Итоги и публикации 2010 года Оводов Ю. С., Шмаков Д. Н., Варламова Н. Г., Пшунетлева Е. А
| Вид материала | Реферат |
- Итоги и публикации 2009 года сыктывкар 2010 удк 612+577, 991.47kb.
- Список учебной литературы, приобретаемой родителями воспитанниц 7-х классов на 2012/2013, 24.96kb.
- Предварительные итоги Всероссийской переписи населения 2010 года в Архангельской области, 305.45kb.
- Принят Государственной Думой 26 ноября 2010 года Одобрен Советом Федерации 1 декабря, 620.37kb.
- Публикации в медицинских периодических изданиях за 2010, 277.57kb.
- Окончательные итоги Всероссийской переписи населения 2010 года, 28.99kb.
- Итоги конкурса «Дорога на Олимп -2010», 34.51kb.
- С. Ф. Жилкина подвел итоги работы за 2010 год. 16 февраля 2011 года в головном офисе, 47.68kb.
- Итоги 2011 года дмитрий Медведев и Владимир Путин подвели в правительстве итоги года, 428.81kb.
- Окончательные итоги Всероссийской переписи населения 2010 года, 254.54kb.
3.2.Краткая аннотация результатов работ
по программам Президиума РАН
3.2.1. Программа: «Фундаментальные науки медицине»
Проект «Закономерности изменения гетерогенности реполяризации миокарда при длительной стимуляции» (руководитель – д.б.н. Шмаков Д.Н.).
Выполненные этапы:
Исследование электрофизиологического ремоделирования миокарда желудочков при длительной желудочковой стимуляции различной локализации.
Основные результаты, полученные в ходе выполнения проекта:
Установлено, что в ответ на длительную электростимуляцию верхушки правого желудочка сердца собаки гетерогенность реполяризации миокарда трансформируется, главным образом, за счет изменения локальных длительностей реполяризации в субэпикардиальных и интрамуральных слоях правого желудочка и в субэндокардиальных и интрамуральных слоях левого желудочка; общий апикобазальный градиент локальных длительностей реполяризации трансформируется, в основном, за счет многократной инверсии апикобазального градиента в левом желудочке; изменение реполяризационных свойств миокарда правого и левого желудочков происходит асинхронно и направлено на устранение эффектов, возникающих на начальных минутах стимуляции (в частности, увеличение локальных длительностей реполяризации, их дисперсии и изменение направления их градиентов). Несмотря на восстановление гетерогенности реполяризации миокарда желудочков по истечении двух часов электрической стимуляции верхушки правого желудочка, насосная функция сердца, сниженная на первых минутах стимуляции (снижение среднего артериального давления, сердечного выброса, систолического давления в левом желудочке, сократимости и лузитропного состояния миокарда левого желудочка), не восстанавливается.
Проект 09-П-4-1006: «Гипометаболические состояния (анабиоз) и способы их направленной регуляции» (2009-2011 гг.) (отдел экологической и социальной физиологии человека совместно с лабораторией физиологии сердца ИФ Коми НЦ УрО РАН; руководитель – д.м.н. Бойко Е.Р.).
Освоена методика оценки активности митохондриальных ферментов, выполнены сравнительно-физиологические измерения активности ферментов в разных тканях нескольких видов животных. Выявлены новые физиологические эффекты производных тиадиазинов.
3.2.2. Программа «Молекулярная и клеточная биология»
Проект: «Гликология. Биология (полисахариды и гликоконъюгаты)» (2009 – 2011 гг.) (руководитель – академик Оводов Ю.С.).
Методами ВЭЖХ и ионообменной хроматографии установлено, что пектины, выделенные из кипрея узколистного Epilobium angustifolium, из хвоща лесного Equisetum sylvaticum, из хвоща полевого Equisetum arvense, из багульника Ledum palustre, гетерогенны и представляют собой смесь пектиновых полисахаридов с близким моносахаридным составом.
Результаты частичного кислотного и ферментативного гидролиза 1,4-α-D-полигалактуроназой пектинов хвоща лесного и полевого, подтвержденные ЯМР спектроскопией, указывают на то, что большая часть макромолекул выделенных пектинов (~90%) представлена 1,4-α-D-галактуронаном, часть остатков галактуроновой кислоты которого метилэтерифицирована (степень этерификации ~2,5%). Разветвленная область пектинов образована рамногалактуронаном I с боковыми цепями, построенными из остатков арабинозы и галактозы.
Проект: «Антиоксидантная активность пектин-белковых комплексов» (2009 – 2011 гг.) (руководитель – академик Ю.С.Оводов).
Изучено влияние пектин-белковых комплексов, выделенных из капусты белокочанной, моркови обыкновенной, лука репчатого и перца сладкого, на ферментативную продукцию супероксидного радикала in vitro. Установлено, что пектин-белковые комплексы ингибируют скорость образования радикала в реакции ксантина с ксантиноксидазой на 12-32 %. При этом уменьшение образования супероксидного радикала обусловлено преимущественно ингибированием ксантиноксидазы, а не связыванием радикала. С помощью зависимости Лайнуивера-Берка выявлено, что ингибирование ксантиноксидазы пектин-белковыми комплексами капусты и лука происходит по типу смешанного ингибирования, что указывает на их взаимодействие как со свободным ферментом, так и с фермент-субстратным комплексом. Установлено, что антиоксидантная активность в значительной степени обусловлена остатками галактозы в боковых углеводных цепях макромолекул пектин-белковых комплексов.
3.3. Краткая аннотация результатов работ по целевым программам поддержки проектов, выполняемых в содружестве с СО РАН и ДВО РАН
Проект: «Электрическая гетерогенность миокарда и кардиогемодинамика в экспериментальных моделях патологических процессов в сердце и при действии кардиотропных препаратов» (руководитель – д.б.н. Шмаков Д.Н., совместно с Тихоокеанским институтом биоорганической химии ДВО РАН).
Выполненные этапы:
Изучение реполяризационных свойств миокарда желудочков и механической функции сердца при фармакологической сердечной недостаточности и при действии полигидроксилированных нафтазаринов.
Основные результаты, полученные в ходе выполнения проекта:
Изучено влияние синтетического эхинохрома на реперфузионные изменения реполяризации миокарда желудочков при ишемии миокарда и влияние доксорубицина на реполяризационные свойства субэпикардиального слоя желудочков. При 30-минутной окклюзии левой передней нисходящей коронарной артерии кошки происходит снижение систолического давления и укорочение длительностей локальной реполяризации в зоне ишемии (верхушка левого желудочка сердца). При внутривенном введении за пять минут до реперфузии синтетического эхинохрома (1 мг/кг) систолическое давление повышается, локальные длительности реполяризации не изменяются и их удлинение в период реперфузии происходит медленнее, чем в ишемизированном миокарде без применения эхинохрома. Кардиотоксическое действие доксорубицина обусловливает ремоделирование реполяризации субэпикардиального слоя желудочков, которое заключается в гетерогенном увеличении локальных длительностей реполяризации и их дисперсии, в противоположном изменении апикобазальных градиентов локальной длительности реполяризации правого и левого желудочков.
Проект: «Структура, физико-химические свойства и физиологическая активность пектинов и их модифицированных производных» (2009 – 2011 гг.) (руководитель – академик Оводов Ю.С., совместно с Институтом органической химии СО РАН).
На примере пектина бадана толстолистного Bergenia crassifoli, рдеста плавающего Potamogeton natans и ряски малой Lemna minor определено влияние молекулярной массы и степени сульфатирования производных пектинов на способность связывать атерогенные липопротеиды низкой плотности (ЛПНП) в сыворотке крови человека. Показано, что сульфатированные производные пектинов, имеющие степень замещения 40-45% и молекулярную массу более 300 кДа, обладают максимальной способностью связывать ЛПНП.
Проект: «Строение, свойства и физиологическая активность пектиновых веществ культур клеток растений, трансформированных генами rol» (2009 – 2011 гг.) (руководитель – к.б.н. Гюнтер Е.А., совместно с Биолого-почвенным институтом ДВО РАН).
Установлено, что содержание и моносахаридный состав полисахаридов в культурах клеток, трансформированных генами rol, изменяется в зависимости от типа гена и силы экспрессии трансгена. Гены rolB оказывают больший стимулирующий эффект на процентное содержание полисахаридов в клетках, чем гены rolA и rolC. При этом выход полисахаридов выше в трансгенах с низкой и средней экспрессией. В полисахаридах трансгенных культур происходит снижение содержания остатков арабинозы и галактуроновой кислоты, а также снижение или увеличение количества остатков галактозы.
Проект: «Биогликаны. Строение и свойства» (2009 – 2011 гг.) (руководитель – к.б.н. Попов С.В., совместно с Тихоокеанским институтом биоорганической химии ДВО РАН).
Изучено влияние степени метилэтерифицирования (СМ) остатков галактуроновой кислоты на физиологическую активность пектинов. Обнаружено, что пектин перца болгарского, СМ которого составляет 25%, уменьшает накопление макрофагов в брюшной полости, индуцированное зимозаном, а также ингибирует секрецию фактора некроза опухолей лейкоцитами крови в ответ на стимуляцию липополисахаридом. Пектины моркови посевной, лука репчатого и капусты белокочанной, имеющие СМ 51, 60 и 67 % соответственно, не влияют на лейкоциты. Способностью ингибировать активность лейкоцитов обладают цитрусовый и яблочный пектины с СМ 34-38 %, тогда как аналогичные высокометоксилированные пектины (СМ – 68-76 %) таким действием не обладают. Полученные данные свидетельствуют о том, что свободные карбоксильные группы остатков галактуроновой кислоты необходимы для реализации ингибирующего действия пектинов и галактуронанов на лейкоциты.
3.4. Краткая аннотация результатов работ по программам различного уровня – федеральным целевым, отраслевым, региональным и др.
Грант ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России»: «Биотехнология получения, строение и свойства полисахаридов ряда растений европейского Севера России» (2009 – 2013 гг.) (руководитель – академик Оводов Ю.С.)
Институт выполнил задания Вятского Госуниверситета по данному гранту в качестве соисполнителя.
Для исследования процессов деградации пектинов в условиях желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) подобраны условия последовательного частичного кислотного и ферментативного гидролиза, имитирующего действие желудочного сока и ферментов пищеварительного тракта. Обработку пектинов проводили в условиях искусственной гастроэнтеральной среды, для моделирования которой использовали последовательную обработку водным раствором соляной кислоты (pH 1,9, 37°С, 4 ч) и 1,4-D--полигалактуроназой (EC 3.2.1.15; активность 753 ед/г, «Sigma», 0,5 –1,0 мг фермента, 37С, 4 ч). Исследованы продукты деградации пектинов бадана толстолистного Bergenia crassifolia (BC), борщевика сибирского Heracleum sibiricum (HS), сабельника болотного Comarum palustre (CP), рдеста плавающего Potamogeton natans (PN), перца сладкого Capsicum annum (CAo), редьки китайской Raphanus sativus (RSZo) и cельдерея корневого Apium graveolens (AGo). Показано, что степень деградации пектинов определяется их структурой.
При обработке пектинов CAo, RSZo, AGo в условиях искусственной гастральной среды наблюдается деструкция углеводной цепи с образованием моно-, олиго- и полисахаридных фрагментов. При последующей обработке модифицированных пектинов полигалактуроназой значительных изменений в моносахаридном составе и молекулярно-массовых характеристиках исследуемых пектинов не происходит. Показано, что при обработке пектинов BC, HS, CP, PN, отличающихся типом главной углеводной цепи, образуются фрагменты с молекулярной массой 300-400 кДа, а также олиго- и моносахариды. Наибольшей деструкции подвергаются пектины CP, ВС.
Установлена взаимосвязь антиоксидантной активности (АОА) и содержания общих фенолов (ОФ) для пектинов BC, HS, CP, PN, продуктов их деградации и показано, что они на фоне высокого содержания ОФ обладают высокой АОА. В ходе обработки пектинов наблюдается уменьшение ОФ и одновременное снижение АОА. Пектин HS обладает низкой АОА и содержит небольшое количество общих фенолов.
Проект: «Пектиновые полисахариды и олигосахариды, модификация ими биологических свойств микроорганизмов» (2009 – 2011 гг.) (руководитель – к.х.н. Головченко В.В., совместно с Институтом клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН).
Продолжен скрининг пищевых растений и выделение из них пектиновых полисахаридов ранее разработанным методом, включающим в себя экстракцию оксалатом аммония. Получены пектины из следующих овощей и фруктов: перца сладкого, лука репчатого, чеснока, сельдерея корневого, сельдерея черешкового, винограда, яблок, редьки зеленой, слив. Установлено, что содержание пектиновых полисахаридов в них составляет менее 1% от сырой биомассы. Показано, что углеводные цепи выделенных пектинов представлены остатками Gal A (60-95%), Rha (2-4%), Ara (2-12%), Gal (4-40%), в качестве минорных компонентов идентифицированы остатки Xyl (1%), Man (1%), Glc (2%). Во всех фракциях присутствуют белковые компоненты, содержание которых достигает 10%.
Программа ориентированных фундаментальных
исследований УрО РАН. Проект 10-34-13-ВМА.
(2010 г.) (Научный руководитель д.м.н. Бойко Е.Р.).
Обработаны материалы нагрузочных истощающих экспериментов, выполненных на крысах на кафедре нормальной физиологии Военно-медицинской академии МО РФ. В работе использовались животные с разным уровнем физической тренированности в нормальной газовой среде. Выявлены изменения показателей, ответственных за энергетический гомеостаз в условиях истощающего тестирования.
Программы УрО РАН по поддержке
молодых ученых и аспирантов
Проект: «Электрофизиологическое ремоделирование миокарда у животных при экспериментальном сахарном диабете» (2010 г.) (руководитель – к.б.н. Вайкшнорайте М.А.)
Методами кардиоэлектротопографии у кроликов с аллоксановым сахарным диабетом установлено перераспределение локальных длительностей реполяризации на эпикарде желудочков, приводящее к изменению апикобазальных и межжелудочковых градиентов.
Проект: «Роль окислительных процессов в организме человека при жировом нагрузочном тестировании» (2010 г.) (руководитель – к.б.н. Вахнина Н.А.)
Показано, что однократная жировая нагрузка (употребление натощак 35% сливок из расчета 130 г жира на 1м2 поверхности тела с долей насыщенных жиров 65%) у здоровых мужчин приводит к развитию алиментарной гиперлипидемии, проявляющейся в повышении уровня жирных кислот через три часа после приема жиров. Установлено наиболее существенное снижение уровня олеиновой кислоты в липидах плазмы крови, что свидетельствует о её более высокой скорости метаболизма по сравнению с пальмитиновой и пальмитоолеиновой кислотами. На фоне снижения уровня жирных кислот в плазме крови отмечено повышение активности свободнорадикальных процессов.
3.5. Краткая аннотация результатов работ, выполненных по грантам
РФФИ, РГНФ и других научных фондов
3.5.1. Гранты РФФИ
Тема: «Выделение пектиновых полисахаридов из пищевых растений в условиях искусственной гастральной среды, их химическая характеристика и физиологическая активность» (грант № 09-04-00017-а) (руководитель – академик Оводов Ю.С., 2009 – 2011 гг.)
Из плодов редьки китайской Raphanus sativus, из корней и черешков cельдерея корневого Apium graveolens, томатов Lycopersicon esculentu, плодов яблони Malus domestica, зубчиков чеснока Allium sativum, ягод винограда Vitis vinifera L. были получены фракции RSZf, AGf, AGSf, LEf, MDf, ASf, VVf соответственно. Экстракцию проводили водным раствором, содержащим HCl (36 мМ), NaCl (35 мM), KH2PO4 (4,4 мM), CaCl2 (1,0 мM), KCl (3,4 мM) и пепсин (Германия, активность 600 ед/г). Выход фракций AGf и AGSf составляет 1,2%, RSZf и MDf – 0,3%, VVf – 0,07% и LEf – 0,02%.
Показано, что углеводная составляющая всех выделенных фракций представлена пектиновыми полисахаридами, главным компонентом которой являются остатки α-D-галактуроновой кислоты (50-90%), связанные между собой 1,4-связями. Содержание остатков нейтральных моносахаридов 10%, в состав углеводных цепей фракции RSZf, AGSf, ASf входит значительное количество остатков арабинозы (до 7%) и галактозы (до 14%). В составе всех выделенных фракций идентифицирован белок, содержание которого, определенное по методу Лоури, составляет 10%, за исключением фракции ASf, в которой содержание белка достигает 50%. Методом ионообменной хроматографии и осаждением трихлоруксусной кислотой показано, что большая часть белка в выделенных фракциях не связана с углеводной составляющей.
Тема: «Cтруктурно-химическая характеристика и физиологическая активность пектинов эндемичных растений Монголии» (грант № 09-04-90202-Монг_а) (руководитель – академик Оводов Ю.С., 2009 – 2010 гг.)
Пектиновые полисахариды, выделенные из растений, произрастающих в пустыне Гоби (Монголия): цинoморий джунгарский Songaria cynomorium, гармала обыкновенная Peganum garmala L., ревень гобийский Rheum nanum Sievers, cаксаул зайсанский Haloxylon ammodendron, парнолистник гобийский Zygophyllum gobicum Maxim., миндаль монгольский Amygdalus mongolica Maxim., харагана мелколистная Caragana microphylla Pall., донтостемон зубчатый Dontostemon dentatus (Bunge) Ledeb., хармаг Nitraria sibirica Pall. были исследованы методом гельхроматографии на сефакриле S-300 и методом ионообменной хроматографии на ДЕАЕ-целлюлозе (ОН-форма). В результате показано, что все выделенные пектины гетерогенны и состоят из смеси полимергомологов, отличающихся количеством боковых цепей, построенных преимущественно из остатков арабинозы. Методом ферментативного гидролиза 1,4--D-галактуроназой установлено, что линейный галактуронан составляет значительную часть всех выделенных пектинов.
Тема: «Исследование закономерностей функциональной организации пейсмекеров и проводящей системы в предсердиях рептилий и птиц» (грант РФФИ № 09-04-01744) (руководитель – д.б.н. Прошева В.И., 2009 – 2011 гг.)
С помощью метода микроэлектродного картографирования потенциалов действия (ПД) на изолированных препаратах сердца ящериц Lacerta vivipara L. обоего пола массой 1,9-4,0 г и домашних кур Gallus gallus domesticus массой 1,1-1,5 кг установлено, что у ящериц ПД пейсмекерных клеток регистрируются в области оснований створок синусно-предсердных и предсердно-желудочковых клапанов, у кур синусно-предсердный пейсмекер локализуется в основании правого синусно-предсердного клапана. Предсердно-желудочковый пейсмекер локализуется в основании мышечного предсердно-желудочкового клапана, а также в области коронарного синуса. У изученных представителей рептилий и птиц в синусно–предсердной области максимальная скорость деполяризации ПД пейсмекерных клеток в антероградном направлении увеличивается, а их длительность снижается. В предсердно-желудочковой области наблюдается противоположная закономерность распределения значений параметров ПД. Полученные результаты указывают на консервативность эволюции пейсмекерной системы в сердце позвоночных.
Тема: «Влияние различных веществ и факторов на функциональные свойства ядерных клеток в условиях холодового гипо- и анабиоза» (грант РФФИ № 08-04-01423) (руководитель – д.м.н. Сведенцов Е.П., 2008-2010 гг.)
Для сохранения функциональной активности лейкоцитов, перенесших замораживание и хранение при -80°С, созданы различные композиции хладоограждающих растворов, включающие соединения с хорошо изученным криопротекторным действием (1,2-пропандиол, гидроксиэтилкрахмал, диметилсульфоксид), так и мало изученным действием (гексаметиленбистетрагидроксиэтилмочевина, реамберин) и применены экспоненциальная и линейная программы замораживания клеток до указанной температуры.
Проведено сравнительное исследование двух хладоограждающих растворов для замораживания лейкоцитов до -80°С по экспоненциальной и линейной программам. Доказана более высокая эффективность сохранения функциональной активности клеток при использовании хладоограждающего раствора, включающего в себя криопротектор смешанного действия гексаметиленбистетрагидроксиэтилмочевину, криопротектор эндоцеллюлярного действия диметилсульфоксид и антиоксидант сукцинат гидроксиметилэтилпиридина. Применение как экспоненциальной, так и линейной программ замораживания оказалось одинаково эффективным. Однако использование экспоненциальной программы по сравнению с линейной является менее трудоемким и экономически более выгодным.
При использовании метода сохранения лейкоцитов в условиях холодового анабиоза -80°С, включающего в себя использование более эффективного криозащитного раствора и экспоненциальной программы замораживания через 180 суток (срок наблюдения) количество гранулоцитов сохраняется на уровне 85,3±7,2%, из них 76,7±14,7% нейтрофилов способны к фагоцитозу.
Тема: «Научная работа российского молодого ученого Учреждения Российской академии медицинских наук НИИ фармакологии СО РАМН Ефимовой Ларисы Анатольевны в Учреждении Российской академии наук Институте физиологии Коми НЦ УрО РАН по исследованию противовоспалительного действия некрахмальных полисахаридов в отношении слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта» (грант №10-04-90710) (руководитель - к.б.н. Марков П.А., 2010 г.).
Исследовано действие ряда полисахаридов (альгинат кальция, фукоидан, пектины) на повреждение стенки толстой кишки у мышей. Выявлено, что противовоспалительное действие оказывают пектины, имеющие молекулярную массу свыше 300 кДа и содержащие в своем составе более 90% остатков галактуроновой кислоты. Обнаружено, что цитрусовый пектин с низкой степенью метилэтерифицирования ингибирует адгезию и генерацию кислородных радикалов нейтрофилами у мышей с воспалением стенки кишки. Цитрусовый пектин с высокой степенью метилэтерифицирования оказывает противовоспалительное действие, не изменяя функциональную активность нейтрофилов. Альгинат кальция и фукоидан не обладают противовоспалительным действием и не оказывают влияния на функциональную активность лейкоцитов при индуцированном воспалении стенки толстой кишки.
Тема: «Механизмы пейсмекерной активности синусно-предсердного узла у кролика и мыши». (Грант Минэкономразвития Республики Коми и РФФИ № 09 – 04 - 98812 – р_север_а) (руководитель – д.б.н. Головко В.А., 2009 - 2010 гг.).
При изучении генерации электрических импульсов в синусно-предсердном узле кролика и мыши в условиях уменьшения содержания Na+ в околоклеточной среде установлено, что замещение 50% Na+ на трис-НСl в равновесном солевом растворе (моделировали гипонатриемию, наблюдаемую у пациентов, например, после приема диуретиков) вызывает снижение максимальной скорости нарастания потенциалов действия (ПД) в фазу 0 (dV/dt max) у клеток, работающих в режиме скрытого водителя ритма, синусно-предсердного узла (СПУ) мыши от 54 до 25 В”с (“ 53%), а у кролика - от 21 до 7 В”с (“ 66%). Полученные данные свидетельствуют о том, что воздействие 50% гипонатриевого раствора, лидокаина (25 мкМ) и тетродотоксина (25 мкМ) на потенциалы действия клеток типа скрытого водителя СПУ кролика и мыши имеют схожую направленность.
3.5.2. Грант РГНФ