химическими методами определения АОА позволяют получить представление о механизмах их антиоксидантного действия в живых клетках. Целью работы явилось исследование антиоксидантного действия водно-спиртовых экстрактов 14 растений на бактерии E. coli. Экстракты были предоставлены сотрудниками лаборатории фитохимии Центрального сибирского ботанического сада СО РАН.

Установлено, что предобработка бактериальных культур некоторыми экстрактами оказывала выраженное защитное действие на рост и выживаемость в условиях пероксидного стресса.

Наибольшее антиоксидантное действие отмечено у экстрактов хамериона, грушанки, лабазника и репейничка. Экстракты мелилотоидеса и конопли в наших условиях заметного защитного эффекта не проявили.

Выявлена положительная связь между способностью экстрактов снижать бактериостатическое действие H2O2 и их АОА in vitro (r = +0,74, p < 0,01). Коэффициенты корреляции между исследованными параметрами АОА и содержанием флавоноидов и таннинов в испытуемых экстрактах изменялись в пределах от + 0,53 до + 0,80, p < 0,01.

Известно, что в аэробно растущих культурах E. coli основной вклад в детоксикацию эндогенной H2O2 вносит каталаза-гидропероксидаза I (HPI), кодируемая H2O2-индуцибельным геном katG. Уровень экспрессии katG может служить одним из показателей активности антиоксидантной защиты бактериальной клетки. Для оценки влияния экстрактов на экспрессию katG измеряли активность β-галактозидазы в клетках E. coli NM111, несущих слияние katG::lacZ. Предобработка некоторыми экстрактами вызывала достоверное увеличение экспрессии katG::lacZ в 1,5-2 раза в отсутствие оксиданта, что указывало на возможное наличие у ряда испытуемых экстрактов прооксидантных свойств. Показано также, что в системе in vitro некоторые тестируемые экстракты образовывали пероксид с высокой скоростью. При этом, скорость продукции пероксида экстрактами коррелировала с и их способностью снижать бактерицидное действие H2O2 (r = + 0,90; p < 0,01).

Наблюдаемое противоречие между способностью экстрактов продуцировать H2O2 и их антиоксидантным эффектом является кажущимся, поскольку малые дозы пероксида обладают адаптивным действием и стимулируют экспрессию антиоксидантных генов, что защищает клетки от последующей экспозиции к высоким концентрациям H2O2.

Полученные данные свидетельствуют, что антиоксидантное действие экстрактов растений может осуществляться с одновременным участием нескольких молекулярных механизмов: прямого ингибирования АФК в окружающей среде и цитоплазме; снижения продукции АФК за счет хелатирования ионов железа; стимуляции экспрессии антиоксидантных генов малыми дозами АФК, образующимися при аутоокислении изучаемых субстратов.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ-Урал № 10-04-96017 и гранта Президиума УрО РАН по Программе интеграционных исследований с СО РАН.