С о в е

Совет молодых ученых и специалистов (СМУ)
УЧРЕЖДЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК ГНЦ РФ – ИНСТИТУТА
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ РАН
___________________________________________________
IХ «Конференция молодых ученых, специалистов
и студентов»,
посвященная Дню космонавтики
14 апреля 2008
МОСКВА
Роль гиппокампа на нейрональную активность дыхательного центра в условиях гипоксии
Авторы: Адамян Н.Ю., Арутюнян Р.С., Карапетян М.А.
Кафедра физиологии человека и животных, Ереванский государственный университет, Армения Научный
руководитель: Акопян Н.С., док-р биол. наук
На современном этапе развития научных технологий особую актуальность приобретает изучение
воздействия различных экологических факторов на организм. Среди них особое место занимает
кислородная недостаточность. В условиях кислородной недостаточности организм включает множество
компенсаторных механизмов, с помощью которых адаптируется к этим условиям и поддерживает общий
кислородный гомеостаз. В условиях гипоксии тонкие механизмы компенсаторных реакций
осуществляются взаимодействием бульбарного дыхательного центра и надбульбарных образований.
Одним из важнейших надбульбарных образований, влияющих на дыхание, является лимбическая система,
в частности гиппокамп. Роль гиппокампа в регуляции импульсной активности дыхательных нейронов
продолговатого мозга и на дыхание в целом в условиях кислородной недостаточности представляет
большой интерес. С этой целью использовали электрическую стимуляцию CA1 и CA3 поля гиппокампа и
изучили их влияние на активность дыхательных нейронов. До “подъема” животного в условиях нормоксии
раздражение гиппокампа оказывало преимущественно тормозящее влияние, уменьшение средней частоты
разряда. Так подавление активности наблюдалось у 70% нейронов, активация у 25%, а 5% оставались
ареактивными. Результаты опытов при нормоксии служили контролем, после чего на тех же нейронах
исследования были продолжены при “подъеме” животного в барокамере. При “подъеме” на 4-5 тыс. м
(начальная фаза гипоксического воздействия) наступала активация нейронов под воздействием гипоксии.
На этом фоне тормозящее влияние гиппокампа было более выраженным, подавление активации
наблюдалось у 78% нейронов, активация у 19% и 3% нейронов оставались ареактивными. В условиях
высокой степени гипоксии, на высоте 7,5-8 тыс. м, острая нехватка кислорода приводила к угнетению
активности и раздражаемой, и регистрируемой структур мозга. В связи с более высокой
чувствительностью к гипоксии корковых структур и
Реактивность системного и регионального кровообращения на адреналин после охлаждения
Авторы: Ананьев Г.В.2, Аминев Р.Ш.2, Ипполитов И.В.2, Ипполитов Е.В.2, Мирюк М.Н.1, Курочкина
И.Н.2.
1. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва
2. Тюменская государственная медицинская академия, Тюмень Научные руководители: Павлов Б.Н. док-р
мед. наук, Ананьев В.Н. док-р мед. наук
Для количественной характеристики действия различных доз адреналина на системное давление после
однократного охлаждения представлен график изменения системного давления в двойных обратных
координатах. Прямая, отражающая животных после однократного охлаждения (1-День), пересекает ось
ординат при 1/Рм=0.0075, что соответствует Рм=133,3+-3 мм.рт.ст. Контрольная группа животных
представлена прямой (N), которая пересекает ось ординат при 1/Рм=0.0063, что соответствует Рм=158,7+3.3 мм.рт.ст. Таким образом, после однократного охлаждения максимально возможная прессорная реакция
артериального давления на адреналин уменьшилась с Рм=158,7 мм.рт.ст. в контроле до Рм=133,3 мм.рт. ст.
после однократного охлаждения. Для характеристики чувствительности прессорной реакции системного
давления с адреналином прямая, характеризующая группу животных после однократного охлаждения,
была экстраполирована до пересечения с осью абсцисс, что позволило получить параметр 1/К=0.137+-0.03,
который был таким же как в контрольной группе. Таким образом можно сделать вывод, что после
однократного охлаждения чувствительность (1/К) прессорной реакции системного давления к адреналину
не изменилась, но снизилась максимально возможная прессорная реакция (Pm) на 16%, снизилась
эффективность (Е) реактивности системного давления на 16%. В результате на все исследуемые дозы
адреналина преобладала прессорная реакция системного давления в контрольной группе. Для выяснения
механизмов изменения альфа-адренореактивности артериальных сосудов кожно-мышечной области
кролика после однократной холодовой экспозиции к адреналину и количественной оценки взаимодействия
медиатор-рецептор представлен график изменения перфузионного давления в
Координация на уровне спинного мозга висцеральной и соматической составляющих эрекции у
крыс
Авторы: Андреев-Андриевский А.А., Тарасова О.С.
1. Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова, Москва
2. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва. Научный руководитель: Мартьянов А.А. канд. биол. наук
Регуляторные характеристики мелких артерий диафрагмы и икроножной мышцы крысы
Автор: Берендеева Т.А. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный руководитель: Моруков Б.В. док-р мед.
наук
Опыт космической иммунологии, накопленный к настоящему времени, не дает информации о раннем
периоде адаптации системы иммунитета к комплексу факторов космического полета, главным из которых
является микрогравитация. Целью настоящих исследований являлось изучение раннего периода адаптации
системы иммунитета при моделировании эффектов микрогравитации в условиях антиортостатической
гипокинезии (АНОГ). Одной из основных современных методологий при оценке иммунного статуса
человека является фенотипирование лимфоцитов с использованием моноклональных антител и лазерной
проточной цитофлуориметрии. В пробах крови, взятой у 8 здоровых мужчиндобровольцев до начала
эксперимента и через 17 часов постельного режима в антиортостатическом положении тела с углом
наклона относительно горизонта -15?, определялись абсолютное и относительное содержание лимфоцитов,
экспрессирующих поверхностные антигены - CD19, CD3, CD4, CD8, CD16, СD56, CD16/СD56, CD25,
HLA-DR, CD45RA, CD45RO, CD71, CD95, CD11b. Результаты проведенных исследований показали, что
по усредненным данным через 17 ч пребывания в АНОГ абсолютное и относительное содержание
основных популяций и субпопуляций Т-, В-и ЕК-клеток, а также уровень Т-лимфоцитов,
экспрессирующих активационные маркеры CD25 и HLA-DR, существенно не отличались от фоновых
значений. Однако, анализ индивидуальных данных позволил отметить у однго из обследуемых в раннем
периоде адаптации к условиям АНОГ выраженное снижение показателей, характеризующих клеточные
факторы естественной резистентности, включающейся в защиту организма от вне-и внутриклеточных
микроорганизмов и продуктов повреждения собственных клеток мгновенно и осуществляющих эту защиту
в течение первых 96 часов до начала развития адаптивного иммунного ответа. Так, по сравнению с
фоновыми данными у этого обследуемого относительное содержание в периферической крови CD3CD16+CD56+-, CD16+-, CD56+-и CD11b+ лимфоцитов снизилось соответственно на 50.0, 23.8, 27.3 и
26.9%, а их абсолютное содержание – на 58.4, 36.6, 39.4 и 39.2% соответственно. Таким образом, в ранней
фазе адаптации к микрог
Регуляторные характеристики мелких артерий диафрагмы и икроножной мышцы крысы
1,2
Авторы: Борзых А.А., Андреев-Андриевсий А.
1. Биологический факультет МГУ им. Ломоносова, Москва
2. ГНЦ РФ -ИМБП РАН, Москва Научный руководитель: Тарасова О. С., док-р биол. наук
При физической нагрузке происходит перераспределение кровотока в пользу работающей скелетной
мускулатуры. В диафрагме кровоток также возрастает, иногда даже более значительно, чем в
локомоторных мышцах. Такие различия в кровоснабжении могут быть обусловлены особенностями
иннервации и реактивности сосудов этих мышц. Целью данной работы было исследовать особенности
иннервации мелких артерий, приносящих кровь к медиальной головке икроножной мышцы и к диафрагме,
а также реактивность этих сосудов на констрикторные и дилятаторные вещества. Эти артерии имеют
сопоставимый внутренний диаметр (примерно 200 мкм) и локализацию. Они располагаются
непосредственно перед входом в мышечную ткань и, следовательно, не подвергаются влиянию
метаболических факторов. Плотность адренергических волокон в стенке артерий диафрагмы намного
больше, чем в артериях икроножной мышцы. При этом артерии диафрагмы обладают большей
чувствительностью к норадреналину и к фенилэфрину. Но по чувствительности к констрикторному агенту
не адренергической
природы (серотонину) артерии диафрагмы и икроножной мышцы не различаются. Кроме этого артерии
диафрагмы более чувствительны к дилятаторным веществам. Эндотелий-зависимое расслабление при
действии ацетилхолина и эндотелийнезависимое расслабление в ответ на нитропруссид натрия (донор
NO), более выражено, чем для сосудов икроножной мышцы. Но увеличение дилатации обусловлено не
только влиянием NO, так как различия сохраняются и после блокады синтеза оксида NO (L-NAME, 10-4
М). Мы полагаем, что выявленные нами различия в иннервации и реактивности сосудов диафрагмы и
икроножной мышцы могут обеспечивать особенности кровоснабжения этих мышц в покое и при
физической нагрузке. Артерия диафрагмы, которую мы исследовали, отходит непосредственно от грудной
аорты, где давление крови высокое. Чтобы снизить давление на входе в мышечную ткань, эта артерия
должна обладать высоким гидродинамическим сопротивлением, что может обеспечиваться густой
симпатической иннервацией и высокой чувствительностью к норадреналину. А высокая реактивность
механизмов эндотелий-зависимого и эндотелий-независимого расслабления гладкой мышцы может
обеспечивать эффективное расширение сосудов диафрагмы во время физической нагрузки.
Влияние космического полёта на состояние постуральных мышц монгольской песчанки
Авторы: Чистяков И.Н., Туртикова О.В. Научный руководитель: Шенкман Б.С. док-р биол. наук
Изменения постуральных мышц животных, находившихся в условиях реальной невесомости, изучались в
течение
ряда
лет.
В
рамках
космического
проекта
Фотон-М3
впервые
оценивали
структурнометаболические изменения m. soleus после космического полёта у монгольских песчанок
(Meriones unguiculatus) и сопоставлениями их с данными, полученными в предыдущих исследованиях на
крысах. У животных полётной группы показано достоверное снижение площади поперечного сечения
волокон, экспрессирующих преимущественно миозин медленного типа, на -29,7%. Волокон,
экспрессирующих преимущественно миозин быстрого типа, на -28,8%. Этот уровень атрофии значительно
ниже, чем у крыс после 14-ти суточного полёта на борту СЛС-2 (50% снижение ППС). [ИльинаКакуева
Е.И. и др., 1995] В отличие от крыс, в полётной группе песчанок не было выявлено достоверных
изменений миозинового профиля. У песчанок после 12-ти суточного полёта на вторые сутки после
приземления отмечалось значительное увеличение доли общего коллагена 31,1%, при этом достоверных
различий соотношения изоформ коллаген не было обнаружено. По данным биоспутника NASA SL-3 в
m.soleus крысы показано достоверное увеличение общего коллагена (по
уровню гидроксипролина). [Taylor W. E. et al, 2002] После 12-ти суточного полета число клетоксателлитов,
экспрессирующих м-кадгерин в m. soleus песчанок снизилось на 59%, по сравнению по сравнению с
группой синхронного контроля. Число сателлитов в камбаловидной мышце песчанок после 12 суток
космического полета (в среднем 1 сателлит на 5 мышечных волокон) примерно соответствует их числу у
крыс после 14 суточного вывешивания (1 сателлит на 4 волокна). Интересно, что после двухнедельного
вывешивания число клеток-сателлитов, экспрессирующих м-кадгерин, снижается на 33% по сравнению с
животными контрольной группы. После полета изменений числа миоядер, приходящихся на волокно, как и
в контрольной группе, выявлено не было. 14-суточная гравитационная разгрузка у крыс сопровождалось
уменьшением числа миоядер на 23 %. [Таракина и др., 2008] Таким образом, тенденции изменения
структуры мышечной ткани m. soleus монгольских песчанок в результате космического полёта в основном
соответствуют таковым у крыс после полёта сходной продолжительности, однако изменения
Характер импульсной активности контралатеральных нейронов медиального вестибулярного ядра
после унилатеральной лабиринтэктомии
Авторы: Егиазарян М.Л.1, Саркисян С.Г.1, 2
Арутюнян А.М.
1. Факультет Биологии ЕГУ, Армения
2. Ванадзорский педагогический институт, Армеия Научный руководитель: Минасян С.М., док-р биол.
наук. Целью данного исследования явилось изучение фоновой импульсной активности (ФИА)
контралатеральных нейронов медиального вестибулярного ядра (МВЯ) в различные периоды после
унилатеральной лабиринтэктомии. Правосторонняя делабиринтация осуществлялась электрокоагуляцией
постоянным током 8,08,5мА в течение 2 мин. В условиях острого эксперимента на белых крысах (весом
200300г), наркотизированных нембуталом (40 мг/ кг внутрибрюшинно) проводилась экстраклеточная
регистрация ФИА нейронов контралатерального МВЯ в норме (6 крыс – 79 единиц), на 2-й (5 крыс – 60
нейронов), на 7-й (6 крыс, 70 единиц), 12-й (5 крыс – 73 нейронов) и 17-й (5 крыс, 72 клеток) дни после
операции. Рассчитывались основные характеристики ФИА: регулярность импульсных потоков,
динамическая структура межимпульсных интервалов (МИ), модальность гистограмм МИ, средняя частота
импульсации, коэффициент вариации МИ. Установлено, что большинство исследованных единиц МВЯ как
в норме, так и в различные сроки после правосторонней делабиринтации характеризуются стационарным
течением и доминированием нерегулярной активности. Средняя частота импульсной активности
контралатеральных нейронов МВЯ после унилатеральной делабиринтации имела тенденцию к
стабильности: в норме - 23,6 ±1,7Гц; на 2-й день – 26,9±4,7Гц; на 7-й день – 23,6±1,7Гц; на 12-й день –
22,6±0,9Гц и на 17-й день после делабиринтации – 27,1±2,3Гц. Анализ показателей почастотного
распределения нейронов МВЯ как в контрольной группе, так и в различные сроки после лабиринтэктомии
выявил преобладание среднегрупповых единиц, разряжающихся с частотой импульсации в пределах oт 10
до 30 Гц. Таким образом, на основании полученных данных можно предположить, что процесс
компенсации идет очень медленно и возможно за счет пораженной стороны. Основную роль в механизмах
компенсации и ее формировании играют особенности организации внутриядерных и межнейронных связей
и афферентные входы из различных отделов ЦНС
Реакции сердечно-сосудистой системы при активной ортопробе после 24-х часовых воздействий
«сухой» иммерсии и антиортостаза
Авторы: А.К. Ешманова, Е.С. Лучицкая ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный руководитель: Баевский
Р.М. док-р мед. наук Проблема ортостатической устойчивости находится в сфере интересов космической
медицины с самых первых пилотируемых полетов. Как известно, изменения ЧСС, АД и показателей
гемодинамики при активной ортостатической пробе (АОП) являются результатом активной работы
механизмов вегетативной регуляции кровообращения, ответственных за его перенастройку на другой
уровень функционирования, соответствующий новым условиям (переходу из горизонтального положения
в вертикальное). Поэтому исследование вегетативной регуляции кровообращения при различных способах
моделирования невесомости представляет не только научный, но и практический интерес. Целью
настоящего исследования являлась сравнительная оценка функционального состояния сердечнососудистой
системы и ее регуляторных механизмов при проведении АОП до и после 24-х часовых воздействий
«сухой» иммерсии и антиортостатической гипокинезии (АНОГ). В двух экспериментах участвовали 18
здоровых мужчин-добровольцев в возрасте 23-35 лет. В первом эксперименте с 24-х часовым воздействием
«сухой» иммерсии участвовало 10 испытателей. Во втором эксперименте с воздействием АНОГ 8
испытателей находились в течение 24-х часов в антиортостатическом положении, с углом наклона тела 80. АОП проводили до экспериментов и сразу же после их окончания. Длительность АОП – 10 минут.
Исследование функционального состояния сердечно-сосудистой системы проводилось с помощью
бортового прибора «Пневмокард», который в настоящее время используется на Международной
космической станции. Продолжительность записи составляла 5 минут в положении «лежа» и 10 минут в
положении «стоя». Артериальное давление измерялось на правой руке в положении «лежа», затем после
перехода в положение «стоя» -трехкратно (на 1-й, 3-й, 5-й минутах). Выявленные различия в реакции
организма на ортостатическое воздействие после иммерсии и АНОГ заключаются в разнонаправленной
динамике ряда гемодинамических показателей и в более выраженной активации симпатического звена
вегетативной регуляции после иммерсии. Еще одним важным результатом проведенных исследований
следует считать выявление различий в исходном вегетативном статусе групп испытателей после каждого
из воздействий. Возможно, именно в этом и заключается причина
Исследование состояния сердечно-сосудистой системы и ее регуляторных механизмов при
14суточной изоляции
Авторы: Федорова И.Н., Лучицкая Е.С. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный руководитель: Баевский
Р.М. док-р мед. наук
В 14-суточном эксперименте, проводившемся в камере наземного марсианского комплекса, для оценки
состояния сердечно-сосудистой системы и ее регуляторных механизмов были использованы бортовые
приборы «Пневмокард» и «Сонокард», которые в настоящее время применяются для проведения научных
исследований на борту МКС. Целями этой работы являлись: 1) Изучение устойчивости
сердечнососудистых показателей при 14-суточном пребывании в камере; 2) Исследование возможности
использования указанных приборов для долговременных исследований в эксперименте «Марс-500», 3)
Получение дополнительной информации, полезной при анализе данных получаемых в условиях реального
космического полета. Из всего многообразия данных, получаемых с помощью прибора «Пневмокард»
следует специально остановиться на результатах анализа вариабельности сердечного ритма (ВСР). Этот
метод позволяет изучать степень напряжения регуляторных систем и оценивать уровень стрессорного
воздействия условий окружающей среды. Запись физиологических сигналов прибором «Пневмокард»
осуществлялась как в покое,
так и параллельно с выполнением психофизиологических тестов. При исследовании
психофизиологических реакций были получены показатели среднего, максимального и минимального
значения скорости реакции, число ошибок, опережений или пропуска и др. Во время ночного сна
проводилась регистрация сейсмокардиограммы и баллистокардиограммы приборами «Сонокард» и
«Кардиосон-3» соответственно. Записи в рамках эксперимента «Сонокард» проводились ежесуточно для
каждого из участников эксперимента. Были получены данные о длительности ночного сна (в среднем 6-7
часов), частоте сердечных сокращений (ЧСС), двигательной активности (ДА) (1-2%) и частоте дыхания
(ЧД) (13-17 дых/ мин) в ночное время суток. Результаты исследования показали, что пребывание в
условиях наземноэкспериментального комплекса в течение 14 суток, по данным психофизиологического
обследования, не оказывает
Роль лектина лишайника Peltigera Aphthosa (L.) Willd. в адаптации симбиоза к условиям азотного
питания
Авторы: Феоктистов А.С., Киташов А.В., Лобакова Е.С. Биологический факультет МГУ им. Ломоносова,
Москва Научный руководитель: Киташов А. В. канд. биол. наук
Лишайники способны сохранять физиологическую активность, расти и размножаться в широком
диапазоне физикохимических показателей среды, включая низкие температуры, бедные субстраты,
высокие уровни инсоляции и периодическое отсутствие увлажнения. Подобная широта экологического
оптимума определяется в первую очередь структурой симбиоза и механизмами регуляции взаимодействий
между его компонентами. Peltigera aphthosa (L.) Willd. является трехкомпонентным цианолишайником.
Цианобионт локализован во внешних цефалодиях и выполняет преимущественно диазотрофную функцию.
Известно, что контакт микобионта с фикобионтом осуществляется при участии ABP-белков путем белокбелкового связывания, в то время как взаимодействие с цианобионтом опосредуется лектинами. При
разделении гомогенатов таллома P. aphthosa с помощью гель-фильтрации и ионообменной хроматографии
получили препарат лектина с молекулярной массой порядка 60 кД. Выделенный лектин имеет
гликопротеидную природу и проявляет высокую специфичность к D-галактозе. Других агглютининов
обнаружено не было. Для изучения роли лектина в регуляции азотного обмена лишайника P. aphthosa
заложили экспериментальные площадки в окрестностях Беломорской биологической станции МГУ.
Дважды в сутки талломы обрабатывали растворами хлорида аммония, нитрата натрия, галактозы, глюкозы
или дистиллированной водой (в качестве контроля). Ежедневно отбирали пробы из апикальной части
талломов и исследовали их агглютинирующую активность методом реакции гемагглютинации. Внесение
аммония, нитрата или галактозы приводило к уменьшению агглютинирующей активности талломов, в то
время как полив водой или раствором глюкозы не влиял на содержание лектина. По-видимому, количество
лектина, ответственного за привлечение цианобактерий, изменяется в зависимости от потребности
лишайника в связанном азоте. Связывание лектинов специфичным лигандом, галактозой, вызывает тот же
эффект, что и внесение экзогенного азота. С другой стороны удаление цефалодиев с поверхности таллома
приводит к возрастанию агглютинирующей активности последнего. Таким образом, лектин может
являться не только регулятором количества симбиотических цианобактерий, но и выступать в роли
сенсора, оценивающего их доступность. Рецепторно-эффекторная функция лектина лишайника P. aphthosa
позволяет осуществлять быструю и точную настройку азотного метаболизма лишайника в соответствии с
условиями среды.
Экспрессия c-fos белков в ядрах мотонейронов, иннервирующих переднюю большеберцовую мышцу
крысы, и площадь сомы этих мотонейронов в условиях моделируемой гравитационной разгрузки
Авторы: Фокина Н.М.,1 Курилова К.Н.
1. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва
2. Казанский государственный университет Научный руководитель: Шенкман Б.С. док-р биол. наук
Целью исследования являлась разработка экспериментального подхода для оценки функциональной
активности мотонейронов в условиях моделируемой гравитационной разгрузки. В эксперименте
использовали крыс линии Wistar, моделирование гравитационной разгрузки осуществляли путем
антиортостатического вывешивания в течение 3 и 7 суток. Для выявления мотонейронов, иннервирующих
переднюю большеберцовую мышцу, за 15 дней до забоя в мышцу вводили нейрональный трейсер
карбоцианин (ретроградное мечение). Срезы спинного мозга окрашивали антителами против c-fos белков,
являющихся маркерами функциональной активности нейронов. Один и тот же срез фотографировали под
разными фильтрами флуоресцентного микроскопа. Совместив полученные изображения, подсчитывали
долю меченных мотонейронов, ядра которых содержат c-fos белки, и измеряли площадь сомы всех
меченных мотонейронов. Оказалось, что доля мотонейронов, ядра которых содержат c-fos белки, через три
дня антиортостатического вывешивания достоверно увеличилась, а через семь дней практически не
отличалась от значения, полученного в контрольной группе. Выявленная динамика полностью
соответствует данным, полученным при регистрации электромиографической активности передней
большеберцовой мышцы крысы в ходе антиортостатического вывешивания. Площадь сомы мотонейронов,
иннервирующих переднюю большеберцовую мышцу, через три дня антиортостатического вывешивания
уменьшилась, а через семь дней вернулась к значению, полученному в контрольной группе. Таким
образом, разработан экспериментальный подход, который можно использовать для оценки
функциональной активности мотонейронов в условиях моделируемой гравитационной разгрузки; впервые
изучена экспрессия c-fos белков в ядрах мотонейронов, иннервирующих переднюю большеберцовую
мышцу крысы, и измерена площадь сомы этих мотонейронов на ранних сроках антиортостатического
вывешивания. Работа поддержана грантом РФФИ 07-0401608-а.
Влияние 3D-клиностатирования на индуцированную остеогенную дифференцировку различных
культивируемых остеогенных клеток-предшественников человека
Автор: Гершович Ю.Г. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный руководитель: Буравкова Л.Б., док-р мед.
наук.
Известно, что в результате воздействия микрогравитации в космическом полете происходит потеря массы
костной ткани у людей и экспериментальных животных, повидимому, связанная с уменьшением степени
минерализации ее отдельных компонентов. Постоянно происходящее физиологическое ремоделирование
кости -это сложный многоступенчатый процесс, который включает в себя активную пролиферацию
остеогенных клеток-предшественников и остеобластов, продукцию клетками органического внеклеточного
матрикса и наконец, его созревание путем минерализации солями кальция. Предшественниками
остеобластов в организме являются мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки костного
мозга (МСК). Интересным представляется исследование возможной роли МСК в развитии адаптационных
изменений костной ткани в ответ на отсутствие гравитационной нагрузки. Ранее мы продемонстрировали,
что при 2Dклиностатировании (6 rpm) значительно ингибируется выработка кальциевых компонентов
матрикса при индуцированной остеогенной дифференцировке МСК, при этом клиностатирование не
влияло на индуцированную адипогенную дифференцировку клеток-предшественников. Целью настоящего
исследования было сравнительное изучение влияния 3Dклиностатирования (RPM, Dutch Space,
Нидерланды) на индуцированную остеогенную дифференцировку МСК и остеобластов человека (ОБ).
Культивирование клеток осуществляли в течение 10-30 суток. В качестве контролей использовали
культуры, находящиеся в горизонтальном статическом положении и на шейкере. На начальных этапах
моделирования эффектов микрогравитации в 3D-клиностате в 2 раза снижалась пролиферативная
активность обоих типов клеток. Спустя 10 суток воздействия активность щелочной фосфатазы была
существенно снижена у клиностатируемых МСК, причем уменьшение ее экспрессии в 1,5-2 раза
сохранялось и через 20 суток культивирования. После 3 недель культивирования в среде с остеогенными
стимулами контрольные культуры ОБ характеризовались наличием обильной кальциевой минерализации
матрикса, выявляемой с помощью Ализаринового красного, однако у клеток, подвергавшихся 3Dклиностатированию, кальцифицирование практически отсутствовало. Аналогичная закономерность была
отмечена и при индуцированном остеогенезе МСК, если 20-суточному клиностатированию подвергали
культуры клеток, преиндуцированнные в остеогенном направлении в течение 10 дней. Различия были
несколько менее выраженными в случае, если остеогенная дифференцировка МСК инициировалась
одновременно с началом клиностатирования. Полученные результаты свидетельствуют о том, что
микрогравитация может воздействовать на дифференцировку различных типов клеток остеогенного ряда.
Применение метода ПЦР в реальном времени для оценки влияния 3D-клиностатирования на
экспрессию некоторых генов цитоскелета мезенхимальных стромальных клетокпредшественников
человека in vitro
Авторы: Гершович П.М., Гершович Ю.Г. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный руководитель: Буравкова
Л.Б., док-р мед. наук.
Известно, что микрогравитация влияет на морфофункциональное состояние таких культивируемых клеток,
как остеобласты, миоциты, Т-лимфоциты, а также некоторых линий трансформированных клеток. При
этом показано, что в космическом полете и в условиях моделирования микрогравитации, изменяется
паттерн экспрессии большого числа генов, связанных с различными аспектами функционирования клетки:
интерлейкина-2 и его рецептора (IL-2, IL-2 receptor), молекул внутриклеточной адгезии (ICAM-1, VCAM1), некоторых протоонкогенов (с-fos), ассоциированных с цитоскелетом белков (плектина, миозина,
кальпонина, анкирина и т.д.), а также белков теплового шока семейства HSP27. Ранее мы показали, что при
использовании метода рандомизации вектора гравитации (2D-клиностатирования) в мезенхимальных
стромальных клетокпредшественников костного мозга человека (МСК) изменяется пространственная
структура актинового цитоскелета, которая необходима для осуществления цитокинеза и образует
комплекс фокальной адгезии, участвуя во взаимодействии клетки с субстратом. Целью данной работы
было исследование уровня экспрессии структурных генов цитоскелета (?-и?-актина, винкулина,
?тубулина) в МСК после действия различных сроков (30 минут, 6, 24, 48, 120 часов) 3Dклиностатирования.
Для моделирования эффектов микрогравитации применялся 3Dклиностат - Desktop RPM (Dutch Space,
Нидерланды). Определение уровня экспрессии генов осуществляли с использованием метода
полимеразной цепной реакции в реальном времени (Stratagene 3000, США), в качестве хаускиппинг-гена
был взят ген глицеральдегид-3-фосфат дегидрогеназы (GAPDH). В качестве контролей использовали
культуры, находящиеся в горизонтальном статическом положении и на шейкере. Исследования показали,
что у МСК под воздействием 120-часовой экспозиции в 3Dклиностате повышается уровень экспрессии
гена ?-актина. Менее выраженное повышение уровня экспрессии для этой временной экспозиции было
выявлено для винкулина. Интересно, что уровень экспрессии ?тубулина после 120-часовой рандомизации
вектора гравитации, напротив, снижался. Культуры, подвергнутые 24-часовой реадаптации после 24часового клиностатирования демонстрировали тенденцию к увеличению экспрессии гена ?актина.
Экспрессия гена ?-актина оставалась практически неизменной на протяжении всего периода наблюдения.
Таким образом, с помощью метода полимеразной цепной реакции в реальном времени нами было
выявлено изменение уровня экспрессии генов некоторых структурных белков цитоскелета МСК при
воздействии на них моделированной микрогравитации.
Роль преоптической области гипоталамуса в регуляции лейкопоэза животных при дефиците
костного мозга
Авторы: Геворкян Э.С., Адамян Ц.И. Ереванский государственный университет, биологический факультет,
Армения Научный руководитель: Минасян С.М., док-р биол. наук
На кроликах, в условиях хронического эксперимента, изучено влияние электростимуляции преоптической
области гипоталамуса на скорость и характер регенерации лейкопоэза после аспирации костного мозга.
Последний извлекался из трубчатых костей (10мл/кг). Гипоталамус раздражался током частотой 100Гц
(длительность импульса 0,1мсек). Морфофункциональные показатели лейкопоэза исследовались в норме,
через 24 часа после аспирации костного мозга и в динамике раздражения (на 5, 10, 15 дни), а также на 60ый день после прекращения стимуляции. Через 24 часа после аспирации костного мозга наблюдалось
некоторое повышение общего количества лейкоцитов (116,3%), за счет нейтрофилов и лимфоцитов. Число
моноцитов и эозинофилов оставалось без изменений. На этом фоне пятикратное раздражение
преоптической зоны гипоталамуса приводило к некоторому понижению количества лейкоцитов,
обусловленному уменьшением числа палочкоядерных нейтрофилов. У контрольных доноров к этому сроку
спад лейкоцитоза происходил за счет сегментоядерных при сохранении левого сдвига ядра нейтрофилов. К
10 дню исследований наблюдалось некоторое увеличение числа лейкоцитов за счет лимфоцитов.
Относительный процент сегментоядерных понижался, а абсолютное их количество оставалось в пределах
исходного уровня. Число эозинофилов увеличивалось. В очаге аспирации костного мозга понижалось
число юных и зрелых нейтрофилов. У контрольных доноров к указанному сроку лейкоцитоз достигал
максимального уровня (132%) и сопровождался абсолютным нейтрофилезом с левым сдвигом ядра. На 15ый день исследований, при повышенном содержании эозинофилов и лимфоцитов, а также достоверном
снижении числа сегментоядерных нейтрофилов, общее число лейкоцитов имело тенденцию к
нормализации (106,7%). В то время как у контрольных доноров в указанный срок общее количество
лейкоцитов оставалось на пониженном уровне (93%). На 7-ой и 15-ый дни после прекращения
раздражения наблюдалась активация миелопоэза с высокими показателями лимфопоэза, а в отдаленные
сроки (60 день) происходила нормализация всех показателей лейкопоэза. Таким образом, результаты
полученных данных свидетельствуют, что электростимуляция преоптической зоны гипоталамуса у
животныхдоноров после аспирации костного мозга на общее количество лейкоцитов существенного
влияния не оказывает, однако в лейкоцитарной формуле наблюдается повышение числа лимфоцитов и
эозинофилов при правом сдвиге ядра нейтрофилов. Сдвиги показателей лейкопоэза свидетельствуют о
преобладании парасимпатического тонуса механизмов регуляции белой крови в период раздражения
гипоталамуса и восстановлении нормального лейкопоэза после его прекращения.
Динамика физиологических показателей студентов при физических нагрузках различной
интенсивности
Авторы: Геворкян Э.С.1, Адамян Ц.И.1, Туманян Г.
1. Ереванский государственный университет, биологический факультет, Армения
2. Факультет физической культуры и спорта ЕГУ, Армения Научный руководитель: Минасян С.М. док-р
биол. наук
В последние годы более чем у 50% студентов наблюдаются различные отклонения в состоянии здоровья:
заболевания сердечнососудистой, дыхательной, нервной систем, желудочно-кишечного тракта,
опорнодвигательного аппарата, органов зрения. Последнее обусловлено воздействием многочисленных
техногенных и социальноэкологических факторов, а также все возрастающей на их фоне
умственноэмоциональной нагрузкой и гиподинамией. В связи с этим возникла необходимость
наблюдения, анализа, оценки и профилактики состояния здоровья студентов. В этом процессе важно
тесное сотрудничество медиков и преподавателей физической культуры. Нами изучена динамика
кардиогемодинамических параметров студентов при выполнении физических нагрузок различной
интенсивности (тест Руфье- 30 приседаний за 30 секунд, бег на 500 метров). Экспериментальная группа
была укомплектована студентами, которые ограничивались объемом физических упражнений,
предусмотренных учебным планом. Обследование производилось до и на 5-ой минуте восстановительного
постнагрузочного периода. Кроме основных антропометрических показателей определялись ЧСС,
артериальное давление (АД), частота дыхания (ЧД), минутный и систолический объемы крови (МОК,СО).
ЭКГ регистрировалась и анализировалась методом вариационной пульсометрии на Pentium 4. Для каждого
обследованного строились ритмо-, скатер-, автокорелограммы, выявлялись и анализировались сердечные
аритмии, оценивалась спектральная мощность ритма в диапазоне высоко-, средне-и низкочастотных
колебаний. После теста Руфье у всех обследованных наблюдалось повышение ЧСС, ЧД, АД, МОК на
75,0%; 65,8%; 35,6%; 89,6% соответственно. Бег на 500 метров обусловливал еще более выраженные
сдвиги исследованных параметров. Индекс напряжения (ИН), характеризующий степень напряжения
регуляторных систем сердца, после бега превышал фоновый уровень в среднем в 5,0, а теста Руфье- 2,5
раза. Последнее свидетельствует о значительной активации симпатической нервной системы,
централизации управления сердечным ритмом и снижении активности гуморального канала регуляции
сердца. При оценке спектральных характеристик установлено понижение дисперсии авторегрессионного
облака на скатерграммах, спектра дыхательных волн и высокочастотных составляющих на
коррелограммах. Таким образом, дозированные физические нагрузки приводят к формированию
адаптационно-компенсаторных реакций организма с вовлечением вегетативной и кардиореспираторной
систем и могут быть использованы в скрининговых исследованиях с целью прогнозирования
функциональных возможностей организма студентов.
Биологически как метод сравнения физиологических и офтальмогеометрических характеристик
человека
Автор: Говта Л.В. Донецкий национальный университет, биологический факультет, кафедра биофизики
Научный руководитель: Максимович В.А., док-р мед. наук
БОС занимает особое место в современной психотерапии, став технологией и заняв прочное место в
списке достижений современной медицине (Kamiya J, 1996). Данная процедура позволяет с минимальной
задержкой информировать человека о состоянии его психофизиологического статуса, за счёт чего
возникает возможность её сознательной регуляции (Богданов О.В., Пинчук Д.Ю., 1990). Более высокая
успешность в саморегуляции у испытуемых, связана с умением применять определённые приёмы
соматического воздействия (волевые качества) на такие функции, как ЧСС и потоотделение. Таким
образом, была поставлена задача, установить влияние психофизиологических функций на результаты БОС
с использованием волевых качеств. Поставленную задачу можно условно разделить на 2 части: 1-я
использование БОС на примере уменьшения или увеличения ЧСС; 2-я разработка способов описания,
изображения человеческого лица используя его офтальмогеометрические портрет для выявления
ментальных характеристик человека. По результатам исследований была отобрана группа студентов (n =
30), которая достоверно (р<0,05) с помощью обратной связи уменьшала собственную частоту сердечных
сокращений от своего первоначального уровня. В результате анализа изображения лиц студентов был
выбран подход к их описанию и распознаванию с использованием антропометрических характеристик в
частности офтальмогеометрического образа. Он основан на нахождении характерных точек элементов
лица и их взаимного расположения. В качестве таких точек были выбраны центры зрачков, диаметр
радужки являющейся константой (10 ±0,56), внутренние и наружные уголки глаз, крайние точки носа,
верхняя точка рта на оси симметрии лица и уголки рта (Zebrowitz L.A., 2000; Кухарев Г.А., 2001).
Результатом данной работы явилось построение офтальмогеометрических портретов исследуемых
студентов отражающих у них такое психофизиологическое качество как «Воля». Таким образом,
нахождение ментальных характеристик человека способного управлять ЧСС с помощью построения
индивидуального офтальмогеометрического портрета позволяет судить о доминантности волевых качеств
у данной группы студентов. Внедрение офтальмогеометрического метода в БОС позволяет получить
дополнительную объективную информацию, способную помочь в диагностике психических и
соматических (телесных) заболеваний.
Влияние низкочастотной электромиостимуляции на скоростно-силовые свойства трехглавой
мышцы голени в условиях 6 суточной сухой иммерсии
Автор: Хуснутдинова Д.Р. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный руководитель: Козловская И.Б. док-р
мед. наук
Следствием пребывания человека в условиях реальной и моделируемой невесомости является снижение
сократительных возможностей скелетных мышц (И.Б. Козловская, 1997; N.Bachl et al., 1993; V.R.
Edgerton,1999), в частности глубокое снижение скоростно-силовых свойств трехглавой мышцы голени
(Л.С.Григорьева и др., 1983). В проведенных ранее исследованиях было показано, что применение
низкочастотной электромиостимуляции в реабилитационной и спортивной практике оказывало
тренирующее воздействие на скелетные мышцы (Robinson, 1989; Wigerstad-Lossing et al., 1988; Boutelle et
al., 1985). Эти данные явились основанием для исследования профилактического эффекта низкочастотной
электромиостимуляции в условиях микрогравитации. Методы. В исследовании приняло участие 12
испытуемых-добровольцев. В качестве наземной модели микрогравитации использовалась 6 суточная
«сухая иммерсия». Испытуемые были разделены на 2 группы. У 6 испытуемых экспериментальной группы
ежедневно, в течение 3 часов применялась низкочастотная электромиостимуляция мышц нижних
конечностей. Остальные 6 испытуемых, не применявших стимуляцию в ходе иммерсии, служили группой
контроля. Скоростно-силовые свойства трехглавой мышцы голени определяли до и после иммерсии с
использованием динамометра Biodex. Тестирование выполнялось в изокинетическом режиме при угловых
скоростях 150,90,30, град/ с., а также в изометрическом режиме. Регистрировали момент силы трехглавой
мышцы голени. Результаты. Применение низкочастотной электромиостимуляции в условиях пребывания в
иммерсии у одного из 6 испытуемых экспериментальной группы сопровождалось приростом
максимальных моментов силы трехглавой мышцы голени от +20до +40% на угловых скоростях 150, 90, 30
град/с., при отсутствии изменений в изометрическом режиме. У 4 испытуемых снижение максимального
момента силы было недостоверно и составляло от -2 до -5% во всем тестируемом диапазоне, за
исключением скорости 90 град/с., где потеря силы составила 11%. И только у одного из 6 испытуемых
отмечалось выраженное снижение момента силы на угловых скоростях 150, 90, 30 град/с., где потери
составляли -30-40%, в то же время, в изометрическом режиме снижение силы не превысило -6%. В группе
контроля отмечалось достоверное снижение максимальной произвольной силы во всем диапазоне
тестируемых скоростей, составившее в среднем -20%. Вывод: результаты исследований показали, что
применение низкочастотной электромиостимуляции в условиях 6 суточной «сухой» иммерсии
способствовало сохранению максимальной произвольной силы трехглавой мышцы голени, за
исключением одного человека.
Изменения гидратации m.soleus в условиях моделируемой гравитационной разгрузки на фоне
применения десмопрессина у крыс
Автор: Истомина В.Э. ГНЦ РФ -Институт медико-биологических проблем РАН, Москва Научные
руководители: Шенкман Б.С. док-р. биол. наук Ларина И.М. док-р мед. наук.
В исследованиях разных авторов неоднократно было показано, что гравитационная разгрузка приводит к
изменениям в скелетных мышцах. Наиболее чувствительны к действию гравитационной разгрузки
постуральные мышцы. После воздействия гравитационной разгрузки уменьшается массы мышц, площадь
поперечного сечения мышечных волокон. Потеря массы происходит как за счет уменьшения количества
белка в мышечной ткани вследствие увеличения его распада и, возможно, уменьшения синтеза, так и за
счет потери тканями воды. Восстановление массы мышц до контрольного уровня в периоде реадаптации
происходит в большей степени за счет воды и в меньшей степени за счет белкового синтеза. С целью
выявления роли системных и локальных механизмов регуляции гидратации постуральных мышц
млекопитающих в условиях гравитационной разгрузки было проведено две серии экспериментов. В первой
серии экспериментов проводилось моделирование гравитационной разгрузки антиортастатическим
вывешиванием по МорейХолтону в течении 7 суток. Во второй серии экспериментов стандартная модель
вывешивания сопровождалась искусственной гипергидратацией созданной введением синтетического
аналога вазопрессина – десмопрессина. Гидратационный статус оценивался по ряду параметров (сырая и
сухая масса мышцы, водосодержание в мышце, площадь поперечного сечения мышечных волокон на
замороженных срезах) параметров. В условиях стандартного моделирования гравитационной разгрузки в
течении 7 суток было выявлено снижение веса m.soleus на 40,3%, уменьшение количества воды на 34,8% и
сухой массы на 56,6%, уменьшение ППС волокон на поперечных срезах на 21,1%. В условиях
гравитационной разгрузки с одновременным введением десмопрессина с целью сохранения гидратации
были выявлены снижение веса m.soleus на 31,1%, уменьшение содержания воды на 34,1% и сухой массы
на 21,7%. Однако, не было выявлено достоверного изменения ППС волокон. Полученные данные могут
свидетельствовать о сохранении гидратации мышечных волокон на фоне введения антидиуретика в
условиях гравитационной разгрузки и уменьшении содержания воды в интерстициальном пространстве в
этих условиях. Значительно меньшее изменение сухой массы при гравитационной разгрузке на фоне
сохранения гидратации может свидетельствовать о влиянии гидратации клеток на катаболизм белков в
данных условиях.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 06-04-49264-а
Изоформный
состав
тайтина
в
сердечной
мышце
гибернирующих
сусликов
и
спонтанногипертензивных крыс
Авторы: Карадулева Е.В., Вихлянцев И.М. Институт Теоретической и Экспериментальной Биофизики
РАН, Пущино Научный руководитель: Подлубная З.А. док-р биол. наук.
Гигантский эластичный белок тайтин формирует третий тип нитей в саркомерах скелетных и сердечных
мышц. В сердечной мышце он существует в двух изоформах: короткой N2B сМ.в. ~ 3000 кДа и длинной
N2BA сМ.в. ее изовариантов ~3100-3400 кДа (Bang et al., 2001). В литературе достаточно много внимания
уделяется электрофоретическому изучению состава тайтина в норме (см. обзор Вихлянцева И.М. и
Подлубной З.А., Биофизика, 2007), тогда как данных по его изменениям при адаптации и патологии
недостаточно. В этой работе мы провели сравнительное изучение изоформного состава тайтина в
предсердиях и левом желудочке сердца сусликов при адаптации к зимней спячке и выходу из нее и в
гипертрофированном сердце спонтанногипертензивных крыс (SHR). С помощью электрофореза нами
выявлено уменьшение в ~2-3 раза общего содержания тайтина относительно тяжелых цепей миозина в
гипертрофированном сердце крыс по сравнению с нормотензивными крысами (Р<0,0005). Снижение
количества тайтина в ~1,52 раза было зарегистрировано и в миокарде гибернирующих сусликов (р?0,998),
но при этом у них наблюдалось увеличение в ~1,4-2,2 раза доли длинной N2BA изоформы тайтина по
сравнению с летними активными животными (Р<0,0005). Известно, что преобладание длинной изоформы
тайтина определяет бoльшую растяжимость и эластичность сердечной мышцы, что, в свою очередь, по
закону Франка-Старлинга способствует увеличению силы сердечных сокращений и облегчает выброс
крови при ее повышенной вязкости во время гибернации. Однако не выяснено, когда происходит синтез
N2BA изоформы тайтина. Учитывая ингибирование белкового синтеза во время гибернации, мы
предположили, что повышение экспрессии длинной N2BA изоформы в сердечной мышце может
происходить в период подготовки животного к спячке. Это предположение полностью подтвердилось в
наших дальнейших исследованиях, показавших увеличение доли N2BA изоформы в миокарде сусликов
перед входом в спячку. Более того, оказалось, что интенсивный синтез N2BA изоформы тайтина
происходит и при пробуждении, причем уже через 2-3 часа наблюдается почти полное восстановление
количества тайтина. Таким образом, наши результаты показывают, что патология у SHR сопровождается
невосполнимой потерей как длинной, так и короткой изоформы тайтина. У сусликов имеется
адаптационный механизм выживания в экстремальных условиях зимней спячки и выхода из нее без
патологических последствий путем увеличения доли длинной N2BA изоформы тайтина перед входом в
спячку и гиперактивации синтеза тайтина в кратчайшие сроки после пробуждения. Работа поддержана
грантами РФФИ: №07-0400479, №07-04-01448, №06-04-48896 и Московским областным грантом.
Накопление нитратов и урожайность биомассы растений семейства «капустные» при выращивании
в модельных наземных экспериментах
Автор: Кареткин А.Г. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный руководитель: Левинских М.А., док-р биол.
наук. Растения для своего роста и развития нуждаются в значительном количестве азота. Поступая в
растение, азот либо запасается в вакуолях клеток корня, либо подается с пасокой в надземную часть. В
последнем случае появляется опасность нитратного «загрязнения» биомассы растений. Высокое
содержание нитратов в вакуолях клеток абсолютно безвредно для растительной ткани, но, попадая с
растительной пищей в организм человека, нитраты восстанавливаются до нитритов, которые блокируют
снабжение клеток кислородом и вызывают серьезные заболевания (Третьяков, 2000). При
культивировании овощных растений в искусственных условиях, в частности, в макетах космических
оранжерей, весьма актуальна проблема избыточного накопления нитратов. Аккумуляция NO3--ионов в
биомассе растений определяется как внешними факторами (условия выращивания), так и внутренними
(вид растения, его возраст). Однако, самое непосредственное влияние на интенсивность
нитратообразования в растениях оказывают условия корневого питания. К ним в первую очередь
относятся: вид корневого субстрата, его физико-химический и механический состав; тип, количество и
способ внесения удобрения. Объектами исследования служили овощные растения из семейства Капустные
(Brassicaceae) – мизуна (Brassica rapa var. nipposinica) и редис (Raphanus sativus) сорт Cherry Bomb.
Растения выращивались в течение 28-37 суток в вегетационных сосудах объемом 1-3,5лв установке
«Люминостат». Варианты выращивания различались как видом субстрата, так и типом, количеством и
способом внесения удобрений. Культивирование растений осуществлялось при следующих параметрах:
температура воздуха 22-25°С, влажность воздуха 60-70%, режим освещения – фотопериод для редиса и
круглосуточный для мизуны. Увлажнение растений происходило методом неограниченной капиллярной
подпитки. Результаты исследования роста и развития овощных растений при выращивании в условиях
модельного эксперимента продемонстрировали, что накопление нитратов в биомассе растений и их
урожайность существенным образом зависят от вида и состава субстрата, а также от количества и качества
минерального питания. В ряде случаев отмечалась схожая реакция разных видов растений на применение
различных композиций корневой среды. При равномерном способе внесения Осмокота в количестве 6 г на
1л субстрата продуктивность растений существенно снижалась в 2-3 раза, и при этом значительно
повышалось содержание нитратов в биомассе растений до 3960 мг/кг (превышение ПДК у мизуны
составило 33%). В результате испытания различных способов внесения удобрений при культивировании
мизуны и редиса на турфейсе показано преимущество метода послойного внесения удобрения Осмокота.
Для регламентации ПДК нитратов в биомассе растений требуется проведение дальнейших исследований в
рамках данной тематики с использованием других видов растений и с поиском оптимальных условий для
их корневого питания.
Синдром ригидного человека с глазодвигательными и мозжечковыми нарушениями: сдвиг в
сторону синтеза медленных форм миозина, а также деструкция цитоскелетных белков пораженных
мышц
Авторы: Катушкина Э.А.1, Чистяков И.Н.2 , 3
Вихлянцев И.М.. 1-Клиника нервных болезней им. А.Я. Кожевникова ММА им. И.М. Сеченова, Москва 2Институт медико-биологических проблем РАН, Москва 3-Институт теоретической и экспериментальной
биофизики РАН, Пущино Известно, что синдром ригидного человека (СРЧ) – редкое аутоиммунное
заболевание ЦНС неустановленной этиологии, проявляющееся прогрессирующей ригидностью и
болезненными мышечными спазмами аксиальной мускулатуры и проксимальных групп мышц. Патогенез
заболевания связывают с выработкой антител против декарбоксилазы глутаминовой кислоты (ДГК),
ключевого фермента синтеза гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), и как следствие, с угнетением
тормозных влияний в ЦНС. В последние годы описаны случаи СРЧ с глазодвигательными и
мозжечковыми нарушениями, также обусловленные нейромедиаторными нарушениями. По данным
биопсии изменений мышечной ткани, насколько нам известно, не найдено. Исследования титина и
небулина не описаны. Целью данного исследования было изучить морфологическое строение мышцы и
состояние матричных белков цитоскелета (титина и небулина) при синдроме ригидного человека. У
пациентки 49 лет, в течение двух лет страдающей прогрессирующей ригидностью и напряжением
аксиальной мускулатуры, присоединилось двоение в вертикальной плоскости, нарушение плавности речи
и равновесия. В неврологическом статусе выявлено разностояние глаз по вертикали и горизонтали,
мелкоразмашистый нистагм, дизартрофония, мозжечковая атаксия в виде расширения базы при ходьбе, а
также выраженное напряжение паравертребральных мышц, мышц шеи, живота, бедер; стартлрефлекс.
МРТ головного мозга – без патологии. При суммарной электромиографии (ЭМГ) – повышение
биоэлектрической активности аксиальных мышц в покое, при отсутствии изменений в мышцах дистальных
отделов конечностей. Стимуляционная электронейромиография (ЭНМГ) не выявила патологии
периферического нейромоторного аппарата. Игольчатая ЭМГ – параметры потенциалов действия
двигательных единиц в норме, спонтанной активности не выявлено. Пациентке был поставлен диагноз
синдрома ригидного человека. Выявлено повышение антител к декарбоксилазе глутаминовой кислоты
(ДГК) в сыворотке. Мы провели морфологическое, иммуногистохимическое исследование биоптата
мышцы выпрямляющей позвоночник; исследование структуры титина и небулина методом гельэлектрофореза. При морфологическом исследовании мышцы выявлена нормальная структура мышечной
ткани; атрофии, фиброза, дегенерации, отека и инфильтрации мышечных волокон выявлено не было. При
иммуногистохимическом исследовании тяжелых цепей миозина было обнаружено преобладание
медленных волокон I типа. Впервые методом гель-электрофореза нами исследовались белки саркомерного
цитоскелета – титин и небулин, выявлено их двукратное уменьшение, при двукратном увеличении
количества титина-2 -протеолитического фрагмента титина, повышающегося при его распаде. Таким
образом, можно прийти к заключению, что длительное повышенние активности мышцы приводит к
распаду основных каркасных мышечных белков титина и небулина, и , как следствие, к ухудшению
опорных и эластических свойств саркомерного цитоскелета мышцы, а также к компенсаторной
реорганизации мышц с преобладанием медленных волокон I типа, устойчивых к утомлению.
Отставленные эффекты неонатального хронического введения аналога аргининвазопрессина Ас-dmet-pro-arg-gly-nн2 белым крысам
Автор: Ким П.А. Биологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва Научный руководитель:
Воскресенская О.Г., канд. биол. наук.
Многие гормоны могут оказывать не только свое основное – гормональное – действие, но также вызывать
ряд экстрагормональных эффектов. К таким гормонам относится и аргинин-вазопрессин. Для увеличения
биодоступности и времени жизни этого пептида в организме был синтезирован структурный аналог его Сконцевого фрагмента – Ас-D-Met-Pro-Arg-Gly-NН2. Проведенные ранее исследования показали, что
введение как самого гормона, так и его аналога способно оказывать модулирующие эффекты при
формировании поведенческих навыков у белых крыс. Целью данного исследования было выявление
отставленного действия Ас-D-Met-Pro-Arg-GlyNН2. Работа выполнялась на нелинейных белых крысах
массой 250 – 300 г. Опыты проводились на детенышах обоего пола. Крысят каждого выводка разделяли на
две группы: контрольную и опытную. Животным опытной группы хронически (с 8-го по 14-й дни жизни)
интраназально вводили тетрапептид в дозе 0,01 мкг/кг в объеме 1 мкл/10 г веса. В возрасте 63 – 70 дней
проводили изучение уровня тревожности (в тесте «приподнятый крестообразный лабиринт»),
ориентировочно-исследовательской реакции (в тестах «открытое поле» и «норковая камера») и степени
депрессивности (в тесте «принудительного плавания») животных. Достоверных изменений в показателях
уровня тревожности и ориентировочноисследовательской реакции в бесстрессорных условиях выявлено не
было, однако в тесте «открытое поле» наблюдалось некоторое снижение уровня груминга. В
стрессогенной модификации того же теста у животных, получавших пептид, достоверно снижалось
количество выходов в центр арены, а также происходило уменьшение числа отходов от стенки, длины
пробега и числа умываний. В тесте «принудительного плавания» были показаны следующие изменения
структуры плавательного поведения: увеличение длительности пассивного плавания крыс опытной группы
по сравнению с контролем, а также снижение длительности иммобилизации. Полученные результаты
позволяют говорить о том, что раннее постнатальное введение аналога аргинин-вазопрессина приводит к
снижению уровня эмоциональности, степени депрессивности и подверженности влиянию стрессирующих
воздействий взрослых половозрелых животных. Это, вероятно, объясняется тем, что период введения
тетрапептида является наиболее важным в формировании вазопрессинергической системы, и
стимулирование этого процесса экзогенно вводимым производным гормона оказывает отставленное
положительное влияние на поведение животных.
Что регулирует экспрессию тяжёлых цепей миозина в m.soleus при снижении двигательной
активности? Автор: Китина Ю.Н. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный руководитель: Немировская
Т.Л., докр биол. наук.
Полагают, что при моделировании гравитационной разгрузки происходит увеличение содержания кальция
в мышечном волокне, который затем активирует кальцинейрин (кальциевую фосфатазу). Мы выясняли,
принимает ли участие кальцинейриновая система в регуляции экспрессии ТЦМ при моделировании
гравитационной разгрузки. Циклоспорин А (CsA) является ингибитором кальцинейрина. Самцы крыс
Wistar (180-200 гр) были распределены на контрольных (КК, n=8), вывешенных (ВК, n=8) и животных с
внутрибрюшинным введением CsA в дозе 25 мг/кг веса тела: контроль+CsA (КЦ, n=7), вывешивание+CsA
(ВЦ, n=7). Через 14 дней у животных была извлечена m.soleus, немедленно заморожена в жидком азоте.
Вес тела вывешенных крыс (ВК) был на 15% ниже (р<0.05), чем у контрольных животных. У вывешенных
животных с введением CsA (ВЦ) вес тела был на 8% ниже, чем у животных, вывешенных без препарата
(р<0.05). Вес мышцы в обеих группах вывешенных животных был достоверно ниже, чем в контрольной
группе (р<0.05). Мы заключили, что CsA не предотвращает атрофию. Содержание мРНК определяли с
помощью полимеразной цепной реакции в реальном времени для анализа влияния CsA на экспрессию
тяжелых цепей миозина. Статистический анализ показал, что содержание мРНК ТЦМ I типа у
контрольных животных было выше, чем в группе ВК (р<0,05), а также было достоверно выше по
сравнению с группой КЦ (р<0,05). Содержание мРНК ТЦМ I в группе ВЦ было достоверно снижено по
сравнению со всеми группами. Содержание мРНК ТЦМ IIa типа было достоверно повышено в группе КЦ
(р<0,05) по сравнению с группой КК и со всеми остальными группами. Cигнальная система кальцинейринNFAT вовлечена в регуляцию экспрессии ТЦМ I типа как в нормальных условиях функционирования
m.soleus, таки в условиях гравитационной разгрузки.
Исследования микробной деградации пищевых и целлюлозосодержащих отходов
Авторы: Коршунов Д.В., Старкова Л.В. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный руководитель:
Проблема утилизации отходов в условиях пилотируемых космических полетов является одной из
важнейших. Наиболее перспективной представляется технология утилизации отходов с помощью
микроорганизмов. Исследовались процессы анаэробной и аэробной биодеградации различных субстратов.
Рассматривались
следующие
виды
отходов:
пищевые
(растительного
происхождения),
целлюлозосодержащие (марля). Использовались консорциумы и культуры микроорганизмов, способных
трансформировать вышеуказанные субстраты в жидкость и биогаз. Декомпозицию растительных отходов
проводили в две стадии. На первой применялись ассоциации анаэробных микроорганизмов,
деградирующие твердые растительные субстраты (морковь, капуста, картофель) в течение 3-6 дней.
Температура ферментации составляла 370С, концентрация субстрата – 200 г/л. Степень деградации была
около 76%. На второй жидкие продукты биодеградации подвергали доочистке с помощью аэробных
бактерий. Анализ равновесного пара культуральной жидкости показал, что консорциум аэробных культур
(Pseudomonas esterophilus, Paracoccus denitrificans, Achromobacter parvulus, Stenotrophomonas maltophila)
активно потреблял продукты анаэробной биодеградации. Для декомпозиции неизмельченной марли был
подобран штамм Clostridium thermocellum F1. Культивирование происходило при температуре 550С. При
концентрации субстрата 25 г/ли 50 г/л степень деградации составила 100% (2 недели) и 95% (4 недели)
соответственно. Результаты анализа равновесного пара культуральной жидкости дают основания
предполагать, что возможна аэробная доочистка продуктов декомпозиции марли. Бактерии,
осуществлявшие биотрансформацию твердых отходов, культивировали, используя марлю и растительные
отходы в качестве единственного источника углерода. Таким образом, результаты проведенных
исследований свидетельствуют об эффективности метода микробиологической переработки отходов и
возможности его применения в условиях пилотируемых космических полетов. Наиболее подходящим для
использования данного метода в СЖО космических аппаратов представляется культивирование
микроорганизмов в специализированных ферментерах проточнокаскадным способом, поскольку подобная
технологическая схема обеспечивает непрерывность и замкнутость последовательных процессов
анаэробной и аэробной биодеградации.
Хромосомная нестабильность hprt-мутантов, индуцированных ?квантами и ускоренными Ионами
лития (7li) Авторы: Кошлань Н.А., Кошлань И.В. Объединенный институт ядерных исследований,
Лаборатория радиационной биологии, Дубна Научный руководитель: Говорун Р.Д., канд. биол. наук. В
лаборатории радиационной биологии ОИЯИ проведена серия экспериментов по облучению клеток
китайского хомячка излучениями с разными ЛПЭ для оценки влияния качества излучения на проявление
хромосомной нестабильности у потомков HPRT-мутантных клеток. Клетки облучали ускоренными ионами
лития 7Li с ЛПЭ 20 кэВ/ мкм в дозах 1, 2 и 3 Гр и?-квантами в дозах 2, 3, 5 и 7 Гр . Для выявления и
селекции радиационно-индуцированных HPRTмутантов использовали тест-систему, основанную на
резистентности клеток с мутацией в локусе HPRT к токсичному для нормальных клеток пуриновому
аналогу 6тиогуанину. При цитогенетическом анализе наблюдали гетерогенность HPRT-мутантных
субклонов по цитогенетическим показателям (митотической активности, анеуплоидии, уровням
хромосомных аберраций). Среди них выявлены мутанты с повышенным в два и более раза уровнем
хромосомных аберраций по сравнению с необлученным контролем. Доля таких мутантных субклонов
составляла до ~50% и более. Для ?-индуцированных мутантов были характерны хромосомные аберрации
хроматидного типа (до 75% от общего числа аберраций) с преобладанием хроматидных фрагментов. У
мутантов, индуцированных плотноионизирующими ионами 7Li, обращало внимание повышение уровня
хромосомных аберраций обменного типа, доля которых составила до 60% от общего числа аберраций. При
этом отмечено увеличение числа кольцевых хромосом.
Зависимость кальциевой чувствительности скинированных мышечных волокон от длины
саркомера при моделировании действия гравитационной разгрузки
Авторы: Курушин В.А.1,2, Пономарева Е.В.1
1. Московский Физико-Технический Институт (Государственный Университет)
2. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный руководитель: Огнева И.В. канд. физ.мат. наук
Известно, что имеет место зависимость параметров, характеризующих сократительные возможности, в
частности кальциевая чувствительность, мышечного волокна от длины саркомера. Однако подобных
систематических исследований при моделировании действия гравитационной разгрузки в доступных нам
литературных источниках обнаружить не удалось. В связи с этим, целью данной работы было изучение
влияния длины саркомеров в мышечном волокне на его кальциевую чувствительность. Объектом
исследования были выбраны волокна m. soleus крыс Wistar. Все процедуры были одобрены Комиссией по
биомедицинской этике ГНЦ – РФ ИМБП РАН. Для моделирования эффектов гравитационной разгрузки
использовали вывешивание крыс по методу Морей-Холтон. Все участвовавшие в эксперименте животные
были разделены на две группы по 7 животных в каждой: группа «Контроль», которые содержались в
обычных условиях вивария, и группа «Вывешивание». Анализ кальциевой чувствительности проводили
согласно общепринятой методике, разработанной группой Y. Mounier (1993) для одиночных
скинированных волокон. В качестве параметров, характеризующих сократительные свойства, были
выбраны максимальная и удельная силы сокращения, концентрация кальция, соответствующая половине
максимальной силы сокращения (pCa50). Для исследования были выбраны следующие длины саркомеров:
2,40 мкм; 2,50 мкм; 2,60 мкм. Полученные в ходе работы результаты показывают, что кальциевая
чувствительность одиночных скинированных мышечных волокон достоверно (p<0,05) меняется в
зависимости от длины саркомера как в контрольной группе, так и в группе вывешивания. Так, по
результатам обработки экспериментальных данных, в группе «Контроль» наблюдалось нелинейное
повышение кальциевой чувствительности при увеличении длины саркомера. В группе «Вывешивание»
подобная тенденция сохранялась, однако изменения были менее выражены. Данные результаты
свидетельствуют о том, что в мышечных волокнах камбаловидной мышцы крыс имеет место влияние
пассивных структурных свойств на активные сократительные, причем при моделировании действия
гравитационной разгрузки степень этого влияния меняется в сторону уменьшения, что может
свидетельствовать о произошедших структурных изменениях саркомерного цитоскелета мышечного
волокна.
Действие повышенного парциального давления криптона и закиси азота на различные стадии
эмбрионального развития японского перепела
Автор: Куссмауль А.Р. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный руководитель: Павлов Б.Н. док-р мед. наук
В ранее проведенных экспериментах по оценке воздействия инкубации в различных газовых средах на
эмбриогенез японского перепела было выявлено снижение выживаемости зародышей в среде, содержащей
закись азота, а также наличие у этих эмбрионов различных морфологических аномалий развития. В тех же
экспериментах было показано, что парциальное давление криптона 5 атм вызывает «остановку» развития
эмбрионов на определенных стадиях (5-6 суток) без видимых патологий. В связи с этим, целью
исследования являлось выявить различия в чувствительности к действию исследуемых газов в
зависимости от стадии развития, на которой оказывалось воздействие. Полученные данные
свидетельствуют о различиях в действии исследуемых газовых сред на эмбриогенез японского перепела.
Можно заключить, что закись азота является наиболее токсичной при действии в течение первой трети
эмбрионального развития перепела, а при действии на более поздних стадиях она практически не снижает
выживаемость эмбрионов, хотя и несколько тормозит их развитие. В случае с криптоном подтверждена
гипотеза о блоке эмбрионального развития при инкубации в воздушно-криптоновой среде при 5
атмосферах (большинство эмбрионов погибли приблизительно в одно время), при этом данный блок
развивается уже при кратковременном воздействии. Гибель эмбрионов в кислородно-азотной среде может
быть вызвана как действием давления самого по себе, так и увеличением парциального давления азота.
Наблюдаемые во всех трех группах анемия тела и конечностей, кровоизлияния, а также нарушения
пигментации глаз, по всей видимости, вызваны эффектами давления per se, либо, что представляется
наиболее вероятным, режимами компрессии и декомпрессии. Для четкого вычленения действия давления
самого по себе, а также действия каждого газа на эмбриогенез необходимо проведение экспериментов по
инкубации эмбрионов в кислородно-гелиевой среде при различных давлениях (для исключения влияния
наркотического действия инертного газа), а также в кислородно-криптоновой среде и среде, содержащей
закись азота, при нормальном давлении.
Новости СМИ как один из источников информационнопсихологической поддержки космонавтов в
условиях ДКП
Автор: Кузнецова Е.П. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный руководитель: Козеренко О.П. канд. мед.
наук Одним из видов информационнопсихологического обеспечения экипажей в ДКП является
обеспечение космонавтов социальной информацией, освещающей политическую, экономическую,
культурную, спортивную стороны общественной жизни и деятельности. Подобная информация в
повседневной жизни является фоновой для человека, но тем не менее она необходима и значима для
понимания социальной обстановки и, следовательно, для ощущения социальной включенности и
уверенности в себе. Основным источником социальной информации являются новости СМИ,
предъявляющие широкие возможности удовлетворения потребностей в получении сведений о жизни
общества. Условия космического полета создают некоторые препятствия к получению информации такого
рода, что требует определенной системы профилактики подобной информационной недостаточности.
Исторически обеспечение космонавтов социальной информацией во время ДКП относится к началу 70-х
годов XX в., к периоду формирования длительных полетов в СССР. Уже в то время специалисты
осуществляли подобную информационную поддержку, используя радиотрансляцию новостей, а также
самостоятельную передачу социальной информации на борт через средства связи ЦУП. С течением
времени благодаря научнотехническому прогрессу система информационной профилактики и обеспечения
космонавтов социально-значимой информацией несколько изменилась по форме ее предъявления. В
настоящий момент информация из СМИ интегрируется в электронные блоки новостей, имеющие
различные рубрики и содержательно формирующиеся исходя из индивидуальных предпочтений
космонавтов. Подготовка и отправка новостей осуществляется два раза в неделю, что, как показывает
практика, является достаточным минимумом для поддержания комфортного информационнопсихологического фона. Однако по просьбам или пожеланиям космонавтов всегда имеется возможность
увеличения объемов поставляемой на борт социальной информации. По дистанционным наблюдениям
полетов экипажей МКС выявлена закономерность запросов космонавтов об увеличении объема блоков
новостей и/или частоты их получения начиная с середины полета, т.е. по прошествии 3 месяцев, что, повидимому, связано с увеличением потребности в информационном разнообразии в ходе полета.
Вопросы оснащения центрифуги короткого радиуса медицинской аппаратурой
Автор: Лаврухина А.Ю. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный руководитель: Лукьянюк В.Ю.
Создание в Институте медико-биологических проблем центрифуги короткого радиуса (ЦКР) требует
разработки различных медицинских и технических аспектов ее применения. Прежде чем ЦКР будет
использоваться как средство профилактики неблагоприятного воздействия невесомости, необходимо
поведение большого объема исследований по определению оптимальных режимов вращения. Одним из
аспектов этой задачи является минимизация времени, затрачиваемого на проведение профилактических
мероприятий в космическом полете. Решение подобной задачи может потребовать создания больших по
величине, но кратковременных перегрузок. Известно, что воздействие перегрузок продольного
направления (+Gz) на центрифуге оказывает серьезное влияние на организм человека и сопровождается, в
первую очередь, перераспределением массы крови из сосудов, расположенных в верхней части тела, в
сосуды брюшной полости и нижних конечностей, расстройствами зрения и может привести к потере
сознания. Основными параметрами оценки состояния человека во время вращения является непрерывный
мониторинг ЭКГ, параметров системного артериального давления (АД) и регионального кровообращения
в бассейне сонной артерии и других показателей. В настоящее время совместно с ФГУП СКТБ
«Биофизприбор» проводится разработка телеметрического комплекса непрерывного мониторинга
состояния человека во время вращения на центрифуге короткого радиуса. Комплекс будет осуществлять:
регистрацию ЭКГ в пяти отведениях, пневмограммы и сфигмограммы сосудов мочки уха, измерение
систолического и диастолического АД по методу Короткова, а также систолического давления в сосудах
мочки уха. Еще одной задачей медицинского контроля, является наблюдение за состоянием центрального
и периферического зрения. Оценку полей зрения и определение времени ответно-двигательной реакции на
предъявление световых сигналов позволяет производить устройство «Периметр». Помимо медицинской
аппаратуры центрифугу целесообразно оснастить нагрузочным тренажером для ног -велоэргометром или
степпером, что, как показали ранее проведенные исследования, позволит стимулировать кровоток,
предотвратить застойные явления в нижней половине тела и повысить положительный эффект
профилактических воздействий искусственной гравитации. Также необходимо предусмотреть
возможность осуществления двусторонней голосовой связи видеонаблюдения за лицом испытуемого.
Таким образом, первоочередными задачами медицинского оснащения стенда ЦКР являются: разработка
комплекса мониторинга физиологических параметров, создание устройства «Периметр» и оснастку
съемными тренажерами для нижних конечностей.
Функциональные и анатомические особенности m. Vastus lateralis в зависимости от уровня
физической подготовленности Автор: Лемешева Ю.С. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный
руководитель: Воронов А.В. док-р. биол. наук Одним из важных биомеханических показателей,
отражающим способность двигательного аппарата человека эффективно противодействовать внешним
силам, является жесткость мышц. Чем выше жесткость мышц, тем быстрее передаются усилия от
сократительных компонентов мышц на скелет, и тем выше мощность движения. Цель работы. Рассчитать
жесткость m. vastus lateralis в зависимости от уровня спортивной квалификации. Контингент испытуемых.
В эксперименте приняли участие конькобежцы-мужчины высокой квалификации МС-ЗМС (19 мужчин
основного и 37 молодежного состава) и 29 физически активных испытателейдобровольцев. Возраст
испытуемых 17-32 года. Методика. Силу m. vastus lateralis рассчитывали с помощью математической
модели и момента в коленом суставе, зарегистрированного с помощью динамометра Biodex Pro System-3.
Удлинение апоневроза m. vastus lateralis определяли методом ультразвукового сканирования (Aloka-3500).
Исследование проводили на правой нижней конечности. Результаты. Жесткость мышц это отношение
максимальной произвольной изометрической силы к удлинению апоневроза мышцы. Одновременная
регистрация момента силы и анатомических структур m. vastus lateralis выявило следующие: угол
перистости (а) мышечных пучков в расслабленном состоянии и при максимальном изометрическом
сокращении зависит от квалификации спортсменов. В основной сборной в расслабленном состоянии а=13.,
а при максимальном изометрическом сокращении а=19., в юношеской сборной -а=12. иа=17.
соответственно, и у физически активных людей от а=11. до а=15.; удлинение апоневроза m. vastus lateralis
при максимальном изометрическом сокращении составляет 3-5 см и не зависит от квалификации
спортсменов; сила m. vastus lateralis, развиваемая спортсменами в 1,3 раза больше силы испытателейдобровольцев; жесткость m. vastus lateralis меняется в зависимости от квалификации спортсменов.
Наибольшая -у мужчин основной сборной -10,6*104 Н/м, наименьшая у физически активных мужчин –
5,7*104 Н/м. Работа выполнена при частичной финансовой поддержке контракта с Федеральным
агентством по науке и инновациям № 02.467.11.3005.
Определение сердечного выброса при интенсивной физической нагрузке с использованием газового
масс-спектрометра в открытом контуре
Авторы: Марченко Д.С., Попов Д.В. Институт медико-биологических проблем РАН Научный
руководитель: Боровик А.С, канд. физ.-мат. наук
Определение сердечного выброса играет важную роль в мониторинге состояния сердечно-сосудистой
системы человека, а также в исследованиях в области спортивной медицины и физиологии мышечной
деятельности. Эталонным методом определения величины сердечного выброса (СВ) является прямой
метод по Фику. Однако, ввиду инвазивности процедуры, реализация его при интенсивной физической
нагрузке является сложной методической задачей. На сегодняшний день из неинвазивных методик при
физической нагрузке наиболее надежным является метод возвратного дыхания с использованием
растворимых и нерастворимых в крови газов. Определение СВ методом возвратного дыхания имеет ряд
существенных недостатков – во время дыхательного манёвра во вдыхаемом воздухе наблюдается
повышение уровня концентрации СО2 до 7-10% и падение концентрации О2 до 15-17%. В настоящее
время появились исследования (R.C. Baker et al., 1999; B.D.Johnson et al., 2000), в которых для определения
СВ используется методика дыхания растворимыми и нерастворимыми газами в открытом контуре. Целью
нашей работы являлась разработка методики определения СВ в открытом дыхательном контуре с
использованием газового масс-спектрометра. В ходе работы был разработан пневматический дыхательный
клапан с низким сопротивлением потоку и проведены эксперименты с участием молодых здоровых
добровольцев различного уровня тренированности. СВ измерялся во время теста с возрастающей
нагрузкой на велоэргометре (20, 50, 75, 90, 100% от максимальной аэробной мощности). Проведенные
эксперименты показали, что метод определения СВ с использованием открытого контура может
применяться при физических нагрузках, в том числе при нагрузках максимальной интенсивности.
Влияние поликарбоксильного производного фуллерена на формирование амилоидных фибрилл
а?(25-35)пептидом
Авторы: Марсагишвили Л.Г.1, Шпагина М.Д.1, 1,21,2
Бобылёв А.Г., Швецов Ю.А.
1. Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН
2. Пензенский государственный педагогический университет им. В.Г. Белинского Научный руководитель:
Подлубная З.А. док-р биол. наук
Амилоидозы – группа заболеваний, которая характеризуется отложениями белка в виде нерастворимых
фибрилл (амилоидов) в разных органах и тканях, образующихся в результате наследственного или
приобретенного нарушения сворачивания белков. Амилоидные отложения найдены при болезни
Альцгеймера Паркинсона, диабете второго типа, системном амилоидозе и др. Известно много белков,
образующих амилоидные фибриллы, таких как тау-белок, А?-пептиды, миоглобин, амилин, транстиретин
и др. Процессы, лежащие в основе аномальной агрегации белка и ее патологического проявления при
болезнях, изучены недостаточно. Выяснение молекулярных механизмов амилоидозов, установление
белковой природы депозитов, предупреждение амилоидозов или их выявление на ранних стадиях и
назначение своевременного, эффективного лечения продолжают оставаться актуальными задачами
современной медицины. Ранее методом электронной микроскопии мы демонстрировали ингибирующий
эффект фуллерена С60 на амилоидогенез Х-белка скелетных мышц кролика и А?(25-35)-пептида.
Фуллерен С60 не только разрушал зрелые амилоидные фибриллы, но и предотвращал их образование.
Показано, что введение в мозг крысам фуллерена С60 положительно влияет на когнитивные процессы в
норме (Podolsky et al., 2006), и это свидетельствует об отсутствии нейротоксичности фуллерена С60. Более
того, имеется соответствие между антиамилоидным действием фуллерена С60 in vitro и его способностью
предотвращать нарушение решения когнитивных вероятностных задач у экспериментальных животных,
индуцированное амилоидом А?(25-35)пептида. Эти данные позволяют рассматривать фуллерен С60 как
потенциальное лекарство при лечении амилоидозов. В этой работе мы проверили влияние
поликарбоксильного производного фуллерена (ППФ) (пентакисаддукт C60 с фенилуксусной кислотой) на
формирование амилоидных фибрилл А?(25-35)-пептидом in vitro. Не было обнаружено выраженного
антиамилоидного эффекта ППФ по сравнению с действием фуллерена С60. Полученный результат
стимулирует дальнейшие in vitro исследования для оценки антиамилоидных свойств других препаратов и
реальных мишений их действия in vivo. Работа поддержана Программой Президиума РАН
"Фундаментальные науки – медицине", и грантом РФФИ-офи № 07-04-12228 и Московским областным
грантом.
Поражение скелетных мышц при алкоголизме
Автор: Маслова Г.А. 1-Кафедра нервных болезней ММА им.И.М. Сеченова, 2-ГНЦ РФ института медикобиологических проблем РАН Научные руководители: О.Е. Зиновьева1 Б.С. Шенкман2 док-р биол. наук
Согласно эпидемиологическим исследованиям, частота хронического употребления алкоголя в различных
регионах мира среди населения старше 18 лет составляет от 3% до 10%. В настоящее время установлено,
что поражение скелетных мышц отмечается у 40-60% пациентов, злоупотребляющих алкоголем, и
является более частым проявлением алкогольной болезни, чем цирроз печени, поражение желудочнокишечного тракта, кардиомиопатия. Распространенность алкогольной миопатии составляет 2000 больных
на 100000 населения, что значительно превышает распространенность наследственных и некоторых
метаболических миопатий. Выделяют две основные клинические формы алкогольной миопатии (АМ) –
острую (1-5%) и хроническую (50-60%). Актуальность проблемы обусловлена также высокими
показателями временной нетрудоспособности и инвалидизации среди лиц молодого возраста, и как
следствие, значительными социально-экономическими потерями. Нами обследованы 16 пациентов с
хроническим употреблением алкоголя (14 мужчин и 2 женщины) в возрасте от 31 до 69 лет (средний
возраст – 43года). Длительность употребления алкоголя варьировала от 3 до 25 лет (в среднем – 9лет).
Методы обследования включали: клиническую оценку наркологического анамнеза, стадии алкоголизма,
неврологического статуса; лабораторное исследование биохимических показателей крови (билирубин,
общий белок, АСТ, АЛТ, Г-ГТ, ЩФ, КФК); а также патоморфологический анализ поперечных срезов
биоптата латеральной головки четырехглавой мышцы бедра с помощью окраски гематоксилином и
эозином и гистохимическое исследование важнейших сократительных белков мышечного волокна тяжелых цепей миозина I и II типов методом иммунофлуоресценции с использованием моноклональных
антител с последующим измерением площади поперечного сечения мышечных волокон. У двоих
пациентов (12%) выявлена острая алкогольная миопатия, проявляющаяся болевым синдромом и слабостью
в проксимальных группах мышц. На момент исследования уровень КФК в плазме крови был нормальным.
При исследовании мышечных биоптатов выявлены деструктивные изменения в виде некрозов отдельных
мышечных волокон, лейкоцитарной инфильтрации, замещения мышечной ткани жировой и
соединительной тканью. При морфометрическом исследовании определялось резкое снижение площади
поперечного сечения мышечных волокон обоих типов. У 14 пациентов болевой синдром отсутствовал,
клинические проявления в виде проксимальной мышечной слабости отмечались лишь у 5 больных (35%),
показатели КФК соответствовали норме во всех случаях, в то время как морфологические признаки
хронической алкогольной миопатии выявлялись у 12 пациентов (85%). В мышечных биоптатах
определялось увеличение количества центроволоконных ядер, разрастание соединительной ткани,
уменьшение площади поперечного сечения мышечных волокон II типа, ау 4 пациентов (30%) сопутствующее уменьшение площади поперечного сечения мышечных волокон I типа. Таким образом,
установлено, что хроническая алкогольная миопатия может протекать без клинических и лабораторных
проявлений, в этих случаях единственным методом диагностики является биопсия мышцы с последующим
иммуногистохимическим и морфометрическим исследованием.
Сравнительный анализ адренореактивности системного давления и регионального кровообращения
в различные периоды адаптации к низким температурам
Авторы: Мирюк М.Н.1, Аминев Р.Ш.2, Ипполитов И. В.2, Ипполитов Е.В.2, Ананьев Г.В., Курочкина
И.Н.2. 1. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва 2. Тюменская государственная медицинская академия, Тюмень
Научные руководители: Павлов Б.Н. док-р. мед. наук Ананьев В.Н. док-р. мед. наук Для изучения
системных и региональных реакций сердечно-сосудистой системы при адаптации к холоду кролики
находились ежедневно по 6 часов при t=(-10 C?) в охлаждающей камере однократно, 10-дней. Животные
брались в острый опыт, где регистрировалось системное давление, перфузионное давление задней
конечности на введение внутривенно и внутриартериально возрастающих доз норадреналина. После
однократного охлаждения прессорные реакции системного давления к норадреналину были меньше
контроля на 13%-17% на все исследуемые дозы исключительно за счет снижения максимально-возможной
прессорной реакции (Рм) на 15%, так как чувствительность (1/К) не менялась. Прессорные реакции
периферических артерий на низкие дозы норадреналина были
меньше контроля на 46%-30%, а на высокие дозы были больше контроля на 21%, что было обусловлено
снижением чувствительности (1/ К) на 75% и повышением максимальновозможной (Рм) прессорной
реакцией на 101%. В результате реактивность системного давления после однократного охлаждения была
больше реактивности периферических артерий на низкие дозы норадреналина, а на высокие дозы
преобладала прессорная реакции артерий кожно-мышечной области. После 10-и дней адаптации к холоду
прессорное действие низких доз норадреналина на системное давление становится больше контроля на
50%, а при больших дозах уже меньше контроля на 30%. Эти изменения происходят за счет увеличения
чувствительности (1/К) системного давления к норадреналину на 233% и снижения максимальновозможной прессорной реакции системного давления (Рм) на 51%. Реактивность периферических артерий
к норадреналину после 10-и дней адаптации к холоду была больше контроля на низкие дозы на 21%-40% и
не отличалась от контроля на высокие дозы норадреналина, что было в результате увеличения
чувствительности (1/К) прессорной реакции артерий на 50% и снижения максимально-возможной (Рм)
прессорной реакции артерий на 10%.
Влияние микропримесей в воздухе на рост растений в условии гермообъема по итогам 14-суточной
изоляции эксперимента «Марс-500»
Автор: Моргунов П.С. Институт медико-биологических проблем РАН Научный руководитель: Сычев В.Н.
док-р биол. наук Выращивание растений в специализированных космических оранжереях в полетах на
биологических спутниках, станциях «Салют», МИР, МКС, показали значительное влияние микропримесей
в воздухе на рост и развитее растений. Требования к концентрации микропримесей в составе воздуха для
человека и растений существенно отличаются. По некоторым показателям требования растений на порядок
превышают установленные нормы для человека. Экспериментально было установлено, что предельно
допустимая концентрация (ПДК) этилена для растений в 10 раз ниже, относительно ПДК для человека, и
отрицательно влияет на них. Происходит угнетение роста, замедление развития, образование пустоцветов
и ухудшение продукционных характеристик. В эксперименте по программе «Марс-500», 14суточная
изоляция 6 человек, в медицинском модуле медико-технического комплекса, было поставлено 2 оранжереи
«микролада». 2 вида растений (карликовый горох «Усатый» и салат «Мизуна»), были высажены в
пористый субстрат. Освещение осуществлялось с помощью люминесцентных ламп, полив производился
самостоятельно экипажем в соответствии с расписанием. Уже на 5-е сутки эксперимента было
зафиксировано угнетение роста растений, которое прогрессировало по мере продолжения изоляции.
Значение показателей ПДК воздуха соответствовало ПДК для человека. На 6-е сутки было зафиксировано
образование грибков на субстрате, на 10-е сутки 50% посева салата «мезуна» погибла, у гороха были
зафиксированы изменение цвета листьев и их пожухлость. По результатам проб воздуха было выявлено
увеличенные концентрации метана, этилена и других газов. В итоге произошло снижение устойчивости
растений к обсемененности среды обитания и, как следствие, к вышеуказанным грибкам. По итогам
микробиологических анализов, грибком, появившихся на субстрате, является Триходерма. Данный вид не
является вредным как для растений, так и для человека. Постоянный контроль содержания микропримесей
воздуха в гермообъеме является обязательным требованием при выращивании растений и особенно это
требование применимо к будущему пилотируемому полету на Марс, в котором оранжерея будет являться
штатной системой.
Индукция двунитевых разрывов ДНК и апоптоза в клетках лимфоцитов человека, находящихся в
разных фазах клеточного цикла при действии ?– квантов 60CO и протонов медицинского пучка в
пике Брэгга Авторы: Можаева А.В., Чаусов В.Н., Тиунчик С. И., Равначка И.И., Хаченкова А.А.
Объединенный институт ядерных исследований, Дубна Научный руководитель: Борейко А.В док-р. биол.
наук Как известно, апоптоз является одним из фундаментальных механизмов регуляции тканевого уровня
организации живых систем и играет важную роль в предотвращении малигнизации живых клеток. Это
особенно важно при оценке воздействия на организм радиационного фактора. Показано, что
молекулярным событием, инициирующим запуск программируемой гибели клеток – апоптоза, является
возникновение двунитевых разрывов ДНК (ДР ДНК). С учетом того, что количество и качество ДР ДНК
зависит от физических характеристик воздействующих на клетки ионизируюших излучений, можно
полагать, что и закономерности формирования апоптотических клеток будут зависеть от качества
излучения. В работе проведен сравнительный анализ закономерностей образования ДР ДНК и индукции
апоптоза в клетках лимфоцитов периферической крови человека, находящихся в разных фазах клеточного
цикла при действии ?–квантов 60Со и протонов медицинского пучка в растянутом пике Брэгга. Индукцию
ДР ДНК изучали с помощью нейтрального метода ДНК-комет. Анализ апоптотической гибели клеток
проводили по морфологическим признакам с помощью флуоресцентного микроскопа после окрашивания
клеток лимфоцитов смесью красителей. Были проведены эксперименты с лимфоцитами человека,
стимулированными ФГА для инициации клеточного цикла. Клетки облучали ?-квантами 60Со и
протонами с энергией 250 MэВ в пике Брэгга дозами 1-4 Гр. Изучены закономерности формирования ДР
ДНК на разных фазах клеточного цикла (G0, S, G1 и G2) после облучения протонами. Показано, что
наибольший выход ДР ДНК в клетках наблюдается в S -фазе клеточного цикла. Кинетика репарации ДР
ДНК в лимфоцитах при стимуляции ФГА была изучена в различные периоды после облучения (24, 48, 72 и
96 ч). Установлено, что количество ДР ДНК уменьшается экспоненциально в течение пострадиационного
периода. Контрольный уровень ДР ДНК наблюдали к 24 ч после облучения. Этот уровень сохранялся до 96
ч. Изучены закономерности индукции апоптоза в лимфоцитах человека на различных стадиях клеточного
цикла после облучения протонами в пике Брэгга. Показано, что образование апоптотических клеток в
популяции лимфоцитов увеличивается линейно для всех стадий клеточного цикла при дозах протонов до 5
Гр. Наиболее чувствительны по этому критерию клетки, находящиеся на G2 и S стадиях клеточного цикла.
Особенности влияния корней солодки на показатели красной крови в условиях шумового стресса
Авторы: Оганесян К.Р., Оганисян А.О. Ереванский государственный университет, биологический
факультет, кафедра физиологии человека и животных, Армения Научный руководитель: Минасян С.М.
док-р биол. наук Корни солодки голой (КС) (Glicyrrhiza glabra L.) широко используются в медицине с
целью профилактики и лечения различных патологий. Целью представленной работы являлось изучение
изменения показателей красной периферической крови кроликов в условиях комбинированного влияния
шума и КС. Эксперименты проведены на 16 кроликах породы Шиншилла в условиях шума (1000 Гц, 114
дБ) в течение 30 дней по два часа ежедневно. В пищу добавляли КС из расчета 150 мг/100 г массы тела.
Эксперименты проведены на трех группах. Животные I группы подвергались 30-дневному воздействию
шума, II - 20-дневному воздействию КС, а животные III группы 30дневному комбинированному
воздействию шума и КС. Анализ полученных данных показал, что на 2-й день воздействия шума
наблюдалось гиперхромное повышение абсолютного количества эритроцитов, гемоглобина и
ретикулоцитов соответственно на 10,4%, 5,6%, 11,9% по сравнению с нормой. Такие изменения
обусловлены активацией симпатических механизмов перераспределения крови. Начиная с 5-го дня
наблюдалось гипохромное понижение абсолютного количества эритроцитов и содержания гемоглобина.
Так, на 5, 10, 20 и 30 дни количество эритроцитов понижалось на 13,3%, 22,8%, 9,1% и 26,7%, а
содержание гемоглобина -на 4,6%, 9,8%, 7,9% и 13,2% соответственно. Максимальное уменьшение
отмечалось на 30-ый день опыта. Однако в эти дни наблюдалось достоверное увеличение относительного и
абсолютного количества ретикулоцитов (кроме 30-ого дня). Сдвиги последнего возможно связаны с
активацией выброса незрелых эритроцитов из костного мозга в кровяное русло, что, по-видимому, имело
компенсаторное значение. У кроликов II группы отмечалось постепенное нормохромное повышение
количества эритроцитов, гемоглобина и ретикулоцитов, максимум которых отмечался на 20-ый день
исследования и превышал норму на 11,0%, 13,2%, 36,0% соответственно. У животных III группы
наблюдалось умеренное понижение количества эритроцитов до 20-ого дня исследования по сравнению с
данными I группы. На 30-ый день указанные показатели превышали норму. Аналогично повышалось
относительное и абсолютное количество ретикулоцитов: на 5-ый день - 22,3%, на 10-ый
-12,0%, на 20-ый - 50,3%, а на 30-ый - 78,0%, что свидетельствует об усилении пролиферации и созревании
в красном ростке костного мозга. Согласно нашим данным, содержащиеся в КС биологически активные
вещества значительно улучшают метаболизм и энергообеспечение клеток эритроидного ряда костного
мозга, что в свою очередь ведет к стимуляции пролиферации и их созревания, обеспечивает гомеостаз
количественного состава показателей красной периферической крови в условиях длительного влияния
стресс фактора-шума.
Влияние воды облученной электромагнитным излучением миллиметрового диапазона на ранние
стадии развития растений
Авторы: Оганесян К.Р.1, Оганисян А.О.1, 2Калантарян В.П.
1. Ереванский государственный университет, биологический факультет, кафедра физиологии человека и
животных, Армения
2. Ереванский государственный университет кафедра СВЧ радиофизики, Армения Научный руководитель:
Минасян С.М. док-р биол. наук
Вода может быть своеобразным носителем информации и обладать ''памятью'', сохраняя после
прекращения воздействия измененные под влиянием внешних физических, химических и биологических
факторов, физикохимические свойства, особенности структуры и биологическое действие во времени.
Целью представленной работы являлось экспериментальное изучение двукратного воздействия
водопроводной воды, облученной когерентным электромагнитным излучением (ЭМИ) миллиметрового
диапазона на скорость прорастания семян и развития проростков ячменя. Облучение воды на частоте 65,5
ГГц осуществлялось в режиме непрерывной генерации при нетепловых мощностях в течение 30, 45, 60
минут с расстояния от поверхности воды 30 и 42 см. Использовался высокочастотный генератор ГЧ141.
Проращивание семян проводилось в лабораторных условиях при температуре 22240C. При двукратном
облучении с расстояния 30 см в течение 30, 45, 60 минут вода стимулировала прорастание семян ячменя на
20-40%. На 8-ой день рост растений при 30 минутном облучении превосходил исходные данные на 43,2%
(p<0,01), при 45 - 38,1% (p<0,01) а 60 -38,8% (p<0,01). Стимулирующее влияние такой воды мы склонны
объяснить имеющимся в литературе предположением, что действие электромагнитного поля на воду,
контактирующую с кислородом, приводит к появлению в ней пероксида водорода в количестве, близком к
природному содержанию, стимулирует скорость прорастания семян и рост растений а при повышении
естественного уровня оказывает ингибирующее действие. ЭМИ имеет способность вызвать усиление
внутренних колебаний мембраны клетки, одновременно влияя на транспорт ионов и молекул через
мембрану, ускоряя процесс клеточного метаболизма, деления и роста клеток благодаря работе
окислительных ферментов. Вода, облученная с расстояния 42 см в течение 45, 60 минут подавляла
прорастание семян и рост растений и составляла соответственно 36,4% (p<0,01), 19,3% (p<0,01) по
сравнению с контролем. Полученные данные свидетельствуют, что облученная вода 65,5 ГГц с различного
расстояния и длительностью оказывает разное воздействие на ранние стадии развития ячменя.
Латеральные механические характеристики одиночных мышечных волокон крыс
Автор: Огнева И.В. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный руководитель: Шенкман Б.С. док-р биол. наук
В современной литературе измерениям поперечной жесткости одиночных волокон скелетных мышц
посвящено незначительное число работ, причем объектом исследования являются в основном миобласты
мышей. В связи с этим целью нашей работы было определение латеральных механических характеристик
одиночных волокон m. soleus крыс. Методом атомной силовой микроскопии измерены поперечная
жесткость и модуль Юнга в различных функциональных состояниях интактных и демембранизированных
волокон камбаловидной мышцы крыс линии Wistar. Все процедуры с животными были одобрены
Комиссией по биомедицинской этике ГНЦ РФ -ИМБП РАН. Для интактных волокон в жидкости в
проекции Z-диска поперечная жесткость (пкН/ нм) и модуль Юнга (кПа) составляют: в расслабленном
состоянии - 3,18±0,18 пкН/нм, 55±3 кПа; в активированном состоянии (рСа 4,2) – 7,0±0,4 пкН/нм, 125±7
кПа; в ригорсостоянии – 12,2±0,4 пкН/нм, 252±16 кПа. В проекции М-линии: в расслабленном состоянии 1,52±0,19 пкН/нм, 25±3 кПа; в активированном состоянии (рСа 4,2) – 4,21 ±0,16 пкН/нм, 74,9±2,8 кПа; в
ригор-состоянии – 7,8±0,3 пкН/нм, 155±8 кПа. Показано, что жесткость сократительного аппарата в
несколько раз выше и в зависимости от функционального состояния меняется значительнее, нежели
интактных волокон. Демембранизация интактных волокон позволяла выделить миофибриллярный аппарат,
жесткость и модуль Юнга которого в районе Z-диска составляют: в расслабленном состоянии - 6,27±0,20
пкН/нм, 258±8 кПа; в активированном состоянии (рСа 4,2) – 28,7 ±1,0 пкН/нм, 1204±43 кПа; в ригорсостоянии – 34,9±0,8 пкН/нм, 1456±33 кПа. Эти же показатели в районе М-линии демебранизированного
мышечного волокна таковы: в расслабленном состоянии - 3,84 ±0,29 пкН/нм, 158±12 кПа; в
активированном состоянии (рСа 4,2) – 12,4±1,2 пкН/нм, 519±49 кПа; в ригор-состоянии – 21,5±1,2 пкН/нм,
903 ±49 кПа. Кроме того, показано, что поперечная жесткость и модуль Юнга влажных волокон,
экспонированных на стекле, в 10-30 раз выше нежели нативных. Таким образом, существует
неравномерность распределения жесткостных параметров волокон камбаловидной мышцы крыс, которая
увеличивается в активированном состоянии.
Влияние плотности дыхательных газовых смесей на механику и шумы форсированного выдоха
человека
Авторы: Осипова А.А.1,2, Попова Ю.А.1
1. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва
2. Московский физико-технический институт (ГУ) Научный руководитель: Дьяченко А.И., док-р техн.
наук Известно, что характеристики дыхательных шумов, в том числе – шумов форсированного выдоха
(ФВ), зависят от состояния дыхательных путей и легких человека. Поэтому изучение дыхательных шумов
представляет значительных интерес для развития методов диагностики заболеваний легких и дыхательных
путей. На основе имеющихся представлений о механизмах генерации шумов ФВ мы предположили, что
изменение при дыхании воздухом, кислородно-гелиевыми смесями (КГС) и кислородно-криптоновыми
смесями (ККрС) изменение плотности выдыхаемой газовой смеси вызовет не только изменение
объемноскоростных параметров , ни и изменение шумов ФВ. Целью работы являлось исследование
влияния плотности ДГС на объемноскоростные показатели и шумы ФВ. Методы. Исследования проведены
с участием группы из шести здоровых человек в возрасте от 25 до 46 лет. Для дыхания использовали КГС
(21% кислорода, 79% гелия), воздух и ККрС (21% кислорода, 79% криптона). В ходе форсированного
выдоха одновременно измеряли скорость потока и регистрировали шумы на области гортани. Этот маневр
повторяли несколько раз с каждым испытуемым. Сначала проводили исследования при нормальном
барометрическом давлении 0,1 МПа в воздухе, КГС, ККрС. Затем давление воздуха в барокамере
поднимали до 0,263 МПа и проводили исследования с воздухом и КГС. Результаты и их обсуждение. В
условиях повышенного давления величина ПОС на 2,49 л/с меньше при дыхании воздухом, чем при
дыхании КГС. Оба эффекта известны и вызваны различиями плотностей ДГС. Продолжительность шумов
ФВ (Та) больше в КГС при давлении 0,263 МПа (2,04±1,22с), чем в воздухе при нормальном давлении (1,3
± 0,28с). Изменения объемно-скоростных показателей вентиляционной функции легких характеризуют
снижение проходимости дыхательных путей с ростом плотности ДГС. При одинаковом давлении Та
увеличивается с простом плотности ДГС, что определяется ростом турбулентности. Выводы: 1)
Биомеханические и акустические параметры ФВ зависят от плотности ДГС. 2)Продолжительность шумов
ФВ зависит не только от плотности ДГС, но также от давления. По-видимому, это вызвано зависимостью
продолжительности шумов от сжимаемости ДГС, которая обратно пропорциональна давлению.
Исследования выполнены при поддержке гранта НШ - 1792.2008.1.
Выбор оптимальной методологической платформы для профилирования сыворотки крови
здорового человека Автор: Пахарукова Н.А. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный руководитель:
Ларина И.М. док-р мед. наук. В настоящее время протеомика активно развивается во многих странах мира
и занимает ведущие позиции в научных программах современной прикладной и фундаментальной
биологии. С развитием этой науки связывают большие надежды по внедрению новых подходов при
диагностике различных заболеваний и выяснению закономерностей функционирования клеток (В. М.
Говорун, А. И. Арчаков, 2002). Кровь представляет собой удобный, с точки зрения доступности, материал
для протеомного анализа. Однако в условиях наличия в крови большого количества мажорных
компонентов, таких как сывороточный альбумин, иммуноглобулины и др., возникает проблема выявления
и идентификации белков и пептидов, находящихся в низкой концентрации. В связи с этим
предварительная подготовка биологического материала перед прямым масс-спектрометрическим
профилированием приобретает большое значение. Удаление основных белковых компонентов плазмы с
целью получения репрезентативного субпротеома можно проводить разными методами, подбор которых
зависит от задачи исследования. Нами была рассмотрена технология пробоподготовки образцов сыворотки
крови с помощью магнитных частиц (различных типов), а также микроколонок «zip-tip». Метод
пробоподготовки магнитными частицами проводился как вручную, так ис помощью робота «ClinProt»
(Bruker Inc.). Показано, что пробоподготовка в автоматическом режиме позволяет получать более
воспроизводимые результаты и дает возможность обрабатывать сразу серию образцов (до 96; что
сопоставимо с полным числом проб, полученных в одном конкретном эксперименте), по сравнению с
проведением этой методики вручную. Таким образом, параметры контроля качества такого метода, в
первую очередь – воспроизводимость, точность -при выполнении анализа полного блока
экспериментальных проб будут заведомо выше. Наши результаты также показали, что быстрый и
надежный метод использования zip-tip характеризуется высокой воспроизводимостью, но не имеет
автоматизированных подходов, позволяющих проводить одновременную обработку большого числа проб.
Следовательно, для прямого протеомного профилирования плазмы и сыворотки крови здорового человека
наиболее предпочтительна пробоподготовка магнитными частицами MB-WCX с помощью робота ClinProt.
Гистологическое исследование спинного мозга крыс после полной экспериментальной перерезки и
последующей хронической активации опорных реакций
Автор: Павлова Н.В. Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН. Научный руководитель: Герасименко
Ю.П. Ранее было показано, что активация области спинного мозга, в которой локализуется генератор
шагательных движений? влияет на реабилитацию локомоторной функции. Тренировка животных на
тредбане, проводимая после полной перерезки спинного мозга на нижнегрудном уровне? способна
обеспечить значительное функциональное улучшение двигательной активности задних конечностей
(Мошонкина и др., 2004). На предыдущем этапе исследований с помощью синаптофизина, маркера
синаптических контактов, было показано распределение синаптофизина в нейропиле в разных пластинках
Рекседа и вокруг нейронов разного типа (Гилерович и др., 2007) Цель данного исследования – изучение
влияния активации опорных реакций на структуру поясничного утолщения спинного мозга у
спинализированных крыс. Проведено гистологическое и иммуногистохимическое исследование
дистального отдела перерезанного спинного мозга тренированных и нетренированных крыс. Уже через 2
недели после операции наблюдаются морфологические различия у этих групп животных. У
нетренированных животных наблюдается повреждения клеток 45, 7 и 10 пластинки Рекседа, в
вентральных рогах наряду с редкими сохранными мотонейронами выявляются клетки отечные, с
усиленной базофилией ядра и цитоплазмы. Синаптофизин в значительной мере распылен среди структур в
нейропиле. У тренированных животных клетки 4-5 и 10 слоя и мотонейроны, в основном, имеют
сохранную структуру; в нейропиле вентральных рогов гранулы иммуногистохимической реакции
расположены дискретно на мембранах клеток и их отростков. Через 6 недель после операции наблюдается
дальнейшая реорганизация серого вещества дистального отдела спинного мозга. У нетренированных
животных нейроны спинного мозга приобретают сморщенный вид; отмечены только единичные
синаптофизиниммунореактивные гранулы вокруг тел таких мотонейронов, в нейропиле определяется
распыление гранул синаптофизина. У тренированных животных через 6 недель отмечаются
морфологически сохранные нервные клетки; гранулы иммуногистохимической реакции на синаптофизин
расположены дискретно на мембранах, в некоторых участках образуя большой величины скопления,
характерные для крупных синаптических контактов. Таким образом, показано, что тренировки, создающие
активацию опорных реакций, препятствуют повреждению нейронов и способствуют сохранению
плотности синаптических контактов в дистальном отделе перерезанного спинного мозга.
Сократительные характеристики одиночных скинированных мышечных волокон после 3-х
суточной моделируемой гравитационной разгрузки Автор: Пономарева Е.В. ГНЦ РФ-ИМБП РАН,
Москва Научный руководитель: Шенкман Б.С. док-р. биол. наук Известно, что в условиях моделируемой
гравитационной разгрузки сократительные свойства одиночных мышечных волокон существенно
изменяются. Эти изменения могут быть обусловлены как уменьшением объема миофибриллярного
аппарата, так и изменением кооперативности кальцийсвязывающих белков. Однако влияние
кратковременной гравитационной разгрузки на эти показатели остается мало изученным. В связи с этим,
был проведен эксперимент для анализа сократительных свойств мышечных волокон после 3-х суточной
моделируемой гравитационной разгрузки. В эксперименте использовали самцов крыс линии Wistar в
возрасте 2 месяца, средней массы 220 г. Животных содержали в стандартных условиях, все процедуры
были одобрены Комиссией по биомедицинской этике ГНЦ РФ – ИМБП РАН. Объектом исследования
служила камбаловидная мышца (m.soleus). Для моделирования действия гравитационной разгрузки
использовали вывешивание крыс по методике Морей-Холтон. Животные были разделены на 2 группы по 7
крыс в каждой: группа «контроль» и группа «вывешивание». Анализ кальциевой чувствительности
проводили согласно общепринятой методике, разработанной группой Y. Mounier (1993) для одиночных
скинированных волокон. В качестве параметров, характеризующих сократительные свойства, были
выбраны диаметр скинированного волокна, максимальная и удельная силы сокращения, пороговая
концентрация кальция (pCamin), концентрация кальция, соответствующая половине максимальной силы
сокращения (pCa50) и n – коэффициент кооперативности (показатель наклона кривой кальциевой
чувствительности). Полученные результаты показывают, что кальциевая чувствительность достоверно
(p<0.05) снижается при вывешивании по сравнению с контрольной группой. Значения абсолютной силы в
контроле и при вывешивании составляет 37.6 ± 1.52 и 32.1 ± 1.05 (мг) (p<0.05), удельной силы: 27.6 ± 2.36
и 23.14 ± 0.77 (мг/м2). Таким образом, после 3-х суточного вывешивания, абсолютная сила уменьшается на
17 % по сравнению с контролем, а удельная – на 16 %. Коэффициент кооперативности n в контроле равен
3,46 ± 0,162, а при вывешивании уменьшается до 3,08 ± 0,113 (p<0.05), в то время как диаметр волокон в
группе «контроль» и в группе «вывешивание» достоверно не изменялись. Эти данные свидетельствуют о
том, что уже после 3-х суточной моделируемой гравитационной разгрузки, сократительные свойства
одиночных мышечных волокон значительно изменяются. Стабильность значения диаметра волокон и
уменьшение коэффициента кооперативности показывает, что причиной изменений механических свойств
может являться снижение чувствительности сократительных белков к изменениям концентрации кальция.
Количественная компьютерная томография как метод исследования структурной организации
костной ткани Автор: Простяков И.В. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный руководитель: Моруков
Б.В. док-р. мед. наук Известно, что отсутствие или резкое снижение опорной нагрузки на кости скелета в
условиях невесомости ведет к функциональной перестройке костной ткани. Снижение массы костной
ткани соответствующих сегментов скелета было обнаружено при обследовании российских космонавтов,
совершивших долгосрочные космические полеты длительностью 75-184 дня, при этом потеря костной
массы находилась в зависимости от продолжительности полета. До недавнего времени вопрос об
изменениях, происходящих в самой структуре костной ткани, оставался неразрешенным полностью в связи
с отсутствием точных количественных методов измерения её характеристик. Наиболее распространенная
на данный момент методика исследования костной ткани, - DXA (двухфотонная рентгеновская
абсорбциометрия), позволяет количественно оценить только минеральную плотность, но не структуру
кости. В этой связи использование нового направления рентгеновской томографии – 3DpQCT (трехмерная
периферическая количественная компьютерная томография), предоставляющего обширные возможности
как количественного, так и визуального анализа архитектуры костной ткани, кажется очень
многообещающим. Техническое оснащение данного метода может быть представлено аппаратами
нескольких модификаций: 1) XtremeCT, разработка швейцарской компании Scanco. Используется в
проводимом в настоящее время космическом эксперименте «EDOS», - «Обнаружение ранних признаков
остеопороза в условиях космического полёта». Возможности: исследование дистальных отделов лучевой и
малоберцовой костей человека, трехмерное изображение микроархитектуры кости с пространственным
разрешением 100 мкм, получение информации о кинетике потери костной ткани, получение полного
спектра гистоморфометрических показателей костной ткани. 2) XCT 2000/3000, разработка немецкой
компании Stratec medizintechnik. В настоящее время применяется в ряде европейских стран в клинике при
диагностике остеодефицитных состояний. Возможности: исследование проксимальных отделов лучевой и
малоберцовой костей человека, трехмерное изображение микроархитектуры кости с пространственным
разрешением 200-250 мкм, получение полного спектра гистоморфометрических показателей костной
ткани; существует модификация аппарата для исследований лабораторных животных (XCT 3000 Research).
Таким образом, современные аппараты количественной компьютерной томографии предоставляют
обширные возможности для исследования изменений костной ткани и, вероятно, позволят определять
взаимосвязь этих изменений с прочностными характеристиками и микроархитектурой костей,
подверженных воздействию невесомости.
Проект «Бион-М» Автор: Раков Д.В., Аргунова А.М. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный
руководитель: Реализация научных исследований на космических аппаратах (КА) «Бион» началась с 1973
году. В полетах 11 биоспутников экспериментальные исследования проведены на 37 биологических
объектах, от одноклеточных организмов до обезьян, результаты которых позволили решить широкий ряд
фундаментальных и прикладных задач космической биологии и медицины. Однако в условиях постоянно
усложняющихся пилотируемых космических полетах и в первую очередь в свете будущих полетов
человека на Марс, при длительном пребывании человека на поверхности Луны, необходимо продолжение
программы исследований на автоматических космических аппаратах. Основное отличие научной
программы исследований в полетах КА «БионМ» №1-3 от программы, которая была реализована в полетах
предшествующих спутников «Бион», заключается в изучении реакций организма на факторы космического
полета на клеточном, молекулярном, генном уровнях организации живого. КА нового поколения «БионМ» (разработчик ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс», г.Самара) имеют ряд принципиальных отличий от
предшественников. В частности, на биоспутнике будут установлены солнечные батареи, которые позволят
увеличить срок активного существования аппаратов на орбите до 60 суток. На КА типа «Бион» масса
полезной нагрузки внутри спускаемого аппарата (СА) может составлять до 700 кг, и до 200 кг на внешней
поверхности СА. Полет КА планируется осуществить по околокруговой орбите высотой 600 км. В
соответствии с Федеральной космической программой России на 2006-2015 г. предусмотрено создание
трех биоспутников. Запуск аппарата №1 запланирован на 2010 год. В полете продолжительностью 30 суток
предлагается проведение экспериментальных исследований по следующим направлениям:
биомедицинские эксперименты, эксперименты по гравитационной биологии и биотехнологии,
радиационно-физические эксперименты. Основное целевое назначение проекта «БионМ» №2 (запуск
2013год) – изучение радиобиологических эффектов при моделировании равноэффективных по своему
значению дозовых нагрузок (при помощи бортового источника радиации ?-излучения 137Cs), характерных
для межпланетных полетов. Научная программа экспериментальных исследований в полете КА «Бион-М»
№3, запуск которого намечен на 2016 год, предусматривает: изучение биологических эффектов
искусственной силы тяжести (марсианской или лунной гравитации), созданной при помощи бортовой
центрифуги; изучение биологических эффектов тяжелых заряженных частиц галактического космического
излучения. В научной программе по проекту «Бион-М» наряду с российскими специалистами планируется
участие специалистов NASA, ESA, JAXA и других космических агентств. Таким образом, реализация
намеченной программы позволит определить стратегию управления состоянием здоровья и
работоспособности человека, совершающего длительный космический полет.
Зависимость цитогенетических показателей лимфоцитов крови человека от ЛПЭ и мощности дозы
ускоренных ионов углерода Авторы: Репина Л.А.1, Дружинин С.В.2, Ocayasu R.2 1. ГНЦ РФ-ИМБП
РАН, Москва 2. National Institute of Radiological Sciences, Chiba-shi, Japan Научный руководитель:
Федоренко Б.С. док-р мед. наук Целью проведенного исследования являлось изучение цитогенетических
изменений в лимфоцитах крови человека in vitro в зависимости от линейной передачи энергии (ЛПЭ) и
мощности дозы ускоренных ионов углерода (12С). Первый эксперимент был проведен на нуклотроне
Лаборатории высоких энергий Объединенного института ядерных исследований (Дубна, Россия). Образцы
цельной крови человека однократно облучали ускоренными ионами 12С с энергией 500 МэВ/нуклон и
ЛПЭ = 10,7 кэВ/мкм. Мощность дозы – 0,04 Гр/мин. Диапазон доз составил от 0 до 1,0 Гр. Второй
эксперимент был проведен на нуклотроне "HIMAC" (Чибо, Япония). Образцы плазмы крови также
облучали ускоренными ионами 12С с энергией 290 МэВ/ нуклон и ЛПЭ = 70,0 кэВ/мкм в дозах 0; 0,25; 0,5;
1,0 Гр. Мощность дозы варьировала от 0,2 до 0,5 Гр/мин. Приготовление препаратов для
цитогенетического анализа нестабильных аберраций хромосом осуществляли по стандартной методике.
Учитывали все типы хромосомных нарушений без
кариотипирования. Результаты проведенного сравнительного цитогенетического анализа показали, что
частота аберраций хромосом, облученных ускоренными ионами 12С с энергией 290 МэВ/ нуклон,
оказалась более высокой, чем при воздействии ионов 12С с энергией 500 МэВ/ нуклон. Были определены
коэффициенты ОБЭ тяжелых заряженных частиц в обоих исследованиях. Высокая биологическая
эффективность была отмечена для ионов 12Сс энергией 290 МэВ/нуклон, коэффициенты ОБЭ которых при
частоте дицентриков и центрических колец (маркеров радиационного воздействия) 1,5; 3,0 и 6,0 на 100
клеток составили 9,7; 7,3 и 5,4 соответственно. Таким образом, проведенные исследования показали, что
изменение ЛПЭ ускоренных ионов углерода от 10,7 до 70,0 кэВ/мкм и увеличение мощности дозы
облучения от 0,04 Гр/мин до 0,2-0,5 Гр/мин в диапазоне изученных низких доз тяжелых заряженных
частиц вызывают синергический эффект, определяемый по выходу хромосомных нарушений.
Реакция кардиореспираторной системы организма на физическую нагрузку переменной мощности
Авторы: Ростовский А.Д., Попов Д.В. Институт медико-биологических проблем РАН Научный
руководитель: Боровик А. С. док-р мед. наук Известно, что реакция кардиореспираторной системы на
физическую работу (увеличение ЧСС, лёгочной вентиляции, потребления кислорода) происходит с
некоторым запаздыванием и зависит от характера нагрузки. Для того, чтобы предсказать поведение этих
параметров при заданной нагрузке, необходимо знать частотную передаточную функцию -амплитуду
модуляции и время запаздывания отклика на физическую нагрузку, мощность которой изменяется по
синусоидальному закону с заданной амплитудой и частотой. С практической точки зрения такие
исследования интересны для разработки оптимальных режимов аэробных интервальных тренировок,
широко использующихся в спорте и при реабилитации больных с различными заболеваниями сердечнососудистой системы. В эксперименте принимали участие 10 добровольцев-испытателей – молодых,
здоровых, физически активных мужчин. Перед началом измерений каждый испытуемый выполнял
велоэргометрический тест с непрерывно повышающейся нагрузкой до отказа. Нагрузка задавалась с
помощью велоэргометра Ergoline 900 (Германия). Тест начинался с 0 Вт, нагрузка непрерывно возрастала
со скоростью 15 Вт/мин. Каждые две минуты во время теста и сразу после окончания работы
производилось взятие капиллярной крови из пальца для определения концентрации лактата. В тесте
определялись порог анаэробного обмена (ПАНО) и максимальное потребление кислорода. Во время
эксперимента управление велоэргометром осуществлялось с помощью специально разработанной
компьютерной программы. После периода врабатывания (5 мин, нагрузка 50% от ПАНО) нагрузка
начинала синусоидально изменяться. Период синусоиды изменялся в диапазоне от 125 до 667 сек,
амплитуда составляла 30% ПАНО. Во время эксперимента непрерывно измерялись показатели газообмена
(легочная вентиляция, потребление кислорода и выделение углекислого газа), сигналы с накожных
датчиков инфракрасного спектрометра, установленных на m. vastus lateralis, непрерывно регистрировались
ЧСС и артериальное давление. Измерения показали, что времена задержки для каждого физиологического
параметра различны, но в целом, с увеличением частоты уменьшаются. Амплитуда отклика также зависит
от частоты изменения нагрузки и с её увеличением уменьшается в 5-6 раз. Разработанная методика даёт
возможность индивидуального определения частотновременных характеристик кардиореспираторной
системы организма.
Впервые результаты работы КА «Фотон-М» №3
Автор: Сафронов С.Л. ГНПРКЦ «ЦСКБ–Прогресс», Самара Научный руководитель: Абрашкин В.И. канд.
техн. наук 26 сентября 2007г. завершился полет космического аппарата (КА) «Фотон-М» №3, разработки
ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс», запущенного 14 сентября с космодрома «Байконур». Назначение КА проведение технологических и научных экспериментов, а также производство материалов и
биологических препаратов в интересах различных отраслей промышленности и науки. В ходе полета КА
выполнено более 105 уникальных экспериментов как российских, так и зарубежных ученых. Внутри и
снаружи спускаемого аппарата (СА) КА «Фотон-М» №3 было размещено 27 экспериментальных
установок, в том числе 11 российских и 16 иностранных. Общая масса научной аппаратуры - 688 кг.
Конструкция СА и состав обеспечивающих систем КА позволили обеспечить оптимальные внешние
условия для успешной постановки экспериментов. Проведены исследования в области биологии клеток,
эксперименты с многокомпонентными смесями, представляющими сырую нефть, исследования в области
физики жидкостей в невесомости (изучение градиентной флуктуации), исследования костных тканей,
биоэксперименты в водной среде (выращивание водных микроорганизмов), эксперименты по
выращиванию кристаллов протеина, эксперименты по исследованию эффективности контрмер по
исключению потерь массы костной ткани во время космического полета, исследования влияния
космического пространства на биообразцы и конструкционные материалы, эксперименты в области
космического материаловедения, эксперименты на бактериях из международной коллекции штаммов
микроорганизмов, что позволит провести детальные генетические исследования последствий орбитальных
полетов, исследования, направленные на выяснение особенностей влияния полета на костно-мышечные
ткани млекопитающих, и др. исследования и эксперименты, обеспечившие ученых огромным объемом
научной информации. Информация, полученная в процессе экспериментов, передавалась по каналам
телеметрии на наземные станции России, а также на наземную станцию в г. Кируне. На протяжении полета
научная аппаратура (НА) подвергалась полному наблюдению и могла быть перенастроена на другие
циклограммы работы по командам с Земли. Часть НА была демонтирована на месте приземления СА и
передана разработчикам аппаратуры для проведения послеполетного обслуживания. В настоящее время
НА находится у своих разработчиков и идет дальнейшая обработка полученных результатов.
Взаимосвязь оценок самочувствия с объективными оценками психического состояния членов
экипажей МКС-1 и МКС-2 Автор: Савченко Э.Г. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный руководитель:
Степанова С.И. док-р мед. наук Анализировали содержание еженедельных заключений экспертовпсихоневрологов ГМО ГОГУ. В большинстве из них содержались субъективные оценки состояния (оценки
самочувствия) членов экипажей, наряду с информацией, позволяющей объективно оценивать их
психическое состояние. Объективные показатели психического состояния определяли на основе метода
поэкипажных экспертных оценок. Отмечали все признаки неблагополучия, зафиксированные в
еженедельных заключениях, оценивая их по 7-балльной шкале (Мясников В.И. и др., 2000), после чего все
оценки суммировали в рамках каждой недели полета. Субъективные оценки (характеристики
самочувствия) - «нормально», «хорошо», «очень хорошо», «отлично», «замечательно», «прекрасно» -также
переводили в баллы. Оценке «нормально» присваивали балл 4, оценке «хорошо» - 3, «очень хорошо» - 2, а
оценкам «отлично», замечательно» и «прекрасно» - 1 балл. Процедура дальнейшего анализа
предусматривала отбор тех недель полета, каждая из которых была отмечена как субъективными, так и
объективными оценками. В рамках каждой недели определяли балл, характеризующий оценку
самочувствия, и сопоставляли его с соответствующей объективной оценкой состояния участников полета.
Данные выстраивали в парные ряды (от начала к концу полета), подвергавшиеся корреляционному
анализу. Оказалось, что между оценками самочувствия членов экипажей и объективными оценками их
психического состояния не было никакой связи. Применительно к полету МКС-1 коэффициент корреляции
составил 0,107, ав полете МКС-2 • -0,036. В обоих полетах были периоды, объективно отмеченные
выраженными свидетельствами психологического неблагополучия, однако самочувствие оценивалось при
этом как нормальное, хорошее, очень хорошее и отличное. В полете МКС-1 преобладали умеренные
оценки самочувствия («нормальное» и «хорошее»). Они составили 85% от общего числа оценок. Иная
картина наблюдалась в полете МКС-2. Здесь умеренные оценки отмечались всего в 26% случаев, а
доминировали такие оценки самочувствия как «очень хорошее» (11%), «отличное» (11%), «замечательное»
(36,8%) и «прекрасное» (15,8%). Конечно, эти полеты существенно различались по уровню общей
напряженности: в этом отношении экспедиция МКС-1 значительно превосходила экспедицию МКС-2. Тем
не менее, в обоих полетах отрицательных субъективных оценок не было ни в одном случае. Как отмечали
эксперты-психоневрологи, о негативных самооценках члены экипажа предпочитали не сообщать, а просто
отмалчивались или говорили, что «все нормально». В этой связи оценка «самочувствие нормальное»
воспринималась экспертами с настороженностью, особенно если она возникала на фоне преобладания
эмоционально-позитивных самооценок, таких как «прекрасно», «замечательно», «отлично».
Кинематические и электромиографические параметры локомоций человека после пребывания в
условиях водной иммерсии Автор: Шегельман И.М. Петрозаводский государственный университет,
Петрозаводск Научный руководитель: Мейгал А.Ю. док-р мед. наук В условиях Севера на человека
действуют сезонные экстремальные факторы, которые могут расстроить движение и позу, например,
низкая освещенность, охлаждение, скользкая и неровная поверхность, глубокий снег, утомление. Вместе
эти факторы могут привести к повышенному риску падения, особенно у пожилого человека. Цель работы
заключалась в том, чтобы исследовать влияние освещенности и выключения зрения (гравитационнонезависимый сенсорный канал) на координацию мышц-антагонистов голени во время статических и
динамических двигательных задач. Регистрировали электромиограмму (ЭМГ) мышц-антагонистов голени
– передних большеберцовых и икроножных, билатерально (Нейро-МВП-8, ООО «Нейрософт», Иваново,
Россия) по общепринятой методике (n=6, 18-20 лет, обоего пола). Анализировали среднюю амплитуду
суммарной ЭМГ (мкВ) во время свободного стояния, при стоянии на носочках, во время прыжка на месте с
открытыми глазами в освещенной комнате (1), с открытыми глазами в темной комнате (2) ис закрытыми
глазами в темной комнате (3), регистрировали время полета и время активности в мышцах-антагонистах
(мс) во время прыжка на месте. Сравнивали ЭМГ в разных состояниях при помощи непараметрических
критериев. Выключение света и закрывание глаз не повлияло на амплитуду ЭМГ икроножных мышц при
стоянии, но в передней большеберцовой мышце активность имела тенденцию к росту. Во время прыжка на
месте при выключении света и при закрывании глаз достоверно увеличивалась активность в
большеберцовых мышцах (антагонистах), уменьшалась активность в икроножных мышцах, и
увеличивалось общее время активности в обеих мышцах. Полученные данные свидетельствуют о
замедлении движения, снижении объема движения и усилении балансирования для поддержания
равновесия. После прыжка активность мышц при стоянии была достоверно больше по сравнению с
периодом до прыжка, что связано с попыткой стабилизации позы после прыжка. Особенно это было
заметно именно при закрытых глазах, когда система координат внешнего мира временно отсутствовала.
Таким образом, стратегия компенсации уменьшения такого гравитационнонезависимого сенсорного
канала, как зрение (закрывание глаз), заключается в замедлении движения, уменьшении его объема и
увеличении активности мышц-антагонистов для противодействия возможному нарушению равновесия.
Значение зрения особенно отчетливо проявляется при выполнении заданий, требующих поддержания
равновесия (стояние на носочках, прыжок на месте), т. е. при активации гравитационно-зависимых систем
(вестибулярного аппарата и проприоцепторов).
Кинематические и электромиографические параметры локомоций человека после пребывания в
условиях водной иммерсии
Авторы: Шпаков А.В., Артамонов А.А. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный руководитель: Козловская
И.Б. док-р мед. наук
Задачей настоящей работы являлось изучение роли фактора устранения/снижения опоры в развитии
локомоторных нарушений. В работах И.Б. Козловская и др. (1986, 1987 гг.) высказывалось предположение,
что важную роль в развитии локомоторных нарушений после пребывания в условиях невесомости играет
опорная разгрузка. Высокие реакции опоры, регистрирующиеся при интенсивных тренировках на бегущей
дорожке в условиях космического полета, в значительной мере снижают выраженность послеполетных
локомоторных нарушений. Условия безопорности моделировали с использованием "сухой" иммерсии
(разработанной в ГНЦ РФ-ИМБП РАН Е.Б. Шульженко и И.Ф. Виль-Вильямс, 1973). До и после иммерсии
испытуемые выполняли локомоторный тест, включавший ходьбу по 5 шагов на твердой и мягкой
(поролон) опоре со скоростью 90 шагов/мин (темп задавался электронным метрономом). В каждом
обследовании сессии из 5-ти шагов воспроизводили пятикратно. При выполнении локомоторного теста
регистрировали
кинематические
(методом
видеоанализа)
и
координационные
(методом
электромиографии) параметры локомоторных движений. В данной работе проводили оценку кинетической
энергии вращательного движения в суставе, а также определяли зависимость скорости в суставе от
величины его угла. Результаты исследования показали, что 7суточная иммерсия не изменяет амплитуду
угловых перемещений в суставах, но существенно снижает энерготраты и изменяет угловые скорости
движений: в коленном суставе угловые скорости вращательного движения, связанные со сгибанием
уменьшались в среднем по группе на 6%, а связанные с разгибанием -на 6,5%. Как те, так и другие
изменения были достоверны (p<0,05). Расчетные энерготраты вращательного движения при сгибании
уменьшается после иммерсии уменьшались на 14%, а при разгибании – на 18% (p<0,05).
Сравнение влияния дыхания подогретыми воздухом и кислородно-гелиевой смесью на механику
дыхательного тракта 1,2Автор: Сытник Е.Б.
1. ГНЦ РФ -Институт медико-биологических проблем РАН
2. Московский физико-технический институт (ГУ) Научный руководитель: Дьяченко А.И. док-р техн. наук
Известно, что дыхание подогретыми воздухом и кислородно-гелиевыми смесями (КГС) вызывают
различные физиологические эффекты. Эффекты, возникающие из-за повышенной диффузионной
способности гелия, а также из-за его низкой плотности, могут быть вызваны следующими физическими и
физиологическими механизмами: 1) Сопротивление дыханию уменьшается за счет низкой плотности
дыхательной газовой смеси (ДГС), содержащей гелий. Как следствие, снижается работа дыхания при том
же уровне вентиляции. 2) Тепломассобмен между ДГС и стенками дыхательных путей усиливается за счет
повышенной теплопроводности и диффузионной способности гелия. Подогрев ДГС усиливает проявление
указанных выше физических механизмов. Целью работы было экспериментальное исследование влияния
подогретого воздуха и КГС на объемно-скоростные показатели функции легких и дыхательный импеданс.
Методы: Исследования проведены с участием
группы из восьми здоровых человек в возрасте от 20 до 48 лет. Для экспериментальных воздействий
использовали подогретую КГС (21% кислорода, 79% гелия) и подогретый воздух. В ходе воздействия
испытуемый три раза по 5 минут с пятиминутными перерывами дышал подогретой КГС или воздухом. В
качестве сравнительного воздействия использовали, лечебный препарат Вентолин (сальбутамол),
вызывающий бронходилятацию. До и после воздействия проводили исследование объемно-скоростных
показателей вентиляционной функции легких и измерение дыхательного импеданса. Результаты: Сразу
после дыхания подогретым воздухом наблюдается повышение легочных объемов и тенденция снижения
действительной части импеданса. Сразу после дыхания подогретой КГС наблюдается понижение легочных
объемов и увеличение действительной части импеданса. Выводы: 1) После дыхания подогретым воздухом
через час наблюдается уменьшение дыхательного импеданса. Возможно, это связано с дилятацией
дыхательных путей, в стенках которых находятся гладкие мышцы. 2) После дыхания кислородно-гелиевой
смесью наблюдается увеличение импеданса. Возможно, это связано с бронхоконстрикторной реакцией
дыхательных путей человека.
Выбор оптимальной методики применения центрифуги короткого радиуса (ЦКР) при анализе
гравитационного градиента Автор: Соболева А.Ю. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный
руководитель: Лукьянюк В.Ю.
В связи с появлением реальной возможности осуществления в недалеком будущем межпланетных
экспедиций для сохранения хорошей физической формы, здоровья и высокой работоспособности
космонавтов необходимо быть готовыми использовать наряду с традиционными методиками новое
профилактическое средство неблагоприятного влияния невесомости -центрифугу короткого радиуса
(ЦКР), которое создает искусственную гравитацию (ИГ). Вопрос о ее необходимости для человека в
космосе очень сложен и нуждается в серьезных целенаправленных разносторонних исследованиях с целью
обоснования эффективных режимов ИГ при минимальных побочных явлениях. В настоящее время не
вызывает сомнения лишь один параметр -направление вектора воздействия перегрузок на человека во
время вращений на ЦКР. Перегрузки должны действовать по продольной оси тела от головы к ногам
(+Gz), так как только такое направление действия перегрузок создает исчезнувшее в условиях невесомости
гидростатическое давление крови, аналогичное тому, которое испытывает человек при вертикальной позе
в условиях земной силы тяжести. Все остальные параметры (величина перегрузок, время их действия,
скорость нарастания и спада, повторность вращений и пр.) подлежат определению. Необходимо также
определить, с каким гравитационным градиентом по телу человека следует проводить вращение на ЦКР.
Известно, что величина гравитационного градиента зависит от положения головы обследуемого
относительно оси вращения центрифуги. Если ось вращения центрифуги проецируется на область головы,
то величина перегрузки в этой области равна нулю, а на уровне стоп достигает заданной величины.
Гравитационный градиент при этом равен 100 %. В этих условиях ткани головы в месте проекции оси
вращения центрифуги не будут получать гравитационных стимулов в условиях невесомости. В ранних
исследованиях по проблеме ИСТ ось вращения ЦКР проходила через переносицу – тогда часть перегрузки
была направлена в вообще противоположную сторону, что значительно отличается от равномерного
воздействия земной гравитации. В докладе рассмотрены и обоснованы пути выбора оптимальной позы и
положения головы человека на ЦКР, что, в свою очередь, окажет влияние на величину гравитационного
градиента. Его необходимо максимально уменьшить, что возможно решить двумя вариантами. Первый –
значительно увеличение радиуса ЦКР невозможен, в связи с габаритными ограничениями космического
корабля, диаметр которого не превышает 4 м. Второй вариант -расположить макушку человека как можно
дальше от оси вращения, что можно достичь при проведении вращения в позе «сидя».
О выборе санитарногигиенических моющих средств для экспедиции на Марс
Автор: Стариков С.Е. ГНЦ РФ -ИМБП РАН, Москва Научный руководитель: Ю.Е. Синяк, док техн. наук
В условиях длительных межпланетных экспедиций, когда невозможна доставка одежды и белья с Земли, а
масса и объем запасов становятся слишком большими, целесообразно многократно использовать
текстильные материалы, периодически подвергая из гигиенической обработке. Выбор моющих средств для
стирки белья в условиях гермообъекта является непростой задачей. Следует соблюсти множество
требований, таких как совместимость с системами жизнеобеспечения (газового состава, регенерации воды
и т.д.), требования по качеству стирки белья, по микробиологическим показателям, воздействие на кожу
человека и т.д. Наиболее целесообразно в полете использовать жидкие универсальные синтетические
моющие средства (СМС). В то же время, по мнению экспертов компании «Proctor & Gamble», ни одно из
выпускаемых на данный момент СМС не соответствует всем предъявляемым требованиям. Таким образом,
для условий стирки в космосе (например, при полете на Марс) требуется разработать специальное СМС.
На борту орбитальных станций «Салют-6» и «Мир» использовались моюще-дезинфицирующие средства,
содержащие катамин АБ и окись амина. Эти соединения совместимы с
системами жизнеобеспечения, поэтому их тоже стоит рассматривать, как вариант моющего средства для
стирки белья. Еще одной задачей моющего средства является консервация санитарногигиенической воды
(СГВ) и дезинфекция системы регенерации СГВ, поскольку в противном случае после каждого цикла
регенерации потребуется дополнительно химическая промывка системы. Исходя из вышесказанного,
можно сделать следующие выводы:
1. На данный момент целесообразно отрабатывать системы регенерации воды на катамине АБ.
2. Для реальных межпланетных полетов требуется разработать специальное моющее средство.
Закономерности индукции делеционных мутаций под действием ионизирующего излучения у
дрожжей Saccharomyces Cerevisiae Автор: Степанова А.Н. Объединенный Институт Ядерных
Исследований, г. Дубна Научный руководитель: Колтовая Н.А. док-р биол. наук
Одноклеточные дрожжи Saccharomyces cerevisiae служат удобной моделью для анализа закономерностей
мутагенеза у эукариот. В данной работе изучали закономерности возникновения делеционных мутаций
под действием ионизирующей радиации. В работе осуществляли прямую селекцию делеций в центромеросодержащей плазмиде YCpL2 (ARS1 CEN URA3 TRP1 LEU2 CAN1 CYH2), локализованной в гаплоидных
штаммах с генотипом can1 cyh2 (Tsukamoto et al., 1996). Делеции возникают в процессе репарации
двунитевых разрывов ДНК путем незаконной рекомбинации (NHEJ). Изучали закономерности индукции
делеционных мутантов при облучении ?-излучением и тяжелыми ионами (7Li – 17 kev/ ?m, 11B – 45
kev/?m, 20Ne – 120.6 kev/µm;). Частота возникновения спонтанных делеционных мутантов составляла
(5,8±1,1) .10-8. При малых дозах до 70 Гр (выживаемость ~ 40%) делеционные мутации индуцировались ?облучением малоэффективно и наблюдалась линейная зависимость частоты делеционных мутантов от
дозы ?-облучения. С увеличением дозы частота делеционных мутантов возрастала и при дозе 100 Гр
(выживаемость 26%) составляла (8,7±4,2)х10-6. Таким образом, зависимость частоты индукции
делеционных мутантов от дозы ?-облучения можно описать степенной функцией. Изучение индукции
делеционных мутаций под действием облучения тяжелыми ионами показало, что зависимость частоты
мутантов от дозы носит линейный характер при дозах до 100 Гр. Однако при больших дозах облучения
линейная зависимость не наблюдалась. Так, при облучении тяжелыми ионами 20Ne в дозах от 100 до 750
Гр, частота делеционных мутантов возрастала на два порядка. Исходная частота мутантов в облучаемой
популяции была порядка 5,5.10-7, а максимальная частота делеционных мутантов при облучении дозой в
750 Гр составляла 3,1.10-4. Эффективность индукции делеционных мутаций зависит от энергии ионов. Чем
выше энергия ионов, тем эффективнее происходит индукция делеций.
Исследование вариабельности сердечного ритма в зависимости от степени нейротизма
Авторы: Степанян Л.С., Степанян А.Ю. Ереванский государственный университет, биологический
факультет, кафедра физиологии человека и животных, Армения Научный руководитель: Григорян В.Г.
док-р биол. наук
Специфические условия пребывания космонавтов на борту космических кораблей и орбитальных станций
могут разнонаправлено влиять на психоэмоциональное состояние во время и по окончании полета.
Однако, направленность сдвигов в психоэмоциональной сфере зависит не только от особенностей среды
обитания, но и от ряда личностных характеристик, в частности нейротизма, который отражает степень
эмоциональной устойчивости, а также лабильность нервных процессов. Общеизвестно, что нейротическая
личность характеризуется неадекватно сильными реакциями по отношению к вызывающим их стимулам,
что в свою очередь может привести к развитию вегетативного симптомокомплекса. Наиболее
информативными с этой точки зрения являются показатели вариабельности сердечного ритма (ВСР).
Предполагается, что изменения вегетативной регуляции ритма сердца в условиях эмоциональнонегативной среды могут предопределяться стартовым уровнем нейротизма. Целью исследования является
выявление направленности вегетативных сдвигов при моделировании эмоционально-негативной среды
(компьютерная игра "OPERATION TRONDEIM") в зависимости от выраженности нейротизма.
Исследованы изменения показателей ВСР у испытуемых с различной исходной степенью нейротизма при
моделировании эмоционально-негативной среды. В эксперименте принимали участие 84 практически
здоровых испытуемых. По результатам тестирования на степень нейротизма (тест Г. Айзенка) было
выделено 2 группы испытуемых: в группу I вошли испытуемые с высоким показателем нейротизма, в
группу II – с низким показателем нейротизма. Для выявления сдвигов вегетативной регуляции сердечного
ритма испытуемых регистрировалась электрокардиограмма (ЭКГ) дои к концу эксперимента. Для
обработки ЭКГ применялся метод вариационной пульсометрии Р.М. Баевского. Состояние вегетативной
нервной системы и механизмов регуляции оценивалось при помощи индекса напряжения (ИН)
регуляторных систем. Показано достоверное (р<0,05) понижение ИН от выраженной симпатотонии (358,82
усл.ед) до нормотонии (152,40 усл.ед) у испытуемых группы I в условиях эмоциональнонегативной среды.
У испытуемых группы II достоверных изменений ИН не обнаружено (120-150 усл ед). Полученные данные
по изменениям ИН позволяют рассматривать нейротизм как один из факторов, который необходимо
учитывать при профотборе.
Содержание гликогена и триглицеридов в волокнах мышц-антагонистов крыс в условиях
гравитационной разгрузки
Автор: Тавитова М.Г. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный руководитель: Шенкман Б.С. док-р биол.
наук Пребывание в условиях реальной или моделируемой микрогравитации приводит к развитию
структурно-функциональных изменений волокон постуральных мышц вследствие снижения их
сократительной активности. Сократительная активность мышечных волокон может оцениваться по
накоплению или истощению внутриклеточных энергетических субстратов, таких как триглицериды и
гликоген. Целью нашей работы было изучение внутриклеточного содержания энергетических субстратов в
волокнах разного типа как в постуральной камбаловидной мышце, так и в ее основном антагонисте m.
tibialis anterior при 3 и 14 суточном антиортостатическом вывешивании крыс и сопоставление полученных
изменений с электомиографической активностью этих мышц. В результате эксперимента было выявлено
небольшое увеличение содержания триглицеридов в быстрых волокнах m. tibialis anterior после 3 суток
вывешивания и дальнейшее накопление в течение 14 суток. В медленных волокнах m. tibialis anterior
накопление триглицеридов было незначительным. В m. soleus выявлена тенденция к нарастанию
триглицеридов после 3 суточного вывешивания в быстрых волокнах и снижению на 14 сутки
вывешивания. В медленных волокнах этой мышцы содержание триглицеридов практически не изменилось.
В тоже время показано снижение содержания гликогена в быстрых и медленных волокнах m. soleus и в
быстрых волокнах m. tibialis anterior в результате 3 суточного вывешивания. К 14 суткам содержание
гликогена в обеих мышцах практически не отличалось от значений, полученных в контрольной группе.
Таким образом, впервые проанализировано внутриклеточное содержание гликогена и триглицеридов в
быстрых и медленных волокнах мышц-антагонистов при 3 и 14 суточном антиортостатическом
вывешивании крыс.
Влияние опорной стимуляции на параметры пресаккадических ЭЭГпотенциалов в условиях
моделируемой микрогравитации
Автор: Томиловская Е.С. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный руководитель: Козловская И.Б. док-р
мед. наук Результаты экспериментальных исследований показали, что пребывание в условиях сухой
иммерсии (СИ) сопровождается: а) существенным снижением амплитуды медленных негативных
пресаккадических потенциалов и б) смещением зон негативности из левого полушария в правое. В то же
время показано, что применение стимуляции опорных зон стоп сглаживает или устраняет полностью
негативные эффекты моделируемой микрогравитации в системах моторного контроля. В связи с этим
целью исследования явилось изучения влияния опорной стимуляции на параметры ЭЭГ-потенциалов,
регистрируемых при осуществлении произвольных глазодвигательных реакций. Исследования
выполнялись с участием 10 испытуемых-добровольцев до и на 6-е сутки пребывания в условиях СИ. У
испытуемых, составлявших экспериментальную группу (5 человек), ежедневно в течение 6-ти часов
применяли механическую стимуляцию опорных зон стоп. Опорные стимулы на предплюсневую и
пяточную зоны стопы, с интенсивностью 19 кПа, наносились в режиме естественной ходьбы по 10 мин в
начале каждого часа. Испытуемые, не применявшие опорную стимуляцию в ходе СИ, служили группой
контроля (5 человек). Для зрительной стимуляции использовали три светодиода, расположенные по
горизонтальной дуге на расстоянии 100 см от глаз испытуемого. Испытуемые выполняли задачу фиксации
взора на центральном стимуле, а после появления периферического стимула (ПС), находящегося на
расстоянии 10о справа или слева от центрального, совершали саккаду в точку, расположенную
симметрично ПС в противоположном зрительном поле. Регистрировали ЭЭГ (монополярно от 19
стандартных отведений) и горизонтальную ЭОГ. Усредненные медленные пресаккадические потенциалы
исследовали в интервале 600 мс до ПС. Анализ медленных пресаккадических потенциалов показал, что в
исследуемых группах топография и динамика фокусов негативности была близкой. В то же время
амплитуды негативных потенциалов, регистрируемых в экспериментальной группе в зоне вертекса, а
также затылочной и передневисочной областях правого полушария, были достоверно более высокими, чем
в группе контроля. Таким образом, применение дополнительной опорной стимуляции в данном
исследовании не оказало существенного влияния на активность левого полушария и сагиттальных
областей лобной и теменной коры, которым в норме принадлежит ведущая роль в процессах
саккадической преднастройки и в организации моторного выхода, но при этом оказало активирующее
влияние в полушарии правом, которое в этих условиях, по-видимому, становится ведущим. Работа
проведена совместно с ГНЦ Институтом социальной и судебной психиатрии им. В.П. Сербского при
поддержке РФФИ (проект №0604-49660).
Исследование механизмов, ответственных за поддержание массы растянутой камбаловидной
мышцы крыс на фоне разгрузки
Авторы: Туртикова О.В., Алтаева Э.Г. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный руководитель: Шенкман
Б.С. док-р биол. наук
Известно, что пассивное растяжение позволяет предотвратить атрофические процессы, протекающие в
постуральной мышце в условиях гравитационной разгрузки. В нашей лаборатории ранее было показано,
что действие растяжения реализуется на местном уровне, независимо от центральных афферентных
механизмов. Целью данной работы было изучение механизмов поддерживающего действия растяжения;
мы попытались оценить возможную роль нескольких сигнальных путей. Основываясь на литературных
данных о предполагаемой роли цитоскелетного субсарколеммального белка дистрофина в предотвращении
атрофических процессов, мы провели эксперимент на мышах, мутантных по гену дистрофина (линии mdx)
и показали, что антиатрофическое действие растяжения на фоне вывешивания сохраняется и в отсутствии
дистрофина. В экспериментах на крысах, оценив экспрессию инсулинозависимого фактора роста-1в
мышце, мы не нашли изменения при вывешивании и при растяжении на фоне вывешивания по сравнению
с контрольными животными. В то же время, применяя BrDU (аналог тимидина, встраивающийся в ДНК
делящихся клеток) мы показали интенсивную пролиферацию сателлитов при растяжении на фоне
вывешивания. Увеличение количества миоядер и числа ядерных доменов как результат инкорпорации
делящихся клеток-сателлитов рассматривается как возможный путь увеличения синтеза белка и роста
мышечной массы. Мы элиминировали пролиферативные возможности клеток-предшественников
?облучением, однако поддержание массы разгруженной мышцы при растяжении сохранялось и в
отсутствии делящихся миосателлитов. Основываясь на данных литературы о триггерной роли механозависимых каналов плазмалеммы и сигнального пути Akt (протеинкиназа B) /mTOR в развитии мышечной
гипертрофии, мы провели эксперименты с растяжением разгруженной мышцы и одновременным
блокированием механо-зависимых каналов стрептомицином или mTOR-системы рапамицином.
Применение стрептомицина не оказало влияния на вес мышцы и размеры мышечных волокон при
растяжении. В группе с применением рапамицина не происходило атрофии волокон растянутой
разгруженной мышцы, но площадь поперечного сечения волокон не превышала контрольных значений.
Наиболее вероятно, сигнальная система Akt (протеинкиназа B) /mTOR работает при гипертрофии, а в
поддержании мышечной массы участвуют другие механизмы.
Влияние подогретой кислородногелиевой смеси на торакальный и абдоминальный компоненты
дыхания
Автор: Тугушева М.П. ГНЦ РФ -ИМБП РАН РАН, Москва Научный руководитель: Павлов Б.Н. док-р мед.
наук. В связи с тем, что диафрагма, межреберные и вспомогательные дыхательные мышцы имеют
морфологические, функциональные и регуляторные особенности, о чем детально говориться в обзоре Г.Г.
Исаева (1994), в наших исследованиях рассмотрены торакальная и абдоминальная компоненты системы
дыхания. По данным В.И. Миняева (Миняев В.И. и соат., 2007) к изменениям в соотношении торакального
и абдоминального вкладов приводят, прежде всего, положение тела в пространстве, дополнительное
сопротивление дыханию и объем вентиляции. Однако в литературе отсутствуют данные о влиянии газовых
смесей с разными плотностями, в частности, кислородно-гелиевой смеси (КГС). Такая смесь, по
сравнению с воздухом имеет меньшую плотность и способствует уменьшению сопротивления газовым
потокам при прохождении дыхательных путей, что в конечном итоге влияет на работу дыхательных мышц.
В данной работе исследовали поведение торакального и абдоминального компонентов системы дыхания
после однократного воздействия подогретой КГС. Нами было обследовано 8 практически здоровых
мужчин в возрасте от 22 до 28 лет,
для воздействия использовали нормоксическую КГС (ООО «Акела-Н», ТУ 2114026-39791733-2007) в
режиме - 3 цикла по 5 минут дыхания КГС с 5-ти минутными перерывами. Регистрацию параметров
дыхания проводили до и сразу после окончания воздействия. По результатам исследования после дыхания
подогретой КГС получено достоверное увеличение вклада брюшных мышц в показатель минутной
вентиляции легких и достоверное увеличение вклада брюшных мышц в показатель времени вдоха. В ряде
случаев вклад торакальной составляющей увеличивался в большей степени по сравнению с
абдоминальной. Полученные данные являются основанием для более детального изучения механизмов
влияния подогретой КГС на биомеханику дыхания.
Влияние внутриклеточного накопления липидов на эффективность фотодинамического воздействия
на культивируемые макрофаги человека
Автор: Ударцева О.О. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научные руководители: Андреева Е.Р. канд. биол.
наук Буравкова Л.Б. док-р мед. наук Фотодинамическое воздействие (ФДВ) – это неинвазивный метод,
компонентами которого являются лазерное облучение и фотосенсибилизатор (ФС). ФС под действием
света определенной длины волны переходит в возбужденное состояние. Далее протекает ряд химических
реакций, в результате которых образуются активные формы кислорода (АФК), токсичные для клеток. ФДВ
позволяет избирательно влиять на отдельные популяции клеток, отличающихся по способности
накапливать ФС, что позволяет использовать этот метод для лечения пролиферативных заболеваний
сосудов, таких как атеросклероз. Атеросклеротические поражения характеризуются отложением липидов в
сосудистой стенке, сопровождающимся инфильтрацией моноцитами/макрофагами (МФ). МФ накапливают
липиды и превращаются в пенистые клетки. Элиминация макрофагов в участках поражений может
существенно снизить риск возникновения «нестабильных» бляшек. Таким образом, при ФДВ на
атеросклеротические поражения клеткамимишенями окажутся как МФ без липидных включений, так и
МФ, накопившие липиды. В настоящей работе мы исследовали, влияет ли накопление внутриклеточных
липидов на чувствительность МФ к ФДВ. Мононуклеарную фракцию клеток выделяли из крови здоровых
доноров и культивировали по стандартному протоколу в течение 7-10 дней. Внутриклеточное накопление
липидов вызывали, инкубируя клетки с модифицированными липопротеидами низкой плотности
(модЛНП) (100 мкг/мл) в течение 24 ч. ФДВ проводили на группах клеток: «МФ» и «МФ +модЛНП». Для
этого к свежей среде культивирования добавляли ФС Фотосенс® (ФГУ НИОПИК РФ) (10 мкг/мл).
Облучение проводили с помощью инфракрасного лазера с длиной волны 675 нм дозой 1-100 Дж/см2.
Образование АФК определяли с помощью дигидрофлуоресцеиндиацетата (H2DCFDA), жизнеспособность
клеток – с помощью МТТтеста, механизм клеточной гибели после ФДВ – с помощью набора AnnexinVFITC/Пропидиййодид. Инкубация с модЛНП приводила к 1,5-2кратному увеличению содержания
внутриклеточных липидов. ФДВ приводило к образованию АФК внутри клеток. Жизнеспособность МФ
после ФДВ уменьшалась пропорционально дозе облучения. При высоких дозах облучения погибало 100%
клеток. При средних и высоких дозах облучения МФ погибали путем некроза. Низкие дозы (до 10 Дж/см2)
лазерного облучения обладали меньшим повреждающим действием на МФ, поскольку гибель клеток в
этом случае происходила по пути апоптоза, не вызывающего развития воспалительной реакции в стенке
сосуда. Накопление внутриклеточных липидов приводило к снижению чувствительности МФ к ФДВ и
уменьшению образования АФК.
Гигиеническая оценка основных источников формирования аэроионного и оксидантного составов
воздушной среды пилотируемых космических аппаратов
Авторы: Васильев Д.С., Татаркин С.В. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный руководитель:
Мухамедиева Л.Н., докр мед. наук В состав воздушной среды пилотируемых космических кораблей
помимо вредных химических примесей, входят АИ и оксиданты. Источниками ионизации и оксидантов на
борту являются: высокоэнергетичное космическое излучение, солнечная активность, система
жизнеобеспечения станции, лабораторное оборудование, источники УФ излучения. По ориентировочным
оценкам концентрация аэроионов (АИ) на орбите ниже радиационных поясов Земли и составляет около 17
тыс. пар легких (малых) ионов в см3. За пределами геомагнитного поля (при межпланетных полетах) –
уровень ионизации увеличивается и составляет около 60 тыс. пар ионов в см3 (минимальная оценка для
спокойного Солнца). Количественный состав оксидантов в ПКА до настоящего времени не изучен.
Однако, применение в обитаемых помещениях аппаратуры (аккумуляторные батареи, ионизаторы,
радиоэлектронная аппаратура и др.), основанной на коронном разряде и УФ излучении, способствует
образованию оксидантов, что требует гигиенической оценки. Влияние ионизированного воздуха (АИ) и
оксидантов на организм человека в условиях герметичных помещений необходимо рассматривать в двух
аспектах: микрофакторы (АИ, оксиданты), благоприятно влияющие на работоспособность человека, и
микрофакторы на уровне высоких концентраций, оказывающее неблагоприятное влияние на организм
человека. Биоэффект благоприятного влияния ионизированной определяются сочетанием действия
комплекса оксидантов и АИ. Длительное воздействие комплекса микрофакторов может приводить к
существенным изменениям функционального состояния человека, а при определенных концентрациях
может оказывать благоприятный эффект, увеличивая неспецифическую резистентность организма, в том
числе к воздействию химических веществ. Установление оптимальных параметров комплекса (АИ и
оксиданты) – важное направление гигиенического обеспечения благоприятной среды обитания
пилотируемых космических аппаратов при осуществлении длительных межпланетных полетов. По нашим
экспериментальным данным, БИВ и оксиданты (озон, окислы азота), в пределах ПДК ПКА, положительно
влияет на состояние организма млекопитающих, подвергающихся действию токсикантов, в частности на
содержание эритроцитов и гемоглобина в крови, содержание глюкозы, аммиака, активность ферментов
(ОБДГ, ЛДГ) в плазме крови. При сочетанном воздействии химических веществ, БИВ и оксидантов,
снижаются сроки восстановления функционального состояния организма лабораторных животных по
сравнению с группой животных, при изолированном воздействии химических веществ.
Метод полиграфической регистрации как способ определения психофизиологических реакций
человека на умственную нагрузку Автор: Волошин О.В. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научные
руководители: Моруков Б.В. док-р мед. наук, Сальницкий В.П. канд. техн. наук В современной
психофизиологии, эргономике, авиационной и космической медицине и психологии важное место
занимает разработка методов оценки психофизиологического состояния и качества деятельности
оператора, проводимая в русле развития проблемы надежности системы «человек-машина». Эффективный
же прогноз профессиональной надежности зависит от полноты учета показателей рабочей продуктивности
в комплексе с показателями, характеризующими текущее психофизиологическое состояние. Поэтому при
изучении процессов адаптации организма к стрессогенным условиям необходимы комплексные
исследования индивидуальных особенностей психофизиологического реагирования испытуемых на
стандартизированное воздействие ментального стресса. Проведённые экспериментальные исследования по
изучению индивидуальных типов реагирования с использованием метода многоканальной регистрации
физиологических функций (обеспечивающего одновременную запись таких параметров, как ЭКГ, ЭМГ,
ЭКС, АД, ПГ) и параметров речи, позволили выявить 4 типа психофизиологического реагирования на
нагрузку: 1 – вегетативно-стабильный (реакция на стресс отражается, в основном, в изменениях речевых
параметров), 2 – сердечно-сосудистый реактивный (субъект реагирует на стресс в основном,
повышенными ЧСС), 3 – вегетативно-реактивный (реакция на стресс отражается, в основном, на
изменениях КГР, температуры тела и амплитуды АД) и 4 – гипертонический. Исследования проводились с
использованием аппаратурного комплекса «Нейролаб-Б», созданного специалистами России, Болгарии и
Германии. Для определения типов психофизиологического реагирования на ментальный стресс в
комплексе «Нейролаб-Б» применялась методика «Регуляция». Ментальной нагрузкой служит выполнение
ряда психологических тестов, которые требуют мобилизации высших психических функций, таких как:
внимание, мышление, память, переработка информации и принятие решения в условиях дефицита
времени. Вся необходимая информация предъявляется оператору как через наушники, так и на экране
комплекса. Отличительная особенность данной методики заключается в циклограмме её проведения. Она
составлена из чередующейся последовательности фаз: релаксации, сопровождающейся демонстрацией
цветных изображений и воспроизведением спокойной музыки (в это время происходит сбор фоновых
показателей психофизиологического состояния) и собственно выполнения психологических тестов (во
время которых измеряются показатели психофизиологического состояния оператора). Этот цикл
повторяется для каждого теста. Полученные результаты проведённых исследований, с одной стороны,
подтвердили правомерность используемой концепции и информативность интегральной оценки
надежности деятельности оператора, формируемой на базе показателей психофизиологического состояния
и качества деятельности, а с другой – выявили необходимость дальнейшего совершенствования
методической и технической базы для проведения углубленных исследований по выявлению причин
изменения индивидуальных типов реагирования человека на воздействие стрессфакторов на различных
этапах длительного космического полета. Это, в свою очередь, привело к разработке и созданию более
совершенного компьютерного комплекса «Нейролаб-2000М». В отличие от своего предшественника,
«Нейролаб-Б», он выполнен по модульной структуре, что является преимуществом, так как появляется
большая гибкость в конфигурации системы и простота замены отдельных узлов в случае выхода их из
строя. Данная система позволяет регистрировать показатели тех функциональных систем организма,
которые в наибольшей степени обеспечивают выполнение профессиональной деятельности, исследовать
индивидуальные особенности психофизиологического реагирования человека-оператора на воздействия
ментального стресса и определять наиболее информативные показатели, характеризующие
психофизиологическую «цену» деятельности оператора.
Анализ делеций ДНК, индуцированных ионизирующей радиацией у дрожжей
Saccharomyces Cerevisiae
Авторы: Яцевич Е.В.1,2, Степанова А.Н.1, 1,2
Шпринцова А.
1. Объединенный Институт Ядерных Исследований, г. Дубна
2. УНЦ ОИЯИ, г. Дубна
3. Институт Экспериментальной Физики, Словацкая Академия Наук, Словакия Научный руководитель:
Колтовая Н.А., док-р биол. наук
Плазмидная система, разработанная в Токийском университете группой И. Хидео (Tsukamoto еt al., 1996),
позволяет определить размер и положение возникающих спонтанно или под действием внешнего
повреждающего агента делеций в молекулах плазмидной ДНК YCpL2. В данной работе изучали
закономерности индукции делеционных мутантов под действием ?-излучения и ионов 11B (45 kev/?m).
Размер индуцированной в плазмиде YCpL2 делеции определяли с помощью генетического и
электрофоретического анализа. Генетический анализ делеционных мутантов показал, что в исходной
популяции клеток перед облучением большую часть делеций (около 80 %) составляли делеции,
захватывающие два маркера (CYH2, CAN1). Доля мутантов с протяженными делециями, захватывающими
четыре маркера (CYH2, CAN1, LEU2, TRP1), составляла не более 10%. С увеличением дозы доля мутаций
с более протяженными делециями возрастала до 30% при ?-облучении. При облучении ионами 11B
индукция протяженных делеций была менее эффективной. Размер и локализация делеций уточнены с
помощью электрофоретического и рестриктного анализа. Проанализированные нами делеции молекул
плазмидной ДНК, выделенных из 12 мутантных клонов, затрагивают область генов CAN1, CYN2 и LEU2.
Например, размер делеций у мутантов GammaK4 и YB100-2-2, затрагивающих два гена, составляют
приблизительно 2600 пн и 1000 пн, соответственно. Делеция у мутанта Gamma1006 затрагивает область
трех генов CAN1, CYH2 и LEU2 и составляет примерно 2800 пн. Анализ концов делетированных участков
показал, что вырезание делеций происходит по коротким участкам гомологии 1-5 пар нуклеотидов
(Tsukamoto еt al., 1996; 1997). Эти данные свидетельствует о том, что делеции возникают в результате
репарации двунитевых разрывов ДНК путем негомологичного воссоединения концов (NHEJ). В
дальнейшем планируется провести анализ специфики мутаций, индуцированных ?-излучением и
тяжелыми ионами.
Исследование хромосомных нарушений в клетках человека, облученных терапевтическим пучком
протонов Автор: Зайцева Е.М. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Объединенный институт ядерных
исследований Лаборатория радиационной биологии Научный руководитель: Говорун Р.Д. канд. биол. наук
Терапевтический протонный пучок был создан и длительное время используется в ЛЯП ОИЯИ для
проведения лучевой терапии при онкологических заболеваниях. Особенности энерговыделения протонов
при прохождении через вещество с реализацией «Брэгговского максимума» в конце пробега создают
условия для оптимального формирования дозы непосредственно в опухолевых тканях. Целью работы
являлось изучение повреждений в клетках нормальных тканей на пути пучка и непосредственно клеток
опухоли при проведении лучевой терапии на модели культуры лимфоцитов периферической крови
человека. Образцы крови, в которых лимфоциты находятся в G0-фазе клеточного цикла, облучали на входе
пучка и в области пика Брэгга, который локализуют в опухоли при облучении пациентов. ЛПЭ протонов в
этих точках составляли 0,49 кэВ/мкм идо 100 кэВ/ мкм соответственно. Для сравнения эффектов проведено
также ?-облучение образцов крови. Анализировали разные виды нестабильных аберраций хромосом
классическим метафазным методом. Оценка ОБЭ протонов в диапазоне терапевтически значимых доз (1-4
Гр) по частоте образования клеток с хромосомными аберрациями и общему числу аберраций хромосом
показала, что величина ОБЭ протонов на входе в объект равна ~ 1,0, а для протонов в области пика Брэгга
она составила (в среднем) ~ 1,25. Однако известно, что клетки, находящиеся в разных фазах клеточного
цикла, отличаются по радиочувствительности и наиболее чувствительны в G2-фазе. Поскольку опухоли
характеризуются процессами деления клеток, следует ожидать их более высокой радиочувствительности в
отличие от неделящихся окружающих здоровых тканей. Для выявления влияния этого фактора была
облучена культура стимулированных к делению фитогемагглютинином лимфоцитов крови в разных фазах
клеточного цикла. Показана более высокая частота поврежденных клеток и повышение общего числа
аберраций хромосом при облучении протонным пучком культуры лимфоцитов в G2-фазе клеточного
цикла по сравнению с клетками в G0-фазе. По предварительной оценке величина ОБЭ протонов в области
пика Брэгга с учетом вклада более радиочувствительных клеток G2-фазы клеточного цикла составила ~1.4.
Результаты проведенного исследования подтверждают более высокую эффективность протонных пучков
для лучевой терапии в онкологии по сравнению с электромагнитными видами излучений.
Особенности взаимодействия культивируемых мезенхимальных стволовых и гемопоэтических
клеток человека в условиях гипоксии Автор: Жамбалова А.П. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный
руководитель: Буравкова Л.Б. док-р мед. наук., Романов Ю.А. док-р биол. наук. В настоящее время
известно, что мезенхимальные стволовые клетки (МСК), входящие в состав стромы костного мозга,
принимают участие в создании кроветворного микроокружения и обладают потенциями к
дифференцировке в клетки костной, хрящевой и жировой тканей. Показана их способность поддерживать
пролиферацию и дифференцировку кроветворных клеток in vitro (Majumdar M.K., et al., 1998). Считается,
что необходимым условием нормального кроветворения в костном мозге является непосредственный
контакт микроокружения с гемопоэтическими клетками. Межмембранное связывание служит при этом для
сообщения регуляторной информации, передачи необходимых веществ, миграции и последующего
хомминга клетокпредшественников в специфических участках кроветворной ткани, а также представление
гемопоэтических ростовых факторов в биологически доступной форме (Hardy C.L., Minguell J.J., 1993,
Simmons P.J.,et al., 1994). В то же время установлено, что гипоксия активирует процессы кроветворения и
дифференцировку гемопоэтических клеток, а также усиливает пролиферацию МСК in vitro. (Rich I.D.,
Lappin T. J.,1994, Анохина Е.Б., Буравкова Л.Б., 2007). Но влияние гипоксии на антигенный профиль МСК
и на взаимодействие гемопоэтических и мезенхимальных стволовых клеток не достаточно исследовано.
Поэтому целью данной работы являлось проведение цитофлюориметрического анализа экспрессии ряда
поверхностных молекул адгезии МСК, исследование пролиферации, дифференцировки и клоногенной
способности гемопоэтических клеток пуповинной крови при сокультивировании их с МСК костного мозга
человека в нормоксических условиях (20%О2) и при гипоксии (5%O2). МСК 2 пассажа сокультивировали
в течение 7 и 14 суток с мононуклеарной фракцией из пуповинной крови в контрольных нормоксических
условиях и при пониженном содержании кислорода в мультигазовом инкубаторе. Методом проточной
цитометрии проводили сравнительный фенотипический анализ культур МСК. Способность к
колониеобразованию гемопоэтических клеток после сокультивирования с МСК выявляли при
инкубировании в метилцеллюлозосодержащей среде с факторами роста путем подсчета колоний. В ходе
проведенных исследований, было установлено, что при гипоксии полученные культуры МСК сохраняют
свой фенотип. После совместного культивирования МСК и гемопоэтических клеток при гипоксии было
отмечено появление так называемых зон «булыжной мостовой» -области скопления незрелых
клетокпредшественников гемопоэза, соответствующие очагам активного кроветворения in vivo (Bouzianas
D.G., 2003). Как в нормоксических, так и в гипоксических гемопоэтических культурах был зафиксирован
интенсивный рост колоний. Таким образом, показана гемопоэзиндуцирующая способность МСК in vitro в
нормоксии, которая может
активироваться при пониженном содержании кислорода в среде.
Исследование динамики гравитропических реакций колеоптилей пшеницы мягкой
(triticum aestivum l.) Автор: Зяблова Н.В. ГНЦ РФ-ИМБП РАН, Москва Научный руководитель: Беркович
Ю.А. док-р. техн. наук Гравитропические реакции растений играют важную экологическую роль в
наземных условиях как для ориентации проростков, так и для оптимизации пространственного
расположения посевов. В условиях микрогравитации были успешно выращены посевы нескольких видов,
однако воздействие микрогравитации (или изменённой весомости) на их рост и развитие изучены, по
нашему мнению, недостаточно. В частности, необходимо иметь количественные оценки параметров
временного хода гравитропического изгиба растений для определения нижней границы допустимого
диапазона скоростей вращения вокруг горизонтальной оси посевов в прототипах космических оранжерей с
цилиндрической или сферической посадочной поверхностью в наземных условиях. Объектом
исследования служили 3-хдневные проростки карликовой пшеницы сорта "Apogee" селекции
Университета штата Юта, США. Проростки, отклоняли от вертикального положения на углы от 30 до 150
градусов с шагом в 30., после чего регистрировали гравитропический изгиб с помощью 3-х взаимноперпендикулярно направленных web-камер (USB Digital PC-Camera, JMK) при горизонтальной подсветке
проростков ИК-светодиодами c плотностью потока фотонов в области ФАР 0,03 мкмоль/ (м2с).
Дискретность кадров составляла 1 мин. Получено математическое описание переходных процессов изгиба
проростков, а также зависимости длительности переходных процессов и скоростей изгиба проростков от
углов гравистимуляции. Полученные данные позволяют сформулировать требования к скорости вращения
вокруг горизонтальной оси вегетационной камеры для наземных испытаний прототипов космической
оранжереи с выпуклой посадочной поверхностью.