Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
обжалования решений, действий (бездействия) органов местного самоуправления, должностных лиц, муниципальных служащих администрации сельского поселени...полностью>>
'Документ'
 Основой профилактической работы нашего ОУ является Концепции профилактики злоупотребления психоактивными веществами в образовательной среде. На её ...полностью>>
'Закон'
На виконання Законів України „Про охорону праці”, „Про освіту”, наказу Міністерства освіти і науки України від 1.08.2001р. №563, з метою забезпечення...полностью>>
'Автореферат'
Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Российский государственный медицинский университ...полностью>>

Российская академия наук Программа фундаментальных исследований Президиума ран фундаментальные науки – медицине (2)

Главная > Программа
Сохрани ссылку в одной из сетей:

1

Смотреть полностью

Российская академия наук

Программа фундаментальных исследований Президиума РАН

Фундаментальные науки – медицине

ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ

Конференция

3-4 декабря 2007 года

Москва, Ленинский проспект, 32а

МОСКВА

Фирма «Слово»

2007

УДК 6+61+615.47+615.012.6

ББК 28.7+52+53

Ф947

Фундаментальные науки – медицине. Материалы конференции. Москва, 34 декабря 2007 г. – М.: Фирма «Слово», 2007. – 240 с.

В сборник материалов конференции включены тезисы докладов ученых из институтов РАН и организаций академической системы здравоохранения по полученным в рамках Программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Фундаментальные науки – медицине» результатам, представляющим интерес для ученых и специалистов, занимающихся проблемами теории и практики медицины.

Составители

О.Г.Газенко, М.В.Угрюмов, А.А.Макоско,

В.В.Круговых

ISBN 978-5-900228-70-9

© Российская академия наук, 2007

© Фирма «Слово», 2007

ГАЗЕНКО

Олег Георгиевич

(1918–2007)

Программа «Фундаментальные науки – медицине» понесла невосполнимую утрату. 17 ноября на 89-м году жизни после тяжелой и продолжительной болезни скончался генерал-лейтенант медицинской службы, академик ОЛЕГ ГЕОРГИЕВИЧ ГАЗЕНКО.

Специальные публикации в средствах массовой информации, в отечественных и международных научных изданиях, в энциклопедиях посвящены анализу научных и научно-организационных достижений этого выдающегося человека – академика не только АН СССР (впоследствии – Российской академии наук), но и ряда международных академий, лауреата множества самых престижных отечественных и международных премий, включая Государственную премию СССР, премию Правительства РФ, премию Триумф, Демидовскую премию. За участие в Великой Отечественной войне и огромный вклад в освоение космического пространства О.Г.Газенко был награжден многочисленными орденами и медалями.

Поражают широта и многогранность деятельности О.Г.Газенко. В течение 20 лет он руководил Институтом медико-биологических проблем РАН, 30 лет возглавлял Физиологическое общество им. И.П.Павлова, был депутатом Верховного Совета СССР последнего созыва. Последним детищем О.Г.Газенко была программа Президиума РАН «Фундаментальные науки – медицине», целью которой является внедрение результатов фундаментальных исследований, полученных в области естественных и точных наук, в отечественное здравоохранение и, в частности, академическое. С момента основания программы в 2002 году Олег Георгиевич был бессменным председателем ее Научного совета, в значительной степени определявшим ее организационные формы и приоритеты. За прошедшие 6 лет в рамках программы сформировалось несколько десятков инновационных проектов, результаты которых вносят значительный вклад в развитие отечественного здравоохранения. В работе над программой, как и в любой другой сфере многогранной деятельности О.Г.Газенко, проявились его уникальные качества – государственный подход к решению проблемы, организаторские способности, глубина ученого, талант общения с людьми, интеллигентность. Руководство программы и ее участники будут всегда с благодарностью вспоминать о неоценимом вкладе О.Г.Газенко в развитие программы, а в целом – в развитие инновационной политики РАН в современных политических и экономических условиях.

Координатор программы – академик А.И.Григорьев

Зам. председателя Научного совета – академик М.В.Угрюмов

Руководитель координационного совета – д.т.н., проф. А.А.Макоско

ПРЕДИСЛОВИЕ

Программа Президиума РАН «Фундаментальные науки – медицине» разработана и осуществляется на основе:

  • Постановления Президиума РАН от 30 октября 2001 г. № 263 «О состоянии академического здраво-охранения (представление Комиссии РАН по медицинским учреждениям)»;

  • Постановления Общего собрания РАН от 14 ноября 2001 г. № 29 «О деятельности Президиума Российской академии наук в 1996–2001 годах» в части п. 6: «Рекомендовать Президиуму РАН вместе с медицинскими учреждениями РАН и при сотрудничестве с Российской академией медицинских наук разработать комплексную программу «Наука – медицине», активно используя достижения фундаментальной науки для улучшения здоровья населения. Принять необходимые меры для сохранения и укрепления собственной медицинской базы РАН»;

  • Постановления сессии совместного Общего собрания РАН и РАМН с участием РАСХН и РАХ от 18 декабря 2003 г. «Наука – здоровью человека»;

  • Распоряжения Президиума РАН от 29 марта 2005 г. № 10104-243 «Об утверждении Порядка формирования Программ фундаментальных исследований РАН»;

  • Постановления Президиума РАН от 20 февраля 2007 № 37 «О программах фундаментальных исследований РАН на 2007 год».

Научно-организационное руководство Программой осу-ществлялось координатором – и.о. вице-президента РАН академиком А.И.Григорьевым и Научным советом (председатель – академик О.Г.Газенко) в составе 8 академиков РАН, 7 академиков РАМН и 3 членов-корреспондентов РАН.

Основной целью Программы является проведение фундаментальных исследований, ориентированных на решение ряда приоритетных проблем медицины, и внедрение основных достижений в практику медицинских учреждений Российской академии наук.

Задачи Программы:

  • исследование этиологии и патогенеза ряда распространенных и социально значимых заболеваний;

  • разработка новых медицинских технологий на основе фундаментальных исследований – современ-ных диагностических методов, новых медицинских приборов, изделий медицинского назначения и лекарственных препаратов;

  • привлечение медицинских учреждений РАН к научным исследованиям, научно-техническим раз-работкам и их апробации, оказание им материально-технической помощи;

  • внедрение (в том числе с помощью Координационного совета по инновационной деятельности РАН) апробированных результатов программы в российское здравоохранение в целом и в медицинские учреждения РАН в частности, повышая таким образом уровень и качество медицинского обслуживания сотрудников РАН. Перед меди-цинскими учреждениями РАН, помимо традиционных задач – профилактика и лечение заболеваний, стоит и специфическая задача – продление творческого долголетия ученых, а следовательно, и борьба с преждевременным старением.

Основной организационной идеей Программы является объединение усилий научно-исследовательских институтов, входящих в состав различных отделений РАН, на решение актуальных задач теоретической и практической медицины и внедрение достижений естественных и точных наук – биологии, химии, физики и математики в клиническую практику.

Программа носит междисциплинарный характер и сформирована на конкурсной основе. Важнейшим условием успешной реализации Программы представляется обеспечение методического и научно-практического взаимодействия с медицинскими учреждениями РАН. Научно-организационное руководство Программой обеспечивается координатором и Научным советом, в состав которого входят наиболее квалифицированные специалисты РАН, РАМН и МЗ РФ. Основными исполнителями программы являются институты РАН и привлекаемые ими медицинские учреждения, включая учреждения медицинского центра РАН.

В 2007 г. Программа «Фундаментальные науки – медицине» была сформирована согласно поставленным задачам путем конкурсного отбора из более 310 заявок, представленных институтами РАН в рамках пяти направлений:

1) Фундаментальные исследования этиологии и патогенеза ряда распространенных и социально значимых заболеваний;

2) Разработка и усовершенствование методов и средств диагностики;

3) Создание приборов и материалов медицинского назначения, новых лекарственных препаратов;

4) Современные проблемы радиобиологии;

5) Полиморфизм человека.

По пятому направлению финансирование проектов осуществляется на паритетной основе совместно с МГУ им. М.В.Ломоносова.

В результате конкурсного отбора, проведенного с участием Научного совета и независимых экспертов, в программу было включено 137 проектов из 59 учреждений РАН, входящих в состав 8 отделений РАН, в различных городах России (Москва, Санкт-Петербург, Мурманск, Пущино, Нижний Новгород, Самара, Казань, Черноголовка, Уфа). Значительная часть проектов, представляющих большой теоретический и практический интерес для медицины, была отклонена по причине ограниченного финансирования Программы.

Результаты по ряду проектов, имеющих инновационный характер, были рекомендованы для дальнейшей поддержки Координационному совету по инновационной деятельности РАН. Ряд результатов фундаментальных исследований, полученных в рамках Программы, внедрен в медицинские учреждения РАН.

В сборник включены тезисы докладов по проектам Программы. Тезисы докладов сгруппированы по близости тематики исследований и публикуются в том виде, как их представили авторы.

В списке авторов руководители проектов указаны первыми.

Сборник представляет интерес для ученых и специалистов, занимающихся проблемами теории и практики медицины.

1. Фундаментальные исследования этиологии и патогенеза ряда распространенных и социально значимых заболеваний

    1. Нейродегенеративные заболевания.

Болезнь Альцгеймера

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИГНАЛЬНЫХ МОЛЕКУЛ АПОПТОЗА ЛИПИДНОЙ ПРИРОДЫ МЕТОДОМ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ ДЛЯ МОНИТОРИНГА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛЕЧЕНИЯ БОЛЕЗНИ АЛЬЦГЕЙМЕРА ПРЕПАРАТАМИ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

А.В. Алесенко1), А.А. Коротаева1), Ю.О.Каратассо1), Л.Б.Дудник1), Л.Д.Смирнов1), Т.А. Воронина2), Т.Л. Гарибова2), С.И. Гаврилова3)

1)Институт биохимической физики РАН, 2)Институт фармакологии РАМН, 3)Научный центр психического здоровья РАМН, Москва, Россия

Болезнь Альцгеймера характеризуется многофакторной этиологией, и поэтому для успешной терапии применяется комплекс препаратов с различными свойствами, влияющими на различные звенья токсического каскада, приводящего к гибели нейронов. В нашей работе был отмечен новый механизм возникновения и развития болезни Альцгеймера, заключающийся в активации метаболизма сфингомиелина – одного из ключевых компонент мембран клеток мозга, в результате которого генерируются сигнальные молекулы апоптоза – церамид и сфингозин, вызывающие гибель клеток мозга. На основании полученных данных мы предположили возможность влияния препаратов, используемых для лечения болезни Альцгеймера, на параметры сфингомиелинового цикла, (уровень церамида и сфингозина и активности сфингомиелиназы – фермента-мишени, генерирующего церамид и сфингозин), а изменения в этих параметрах рассматривать в качестве новых диагностических критериев развития болезни Альцгеймера и эффективности ее лечения. Определение вторичных посредников сфингомиелинового цикла (церамида и сфингозина) в плазме крови пациентов, страдающих болезнью Альцгеймера, было проведено одним из самых быстрых и точных методов регистрации наноконцентраций исследуемого вещества в пробе, а именно масс-спектрометрией с предварительной высоко-эффективной жидкостной хроматографией липидных образцов. Лечение пациентов, страдающих умеренной формой болезни Альцгеймера, проводили препаратом экселон, произведенного фирмой Novartis Pharma, Швейцария. Экселон является селективным ингибитором ацетилхолин-эстераз. Замедляя разрушение ацетилхолина, Экселон селективно увеличивает его содержание в головном мозге и гиппокампе и, таким образом, способствует улучшению холинергической нервной передачи. Кроме того, существуют некоторые свидетельства того, что экселон может замедлить образование фрагментов белкового бета-предшественника амилоида, принимающего участие в амилоидогенезе и, следовательно, формировании амилоидных бляшек, являющихся одним из главных патологических признаков болезни Альцгеймера. Бета-амилоидный пептид индуцирует накопление церамида, а применение экселона снижает уровень этого проапоптотического агента в плазме крови больных. На фоне курсового применения Экселона отмечается улучшение когнитивных функций, улучшение общей физической активности и активности в повседневной жизни, а также снижение выраженности других проявлений заболевания. Клинический эффект отмечается начиная с 12-й недели лечения и сохраняется на протяжении всего периода приема препарата. Сравнение влияния экселона на когнитивно-стимулирующие свойства мозга пациентов с параметрами сфингомиелинового цикла (церамида и сфингозина) позволяет предложить новую схему мониторинга лечения болезни Альцгеймера препаратами нового поколения, основанную на определении в крови пациентов сигнальных молекул апоптоза липидной природы, ответственных за гибель нейронов при развитии нейродегенерации.

ПОИСК И ИЗУЧЕНИЕ НОВЫХ МИШЕНЕЙ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ НЕЙРОДЕГЕНЕРАТИВНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ НА ОСНОВЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕЙСТВИЯ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРЕПАРАТА ДИМЕБОН

С.О. Бачурин, Н.Н. Нинкина, Е.Ф.Шевцова

Институт физиологически активных веществ РАН, Черноголовка

Поиск новых мишеней для нейродегенеративных заболеваний является одним из наиболее важных направлений современной молекулярной нейрофармакологии. Препарат Димебон, был предложен ранее ИФАВ РАН в качестве средства для лечения нейродегенеративных заболеваний на основе данных лабораторных исследований на нейротоксикологических моделях in vivo. В июне 2007г. были завершены клинические испытания Димебона на стадии 2Б на более чем 180-ти больных болезнью Альцгеймера. Полученные результаты показали, что Димебон не только блокирует развитие нейроденеративного процесса у больных БА (по сравнению с плацебо), но даже улучшает их состояние по сравнению с исходным [Doody R. et al., 2007]. Это дает основание для поиска новых мишеней его действия, которые можно было бы использовать для направленного конструирования оригинальных когнитивных стимуляторов нового поколения. Ранее нами было показано, что одной из важных мишеней действия Димебона является процесс пермеабилизации митохондрий. В рамках отчетного года основное внимание было уделено постановке новых моделей на животных, связанных с воспроизведением генетических факторов риска развития различных форм деменций и нейродегенеративных состояний. Известно, что в патогенезе большинства нейродегенеративных заболеваний ключевую роль играет формирование внутриклеточных и/или экстраклеточных патологических отложений. Белки, вовлеченные в образование этих структур, являются естественными терапевтическими мишенями. В случае БА такими белками являются белок предшественник амилоида (APP) и ассоциированный с микротрубочками белок тау. Группа заболеваний, выделенная несколько лет назад в новую нозологическую единицу – синуклеинопатии, объединяет болезни с нарушенным метаболизмом и депозицией белков семейства синуклеинов, в первую очередь альфа-синуклеина. В эту группу включены деменция с тельцами Леви, болезнь Паркинсона и пр. Целью настоящего проекта является выяснение роли синуклеинов в норме и при патологии, и исследования их в качестве новой потенциальной мишени действия оригинальных нейропротекторных препаратов подобных Димебону.

Методологической основой этих исследований является создание и изучение линий лабораторных животных с генетически модифициро-ванной экспрессией синуклеинов. Нами на базе Университета г. Кардифа была впервые создана линия мышей, в геноме которых отсутствует функциональный ген гамма-синуклеина, и получены линии, в которых отсутствует экспрессия двух или всех трех синуклеинов. Кроме того, создаются линии, в которых отсутствие эндогенных синуклеинов сочетается с отсутствием или повышенной экспрессией других белков, вовлеченных в процесс нейродегенерации. Изучение фенотипических последствий генетических манипуляций проводится с использованием молекулярно-биологических, биохимических, гистологических, физиоло-гических, фармакологических методов и различных поведенческих тестов. Линии мышей с выраженными проявлениями различных дегенеративных изменений в нервной системе будут использоваться для направленной проверки терапевтической эффективности лекарственных препаратов, создаваемых на базе ИФАВ.

MPTP МОДЕЛЬ РАННИХ ФОРМ ПАРКИНСОНИЗМА НА МЫШАХ ЛИНИИ C57BL/6: АНАЛИЗ МЕЖКЛЕТОЧНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ДОФАМИНА И ЕГО МЕТАБОЛИТОВ В СТРИАТУМЕ МЫШЕЙ МЕТОДОМ МИКРОДИАЛИЗА

А.С. Базян, Р.Г. Аверкин, В.А. Коршунов, Н.В. Щеголевский, А.А.Фоломкина, Г.А. Григорьян

Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва

Одним из наиболее актуальных направлений в современных исследованиях болезни Паркинсона является поиск специфических показателей (маркеров), изменения которых улавливают самые ранние проявления заболевания. Понятно, что такими маркерами могут быть самые разнообразные показатели жизнедеятельности организма – от тонких молекулярно-генетических изменений нейрона до изменения его нейрохимических и электрофизиологических характеристик, и далее до общеструктурных морфогистологических, лабораторно-клинических и прочих проявлений.

Для выявления специфических маркеров необходимо разработать модель болезни Паркинсона на животных позволяющей исследовать разные стадии развития этого заболевания. Целью данной работы было разработать модель ранних форм паркинсонизма на мышах линии C57BL/6, разработать метод in vivo определения межклеточной концентрации ДА и его метаболитов (ДОФУК и ГВК) в стриатуме мышей с помощью сочетания микродиализа с высокоэффктивной жидкостной хроматографией и исследовать корреляцию между нарушением поведения мышей вызванной инъекцией MPTP и межклеточной концентрацией ДА и его метаболитов.

Опыты проводили на 23 самцах 3-месячных мышей C57BL/6 массой 28–32 г. Опытным мышам (n = 14) однократно внутрибрюшинно вводили MPTP в дозе 20 мг/кг в объеме 30 мкл физиологического раствора. Контрольным мышам (n = 9) внутрибрюшинно вводили 30 мкл физиологического раствора. Поведение мышей и межклеточную концен-трацию ДА и его метаболитов в стриатуме исследовали in vivo сразу, через 7 и 30 суток после введения MPTP. В первой серии экспериментов, сразу после введения MPTP; у интактных животных методом микродиализа определяли межклеточную концентрацию ДА и его метаболитов, затем вводили MPTP и проводили дальнейшее определение концентраций. В двух других сериях через 7 и 30 суток опыты проводились на двух животных, в один и тот же день. Всем мышам и контрольным и опытным под наркозом вставляли направляющую для ввода микродиализной канюли. Микродиализную канюлю вводили бодрствующим мышам непосредственно перед определением межклеточной концентрации ДА, ДОФУК и ГВК. Микродиализат начинали собирать через 40 мин после введения канюли с интервалом каждые 20 мин. Скорость потока 1 мкл/мин. Было показано, что острое введение MPTP вызывает нарушения поведения у мышей, резкое уменьшение жвигательной активности, которое сопровождается уменьшением межклеточной концентрации ДА и ГВК в стриатуме. Концентрация ДОФУК не меняется. Через неделю после введения MPTP двигательная активность мышей нормализуется и вместе с этим нормализуется межклеточной концентрации ДА, ДОФУК и ГВК в стриатуме. Через 30 суток поведение мышей опять нарушается. У одних животных наблюдаются миоклонизмы, которые обычно приписываются к нарушениям ДА системы. У других животных резко уменьшается двигательная активность. Исследование микродиализата выявило достоверное уменьшение межклеточной концентрации ДА в стриатуме, без изменения концентраций ДОФУК и ГВК. Таким образом, нарушение поведения у мышей линии C57BL/6 вызванное введением MPTP и in vivo исследование межклеточной концентрации ДА и его метаболитов в стриатуме методом микродиализа являются адекватными моделями для исследования болезни Паркинсона в различных ее стадиях.

НОВЫЕ ПОДХОДЫ К РАННЕМУ ВЫЯВЛЕНИЮ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА У ЧЕЛОВЕКА НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ПОДДЕРЖАНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПОЗЫ, КИНЕМАТИКИ ДВИЖЕНИЙ И ДВИГАТЕЛЬНОГО ОБУЧЕНИЯ

Ю.С. Левик1), А. В. Александров2), Б.Х. Базиян4), Е.В.Бирюкова2), М.Е. Иоффе2), Т.Б. Киреева1), Е.Ю. Корнюхина4), Е.Л. Тесленко4), А.А.Фролов2), О.Е. Хуторская3), Л.А.Черникова4), В.Ю. Шлыков1)

1)Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН, Москва, 2)Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва, 3)Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, Москва, 4)ГУ НЦН РАМН, Москва

Исследованы нарушения обучения произвольному контролю центра давления (ЦД) по зрительной обратной связи у больных с начальной стадией болезни Паркинсона (БП). У больных по сравнению с нормой выявлено нарушение способности произвольного управления положением ЦД без специальной тренировки, особенно выраженное при выполнении задания на формирование точной позной координации. При этом обучение, т.е. последовательное (в течение 10 дней) совершенствование навыка произвольного управления позой не было нарушено у больных с начальными формами БП по сравнению со здоровыми лицами как при обучении общей стратегии управления позой, так и при формировании точной позной координации. С помощью системы «Стабилан» анализировались особенности поддержания вертикальной позы у пациентов с целью выявления позной неустойчивости. Отмечен ряд особенностей позной регуляции у пациентов с БП: в тесте с отслеживанием перемещением ЦД быстрого изменения положения мишени скорости и амплитуды перемещения ЦД у пациентов значимо меньше, чем у здоровых, больше асимметрия амплитуд произвольного отклонения вперед-назад и вправо-влево. У пациентов с БП более выражено влияние закрывания глаз на стабилограмму. Эти отличия особенно заметны при анализе скоростных параметров. На основе разработанной ранее биомеханической модели тела стоящего человека как системы шарнирно соединенных твердых тел, создана программа, позволяющая описывать кинематику движений тела пространстве. разработан метод синхронизации записей кинематики движения с помощью системы flock of birds и положений цд с помощью системы "стабилан". получено хорошее соответствие между регистрируемым и рассчитанным по данным кинематики положением цд. на основе полученных экспериментальных данных проведен анализ двигательных нарушений, вызванных БП.

В ИПУ РАН разработан метод спектрально-статистического анализа специального сигнала, выделенного из интегральной электрической активности мышц (ЭМГ). Методика позволяет получать количественные оценки различных спектральных параметров ЭМГ, и на основе их статистической обработки определять маркеры основных симптомов БП (акинезия, ригидность и тремор) для каждой исследуемой мышцы. Полученные маркеры можно использовать для ранней, доклинической диагностики, индивидуального подбора фармакотерапии, контроля различных методов лечения. С помощью специально созданного и запатентованного аппаратно-программного комплекса исследовались как отдельные, так и совместные координированные движения глаз, головы и руки у здоровых испытуемых и пациентов с БП. У пациентов уже на ранних стадиях БП обнаружены расстройства координации движений, четкой фиксации взора, вестибуло-окуломоторного взаимодействия. Высказано предположение, что скрытые структурно-функциональные перестройки, возникающие до проявления клинической симптоматики, при совместном координированном движении суммируются и проявляются в достоверных изменениях. Предложена гипотеза наложения ошибок.

ПРИМЕНЕНИЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ ПЕПТИДОВ, ОБЛАДАЮЩИХ ИММУНОТРОПНОЙ И НЕЙРОРОСТОВОЙ АКТИВНОСТЬЮ, ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ РАЗВИТИЯ НЕЙРОДЕГЕНЕРАТИВНОГО ПРОЦЕССА АЛЬЦГЕЙМЕРОВСКОГО ТИПА

Н.В.Бобкова1), Н.И.Медвинская1), И.В.Нестерова1), И.Ю.Александрова1), А.Н.Самохин1), Б.В.Бахарев1), Д.О.Короев2), М.А.Титова2), О.М.Вольпина2)

1)Институт биофизики клетки РАН, Пущино
2)Институт биоорганической химии РАН, Москва

Несмотря на значительные успехи в изучении механизмов развития болезни Альцгеймера (БА), причина ее возникновения остается неясной, что осложняет раннюю диагностику и своевременное лечение. Поэтому первостепенной задачей является выявление факторов, инициирующих развитие этого заболевания. Нами разработана модель спорадической формы БА, где процесс нейродегенерации альцгеймеровского типа (НАТ) вызывается удалением обонятельных луковиц. У бульбэктомированных (БЭ) животных развиваются все основные признаки НАТ, включая потерю памяти, повышение уровня мозгового -амилоида (βА), снижение активности серотонин- и холинергической систем мозга, а также гибель нейронов в структурах, ответственных за память. На основании полученных данных нами выдвинута гипотеза о важной роли нарушений обонятельной системы в генезе БА, дальнейшим подтверждением которой явились данные об ускорении образования амилоидных бляшек в мозге БЭ трансгенных мышей – модели генетической формы БА. В настоящее время внимание исследователей привлечено к анализу функции βА в здоровом мозге. В результате сопоставления динамики возрастного изменения уровня мозгового βА нами установлено, что двух-трехкратное увеличение его содержания у старых контрольных животных не приводит к ухудшению пространственной памяти, в то время как десятикратное и более возрастание уровня βА у старых БЭ и трансгенных мышей сопровождается потерей памяти. В последние годы расширилось представление о нейротоксических механизмах βА, играющего ключевую роль в генезе БА. В частности, установлена его способность к комплексообразованию с ацетилхолиновыми α7 никотиновыми рецепторами (α7нАХР), что вызывает активацию эндоцитоза и способствует проникновению βА в клетку с инициацией в ней апоптоза. Мы предположили, что индукция антител к определенным сайтам на α7нАХР может оказать протекторный эффект на нейроны. Иммунизация синтетическими фрагментами этого рецептора вызывала выработку специфических антител, которые определялись не только в крови, но и в спинномозговой жидкости БЭ животных. У БЭ мышей, подвергнутых иммунизации, оставалась сохранной память и не происходило возрастание уровня мозгового βА. В результате комплексных исследований нами отобран перспективный пептид, обладающий высокой иммуногенностью и выраженной протекторной активностью у БЭ животных. Другим широко обсуждаемым подходом к лечению БА является использование специфических нейроростовых и нейро-трофических факторов, однако серьезным препятствием является невозможность их прохождения через ГЭБ. Нами был использован короткий синтетический аналог пептида – активатора роста головы гидры (АРГГ), который проявляет нейроростовую активность при регенерации беспозвоночных. Являясь консервативными химическими регуляторами, пептиды сохраняют свою активность на разных ступенях эволюции. АРГГ обнаружен в развивающемся мозге млекопитающих, а также в гипоталамусе взрослых животных и человека. Интраназальное введение крайне малых количеств этого пептида предотвращало ухудшение памяти БЭ животных и защищало нейроны коры и гиппокампа от гибели. Возможно, эффект связан со способностью АРГГ увеличивать синтез нейрональных SorLa рецепторов, внутриклеточный фрагмент которых взаимодействуя с АРР, затрудняет образование из него βА. Данные свидетельствуют о перспективности дальнейших исследований АРГГ для разработки эффективной профилактики и лечения БА.

ПРЕКЛИНИЧЕСКАЯ СТАДИЯ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПОИСК ДИАГНОСТИЧЕСКИХ МАРКЕРОВ

М.В. Угрюмов

Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН, Москва

Дефицит одного из наиболее широко распространенных в мозге классических нейротрансмиттеров – дофамина, возникающий при гибели синтезирующих их нейронов, у человека приводит к тяжелейшим нейродегенеративным заболеваниям (НДЗ). К ним, в частности, относится болезнь Паркинсона (БП), обусловленная дегенерацией дофаминерги-ческих нейронов нигростриатной система мозга. БП в течение 20-30 лет протекает без проявления клинических симптомов в так называемой досимптомной, или преклинической стадии. Первые симптомы проявляются при дегенерации 80 % дофаминергических нейронов, обычно в возрасте 50-60 лет. Затем заболевание быстро прогрессирует и, несмотря на патогенетическое лечение, приводит к инвалидизации больного и даже к летальному исходу. Отсюда вытекает необходимость разработки преклинической диагностики и профилактического лечения, которое следует начинать в преклинической стадии. Клиническим исследованиям должно предшествовать экспериментальное моделирова-ние досимптомной стадии БП, что и явилось основной задачей данного проекта.

В результате проведения совместных исследований с Институтом фармакологии РАМН (член-корреспондент РАМН К.С.Раевский) и Ин-ститутом общей патологии РАМН (академик РАМН Г.Н.Крыжановский) разработаны схемы введения мышам доз 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетра-гидропиридина (МФТП), специфического нейротоксина, при которых происходили органические и метаболические изменения в нигростриа-тной системе, но при этом отсутствовали изменения моторного поведе-ния. Так, введение определенных доз МФТП приводило к снижению уровня дофамина и его метаболитов в стриатуме в диапазоне от 25 до 60 % при отсутствии изменений в уровне этих веществ в черной субстанции. Несмотря на сохранение нормального уровня дофамина, число нейронов в черной субстанции снижалось в зависимости от дозы в диапазоне от 20 до 40 %. Полученные данные свидетельствуют о дегенерации части дофа-минергических нейронов под действием МФТП и компенсаторном усилении синтеза дофамина в сохранившихся нейронах. Это может проис-ходить в результате усиления продукции тирозингидроксилазы, скорость-лимитирующего фермента синтеза дофамина, и/или увеличения актив-ности этого фермента. Разработанные модели ранней, средней и поздней фаз досимптомной стадии БП позволят в ближайшем будущем сосредото-чить усилия на исследовании компенсаторных механизмов, включаю-щихся при функциональной недостаточности дофаминергических нейро-нов, на поиске эндогенных маркеров этой недостаточности и разработке превентивной терапии, направленной на мобилизацию компенсаторных процессов и замедление гибели дофаминергических нейронов. В клини-ческом исследовании в крови у девяти пациентов с подозрением на БП сразу же после появления у них первых симптомов и до начала специ-фической терапии ДОФА-содержащими препаратами были измерены концентрации пролактина, кортизола, а также метаболитов дофамина – потенциальных эндогенных маркеров преклинической стадии БП.

ФУНКЦИИ ПРЕСЕНИЛИНА 1 И БОЛЕЗНЬ АЛЬЦГЕЙМЕРА

A.Л. Шварцман 1,2), С.В. Саранцева 2), К.В. Соловьев 1), О.Рунова 1), Е.Талалаева 1), М. Витек 3)

1) Институт экспериментальной медицины РАМН, Санкт-Петербург.
2) Петербургский Институт ядерной физики, Гатчина, Ленинградская область. 3) Отдел неврологии, Медицинский центр Университета Дюка, Дурем, США

Подавляющее большинство случаев ранней семейной формы болезни Альцгеймера (БА) вызваны мутациями в гене пресенилина 1 (PS1). В то же время клеточные функции PS1 остаются не вполне понятными. В настоящее время можно считать доказанным, что PS1 является интегральной частью мембранного протеазного комплекса, называемого -секретазой, и участвует в генерации амилоид-бета протеина (Аβ), главного компонента амилоидных отложений в мозге больных.

В то же время существует целый ряд данных, свидетельствующих, что патологические процессы при БА нельзя объяснить лишь повышенной секрецией А. Эксперименты на трансгенных животных и обследование больных в ранней фазе БА показало, что нарушение памяти и дисфункция синапсов происходят в отсутствии амилоидогенеза и предшествуют гибели нейронов. Более того, показано что многие мутации в PS1 ведут не к повышению тотального уровня А в сыворотке крови, а, напротив, к его снижению. Эти данные ясно показывают, что нормальные клеточные функции PS1 и природа дисфункций, вызываемых мутациями PS1 при БА, не исчерпываются участием этого белка в -секретазном комплексе.

Мы провели иссдедование экспрессии PS1 на клеточную поверхность в культивируемых Т-лимфоцитах человека и первичных нейронах мыши. Выбор этих двух типов клеток был не случаен. Во-первых, и нейроны, и Т-лимфоциты представляют мотильные поляризованные клетки с ярко выраженными конусами роста, во-вторых, в них отмечен высокий уровень экспрессии эндогенного PS1. Результаты иммуноэлектронной сканиру-ющей микроскопии с использованием наночастиц коллоидальнеого золота показывают удивительное сходство распределения PS1 на экстраклеточной поверхности нейронов и Т-лимфоцитов. В обоих типах клеток PS1 концентрируется на поверхности клеточных структур, которые обеспечивают клеточную подвижность и межклеточные контакты: ламеллиподиуме в Т-лимфоцитах и конусах роста в нейронах.

Анализ специфичности экстраклеточного распределения PS1 в Т-лим-фоцитах был проведен в сравнении с двумя другими белками: рецептором клеточной адгезии CD44 и TCR (T-cell receptor) рецептором клеточной поверхности, не участвующим в процессах клеточной адгезии. СD44 и PS1 концентрировались на ламелиподиуме клеток после их адгезии на коллагеновом матриксе. Этот эффект, однако, не отмечался для TCR. В культурах кортикальных нейронов мыши высокая концентрация PS1 на поверхности растущего конуса наблюдалась при интернейронных контактах. Суммируя наши данные, мы предполагаем, что PS1 может быть непосредственно вовлечен в процессы клеточной адгезии в мотильных поляризованных клетках и непосредственно участвовать в формирования и поддержания синаптических контактов в нейронах.

CAЙТ-СПЕЦИФИЧЕСКАЯ ДЕГРАДАЦИЯ ОСНОВНОГО БЕЛКА МИЕЛИНА АУТОАНТИТЕЛАМИ ПРИ НЕЙРОДЕГЕНЕРАТИВНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ ЧЕЛОВЕКА И У МОДЕЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ

А.Г.Габибов1), Н.А.Пономаренко1), О.М.Дурова1) A.А.Белогуров1), А.В.Решетняк1), Г.Б.Телегин3), В.К.Мисиков2), В.Д.Кнорре1), А.И.Алехин4), Н.Г.Гончаров4)

1) Институт биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, Москва 2) Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского, Москва, 3)Филиал института биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, Пущино, 4)ЦКБ РАН, Москва

Развитие нейродегенеративных процессов зачастую сопровождается присутствием выраженной аутоиммунной компоненты. В последние годы, несмотря на неопровержимые данные о приоритете Т-клеточного ответа в развитии такого известного патологического процесса, как рассеянный склероз, появились данные о роли В-клеточной компоненты. Аутоанти-тела к нейроантигенам и их фрагментам, таким как МВР, МОG и другие являются характеристическим прогностическим критерием развития процесса. Факторы, приводящие к массовой демиелинизации нервных волокон при рассеянном склерозе (РС), неизвестны. Одна из наиболее обоснованных теорий патогенеза отводит основную роль в разрушении миелина воспалительному процессу, связанному с аутоиммунными реакциями. Роль «первичного звена», тригерного механизма запуска процесса остается невыясненной. Электронная микроскопия высокого разрешения продемонстрировала значительное скопление аутоантител к основному белку миелина в районах демиелинизации у больных рассеянным склерозом и на моделях животных, характеризующихся развитием экспериментального аллергического энцефаломиелита (ЕАЕ), патологии близкой к РС. Несколько лет назад в ходе работы над данной программой нами было выдвинуто предположение о роли аутоантител в каталитической деградации нейрональных антигенов. В этой связи участие аутоантител к основному белку миелина, обладающих специфической протеолитической активностью по отношению к антигену может играть роль в патогенезе заболевания. В прошлые годы нашим коллективом было однозначно показано наличие подобной активности в сыворотках больных рассеянным склерозом у мышей линии SJL, развивающих ЕАЕ. Нами показана корреляция антител-опосредованной каталитической активности со стадией инвалидизации (EDSS). Исследо-валась специфичность деградации МВР как аутоантигена в ходе взаимодействия с аутоантителами. В текущем году количество больных с нейрональными заболеваниями, исследованных нами на наличие каталитической активности аутоанетител существенно расширилось. Нами была составлена когорта больных с РС (85), инсультом (12), миелопатией (15), болезнью Паркинсона (2) и здоровых доноров (35). С помощью сконструированных рекомбинантных субстратов удалось выработать количественные параметры наблюдаемой in vitro реакции деградации МВР. В текущем году мы сконцентрировали также свое внимание на исследованиях модельных животных, развивающих ЕАЕ. Эффективные модели РС необходимы для разработки новых подходов к терапии этого заболевания, в частности с применением новых физиологически активных соединений пептидной природы. Анализ иммунного ответа в группе животных показал, что наиболее адекватный ответ на эпитопы МВР, сравнимый с пациентами с РС развивают мыши DA. Нами получен набор петидов, фрагментов МВР и разработаны схемы тестирования их в качестве потенциальных лекарственных средств.

ЭКСПРЕССИЯ РЕЦЕПТОРОВ К ДОФАМИНУ

ПРИ НЕЙРОДЕГЕНЕРАТИВНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ – ГИПЕРПРОЛАКТИНЕМИИ И БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА

С.Г. Георгиева1,2), А.Н. Краснов1), Ю.В. Николенко1), Н.А. Максимычев1)

1)Институт биологии гена РАН, Москва
2) Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, Москва

В основе патогенеза ряда тяжелейших социально значимых нейроде-генеративных заболеваний, таких как гиперпролактинемия и болезнь Паркинсона, лежит спонтанная дегенерация дофаминергических нейронов, локализованных в различных отделах мозга и участвующих в регуляции различных физиологических функций. Первые 20-30 лет болезнь развивается без проявления клинических симптомов, что делает крайне трудным ее выявление. В то же время выявление заболевания на преклинической стадии является крайне важным. Предполагается, что отсутствие клинических симптомов в первые десятилетия развития заболевания объясняется включением механизмов пластичности мозга, обеспечивающих компенсацию функциональной недостаточности дегенерирующих ДА-ергических нейронов. Одним из компенсаторных механизмов при дегенерации ДА-ергических нейронов может быть изменение уровня экспрессии рецепторов к ДА.

Целью выполняемого проекта является проведение сравнительного анализа экспрессии рецепторов к ДА в периферических клетках-мишенях у больных и на модельных системах. Оценить изменение уровня экспрессии рецепторов к ДА в лимфоцитах у пациентов в ранней клинической стадии болезни Паркинсона при дегенерации ДА-ергических нейронов нигростриатной системы. На первом этапе проекта была создана оптимальная тест система для определения уровня транскрипции генов рецепторов к ДА в лимфоцитах с использованием ПЦП в режиме реального времени. Были подобраны условия выделение РНК из венозной крови, подобраны оптимальные условия ПЦР – реакции. Далее был определен нормальный уровень транскрипции генов рецепторов к ДА в лимфоцитах у группы контрольных (здоровых) лиц. Был определен уровень мРНК рецепторов к ДА в лимфоцитах у больных. Сделан предварительный вывод о корреляции между изменением уровня экспрессии рецепторов к ДА и возникновением заболевания. В дальнейшем предполагается провести исследования на более большом количестве пациентов и здоровых лиц (сравнить экспрессию у разных возрастных групп и в зависимости от пола).

Поиск генетических маркеров спорадической формы болезни Паркинсона

П.А.Сломинский1), Е.В. Семенова1), М.И.Шадрина1), С.Н.Иллариошкин2),

Г.Х.Багыева 2) , Е.Д.Маркова 2), И.А.Иванова-Смоленская 2), С.А.Лимборская1)

1) Институт молекулярной генетики РАН, Москва, Россия
2) ГУ Центр неврологии РАМН, Москва, Россия

Болезнь Паркинсона – нейродегенеративное заболевание, которое в большинстве случаев носит спорадический характер и относится к мультифакториальным заболеваниям с генетической предрасположен-ностью. Генетическая предрасположенность к этому заболеванию определяется совокупным действием целого ряда генов, большинство из которых до сих пор не идентифицированы. Одной из причин развития болезни Паркинсона являются мутации в гене белка паркина (PARK2), причем основным типом мутаций в этом гене являются делеции или дупликации отдельных экзонов или групп экзонов. Для их анализа разработан метод TaqMan ПЦР в реальном времени в технологии, позволяющий оценивать копийность экзонов гена паркина путем сравнения интенсивности амплификационных сигналов от экзона этого гена и от гена-свидетеля. С помощью разработанного метода проведена оценка делеций и дупликаций в гене паркина (PARK2) у российских больных с ранней (возраст дебюта до 45 лет) и классической (возраст дебюта более 55 лет) спорадической формой болезни Паркинсона. Показано, что перестройки гена паркина играют важную роль в патогенезе обоих форм спорадической болезни Паркинсона – суммарная частота всех делеций экзонов у спорадических больных БП с ранним началом развития достигает 14,5 %. При поздней форме заболевания делеции и дупликации отдельных экзонов выявлены у 4 % больных. Наиболее часто при этом делеции захватывают экзоны 3 и 4 гена паркина. Еще одним из генов болезни Паркинона является ген киназы с лецин богатыми повторами (дардарина) LRRK2 и нами был проведен поиск одной из патогенетически значимых мутаций в этом гене, G2019S, в выборке из 315 больных с разными формами заболевания. Обнаружено трое носителей этой мутации, причем в одном случае выявлено сочетание мутации G2019S с мутацией в гене паркина – дупликацией экзона 5. Мутация G2019S обнаружена на фоне двух разных полиморфных гаплотипов гена дардарина.

МЕХАНИЗМЫ НАРУШЕНИЯ КОГНИТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ

НА МОДЕЛЯХ БОЛЕЗНИ АЛЬЦГЕЙМЕРА И ФУЛЛЕРЕНЫ

И.Я. Подольский1,2), Е.Г. Макарова1,2), Е.А. Муганцева1,2), О.Л.Кордонец1), О.В. Годухин1,2), Р.Я. Гордон3), Я.Б. Казанович4),

Ф.Э. Ильясов1), В.В. Жунина5), L. Khirug6)

1) Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино
2) Пущинский Государственный университет, Пущино
3) Институт биофизики клетки РАН, Пущино
4) Институт математических проблем биологии РАН, Пущино
5) Больница ПНЦ РАН, Пущино
6) Neuroscience Center, University of Helsinki, Helsinki

Бета-складчатость белка предшественника бета-амилоида (APP), усиленный протеолиз APP и агрегация Aβ1-40 и Aβ1-42 имеют ключевое значение в патогенезе болезни Альцгеймера (БА). Повреждение глутаматергических синапсов гиппокампа, по-видимому, – одно из наиболее ранних нарушений, вызываемых Aβ1-42.

Исследование действия фуллеренов С60 и их производных на патоге-нез БА – новая интригующая проблема. Фуллерен С60 – симметричная сферическая каркасная молекула углерода, состоящая из 60 атомов углерода, диаметром около 0.7 нм, имеет уникальные физико-химические и биологические свойства. Мы предполагаем, что следующие свойства водорастворимых фуллеренов и их производных представляют особый интерес в связи с исследованием БА: способность нарушать агрегацию β-амилоидных пептидов (Aβ); мембранотропная и антиоксидантная активности и ингибирование ферментов, например некоторых протеаз.

Совместно с З.А. Подлубной и сотр. мы впервые в ультраструктурных исследованиях in vitro показали, что фуллерен (препарат С 60 FWS) ОКАЗЫВАЕТ антиагрегационное действие на Aβ25-35 и Aβ1-42. На срезах гиппокампа фуллерен в концентрациях 10-8 – 10-6 М не оказывал цитотоксического действия на глутаматергические синапсы пирамидных нейронов. Методом мультифотонной микроскопии показано наличие Aβ в головном мозге крыс после однократного внутрижелудочкового введения (в/ж) преагрегированного Aβ25-35. Через 2, 4 и 8 недель после введения Aβ25-35 у взрослых крыс наблюдались нарушения спектральной и корреляционной характеристик ЭЭГ гиппокампа и фронтальной коры, а также нарушения пространственной памяти и решения вероятностной задачи. Методом микроспектрофлуореметрии показано нарушение белоксинтезирующей системы в пирамидных нейронах поля СА1 и СА3 гиппокампа после введения Aβ25-35. По предварительным данным в/ж введение фуллерена ослабляло грубые нарушения когнитивных процессов у старых (22 месяца) хронически стрессированных крыс, а также нарушения у взрослых крыс, вызванные введением Aβ25-35.

Наши данные впервые показали, что «чистый», химически немоди-фицированный фуллерен С60 оказывает антиагрегационное действие и ослабляет нарушения когнитивных процессов (Podolski et al. 2007). Необходимо расширить исследования фуллеренов и их производных как возможных средств для эффективной терапии БА. Для диагностики больных с ранними когнитивными расстройствами нами разработан компьютерный тест на кратковременную пространственную память.

Podolski et al., J Nanosci Nanotechnol. 2007 7(4-5):1479-85.

Работа поддержана грантом «Фундаментальные науки – медицине» и грантом РФФИ № 05-04-49331.

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТАБОЛИЗМА АМИЛОИДНОГО ПЕПТИДА

В НЕРВНОЙ ТКАНИ В ПРОЦЕССЕ СТАРЕНИЯ И ПОСЛЕ ГИПОКСИИ, ПОВЫШАЮЩЕЙ РИСК ВОЗНИКНОВЕНИЯ КОГНИТИВНЫХ РАССТРОЙСТВ И БОЛЕЗНИ АЛЬЦГЕЙМЕРА: ПОИСК МЕТОДОВ РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ, ПРОФИЛАКТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ

И.А. Журавин1), Н.Н. Наливаева1,3), С.А. Плеснева1), Н.Л. Туманова1), Д.С.Васильев1), Н.М. Дубровская1), Е.Г. Кочкина1), С.И.Гаврилова2),

Г.Ш.Бурбаева 2), И.С. Бокша 2), Я.Б.Федорова 2), A.J. Turner3)

1)Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М.Сеченова,

РАН, Санкт-Петербург, 2)Научный центр психического здоровья РАМН, Москва, Россия, 3) Institute of Molecular and Cellular Biology, Faculty of Biological Sciences, University of Leeds, Leeds, U.K.

С целью выявления корреляции между изменениями когнитивных функций, нарушением баланса в метаболизме амилоидного пептида и биологическими маркерами доклинических этапов развития болезни Альгеймера (БА) исследованы нейродегенеративные процессы в нервной системе, происходящие в результате действия патогенных факторов в раннем онтогенезе и в процессе старения, а также молекулярные и нейрофизиологические изменения в нервной ткани, приводящие к когнитивным нарушениям и развитию БА.

В работе проводились клинико-психопатологические, молекулярно-генетические (определение ApoE4 генотипа) исследования и анализ состояния мозга пациентов с диагностированной БА и лиц с мягким когнитивным снижением (МКС). Выполнена работа по анализу предпо-лагаемых маркеров – биологических предикторов БА – ферментативной активности цитохром с-оксидазы и количества белка, подобного глутаминсинтетазе (ГСПБ) в тромбоцитах периферической крови. Уровень ГСПБ в тромбоцитах крови лиц из групп с MКС и БА различается. Установлена клинико-генетическая неоднородность синдро-ма МКС. Большинство пациентов с первично диагностированным синдро-мом МКС соответствовали амнестическому мультифункциональному типу, у меньшей части более молодых пациентов, с меньшей когнитивной недостаточности и редкостью генотипа ApoE4(+) структура синдрома приближалась к амнестическому монофункциональному типу. Выявлена взаимосвязь между степенью когнитивного дефицита и присутствием в структуре синдрома «сенильноподобных» личностных изменений.

В экспериментах на животных выявлено, что старые крысы (12-18 мес) хуже ориентируются в радиальном лабиринте по сравнению с 4-ме-сячными (число ошибочных побежек 11,8±1,17 % и 2,43±0,84 % соот-ветственно) и эта тенденция драматически усиливается у старых крыс, перенесших пренатальную гипоксию (18,5±1,19 %). Предполагается, что причиной такого ухудшения памяти у старых крыс наряду с морфоло-гическими изменениями (снижение количества клеток и синаптоподин-позитивных шипиков в коре и гиппокампе) может являться недостаток активности амилоид-деградирующих ферментов, поскольку их содержа-ние и активность достоверно снижается с возрастом, особенно после гипоксии. Анализ уровня экспрессии амилоид-деградирующего фермента инсулизина (ИДФ) показал, что при старении в коре мозга наблюдается существенный дефицит (на 55 %) экспрессии мРНК этого фермента. Снижение экспрессии мРНК ИДФ (на 45 %) также наблюдалось в клетках нейробластомы NB7, культивируемых в условиях гипоксии. При поиске соединений, способных повышать экспрессию ИДФ и других амилоид-деградирующих ферментов, было обнаружено, что синтетический тетрапептид эпиталон способен предотвращать снижение уровня экспрессии ИДФ и неприлизина, вызванное гипоксией, в то время как дипептид вилон обладал защитными свойствами только в отношении ИДФ. Действие этих пептидов по своей интенсивности было сравнимо с действием антиоксиданта зеленого чая эпигаллокатехин-3-галлата. Данные исследования расширяют наши представления о характере ранних изменений уровня экспрессии амилоид-деградирующих ферментов при гипоксии и в ходе старения мозга и указывают на возможность повышения уровня их экспрессии с помощью синтетических препаратов.

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ НЕЙРОГУМОРАЛЬНОЙ

РЕГУЛЯЦИИ ПОД ВЛИЯНИЕМ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

И.А.Журавин1), С.Н.Кузьмин 2), С.И.Морозова 2), Г.А.Определяков3)

1)Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М.Сеченова РАН, С.-Петербург. 2)Санкт-Петербургская клиническая больница РАН,

С.-Петербург. 3)ОАО "Мера", Н. Новгород

Гипертермия как метод лечения хорошо известен в практике онкозаболеваний и до недавнего времени использовался только в рамках онкотерапии и то весьма ограничено. Это связывали с высокой степенью риска проведения манипуляции, что ограничивало применение метода только у больных с терминальными стадиями онкозаболевания.

Метод развивался и совершенствовался. Основные направления клинического и технического поиска определялись обеспечением безопасности процедур для человека, повышением терапевтической эффективности, совершенствованием методик проведения процедуры, изучением интимных механизмов противоопухолевого влияния высоких температур, а также поиском новых теплоагентов.

В последние годы стали появляться работы о выходе общей гипертермии (общего согревания) за пределы онкологии. Особо следует отметить такие успехи термотерапии, как: купирование абстинентного синдрома у наркозависимых и лиц, страдающих алкоголизмом, лечение гормонозависимой бронхиальной астмы, болевого синдрома при дегенеративно-дистрофических заболеваниях позвоночника, хронической урогенитальной инфекции, в том числе с сопутствующим нарушением детородной функции. Эти успехи стали возможны благодаря последним достижениям в разработке безопасных техник проведения процедуры гипертермии.

Авторами разработан новый способ проведения процедуры, основанный на отказе от анестезиологического сопровождения за счет снижения действенного уровня температурного воздействия и превентивной медикаментозной подготовки больного. Это позволяет сделать процедуру абсолютно безопасной при сохранении высокой степени терапевтической эффективности и расширить диапазон ее использования.

Авторами были проведены исследования клинических эффектов при лечении таких заболеваний, как наркомании, дегенеративно- дистрофические заболевания позвоночника, хронические урогенитальные инфекции, тяжелые депрессивные состояния с хорошим эффектом. При проведении лечения исследовались нейрогуморальные механизмы организма на температурное воздействие, в результате получены убедительные данные о существенной динамике тропных и периферических гормонов с вполне определенной и направленной динамикой.

Проведенные исследования позволяют рассматривать гипертермию как перспективный метод лечения не только онкологических больных, а также целого ряда других не менее опасных и инвалидизирующих заболеваний (ВИЧ, гепатиты, аутоиммунная патология и пр.). Эти исследования заставляют изменить концептуальный подход к общей термотерапии как эволюционно сформированному защитному способу, с помощью которого срабатывают механизмы противостояния любой внешней агрессии.

Выводы из вышеизложенного следующие:

  • гипертермическое воздействие на центральные звенья объясняют ряд новых лечебных эффектов и предполагают более широкое использование данного метода в лечебной практике;

  • необходимо проведение дальнейших исследований физиологи-ческих механизмов центрального звена;

РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА МЕТОДОВ ВЫДЕЛЕНИЯ МАРКЕРОВ РАННЕГО ПАРКИНСОНИЗМА ПРИ ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИЧЕСКОМ ОБСЛЕДОВАНИИ ПАЦИЕНТОВ

Ю.В.Обухов1), Т.А.Воронина2), Г.Д.Кузнецова3)

1) Институт радиотехники и электроники РАН
2) ГУ НИИ фармакологии им. В.В. Закусова РАМН
3) Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН

Целью работы являлось выявление прогностически значимых ЭЭГ показателей для ранней диагностики проявлений паркинсонического синдрома у больных болезнью Паркинсона (БП). Исследование проведено у 9 больных болезнью Паркинсона (5 мужчин и 4 женщины) наблюдаемых в центральной клинической больнице РАН. Возраст больных составлял от 59 до 69 лет. Степень тяжести заболевания колебалась от 1 до 3 баллов по шкале Хен и Яра Регистрация компьютеризированного ЭЭГ проводилась в обычном кабинете врача. Больной находился в положении сидя с закрытыми глазами. Проводилась монополярная запись ЭЭГ с использованием ушных электродов в качестве референтных. 16 активных электродов располагались в соответствии с международной системой Джаспера «10-20», с охватом основных зон поверхности головы. Запись ЭЭГ велась в состоянии расслабленного бодрствования. Использовались 21-канальный нейрограф «НЕЙРОТРЕВЕЛ» с установленными фильтрами на 32 Гц и постоянной времени 0.3, работающий на базе IBM-PC 586 и компьютерный комплекс «Нейросенсор» с программным обеспечением для обработки ЭЭГ.

При визуальном анализе ЭЭГ определялись нарушения основного ритма и наличие патологических знаков. Показано, что отклонения ЭЭГ от нормы отмечались у всех пациентов. В основном эти различия касались нарушения основного ритма. В ЭЭГ всех пациентов отмечалось наличие неспецифической пароксизмальной активности в виде разрядов групп тета-волн и острых альфаподобных волн.

Наиболее ярким и характерным показателем изменения ЭЭГ для всех пациентов с БП вне зависимости от срока заболевания было наличие пачкообразной бета-активности.

Для анализа временных соотношений между вспышками бета колебаний в правом и левом полушарии был проведен вейвлет-анализ ЭЭГ. Для анализа были взяты отведения, где амплитуда бета-колебаний была наиболее высокой. Оказалось, что в пределах одного полушария наблюдается хорошая синхронность возникновения вспышек бета колебаний. Напротив, при исследовании электрической активности симметричных точек коры было обнаружено четкое рассогласование во времени, т.е. вспышки бета активности в правом и левом полушарии не совпадали по времени.

Для выявления частотной динамики ЭЭГ помимо вейвлет-анализа использовался также новый подход, в основе которого лежит многомасштабный корреляционный анализ нестационарных сигналов. Анализ участков с выраженными бетта-ритмами позволил определить частоты ритмов в 10–14 Гц (в бета-1 диапазоне) и 20-22 Гц (в бета-2 диапазоне) и их динамику. Найдено, что на некоторых участках частота может оставаться приблизительно постоянной, на других же может заметно изменяться – до 10 % на участке. Кроме того, установлено, что в некоторые моменты времени частота может изменяться скачком на приблизительно те же 10 %.

Таким образом, согласно полученным данным наиболее прогностически значимыми изменениями в ЭЭГ на ранних стадиях развития БП является появление пачкообразной активности в бета-2 диапазоне частот биоэлектрической активности мозга больных БП. Несмотря на небольшое число наблюдений (9 больных) удалось подтвердить значимость пачкообразной активности для ранней стадии БП и выявить наиболее значимый поддиапазон – бета-2. Обнаружена тонкая частотно-временная структура бета-активности.

1.2. Общие вопросы этиологии и патогенеза

ИССЛЕДОВАНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ МЕХАНИЗМОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЗАЩИТНЫХ СИСТЕМ КЛЕТКИ ПРИ СИСТЕМНОМ ВОСПАЛИТЕЛЬНОМ СИНДРОМЕ И СЕПСИСЕ У МЫШЕЙ. ПОИСК НОВЫХ НАПРАВЛЕНИЙ ЛЕЧЕНИЯ

Е.Г.Новоселова, С.М.Лунин, Т.В.Новоселова, М.О.Хренов, Д.М.Черенков

Институт биофизики клетки РАН, Пущино

Синдром системного ответа на воспаление (ССВО) и сепсис, часто возникающие как постхирургические и посттравматические последствия, связаны с исключительно опасной клинической ситуацией, когда лечение с применением мощных антибиотиков и современных методов интенсивной терапии не гарантируют излечения и дают высокий процент летальных исходов. Значение иммунного дефицита в патогенезе сепсиса до настоящего времени изучено недостаточно, при этом многие исследо-ватели приходят к выводу об исключительной важности состояния иммунного статуса организма для лечения тяжелых воспалений. В настоящей работе было проведено исследование иммунного статуса мышей с острым и хроническим воспалением, вызванным, соответствен-но, однократным или пролонгированным введением липополисахарида (ЛПС) из Escherihia coli. При моделировании хронической формы воспаления ЛПС вводили ежедневно в течение 11 дней, при этом дозу токсина постепенно увеличивали в пределах от 25 до 250 мг/100 г веса тела. Такой метод позволял моделировать ситуацию инфекционного заражения, когда при размножении бактерий прогрессивно увеличивается содержание бактериального токсина в организме. Установили, что при такой форме хронической интоксикации 40 % животных в течение месяца погибали – это близко к показателю летальности у пациентов с сепсисом. Результаты показали, что и острое и хроническое воспаления вызывают дисбаланс иммунной системы животных, при этом наблюдали значитель-ную активацию продукции фактора некроза опухолей (TNF- и TNF-), оксида азота (NO) и белков теплового шока (Hsp70 и Hsp90-). Сравнительно более значительные изменения продукции защитных молекул были отмечены при остром токсическом стрессе; напротив, при хронической интоксикации способность клеток отвечать на стресс высоким уровнем продукции белков теплового шока, TNF и NO постепенно снижалась. Изучали возможность снижения уровня токсических реакций с использованием двух подходов: предварительной стимуляцией активности иммунокомпетентных клеток или введения нейтрализующих антител к рецептору TLR4, который специфически связывает ЛПС. В качестве иммуномодуляторов использовали диету с липорастворимыми антиоксидантами (смесь α-токоферола, β-каротина и кофермента Q9), тимусные гормоны (тимулин и тимопентин) или низкоинтенсивные электромагнитные излучения (сантиметровые волны и лазерный свет). Было доказано, что предварительная стимуляция иммунной системы уменьшает уровень токсических реакций при острой и хронической интоксикации, снижая пики продукции цитокинов, белков теплового шока и NO. Антитела к рецептору TLR4 были также эффек-тивны только при их профилактическом введении – они заметно снижали амплитуду токсических реакций на уровне клетки, а также достоверно уменьшали смертность животных с синдромом системного ответа на воспаление, вызванного пролонгированным введением ЛПС с возрастаю-щей дозой. Таким образом, на данном этапе работы наши подходы по изучению механизмов регуляции уровня иммунных ответов на хроничес-кое воспаление позволили выявить динамику иммунной недостаточности и найти способы снизить тяжесть воспалительного процесса, применяя некоторые методы защиты организма от смертельно опасного заболева-ния. К сожалению, все попытки терапевтического воздействия при уже сформированном воспалительном процессе пока не увенчались успехом. Полагаем, что целесообразно продолжить эти исследования, поскольку мы получили предварительные результаты, свидетельствующие о высокой противовоспалительной эффективности гелданамицина – антибиотика, известного своей антиопухолевой активностью.

НЕДОСТАТОК МЕХАНИЧЕСКОЙ СТИМУЛЯЦИИ СКЕЛЕТА

КАК ПАТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ ФАКТОР ОСТЕОПОРОЗА

В.С.Оганов, В.Е.Новиков, А.В.Бакулин

ГНЦ РФ – ИМБП РАН, Москва

Эволюция взглядов на остеопороз в последнее десятилетие актуализировала проблему влияния механических факторов (физические нагрузки, мышечная активность) на интенсивность процессов формирования и ремоделирования костной ткани.

В соответствии с проектом в рамках программы «Фундаментальные науки – медицине» в докладе приводятся результаты анализа текущих исследований костной системы в различных ситуациях ее "вывода из употребления". Рассматриваются эффекты различных вариантов гипокинезии, естественной и экспериментальной, и невесомости, как наиболее демонстративного устранения механической нагрузки на скелет и снижения активности скелетных мышц, особенно постуральных. Приведены экспериментальные данные, свидетельствующие о линейной аппроксимации динамики величины мышечной массы и сократительных свойств постуральных мышц у животных в континууме 0–2 g.

На основании результатов исследований предлагается гипотеза о патогенезе остеопороза при дефиците механической нагрузки и мышечной активности. В качестве пусковых стимулов это могут быть: ослабление связи органического и минерального компонентов кости и усиление остеолитической активости остеоцитов как главного звена механосенсорной системы кости. В среднесрочном плане замедление формирования кости может быть результатом адаптивного ремоделирования как ответ на снижение механического стресса кости. Перераспределение жидкостных сред организма и связанные с ним перестройки в системе волюмо- и ионорегуляции могут провоцировать активацию остеокластической резорбции.

В рамках совершенствования диагностики исследована распростра-ненность и топография переломов позвонков у больных остеопорозом. Определение чувствительности и специфичности новой дополнительной программы для денситометра в сравнении со стандартной рентгено-графией показало возможность проведения диагностики переломов позвонков непосредственно при денситометрическом обследовании.

РОЛЬ РЕЦЕПТОРНЫХ ТИРОЗИНКИНАЗ В РЕГУЛЯЦИИ КИСЛОТНО-ЩЕЛОЧНОГО РАВНОВЕСИЯ

А.Г. Петренко1), И.Е. Деев1), К.П. Василенко2), О.В. Серова1), Н.В.Попова1), Ю.С. Романова1), А.Н. Мурашов1), Е.Б. Бурова2), Н.Н.Никольский2

1)Институт биоорганической химии им. акад. М.М. Шемякина
и Ю.А. Овчинникова РАН, Москва,
2)Институт цитологии РАН, Санкт-Петербург

Важным свойством живого организма является поддержание кислотно-щелочного равновесия и ионного состава внутренней среды, оптимально способствующего жизнедеятельности клеток в условиях влияния внешних и внутренних факторов. Физиологические процессы, контролирующие рН внутренних жидкостей организма, достаточно под-робно описаны. В то же время механизмы регуляции данных процессов на молекулярном уровне изучены недостаточно. Нами установлено, что изменение кислотности среды приводит к специфичным изменениям уровня фосфорилирования по тирозину отдельных белков в модельных клеточных линиях, что свидетельствует о возможном участии фосфотиро-зиновых сигнальных путей в клеточном ответе на изменение рН среды.

Нами впервые идентифицирован рецептор поверхности клетки, спо-собный активироваться в результате обработки щелочной средой – рецеп-торная тирозин-киназа IRR (insulin receptor-related receptor), открытая ранее благодаря ее гомологии с рецептором инсулина. Мы проанализи-ровали сигнальные пути, активируемые ИРР вследствие обработки ще-лочной средой стабильно трансфецированных клеточных линий. Было выявлено рецептор-зависимое фосфорилирование субстрата инсулиново-го рецептора и киназы Akt. Также показано, что в ИРР-экспрессирующих клетках при повышении рН среды происходит транслокация транспортеров глюкозы на цитоплазматическую мембрану, что сходно с основным механизмом стимуляции инсулином клеточного потребления глюкозы. Поскольку ИРР специфично расположен в отдельных популяциях клеток почек, желудка и поджелудочной железы, полученные нами результаты позволяют предположить, что состояние алкалоза способно стимулировать метаболизм в ИРР-содержащих клетках и таким образом осуществлять регуляцию кислотно-щелочного равновесия.

Для дальнейшей функциональной характеристики ИРР нами получен набор домен-специфичных и видо-специфичных антител, а также антитела против фосфорилированной формы ИРР. С их помощью, в частности, изучено распределение ИРР в клетках поджелудочной железы. Для анализа структурных особенностей активации рецептора щелочной средой сконструированы его химеры с заменой отдельных доменов внеклеточной части на их аналоги из инсулинового рецептора. Установлено, что чувствительность ИРР к щелочи определяется множественными доменами. Интересно, что один из полученных гибридных белков активировался как щелочной средой, так и инсулином, что свидетельствует о сходных структурных механизмах активации данных рецепторов. Нами показана активация энлогенного ИРР и внутриклеточных сигнальных белков в линии клеток инсулиномы min6. Также проведен анализ активации ИРР в органах мышей и крыс, у которых алкалоз был индуцирован соответствующей диетой.

НОВАЯ МЕТОДОЛОГИЯ В ИЗУЧЕНИИ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ОСНОВ САХАРНОГО ДИАБЕТА: ИДЕНТИФИКАЦИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОВ В ГОРМОНАЛЬНЫХ СИГНАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ, ФАКТОРОВ И МЕХАНИЗМОВ РАЗВИТИЯ ИНСУЛИНОВОЙ РЕЗИСТЕНТНОСТИ ТКАНЕЙ

М.Н. Перцева1), А.О. Шпаков1), Л.А. Кузнецова1), С.А. Плеснёва1), В.М.Бондарева1), О.В.Чистякова1), К.В.Деркач1), М.Ф.Баллюзек2), Е.А.Манова2)

1)Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М.Сеченова РАН, Санкт-Петербург,
2)Клиническая больница РАН, Санкт-Петербург

Исследования посвящены актуальнейшей проблеме современной медицины – сахарному диабету. Разработанный инновационный подход, включающий выявление молекулярных дефектов в открытых авторами аденилатциклазных сигнальных механизмах (АЦСМ) действия пептидов инсулинового суперсемейства с применением функциональных зондов и наноразмерных синтетических пептидов как биосенсоров, позволил, идентифицировать ряд нарушений в АЦСМ действия изучаемых пептидов при сахарном диабете.

I. Диабет 2-го типа у человека: а) Впервые в миометрии женщин открыты шестикомпонентные АЦСМ действия инсулина, инсулино-подобного фактора роста 1 (ИФР1) и релаксина, совпадающие по своей организации с обнаруженными ранее в тканях млекопитающих животных; б) впервые идентифицированы молекулярные дефекты в АЦСМ действия указанных гормонов в миометрии беременных женщин с диабетом 2-го типа. Они локализованы на уровне аденилатциклазы (увеличение базальной активности, ведущее к снижению реакции фермента на гормоны), Gs-белка (снижение ГТФ-связывания) и сопряжения этих двух сигнальных белков (ослабление). В результате при диабете 2-го типа в миометрии нарушаются сигнал-проводящие функции АЦ-зависимых сигнальных систем, участвующих в действии целой группы гормонов инсулиновой природы.

2. Экспериментальный стрептозотоциновый (СТ) диабет. Впервые с применением наноразмерных синтетических пептидов, структурно гомологичных С-концевым пептидам α-субединиц Gi и Gs белков, идентифицированы молекулярные нарушения в 3-компонентных АЦСМ действия биогенных аминов, релаксина и соматостатина в мозговой ткани и миокарде крыс со СТ диабетом 1-го и 2-го типов. Установлено, что регуляторные эффекты гормонов, действующих через Gi белки, существенно ослабляются в этих тканях. Между тем эффекты гормонов, реализуемые через Gs белки, снижаются в миокарде, но практически не меняются в мозге. Это свидетельствует о тканеспецифичности нарушений в АЦСМ действия изучаемых гормонов и о более сильном повреждении ингибирующих сигнальных путей при диабете.

3. Молекулярные причины инсулиновой резистентности. Инсулино-вая резистентность (ИР) тканей представляет собой комплексные явления, включающие дефекты в гормональных сигнальных системах, первично связанные с различными факторами, в частности с гипергликемией. Исследовали роль гипергликемии, экспериментально вызванной введением нормальным крысам глюкозы in vivo. Ранее нами установлено, что в условиях гипергликемии резко ослабляется чувствительность АЦСМ к инсулину. В этом году показано, что гипергликемия (1 час) приводит к увеличению базальной активности АЦ и отчетливому снижению ответа АЦСМ на биогенные амины в миокарде. В мозговой же ткани краткосрочная гипергликемия не влияла на АЦ стимулирующее действие серотонина и релаксина, что указывает на тканеспецифичность реакции АЦСМ на гипергликемию.

Сделан вывод о полигормональном генезе сахарного диабета и системном ответе гормонокомпетентных клеток на эту патологию.

АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ТЕНДЕНЦИЙ, КАСАЮЩИХСЯ СОСТОЯ-НИЯ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ РЕГИОНОВ РОССИИ

ЗА ПЕРИОД 1965-2005 гг., И ПРОГНОЗ ИХ ИЗМЕНЕНИЯ ДО 2010 г.

С УЧЕТОМ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ И МЕР ПО УЛУЧШЕ-НИЮ КАЧЕСТВА ЖИЗНИ НАСЕЛЕНИЯ В ЭТИХ РЕГИОНАХ

А.В.Шафиркин, А.С. Штемберг

Государственный научный центр РФ – Институт медико-биологических проблем РАН

В отчете за 2005 год по программе Президиума РАН «Фундаментальные науки – медицине» на основе представленной модели снижения компенсаторных резервов организма, определяющей ускоренное старение при хроническом действии различных экологических и социальных факторов, были сопоставлены риски ежегодного увеличения частоты заболеваемости и смертности населения от воздействия этих факторов. В настоящей работе проведен ретроспективный анализ изменения заболеваемости и смертности населения, а также ведущих показателей, определяющих развития демографического кризиса не только в среднем по России, но и в 77 субъектах Российской Федерации в Дальневосточном, Сибирском, Уральском, Приволжском, Южном, Центральном и Северо-Западном Федеральных округах. Поскольку в предыдущем отчете показано преобладающее в несколько раз влияние на ухудшение показателей здоровья и демографическую ситуацию в стране с 1991 г именно длительного социального стресса, по сравнению с другими факторами, основное внимание уделено именно периоду 1990-2005 гг. и анализу влияния различных экономических и социальных факторов, определяющих качество жизни на здоровье населения.

В результате количественных расчетов по модели показано, что ежегодное приращение логарифмов коэффициентов смертности населения в различных регионах Российской Федерации к 1994 г., связанное с развившимся с 1991 г. хроническим социальным стрессом, оказалось в 3–27 раз большим, чем ежегодное приращение в предыдущие 30 лет из-за действующего в тот период комплекса экологических и социальных факторов. По Российской Федерации в целом кратность увеличения составила 8,2 раза. Рассмотрены причины сверхсмертности мужчин работоспособного возраста. Отмечена и вторая волна увеличения смертности всего населения и в большей степени молодых мужчин после дефолта в 1998 г.

На основе анализа размера ВВП на душу населения, который используется на потребление, а также величин средней предстоящей продолжительности жизни (СППЖ) мужчин в большом числе стран мира с различным уровнем роста промышленного и сельскохозяйственного производства, но с большим уровнем интеллектуального и культурного развития обосновывается реальная величина прожиточного минимума (ПМ) и минимального уровня заработной платы с учетом минимальных, но необходимых потребностей в семьях для нормального существования. Для этого используется и ряд других представленных в литературе материалов.

Продемонстрирована прямая корреляционная связь кратности снижения уровней доходов в семьях в периоды 1991-1994 гг. и 1998-2002 гг. и наблюдаемых с задержкой в 1 год явлений резкого увеличения коэффициентов смертности, снижения коэффициентов рождаемости и коэффициентов прироста населения практически во всех регионах страны, в том числе и других странах СНГ после развала СССР. Коэффициенты прироста населения с положительных величин снизились в большинстве регионов до -6, а в некоторых даже до -10. Показано, что в увеличение интенсивности социального стресса, действующего на большинство населения в отдельных регионах нашей страны и в указанных странах, приводящего к хроническому состоянию тревожности, развитию депрессии, потере жизненных ориентиров, повышению психо-эмоциональной тревожности, определяющим является снижение доходов на душу населения, которые оказывались на порядок ниже реального прожиточного минимума.

По степени ежегодного прироста коэффициентов смертности в регионах продемонстрировано, что вторым по своей значимости фактором, определяющим повышение интенсивности социального стресса, усиление выраженности депрессии и сверхсмертность мужчин работоспособного возраста является значительное увеличение безработицы в результате банкротства значительного числа предприятии, особенно выраженного в регионах, в которых предприятия являются градообразующими. Отмечена также степень влияния на ухудшение показателей смертности и рождаемости в нашей стране и выраженности социального стресса в регионах климатических факторов и природных стихийных бедствий.

При ретроспективном анализе характера изменения показателей здоровья населения подчеркиваются те тенденции, проявившиеся в последние годы в ряде регионов России, которые связаны со снижением заболеваемости и смертности населения и увеличением рождаемости. Основное внимание уделено влиянию различных мероприятий, применяемых в регионах для улучшения материального положения в семьях, снижению выраженности социального стресса и психоэмоциональной напряженности у людей, которые приводят в регионах к более значительному улучшению здоровья, снижению смертности и улучшению демографических характеристик.

Обсуждаются возможные сценарии и тенденции изменения частоты заболеваемости и смертности населения в Российской Федерации и в отдельных регионах, изменения демографической обстановки в стране до 2010 г. с учетом мер по улучшению качества жизни населения в этих регионах в результате мероприятий, отраженных в ближайших 3-летних планах экономического и социального развития страны в соответствии с принятым бюджетом, а также прогнозных значений реального уровня инфляции в стране.

В плане решения основной задачи настоящей работы по разработке мероприятий по скорейшему выходу нашей страны из демографического кризиса обращено внимание на то, что как в целом по Российской Федерации, так и при анализе результатов по всем 77 регионам в период 1995-1998 гг. отмечалось заметное неуклонное снижение заболеваемости и смертности населения и увеличение продолжительности жизни. Это связано как с постепенной адаптацией населения к новым экономическим условиям, так и с небольшим, но постоянным увеличением реальных доходов в семьях и снижением интенсивности социального стресса в этот период, что согласуется с представленным выше модельным представлением. Имело место не столько улучшение структуры питания, сколько появилась некоторая надежда дальнейшего улучшения ситуации. При этом снижалась частота депрессивных состояний и уменьшалась интенсивность социального стресса, о чем свидетельствовало более заметное снижение смертности от болезней системы кровообращения, снижение смертности от несчастных случаев, отравлений, самоубийств.

В отчете непосредственно показано, что при приближении уровней зарплат к реальному ПМ отмечено заметное снижение смертности, имеет место восстановление показателей рождаемости и коэффициентов воспроизводства населения. Так, в Москве значения коэффициентов смертности населения уже в 2005 г. вернулись к уровню 1990 г., несмотря на увеличившуюся опасность для здоровья за счет загрязнения окружающей среды, в связи со значительным увеличением транспорта и выбросов вредных веществ в атмосферу. Более быстрое увеличение зарплат и восстановление коэффициентов смертности и рождаемости отмечено также в Московской области и Санкт-Петербурге. Большая скорость восстановления коэффициентов рождаемости имеет место в Чукотском А.О. и в ряде регионов, связанных с преимущественной добычей природных ресурсов, в которых уровень зарплат рабочих уже приближается или даже несколько превосходит ПМ.

ИССЛЕДОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ КОСМИЧЕСКОЙ ПОГОДЫ НА ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ОРГАНИЗМ

Т.К.Бреус1, Т.А.Зенченко1/2, В.А.Ожередов1, Н.И.Хорсева1, А.А.Петрукович1, Р.М.Заславская 3, А.Г.Рехтина 3, Н.Г.Клейменова 4, О.В.Козырева 4, Е.В.Цагареишвили, 5 А.Н Рогоза5, И.Стоилова6, С.Димитрова6

1Институт космических исследований РАН, Москва; 2 Институт теоретической и экспериментальной физики РАН, г. Пущино;3 Городская клиническая больница № 60, Москва; 4Институт физики Земли РАН, Москва; 5НИИ кардиологии им. А.Л.Мясникова, ФГУ РКНПК Росздрава Москва; 6Центральная лаборатория солнечно-земных влияний БАН

Задачей проекта было выявление максимальной биотропности факторов гелиогеомагнитной активности (ГМА) и выяснение причин расхождения результатов статистического анализа длинных рядов с клиническими и лабораторными наблюдениями. Были разработаны новые подходы, позволяющие выделять из рядов, содержащих тренды и «шум», информативную компоненту и анализировать взаимодейтвие ее ритмов. Метод фильтрации и оптимальных спектральных оценок достоверно проемонстрировал существование 10,5-летнего цикла наряду с годовым в ритмах смретности от инфаркта миокарда в Миннесоте (США). Метод иерархического контрастирования позволил выделить скрытые шумом компоненты периодов в области ритмов, cоответствующих собственному оботору Солнца и его гармоник. Метод рекурсии позволил выделить тонкую структуру спектральных компонент ритмов и дать краткосрочное и долгосрочное предсказание событий. Продолжались исследования факторов ГМА в проблеме лечения гипертонической болезни в Кардиологическом Центре им. Мясникова (42 пациента и 12 здоровых волонтеров) и в Центре солнечно-земных влияний (Болгария, 77 здоровых волонтеров). Оказалось, что процент магниточувствительных людей достоверно возрастает с уровнем среднего артериального давления: у 50 % магнитозависимых «практически здоровых людей» среднее значение САД оказалось выше 120. Эти данные были сопоставлены с результатами мониторинга параметров микроциркуляции крови методом лазерной доплеровской флоуметрии у шести здоровых волонтеров в Городской Больнице N 60 (Моска). Наиболее чувствительной оказывается амплитуда миогенного тонуса сосудов. Поскольку она наиболее чувствительна к уровню адреналина в крови, это подтверждает гипотезу о чувствительности симпатоадреналовой системы к уровню ГМА. Были продолжены исследования влияния геомагнитных пульсаций Рс1 (диапазон частот соответствует частоте сердечного ритма) и диапазона Рс5 с периодами в несколько (3-8) минут на возникновения инфарктов миокарда. Анализ показал, что наибольшее число вызовов скорой помощи, превышающее среднестатистическое значение, отмечалсось в первый день появления Рс1, а затем число вызовов постепенно уменьшалось. Имеется подобие сезонного хода интегральной интенсивности Рс5 в средних широтах и вызовов скорой помощи с четким минимумом в летние месяцы. Проводилось сопоставление результатов ежедневного мониторирования психофизиологических показателей детей школьного возраста с уровнем геомагнитной активности: простая зрительно-моторная реакция; бинокулярное и монокулярное предъявление, сложная зрительно-моторная реакция, показатели мелкой моторики руки. Выявлена достоверная корреляция латентных периодов простой слухо-моторной реакции с Кр-индексом (р<0,05), существует разница в скорости восприятии звукового сигнала ведущим и неведущим ухом. Значительнй цикл работ был посвящен использованию адаптогена мелатонина для лечения больных ИБС и использовния его в качетве профилактики при негативнх влияниях космической погоды. Оказалось, что препарат оказывает не только гипотензивное действие, но в комплексной терапии восстанавливает нормальный сердечный профиь АД и снижает исходную повышенную варибелность САД и ДАД, характерную для геомагнитных воздействий.

РАЗВИТИЕ НОВОГО ПОДХОДА К ОСНОВАМ ЭТИОПАТОГЕНЕЗА КОЛЛАГЕНОПАТИЙ ПРИ ВРОЖДЕННЫХ И ПРИОБРЕТЕННЫХ ПАТОЛОГИЯХ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ

В.Г. Туманян1), Е.С. Котовская2), С.П. Домогацкий3), В.П. Барграсер3),

В.А. Намиот4), И.В. Филатов1), Ю.В. Мильчевский1), Н.Г. Есипова1)

1)ИМБ РАН, 2)ФГУ ГБМСЭ по г. Москве, 3)ИЭК РКНПК МЗРФ,
4)НИИЯФ МГУ

Отсутствие до настоящего времени единой, исчерпывающей все аспекты клинических проявлений теории этиопатогенеза сердечно-сосудистых заболеваний (в том числе ишемической болезни сердца и артериальной гипертензии), заставляет искать новые подходы, один из которых основывается на том факте, что врожденные заболевания соединительной ткани, как правило, отягощены сопутствующей патологией сердечно-сосудистой системы. В качестве референтной группы мы выбрали социально-значимую категорию детей-инвалидов, прошедших медико-социальную экспертизу в Москве, с крайней степенью выраженности аномалий сердечно-сосудистой системы. Семьи детей-инвалидов с синдромами Элерса-Данлоса и Марфана стали объектами иммунологического исследования.

Был проведен количественный иммуноферментный анализ уровня аутоантител к коллагену I-VI типов в образцах крови 28 человек (трех поколений шести семей). В сравнении с контрольными группами здоровых людей (нулевая реакция) и отобранными больными СКВ (позитивная неспецифическая реакция), у исследованной выборки пациентов обнаружено: а) отсутствует значимая реакция на интерстициальный коллаген I и III типов (у всех), а также на коллаген VI типа (у всех) и V типа (кроме трех образцов); б) повышена реакция на коллаген II типа в двух семьях у трех поколений на фоне отсутствия такой реакции у всех остальных; в) имеется выраженная иммунная реакция на коллаген базальных мембран IV типа, варьирующая от слабой до очень значительной, у большинства исследованных пациентов за исключением одной семьи с нулевой реакцией у трех поколений.

Таким образом, в прикладном плане сделан шаг к созданию маркера ряда патологий сердечно-сосудистой системы. В фундаментальном плане – выявлена ключевая роль коллагена IV типа, являющегося основным структурным компонентом базальной мембраны сосудов. Для коллагена IV проведены априорные расчеты трехмерной структуры по последовательности аминокислот (с использованием программ молекулярной механики и динамики ICM и Tinker). Сегменты с регулярным чередованием глицина рассчитаны по ранее апробированной методике, сегменты с включением аланина вместо глицина рассчитаны с учетом данных ЯМР. Построены графики распределения локальной температуры плавления и локальных механических свойств коллагена вдоль молекулы, ее гидратации, а также карты Т- и В-эпитопов. Проинтерпретирован патологический эффект мутаций (вплоть до клинических проявлений) в терминах изменения локальных и глобальных свойств макромолекулы коллагена, ведущих к нарушениям процесса фибриллогенеза.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЗМА НЕПРАВИЛЬНОГО СВОРАЧИВАНИЯ БЕЛКОВ

И СВЯЗЬ ЭТОГО ПРОЦЕССА С БОЛЕЗНЯМИ, СВЯЗАННЫМИ

С АМИЛОИДООБРАЗОВАНИЕМ

О.В. Галзитская, Н.С. Катина, В.А. Балобанов, Н.Б. Ильина,

Н.В. Котова, С.А. Гарбузинский, А.К. Сурин, В.Е. Бычкова

Институт белка РАН, Пущино

Главная цель данного исследования – достигнуть более глубокого понимания молекулярных механизмов возникновения амилоидных болезней. Сочетание теоретических предсказаний с экспериментальными исследованиями было преимуществом данного проекта, что позволило выявить факторы, которые влияют на неправильное сворачивание белковых структур. Так, разработанный метод предсказания амилоидогенных участков в белковой цепи по аминокислотной последовательности (Galzitskaya et al. PLoS Bioinf 2006 2:1639-1648) был применен для поиска мутаций в белке апомиоглобине, чтобы усилить амилоидогенные свойства этого белка. Было предложено три мутации V10, E109 и L115 с заменой на фенилаланин во всех случаях. Были сконструированы плазмиды и получены соответствующие белки. Было проведено комплексное исследование полученных мутантных форм апомиоглобина (триптофановая флуоресценция, КД в дальней УФ области, электронная микроскопия и связывание красителя тиофлавина) и образования ими амилоидных структур в зависимости от условий при варьировании pH и температуры. В отличие от дикого типа белка, который образует амилоидные структуры при pH 9 и высоких температурах, мутанты V10F и L115F образовывали амилоиды при условиях близких к клеточным: pH 5.8, 40 oC. Таким образом, предсказанные мутации действительно усиливают амилоидогенные свойства белка.

Теоретически было выяснено, как соотносятся между собой участки, ответственные за образование амилоидных фибрилл, и участки, структурирование которых лимитирует скорость сворачивания белка. Для ряда белков, были экспериментально определены участки, которые ответственны за образование амилоидных фибрилл (литературные данные). Для этих белков нами сделаны предсказания ядер сворачивания и показано, что остатки, входящие в амилоидогенные участки часто (8 из 12 амилоидогенных участков) вовлечены в ядро сворачивания. Сравнение экспериментально выделенных аминокислотных остатков, входящих в ядро сворачивания, с предсказанными амилоидогенными фрагментами нашим методом, также указывает на то, что вовлеченность в ядро сворачивания белка аминокислотных остатков из амилоидогенных участков происходит чаще, чем прочих аминокислотных остатков. Это позволяет делать предсказания сайтов сворачивания по аминокислотной последовательности.

СВЯЗЬ СТРУКТУРЫ И ФУНКЦИИ КОМПЛЕКСА

ЦЕРУЛОПЛАЗМИН – МИЕЛОПЕРОКСИДАЗA

В.Р.Самыгина1), А.В.Соколов2), Е.В.Филиппова1), Е.Т.Захарова2), В.Б.Васильев2), Г.Бартуник3)

1) Институт кристаллографии РАН, Москва

2) ГУ НИИ экспериментальной медицины, Санкт-Петербург
3) ASMB-MPG, DESY, Hamburg, Germany

Oсновным механизмом регуляции большинства биохимических процессов в организме являются белок-белковые взаимодействия. Гем-содержащий белок нейтрофилов миелопероксидаза (МПО) катализирует образование гипохлорида, высвобождающегося в плазму крови во время иммунного ответа. Гипохлорид играет важную роль в уничтожении микробов иммунной системой, но является мощным оксидантом и его неконтролируемое внеклеточное высвобождение может приводить, в частности, к повреждению стенок артерий и соответственно, атеросклерозу. Церулоплазмин (ЦП) – медьсодержащая ферроксидаза плазмы крови человека образует комплекс с миелопероксидазой (МПО), попавшeй в кровяное русло и ингибирует ее активность [1]. Воздействие на образование и распад комплекса и/или на его структуру – эффективный инструмент оптимизации работы МПО – этого ключевого белка острой фазы воспаления, усилив его полезную антимикробную функцию и ограничив побочный повреждающий эффект. В данной работе изучены кинетические параметры ингибирования ЦП ферментативной активности МПО. На основании полученных результатов сделан вывод, что ЦП выступает как конкурентный ингибитор, препятствуя связыванию ароматических субстратов с активным центром МПО. Нами решена структура комплеха ЦП-МПО с разрешением 4.7 A. Cтехиометрическое соотношение МПО к ЦП 1:2. В независимой части элементарной ячейки находиться одна из двух субъединиц димера МПО и одна молекула ЦП. Анализ структуры также позволил определить область контакта белок–белок. При формировании комплекса гемовый карман МПО контактирует с петлей ЦП, соединяющей 5 и 6 домены белка (а.о. 885-892). Эта петля в первую очередь подвергается протеолитической атаке при ограниченном гидролизе ЦП сериновыми протеиназами. Cопоставление данных о взаимном влиянии на активность ЦП и МПО с данными рентгеноструктурного анализа позволяет сделать предположение о механизме ингибирования ЦП активности МПО посредством контакта петли ЦП (а.о. 885-892) с гемовым карманом МПО и активации МПО катализируемого ЦП окисления п-фенилендиамина за счет контакта с сайтом связывания данного субстрата.

[1] Segelmark M., Persson B., Hellmark T. et al. (1997), Clin. Experim. Immunol., 108, 167-174.

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ДИНАМИКИ МЕДИЦИНСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАК РЕАКЦИИ НА ВНЕШНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

А.Г.Гамбурцев 1), О.И.Аптикаева 1), С.М.Чибисов 2), Д.Г.Стрелков 2), С.И.Степанова3)

1) Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН;
2) Российский университет дружбы народов;
3) ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН

Работа по названному направлению проводится много лет. Цель: установить закономерности динамики медицинских показателей и процессов в окружающей среде, установить причинно-следственные связи между ними, улучшить методы прогнозирования неблагоприятных событий и ситуаций, способствовать улучшению здоровья людей. На 2007 год ставились задачи: выявить особенности и провести дальнейшее изучение свойств динамики медицинских показателей и процессов, происходящих в окружающих средах. Динамика процессов в разных объектах обладает общими и индивидуальными свойствами. Это относится в частности к данным медико-экологического мониторинга, в том числе к данным мониторинга вызовов Скорой помощи. Различны они и для отдельных людей – больных и здоровых. Поэтому особый интерес представляют мониторинговые измерения на отдельных людях, и чем продолжительнее эти наблюдения, тем они ценнее. Такие наблюдения проводились в институте медико-биологических проблем для трех человек в течение около 60 сут. Выявлены особенности ритмической структуры частоты сердечных сокращений (ЧСС) – разные у разных испытуемых. Зафиксированы более и менее устойчивые циркадианные ритмы. Мы имеем возможность проанализировать материал, полученный при самомониторинге медиком, профессором N. При этом мы учитываем, что индивидуальные измерения относятся каждый раз к отдельному человеку и делать выводы нужно очень осторожно. Измерения артериального давления (АД) и (ЧСС) проводились с 30.10.2006 г. по 24.04.2007 г. (167 сут) с шагом 30 мин. Особый интерес представляют поиски моментов, причин и предвестников десинхронизации физиологических процессов, протекающих с суточной ритмичностью. За это время произошли следующие события, которые могли повлиять на медицинские показатели. 1) Аномально теплая зима с плюсовой температурой до 22.01.07, смена на морозы. 2) Магнитная буря 14.12.06. 3) Праздники – Новый год и др. 4) В конце января – пребывание в санатории с интенсивными нагрузками. 5) Последующее ухудшение самочувствия, и затем обострение ИБС и срочная госпитализация. Обработка проводилась методами наложения эпох, спектрального (СА) и спектрально-временного (СВАН) анализа для 5 показателей: АДС, АДД, среднее давление, пульсовое давление, ЧСС. Результаты показали следующее. Некоторые временные ряды (пульсовое давление, АДС и ЧСС) в первые 2 месяца носят более спокойный характер и имеют меньшие вариации, чем в последующие дни. Возможно, некоторое ухудшение состояния началось в 1-ю декаду января. В ноябре имела место разница между дневными и ночными показателями ЧСС. В январе-марте эта разница практически исчезла, и ночью ЧСС оставалась почти такой же высокой, как и ночью. В заключительные две недели разница между ночными и дневными показателями вновь проявилась. СА рядов в целом выявил два значимых пика – суточный и полусуточный. Обработка СА и СВАН, для двухнедельных интервалов показала, что в некоторых из них происходит десинхронизация циркадианного ритма, это особенно видно для интервалов 7-20.02 и 21.3-4.04 (ЧСС, пульсовое давление; менее ярко – АДС). В заключительные 2 недели синхронизация восстановилась. Непосредственно перед госпитализацией значения ЧСС повысились до 160. Характер вариаций у разных показателей различен. Оказался не выявленным недельный ритм. Трудно сказать, были ли предвестники заболевания. Однако первые тревожные признаки наблюдались в 1-й половине января, а более сильные (десинхронизация) начались в 1-й половине февраля. Не все показатели изменяются в равной мере. Пока определенных выводов о предвестниках заболевания сделать нельзя, но ясно, что такие измерения полезны и должны пока в опытном порядке проводиться как в обычных условиях, так и в стационаре.

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ КЛИМАТИЧЕСКИХ

И МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ ПРОФИЛАКТИКИ ПАТОГЕННЫХ МЕТЕОТРОПНЫХ РЕАКЦИЙ

У БОЛЬНЫХ С ЗАБОЛЕВАНИЯМИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ

Г.С.Голицын 1, Н.Г.Истошин 2, И.Г.Гранберг 1, А.С.Гинзбург 1, Н.В.Ефименко 2, А.Н.Рогоза 3, А.И.Алёхин 4, Н.П.Поволоцкая 2, Б.А.Ревич5, Е.Г.Семутникова 6, И.Б.Беликов 1, Л.О.Максименков 1, К.Г.Рубинштейн 7

1 Институт физики атмосферы им. А.М.Обухова РАН. 2 ФГУ Пятигорский ГНИИ курортологии Росздрава. 3 ФГУ Российский кардиологический научно-производственный комплекс Росздрава. 4 Центральная клиническая больница РАН. 5 Института народнохозяйственного прогнозирования РАН. 6 Мосэкомониторинг. 7 ГУ Гидрометцентр России

Для климата России характерна контрастная смена погодного режима, сочетание неблагоприятных климатических условий дважды в году – зимой и летом, что способствует ухудшению состояния здоровья лиц, страдающих сердечно-сосудистыми, респираторными и другими заболеваниями. Последствия изменения климата для здоровья населения различны для жителей различных регионов России, сельчан и горожан, различных возрастных групп.

В больших городах основными причинами смертельных исходов в жаркие дни становятся ишемическая болезнь сердца, диабет, заболевания органов дыхания, несчастные случаи, суициды и убийства, а причинами госпитализации – заболевания сердечно-сосудистой системы, органов дыхания, почек, нервной системы, эпилепсия. В зимнее время в средней полосе и на севере России в последние годы на физическое и ментальное здоровье дополнительное негативное воздействие оказывают продолжи-тельные периоды аномально теплой и пасмурной погоды, как, например, прошедшей зимой 2006-2007 гг. В связи с этим чрезвычайно важным становится решение задач, связанных с оценкой влияния климатических и метеорологических вариаций различного пространственно-временного масштаба на состояние здоровья больных с заболеваниями сердечно-сосудистой системы.

Исследования, выполняемые авторами доклада в рамках Программы фундаментальных исследований Президиума РАН “Фундаментальные науки – медицине”, основаны на комплексном изучении климатических и метеорологических факторов с оценкой степени биотропности (отклоне-ния от комфортных для человека погодных условий) погоды у метео-чувствительных больных. На основании этих исследований производится уточнение критериев оценки состояния атмосферы по степени патогенности и ее влияния на состояние здоровья отдыхающих и населения. Метеочувствительность как проявление дезадаптации к меняющимся погодным условиям является эволюционно сформировавши-мся свойством человеческого организма. Процесс адаптации человека при смене климатических условий зависит от реактивности организма (психологической и физиологической), от его «запаса прочности», то есть от исходного состояния организма, его функциональных резервов и харак-тера условий окружающей среды. Меняющиеся условия окружающей среды воздействуют на человека посредством метеорологических и гелиофизических факторов через основные регуляторные системы организма, приводя к мобилизации приспособительных механизмов.

Исследования опираются на разработанные сотрудниками Института физики атмосферы им. А.М.Обухова РАН (ИФА) и ФГУ «Пятигорского ГНИИ курортологии Росздрава» (ПГНИИК) критерии оценки биоклиматического потенциала исследуемых территорий, к числу которых отнесены: термический режим (оценка степени комфортности и суровости погоды, величины междусуточной изменчивости и отклонения от нормы температуры воздуха), радиационный режим (интегральное и УФ излучение Солнца, продолжительность солнечного сияния, облачность), циркуляционный режим (характер циклонической, антициклонической и фронтальной деятельности в приземной атмосфере, контрастность смены погоды, особенности ветрового режима), режим влажности (вариации влажности воздуха, явления «душности» погоды), оценка снежного покрова и биотропных атмосферных явлений (тумана, грозы, снегопада и др.), барический режим (величина междусуточной изменчивости и отклонения от нормы давления воздуха), ионизация воздуха (концентрация отрицательных и положительных ионов и соотношение положительных к отрицательным ионам) и другие показатели.

В методику оценки влияния климатических и метеорологических факторов входит комплексное изучение состояния атмосферы (особенно в случае возникновения инверсий, ведущих к резкому нарастанию загрязне-ния воздуха) с одновременным контролем степени биотропности погоды у метеочувствительных больных при различных типах погоды: антицик-лоническом, циклоническом и фронтальном, вызывающих изменения артериального давления и другие отрицательные реакции организма.

Установлено, что в дни с повышенной температурой воздуха, наблюдается более высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха на территории г. Москвы, что может быть связанно с температурными инверсиями в приземном слое, отсутствием движения воздушных масс (штиль), которые препятствуют рассеиванию химических веществ, загрязняющих атмосферный воздух. Негативные последствия жары испытали на себе жители Москвы летом 2002 г. По данным НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН, Центра Госсанэпиднадзора Москвы и ГПУ "Мосэкомониторинг" повышение температуры и содержания взвешенных веществ в атмосфере города в период с 01.06.02 по 09.09.02 г. привело к сотням дополнительных смертельных случаев.

Многочисленные эпидемиологические исследования подтверждают, что даже от непродолжительного повышения среднесуточной температуры в сочетании с повышенным уровнем загрязнения атмосферного воздуха такими химическими веществами как азот и сера диоксиды, взвешенные вещества мелкодисперсной фракции аэрозоля, озон возможен значительный ущерб здоровью населения в виде увеличения смертности, госпитализации по причине обострения заболеваний сердечно-сосудистой системы, органов дыхания (хронический бронхит, обострения бронхиальной астмы) и др.

Наиболее подвержены влиянию таких воздействий чувствительные группы населения: пожилые люди, дети, а также лица, страдающие хроническими заболеваниями.

В ходе выполненных работ изучены метеопатические реакции у больных ишемической болезнью сердца (ИБС), в том числе с сопутствующей гипертонической болезнью (ГБ) в связи с сочетанным влиянием динамических, метеорологических, геофизических и экологических факторов в Московском мегаполисе и на горном кардиологическом курорте Кисловодск;

- уточнены критерии расчета индекса патогенности различных типов погоды в зависимости от содержания озона и массовой концентрации субмикронного аэрозоля в приземной атмосфере Москвы и Кисловодска;

- установлен однонаправленный характер патогенного влияния однородных типов погоды по динамическим, метеорологическим параметрам и содержанию озона и массовой концентрации субмикронного аэрозоля в приземной атмосфере Москвы и Кисловодска. При этом выявлено, что степень метеопатогенности у больных ИБС, ГБ была более выраженной в условиях кардиологического курорта Кисловодск (поскольку в условиях высотной гипоксии и повышенной ультрафиолетовой радиации токсичность приземного озона и субмикронного аэрозоля возрастает; а это актуализирует вопросы оздоровления окружающей среды курортов, обоснования критериев градостроительного озеленения (на основе конкретного изучения связи озеленения со структурой и содержанием приземного аэрозоля);

- уточнена методология изучения и диагностики метеопатологии у больных ИБС, ГБ для типичных индустриальных (Москва) и рекреационных (Кавминводы) регионов России;

- уточнены методологические подходы к составлению медицинских типов погоды и рекомендаций по профилактике метеопатических реакций у больных ИБС, ГБ для типичных индустриальных и рекреационных регионов России.

- уточнена методология оценки воздействия комплекса экологических и метеорологических факторов.

Сопоставлены результаты санаторно-курортного лечения у группы больных, которым с получением сведений о наступлении патогенных метеотропных погод назначались профилактические мероприятия, разработанные по отдельным нозологическим формам, с контрольной группой больных, которым вне зависимости от типа погоды назначался принятый комплекс санаторно-курортного лечения без специальных мер профилактики метеотропных реакций.

На основании проводимого сотрудниками ИФА мониторинга аэрозольного и газового загрязнения приземной атмосферы и интерпретации этих сведений для участвующих в исследованиях специалистов ПГНИИК изучено влияние загрязнений воздуха (аэрозоля, приземного озона, окислов азота, диоксида серы, угарного газа и др.) на больных с сердечно-сосудистой патологией, в частности: на клиническое состояние, липидный обмен, свертывающую систему крови, динамику пульса, артериальное давление, электрокардиограммы. В ходе исследо-ваний учеными ПГНИИК и ИФА РАН уточнена типизация биотропных состояний атмосферы и формула для расчёта индекса патогенности погоды, разработанная в рамках проекта “Усовершенствование исследований этиологии и патогенеза основных социально значимых заболеваний на основе изучения их связи с экологическими и метеорологическими факторами в ряде типичных индустриальных и рекреационных регионов России.

Исследования выполнены при поддержке Программы фундаменталь-ных исследований Президиума РАН “Фундаментальные науки – медицине” и гранта РФФИ 07-05-12069_офи.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЗКИХ ИЗМЕНЕНИЙ ПОГОДНЫХ УСЛОВИЙ (В ТОМ ЧИСЛЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ)

НА ЭТИОЛОГИЮ И ПАТОГЕНЕЗ ОСНОВНЫХ СОЦИАЛЬНО ЗНАЧИМЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ В МЕГАПОЛИСЕ

(НА ПРИМЕРЕ ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ МОСКВЫ)

И.Г.Гранберг 1, Г.С.Голицын 1, Н.Г.Истошин 2, А.С.Гинзбург 1, Н.В.Ефименко2, А.Н.Рогоза 3, А.И..Алёхин 4, Н.П.Поволоцкая 2, Б.А.Ревич5, Е.Г.Семутникова 6, И.Б.Беликов 1, Л.О.Максименков 1, К.Г.Рубинштейн 7 , А.В.Матешева 1

1Институт физики атмосферы им. А.М.Обухова РАН. 2ФГУ Пятигорский ГНИИ курортологии Росздрава. 3ФГУ Российский кардиологический научно-производственный комплекс Росздрава.
4Центральная клиническая больница РАН. 5Институт народнохозяйственного прогнозирования РАН.
6Мосэкомониторинг. 7ГУ Гидрометцентр России

Усовершенствования методологии предсказания «биотропных» типов погоды необходимо для улучшения самочувствия метеозависимых людей при переменах погоды, таких как резкие перепады температуры и давления, поскольку состояние повышенной метеочувствительности серьезным образом сказывается на самочувствии человека, ухудшает течение заболеваний у больных. Для решения этой задачи необходимо включения новых информативных факторов природной среды для своевременного и более качественного проведения профилактических мероприятий по предупреждению возникновения метеопатий, зачастую являющихся причиной обострения или развития основных социально значимых заболеваний (сердечно-сосудистых заболеваний, бронхо-легочных, нервных заболеваний, заболеваний органов пищеварения, суставов, кожи и др.). Данные проблемы крайне важна для значительной части населения и, соответственно, сотрудников учреждений РАН, большинство из которых расположено в Москве и ее ближайших окрестностей. Решение этой задачи является очень важным для поддержки и обеспечения здоровья населения мегаполиса.

Центральной клинической больницей РАН и Институтом кардиологии им. А.Л.Мясникова проведены исследования влияния биотропных погодных факторов на больных, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, на основе методики диагностики метеопатических реакций у метеозависимых людей ГУ ПГНИИК Росздрава.

Институтом физики атмосферы имени А.М.Обухова Российской академии наук (ИФА РАН) и Гидрометцентром России организован мониторинг метеосиноптических процессов и состояния аэрозольного и газового загрязнения атмосферы в Юго-Западной части Москвы.

При выполнении проекта ежедневно по данным созданной Гидрометцентром России специальной версии расчета прогноза погоды на 72 часа с шагом 4 км по модели ММ5 и полным анализом синоптических процессов от 1000 до 500 мб поверхности определялись биоклиматические параметры для оценки биотропности атмосферных процессов с учетом величин аэрозольного и газового загрязнения атмосферы по данным мониторинговой станции ИФА РАН на территории МГУ. Эти исследования проводились с целью определения коэффициентов учета величин (метеопроцессов и величин аэрозольного и газового загрязнения атмосферы) в формуле патогенности погоды для мегаполиса на примере Юго-Западной части Москвы.

Результаты проекта могут служить основой для разработки системы оперативного медицинского прогноза погоды для юго-запада Москвы, с целью своевременного оповещения медицинского персонала лечебных учреждений РАН и поликлиник РАН о характере погодных условий, ее составляющих, степени биотропности с разработкой научно-обоснован-ные мер профилактики метеотропных реакций у больных с заболеваниями сердечно-сосудистой системы. При дальнейшем выполнения проекта эта методика будет совершенствоваться сотрудниками Института физики атмосферы имени А.М.Обухова Российской академии наук (ИФА РАН), Центральной клинической больницы РАН, Института кардиологии им. А.Л.Мясникова и ФГУ Пятигорского ГНИИ курортологии Росздрава.

Исследования выполнены при поддержке Программы фундаменталь-ных исследований Президиума РАН “Фундаментальные науки – медицине” и гранта РФФИ 07-05-12069-офи.

Литература

1. Гранберг И.Г., Поволоцкая Н.П., Голицын Г.С., Васин В.А., Гинзбург А.С., Ефименко Н.В., Мкртчян Р.И., Жерлицына Л.И., Кортунова З.В., Максименков Л.О., Погарский Ф.А., Савиных В.В., Сеник И.А., Скляр А.П., Рубинштейн К.Г. Некоторые особенности этиологии и патогенеза ишемической болезни сердца на основе изучения их связи с экологическими и синоптико-метеорологическими факторами на горных курортах России // Патогенез, 2007, № 1, 40 стр. (в печати).

2. G. Golitsyn, V. Vasin, I. Granberg, A. Ginzburg, N. Efimenko, E.Chalaya , N. Povolotskaya, Z. Kortunova, I. Senik, K. Rubinstein. Studies of relation between basic socially significant deseases and ecological and meteorological factors for a number of industrial and recreation regions of Russia. EGU2007-A-01389.

3. Vasin V.A., Granberg I.G., Ginzburg A.S., Efimenko N.V., Gherlizina L.I., Lyashenko S.I., Mkrtchyan R.O., Povolotskaya N.P., Kortunova Z.V., Savinykh V.V., Senik I.A., Rubinshtein K.G. Influence of Meteorological Processes on Mountainous Recreational Territories Bioclimatic Characteristics (Creation of Medical Weather Forecast System). Materials of the International Scientific Congress of the World Federation of Hydrotherapy and Climatotherapy (FEMTEC). Andorra, November 8-12, 2006, pp. 46-47.

4. M.Artamonova, I.Granberg, G. Golitsyn, V.Vasin, A.Ginzburg, N.Efimenko, N.Povolotskaya, Z.Kortunova, I.Senik, binstein. Studies of Relation between Basic Socially Significant Deseases and Ecological and Meteorological Factors for a Number of Industrial and Recreation Regions of Russia. The International Symposium on Atmospheric Physics and Chemistry Abstracts, May 15-19, 2007, Qufu, Shandong, China, pp. 90-94.

ПРОБЛЕМА СОЗНАНИЯ И ЕЁ ВЫХОДЫ НА ПАТОГЕНЕЗ

И КЛИНИКУ НЕРВНО-ПСИХИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

А.М. Иваницкий, В.Б. Стрелец, Г.Н. Болдырева, Э.А. Костандов

Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН

Коллектив 4 лабораторий работал над проблемой – роль синхронной, слаженной работы мозговых областей в норме и её нарушения при патологии ЦНС. В лаборатории ВНД человека ранее была разработана технология автоматического распознавания совершаемой в уме мыслительной операции по рисунку ЭЭГ. Распознавание происходило по комбинации признаков спектров ЭЭГ по трем параметрам: частоте, амплитуде и топографии, которые образовывали характерный для данного лица и данной мыслительной операции паттерн – «электроэнцефало-графический портрет». Определялись и классифицировались сочетания этих признаков с помощью обучаемой компьютерной программы в виде искусственной нейросети, которая сначала обучалась на примере записи ЭЭГ при выполнении умственного действия данного типа, а затем могла распознавать на новых записях тип выполняемой операции с точностью до 85-90 %. В этом году показано, что данная нейросеть может также отличать один класс мышления от другого, что важно для некоторых областей медицины.

В лаборатории когнитивной деятельности, традиционно занимаю-щейся разработкой роли неосознаваемой зрительной установки, экспериментально создается иллюзорное восприятие лица как эмоцио-нально-негативного, и которое на самом деле таким не является. Показано, что ошибочное, предвзятое влияние личной оценки данного лица как эмоционально неприятного, реально таким не являющимся, достоверно чаще наблюдается у лиц с более низким уровнем тревожности, что также может явиться важным фактором патогенеза некоторых видов патологии ЦНС.

Проведенный в этом году в лаборатории общей и клинической электрофизиологии головного мозга человека анализ реактивных перестроек (открывание глаз) у больных с право- и левосторонним поражением лимбических структур показал, что особенности нарушения реактивности мозга находят наибольшее отражение в показателях когерентности ЭЭГ, проявляясь в снижении реактивных сдвигов или их отсутствии на стороне опухоли. Анализ изменений когерентности позволил также выявить разные варианты перестройки межцентральных отношений в зависимости от локализации поражения и их корреляцию с нейропсихологическими нарушениями.

В работе лаборатории психофизиологии исследованы различия между количеством достоверных когерентных связей в фоне (без функциональных нагрузок) и в тесте на арифметический счет. У здоровых студентов в обычной ситуации при когнитивной деятельности наблюдалось значительное увеличение количества достоверных связей практически между всеми мозговыми областями. У тех же студентов в предэкзаменационной ситуации достоверное увеличение внутрикорковых связей между передними и задними областями при выполнении теста также имело место, но общее число увеличенных связей было значительно меньше, чем в первой, внестрессовой ситуации. При шизофрении (первый приступ) число связей при счете повышалось в левом переднем корковом квадранте, но понижалось между некоторыми областями в правом нижнем, а у больных хронической шизофренией при выполнении когнитивной функции по сравнению с фоном имело место лишь снижение связей. Таким образом, нарушения интегративной деятельности мозга, определяемые по степени снижения синхронности между мозговыми структурами, отражается в неспособности больных к выполнению нейропсихологических тестов, принятию правильных решений в жизни и в снижении качества их жизни.

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ДЕТЕРМИНАНТ

НА КЛИНИЧЕСКОЕ ТЕЧЕНИЕ ПСОРИАЗА И ЕГО ТЕРАПИЮ

И.М.Корсунская1), Р.М. Абдеев1), Л.Т.Тогоева1), С.С. Брускин2),

М.А.Корсунская2), О.Е.Воронько3)

1) Центр теоретических проблем физико-химической фармакологии РАН, Москва. 2) Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, Москва.
3) Институт биомедицинской химии им. В.Н.Ореховича РАМН, Москва

Несмотря на достижения современной медицины, этиология и патогенез большинства хронических дерматозов остаются не известными, а следовательно, в большинстве случаев нет эффективных патогене-тических методов терапии. В патогенезе ряда хронических дерматозов имеет место нарушение метаболических процессов не только в коже, но и в других системах организма. При этом очень часто при назначении различных препаратов в стандартных дозах не учитывается индивидуаль-ный тип метаболизма. В связи с тем, что большинство хронических дерматозов являются мультифакториальными и полигенными заболеваниями, нами был собран большой объем биологического материала у пациентов с псориазом, витилиго, красным плоским лишаем, а также у пациентов с сочетанной патологией (псориаз+витилиго, псориаз+красный плоский лишай, псориаз+болезнь Крона).

Было проведено биоинформационное исследование по поиску генов-кандидатов псориаза. При анализе на основе общедоступных табличных экспериментальных данных по определению профиля экспрессии генов на биологических микрочипах нами установлено, что на настоящий момент около 130 генов могут рассматриваться как гены-кандидаты в развитии данной патологии. Среди этих генов экспрессия генов апоптоза – BAX, Bcl-2, p53 проверена нами экспериментально в тканях кожи больных псориазом. Кроме этих генов, экспрессия некоторых генов транскрипционного фактора АР-1, а именно генов JUNB, JUND, ATF4, была исследована количественно с помощью Real Time PCR.

Проведенное исследование по генотипированию маркера IL13 выявило различие в течение псориаза в зависимости от генотипа, так, генотип СС маркера С-1055Т ассоциирован с ранним развитием псориаза (до 22 лет), OR=2.0, и более тяжелым его течением, OR=2.38. В то же время псориатический артрит у пациентов с данным генотипом развивается в 3 раза реже. Генотип Arg/Arg маркера Arg130Gln ассоциирован с легким течением псориаза. Для данных однонуклеотидных полиморфизмов не обнаружено никакой ассоциации с наличием сопутствующих аутоиммунных и аллергических заболеваний, следовательно, в терапии данной группы пациентов можно избежать применения тяжелых иммуносупрессивных препаратов.

Учитывая вышесказанное, необходимо продолжение исследований в данном направлении, для возможности ранней диагностики тяжелых форм псориаза и соответственно для адекватной терапии в каждом конкретном случае.

Выяснение РОЛИ Амилоидных САРКОМЕРНЫХ ЦИТОСКЕЛЕТНЫХ БЕЛКОВ в РАННЕЙ ДИАГНОСТИКе амилоидозов и их коррекции

З.А.Подлубная1), Л.Г.Марсагишвили1), М.Д. Шпагина1), И.М.Вихлянцев1),

Ю.В. Шумилина1), А.А.Федюшин2), Т.В.Гордиенко2), И.М.Ильинский3), Р.У.Островская4), А.Б.Гехт5)

1)Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино; 2)Больница Пущинского научного центра РАН, Пущино; 3)ФГУ «НИИ трансплантологии и искусственных органов» Росздрава, Москва; 4)Институт фармакологии РАМН, Москва; 5)Российский Государственный медицинский университет, Москва

Амилоидозы характеризуются неограниченно растущими белковыми отложениями в виде нерастворимых фибрилл (амилоидов) в разных органах и тканях, образующихся в результате наследственного или приобретенного нарушения сворачивания белков. Их накопление нарушает структуру и функцию органов и тканей, приводя к летальному исходу. Амилоиды играют центральную роль в патогенезе болезней, от которых страдают миллионы пациентов (болезнь Альцгеймера – БА, Паркинсона, второй тип диабета, синдром Дауна, прионные болезни и др.). Эти болезни – главная причина смерти после сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний. Молекулярные механизмы амилоидозов до конца неясны. Их выяснение необходимо для предупреждения амилоидозов, их ранней диагностики и назначения своевременного, эффективного лечения. Для этого необходимо знание амилоидогенеза: выявление общих свойств амилоидов, образуемых разными белками, знание факторов, регулирующих их образование и разрушение, их эффектов на жизнедеятельность клеток. В рамках программы Президиума РАН «Фундаментальные науки – медицине» мы открыли новые амилоидные белки, саркомерные мышечные белки семейства тайтина (тайтин, С-, Х-, и Н-белки). Присутствие аутоантител к Н-белку и Аβ-пептиду в сыворотке крови у пациентов, биопсии которых предполагали амилоидоз, было выявлено твердофазным иммуноферментным анализом (ТИФА). Это открывает пути развития ранней щадящей диагностики амилоидозов. С помощью ЭМ показано сходство амилоидных агрегатов этих белков с амилоидами Аβ-пептида в мозге при БА и возможность сходных подходов к их разрушению. Показано, что тетрациклин и фуллерены С60 разрушают как амилоиды Аβ-пептидов, так и амилоиды Х, С- и Н-белков, подобно действию тетрациклина на амилоиды других белков (хантингтина, тау белка, амилина и прионного белка). Ноопепт, пептид также разрушает амилоиды Аβ-пептидов. Более того, тетрациклин и фуллерены С60 не только разрушают зрелые амилоиды, но и ингибируют рост новых амилоидных структур, что важно в терапии амилоидозов. На культуре полиморфноядерных лейкоцитов (ПМЯЛ) показано, что токсичность амилоидов, приводящая к гибели клеток, снижается в присутствии тетрациклина и фуллеренов, разрушающих амилоиды, приводя к увеличению выживаемости ПМЯЛ, что свидетельствует о нетоксичности самих препаратов и образуемых ими фрагментов амилоидов. Цель будущих исследований – разработка терапевтических подходов к предотвращению или замедлению амилоидогенеза in vivo по оценке клеточной токсичности амилоидов белков в разных клеточных культурах и на разных стадиях амилоидогенеза in vitro, что позволит проводить скрининг препаратов, разрушающих зрелые амилоидные фибриллы и предотвращающих образование новых фибрилл по снижению токсичности в их присутствии. Первые обнадеживающие результаты уже получены. Комплексные методические подходы, с одной стороны, дающие визуальную оценку антиамилоидогенных свойств разных препаратов, а с другой, оценивающие их способность повышать выживаемость клеток, позволяют осуществлять подбор наиболее ценных лекарственных средств для борьбы с разными амилоидами и амилоидозами. Несомненно, что большое значение в терапии имеет также и ранняя диагностика разных амилоидозов, например, регистрация с помощью ТИФА в крови пациента аутоантител к амилоидам или амилоидных белков с помощью антител и снижения их количества в крови как указание на эффективность используемого терапевтического подхода.

ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРНЫХ ОСНОВ НАРУШЕНИЯ КРОВОТОКА

В СОСУДАХ ПЛАЦЕНТЫ ПРИ СИНДРОМЕ ПЛАЦЕНТАРНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ

В.А.Отеллин1), Л.И.Хожай1), Д.Э.Коржевский2), Т.Т.Шишко2), Н.Г.Павлова3), А.В.Гагарина3), А.Н.Старорусская3)

1) Институт физиологии им. И.П.Павлова РАН, Санкт-Петербург
2) НИИ экспериментальной медицины РАМН, Санкт-Петербург
3) НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О.Отта РАМН, Санкт-Петербург

В связи с ухудшением демографической ситуации в нашей стране особую актуальность приобретают исследования, направленные на раннее выявление и коррекцию патологии беременности, среди которой важное место занимает синдром плацентарной недостаточности. Цель очередного этапа продолжающегося мультидисциплинарного исследования состояла в определении структурных основ нарушения гемодинамики в сосудистом русле плаценты человека, наблюдающемся при развитии плацентарной недостаточности.

Ультразвуковое исследование плаценты в режиме энергетической доплерометрии с трехмерной реконструкцией сосудистого русла показа-ло, что значения расчетных индексов васкуляризации плаценты харак-теризуются высокой индивидуальной и региональной вариабельностью как при физиологическом течении беременности, так и при наличии плацентарной недостаточности. В то же время ретроспективное сопоставление значений потокового индекса (FI), определенного при объемной ультразвуковой реконструкции плацентарного сосудистого русла в III триместре беременности у пациенток, родивших детей с нормальными росто-весовыми показателями и гипотрофией плодов, показали достоверное снижение FI (р<0,01) у последних.

Ультраструктурное и иммуноцитохимическое исследование плацент показало, что в ворсинах плаценты имеется три типа сократительных элементов, которые могут отвечать за функциональные изменения крово-тока в пределах отдельных сегментов плаценты. Это – гладкомышечные клетки артерий стволовых и промежуточных ворсин, экстраваскулярная сократительная система, представленная специализированными мио-фибробластами и особые перициты капилляров терминальных ворсин плаценты, которые содержат альфа-актин гладкомышечных клеток, нетипичный для «обычных» перицитов. Столь развитая сократительная система подразумевает существование паракринной регуляции кровотока, поскольку нервная регуляция тонуса сосудов ворсин плаценты отсутствует. Наиболее вероятным источником гуморальных паракринных факторов, обеспечивающих местную регуляцию кровотока в плаценте, являются плацентарные макрофаги. Изучение их реакций в условиях измененной гемодинамики, одна из задач следующего этапа иссле-дований.

Экспериментальные исследования на животных показали, что различные повреждающие факторы (гипоксия, повышенный уровень глюкокортикоидов) вызывают однотипные структурные изменения в фетальной части плаценты и опосредованно влияют на развивающийся плод. Отмечены нарушения в цито- и синцитиотрофобласте, васкуля-ризации плаценты, уменьшение размеров и числа синусоидов, что свидетельствует об изменении кровотока.

Таким образом, определен круг возможных мишеней для применения направленных фармакологических воздействий с целью коррекции развивающейся плацентарной недостаточности.

ИССЛЕДОВАНИЕ БИОФИЗИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ АГРЕГАЦИИ КРИСТАЛЛИНОВ, ИНДУЦИРОВАННОЙ ИМПУЛЬСНЫМ ЛАЗЕРНЫМ УФ ИЗЛУЧЕНИЕМ 308 НМ

Л.В.Соустов1), Е.В.Челноков1), Н.В.Сапогова1), Н.М.Битюрин1),

В.В.Немов2), Ю.В.Сергеев3), М.А.Островский4)

1) Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород.
2) Нижегородский НИИ эпидемиологии и микробиологии
им. И.Н. Блохиной
3)Национальный институт глаза Национального института здоровья США
4)Институт биохимической физики им. Н.М. Эммануэля РАН, Москва

За время работы по Программе (с 2002 года) нами проведены исследования УФ-индуцированной агрегации модельного белка карбоангидразы и основных белков хрусталика глаза человека: альфа-, бета- и гамма-кристаллинов. Выявлена нелинейная зависимость скорости агрегации этих белков от режимов облучения импульсного XeCl лазера (308 нм). Построена теоретическая модель, в которой принято, что начальный процесс фотоагрегации обусловлен образующимися молекулами с удвоенной массой и происходит как при взаимодействии фотоактивированных молекул белка, так и фотоактивированных молекул с исходными. Первый процесс доминирует при лазерном облучении, а второй может преобладать при воздействии на хрусталик глаза естественного солнечного света. Исследовано влияние некоторых короткоцепочечных пептидов на скорость фотоагрегации кристаллинов. Определена комбинация пептидов (мы назвали её «новый препарат»), которая в большей степени замедляет агрегацию кристаллинов (и тем самым замедляет развитие фотокатаракты), чем вещества, на основе которых созданы известные антикатарактальные препараты. «Новый препарат» прошел испытания в НИИ глазных болезней РАМН и показал положительный результат в замедлении развития УФ-индуцированной катаракты у крыс.

По проекту 2007 года исследована фотоагрегация карбоангидразы и бета L-кристаллина с использованием обнаруженного нами эффекта постагрегации – процесса образования больших конгломератов после окончания воздействия на растворы белков различными, в том числе и малыми УФ дозами. Эффект состоит в том, что если после облучения раствора белка некоторой УФ дозой (обозначим ее D0) прекратить воздействие УФ, то мощность рассеянного излучения пробного пучка продолжает увеличиваться, что обусловлено образованием высокомолеку-лярных агрегатов в отсутствие УФ излучения. При этом зависимости мощности рассеянного излучения от величины D0 существенно различны для растворов карбоангидразы и бета L-кристаллина. Возможно, это связано с различными механизмами образования агрегатов в этих белках, например, из-за различия их структур (в нативном состоянии молекула карбоангидразы является мономером, а у бета L-кристаллина – димером). Характер поведения рассеянного излучения пробного пучка после прекращения УФ облучения существенно зависит от величины D0, то есть от размеров и концентрации агрегатов, образовавшихся за время воздействия УФ излучения. При малых УФ дозах рассеянное излучение появляется с некоторой задержкой Т, которая растет с уменьшением величины D0. Получена зависимость Т(D0), которая при уменьшении D0 до некоторого значения D*0. стремится к бесконечности. Величина D*0. может быть определена как «безопасная доза» УФ воздействия, после которой концентрацию вновь образующихся агрегатов можно считать пренебрежимо малой.

Построена теоретическая модель реакционно-контролируемой УФ-индуцированной агрегации белков, учитывающая взаимодействие агрегатов всех размеров. Для оценки величины рассеяния пробного пучка в растворах белков применялась теория Ми. При этом предполагалось, что частицы белка имеют сферическую форму и рассеивают независимым образом. Построенная модель позволяет хорошо описывать имеющиеся экспериментальные зависимости рассеянной мощности от дозы облучения, а также эффект постагрегации.

Однако они существенно отличаются по структуре и по молекулярной массе. Альфа-кристаллины являются шаперонами, а бета- и гамма-кристаллины относятся к одному и тому же семейству белков. изучению обнаруженного нами эффекта постагрегации – процесса образования больших конгломератов после окончания воздействия на раствор бета-кристаллина различными, в том числе и малыми УФ дозами. Эффект состоит в том, что если после облучения раствора белка некоторой УФ дозой (обозначим ее D0) прекратить воздействие УФ, то интенсивность рассеянного излучения пробного пучка продолжает увеличиваться, что обусловлено образованием высокомолекулярных агрегатов в отсутствие УФ излучения. Характер поведения рассеянного излучения пробного пучка после прекращения УФ облучения существенно зависит от величины D0, то есть от размеров и концентрации агрегатов, образовавшихся за время воздействия УФ излучения. При малых УФ дозах рассеянное излучение появляется с некоторой задержкой Т, которая растет с уменьшением величины D0. Этот эффект мы исследуем во всех кристаллинах хрусталика глаза, а также в их смесях. В результате будет определена «безопасная доза» УФ воздействия, после которой концентрацию вновь образующихся агрегатов можно считать пренебрежимо малой. Будет построена теоретическая модель, описывающая процесс образования высокомолекулярных комплексов на различных этапах фотоагрегации белков.

Воздействие различных денатурирующих факторов, например, ультрафиолетового (УФ) излучения или высоких температур, способно вызывать агрегацию кристаллинов. В результате агрегации образуются крупные светорассеивающие конгломераты, которые приводят к помутнению хрусталика, то есть к развитию катаракты. Катаракта является наиболее распространенной причиной потери зрения. В настоящее время во всем мире около 20 млн. человек страдают катарактой, а ее удельный вес в структуре глазной заболеваемости по данным ВОЗ составляет 42 %. Для лечения этой патологии используются хирургические методы – удаление помутневшего хрусталика и имплантация эластичной интраокулярной линзы. Эти методы хорошо разработаны, однако и они не лишены некоторых недостатков. В связи с этим весьма актуальной задачей остаётся поиск консервативных методов для возможной профилактики развития катаракты. Что касается исследования физических механизмов образования агрегатов в кристаллинах при УФ облучении, то к настоящему времени в литературе информация об этом практически отсутствует. В известных нам работах в основном исследуются фотохимические процессы (см., например [Корхмазян М.М., Федорович И.Б., Островский М.А. Механизмы фотоповреждения структур глаза. Действие УФ-света на растворимые белки хрусталика. // Биофизика. 1983. Т. 28. С. 966-967.

Ельчанинов В.В., Федорович И.Б. Механизмы фотоповреждения структур глаза. Образование агрегатов полипептидов при УФ-облучении белков хрусталика. // Биофизика. 1989. Т. 34. С. 758-762. Ельчанинов В.В., Федорович И.Б. Механизм фотоповреждения структур глаза. Изменение зарядов кристаллинов хрусталика при ультрафиолетовом облучении. // Биофизика. 1990. Т. 35. С. 200-204. Островский М.А., Федорович И.Б., Ельчанинов В.В, Кривандин А.В. Опасность повреждающего действия cвета на структуры глаза. Хрусталик – как естественный светофильтр и объект фотоповреждения.]). Физические модели обсуждаются в [Курганов Б.И., Кинетика агрегации белков. Количественная оценка шаперонной активности в тестах, основанных на подавлении агрегации белков // Биохимия, 67(4), с. 492-507, 2002. Khanova H.A., Markossian K.A., Kurganov B.I., Samoilov, A.M., Kleimenov S.Yu., Levitsky D.I., Yudin I.K., Timofeeva A.C., Muranov K.O., Ostrovsky M.A., Mechanism of Chaperone-like Activity. Suppression of Thermal Aggregation of betaL-Crystallin by alpha -Crystallin // Biochemistry, 44(47), pp. 15480-15487, 2005.] при тепловой агрегации белков. Предполагается, что процесс тепловой агрегации белков включает две стадии. Вначале несколько денатурированных молекул образуют ядро, а рост белкового агрегата происходит путем присоединения денатурированной молекулы к этому ядру. Такой путь агрегации должен привести, по мере исчерпания денатурированного белка, к образованию агрегатов ограниченного размера.

ЭТИЧЕСКИЙ КОМИТЕТ: ОПЫТ ЭКСПЕРТИЗЫ БИОМЕДИЦИНСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Б.Г. Юдин1), И.Д. Пестов2), П.Д. Тищенко1)

1) Институт философии РАН, Москва
2) Институт медико-биологических проблем РАН, Москва

В современной практике проведения биомедицинских исследований (БМИ) с участием человека самое серьезное внимание уделяется защите прав, достоинства и благополучия испытуемых. В этой связи используются два основных механизма. 1) Документируется доброволь-ность участия в исследовании каждого испытуемого – после ознакомления с целями и задачами предполагаемого исследования, возможными рисками и выгодами от его участия и другой существенной информацией он (или его законный представитель, если испытуемый не является компетентной личностью) дает информированное согласие на свое участие в исследовании. 2) Проводится этическая экспертиза исследовательской заявки. Необходимое условие для проведения такой экспертизы – наличие в научном учреждении, проводящем исследования, специальной структуры – независимого этического комитета (этической комиссии).

Сегодня в мире уже накоплен обширный и разносторонний опыт проведения этической экспертизы БМИ. Многие отечественные исследователи, особенно те, кто участвует в международных БМИ, также знакомы с тем, как осуществляется этическая экспертиза исследовательских проектов. Вместе с тем в нашей стране к настоящему времени не создана необходимая нормативная база для проведения такой экспертизы. Следствием такого положения дел является не только отсутствие надежных механизмов защиты прав, человеческого достоинства и благополучия участников БМИ, но и то, что во многих случаях затрудняется мировое признание научных результатов, полученных отечественными исследователями.

Данный проект, который осуществляется в рамках Программы «Фундаментальные науки – медицине», имеет целью совершенствование практики этической экспертизы БМИ, проводимых в России. Более конкретно, речь идет о создании нормативной и методической базы, которая позволит проводить этическую экспертизу всех исследовательских заявок, подаваемых в Программу «Фундаментальные науки – медицине». Предполагается, в частности, создание при Программе независимого этического комитета, разработка положения о нем с описанием его структуры, регламента его работы, его функций и полномочий, проведение тренингов по этике БМИ для членов этого комитета и руководителей проектов. Это позволит сформулировать исчерпывающий перечень стандартных требований к исследовательской заявке, выполнение которых необходимо для проведения ее этической экспертизы.

Для достижения этих целей было решено взять в качестве основы опыт работы Комиссии по биомедицинской этики, на протяжении многих лет действующей в Институте медико-биологических проблем РАН. Эта комиссия осуществляет экспертизу весьма непростых с этической точки зрения исследовательских проектов, связанных, в частности, с проблемами жизнеобеспечения и работоспособности человека в космических экспедициях, т.е. в экстремальных для человеческого организма условиях. Этическая комиссия ИМБП обладает богатым арсеналом средств и методов проведения экспертизы исследовательских проектов, который, с соответствующими модификациями, может быть использован и в работе будущего этического комитета Программы «Фундаментальные науки – медицине». Этическая комиссия ИМБП тесно и на регулярной основе взаимодействует с соответствующими структурами, проводящими этическую экспертизу исследовательских проектов, которые реализуются совместно с зарубежными партнерами в США, Европейском союзе, Канаде, Японии и др., так что имеющийся у нее опыт можно считать апробированным на международном уровне.

2. Разработка и усовершенствование методов и средств диагностики

2.1. Средства и методы диагностики

ДИНАМИКА И ДИАПАЗОНЫ ИЗМЕНЕНИЯ БИОИМПЕДАНСНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОКРАТИМОСТИ ЛЕВОГО ЖЕЛУДОЧКА СЕРДЦА ЧЕЛОВЕКА ПРИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОБАХ. СРАВНЕНИЕ

С УЛЬТРАЗВУКОВЫМИ И ПУЛЬСОМЕТРИЧЕСКИМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ

В.М. Хаютин1), О.Л. Виноградова2), Е.Ю. Берсенев2), Я.Р. Бравый2),

Д.В. Попов2), В.В. Ермишкин1), Е.В. Лукошкова1)

1) Российский кардиологический научно-производственный комплекс
Росмедтехнологий, Москва;
2) ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН, Москва

Значимость непрерывной (в каждом кардиоцикле) неинвазивной оценки сократительной функции левого желудочка (ЛЖ) сердца переоценить трудно. В 2005 г. по программе “Фундаментальные исследования – медицине” мы завершили создание метода непрерывного неинвазивного измерения длительности периода предызгнания (Д-ПП) на основе электроимпедансометрии. Наш метод отличается от ранее известных тем, что: 1) за окончание периода предызгнания принят момент, когда пульсовое изменение импедансного сигнала достигает максимального ускорения другими словами, когда вторая производная сигнала становится максимальной; 2) импедансный сигнал отводится от участка восходящей аорты.

Изменения Д-ПП при инотропном действиии симпатической нервной системы (СНС) хорошо коррелируют со скоростью нарастания давления в ЛЖ – dP/dtmax – во время его изоволюмического сокращения, и это служит основанием для использования данного показа­теля – длительности периода предызгнания – в качестве неинвазивного индекса сократимости ЛЖ. Непрерывное измерение Д-ПП позволяет раскрыть интенсивность и динамику действия нейрогенных инотропных сигналов у здорового человека, а в клинике может дать представление не только о глубине глобального изменения сократимости ЛЖ, но и об изменениях динамики отклика миокарда ЛЖ на инотропное действие СНС.

В 2005-2006 гг. мы подробно изучили динамику изменения Д-ПП при пассивной ортостатической пробе, пробе Вальсальвы и кистевом жиме. В текущем году мы продолжили изучение инотропного действия СНС при ряде других функциональных проб: 1) активной ортостатической пробе – быстрый переход из положения сидя на корточках в положение стоя; 2) велоэргометрической пробе с равномерно нарастающей нагрузкой (до предельной мощности 200-300 Вт) и с плавно изменяемой нагрузкой (синусоидально, с переменным периодом); 3) изометрическом сокращении мышц бедра с окклюзией в конце пробы или без нее (пробу выполняли до и после 7-дневной сухой иммерсии); 4) питье воды в объеме 0.5 л. Непрерывная регистрация Д-ПП позволила выявить короткую (20-30 с) начальную фазу повышения сократимости при активной ортостатической пробе. Эта фаза отсутствовала при пассивной ортостатической пробе, результатом которой всегда было значительное удлине­ние Д-ПП. Наибольшие изменения Д-ПП выявляются при пробе Вальсальвы в положении сидя и при динамической нагрузке на велоэргометре. При статической нагрузке эффект укорочения Д-ПП выражен значительно слабее, а у некоторых испытуемых проявляется лишь к концу пробы. Причина – значительное увеличение артериального давления. Для таких проб предложен другой, комбинированный индекс сократимости – отношение диастолического давления к периоду изоволюмического сокращения, т.е. скорость повышения давления в ЛЖ в этот период. Для сопоставления показателей, получаемых новым импедансо-метрическим методом и широко применяемым в клинике доплеровским ультразвуковым методом, во время ряда проб одновременно с электроимпедансным сигналом регистрировали скорость кровотока в восходящей аорте (также в каждом кардиоцикле). В дальнейшем мы предполагаем изучить изменения инотропной регуляции ЛЖ, в первую очередь, при хронической ишемической болезни сердца и при сердечной недостаточности. Полученные данные будут учтены при выборе проб, наиболее применимых в кардиологической клинике.

РАЗРАБОТКА ИММУНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ВЫЯВЛЕНИЯ ГЛАЗНЫХ ПАТОЛОГИЙ; РОЛЬ ОКСИДА АЗОТА В ДЕГЕНЕРАЦИИ СЕТЧАТКИ ГЛАЗА

Г.Р. Каламкаров, М.А. Островский, А.Е. Бугрова, Т.Ф. Шевченко, Т.С. Константинова

Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, Москва

Многие офтальмологические патологии, особенно патологии, затрагивающие сетчатку глаза, на ранних стадиях сопровождаются появлением в крови и слезной жидкости больных антител к некоторым антигенам сетчатки. Этот факт может быть использован для ранней диагностики патологий сетчатки. Нами было использовано два таких антигена с условными названиями S-антиген и межфоторецепторный ретинальпереносящий белок (МРПБ) из межклеточного матрикса сетчатки и проведено сравнительное исследование возможности их применения в клинической практике. Исследования проводились совместно с МНИИ глазных болезней им. Гельмгольца и Российской медицинской академией последипломного образования. Ранее нами было показано, что выявление таких антител позволяет предсказать развитие диабетической ретинопатии у больных диабетом и позволяет прогнозировать развитие ретинопатии у недоношенных детей.

При исследовании больных с ожоговой травмой было выяснено, что у большинства больных с ожоговой травмой Ш степени в острый период заболевания в крови выявляются антитела к обоим антигенам – не только к S-антигену, но и к МРПБ. У большинства больных при успешном лечении и положительной динамике уровень антител к МРПБ в крови падал до нормального. Однако у небольшой группы больных иммунный ответ сохранялся и после успешного лечения. Наиболее интересный результат был получен при обследовании именно этой группы больных. Как оказалось, примерно в 70 % случаев в этой группе больных по прошествии нескольких недель или месяца наблюдалось развитие осложнений и рецидивов. Напротив, в группе тех больных, у которых после успешного лечения ответы на антиген не выявлялись, рецидивы не наблюдались.

Было продолжено исследование роли оксида азота в дегенерации сетчатки глаза. Разработана модель острой ишемии сетчатки глаза. Состояние ишемии создавалось с помощью лазерной коагуляции ретинальных сосудов, при этом хориоидальные сосуды не затрагивались. Такой подход позволил получать состояние как обширной, так и локальной ишемии. На этой модели начата проверка действия антиишемических средств на основе нитросоединений, изменяющих концентрацию оксида азота в сетчатке. Показано, что нитриты могут эффективно защищать сетчатку глаза от развития ишемии при тромбировании сосудов.

УВЕЛИЧЕНИЕ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ СЛУХОВОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТИМУЛЯЦИИ СЛУХОВОГО НЕРВА

Я.А. Альтман, Н.Н. Бехтерев

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург

Низкая помехоустойчивость слуховой системы, обнаруживаемая у пользователей кохлеарными протезами, не только резко ограничивает восприятие ими полезного звукового сигнала в присутствии сигнала-помехи, но и препятствует полноценному восстановлению их ориентации в окружающем пространстве по слуховому информационному каналу. Это существенное для организации адекватного локализационного поведения препятствие обусловливает необходимость дальнейшего поиска путей совершенствования стратегий кодирования звука, используемых при электрической стимуляции слухового нерва.

Основная цель настоящего исследования, проведенного на животных, состояла в оценке пригодности разработанного (тестируемого) способа преобразования звука в электростимулирующий эквивалент для улучше-ния помехоустойчивости слуховой системы при локализации источников звука и, как следствие, для расширения возможностей глухих больных с кохлеарными имплантами ориентироваться в окружающей среде. Крите-рием оценки служили вызванные потенциалы коркового отдела слуховой системы глухих животных, возникающие при изменении локализацион-ных признаков источника кодируемых звуковых сигналов (межушных различий стимуляции по времени и по интенсивности) при билатеральном электрическом раздражения слухового нерва. Референсные данные каждого эксперимента получены в условиях электрической стимуляции с применением стандартного для практики слухопротезирования преобразования звуковых сигналов и в условиях предшествующего звукового раздражения при интактности обеих улиток внутреннего уха.

В результате проведенного исследования были выявлены зависимо-сти основных проявлений помехоустойчивости слуховой системы – маскировки и бинаурального освобождения от маскировки – от параметров локализационных признаков полезного сигнала и сигнала-помехи при трех использованных способах раздражения и различных уровнях его интенсивности. Установлено, что в отсутствии межушных различий стимуляции по времени или интенсивности для обоих сигналов и низком надпороговом уровне интенсивности величина маскировки была равной при использовании как тестируемой электрической, так и звуковой стимуляции. Влияние маскировки при использовании тестируемой стимуляции, по сравнению со звуковой, незначительно усиливалось с повышением интенсивности до предела безопасной электрической стимуляции (в среднем до 44 дБ), примерно соответствующего границе диапазонов средних и высоких звуковых интенсивностей. При введении межушных различий стимуляции в полезный сигнал или сигнал-помеху действие маскировки уменьшалось тем больше, чем больше были вводимые различия. Вместе с тем в пределах безопасного изменения интенсивностей тестируемой электрической стимуляции влияние маскировки было практически таким же, как и при звуковом раздражении, изменяемом в том же диапазоне интенсивностей. Показано, что бинауральное освобождение от маскировки на различных уровнях интенсивности при всех возможных соотношениях полезного сигнала и сигнала-помехи при тестируемом электрическом раздражении было меньше, чем при звуковом. Обнаружено, что проявления помехоустойчивости при стандартной электрической стимуляции слухового нерва резко отличались от ее проявлений при тестируемой стимуляции и наблюдались в очень узком диапазоне изменения интенсивностей. Выявленные преимущества тестируемой стимуляции над стандартной позволяют сделать практические рекомендации относительно коррекции электрического раздражения слухового нерва с целью значительного улучшения восприятия акустического пространства глухими больными при использовании кохлеарных имплантов.

РАЗРАБОТКА ОПТИЧЕСКИХ, ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИХ

И АКУСТИЧЕСКИХ БИОСЕНСОРНЫХ СИСТЕМ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ МЕДИЦИНСКОЙ ДИАГНОСТИКИ

В.В. Игнатов1), Н.Г. Хлебцов 1), Л.А. Дыкман1), О.В. Игнатов1), Н.Ю.Селиванов1), Б.Д. Зайцев2), В.Е. Никитина1)

1)Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН,
2)Саратовский филиал Института радиоэлектроники РАН

Золотые и серебряные наночастицы с плазмонным резонансом (ПР) нашли разнообразные применения в нанобиотехнологии и наномедицине благодаря возможности настройки спектрального положения и амплитуды ПР [1]. В работах коллектива авторов (рук. Н.Г. Хлебцов) развиты методы настройки ПР золотых наносфер, наностержней и нанооболочек за счет изменения их размера, формы и структуры, а также способы получения биоконъюгатов наночастиц, поверхность которых функционализована биоспецифическими молекулами-зондами. Рассматривается их примене-ние в электронной и световой микроскопии, гомофазном и твердофазном иммуноанализе, в опытах по фототермолизу раковых клеток in vitro.

Одним из развиваемых нами направлений практического применения золотых наночастиц является разработка средств диагностики инфекции-онный заболеваний с использованием конъюгатов фаговых миниантител с коллоидным золотом (рук. Л.А. Дыкман). На примере капсульного антигена Yersinia pestis, -субъединицы холерного токсина и антигена из внешней мембраны Salmonella typhi впервые была синтезирована прямая метка – конъюгат scFv-фрагментов с коллоидным золотом. Данный подход может быть использован при создании тест-систем на основе дот-блот анализа и иммунохроматографии, а также в электронно-микроскопических исследованиях и разработке оптических биосенсоров.

В следующем разделе данного проекта (рук. О.В. Игнатов) развивается метод детектирования микроорганизмов на основе электрооптического анализа клеточных суспензий. В экспериментах со штаммом Azospirillum brasilense Sp245 зарегистрировано существенное изменение электрофизических свойств бактериальных клеток при их взаимодействии с моноспецифическими антителами на соматический антиген, а также с полиспецифическими антителами, полученными на целые бактериальные клетки [2]. Данные результаты могут быть использованы при разработке быстрого теста для определения микроорганизмов.

Группой сотрудников СФ ИРЭ и ИБФРМ РАН (рук. Б.Д. Зайцев и В.Е.Никитина) проводятся работы по созданию акустоэлектронного датчика нового поколения как эффективного инструмента в исследованиях диагностически значимых специфических взаимодействий, реализуемых в разнообразных биосенсорных системах. На примере препаратов из биомассы и биологически активных веществ высшего культивируемого гриба Lentinus edodes (шиитаке) оценена эффективность использования резонаторов на продольных и поперечных акустических волнах для определения модуля упругости, вязкости и плотности исследуемых объектов.

Нами исследуются также подходы к получению биологически активных субстанций на основе пектиновых олигосахаридов и их конъюгатов (рук. Н.Ю. Селиванов). Разработан способ направленного фрагментирования углеводных полимеров и показано, что в процессе ферментолиза пектиновых препаратов при низком соотношении фермент-субстрат происходит их селективная деградация с образованием стабильного спектра высокомолекулярных олигосахаридов. Результаты многочисленных исследований показывают, что пектиновые олигосахариды можно рассматривать как универсальный класс высокоспецифичных экстраклеточных медиаторов сигнального типа, активных по отношению к организму человека.

1. Хлебцов Н.Г. с соавт. // Российские нанотехнологии. 2007. Т. 2, № 3-4. C. 69-86.

2. Guliy O.I. et al. // Analytical Biochemistry. 2007. Vol. 370. P. 201-205.

РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОГО ТЕСТА НА МНОЖЕСТВЕННУЮ ЛЕКАРСТВЕННУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ ОПУХОЛЕВЫХ КЛЕТОК

И ПОИСК ПУТЕЙ ЕЕ ПРЕОДОЛЕНИЯ

Л.П. Овчинников1), А.В. Вайман2), А.В. Сорокин1), Е.Ю. Рыбалкина2), С.Г. Гурьянов1), Д.Н. Лябин1), О.В. Калита2), А.А. Селютина1), И.Н.Елисеева1), Е.Р. Ким1), Г.П. Генс3), Т.П. Стромская2), А.А.Ставровская2)

1)Институт белка РАН, Пущино
2)НИИ канцерогенеза Российского онкологического научного центра
им. Н.Н. Блохина РАМН, Москва
3)Кафедра онкологии и лучевой терапии МГМСУ, Москва

Ранее нами был предложен комплексный тест на множественную лекарственную устойчивость (МЛУ) раковых клеток, включающий оценку содержания мРНК YB-1 в тканях опухолей и оценку количества клеток, содержащих YB-1 в ядре. В отчетном году с помощью полуколичественного метода ОТ-ПЦР исследован материал, взятый от 50 больных раком молочной железы (РМЖ), и исследованы 34 образца РМЖ с помощью иммуногистохимической окраски срезов. Полученные данные позволили выявить корреляции между содержанием мРНК YB-1 в тканях РМЖ, количеством клеток с YB-1 в ядре и тяжестью течения заболевания, фиксированной как на момент операции, так и при наблюдении за больными в течение года.

Начато исследование опухолей яичника (ОЯ) с целью понять, насколько общими для разных новообразований являются выявленные с помощью нового теста закономерности. Проведена работа по определению типа ОЯ, для которого реально набрать репрезентативный материал. Найдены экспериментальные модели (культивируемые клетки ОЯ), различающиеся по содержанию в популяции клеток с ядерной локализацией YB-1. Впервые показано, что воздействие на культивируемые клетки ОЯ малой шпилечной РНК (мшРНК) YB-1 приводит как к снижению числа клеток, содержащих YB-1 в ядре, так и к снижению устойчивости этих клеток к противоопухолевым препаратам. Найдены способы воздействия на культивируемые клетки ОЯ, которые индуцируют перемещение YB-1 в ядра клеток.

В плане исследования природных механизмов, контролирующих МЛУ раковых клеток, продолжено изучение молекулярных механизмов ингибирования синтеза YB-1 путем полиаденилирования мРНК. Установлено, что необычный негативный эффект поли(А) хвоста на активность мРНК YB-1 в трансляции обусловлен присутствием в 3’ нетранслируемой области этой мРНК поли(А) богатой регуляторной последовательности. Полученные результаты позволяют предположить, что А-богатая регуляторная последовательность создает условия для циклизации мРНК на 3’ конце, которая может препятствовать сближению двух концов молекулы мРНК, обеспечивающего высокую эффективность трансляции.

Методами направленного точечного и делеционного мутагенеза исследован сайт расщепления YB-1 коровой протеасомой, катализирующей селективное удаление С-концевого пептида с сигналом цитоплазматического удержания и тем самым обеспечивающей переход укороченного YB-1 в клеточное ядро. Обнаружены мутации, защищающие YB-1 от расщепления протеасомой. Получены генетические конструкции для экспрессии мутантных вариантов YB-1 в бактериальных и эукариотических клетках.

Методами масс-спектрального анализа и точечного мутагенеза установлены три сайта фосфорилирования YB-1 киназой Akt. Для изучения влияния фосфорилирования на функции белка проведена замена фосфорилируемых аминокислотных остатков на аспарагиновую кислоту.

РАЗРАБОТКА НОВОГО СПОСОБА КОМПЛЕКСНОЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИАГНОСТИКИ СУБКЛИНИЧЕСКОГО ГИПОТИРЕОЗА

Д.Г. Матишов, Е.Ф. Шин, А.В. Ларичкин

Южный научный центр РАН, Ростов-на-Дону

В настоящее время актуальным является сравнительный анализ специфичности и чувствительности результатов стандартных клиничес-ких методов исследования и современных биоаналитических методов диагностики субклинического гипотиреоза (СГ). Поэтому целью настоящей работы явился масс-спектральный анализ протеомного профиля плазмы крови для выявления основных белков-биомаркеров прогрессирования гипотиреоза на различных стадиях его развития, а также белков, участвующих во всасывании, распределении и метаболизме левотироксина у пациентов с СГ.

В исследование включено 26 пациентов с СГ (I исследуемая группа, средний возраст 43±3,2 года, соотношение мужчин и женщин 1:2), принимавшие левотироксин в дозе 50 мкг/сутки; 29 пациентов с СГ (II исследуемая группа, средний возраст 44±2,6 года, соотношение мужчин и женщин 1:2), принимавшие левотироксин в дозе 50 мкг/сутки. Контрольную группу составили 15 условно здоровых лиц. Оценку прогрессирования гипотиреоза и эффективности лечения в I группе пациентов проводили стандартным методом диагностики (анализ уровней тиреотропного гормона (ТТГ), тироксина (Т4), трийодтиронина (Т3) (ИФА), иммунологических параметров – CD3+; CD4+; CD8+; CD16+; CD25+; CD72+; CD95+ (проточная цитометрия), IL-1, TNF-α (моноклональные антитела), Ig G, M, A (метод радиальной иммунодифффузии); во II группе – стандартным диагностическим и новым биомолекулярным методом [протеомный анализ плазмы крови – с помощью двумерного электрофореза в полиакриламидном геле (2D-PAGE, BioRad), трипсинолиза (Promega) с поcледующим масс-спектрометрическим детектированием (MALDI-TOF-MS, Bruker), идентификацией в поисковой базе данных (Mascot) и измерением относительной плотности белков (PDQuest, Bio-Rad)]. Качество жизни оценивалось по шкале Zulewski-Bulewich (BI). Длительность исследования составила 3 месяца.

Обнаружен достоверный регресс клинической симптоматики в обеих группах исследования. В I группе пациентов обнаружено достоверным снижением ТТГ(p<0,005) и повышением Т4 (p<0,001). Средние уровни гормональных показателей во II группе пациентов не отличались от таковых здоровых лиц. В I группе пациентов средние значения уровней CD3+ (p<0,05); CD4+ (p<0,05); CD8+ (p<0,001); CD16+ (p<0,05); CD25+ (p<0,001), Ig A (p<0,05) статистически значимо увеличились, CD72+ (p<0,05); CD95+ (p<0,05), IL-1(p<0,001), TNF-α (p<0,001), Ig G (p<0,05), Ig M (p<0,05) – уменьшились. На фоне приема левотироксина во II группе пациентов зарегистрировано достоверное повышение интенсивности патогенетических белков: Na+/I- – симпортера (p<0,001); белка, связывающего тиреоидный гормон внутри клетки (p<0,001); тиреопероксидазы (ТПО) (p<0,001), ферментов дейодиназы DIO I (p<0,001), II (p<0,05), III (p<0,05) типа, рецепторов к тиреоидным гормонам типа β (p<0,001) и α (p<0,001), УДФ-глюкуронозилтрансферазы (p<0,05) при одновременном подавлении экспрессии рецепторов к ТТГ (рТТГ) (p<0,001), тироксин-связывающего глобулина (ТСГ) (p<0,001). Данные белки играют важную роль на различных уровнях патологического пути передачи сигнала в тиреоцитах, транспорте и метаболизме тиреоидных гормонов и реализации эффекта гормонов на уровне органов-мишеней.

Таким образом, выявлена корреляционная взаимосвязь между уровнем тиреодных гормонов и белками, участвующими в синтезе, транспорте и метаболизме тиреоидных гормонов у пациентов с субклиническим гипотиреозом, что, вероятно, свидетельствует о ранней диагностической значимости протеомных маркеров в развитии и прогрессировании гипотиреоза.

РАЗРАБОТКА АКУСТОЭЛЕКТРОННОГО ДАТЧИКА НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ БИОСПЕЦИФИЧЕСКИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ НА ПРИМЕРЕ ПРЕПАРАТОВ БАЗИДИОМИЦЕТА LENTINUS EDODES

В.В.Игнатов1), Б.Д.Зайцев2), О.М.Цивилева1), И.Е.Кузнецова2), В.Е.Никитина1)

1) Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН, Саратов
2) Саратовский филиал Института радиотехники и электроники РАН, Саратов

Акустоэлектронные датчики могут стать весьма эффективным инструментом в исследованиях диагностически значимых взаимодей-ствий, реализуемых в разнообразных биосенсорных системах. Такие датчики, основанные на акустических волнах в пьезоэлектрических пластинах, могут быть разделены на две группы. В первой группе акустические волны распространяются по нормали к поверхности пластины, а звукопроводом является резонатор, колеблющийся по толщине. Во втором случае акустическая волна распространяется вдоль поверхности пластины (волны Лэмба и SH волны). В обоих случаях волны реагируют на изменение характеристик прилегающей к звукопроводу среды. Указанные изменения могут быть связаны с биоспецифическими взаимодействиями, происходящими как в твердом слое, так и в растворе биомакромолекул. Очевидно, что для получения полной информации об изучаемом взаимодействии оптимальным является сочетание обеих групп датчиков. Датчики первой группы позволяют определять такие физические характеристики взаимодействующих материалов, как модули упругости, плотность и вязкость, а также пределы их изменения. Далее, используя полученные данные, можно провести оптимизацию волноводов второй группы датчиков и выбрать тип волны для мониторинга во времени соответствующих биологических реакций. В этом плане весьма перспективным является исследование биоспецифических реакций с участием в качестве указанного твердого слоя или раствора биополимеров – изолятов высшего культивируемого гриба Lentinus edodes (шиитаке).

С помощью резонаторов на продольных и поперечных акустических волнах были измерены модули упругости, вязкость и плотность модельных объектов, сформированных на основе препаратов из биомассы и биологически активных веществ грибного происхождения. Мицелий шиитаке был выращен на агаризованной питательной среде, собран на разных стадиях морфогенеза (непигментированный мицелий, коричневая мицелиальная пленка, примордии) и использован в качестве твердых образцов в виде воздушно-сухой измельченной биомассы. Оказалось, что из всех характеризующих образцы параметров (плотность ρ, продольный с11 и поперечный с44 модули упругости, продольный η11 и поперечный η44 коэффициенты вязкости) наиболее заметным изменениям подвергается η11, а именно от 0.204 Н∙с/м2 у белого мицелия до 10-8 Н∙с/м2 у примордиев и коричневой пленки. Были также изучены образцы, представлявшие собой экстракты из мицелия, полученного методом глубинного культивирования на химически детерминированной среде. При использовании в качестве добавки к синтетической среде двухзарядных катионов меди была обнаружена ярко выраженная, по сравнению с другими вышеупомянутыми параметрами, зависимость η11 от концентрации катиона, в меньшей степени проявлялась зависимость η44 от концентрации Cu2+. Так, если для образцов контрольного эксперимента (среда в отсутствие Cu2+) значения величин η11 и η44 составили 10-8 Н∙с/м2 и 10-6 Н∙с/м2 соответственно, то при концентрации Cu(II) 5.10-4 моль/л значения η11 и η44 составили 2.1∙10-3 Н∙с/м2 и 6∙10-5 Н∙с/м2 соответственно.

Ранее мы обнаружили эффект усиления биосинтеза углеводсвязываю-щих белков-лектинов Lentinus edodes в присутствии меди (II). Проверку предположения о корреляции η11 и η44 с активизацией биосинтетических процессов грибной культуры в отношении белков и, в частности, лектинов предстоит провести в ходе дальнейших экспериментов.

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАДИЙ ОБЛИТЕРИРУЮЩЕГО АТЕРОСКЛЕРОЗА СОСУДОВ И РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ ВАРИКОЗНОЙ БОЛЕЗНИ С ПРИМЕНЕНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ МАТРИЧНЫХ ИНФРАКРАСНЫХ СИСТЕМ

Г.Р.Иваницкий1), А.А.Деев1), Е.П. Хижняк2), Л.Н.Хижняк1)

1)Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН
2)Институт биофизики клетки РАН, Пущино

Существующие методы функциональной диагностики (ангиография и ультразвуковая доплеровская диагностика) не позволяют регистрировать нарушения пространственного распределения кровотока в периферичес-ких сосудах на ранних стадиях развития заболеваний и определять области воспалительных процессов. Нами разработан метод определения стадий облитерирующего атеросклероза сосудов на основе определения количественных параметров нагрузочных проб и изменений температур-ных распределений в зависимости от стадий облитерирующего атеросклероза. Атеросклероз – одна из основных причин возникновения хронической недостаточности кровообращения нижних конечностей. Осложнения от запущенных форм нередко приводят к инвалидности и даже летальному исходу (для 39 % пациентов с окклюзией магистральных артерий нижних конечностей). Эффект нагрузочной пробы оценивался по четырем параметрам: нагрузочному интервалу, соответствующему достоверному пороговому сдвигу в температурных гистограммах, изменению величины и скорости изменения температурного контраста в нижних конечностях, уменьшению температуры в области мышц после нагрузочной пробы. Процедура нагрузочной пробы в ходе термографических обследований является весьма информативным методом дифференциальной диагностики эффективности кровоснабжения для раннего выявления сосудистых заболеваний. Другой задачей проекта являлась разработка методов профилактических обследований с целью ранней диагностики варикозной болезни. Она является самым распространенным заболеванием сосудистой системы. В России различными формами варикозной болезни страдает 30-38 млн. человек, причем около 85 % женщин – в запущенной форме. Термография в отличие от других флебологических методов диагностики, которые позволяют определить в основном только морфологические изменения стенок вен и нарушение магистрального кровотока, дает возможность объективно оценить степень расстройств микроциркуляции. В ходе исследований проведен количественный анализ гистограмм распределения температурных полей больных пациентов и здоровых людей, что позволило выработать количественные критерии для диагностики заболевания на ранних стадиях и подготовить методические указания для медицинского персонала по использованию тепловидения для диагностики сосудистых заболеваний конечностей человека.

Литература

Иваницкий Г.Р. / Современное матричное тепловидение в биомедицине // Успехи физических наук, 2006, т. 176, № 12, с. 1293-1320.

Иваницкий Г.Р., Хижняк Е.П., Деев А.А., Хижняк Л.Н. / Тепловидение в медицине: сравнительная оценка инфракрасных систем диапазонов длин волн 3-5 и 8-12 мкм для диагностических целей // ДАН, 2006, т. 407, № 2, с. 258-262.

Иваницкий Г.Р., Деев А.А., Хижняк Е.П., Хижняк Л.Н. / Анализ теплового рельефа на теле человека // Технологии живых систем (в печати).

Иваницкий Г.Р., Деев А.А., Пашовкин Т.Н., Хижняк Е.П., Хижняк Л.Н., Цыганов М.А. / Особенности теплового проявления подкожных источников нагрева на поверхности тела человека // ДАН (в печати).

ИДЕНТИФИКАЦИЯ И АНАЛИЗ ГЕНЕТИЧЕСКИХ И СРЕДОВЫХ ФАКТОРОВ В ЭТИОЛОГИИ И ПАТОГЕНЕЗЕ СОЦИАЛЬНО-ЗНАЧИМЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

Э.С.Пирузян1), Р.М.Абдеев2), С.А.Брускин1), И.А.Абдеева1), К.А.Кромина1), Т.А.Лебедева1), И.М.Корсунская2), О.Ю.Рахимова3), Х.А.Курданов4)

1) Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, Москва
2) Центр теоретических проблем физико-химической фармакологии РАН, Москва
3) Городская клиническая больница № 24, Москва
4) Центр медико-экологических исследований Филиала ГНУ РФ ИМБП РАН, Нальчик

На первом этапе работы проведен анализ литературных данных, биоинформационные исследования и сбор биологического материала. В результате анализа данных литературы нами было отобрано 120 генов, являющихся либо генами-кандидатами, либо ассоциированными генами при псориазе и болезни Крона, причем для псориаза число генов кандидатов и ассоциированных генов в три раза больше, чем для болезни Крона (соотношение 95/30). 5 генов-кандидатов являются общими как для псориаза, так и для болезни Крона. В результате биоинформационного анализа данных микрочипов об экспрессии более чем 12000 генов в пораженных и непораженных тканях больных псориазом и болезнью Крона, мы установили, что при псориазе экспрессия изменена у 6806 генов, а при болезни Крона – у 3141 генов. Установлено, что две трети генов с измененной экспрессией при болезни Крона являются также генами с измененной экспрессией и при псориазе. На основании анализа генных сетей при псориазе и при болезни Крона было установлено, что гены транскрипционного фактора АР-1 являются генами-кандидатами на развитие патогенеза как псориаза, так и болезни Крона. У больных псориазом и болезнью Крона собран биологический материал (кровь и биопсии) и информационный материал (заполнены Индивидуальные Информационные Карты (ИИК)). В результате общее количество ИИК больных псориазом и болезнью Крона составило 235 шт, количество биопсий 25 шт. и количество образцов крови 160 шт. Обследованные пациенты, в соответствии с диагнозом и течением патологического процесса, распределены в группы с целью апробации новых методик лечения.

На втором этапе исследований проведен анализ клинического материала индивидуумов. С помощью метода Real-Time PCR проведены эксперименты по количественному определению экспрессии отобранных в соответствии с разработанной моделью генов-кандидатов и ассоциированных генов при псориазе и болезни Крона, а именно генов, кодирующих различные компоненты транскрипционного фактора АР-1. Экспериментальные результаты по экспрессии согласуются с теоретическими результатами по анализу данных по экспрессии соответствующих генов на биологических микрочипах. Для проведения протеомного анализа были взяты 4 пары биопсий пациентов с псориазом – пораженный участок кожи и находящийся на расстоянии 3 см от псориатической бляшки непораженный участок кожи. Суммарный белок, выделенный из каждой биопсии разделяли с помощью двумерного гель-электрофореза. Далее сравнивали между собой пары гелей с белками, выделенными из биопсий по каждому пациенту, на наличие отличий в эти гелях. При этом визуально установили более 10 белковых пятен, присутствующих только в пораженной коже одинаково у всех пациентов. Эти белковые пятна были вырезаны из гелей и подверглись идентификации с помощью масс-спектрометрии. В результате проведенной работы было идентифицировано 10 белковых биомаркеров.

Последний этап работы состоял в систематизации и обобщении полученных результатов, отработке новых схем лечения. Так как транскрипционный фактор АР-1 контролирует функции многих процессов в клетке, главные из которых – апоптоз, пролиферация, окислительный стресс и др., то новые методы лечения должны быть также комплексными, влияющими на перечисленные выше клеточные процессы. На основании этого нами разработаны рекомендации по новым методам лечения псориаза, которые уже экспериментально апробированы в ГКБ № 14 и КВД № 15 г. Москва, заключающиеся в фотодинамической терапии с помощью лазера и фотосенсибилизаторов.

РИСК ПЕРВИЧНОГО РАКА ПЕЧЕНИ И ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНОВ МЕТАБОЛИЗМА, ТРАНСПОРТА И ЦЕЛЕВЫХ РЕЦЕПТОРОВ КСЕНОБИОТИКОВ

А.Л. Радкевич, И.С. Николаева, К.С. Гюльазизова, А.С. Кабанкин, Н.Э.Пынько, Н.В. Морозова, А.Д. Радкевич, Е.Н. Заховаева, Г.П.Сухинина, Е.А. Кабаков

Центр теоретических проблем физико-химической фармакологии РАН, Москва

Предрасположенность к мультифакторным заболеваниям связывают с влиянием внешнесредовых и генетических факторов. Индивидуальная чувствительность к канцерогенам в значительной степени определяется генетическим полиморфизмом генов ферментов I и II фазы биотрансформации, транспорта и рецепторов эндогенных и экзогенных ксенобиотиков. В работе проведено исследование корреляционной связи (Spearman) между частотой встречаемости (ЧВ) в этнических популяциях аллелей генов ферментов I-й фазы: CYP1A1*2A; CYP1A2*1E; CYP1A2*1F; CYP2B6+1459; CYP2C8*2,*3; CYP2C9*2,*3; CYP2C19*2,*3; CYP2D6*3-*6; CYP2D6 MXN; CYP2E1*5B; CYP3A4*1B; CYP3A5*3C; транспортных ферментов: ABCB1+3435; SLC19A1+80; II-ой фазы: NAT2*4; NAT2*5b; NAT2*6c; NAT2*7d; GSTM1*0; GSTT1*0; GSTP1+313; COMT+472; ITPA+94; TPMT*2/*3A/*3C; UGT1A1*28; рецепторных белков: ADRB2+46; ADRB2+79; MTHFR+665; генотипом TYMS TSER*3/*3), % fast NAT2, географическими координатами этнических популяций (широтой и долготой) и коэффициентами смертности (КС) на 100000 стандартизированного населения от рака печени ПРП.

В результате исследований выявлена значимая положительная корреляционная связь КС от ПРП у мужчин c географической долготой популяций и аллелями генов CYP2C19*2,*3; SLC19A1+80; NAT2*4; GSTT1*0; ITPA+94; MTHFR+665; генотип TYMS TSER*3/*3 и фенотипом fast NAT2. У женщин значимая положительная корреляционная связь КС от ПРП выявлена также с географической долготой и аллелями генов CYP2C19*2,*3; CYP2E1*5B; CYP3A5*3C; SLC19A1+80; NAT2*4; NAT2*7d; GSTM1*0; GSTT1*0; генотипом TYMS TSER*3/*3 и фенотипом fast NAT2. Наряду с общими для мужчин и женщин аллелями, ассоциированными со смертностью от ПРП, выявлены аллели, характерные только для мужчин (ITPA+94, MTHFR+665), или только для женщин (CYP2E1*5B; CYP3A5*3C; NAT2*7d; GSTM1*0), что свидетельствует о гендерных различиях в предрасположенности к ПРП.

В результате исследований выявлена значимая отрицательная корреляционная связь КС от ПРП у мужчин с географической широтой популяций и аллелями генов CYP1A2*1F; CYP1A2*1E; CYP2C9*2,*3; NAT2*5b; GSTM1*0; UGT1A1*28; ADRB2+46. У женщин отрицательная корреляционная связь выявлена также с географической широтой популяций и аллелями генов CYP1A2*1F; CYP2B6+1459; CYP2C9*2; CYP2D6*3-*6; CYP2D6 MXN; NAT2*5b; COMT+472; UGT1A1*28; ADRB2+79; ADRB2+46. Отрицательно ассоциированные аллели с ПРП также имеют гендерные отличия. Аллели, отрицательно ассоциированные с ПРП, можно рассматривать как протекторные факторы в предрасположенности к ПРП.

Не выявлено значимой корреляционной связи КС от ПРП у мужчин и женщин с аллелями генов: CYP1A1*2A; CYP2C8*2,*3; CYP3A4*1B; ABCB1+3435; NAT2*6c; GSTP1+313; GSTP1+313; TPMT*2/*3A/*3C; ABCB1+3435.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ: выявлена группа аллелей: CYP2C19*2,*3; CYP2E1*5B; CYP3A5*3C; SLC19A1+80; NAT2*4; NAT2*7d; GSTT1*0; GSTM1*0; ITPA+94; MTHFR+665; генотип TYMS TSER*3/*3, фенотип fast NAT2 и географическая долгота, положительно ассоциированные с предрасположенностью к ПРП. Установлены гендерные отличия генетической предрасположенности к ПРП.

РОЛЬ ФАКТОРА ВИЛЛЕБРАНДА ПРИ ИШЕМИЧЕСКОМ ИНСУЛЬТЕ У БОЛЬНЫХ С ПЕРВИЧНЫМ АНТИФОСФОЛИПИДНЫМ СИНДРОМОМ

П.В.Авдонин1), С.А.Горяйнов2), Л.А.Калашникова2), Л.А.Добрынина2), Е.Н.Александрова3), А.А.Новиков3), И.Ф.Суханова1), П.П.Авдонин1), С.А.Васильев4)

1)Институт биологии развития им. Н.К.Кольцова РАН, 2)Научный центр неврологии РАМН, 3)Научно-исследовательский институт ревматологии РАМН, 4)Гематологический научный центр РАМН

Введение. Антифосфолипидный синдром (АФС) представляет собой аутоиммунное заболевание, обусловленное выработкой антифосфолипид-ных антител (аФЛ). Одним из проявлений АФС является развитие ишемических нарушений мозгового кровообращения. Причиной тромботических повреждений сосудов головного мозга может являться также повышенное образование в эндотелиальных клетках фактора Виллебранда (фВБ). В норме фВБ обеспечивает остановку кровотечения, индуцируя формирование тромбов в поврежденных артериолах. Увеличение содержания в плазме крови фВБ и прежде всего его высокомолекулярных форм непосредственно связано с развитием тромботических микроангиопатий и ишемическим повреждению тканей и органов.

Цель работы – исследование роли нарушений обмена фактора Виллебранда (фВБ) в развитии ишемических нарушений мозгового кровообращения (НМК) при АФС.

Материал и методы. Обследованы 12 больных (9 женщин, 3 мужчин, средний возраст – 42,25±11,0 лет) с первичным АФС (ПАФС), перенесших НМК ишемического характера. 9 больных были обследованы в отдаленном периоде инсульта, 3 – в подостром периоде. Другие клинические проявления ПАФС включали: невынашивание беременности (6 из 8 женщин, имевших беременности), периферические венозные тромбозы (4), тромбоцитопению – менее 100 тысяч на микролитр плазмы крови (2), ливедо (7). Всем больным проводилось исследование мультимерного состава фВБ в плазме крови методом электрофореза в 1 %-й агарозе и иммуногибридизации, определение антител к кардиолипину (аКЛ) иммуноферментным методом и исследование волчаночного антикоагулянта (ВА) коагуляционным методом.

Результаты: Повышение содержания мультимеров фВБ было обнаружено у 9 из 12 больных (75 %). Из них у 7 больных (58 %) имелось равномерное повышение всех фракций мультимеров фВБ, у 2 (17 %) – резко выраженное повышение общего уровня с изменением относительного содержания отдельных фракций (1 – увеличение доли низкомолекулярных мультимеров, 1 – повышенное содержание высоко-молекулярных мультимеров). Положительные аКЛ были выявлены у 7 больных, ВА – у 6 пациентов. Выраженное повышение мультимеров фВБ проявлялось в подостром периодом инсульта и коррелировало с наличием тромбоцитопении (6 и 40 тысяч тромбоцитов на микролитр). У больной с повышенным относительным содержанием низкомолекулярных мультимеров фВБ и наиболее выраженной тромбоцитопенией отмечалось наиболее тяжелое течение цереброваскулярных нарушений: 3 ишемических инсульта в течение 3 месяцев, приведших к тяжелой инвалидизации. Корреляции между уровнем повышения аКЛ и степенью повышения фВБ не было.

Заключение: Повышение уровня фВБ (75 %) при ПАФС у больных с цереброваскулярными заболеваниями свидетельствует о повреждении эндотелия, предрасполагающем к развитию тромбозов. аКЛ, по-видимому, не являются причиной повреждения эндотелия при ПАФС. Снижение числа тромбоцитов у больных с выраженным повышением содержания фВБ связано с потреблением тромбоцитов в процессе тромбообразования. Наиболее выраженная тромбоцитопения сопровождалась относительным снижением высокомолекулярной фракции фВБ на фоне увеличенного общего уровня фВБ. Это обусловлено «уходом» высокомолекулярной фракции фВБ в тромбы.

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ

ДЛЯ МАССОВОЙ ДОНОЗОЛОГИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ЗДОРОВЬЯ ДЕТСКОГО И ВЗРОСЛОГО НАСЕЛЕНИЯ

Р.М. Баевский1) , А.П. Берсенева1), Е.Ю. Берсенев1), Л.А. Денисов2)

1) ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН, Москва,
2) Территориальное управление Роспотребнадзора, Зеленоград

Одним из важных направлений профилактической медицины является организация массовых профилактических осмотров населения с целью раннего выявления начальных форм заболеваний. В настоящее время дальнейшее развитие это важного направления основывается на учении о донозологических состояниях, которое возникло в рамках космической медицины. Донозологические состояния появляются у здоровых людей при различных стрессорных воздействиях,. Если функциональные резервы организма снижены и системы регуляции не могут обеспечить сохранение гомеостаза основных жизненно важных систем на должном уровне, то донозологические состояния могут перейти в преморбидные и затем в патологические. Эта концепция развития патологии, подробно изложена в ряде статей и монографий (Р.М.Баевский, В.П.Казначеев, 1978, Р.М.Баевский, А.П.Берсенева, 1997, А.И.Григорьев, Р.М.Баевский, 2007).

Массовые донозологические обследования населения, начатые чет-верть века назад (В.П.Казначеев, Р.М.Баевский, А.П.Берсенева, 1981), в настоящее время продолжены на основе использования новых космичес-ких технологий, в частности в плане создания автоматизированных систем для мониторинга здоровья. В данной работе представлены результаты исследований, проведенных с применением эксперименталь-ного образца комплекса «Экосан-2007», который включает в себя. ряд устройств и программных систем, создававшихся для. использования на Международной космической станции. С помощью этого комплекса были обследованы 1200 школьников в г. Зеленограде, а затем он был усовершенствован и использован при обследовании 330 работников автопредприятия в этом городе, в том числе 195 водителей автобусов.

Схема исследований предусматривает анкетный опрос, антропометрические измерения, измерение артериального давления, регистрацию ЭКГ и с помощью специальных программных средств исследование вегетативной регуляции физиологических функций путем изучения вариабельности сердечного ритма и состояния миокарда методом дисперсионного картирования ЭКГ. Общее время обследования одного человека составило 12 минут.

Результаты исследований показали, что наиболее высокими значения-ми ряда основных показателей отличается группа водителей. Повышен-ные значения артериального давления и частоты пульса указывают на более высокую напряженность труда этой группы по сравнению с остальными. Наименее благоприятными являются данные измерений у водителей старшей возрастной группы. Она отличается не только наибольшими значениями САД и ДАД. У них же наиболее высокие значения стресс индекса, мощности спектра очень низкочастотных колебании сердечного ритма и ряда других показателей. С учетом высоких цифр артериального давления это означает, что функциональное состояния водителей старшего возраста относится к классу «неудовлетворительная адаптация» или даже находится на грани срыва адаптации. Обращают на себя внимание результаты исследования группы водителей в возрасте 41-60 лет, у которых выявляются существенно сниженные значения суммарной мощности спектра сердечного ритма и активности парасимпатического звена регуляции (рNN50), что указывает на ухудшение адаптационных возможностей организма.

У водителей старшего возраста в 80 % случаев стресс-индекс был выше 250 усл. ед., а почти у каждого пятого (19,4 %) – выше 1000 усл.ед. Высокие цифры артериального давления и стресс-индекса, указывающие на повышенную степень напряжения регуляторных механизмов, сопровождаются увеличенными свыше нормы значениями показателей дисперсионного картирования ЭКГ. Это наблюдается у 45 % водителей старшего возраста и свидетельствует о развитии внутрисердечных изменений в виде патологии обменно-энергетических процессов в миокарде.

Объектом внимания традиционной медицины являются лица со срывом адаптации. Лица, относящиеся к этой группе нуждаются во врачебном обследовании в поликлинике. Таких людей на автопредприятии 10 %. Остальные 90 % – это практически здоровые люди с различной степенью напряжения механизмов адаптации. Именно они и являются объектом внимания донозологической диагностики. Они нуждаются в индивидуальной оценке риска развития заболеваний и в определении тех индивидуальных оздоровительно-профилактических мероприятий, которые в наибольшей мере будут способствовать сохранению здоровья и снижению риска развития болезни.

АНАЛИЗ АУТОАНТИГЕННОГО ПРОФИЛЯ ДОБРОКАЧЕСТВЕННЫХ И ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ И СОЗДАНИЕ ПРОТОТИПНОЙ ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ ПАНЕЛИ

С.А. Недоспасов1, 2), П.В.Белоусов1), А.Ю. Сазыкин2), К.В. Ланщаков3), В.Э. Ванушко3), Ю.В. Шебзухов2), С.В. Хлгатян2), Д.В. Купраш1)

1)Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, Москва
2)НИИ физико-химической биологии им. А.Н.Белозерского,
МГУ им. М.В. Ломоносова
3)Отделение эндокринной хирургии Института клинической эндокринологии, ФГУ Эндокринологический научный центр Росмедтехнологий, Москва

В настоящее время ведущая роль в диагностике опухолей щитовид-ной железы (ЩЖ) отводится тонкоигольной пункционной биопсии (ТПБ) с последующим итоморфологическим исследованием пунктата. Однако ТПБ не может дифференцировать доброкачественные и злокачественные опухоли ЩЖ в 15–30 % наблюдений. С целью разработки дополнительно-го метода дифференциальной диагностики узловых образований ЩЖ, мы исследовали B-клеточный аутоантигенный репертуар доброкачественных (19 пациентов) и злокачественных (25 пациентов) опухолей ЩЖ на пане-ли из 18 полученных и очищенных нами рекомбинантных раково-ассоци-ированных антигенов (идентифицированных в нашей и других лабора-ториях) при помощи разработанного в нашей лаборатории скринингового иммуноферментного метода, основанного на контактной гибридизации антител из сыворотки пациента с рекомбинантным белком в точке на мем-бранном носителе. На основании оведенных экспериментов мы отобрали 6 антигенов (ANKRD30A, KIF2C, RGS5, KIAA1864, SSX2 и CCND1), об-ладающих раково-ассоциированным профилем серореактивности. Хотя по отдельности лишь ANKRD30A демонстрировал достоверную разницу в серореактивности между двумя группами (p=0.014 в соответствии с двухсторонним критерием точной вероятности Фишера), cпецифичность и чувствительность полученной прототипной аутоантигенной панели из 5 антигенов в выявлении рака составила 89 и 60 % соответственно (p=0.0014 в соответствии с двухсторонним критерием точной вероятности Фишера). Также в ходе исследования были выявлены пациенты, проде-монстрировавшие наиболее широкий аутоантигенный репертуар, опухо-левая ткань которых будет использована для конструкции экспрессионной библиотеки с целью поиска новых антигенов, ассоциированных со злокачественными опухолями ЩЖ. Таким образом, мы создали прототипную антигенную панель для дифференциальной серологической диагностики опухолей ЩЖ и выявили пациентов, опухолевые ткани которых могут быть использованы для дальнейшего поиска новых антигенов, ассоциированных с дифференцированным раком ЩЖ.

Язвенная болезнь желудка и глюкокортикоидные гормоны: Почему и как гастропротективное действие гормонов на желудок преобразуется в ульцерогенное

Л.П. Филаретова1), Т.Т. Подвигина1), Т.Р. Багаева1), П.Ю.Бобрышев1), О.Ю.Морозова1), А.К. Ефимова2)

1)Институт физиологии им. И.П.Павлова РАН, Санкт-Петербург
2)Клиническая больница РАН, Санкт-Петербург

Один их эффективных подходов для профилактики и лечения заболеваний, в том числе и язвенной болезни желудка, которая остается распространенной патологией, заключается в грамотном использовании естественных резервов организма. С этой точки зрения несомненный интерес представляет ключевая гормональная система адаптации – гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальная систему (ГГАКС). Мы показали ранее, что глюкокортикоидные гормоны, продуцирующиеся при острой активации ГГАКС, являются важными естественными гастропротективными факторами, а не ульцерогенными, как это было общепринято в течение нескольких десятилетий. Кроме того, мы продемонстрировали гастропротективную роль и экзогенных гормонов, вводимых в физиологических дозах. Полученные результаты свидетельствуют о возможности двойного действия глюкокортикоидных гормонов на желудок: выявленного нами гастропротективного – для глюкокортикоидов, продуцирующихся при острой активации ГГАКС или экзогенных гормонов, используемых в физиологических дозах; и известного ульцерогенного – для экзогенных глюкокортикоидных гормонов, используемых в фармакологических дозах.

Цель проекта – выяснить, ПОЧЕМУ и КАК физиологические (гастропротективные) эффекты, глюкокортикоидных гормонов на желудок преобразуются в патологические (ульцерогенные) эффекты. Полученные результаты подтверждают нашу рабочую гипотезу о том, что основой физиологического (гастропротективного) и патологического (ульцерогенного) действия глюкокортикоидных гормонов на желудок может являться их позитивное или негативное, соответственно, действие на звенья общего гомеостаза.

В экспериментальных исследованиях выявлено, что характер действия экзогенных гормонов на желудок зависит не только от дозы вводимого гормона, но и состояния, в котором находится организм; уровня эндогенных гормонов; временного интервала между введением гормона и приложением ульцерогенного фактора. Увеличение временного интервала между введением гормона и приложением ульцерогенного фактора может приводить к преобразованию гастропротективного действия данного гормона в патологическое. Причиной трансформации гастропротективного действия в патологическое может являться недостаточная продукция собственных глюкокортикоидных гормонов, возникающая в результате включения в регуляцию ГГАКС механизмов обратной связи, и/или дестабилизация в звеньях, регулирующих гомеостаз уровня глюкозы в крови.

При анализе общего состояния пациентов с патологией в желудочно-кишечном тракте в большинстве случаев выявлены сопутствующие заболевания, наиболее распространенными из которых являются сердечно-сосудистые заболевания, нарушение толерантности к глюкозе, выраженные функциональные изменения со стороны центральной нервной системы. Эти факты подтверждают нашу точку зрения о том, что причиной нарушения локального гомеостаза в слизистой желудка может быть нарушение общего гомеостаза.

Работа выполнена при поддержке Программы фундаментальных исследований Президиума РАН «Фундаментальные науки – медицине» 2007.

2.2. Биофотоника

РАЗРАБОТКА БИОСЕНСОРНЫХ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ НА ОСНОВЕ ГИДРОГЕЛЕЙ ДЛЯ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ

А.В.Крайский 1), В.А.Постников, 2) Т.Т.Султанов 1), В.Е.Тихонов 3)

1) Физический институт им. П.Н.Лебедева РАН, Москва
2) ФГУ «НИИ физико-химической медицины» Росздрава, Москва
3) Институт элементоорганических соединений им. А.Н.Несмеянова РАН, Москва

Принцип действия сенсоров основан на том, что толщина голографического слоя толстослойных денисюковских голограмм, записанных в специально созданных фотоэмульсиях на основе гидрогелевых матриц с группами, селективно чувствительными к наличию интере­сующих компонентов, изменяется в зависимости от концентрации этих компонентов [1]. Это регистрируется по изменению спектрального состава отраженной волны белого света. Дос­тоинством таких сенсоров является, в частности, то, что при однородном по толщине изме­нении расстояния между серебряными слоями спектр отражения узок и при достаточной чувствительности к концентрации, изменение спектра очень точно определяется современными малогабаритными спектро-графами невысокого разрешения и даже визуально.

На первом этапе мы ставили задачу разработки сенсоров, чувствительных к рН среды и физиологическим концентрациям глюкозы. Используемая нами [2] матрица представляла собой трехмерную полимерную сетку сополимера акриламида с акриловой кислотой (АК), N-акрилоиламидофенилборной кислотой (АФБК), сшитые N,N’-метилен-бис-акриламидом, содержащую включенный поливиниловый спирт.

Запись проводилась по обычной схеме записи голограмм на встречных пучках с плоским зеркалом в качестве объекта.

К настоящему времени нами получены следующие результаты:

Разработана технология создания голографических сенсорных слоев на подложках из стекла и полимерной пленки. Вид спектров отражения свидетельствует о достаточно однородной по толщине голограмме; изменения были обратимы.

Сенсоры на основе АК чувствительны к кислотности среды. В диапазоне изменения pH от 6 до 1 зафиксировано смещение максимума отражения от 623 нм до 593 нм.

Для сенсора на основе АФБК в пределах физиологических концентраций глюкозы, получено уверенное приборное различение по спектру (607-643 нм) для концентраций 1, 5, 10, 50 ммоль/л в ацетатном буфере (0,05M, 0,15 M NaCl) рН 7,4.

При использовании буферных растворов на основе многоосновных кислот, положение максимума спектра отражения изменялось от 590 до 860 нм, что показывает возможности для создания визуального сенсора физиологических концентраций глюкозы.

Зафиксирована кинетика поведения спектра отражения, зависящая от типа буфера и его кислотности. Вид спектра показывает неоднородность деформации матрицы по толщине при определенных условиях и падение дифракционной эффективности вплоть до полного исчезновения в некоторых случаях при сдвиге ИК область.

В этих случае целесообразно смещать рабочую длину волны сенсора в синюю область. Следует также разработать метод определения однородности расстояния между слоями серебра по толщине и оптимизировать оптических свойства сенсора.

Литература

Marshall A.J. et al.,2006, Analyte-responsive holograms for (bio)chemical analysis, J. Phys .Condens. Matter.,18, S619-626; и патент США № 5989923 от 23.11.1999).

V.A. Postnikov, A.V. Kraiskii, T.T. Sultanov, V.E. Tikhonov, Hydrogel holographic sensors to an acid media, In Abstracts XV111 International school-seminar “Spectroscopy of Molecules and Crystals”, 20.09-28.09.2007, Beregove, Crimea, Ukraine, p. 261.

РАЗРАБОТКА НОВЫХ ПОДХОДОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕРАПИИ ДЕПРЕССИЙ НА ОСНОВЕ ПИКОСЕКУНДНОЙ ФЛУОРЕСЦЕНТНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ БЕЛКОВ. 2. МОДЕЛЬНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ И НАЧАЛО КЛИНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

А.А.Комар1), Т.И.Сырейщикова1), Ю.А.Грызунов2,, Н.В.Смолина2), Г.Е.Добрецов2), Э.Ю.Мисионжник3), Н.М.Максимова3), М.Г.Узбеков 3)

1) ФИАН им. П.Н.Лебедева РФ. 2) ФГУ НИИ физико-химической медицины Росздрава. 3) ФГУ МНИИ психиатрии Росздрава

Одним из наиболее социально значимых заболеваний в мире является депрессия. Ранее нами было показано, что при некоторых видах депрессии наблюдаются конформационные изменения главного внеклеточного транспортного белка человека – альбумина. Это позволило выдвинуть гипотезу, что изучение этих изменений а) позволит использовать свойства альбуминовых центров в качестве индикатора тяжести состояния больных при депрессии и б) поможет углубить знания о патогенезе депрессий. Разработанный ранее метод измерения стационарной флуоресценции специальных молекулярных зондов размером около 2 нм позволил выявлять нарушения конформации связывающих центров альбумина в индивидуальных пробах крови пациентов. Вместе с тем регистрация стационарной флуоресценции не дает детальной картины изменений альбумина, и для более полной характеристики этих структурных изменений требуется применение специальной техники пикосекундных измерений затухания флуоресценции. Поэтому на первом этапе выполнения Проекта в ФИАН им. П.Н.Лебедева была создана и протестирована лазерная установка для проведения флуоресцентных измерений в этом временном диапазоне.

Для изучения конформационных изменений альбумина при депрессии был выбран оригинальный флуоресцентный зонд – производное диметил-аминонафталевой кислоты (К35), – а) который позволяет изучать Альбу-мин без его выделения из сыворотки и б) флуоресценция которого чувствительна к состоянию главных связывающих центров этого белка. На данном, втором, этапе Проекта для понимания механизмов возникно-вения флуоресценции зонда из альбумина методом ab initio были проведе-ны квантово-механические расчеты его конформации и рассчитаны энергии взаимодействия со средами, моделирующими свойства альбуминовых центров. По результатам экспериментов на изолированном белке была построена модель взаимодействия зонда с альбумином. Модель описывает связывание зонда в нескольких участках глобулы, их предполагаемую локализацию, стерическую доступность растворителю, вклады электростатических и гидрофобных взаимодействий в формирова-ние комплекса зонд-альбумин. Сделана попытка объяснения неэкспо-нециальности затухания красителя в альбумине. Показано, что альбумин больных депрессией характеризуется изменением взаимодействия зонда как с гидрофобным карманом, так и с поверхностными центрами.

В соответствии с разработанным на данном этапе протоколом и с использованием созданной лазерной установки было начато клинические исследование альбумина больных депрессией – депрессивный эпизод (F.32.1) и рекуррентное депрессивное расстройство (F33.1) – в сравнении с группой здоровых добровольцев. Параллельно с биофизическими проводили комплекс биохимических, нейрохимических и гормональных исследований. Полученные результаты достоверно указывают на изменения структуры связывающих центров альбумина при депрессиях. Для более детальной характеристики изменений альбумина в различных подгруппах пациентов, в том числе в динамике психофармакотерапии, требуется накопление большого объема клинических данных. Это предполагается сделать в ходе дальнейшего развития Проекта.

РАЗРАБОТКА МЕТОДА МОНИТОРИНГА ОПУХОЛЕЙ

НА ОСНОВЕ ОПТИЧЕСКОЙ ТОМОГРАФИИ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОНТРАСТИРУЮЩИХ АГЕНТОВ

Н.М.Шахова 1,2, И.А.Январева 2, И.В.Турчин 1, И.В.Балалаева3, 1, С.М.Деев 4, Т.А.Здобнова 4, 1

1)Институт прикладной физики РАН; 2) Нижегородская государственная медицинская академия; 3) Нижегородский государственный университет, г. Нижний Новгород; 4)Институт биоорганической химии
им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, Москва

Введение. Развитие методов органосохраняющего лечения злокачественных новообразований, к которым относятся и минимальноинвазивные хирургические технологии, и таргетное консервативное воздействие, является одним из ведущих направлений современной медицины. Проведение органосохраняющего лечения возможно только при ранних стадиях заболевания при условии прецизионной диагностики. В данном проекте проведена разработка подходов к прецизионной диагностике в клинической (ОКТ-кольпоскопия при раке шейки матки) и экспериментальной (создание высокоспецифичных биосовместимых наноразмерных маркеров для диффузионной флуоресцентной томографии – ДФТ) онкологии.

Метод оптической когерентной томографии (ОКТ) уже продемонстрировал возможности в выявлении состояния малигнизации различных локализаций (Dolin L.S, 2004). Повышение диагностической точности может быть достигнуто с использованием контрастирующих веществ и эффекта оптического просветления (Tuchin V.V., 2002).

Важнейшим перспективным применением ДФТ является прижизненное исследование опухолевых тканей у экспериментальных животных с целью уточнения процессов канцерогенеза, механизмов диссеминации и мониторинга реакции опухолей на проводимое лечение. Использование флуоресцентных меток, в том числе и наноразмерных, позволяет существенно увеличить чувствительность метода и контраст получаемого изображения (Turchin I.V., 2006).

Материалы и методы. Метод диагностики рака шейки матки, разработанный в проекте, базировался на расширенной кольпоскопии (КС) и ОКТ. КС проводилась с использованием кольпоскопа Karl Zeiss 150 FC. ОКТ данные получены на установке, созданной в ИПФ РАН (г.Н.Новгород). В качестве контрастирующего агентов применялся 3 % раствор уксусной кислоты, традиционно используемый при кольпоскопии, для достижения эффекта оптического просветления – биосовместимые гиперосмолярные агенты (глицерин и пропиленгликоль). Исследование выполнено на материале 120 пациенток с различными состояниями шейки матки.

Для разработки высокоспецифичных биосовместимых наноразмер-ных маркеров для ДФТ использованы мультимерные мини-антитела (Deyev S.M., 2003) и полупроводниковые нанокристалы (квантовые точки). Тестирование проведено методом флуоресцентной микроскопии с использованием микроскопа Axiovert 200 (Karl Zeiss).

Результаты. Разработан метод ОКТ-кольпоскопии, в котором традиционный кольпоскопический тест (апликация 3 % раствора уксусной кислоты), позволил выявить дополнительный ОКТ критерий малигниза-ции, что привело к повышению диагностической точности метода в целом. По результатам "слепого" тестирования метода по распознаванию метаплазия-неоплазия, что является весьма затруднительным как для кольпоскопии (ошибка до 62 %, Минкина Г.Н., 2001), так и для стандартной ОКТ (ошибка до 41 %, Шахова Н.М., 2004), диагностическая точность составила 86 % при чувствительности и специфичности 85 и 87 % соответственно. Локальное применение глицерина позволило в сложных клинических ситуациях повысить чувствительность метода с 81 до 89 %, специфичность с 70 до 82 %, диагностическую точность с 71 до 83 %. Получены контрастирующие комплексы на основе квантовых точек и мини-антител 4D5. Тестирование комплексов, проведенное на клеточных линиях опухолей SKOV-3 и SKBR-3 in vitro, показало их высокую специфичность с хорошим уровнем контраста.

Заключение. Использование контрастирующих агентов позволяет повысить чувствительность и специфичность методов оптического биоимиджинга.

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ АУТОФЛУОРЕСЦЕНТНОЙ ДИАГНОСТИКИ ПРЕДОПУХОЛЕВОЙ ПАТОЛОГИИ

В ГИНЕКОЛОГИИ

В.В. Смирнов1), Е.Г. Новикова3), И.А.Аполихина 2), Е.Д. Денисова2),

О.И. Трушина3) , Н.Н.Булгакова1), К.А. Верещагин1)

1)Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН,
2)Кафедра акушерства, гинекологии и перинатологии

ФППО ГОУ ВПО ММА им. И.М. Сеченова,

3)Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П.А. Герцена

На протяжении последних лет наблюдается тревожная тенденция роста заболеваемость раком шейки матки среди молодых женщин в возрастной группе до 40 лет. Особенно заметный рост наблюдается в группе женщин моложе 29 лет, т.е. в репродуктивно значимой и социально активной части населения. В этой связи актуальной проблемой современной гинекологии является разработка новых подходов к ранней диагностики рака слизистых оболочек нижних отделов женской половой сферы, поскольку ранняя диагностика позволяет проводить органо-сохраняющее лечение.

В последние годы как в нашей стране, так и за рубежом активно исследуются новые виды диагностики предрака и раннего рака, основанные на современных оптических технологиях. Их основным достоинством является возможность неинвазивного получения информации о различных биохимических и структурных изменениях, происходящих в тканях на ранних стадиях опухолевой трансформации. К числу таких методов относятся флуоресцентные методы, которые позволяет распознавать злокачественные поражения по индуцированной световым излучением характерной флуоресценции эндогенных или экзогенных флуорофоров биологических тканей. Высокая чувствии-тельность флуоресцентных методов в выявлении предопухолевой и опухолевой патологии слизистых оболочек дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта, мочевого пузыря показана во многих клинических исследованиях, как в нашей стране, так и зарубежом1).

Основной целью нашего исследования была разработка методики аутофлуоресцентной диагностики предопухолевой патологии вульвы, влагалища и шейки матки, ассоциированной с высокоонкогенными типами вирусов папилломы человека. В качестве метода исследования применяли метод локальной флуоресцентной спектроскопии (ЛФС) при возбуждении флуоресценции в трех спектральных областях (405, 532 и 638 нм). Измерения спектров аутофлуоресценции нормальных и патологических тканей производили в спектральном диапазоне 420-800 нм, где флуоресцирует большинство эндогенных флуорофоров биологических тканей. Для выявления характерных спектральных различий между нормальными и патологическими тканями, полученные массивы данных анализировали с помощью специализированных программных продуктов. Показано, что наиболее информативными являются спектры аутофлуоресценции при возбуждении в синей и зеленой областях. При возбуждении в красной области спектры аутофлуоресценция указанных тканей практически не регистрируется. По результатам проведенных исследований проведена оценка различных алгоритмов расчетов эффективных диагностически-значимых спектральных параметров, которые могут иметь прогностическое значение в оценке процесса развития предопухолевой трансформации слизистых оболочек шейки матки.

1) В.В.Соколов, В.И.Чиссов, Е.В.Филоненко, Л.В.Телегина, Н.Н.Булгакова. «Флуоресцентная диагностика начального центрального рака легкого», Пульмонология, 2005, № 1, стр.107-116.

РАЗРАБОТКА И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНО-ФЛУОРЕСЦЕНТНЫХ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ ЭКСТРАЦЕЛЛЮЛЯРНОЙ ДНК В ПЛАЗМЕ КРОВИ БОЛЬНЫХ

С БОЛЕЗНЯМИ ОРГАНОВ КРОВООБРАЩЕНИЯ И РАЗЛИЧНЫМИ АУТОИММУННЫМИ ЗАБОЛЕВАНИЯМИ

В.А.Кузьмин1), А.М.Виноградов1), О.А.Рогинко2), О.А.Коздоба2), А.И.Алехин2), А.А.Юдин2), А.И.Сперанский3), Н.Н.Вейко4)

1)Институт биохимической физики РАН, Москва, 2)Центральная клиническая больница РАН, Москва, 3)ГУ Институт ревматологии РАМН, Москва, 4) ГУ Медико-генетический научный центр, РАМН, Москва

Спектрально-флуоресцентный метод определения внеклеточной ДНК (внДНК) у больных с болезнями органов кровообращения и аутоиммунной патологией разрабатывается с использованием новых бискрасителей, сочетающих различные молекулярные фрагменты. Дезактивация возбужденных синглетных и триплетных состояний комплексов цианиновых красителей с молекулами ДНК исследована на установках импульсного фотолиза и счета фотонов с лазерным фотовозбуждением. Наличие двух положительных зарядов у бисцианинов усиливает комплексообразование между сенсибилизатором и отрицательно-заряженной поверхностью молекулы ДНК, а присутствие в молекуле гидрофобного фрагмента приводит к увеличению флуоресценции этих комплексов по сравнению со свободным красителем, что увеличивает чувствительность анализа фрагментов (внДНК). Предложен новый способ оценки уровня гибели клеток в организме человека при острых и хронических патологических процессах, которые сопровождаются усиленным апоптозом и некрозом клеток. Были измерены концентрации внДНК и фрагментов транскрибируемой области рибосомного повтора (ТОрДНК) в крови. При остром инфаркте миокарда в крови в среднем в 5 раз возрастает концентрация внДНК и в 12 раз – концентрация ТОрДНК по сравнению с нормой. При хроническом течении ишемической болезни сердца уровень внДНК не отличаются от нормы, но в этом случае в 4,8 раза повышается содержание ТОрДНК в составе внДНК, и в 7 раз повышается концентрация ТОрДНК в сыворотке. Накопление ТОрДНК в внДНК обусловлено устойчивостью ТОрДНК к двунитевым разрывам, вносимым эндонуклеазами крови. При остром и хроническом течении ишемической болезни сердца значительно увеличена нуклеазная активность крови и повышено количество антител к фрагментам ТОрДНК, причем основная часть антител связана с внДНК. Фрагменты ТОрДНК могут быть маркерами скрытого увеличения уровня гибели клеток при патологии и выступать в роли факторов стресс – сигнализации при ответе организма на увеличение уровня гибели клеток.

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ СКРИНИНГА ПРОТИВООПУХОЛЕВЫХ ПРЕПАРАТОВ НА МОДЕЛЯХ ЖИВОТНЫХ IN VIVO С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЦВЕТНЫХ ФЛУОРЕСЦИРУЮЩИХ БЕЛКОВ

А.П.Савицкий1) , И.Г.Меерович1), Л.Р.Арсланбаева1), В.О.Попов1), И.В.Турчин2), А.Г.Орлова2), Н.М.Шахова2), А.М.Сергеев2)

1) Институт биохимии им. А.Н.Баха РАН, Москва
2) Институт прикладной физики РАН, г. Нижний Новгоров

Использование флуоресцирующих белков в качестве прижизненных маркеров позволяет вести непрерывный визуальный мониторинг многочисленных процессов, происходящих в живых интактных организмах на уровне молекул и одной клетки. Гетерологическая экспрессия флуоресцирующих белков возможна в клетках любого типа и в любых организмах. Высокая интенсивность флуоресценции позволяет визуализировать молекулярные процессы в живых организмах без инвазивного вмешательства. Применение флуоресцирующих белков со спектром эмиссии в красно-оранжевой области позволяет увеличивать глубину визуализации сигнала в связи с минимизацией фонового сигнала и светорассеяния. Метод позволяет вести в режиме реального времени непрерывный визуальный мониторинг роста и распространения опухоли, ангиогенеза (развития новых сосудов) и ответа на лекарственную терапию без применения анестезии или обездвиживания животных.

В данной проведена оптимизация методики получения трансфици-рованных клеточных линий, отработаны методики стандартизации флуоресценции клеток, экспрессирующих красные флуоресцирующие белки (с использованием флуоресцентной проточной цитометрии и флуоресцентной спектроскопии). Для определения копийности плазмиды в трансфицированных опухолевых клетках была разработана методика, основанная на использовании количественного ПЦР. При уменьшении количества плазмид до уровня менее одной на клетку предлагается дополнительная селекция клеточной линии в селектирующей среде, содержащей генетицин. Разработаны методики детекции цветных флуоресцирующих белков в мышах линии Nu/Nu методом диффузионной флуоресцентной томографии.

2.3. Информатика

МУЛЬТИАЛГОРИТМИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБРАБОТКИ МЕДИЦИНСКИХ ДАННЫХ: МЕТОДОЛОГИЯ, МОДЕЛИ, ПРИМЕНЕНИЯ

Ю.И.Журавлев1), В.В.Рязанов 1), О.В.Сенько 1)

1)Вычислительный центр им. А.А.Дородницына РАН

Методы математической теории распознавания позволяют выявлять по выборкам прецедентов (истории болезни, анкеты, лабораторные анализы, и т.п.) причинно-следственные связи (знания) между независимыми и зависимыми переменными, использовать их для исследования этиологии и патогенеза социально значимых заболеваний, а также создания и усовершенствования новых средств диагностики. Используемая методология, методы и программы анализа должны быть максимально универсальными, применимы для анализа разнотипной, неполной и неточной информации, при этом пользователь, являющийся прежде всего специалистом в медицине, не обязан иметь высокую математическую квалификацию. Создание подобной универсальной методологии и средств анализа возможно и целесообразно в рамках мультиалгоритмических конструкций, когда используются все основные существующие подходы и средства автоматического принятия оптимальных решений множествами алгоритмов. В ВЦ РАН разработана общая методология, методы и программы, основанные на использовании алгебраической теории алгоритмов и проведены исследования по ее адаптации и применению в медицине.

В области разработки мультиалгоритмических средств синтеза оптимальных устойчивых диагностических (прогнозных) алгоритмов создан и апробирован логический корректор методов диагностики, основанный на использовании потенциальных функций. Корректор не содержит управляющих параметров и не требует обучения. Разработаны комбинаторные и генетические алгоритмы поиска логических закономерностей (извлечения знаний) из выборок прецедентов, эффективность которых подтверждена численными расчетами на реальных медицинских и модельных данных. Предложены и успешно апробированы методы синтеза устойчивых решающих правил для решения задач диагностики на базе полученных знаний, а также методы их сглаживания, основанные на аппроксимации логических закономерностей гладкими потенциальными функциями. Разработанные алгоритмы включены в макет программной системы анализа медицинской информации и диагностики (прогноза).

Совместно со специалистами Урологической клиники Московской медицинской академии им. И.М.Сеченова проведены исследования по выбору метода лечения при камнях чашечек. База данных включала описания 148 пациентов и методы лечения при камнях чашечек в клинических условиях. Применение мультиалгоритмических подходов позволило подтвердить выбранные методы лечения, выявить корреляции между методами лечения и рядом клинических обследований, выявить расхождения между показаниями.

Совместно со специалистами Института генома республики Сингапур были проведены исследования по улучшению диагностики тяжести рака груди путём введения дополнительных гистологических градаций по профилям экспрессии генов, измеряемых с помощью технологии Affymetrix microarray, созданы более обоснованные методы диагностики.

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ДИНАМИКУ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ ТУБЕРКУЛЕЗОМ В РОССИИ

Г.И.Марчук 1), А.А. Романюха1), К.К. Авилов1), О.А. Мельниченко 1), С.Е.Борисов 2)

1)Институт вычислительной математики РАН, Москва
2) НИИ фтизиопульмонологии ММА им. И.М.Сеченова, Москва

Цель. Целью исследований является создание комплекса методов количественного анализа эпидемиологических данных по туберкулезу населения РФ, позволяющих прогнозировать динамику заболеваемости и сравнивать эффективность различных стратегий борьбы с туберкулёзом. Основной задачей 2007 года являлся сравнительный анализ эффек-тивности противотуберкулёзных диспансеров в различных регионах РФ.

Данные и методы. В работе использовались данные отчетности областных противотуберкулезных диспансеров по Форме 33 для 14 областей европейской части РФ, данные индивидуализированной базы по выявленным больным, НИИ фтизиопульмонологии и данные Росстата по демографическим и социально-экономическим характеристикам регионов, 1999-2001 гг. Методы численного решения дифференциальных уравнений, аналитические и численные методы исследования чувствительности решений модели к возмущениям параметров, методы статистического анализа данных.

План работы. Сначала оценивается число невыявленных больных в регионе. Оценки строятся на дополнительной информации о свойствах выявленных больных. Затем социально-экономические и демогра-фические характеристики регионов сопоставляются с оценками параметров эпидемического процесса. По результатам сопоставления строятся зависимости параметров эпидемического процесса от характеристик региона. Используя уточненные оценки параметров, исследуется чувствительность состояния регионов к управляющим воздействиям. Сопоставляются эффекты воздействий на величины параметров эпидемического процесса.

Результаты. Идентифицированы значения параметров эпидемичес-кого процесса для 14 регионов. Установлены значительные, до 2-крат-ных, различия уровней инфицированности и заболеваемости (с учетом оценок числа невыявленных больных) между регионами. Показано, что в рассматриваемый период влияние на заболеваемость социально-экономических факторов сопоставимо с влиянием системы противо-туберкулезных диспансеров. Показано, что регионы могут значительно (до порядка) отличаться по чувствительности уровня заболеваемости к изменениям социально-экономических показателей и характеристик работы системы здравоохранения.

Обсуждение. Наибольший интерес представляют возможные различия между регионами в чувствительности эпидемической ситуации к изменениям в работе медиков и уровней социально-экономических факторов. Эти оценки могут отражать как различия в учете больных, так и объективные различия в состоянии эпидемического процесса. Например, разные социальные и возрастные группы по-разному реагируют на изменения социально-экономических факторов и работу системы здравоохранения. Следовательно, эпидемический процесс возможно неоднороден и распадается на относительно изолированные процессы. А для разных групп эффективны различные воздействия.

Публикации

1. Авилов К.К., Романюха А.А. 2007.Математическое моделирование процессов распространения туберкулеза и выявления больных. Автоматика и телемеханика. № 9, стр. 145-160.

2. Авилов К.К., Романюха А.А. 2007. Математические модели распространения и контроля туберкулеза (обзор). Математическая биология и биоинформатика, том 2, № 2, с. 188-318.

3. Мельниченко О.А., Романюха А.А. 2007. Модель эпидемиологии туберкулеза. Анализ данных и оценка параметров. Математическое моделирование (принята в печать).

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КЛАССИФИКАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ
ДЛЯ ЭКСПЕРТНОЙ ОЦЕНКИ ПАТАЛОГИИ СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ГЛАЗА

В.А.Сойфер, А.Г.Храмов, Н.Ю.Ильясова,
А.В.Куприянов, М.А.Ананьин, А.М.Малафеев

Институт систем обработки изображений РАН, Самара

Развитие методов анализа изображений глазного дна в настоящее время связано с совершенствованием систем для получения высококачественных изображений глазного дна и разработкой методов количественной оценки состояния кровотока. Некоторые из способов автоматизации диагностики таких заболеваний как диабетическая ретинопатия, глаукома, дистрофия зрительного нерва, отслоение сетчатки и другие основаны на анализе изображений и оценивания по ним различных характеристик и параметров, позволяющих сделать предположение о возможном диагнозе на основе ранее полученных статистических данных. Задача построения классификатора, способного обеспечить необходимое качество распознавания в условиях априорной неопределенности является чрезвычайно сложной. Предметом исследования данной работы является построение системы классификации на основе разработанных ранее диагностических признаков сосудов глазного дна и области диска зрительного нерва. В результате проведенных исследований был разработан метод классификации диагностических признаков сосудов глазного дна, основанный на применении самоорганизующихся карт Кохонена, позволивший значительно улучшить качество распознавания.

Сеть Кохонена использует неконтролируемое обучение, и обучающее множество состоит лишь из значений входных переменных. Сеть распознает кластеры в обучающих данных и распределяет данные по соответствующим кластерам.

Была разработана методика выбора классификатора, обеспе-чивающего наилучшее качество распознавания с использованием статистической теории восстановления зависимостей по эмпирическим данным и разработка методики выбора классификатора, обеспечивающего наилучшее качество распознавания в определенном классе данных.

Проведенные экспериментальные исследования точности и достоверности формирования экспертной оценки, а также сравнительный анализ различных классификаторов по реальным изображениям сосудов глазного дна показали обоснованность выбора данного метода.

В результате была спроектирована и реализована компьютерная система, предназначенная проведения сравнительного анализа различных систем классификации. Внутренние модули системы могут быть использованы в качестве составной части компьютерной системы диагностики глазного дна. Настоящее развитие работы связано с преобразованием системы классификации таким образом, чтобы разрабатываемая система могла выдавать количественные характеристики патологии, а не только экспертное заключение о том, принадлежит сосуд к классу нормы или патологии. Внедрение этой системы в медицинскую практику в дальнейшем расширит возможности существующих медицинских методик и позволяет автоматизировать диагностику.

Публикации по результатам исследований: (1) А.М.Малафеев, Применение самоорганизующихся карт Кохонена для классификации сосудов глазного дна – Труды Всероссийской молодежной научной конференции с международным участием «IX Королевские чтения», с. 298, 2007; (2) А.Malapheev, M.Ananin, A.Kupriyanov, N.Ilyasova, The analysis of the retina vessels images based on the self-organized Kohonen’s map – Proceedings of the 8th International Conference on pattern recognition and image analysis: New information technologies (PRIA-8, 2007), p. 331-334, 2007; (3) А.М.Малафеев, А.В.Куприянов, Н.Ю.Ильясова. Метод классификации сосудов глазного дна, основанный на применении самоорганизующихся карт Кохонена. – Компьютерная оптика, том 31, № 1, 2007, с. 67-70.

СИСТЕМА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УДАЛЕННОГО ДОСТУПА

К ДАННЫМ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ ПО МЕДЛЕННОМУ КАНАЛУ СВЯЗИ

Н.А.Кузнецов1), Д.В.Сушко1), Ю.М.Штарьков1)

1)Институт проблем передачи информации РАН, Москва

В настоящее время созданы и очень быстро пополняются многочисленные банки данных томографических исследований, широко используемые в медицине для диагностики, планирования лечения и т.д. Помимо долгосрочного хранения томографических данных (ТД), важно обеспечить возможность эффективного обмена ТД между различными банками данных и удаленного доступа к ТД. Последнее позволит пользователям (врачам, исследователям и др.) работать с удаленными ТД, проводить «на расстоянии» медицинские консультации, видео-конференции, семинары повышения квалификации медицинского персонала и т.д. Решение перечисленных задач затрудняется большим объемом ТД и выдвигает на первый план задачу их сжатия.

Основной рассматриваемой задачей является задача создания системы, которая позволит обеспечить удаленный доступ к ТД по медленному каналу связи (данные должны передаваться без искажений). ТД представляют собой набор (от нескольких до нескольких сотен) полутоновых изображений (томограмм), каждое из которых описывает плотность тканей пациента в плоскости одного среза. Томограмма содержит 512 х 512 элементов, целочисленные яркости которых соответствуют относительным плотностям тканей в единицах Хаунсфилда и описываются 12 битами. Поэтому на передачу одной томограммы по сравнительно медленному каналу (со скоростью передачи около 1 МБт/с) затрачивается около 3.2 с, а на весь набор ТД — в десятки раз больше. Такие задержки обмена данными неудобны для пользователя: известно, что работа в интерактивном режиме перестает быть комфортной, если время отклика на простые действия типа Open превышает 0.5 с. Один из основных способов уменьшения задержек — сжатие данных. Однако на практике, оставаясь в рамках требования сжатия данных без искажений, редко удается обеспечить степень сжатия изображений, большую 3. Тем самым время доступа не может быть сделано меньше 1 с. Это означает, что для решения поставленной задачи необходимо, помимо сжатия, использовать разумную стратегию доступа, которая позволила бы сократить субъективное время отклика (время доступа к неискаженным данным, разумеется, не может быть сокращено).

В основу разработанной системы положена основанная на принципе порционной передачи стратегия доступа, которая учитывает естественные предположения относительно потребностей пользователя при работе с ТД. Разработан и реализован согласованный с этой стратегией метод сжатия томограмм, обеспечивающий сжатия данных не менее чем в два раза. В алгоритме сжатия используется двумерное дискретное обратимое вейвлет-преобразование (по системе вейвлетов Легалла–Табатабаи) и неравномерное кодирование Хаффмана. Алгоритм сжатия реализован в виде динамически присоединяемой библиотеки (DLL) для операционной системы WINDOWS. Разработанная система обеспечивает субъективное время отклика порядка 0.4 с для доступа к первой томограмме из области интереса и почти мгновенный доступ ко всем последующим томограммам из той же области и, таким образом, обеспечивает пользователю комфортную работу с удаленными ТД.

НОВЫЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ ПОСРЕДСТВОМ ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ДАННЫХ УЛЬТРАЗВУКОВОГО МЕДИЦИНСКОГО СКАНИРОВАНИЯ

Н. С. Кульберг1), А. Б. Елизаров1), Т. В. Яковлева1), Ю. Р. Камалов2)

1)Вычислительный центр имени А.А. Дородницына РАН. 2)ГУ Российский научный центр хирургии имени академика Б.В. Петровского РАМН

Дифференциация тканей представляет собой наиболее насущную за-дачу, решить которую призвана медицинская ультразвуковая интроско-пия. В настоящее время главным отображаемым параметром при ультра-звуковом исследовании является интенсивность принимаемых сигналов. Информация о фазе сигналов, как правило, не используется (за исключе-нием доплеровских режимов). Анализ интенсивности сигналов не позво-ляют эффективно оценивать целый ряд важнейших патологий в мягких тканях. Поиск новых подходов к ультразвуковой дифференциации тканей активно ведется как фирмами-производителями диагностического обору-дования, так и научно-исследовательскими коллективами во всем мире.

Известно, что наличие патологии приводит к существенным изменениям в структуре паренхимы пораженного органа. Влияние этих изменений на отражаемые ультразвуковые сигналы проявляется в изменении не только их интенсивности, но также спектральных и статистических характеристик. Для дифференциации тканей нами были использованы оригинальные методы оценки и отображения локальных спектральных характеристик принимаемых сигналов. Аналогичные подходы для задач медицинской ультразвуковой интроскопии, насколько нам известно, никем не предлагались. Были разработаны алгоритмы оценки локальных спектральных свойств изображения, основанных на использовании оконного преобразования Фурье. Для повышения точности спектральных оценок использовались методы пространственной фильтрации с последующей некогерентной обработкой сигналов.

Для оценки влияния вида биологической ткани на отдельные спектральные характеристики отраженного сигнала (несущая частота, ширина полосы спектра и др.) были проведены клинические испытания на базе РНЦХ РАМН. В ходе испытаний было установлено, что дополнительные параметры исследования ультразвукового изображения позволяют в определенных пределах судить о степени физической плотности изучаемого объекта, что невозможно при использовании стандартных ультразвуковых методик. Эти новые возможности имеют существенные перспективы при обследовании пациентов с хроническими диффузными поражениями печени, хроническим холангитом, холе- и холангиолитиазом, а также при опухолевых заболеваниях печени.

3. Приборы и материалы медицинского назначения, новые лекарственные препараты

3.1. Приборы и материалы

НОВЫЕ НАНОРАЗМЕРНЫЕ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ МЕДИЦИНСКИХ ИМПЛАНТАТОВ НА ОСНОВЕ БИОСОВМЕСТИМЫХ ФОСФАТОВ КАЛЬЦИЯ И БИОПОЛИМЕРОВ

В.Т.Калинников, Н.А.Захаров, Ж.А.Ежова, Е.М.Коваль, К.В.Скибинский

Институт общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова, Москва

Разработаны методы направленного синтеза путем осаждения из водных растворов биосовместимых наноразмерных органоминеральных композитов (ОМК) для медицинских имплантатов на основе аналога неорганической компоненты костной ткани млекопитающих – гидроксиапатита кальция Са10(РО4)6(ОН)2 (ГА) и биополимеров природного происхождения – каррагинана (КАР) (продукт переработки морских водорослей) и карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ).

С использованием методов физико-химического анализа (химический анализ, РФА, ИКС, ДТА, ДТГ, ЭСХА, сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия) и биохимических исследований in vitro и in vivo (взаимодействие со стандартными тестовыми препаратами, реакции белой крови) изучено влияние условий синтеза (состава и типа прекурсоров, гидродинамических и тепловых характеристик процесса синтеза, степени кислотности реакционной среды, количества введенной органической фракции и др.) и последующей обработки (термические воздействия; тепловые, химические и радиационные стерилизующие факторы) на физико-химические и биохимические характеристики продуктов синтеза – биокомпозитов ГА/КАР, ГК/КМЦ.

Установлено, что продукты синтеза (ОМК ГА/КАР, ГА/КМЦ) при высушивании на воздухе приобретают прочность, сопоставимую с прочностью керамики и нативной кости. Размеры нанокристаллов (НК) неорганической фазы ОМК (ГА) близки по размерам к размерам кристаллов нативной кости (14-60 нм), имеют вытянутую вдоль оси «с» форму с отношением длин элементарной ячейки вдоль осей с/а>3 и агломерированы в блоки (50-300 нм) предположительно за счет взаимо-действия с гидроксильными (ОН-) и сульфатными (в случае КАР) (О3SO-) группами биополимера. Взаимодействие в условиях синтеза в исследован-ной органоминеральной системе, во многом моделируя картину биоминерализации биосовместимых фосфатов кальция в естественных условиях живого организма, приводит к образованию ОМК, сходного по физико-химическим характеристикам с нативной костью (характеристики НК ГА, термические эффекты ОМК при нагревании и т.д.).

Выводы о биохимических и медико-биологических характеристиках (биологическая активность, аллергическая и антиинфекционно-бактериальная реакция, токсичность) изученных ОМК сделаны на основе исследования изменения общего числа лейкоцитов и количества отдельных лейкоцитарных форм (эозинофилы, палочкоядерные нейтрофилы, сегментоядерные нейтрофилы, лимфоциты) в периферической крови крыс при внутрибрюшинном введении ОМК. Результаты проведенных исследований позволяют сделать вывод о том, что ОМК ГА/КАР, ГА/КМЦ не являются аллергенами, не токсичны, обладают биологической активностью и представляют интерес для создания на их основе костных имплантатов.

Синтез ОМК ГА /КАР проводили с использованием КАР, полученного в Институте биоорганической химии ДВЦ РАН (И.М. Ермак). Исследования биохимических и медико-биологических характеристик ОМК выполнены совместно с Самарским государственным медицинским университетом (И.М.Байриков, П.Г.Мизина, В.Е.Кузьмина).

Авторы выражают признательность за финансовую поддержку исследований Программе фундаментальных исследований Президиума РАН «Фундаментальные науки – медицине».

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОРБЦИИ МАТРИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

НА ОСНОВЕ ХИТИНА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ В КАЧЕСТВЕ СУБСТРАТА ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ КЛЕТОК, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ С ЦЕЛЬЮ ЗАЖИВЛЕНИЯ РАН

Е.Ф. Панарин1), Г.П.Пинаев2), М.И.Блинова2), Н.М.Юдинцева2), А.С.Власов2), Т.В.Серговская2), В.Ф.Синицина2), Л.А.Нудьга1), В.А.Петрова1), Г.М.Михайлов1), М.Ф.Лебедева1), А.М.Бочек 1)

1)Институт высокомолекулярных соединений РАН, Санкт-Петербург
2)Институт цитологии РАН, Санкт-Петербург

Интенсивное развитие клеточных технологий, применяемых в новой области медицины – регенеративной медицине, требует разработки новых материалов, которые могут служить субстратами для культивируемых клеток. Обязательным условием для таких материалов является их резорбция при имплантации в организм соответствующих клеточных продуктов.

Целью настоящей работы является изучение резорбции матричных материалов на основе хитина и его производных в процессе заживления ран в результате трансплантации в модельную рану лабораторных животных фибробластов кожи человека, культивируемых на указанных матрицах. Состав матриц и способы их приготовления были разработаны на основании предыдущих исследований полученных матриц в процессе выращивания на них клеток кожи человека – фибробластов и кератиноцитов. Были испытаны 3 пленочные, 2 губчатые матрицы и 1 образец тканой матрицы. О состоянии матричных материалов, на которых культивировались клетки, и процессе заживления судили по гистологическому анализу биоптатов регенерирующей ткани, забираемых через 10 и 15 дней после трансплантации. Контрольными служили раны, в которые трансплантировали матричные материалы без клеток («трансплантат без клеток»). Общий контроль ко всем вариантам был представлен «острой раной» без трансплантатов, где процессы восстановления и новообразования дермы проходили естественным путем. Дополнительно проверяли резорбцию указанных матриц в условиях in vitro в процессе культивирования на них клеток в течение 35 дней. В результате испытаний установлено следующее.

- В процессе культивирования клеток на всех опытных образцах в условиях in vitro в течение 35 сут не отмечено никакой резорбции матричных материалов.

- В опытных вариантах с пленками и в контроле «трансплантат без клеток» на сроках 10 и 15 сут следов пленочных матриц в ране не сохранилось и не обнаружено в биоптате, то есть они полностью резорбировали в организме. В одном из опытных вариантов трансплантата «клетки на губке» через 10 сут в биоптате сохранилась часть матричного материала.

- В опытном варианте трансплантата «клетки на тканой матрице» и в соответствующем контроле «трансплантат без клеток» в биоптате через 10 сут сохранялась часть матрицы, на сроке 15 сут от матрицы оставались отдельные волокна, что говорит о ее неполной резорбции в течение этого срока.

- Процессы ангио- и миогенеза в опытных вариантах протекают уже на ранних сроках (10 сут) и усиливаются к 15-м суткам. Во всех опытных вариантах по сравнению с общим контролем (острая рана) отмечается слабое развитие воспалительных реакций. Это свидетельствует об отсутствии токсичности матричных материалов и о нормально идущих процессах восстановления дермы;

Таким образом, испытанные матрицы с культивированными на них дермальными фибробластами в течение 15 сут полностью или частично резорбируют в организме лабораторных животных. Использование в клинической практике разработанных материалов в качестве резорбируемых субстратов представляется перспективным, а разные формы их могут применяться в зависимости от назначения и необходимого срока резорбции.

Разработка биосинтетических нанокомпозитных материалов на основе фторсодержащего латекса

и природных полимеров

Б.К. Гаврилюк1), Г.А. Давыдова1), А.В.Кнотько2), И.В. Савинцева1),

И.И. Селезнева1)

1Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН,
г. Пущино
2Московский государственный университет, Москва

Одной из основных задач, решаемых при разработке биоинженерных систем, применяемых в различных областях медицины, является обеспечение требуемого уровня физико-химических характеристик материалов, их биосовместимости и биологической активности. Мы разработали новый подход к формированию структуры и обеспечению биологической активности композитных материалов, объединяющих преимущества синтетических и природных полимеров. Данный подход, заключающийся в использовании водных дисперсий синтетического фторсодержащего латекса, позволяет вводить в объем композитного материала природные макромолекулы и низкомолекулярные биорегуляторы без потери их биологической активности. Целью данной работы было изучение механизмов взаимодействия фторполимерного латекса с полисахаридами, выявление связи условий формирования композитных материалов с их структурой, физико-химическими характеристиками и биологической активностью.

Проведенное исследование показало, что анионные (альгинат натрия) и неионогенные (метилцеллюлоза) полисахариды оказывают сходное влияние на фазовое состояние латексно-полисахаридной дисперсии. При этом фазовый состав смеси и температурный режим сушки определяют процессы самоорганизации коллоидных систем и формирование структуры композитных материалов. Выявлены диапазоны концентраций латекса и полисахаридов и установлены температурные режимы, при которых происходит формирование цельных, однородных по толщине и структуре пленок. Анализ пиков поглощения в ИК-спектрах композитных материалов позволил установить основные типы межмолекулярных взаимодействий в исследуемых системах. Рентгеноструктурный анализ показал различный характер изменений надмолекулярной структуры материалов при введении способной к кристаллизации метилцеллюлозы и аморфного альгината натрия.

Показано, что изменение таких параметров как соотношение полиса-харид/латекс и природа полисахарида позволяет управлять архитектурой и физико-химическими характеристиками композитных материалов. Вве-дение гидрофильного полисахаридного компонента позволяет модифици-ровать пористость, парогазопроницаемость и сорбционную способность латексной матрицы, а также модифицировать гидрофильно-гидрофобные свойства поверхности композитных материалов. Определено соотноше-ние компонентов, при которых формируются биосинтетические пленоч-ные материалы, которые по своим физико-химическим характеристикам соответствуют требованиям, предъявляемым к современным раневым покрытиям. Проведенное исследование позволило установить изменение характеристик поверхности латекс-полисахаридных материалов с умеренно гидрофобных на сильно гидрофобные, которое вызвано выходом в раствор несвязанных с латексной матрицей полисахаридов. Показано, что композитные пленки поддерживают в течение 2 сут адгезию и распластывание субстратзависимых клеток млекопитающих, а на 3-4-е сутки полностью теряют свои адгезтионные свойства и могут быть безболезненно удалены с поверхности раны. Разработанные биосинтетические композитные материалы могут быть рекомендованы к использованию в качестве раневых покрытий, предназначенных для лечения обширных и глубоких повреждений кожи, при которых необходимо использование культур клеток.

Работа выполнена при финансовой поддержке программы РАН «Фундаментальные науки – медицине» и контракта с Федеральным агентством по науке и инновациям № 02.513.11.3090.

СИНТЕЗ БИОРЕЗОРБИРУЕМЫХ ПОРИСТЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЗАМЕНЫ И РЕГЕНЕРАЦИИ ТВЕРДЫХ ТКАНЕЙ

В.Н.Баграташвили, Е.Н.Антонов, С.А.Бочкова, Л.И.Кротова, В.К.Попов, А.В.Попова

Институт проблем лазерных и информационных технологий РАН,
г. Троицк, Моск. обл.

Разработка пористых трехмерных матричных структур является одним из основных направлений современной тканевой инженерии. Матрицы должны совмещать одновременно несколько функций, служить механическим каркасом и оказывать стимулирующее воздействие на формирование естественных тканей. Для ускорения процесса восстановления ткани, внутрь матрицы могут быть введены биологически активные вещества: протеины, способствующие адгезии и росту клеток, лекарственные препараты, а также клеточные культуры. Для практических применений, в частности, для восстановления костных тканей, необходимо изготавливать имплантаты заданной формы с их окончательной подгонкой во время операции. Это длительный и сложный процесс. Методы быстрого прототипирования, послойного изготовления трехмерных объектов на основе компьютерного моделирования, позволяют ускорить и стандартизировать процесс изготовления имплантатов.

Целями данного проекта являются создание новых биосовместимых материалов для замены и регенерации поврежденных или отсутствующих тканей человеческого организма и разработка новых технологий изготовления из этих материалов трехмерных матриц определенной структуры, формы и размеров с заданными биохимическими и физико-механическими свойствами.

Для реализации поставленных задач был проведен ряд мультидисциплинарных разработок, включающих технологию поверхностно селективного лазерного спекания, сверхкритические флюидные технологии, процессы осаждения керамических покрытий из растворов.

В качестве базового материала для формирования матриц нами ис-пользовался полилактид, биологически совместимый и резорбируемый полимер, но не обладающий требуемой биологической активностью. С целью оптимизация биологических свойств материала матриц были раз-работаны композиты полилактида с биоактивными неорганическими и ор-ганическими компонентами. В результате выполнения проекта в 2007 г.:

  • разработана новая технология включения в полимеры биологически активных органических веществ с использованием сверхкритической двуокиси углерода;

  • исследована динамика выхода активных веществ из композита в зависимости от условий процесса их импрегнации в полимер и последующего процесса селективного лазерного спекания;

  • показана возможность управления скоростью выхода высоко-молекулярных биологически активных веществ изменением параметров лазерного воздействия;

  • исследован процесс формирования из физиологических растворов на поверхности матриц покрытий из фосфатов кальция, индуцирующих рост костных тканей;

  • показано, что добавление в исходный полимер гидроксиапатита и двуокиси кремния ускоряет процесс формирования покрытий.

В результате исследований, проводимых в рамках данного проекта с использованием новых лазерно-информационных и сверхкритических флюидных технологий, будут созданы основы технологии синтеза матричных биоматериалов для замены и регенерации твердых тканей организма и разработаны биорезорбируемые структуры, обеспечивающие пролонгированное действие активных веществ и лекарственных препаратов на окружающие ткани.

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗ НОВОЙ ВЫСОКОПРОЧНОЙ КОРРОЗИОННОСТОЙКОЙ НЕМАГНИТНОЙ АЗОТИСТОЙ СТАЛИ ХИРУРГИЧЕСКИХ МЕДИНСТРУМЕНТОВ

С УНИКАЛЬНЫМ СОЧЕТАНИЕМ СВОЙСТВ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ

В ТРАВМАТОЛОГИИ И ОРТОПЕДИИ

О.А.Банных, В.М.Блинов, М.В.Костина, Е.В.Блинов

Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН, Москва

В России в настоящее время нет качественной стали для медицин-ского инструмента, т.к. применяющиеся стали либо не обладают необхо-димой коррозионной стойкостью при высокой прочности (это означает попадание продуктов коррозии в организм и коррозионный износ инструмента), либо не обеспечивают необходимого уровня прочности. Данная разработка направлена на создание технологии производства из нового материала медицинского инструмента, позволяющего качественно, наименее травмирующим образом, без токсикологического воздействия и без износа самого инструмента проводить любые, требуемые хирургией манипуляции с тканями человеческого организма. Таким материалом является новая коррозионно- и износостойкая немагнитная высоко-прочная сталь с уникальным сочетанием свойств (прочность, коррозион-ная стойкость, износостойкость, немагнитность), разработанная в ИМЕТ РАН. В связи с этим представляется целесообразной разработка научных основ технологии изготовления хирургических инструментов из указанной новой стали 05Х22АГ15Н8М2Ф. В качестве пилотного инструмента был выбран инструмент типа «развертка», широко применяемый в травматологии и ортопедии.

В 2007 г. (на первом этапе работ по проекту) на металле заготовок стали 05Х22АГ15Н8М2Ф изучено влияние температуры нагрева под прокатку и степени деформации при горячей прокатке, а также тем-пературы нагрева под закалку на формирование в стали мелкокристал-лической фрагментированной структуры -твердого раствора, необходи-мой для обеспечения комплекса служебных свойств. Установлено, что однородная и мелкозернистая (20-25 мкм) структура стали достигается после горячей пластической деформации прокаткой при температурах 1000-1050 оС со степенью обжатия не менее 60-70 %, либо ковкой после нагрева до 1050 оС. Эти режимы термопластической обработки приводят к получению структуры стали с размером зерна 20-25 мкм и большим количеством двойников отжига, что обусловлено увеличением концен-трации азота в аустените в результате растворения нитридов хрома. Сталь после этой обработки характеризуется высокой прочностью (для горячее-кованой стали предел прочности 1249 МПа, предел текучести 1193 МПа, при относительном удлинении =16 % и относительном сужении попереч-ного сечения =54 %). Показано, что проведение нагрева горячекованой стали при 1000 оС (1 ч) с последующим охлаждением в воде снижает предел текучести до 510 МПа и предел прочности до 990 МПа при одновременном значительном повышении пластичности  до 56 % и  до 77 %. На основании проведенных исследований были выбраны оптималь-ные режимы горячей пластической деформации и обработки резанием, которые использовали для получения заготовок-полуфабрикатов для разверток. Способность к обработке резанием полуфабрикатов из новой стали повышается после выдержки при 800 оС, 1 ч, разупрочняющей сталь. Исследования микроструктуры полуфабрикатов подтвердили результаты изучения лабораторных образцов: наличие мелкозернистой структуры аустенита, хорошее сочетание прочности, пластичности и коррозионной стойкости после закалки (в гомогенизированном состоянии). По коррозионной стойкости и износостойкости полуфабрикаты из новой стали в несколько раз превосходят применяющиеся хромоникелевые стали. Из полуфабрикатов изготовлена опытная партия медицинских инструментов типа «развертка», предварительные испытания которых дали положительные результаты. На 2008 год запланировано исследование и изучение эксплуатационных свойств этих инструментов и проведение их клинических испытаний.

3.2. Приборы

РАЗРАБОТКА НОВОГО ПРИБОРА ДЛЯ КОНТРОЛЯ

АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ И УРОВНЯ ГЛИКЕМИИ

В ДИНАМИКЕ

Х.А.Курданов, А.Д.Эльбаев, Л.М.Батырбекова, М.Х.Курданова, А.Д.Эльбаева

Центр медико-экологических исследований – Филиал ГНЦ РФ – Института медико-биологических проблем РАН, Нальчик, Россия

Разработка эффективных средств диагностики артериальной гипертензии (АГ) и сахарного диабета (СД) является одной из наиболее актуальных проблем современной медицины. Постоянный контроль артериального давления (АД) и уровня глюкозы в крови позволяет значительно уменьшить риск развития осложнений.

В настоящее время широко представлены автоматические тонометры и суточные мониторы АД различных фирм. Для контроля уровня глюкозы в крови наиболее часто используются индивидуальные глюкометры, работающие совместно с тест-полосками. Приборы для измерения концентрации глюкозы в крови использует инвазивный принцип анализа, что связано с травмированием кожи и риском занесения инфекций. Нами предложена новая методика неинвазивной диагностики глюкозы крови, основанная на математическом моделировапнии взаимосвязи колебаний параметров гемодинамики и уровня глюкозы крови. Цель проекта – разработка нового прибора для контроля АД и неинвазивной диагностики концентрации глюкозы крови в динамике.

При выполнении проекта были использованы результаты обследования 150 пациентов в возрасте от 18 до 70 лет, проходящих стационарное лечение, из числа которых 80 человек имели диагноз АГ 1-2 степени, 70 человек – диагноз СД 2 типа с длительностью заболевания от 2 до 8 лет. Проводили суточное мониторирование АД с помощью монитора МЭКГ-ДП-НС-01 (Россия), точность измерения ±3 мм рт.ст., и контроль уровня глюкозы в крови с периодичностью 2 часа, до и после приема пищи, с помощью биохимического ферментативного анализа, точность измерения ±0,05 ммоль/л. Методом математического моделирования были получены уравнения взаимосвязи параметров АД и концентрации глюкозы крови в динамике – натощак и после приема пищи, выбраны оптимальные модели. Составлен алгоритм неинвазивной диагностики уровня гликемии по соотношению параметров АД, разработана компьютерная программа «Мониторинг». Подана заявка на изобретение «Способ неинвазивного определения концентрации глюкозы в крови» /Авторы: Эльбаев А.Д., Курданов Х.А., Эльбаева А.Д./.

Разработана конструкция прибора для автоматического измерения АД и неинвазивной диагностики гликемии «ОМЕЛОН-2», установлены технические требования на его изготовление. Программное обеспечение прибора – компьютерная программа на языке DELPHI 5 OBJECT PASKAL. С помощью надувной манжеты прибор измеряет показатели максимального (систолического) АД и минимального (диастолического) АД на левой и правой руках пациента методом пульсовой волны. Показатели АД записываются в память микропроцессора прибора, после чего микропроцессор автоматически запускает встроенную прикладную программу «Мониторинг» для определения уровня глюкозы в крови. Программа имеет две шкалы: для определения уровня глюкозы натощак и для определения уровня глюкозы после принятия пищи. Соотношения средних значений систолического АД и диастолического АД натощак и после приема пищи являются исходными данными алгоритма для вычисления концентрации глюкозы в крови. Переключение программы производится с помощью кнопок: OFF – для определения уровня глюкозы натощак, ON – для определения уровня глюкозы после приема пищи.

Изготовлен опытный образец прибора «ОМЕЛОН-2». Диапазон измерения АД – от 20 до 280 мм рт.ст., погрешность измерения ± 3 мм рт.ст. Диапазон определяемого уровня глюкозы от 3 до 20 ммоль/л, погрешность измерений в сравнении с биохимическим анализом составляет ±(12-16) %. Условия эксплуатации прибора – в закрытом помещении и на открытом воздухе. Конструкция прибора обеспечивает стабильность параметров при воздействии факторов внешней среды, электробезопасность для пациентов и медицинского персонала при эксплуатации. Получено положительное решение по заявке на патент РФ: «Устройство для неинвазивного определения концентрации глюкозы в крови» (№ 2006119173 от 31.05.2006, авторы: Эльбаев А.Д., Эльбаева Р.И., Курданов Х.А., Перковский Р.А.).

Мы считаем, что новый прибор «ОМЕЛОН-2» может применяться в клинической практике, а также использоваться пациентами при самостоятельном контроле уровня АД и содержания глюкозы в крови.

РАЗРАБОТКА СТЕРЕОТАКСИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ И МУЛЬТИ-МОДАЛЬНОГО ЧЕЛОВЕКО-МАШИННОГО ИНТЕРФЕЙСА ДЛЯ НЕЙРОХИРУРГИИ НА БАЗЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ, СРЕДСТВ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ И НЕЙРОСЕТЕВЫХ МЕТОДОВ РАСШИРЕННОЙ ДИАГНОСТИКИ

А.В.Тимофеев, В.А.Андреев, М.В.Литвинов, С.Э.Чернакова, Ю.В.Михайлов

Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации РАН, Санкт-Петербург

Современная нейрохирургия требует разработки интеллектуального человеко-машинного интерфейса типа “нейрохирург-компьютер” и “нейрохирург-робот”, а также специальных методов навигации и управления движением нейрохирургических роботов для точного наведения медицинского инструмента с использованием средств виртуальной реальности на базе современных информационных технологий и компьютерной томографии.

Данная работа является продолжением и развитием NATO-гранта № PST.CLG 975579 “Man-Machine Interaction for Computer Assisted Surgical Systems” и междисциплинарных проектов “Методы навигации и моделирования стереотаксических манипуляторов и медицинских роботов для нейрохирургии” и “Создание человеко-машинного интерфейса и средств навигации и наведения стереотаксических манипуляторов и роботов по томограммам мозга для нейрохирургии”, выполненных в 2003 и 2005 годах совместно Санкт-Петербургским институтом информатики и автоматизации РАН и Институтом мозга человека РАН в рамках Научной программы Санкт-Петербургского научного центра РАН.

С точки зрения информатики и автоматизации нейрохирургия включает в себя следующие основные алгоритмические операции:

- определение пространственного положения внутримозговых мишеней (опухоль, гематома и т.п.) с помощью компьютерной томографии;

- навигация (определение координат, ориентации и скорости движения) нейрохирургического инструмента;

- нацеливание и наведение инструмента на внутримозговые мишени с помощью системы управления программным движением нейрохирургического робота.

Для реализации этих операций на первом этапе настоящего проекта (2007 г.) созданы следующие модели и программно-алгоритмическое обеспечение:

- имитационная модель нейрохирургического робота и стереотаксического манипулятора;

- программно-аппаратные средства навигации медицинского инструмента;

- методы планирования безопасных траекторий наведения нейрохирургического инструмента на внутримозговые мишени;

- виртуальная динамическая модель нейрохирургической операци-онной.

Виртуальная нейрохирургическая операционная (ВНО) должна максимально напоминать реальную, поскольку для врача (нейрохирурга) работа в привычных условиях будет более эффективной и продуктивной. В соответствии с этим ВНО наполняется знакомыми медицинскими инструментами и новыми робототехническими системами (РТС).

В таких условиях появляется возможность проведения пробных учебных операций не на реальном пациенте, а на его виртуальной модели. Проведение операции на виртуальном (электронном) пациенте можно рассматривать как этап планирования и априорной оценки реального хирургического вмешательства. Вторая важная возможность, появляющаяся при виртуальной операции, – это повышение профессионального уровня врача и медицинского персонала. Она реализуется посредством совмещения теоретических и реальных знаний на базе современных информационных технологий и компьютерной томографии.

Во время виртуальной операции хирург может наблюдать за траекторией медицинского инструмента, задаваемой по компьютерным томограммам мозга. Благодаря этому в случае, когда инструмент попадает в зоны повышенного риска для жизни пациента, врач может запросить у программы другой вариант наведения инструмента в необходимую точку мозга по планированию безопасной траектории или сделать вывод о нецелесообразности или невозможности проведения операции.

СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ КЛИНИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА СТРОНЦИЯ-82/РУБИДИЯ-82 ПРИ ПЭТ-ДИАГНОСТИКЕ

Б.Л.Жуйков1), В.М.Чудаков1), Н.А.Костеников2), Д.В.Рыжкова2), О.А.Штуковский2), М.И.Мостова2), В.В.Зайцев2), С.В.Шатик2), Л.А.Тютин2), А.М.Гранов2), Р. Клейн3), Р.ДеКемп3)

1) Институт ядерных исследований РАН (ИЯИ РАН)
2) ФГУ «Российский научный центр радиологии и хирургических технологий Федерального агентства по высокотехнологической медицинской помощи» (ФГУ «РНЦ РХТ Росмедтехнологий»)
3) Университет кардиологического института в Оттаве (Канада) [University of Ottawa Heart Institute (UOHI, Canada)]

В ИЯИ РАН создан новый генератор Sr/Rb-82 для позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), который уже прошел доклинические испытания. Генератор является источником радиодиагностического средства «Рубидий-82 хлорид, изотонический», применяемого при диагностике сердечно-сосудистых заболеваний.

Проведение данной работы было направлено на создание и испытание системы для клинических испытаний генератора. Основными компонентами системы являются радиоизотопный генератор, автоматическая дозирующая инжекционная система (АДИС) и позитронно-эмиссионный томограф. В результате достигается быстрое, точное и безопасное введение в кровеносную систему пациента рубидия-82 и эффективная диагностика.

В процессе проведения работ было осуществлена наработка исходного радиоизотопа стронция-82 на линейном ускорителе ИЯИ РАН (г. Троицк), его радиохимическое выделение из облученной мишени в ФГУП «ГНЦ РФ – Физико-энергетический институт им. А.И.Лей-пунского» (г. Обнинск) и зарядка генераторов в ФГУ «РНЦ РХТ Росмедтехнологий» (С.-Петербург). Там же проведились ПЭТ-исследования новой системы с животными. На собственные средства ИЯИ РАН были закуплены комплектующие АДИС и программное обеспечение. С помощью представителей организации-разработчика (UOHI, Canada) проведена наладка и исследование работы всей системы, а также обучение медицинского и технического персонала ФГУ «РНЦ РХТ Росмедтехнологий» методике проведения медицинских исследований.

С помощью АДИС были измерены основные характеристики изготовленных генераторов. Продемонстрировано, что они полностью соответствуют требованиям, предъявляемым к изделиям такого типа.

Работа новой диагностической системы «генератор + АДИС + ПЭТ» и визуализация органов исследовались в ходе экспериментов на животных (кролики). Было показано, что применение АДИС в составе системы обеспечивает оптимальную дозировку введения в кровеносную систему диагностического средства и контроль этого процесса, и поэтому может применяться в клинических условиях.

Проведена сертификация конструкции генератора и охранной тары для его транспортировки в составе упаковочного транспортного комплекта к потребителям.

На следующем этапе внедрения генератора Sr/Rb-82 в клиническую практику потребуется сертификация производства базового медицинского радионуклида стронций-82, элюата рубидия-82 как радиодиагности-ческого средства, защитных контейнеров и охранной тары для генератора.

МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ ЛОКОМОЦИИ ПРИ НАРУШЕННОМ СУПРАСПИНАЛЬНОМ КОНТРОЛЕ

Ю.П.Герасименко, Т.Р.Мошонкина, П.Е. Мусиенко

Институт физиологии им. И.П.Павлова РАН, Санк-Петербург

Эпидуральная стимуляция (ЭС) люмбо-сакрального отдела спинного мозга может вызывать ритмические шагательные движения у полностью спинализированных крыс (Ichiyama et al.), кошек (Герасименко и др., 2002), а также у пациентов с параплегией нижних конечностей (Dimitrijevic et al., 1998; Герасименко, 2002). Эти исследования показали, что ЭС способна активировать внутриспинальные нейрональные сети интернейронов, так называемые генераторы шагательных движений, которые рекрутируют и координируют мотонейронные пулы, обеспечивая шагание. Целью настоящего исследования являлось выяснение нейротрансмиттерых систем спинного мозга, участвующих в регуляции спинальной локомоции при ЭС. В экспериментах на децеребрированных кошках было установлено, что локомоция, вызванная ЭС, опосредуется серотонинэргической системой. Блокирование 5-НТ2а рецепторов с помощью кетанзерина приводило к прекращению локомоции. Обратная реакция наблюдалась при введении квипазина – агониста этих рецепторов. У хронически спинализированных крыс ЭС в присутствии квипазина вызывала хорошо координированное бипедальное шагание с поддержкой веса тела. Регулярные локомоторные тренировки на тредбане в сочетании с ЭС и введением квипазина эффективно восстанавливали локомоторную функцию спинного мозга. Тренированные таким образом крысы, демонстрировали значительно лучшую локомоторную активность, чем нетренированные животные. Морфологический контроль показал, что у тренированных крыс происходит структурно-функциональная реорганизация спинного мозга с сохранением мотонейронных пулов от дегенерации.

В специальных сериях экспериментов использовалась мульти-стимуляция спинного мозга. Мы пытались организовать стимуляцию спинного мозга таким образом, чтобы по одному каналу стимулировать экстензорные пулы мотонейронов, обеспечивая необходимый мышечный тонус, а по второму каналу воздействовать на генератор шагательных движений, инициируя локомоцию. Такое одновременное воздействие на разные структуры спинного мозга приводило к возникновению шагательных движений, осуществляемых с поддержкой веса тела. Впервые было показано, что полностью спинализированное животное при многоканальной стимуляции способно в полном объеме осуществлять локомоторные движения. Эти результаты открывают хорошую перспективу создания технологии многоканальной стимуляции спинного мозга у спинальных пациентов для регуляции и управления мышечным тонусом и локомоторным поведением.

Результаты проведенных экспериментов доказывают, что в условиях нарушения супраспинального контроля двигательными функциями “изолированного” спинного мозга можно управлять фармкологическим воздействием на серотонинэргическую систему и многоканальной стимуляцией структур, ответственных за регуляцию локомоторного поведения. Сочетание электростимуляционного и фармакологического воздействия в совокупности с локомоторными тренировками на специально разработанном биотренажере может составить основу новой технологии реабилитационного лечения вертебро-спинальной патологии.

РАЗРАБОТКА НОВОГО МЕТОДА ГЕМОСОРБЦИИ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫХ СОРБЕНТОВ

И ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННОГО ОБРАЗЦА УСТРОЙСТВА ЭКСТРАКОРПОРАЛЬНОЙ ДЕТОКСИКАЦИИ

Ю.Г. Яновский1), Е.И.Зарайский2), А.Н.Данилин1), Ю.Н.Карнет1),

В.А.Жогин1), Л.В.Погорелова1), С.Л.Комиссаров1), Л.Х.Комиссарова3), В.И.Итин4), Л.В. Загребин5), С.С. Шестов5), Н.Н. Гончаров6), А.И. Алехин6)

1) Институт прикладной механики РАН, Москва
2) Институт морфологии человека РАМН, Москва
3) Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, Москва
4) Отдел структурной макрокинетики Томского научного центра СО РАН
5) Центр информационно-клеточной медицины, Москва
6) Центральная клиническая больница РАН, Москва

Впервые проведено сравнительное исследование структуры и сорбционной способности нано- и микроразмерных магнитоуправляемых частиц ферримагнетиков к антигенам и вирусам и соединениям низко-, средне- и высокомолекулярным веществам-маркерам.

С использованием интерференционного микроскопа Zygo NewView 5022 исследована структура, форма и размеры частиц магнитных порошков. Установлено, что для образцов Fe3O4 и CoFe2O4, размолотых до наноразмеров и стабилизированных в солевых растворах, после их высушивания характерна дальнейшая агрегация частиц. Агрегаты имеют относительно гладкую структуру поверхности, что объясняет их плохую сорбционную эффективность к низко-, средне- и высокомолекулярным веществам. В то же время установлено, что подобные объекты обладают хорошей сорбционной способностью к антигенам и вирусам, что, по-видимому, связано с индуцированными дипольными взаимодействиями между полярными молекулами магнетита и кобальтового феррита, с одной стороны, и антигенами и вирусами, с другой. В этом разделе работы изучена способность сорбции вирусных частиц гепатита В магнитными частицами CoFe22O4 и Fe3O4. С этой целью проводили «сэндвич»-иммуноферментный анализ образцов сливной сыворотки доноров, позитивных по HBs-антигенов. Показано, что все исследованные частицы сорбируют вирусные частицы гепатита В, причем более полную адсорбцию демонстрируют магнитные частицы Fe3O4.

В работе также изучены сорбционные свойства магнитоуправляемых микроразмерных композитов на основе феррокарбонов (ФК). Исследо-ваны ультрадисперсные порошки ФК, полученные плазмохимическим ме-тодом из железа и углерода, и биокомпозиты на их основе, представля-ющие собой покрытые белками частицы. Проведенные исследования показали, что оптимальными по химическому составу для использования в качестве магнитоуправляемых сорбентов являются композиты с содержанием углерода 40-50 %, имеющие намагниченность насыщения 50-70 e.m.u./g, что позволяет проводить их магнитную сепарацию в магнитных полях напряженностью порядка 100-150 мТл. Кроме того, подобные композиты имеют высокую сорбционную эффективность.

Получены средние значения сорбционной ёмкости разных образцов ФК к соединениям разной молекулярной массы с немодифицированной поверхностью и их биокомпозитов, т.е. образцов с поверхностью, модифицированной человеческим альбумином и желатином. Максимальная сорбционная ёмкость к низкомолекулярным и высокомолекулярным соединениям (метиленовый синий и гемоглобин, соответственно) была обнаружена для образцов ФК, покрытых альбумином. Показано, что микроразмерные образцы ФК и микрокомпозиты на их основе характеризуются высокой эффективностью к сорбции высокомолекулярных соединений, существенно превышающей аналогичные показатели для угольных сорбентов. Полученные результаты открывают перспективы использования изученных магнитоуправляемых сред в медицине, в частности, в аппаратах экстракорпоральной детоксикации биологических жидкостей организма.

ЦИФРОВОЙ АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС

ДЛЯ МАССОВОЙ ДИАГНОСТИКИ ОСТЕОПОРОЗА

М.Н. Устинин1), Н.А. Арапов2), Б.Ф. Санталов3), М.М. Ольшевец1), В.А.Яшин3)

1) Институт математических проблем биологии РАН, Пущино
2) Отрадинская больница, Ступинский район Московской области
3) Институт биофизики клетки РАН, Пущино

Проект нацелен на разработку и внедрение методов диагностики остеопороза на цифровых рентгеновских аппаратах общего назначения. Актуальность работы обусловлена широким распространением данного заболевания и тяжестью его последствий. Для борьбы с остеопорозом важно проведение массовой рентгеновской диагностики плотности костей. Развиваемый нами подход опирается на растущее использование цифровых рентгенодиагностических комплексов общего назначения, при этом должны быть созданы методики и приспособления, которые обеспечат получение стандартизованных рентгеновских снимков, их обработку и анализ [1].

В отчетном году продолжалась работа на экспериментальном диагно-стическом стенде, созданном на базе кабинета цифровой ренгенодиаг-ностики в Больнице Пущинского научного центра РАН. Предлагаемая методика требует получения рентгеновского снимка, на котором одно-временно экспонируются предплечье пациента и набор эталонных объектов. Проводилась работа по совершенствованию эксперимен-тального стенда, а также по подбору и конструированию эталонов.

Ключевым элементом создаваемого комплекса является программное обеспечение для автоматического анализа цифровых диагностических снимков [2]. Были разработаны и реализованы методы сглаживания и сжатия снимков, позволяющие существенно снизить объем хранимой и анализируемой информации. В программе также реализован алгоритм коррекции неравномерности яркости по полю снимка. Коррекция с использованием классических ортогональных многочленов позволяет избавиться от неравномерности рентгеновского пучка и аберраций оптической системы, используемой для получения цифрового снимка. В результате обеспечивается постоянный уровень фона, необходимый для корректного проведения денситометрии снимка, а также происходит сглаживание точечных шумов. Для оценки минеральной плотности кости по результатам денситометрии снимка выполняется автоматическая сегментация изображения с распознаванием целевого участка кости и эталонных объектов. Затем происходит идентификация параметров математических моделей всех элементов сцены, вычисляется калиброво-чная кривая и оценивается минеральная плотность костной ткани [3].

Для верификации результатов измерений и настройки алгоритмов и программ используются стандартизованные объекты съемки и двухлучевой денситометр “Osteometer DTX-200 Bone Densitometer”.

Литература

1. М.Н.Устинин, Н.А.Арапов, Б.Ф.Санталов, М.М.Ольшевец, В.А.Яшин. Цифровой аппаратно-программный комплекс для массовой диагностики остеопороза. Тезисы докладов конференции «Фундаментальные науки – медицине», Москва, 27-29 ноября 2006 года, М., Фирма «Слово», c.110-112.

    2. M.M.Olshevetz, tinin, and I.A.Nikonov. Software for Digital Filmless Roentgenography. In Pattern Recognition and Image Analysis. Vol. 16, 2006, pp. 23–25.

    3. М.М.Ольшевец, М.Н.Устинин. Цифровая диагностика остеопороза в программном комплексе для медицинской цифровой рентгенографии. Сборник докладов 13-й Всероссийской конференции «Математические методы распознавания образов». – М.: МАКС Пресс, 2007. с. 509-511.

РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ НОВОЙ ПОРТАТИВНОЙ АНАЛИТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИОДАТЧИКОВ НА ОСНОВЕ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ ДЛЯ МАССОВЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ НАЛИЧИЯ И КОНЦЕНТРАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ И ТОКСИЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ

О.Н. Компанец1), В.М. Гусев1), С.Ф. Кольяков1), М.А. Павлов1),

Ю.М. Евдокимов2), С.Г. Скуридин2)

1) Институт спектроскопии РАН, Троицк Московской обл.
2)Институт молекулярной биологии им. В.А.Энгельгардта РАН, Москва

В Институте молекулярной биологии им. В.А.Энгельгардта (ИМБ) РАН на основе двухцепочечных молекул ДНК, фиксированных в пространственной структуре частиц холестерической жидкокристал-лической дисперсии (ХЖКД), созданы наноконструкции (НаК), в которых соседние молекулы нуклеиновой кислоты “сшиты” наномостиками из чередующихся ионов Cu2+ и молекул дауномицина. Разрушение мостиковых структур под действием биологически активных соединений (БАС) и лекарственных веществ (ЛВ) сопровождается исчезновением характерного для НаК ДНК аномального сигнала в спектре кругового дихроизма (КД) в области поглощения хромофоров дауномицина (макс.~ 550 нм). Это позволяет использовать частицы НаК ДНК в качестве жидкокристаллических биодатчиков для детекции в пробах биологического происхождения наличия и уровня БАС и ЛВ, “мишенью” которых являются структурные элементы наномостиков. Проблема недостаточной временной стабильности оптических свойств биодатчиков из-за постепенной седиментации частиц НаК ДНК решена за счет их иммобилизации в состав прозрачного, проницаемого для низко-молекулярных веществ гидрогеля, не нарушающего физико-химических свойств НаК, то есть создан биодатчик, по принципу своего функционирования аналогичный «биодатчикам пленочного типа».

Для детекции БАС и ЛВ с помощью гелевых биодатчиков в Институте спектроскопии РАН (ИСАН) разработан и изготовлен дихрометр с вертикальным ходом светового луча через микроплату, в лунках которой помещаются образцы биодатчика с диффундирующим в него аналитом. В состав базового варианта портативного полифункционального дихрометра, обеспечивающего измерения в широком диапазоне спектра (220-800 нм), входят: осветитель, монохроматор с устройством поворота дифракционной решетки, линейный поляризатор и модулятор круговой поляризации, устройство двухкоординатного перемещения микроплаты, ФЭУ, ноутбук с программным обеспечением. Дихрометр обеспечивает размер освещаемой области 0,6 мм и регистрацию минимального детектируемого сигнала КД (ΔА/А) 5∙10-6.

По сравнению с лабораторным макетом (2006 г.), в дихрометре оптимизирован температурный режим осветителя, работающего практически без образования озона и с повышенным выходом УФ-излучения. Конструкция модулятора и схема его управления со стабилизацией тока обеспечивают высокую стабильность поляризационных характеристик и устойчивость к внешним воздействиям. При разработке электронных узлов и реализации взаимодействия функциональных модулей использована современная элементная база, уменьшены межмодульные связи, повышена надежность работы прибора и уменьшены его габариты. С целью расширения диапазона работы прибора в УФ область спектра предусмотрена герметизация оптического блока с наполнением его газообразным азотом.

Прибор тестирован по сигналу КД от стандартных растворов соли камфор-сульфоновой кислоты, проведены исследования оптических свойств микроплат (UV-STAR), тонкой пленки из частиц ХЖКД ДНК. На примере определения гипорамина, гомоцистеина начаты исследования аналитических возможностей оптического биосенсора на основе дихрометра и гелевых биодатчиков как прототипа прибора для проведения массовых определений БАС и ЛВ в задачах медицины, фармакологии, биохимического анализа.

ИССЛЕДОВАНИЕ, РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ В ПРАКТИКУ МЕДУЧРЕЖДЕНИЙ РАН МЕТОДОВ И ПРИБОРОВ ГЛУБИННОЙ ТЕРМОГРАФИИ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА

Ю.В.Гуляев1), А.А. Аносов1,2), А.И.Алехин3), А.Г.Куликов4),

А.Д. Мансфельд5), Ю.В.Обухов1)

1) Институт радиотехники и электроники РАН
2) Московская медицинская академия им. И.М.Сеченова
3) Центральная клиническая больница РАН
4) Российская медицинская академия последипломного образования
5) Институт прикладной физики РАН

Одним из перспективных и актуальных методов, позволяющих решать многие задачи ранней неинвазивной диагностики различных заболеваний, мониторинга лечения и профилактического обследования, является метод динамической термографии. Пассивный неинвазивный метод динамической термографии основан на измерении и анализе динамики распределения температуры поверхности тела человека (инфракрасная термография) или глубинного распределения температуры (радиотермография и акустотермография) в ответ на различные нагрузки – фармакологические, функциональные и др.

Инфракрасная (ИК) термография. Несмотря на то, что физически ИК термография позволяет измерять только распределение температуры по поверхности тела, за счет теплопроводности тканей в ИК изображениях отображаются также распределения и глубинной температуры. Метод ИК термографии и его применение в медицинской диагностике можно считать вполне обоснованным. В 2007 г. для 3-й поликлиники ЦКБ РАН был изготовлен и установлен инфракрасный термограф ИРТИС 2000 с программным обеспечением, обеспечивающим сбор, хранение и анализ термограмм. Прибор используется в целях дифференциальной диагностики опухолей, заболеваний сосудистой системы, опорно-двигательного аппарата, маммографии и др., а также для мониторинга и контроля качества физиотерапевтического лечения, связанного с нагревом участков тела различными физиотерапевтическими методами.

Для глубинной измерения распределения температуры в глубине тела был изготовлен и адаптирован к применению в типовых условиях клиники 6-канальный акустический термограф. Прибор с соответствующим программным обеспечением установлен в ЦКБ РАН для отладки методик контроля распределения глубинной температуры при лечении опухолей щитовидной и молочной железы.

Проведен эксперимент с целью контроля динамики изменения внутренней температуры в модельном объекте методом акустотермогра-фии. В качестве модели использовали кювету с водным раствором глицерина, в которую поместили пластилин. В процессе нагрева-охлаждения объекта проводили измерения его теплового акустического излучения. Для этого использовали две линейки акустотермометров, расположенные с двух сторон объекта. Результаты измерений позволили восстановить динамику изменения двумерного распределения глубинной температуры. Определяли положение нагретой области, ее температуру, характерный размер, а также оценивали величину коэффициента поглощения.

АППАРАТУРНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ И ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЧЕЛОВЕКА. ЭТАП 3. ОПЫТНО-КОНСТРУКТОРСКИЕ РАБОТЫ

ПО СОЗДАНИЮ ОПЫТНЫХ ОБРАЗЦОВ КОМПЛЕКСА

И ИХ МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Ю.Я. Кисляков 1), Л.П. Кислякова 1), Михайлов В.М.2), И.А. Полукаров 2)

1) Институт аналитического приборостроения РАН, Санкт-Петербург,
2) ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН, Москва

В процессе выполнения проекта разработан многопараметрический комплекс для исследований и массовой диагностики физического здоровья и работоспособности человека. Он представляет собой компьютеризированную диагностическую систему модульного типа для одновременного контроля параметров дыхания и содержания респираторных газов (О2 и СО2) в выдыхаемом воздухе и окружающей среде и определения на этой основе показателей механики дыхания и аэробного энергообмена. Комплекс состоит из трех измерительных, двух компьютерных модулей (управления и анализа) и блока пробоподготовки. В ходе выполнения 3-го этапа создан опытный образец комплекса, который позволяет осуществлять параллельную регистрацию с быстро-действием 0.1 с в ходе каждого дыхательного цикла. 8 показателей: 5 измеряемых (объемная скорость дыхания, содержание О2 и СО2 в выдыхаемом воздухе, температура среды, атмосферное давление) и 3 из ряда вычисляемых показателей (легочные объемы и емкости, показатели легочной вентиляции, интенсивность потребления О2, интенсивность выделения СО2). По этому перечню показателей производится расчет энергозатрат на выполнение физической работы различной мощности и продолжительности, который является основой для оценки физического здоровья и работоспособности. Проведенные медико-технические иссле-дования показывают, что погрешность измерений объемной скорости выдоха в диапазоне 0.2–10 л/с составляет не более + 2 %, содержания О2 в газовых смесях в диапазоне 0-200 мм рт.ст. + 0.2 мм рт.ст., СО2 в диапазоне 0–150 мм рт.ст. +0.3 мм рт.ст. Предел абсолютной погрешности измерений температуры в диапазоне 20–40 оС составляет +0.2 оС; атмосферного давления в диапазоне 630–800 мм рт.ст. +0.5 мм рт.ст. Полученные характеристики соответствуют лучшим образцам зарубеж-ных аналогов.

Быстродействие и высокие аналитические характеристики опытного образца были достигнуты на основе применения комплекса новых решений. Разработана новая миниатюризированная конструкция комбинированной измерительной ячейки со встроенными заменяемыми сенсорами, автоматическими системами пробоотбора и термостати-рования каждого сенсора, что позволило устранить погрешности измерений вследствие образования конденсата на сенсорах и существенно улучшить не только аналитические, но и эксплуатационные характеристики опытного образца. Разработаны и применены новые технологии изготовления миниатюризированных сенсорных электро-химических и оптических элементов, использованы новые отечественные высокоэффективные свето- и фотодиоды в области 4.26 мкм и фотодетекторы с высокой чувствительностью в этой области спектра. При этом, в сенсорный блок встроены входные каскады микропроцессорных измерителей, в том числе, на основе новых отечественных электронных микрочипов – интеграторов, позволяющих с высокой точностью измерять токи от 10-12 до 10-7 А. Габариты приборного комплекса существенно миниатюризированы благодаря применению новейших микроэлектрон-ных и компьютерных технологий для регистрации, отображения и анализа информации.

В результате выполненной работы создан малогабаритный аппаратурно-программный комплекс с высокими аналитическими характеристиками и низким энергопотреблением. По аналитическим показателям он соответствует лучшим импортным дорогостоящим комплексам, а по функциональным возможностям, экономическим показателям и удобству при эксплуатации превосходит их. В таких комплексах крайне нуждаются медицинские, спортивные, оздоро-вительные учреждения страны.

АДАПТИВНАЯ УПРАВЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРОТЕЗА ВЕРХНЕЙ КОНЕЧНОСТИ

НА ОСНОВЕ НОВОГО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО БИОНИЧЕСКОГО МЕТОДА АВТОНОМНОГО АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ

А.А. Жданов1), Е.Л. Полян1), Г.Н. Буров2), К.К. Щербина2)

1)Институт системного программирования РАН, Москва
2) Научно-практический центр медико-социальной экспертизы, протезирования и реабилитации инвалидов им. Г.А. Альбрехта Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию, Санкт-Петербург

Ампутация конечностей является одним из тяжелейших последствий не только военных, бытовых и производственных травм, но и, в большинстве случаев, болезней, вызывающих поражения сосудистой системы, в основном – диабета. Безальтернативным методом возвращения пострадавшему хотя бы некоторой функциональности утерянной конечности является протезирование. Однако идеологическая основа обеспечения управляемой подвижности протезов в массовом их производстве остается такой же, какой она была заложена в середине XIX века, несмотря на достижения научно-технического прогресса в других областях. Прогресс коснулся, главным образом, только материалов, применяемых для изготовления протезов. В последние годы, благодаря развитию механики, электрического приборостроения и микропроцесс-сорной техники, появились оригинальные разработки высокотехно-логичных конструкций протезов. При этом фокус проблемы переместился в идеологию построения системы управления протезом. Основным считается подход, состоящий в попытках съема данных о нервной импульсации с доступных органов тела инвалида, интерпретации этих данных и их использовании в качестве управляющих сигналов для исполнительных механизмов протеза. Однако этот путь упирается в сложнейшие проблемы а) нетравмирующего съема необходимых данных по нервной активности (технологическая проблема) и б) интерпретации этих данных в команды и настройки управляющего тракта (теоретическая проблема теории управления).

Настоящий проект представляет новый подход к построению управляемого протеза, состоящий в применении авторского метода «Автономного адаптивного управления» (ААУ) в сочетании с продвинутым методом распознавания образов. Идея решения состоит в следующем. Желаемое движение конечности автоматически распознается по показаниям нетравмирующих акселерометрических датчиков на начальной фазе этого движения имеющейся конечностью, что достигнуто применением современных методов распознавания образов. Затем желаемое движение интерпретируется и выполняется под управлением системы автономного адаптивного управления, при этом способ выполнения желаемого движения автоматически находится и корректируется именно адаптивным алгоритмом управления. Тем самым в целом реализуется ситуация, при которой протез, благодаря применению самообучаемой системы управления, самостоятельно «учится» понимать, чего именно хочет от него оператор-инвалид. Основные компоненты, обеспечивающие данный процесс управления, разработаны как на программных, так и на аппаратных моделях протеза в рамках выполненного проекта и будут представлены в докладе.

[Буров Г.Н., Жданов А.А., Королёв В.В., Полян Е.Л., Устюжанин А.Е. Автоматическое управление сгибанием кисти биоэлектрического протеза предплечья // Современные технологии в задачах управления автоматики и обработки информации: Труды XVI Международного н.-т. семинара. Сентябрь 2007 г. Алушта. – Тула.: изд-во ТулГУ, 2007]

ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ВЫСОКОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ РЕГИСТРАЦИИ ЛАЗЕРНЫХ СПЕКТРОВ ПРОПУСКАНИЯ МОЛЕКУЛ-БИОМАРКЕРОВ В ВЫДЫХАЕМОМ ВОЗДУХЕ

Е.В.Степанов, П.В.Зырянов, Ю.С.Богданов, А.Н.Глушко, Д.А.Лапшин

Институт общей физики им. А.М.Прохорова РАН, Москва

Лазерный спектральный анализ следов некоторых газообразных молекул, образующихся в организме и выделяющихся с дыханием, может быть эффективно использован для решения разнообразных задач био-медицинской диагностики. Это в первую очередь обусловлено наличием взаимосвязи между темпом выделения таких молекул из организма и скоростями обменных процессов, происходящих в организме в норме и при патологиях. Возможность анализа состава выдыхаемого воздуха на уровне микроконцентраций (относительные концентрации менее 10-6) появляется тогда, когда применяемый аналитический метод обеспечивает одновременно высокую концентрационную чувствительность, точность и селективность измерений, а также обладает достаточно высокой скоро-стью анализа исследуемых эндогенно-образуемых соединений. Необходи-мые для решения данной задачи аналитические характеристики оказы-ваются доступными при использовании лазерных технологий, в частности, основанных на применении перестраиваемых полупроводнико-вых лазеров. Как было показано ранее в наших работах, лазерный спект-ральный анализ может быть применен как для определения скорости про-дукции отдельных эндогенных соединений, например, моноокиси углеро-да CO, оксида азота NO, аммиака NH3, метана СН4 и многих других, содержащихся в выдыхаемом воздухе на следовом уровне, так и относительного содержания изотопических и изомерических модифика-ций молекулярных соединений, образующихся в результате основного обмена, например, отношения концентраций 13CO2 и 12СО2 или орто- и пара-воды.

Одним из ключевых элементов аналитических систем, использующих принципы лазерной спектрометрии, являются системы сбора и обработки регистрируемой спектральной информации. Метрологические характерис-тики последних, такие как точность, чувствительность, быстродействие, должны быть адекватны возможностям применяемого физического метода (в нашем случае – в молекулярной спектроскопии поглощения с помощью перестраиваемых полупроводниковых лазеров), а их технологический уровень должен соответствовать современному развитию электронной и вычислительной техники.

В рамках реализации Проекта на основе современной микропроцесс-сорной элементной базы была разработана система высокочувствительной цифровой регистрации, хранения и обработки лазерных спектров поглощения молекул-биомаркеров (CO, NO, NH3, СН4, 13CO2/12СО2). Параметры системы регистрации позволяют в реальном времени в 2-канальном режиме регистрировать лазерные спектры пропускания при длительности лазерных импульсов до 10000 мкс, протяженности спектров 1-15 см-1, скорости перестройки 102-104 см-1/с. При этом обеспечивается регистрация не менее 4000-6000 точек на спектр и 200-300 точек на одну аналитическую линию поглощения. Для оцифровки сигнала используется сигма-дельта АЦП, 10MSPS, c разрядностью по амплитуде 16 bit и тактовой частотой 5 МГц. Это позволяет осуществлять качественную запись контуров линий поглощения, регистрируемых с помощью перестраиваемых диодных лазеров, и их производных, что важно для достижения требуемых характеристик спектрального анализа по точности, чувствительности, селективности и быстродействию. Для передачи спектральных данных использован высокоскоростной протокол USB 2.0 (480 Mbits/s), что позволяет избежать потери информации и увеличить быстродействие системы. Создано специализированное программное обеспечение, предназначенное для обеспечения работы системы и ее управления с помощью персонального компьютера. В частности, созданы драйверы для работы с комплексом, работающие в среде современных оперативных систем WindowsXP и WindowsVista, а также алгоритмы и программы математической обработки сигналов и пользовательского интерфейса.

3.3. Лекарства

ПРОТИВООПУХОЛЕВАЯ АКТИВНОСТЬ IN VIVO И IN VITRO НИТРОЗИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ ЖЕЛЕЗА С АЗАГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИМИ ТИОЛИЛАМИ

С.М. Алдошин 1), Н.А. Санина 1), С.В. Васильева 2), О.С. Жукова 3), З.С.Смирнова 3)

1)Институт проблем химической физики РАН, Черноголовка, Россия
2)Институт биохимической физики им. Н.М. Эммануэля РАН, Москва, Россия
3) ГУ Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМН, Москва, Россия

NO выступает в качестве сигнальной молекулы в различных биологических процессах, среди которых фундаментальный и практический интерес представляет участие этого радикала в процессе индукции и роста злокачественных новообразований. К настоящему времени молекулярно-генетические механизмы противоопухолевой активности новейших синтетических NO-доноров практически не изучены, однако на модельных системах нами установлено, что их канцеролитическая активность может проявляться как при индивидуальном применении, так и при комплексной терапии (в качестве адьювантов) с известными цитостатиками. Полученные результаты явились основанием для изучения противоопухолевой активности новых нитрозильных комплексов железа с лигандами – азагетероциклическими тиолилами. Установление корреляции "структура-функция” позволили приступить к изучению антинеопластических свойств этого нового класса доноров NO. В доклинических испытаниях выявлены их антиметастатическая активность и хемосенсибилизирующий эффект. В ИБХФ РАН при изучении молекулярно-генетической активности и спектра сигнальных функций новых доноров NO впервые доказана взаимосвязь между индукцией двунитевых разрывов в ДНК (ДР ДНК) лимфоцитов крови человека и апоптотической (канцеролитической) активностью. На примере нитрозильного комплекса железа с тетразол-2-илом и тиосульфатного комплекса железа показана прямая количественная корреляция между NO-донирующей активностью указанных доноров в аэробных условиях и объемом ДР ДНК в лейкоцитах крови человека. В ГУ РОНЦ им. Блохина РАМН на опухолевых клетках человека различного генеза (карцинома яичника SKOV3, миелолейкоз К562, карцинома молочной железы MCF7, немелкоклеточный рак легкого А549) зарегистрирован антипролиферативный эффект 12 сера-нитрозильных комплексов железа. Процент торможения роста опухолевых (ТРО) клеток для них составил 36-92 %, в зависимости от природы лиганда и типа структуры (для цисплатина, в тех же условиях эта величина составляет 74 %). По показаниям антипролиферативной активности в 2006 г. для испытаний in vivo были выбраны следующие нитрозильные комплексы железа: сульфидный (92 % ТРО), комплекс с имидазол-2-илом (87 % ТРО) и комплекс с бензтиазол-2-илом (88 % ТРО). Соединения проявили статистически значимый противоопухолевый эффект (70-90 % ТРО) на перевиваемых опухолях мышей – гибридов первого поколения BDF1 (C57Bl/6 x DBA/2) и DBA/2 (массой 18-25 г), входящих в число обязательных моделей опухолей животных, которые используются при отборе новых противоопухолевых веществ. Проведенные исследования – абсолютно приоритетны и не имеют аналогов в мире. Способы синтеза и противоопухолевые свойства отобранных соединений запатентованы. Планируется проведение следующего этапа предклинических испытаний как уже запатентованных, так и новых NO-соединений с целью получения и регистрации на их основе противоопухолевых препаратов нового поколения для российских и мировых фармацевтических компаний и клиник.

Работа выполнена при финансовой поддержке Программы Президиума РАН “Фундаментальные науки – медицине”.

СОЗДАНИЕ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ АНТИВИРУСНЫХ ПЕПТИДНЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ОСНОВЕ ГЛИПРОЛИНОВ

Н.Ф. Мясоедов1), Ф.И. Ершов2), М.В. Мезенцева2), И.М.Сургучева2), Л.А.Андреева1), В.Э. Щербенко2)

1)Институт молекулярной генетики РАН, Москва
2)ГУ научно-исследовательский институт эпидемиологии и
микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи РАМН, Москва

Изучение иммунотропных свойств новых отечественных лекарст-венных препаратов – глипролинов, синтезированных в Институте молекулярной генетики РАН, является крайне перспективным. Ранее, исследования, проведенные в рамках данного проекта, выявили наличие интерферон-индуцирующих, противовирусных и цитокин-модулирующих свойств у препарата Селанк и 10 пептидов семейства глипролинов и их фрагментов, которые обладают психо-, нейро- и иммунотропной активностями, а также проявляют выраженные антивирусные свойства в отношении возбудителей наиболее распространенных и плохо контролируемых вирусных инфекций: вируса гриппа типа А человека (штамм Н3N2) и птиц (штамм Н5N1), вируса простого герпеса 2-го типа (ВПГ-2), цитомегаловируса, энцефаломиокардита (ЭМС) мышей.

Главной целью исследования являлось изучение механизмов, определяющих иммунотропные свойства 15 пептидов глипролинов и расширение их клинических показаний к применению. В исследованиях in vitro показано, что практически все изученные пептиды обладают выраженной противовирусной активностью.

Использование в работе широкого спектра клеточных линий и клеток крови, позволило определить механизмы действия пептидов на основные эффекторные клетки иммунной системы. В результате исследования выявлена способность препаратов коррегировать функциональный статус иммунокомпетентных клеток.

Сравнение эффективности пептидов с используемыми в медицинской практике антивирусными и иммуномодулирующими препаратами проведено в системах in vivo и in vitro. В отличие от большинства известных иммуномодулирующих и антивирусных средств, изучаемые пептиды не токсичны и обладают высокой эффективностью в малых дозах.

Иммунотропные свойства глипролинов оценены в экспериментах in vitro по их способности модулировать иммунный ответ в норме и при вирусных заболеваниях. Изучены изменения в экспрессии генов 11 цитокинов (ИФН-α, ИФН-γ, ИЛ-1β, ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-10, ИЛ-12, ИЛ-18 ФНО-α) в клеточных культурах человека и животных и субпопуляций иммуноцитов клеток крови человека методом ОТ-ПЦР и ИФА. Введение изучаемых пептидов в клетки крови человека способствовало подавлению экспрессии генов ИФН-α, ИЛ-1β, ИЛ-4, ИЛ-6, ФНО-α и в то же время увеличению продукции мРНК ИФН-γ, ИЛ-2, ИЛ-8, ИЛ-10, ИЛ-12. Исследование изменений экспрессии генов цитокинов под действием 15 пептидов глипролинов при энцефаломиокардите мышей показало, что 4 из них способствуют восстановлению цитокинового профиля клеток до нормальных значений. Именно эти препараты проявляли высокие антивирусные свойства, защищая 80–100 % животных от вируса.

Выявленное действие изучаемых пептидов позволило оценить их иммунокорригирующий и противовирусный эффект в отношении широкого спектра вирусных инфекций и предположить их иммуномодулирующие свойства при иммунодефицитах.

1-БОРААДАМАНТАНЫ И 1-АЗААДАМАНТАНЫ – ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ЛЕЧЕНИЯ И ПРОФИЛАКТИКИ ГРИППА ЧЕЛОВЕКА И ПТИЦ

Ю.Н. Бубнов1), М.Е. Гурский2), С.Г. Маркушин3), М.М. Зубаиров4), С.Ю. Ердяков2), Г.Д. Коломникова1), Н.Ю. Кузнецов1), Т.В. Потапова2)

1)Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН, Москва
2)Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, Москва
3)ГУ НИИ вакцин и сывороток РАМН, Москва
4)ВНИИ ветеринарной вирусологии и микробиологии РАСХН, Покров, Владимирская обл.

В результате биологических испытаний серии аминных и пиридиновых комплексов 1-бораадамантана и его алкилированных производных (имеющих скелетную структуру известных антивирусных препаратов типа ремантадина и впервые синтезированных нами), были выявлены два препарата-лидера БГ-122 и БГ-44, обладающие лечебным и профилактическим действием против различных штаммов гриппа домашней птицы и человека. На цыплятах, зараженных вирусом гриппа А подтипа H6N1, установлено, что эти препараты защищают 80–100 % поголовья, при 100 %-ной гибели в контроле (препараты даются с кормом – три дозы в сутки по 20 мг препарата на 1 кг массы тела птицы в течение 3–7 дней).

Существенным недостатком соединений ряда 1-бораадамантана является их плохая растворимость в воде и других полярных растворителях, что затрудняет контакт с вирусинфицированными клетками и снижает терапевтический эффект.

С целью получения более эффективных лекарственных форм нами проведен цикл работ по изучению противовирусного действия БГ-122 в составе липосом (изучение адсорбционных свойств БГ-122 на поверхности липосом, получение липосомных препаратов, содержащих заряженные и нейтральные липиды с включением борсодержащих препаратов, исследование взаимодействия липосомных препаратов с вирусинфицированными клетками и др.).

Другой подход к получению новых активных антивирусных препаратов, предпринятый нами, – синтез азааналогов 1-бораадамантанов (по разработанной нами методике). Структурно подобные адамантану, они имеют в скелете аминный атом азота, благодаря чему легко образуют растворимые в воде и других полярных растворителях соли (ср. с ремантадином). Предварительные опыты по исследованию вирус-статического действия этих соединений в отношении гриппа птиц, проведенные на 10-дневных куриных эмбрионах (КЭ), показали, что гидрохлорид 1-азаадамантана в дозе 250 мкг/КЭ предохраняет от гибели 10 % КЭ при 100%-ной гибели в контроле.

Работа выполнена при поддержке Программ Президиума РАН «Фундаментальные науки – медицине» (рук. акад. А.И.Григорьев) и «Разработка методов получения химических веществ и создание новых материалов» (рук. акад. В.А.Тартаковский), Программ ОХНМ-1 (рук. акад. О.М.Нефедов, ОХНМ-10 (рук. акад. Н.С.Зефиров) и РФФИ, грант № 05-03-33268.

О РЕАЛИЗАЦИИ НОВОГО МЕТОДА ЛЕЧЕНИЯ ПРОТОЗОЙНЫХ ИНВАЗИЙ ЧЕЛОВЕКА

В.Л.Свидерский1), Ю.В.Лобзин2), С.С.Козлов2), В.С.Турицин2), В.С.Горелкин1)

1)Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН, Санкт-Петербург
2)Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург

Наблюдения показывают, что ресничные инфузории балантидии Balantidium coli (В), ведущие паразитический образ жизни, в организме хозяина обладают высокой подвижностью, что позволяет им за счет строго координированного движения ресничек внедряться в слизистую толстого кишечника, вызывая его изъязвления. Эти наблюдения дали нам основания выдвинуть новую концепцию борьбы с В, предложив не уничтожать их с помощью хотя и эффективно действующих, но токсичных препаратов, как это практикуется ныне, а лишь нарушать двигательное поведение, применяя «мягко» действующие, простые, дешевые и нетоксичные вещества. Этим критериям, по нашим данным, вполне удовлетворяют слабые коллоидные растворы серебра (КРС). Предварительно на модельных объектах – свободноживущих ресничных инфузориях Paramecium nephridiatum нами было показано, что их двигательную активность способны нарушать растворы, содержание серебра в которых не превышает нескольких мг/л. В данной работе мы проводили исследования на инфузориях-паразитах непосредственно в теле хозяина. На I этапе в качестве экспериментальных животных использовались лягушки Rana temporaria спонтанно зараженные инфузориями-паразитами Nyctotherus cordiformis (N), морфологически и биологически сходными с В. Близкий вид N (N.faba) изредка встречается и у человека. Наиболее простой способ введения КРС – пероральный в нашей работе не применялся, так как мы обнаружили, что в кислой среде желудка ионы серебра связываются с ионами хлора, образуя нерастворимый осадок, что в значительной степени снижает активность КРС. Поэтому введение КРС осуществлялось нами ректально с помощью клизм. При этом практически снимался вопрос о дисбактериозе, поскольку раствор подводился сразу к «месту назначения». Как и следовало ожидать, N оказались существенно устойчивее к действию КРС, чем свободноживущие инфузории. Так, концентрация серебра здесь достигала 5 мг/л, а эффект в виде снижения двигательной активности наступал лишь на 4 день (на 6 день наблюдалось полное обездвиживание N). КРС вводился ежедневно по 0,5 мл. Характер двигательного поведения N после введения раствора ежедневно регистрировался с помощью микросъемки и производилось сравнение с контролем. Полученные результаты можно считать успешными, однако для постановки вопроса о возможном применении нашего метода в клинике необходимы дальнейшие исследования. Они должны проводиться на теплокровных (например, крысах), структура и функция кишечника которых более близка к таковой человека. Требуются наблюдения за отдаленными последствиями ректального введения КРС, уточнение дозировок, длительности курса лечения и т.п. Наконец, следует вернуться к исследованиям эффектов перорального введения КРС (возможно, в пилюлях). Все эти исследования мы планируем осуществить в своей последующей работе.

В заключение важно отметить, что воздействию КРС подвергаются и жгутиконосцы опалины Opalina ranarum, паразитирующие в кишечнике лягушек. Эти паразиты хотя и не теряют видимым образом своей подвижности, но их тело претерпевает серьёзную деформацию, что не может не сказаться на их поведении (в том числе двигательном). Это наводит на мысль о том, что наш метод может оказаться полезным и при борьбе с другими жгутиконосцами (например, лямблиями).

ГИПЕРКОАГУЛЯЦИЯ, ВЫЗЫВАЕМАЯ РАЗБАВЛЕНИЕМ ПЛАЗМЫ СТАНДАРТНЫМИ ПЛАЗМОЗАМЕЩАЮЩИМИ РАСТВОРАМИ

Ф.И. Атауллаханов 1, 2), Е.И. Синауридзе 1), А.С. Горбатенко 1), М.А.Пантелеев 1), И.В. Грибкова 1)

1) Гематологический научный центр РАМН, Москва
2) Центр теоретических проблем физико-химической фармакологии РАН, Москва

Свертывание крови представляет собой сложный каскад реакций, охваченный петлями многочисленных положительных и отрицательных обратных связей. Его функция заключается в локальном превращении плазмы крови в гель в месте повреждения сосуда с тем, чтобы предотвратить кровопотерю. Любое нарушение в работе такой сложной системы приводит к серьезным клиническим осложнениям – тромбозам, либо кровотечениям.

Многие патологические состояния требуют для своей коррекции переливания больших объемов плазмозамещающих растворов (ПЗР). С этой целью используют различные кристаллоидные и коллоидные растворы. Они способны восстанавливать объем потерянной крови, но не содержат плазменных компонентов системы свертывания. Массивные переливания таких растворов приводят к снижению концентраций этих компонентов в крови и осложнениям свертывания. Целью настоящей работы было изучение нарушений гемостаза при разбавлении плазмы стандартными ПЗР и разработка методов коррекции этих нарушений. Для этого были изучены изменения в работе системы свертывания при разбавлении плазмы in vitro рядом ПЗР. Для экспериментальной проверки статуса гемостаза использовали два современных in vitro метода: тест генерации тромбина и измерение скорости роста сгустка в пространстве. Показано, что при умеренных степенях разбавления плазмы (до 2-3 раз) любым ПЗР, наблюдается увеличение генерации тромбина, т.е. гиперкоагуляция. Этот эффект, по-видимому, не связан с природой использованного ПЗР, а вызван непосредственно процессом разбавления. Так как предшественники прокоагулянтных факторов свертывания присутствуют в плазме в достаточно большом избытке, а кинетика ингибирования образующихся активных факторов плазменными ингибиторами подчиняется уравнениям второго порядка, т.е. скорость ингибирования прямо пропорциональна концентрации этих ингибиторов, то причина наблюдаемой гиперкоагуляции может быть в том, что в этих условиях система оказывается более чувствительна к разбавлению присутствующих в плазме ингибиторов, чем к снижению концентраций предшественников прокоагулянтных факторов свертывания. В отличие от теста генерации тромбина, при исследовании пространственного роста сгустка было обнаружено, что при умеренных степенях разбавления плазмы кристаллоидными ПЗР также наблюдается увеличение скорости роста сгустка (гиперкоагуляция), однако коллоидные растворы влияют на эту скорость по-разному. В зависимости от использованного раствора, при разбавлении плазмы скорость могла либо возрастать, либо практически не изменяться, либо уменьшаться. Авторы полагают, что причина этого в том, что коллоидные растворы могут влиять на гемостаз двумя путями: с одной стороны, сам процесс разбавления плазмы любым раствором будет увеличивать количество генерированного тромбина, а с другой, коллоид может ингибировать процесс полимеризации фибрина, препятствуя реальному образованию сгустка в плазме, или снижая его качество. Степень влияния на полимеризацию зависит от типа использованного коллоида. Таким образом, суммарный эффект коллоидного ПЗР будет определяться суммой двух разнонаправленных воздействий. Для коррекции возникающих при разбавлении плазмы гиперкоагуляционных нарушений было предложено добавлять в стандартные ПЗР ингибитор тромбина. Показано, что такая коррекция действительно происходит при введении в ПЗР природного ингибитора тромбина – антитромбина III или его специально синтезированных низкомолекулярных ингибиторов. Работа выполнена в рамках проекта «Фундаментальные науки – медицине».

СОЗДАНИЕ МАКРОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СИСТЕМ

С АНТИОКСИДАНТНЫМИ СВОЙСТВАМИ С ЦЕЛЬЮ КОРРЕКЦИИ РЕПЕРФУЗИОННЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ

Г.Б.Белостоцкая1), Р.С.Хрусталева2), Н.С.Домнина3), А.А.Цырлин2), Т.А.Голованова1), И.В.Дарашина1)

1)Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М.Сеченова РАН, С.-Петербург. 2)Федеральный центр сердца, крови и эндокринологии им. В.А.Алмазова Росмедтехнологий, С.-Петербург. 3)Санкт-Петербургский государственный университет, С.-Петербург

Патологические процессы, которые развиваются в первые минуты реперфузии, приводят к резкому и значительному увеличению активных кислородных радикалов (АКР) и сопровождаются нарастанием внутриклеточной концентрации кальция [Ca2+]i. Для предупреждения повреждающего действия АКР были разработаны макромолекулярные системы с антиоксидантными свойствами – МСАО, представляющие собой гидроксилсодержащие полимеры и являющиеся основой коллоидных плазмозаменителей (декстран – Д, гидроксиэтилкрахмал –ГЭК), которые содержат в своей структуре химически связанные фрагменты низкомолекулярных антиоксидантов из класса простран-ственно-затрудненных фенолов (ПЗФ).

Антиокислительную активность (АОА) МСАО оценивали по угнетению хемилюминесценции модельных систем, в которых вызывали генерацию активных форм кислорода. Было установлено, что АОА МСАО (ГЭК+АО) и (Д+АО) в 10-12 раз выше по сравнению с их низкомолекулярным аналогом феноксаном. Оценка мембраностабилизи-рующего влияния на эритроциты ГЭК-АзФ и Д-АзФ в растворе 0,4 % NaCl в концентрациях 10-4-10-12 моль/л показала, что при уменьшении концентрации МСАО глубина гемолиза сначала уменьшается, достигая минимальной величины при с = 10-8 моль/л, а затем возрастает. Стабилизирующее влияние изучаемых МСАО лежит в пределах концентраций от 10-7 до 10-10 моль/л. Увеличение содержания Са2+ в цитоплазме кардиомиоцитов в результате активации свободно-радикальных процессов при реперфузии может быть опосредовано участием Са2+ каналов клеточной мембраны. В связи с этим оценивали разные подходы защиты клеток миокарда от избыточной концентрации Са2+: с использованием блокатора Са2+ каналов L типа – изоптина, природного антиоксиданта – гистохрома, низкомолекулярного антиоксиданта из класса ПЗФ феноксана и макромолекулярных систем с антиоксидантными свойствами – ГЭК-АзФ и Д-АзФ. В экспериментах in vitro на свежевыделенных кардиомиоцитах новорожденных крыс показано, что изоптин (2,5·10-4 мг/мл) защищает клетки от окислительного стресса, вызванного действием перекиси водорода (Н2О2) в диапазоне концентраций 3·10-4-3·10-8 М, только при предварительном воздействии от 10 мин до 2,5 ч и его дальнейшем присутствии во время окислительного стресса. Одновременное действие гистохрома (2·10-4 %) и Н2О2 (3·10-4 М) в течение 10 мин позволяет поддерживать [Ca2+]i практически на исходном уровне, однако длительная обработка кардиомиоцитов гистохромом вместе с Н2О2 (10-2-10-7 М) не сдерживает нарастание [Ca2+]i после 40 мин совместной инкубации.

Предварительные исследования по действию феноксана, ГЭК-АзФ и Д-АзФ во время окислительного стресса (Н2О2, 3·10-4 М) показали, что концентрации препаратов, удерживающих [Ca2+]i на исходном уровне в течение 1 ч, составляют 1-5·10-6 М, 1-5·10-7 М и 0,5-1·10-8 М соответственно. Более низкие и эффективные по сравнению с низкомолекулярным аналогом феноксаном концентрации ГЭК-АзФ и Д-АзФ в сочетании с их мембраностабилизирующими свойствами в этом же диапазоне концентраций подтверждают перспективность создания и применения МСАО в практической медицине.

АНТИМЕТАСТАТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПРИРОДНЫХ

И МОДИФИЦИРОВАННЫХ НОВЫХ АНТИНЕОПЛАСТОВ – ИНГИБИТОРОВ ФАРНЕЗИЛТРАНСФЕРАЗЫ

Н.С.Зефиров 1), С.Г.Клочков 1), С.В.Афанасьева 1), С.О.Бачурин 1), Ю.Н.Булычев 2)

1) Институт физиологически активных веществ РАН, Черноголовка
2) Институт экспериментальной диагностики и терапии опухолей РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН, Москва

В патогенезе неопластов важным моментом является процесс передачи экстраклеточного стимула с рецепторов на поверхности клетки и передачи сигналов внутрь и внутри клетки. Одни из наиболее многообещающих и изучаемых сигнальных путей – сигнальные пути Ras/MAPK (митогенактивируемая протеинкиназа) и фосфоинозитол-3-киназы (PI-3K). Изменения в этих сигнальных каскадах ведут к изменению многих клеточных функций – роста клетки, пролиферации, дифференциации, адгезии, выживании клетки.

Все эти сигнальные каскады тесно связаны с Ras-белками. Для развития онкогенной активности белков Ras необходимо их фарнезилирование. Ингибиторы фарнезилтрансферазы (ФТИ) не только способны возвратить Ras-трансформированные клетки к нормальному фенотипу, но и вызывают регрессию опухоли. В последние годы выяснилось, что противоопухолевый эффект ФТИ гораздо шире, чем просто Ras-ингибирование и связан не только с Ras-онкогеном, но и с ингибированием сигнальных путей Ras/MAPK и PI-3K.

На основе природных растительных компонентов в ИФАВ РАН ведется разработка новых антинеопластов, которые, ингибируя пост-трансляционный процессинг Ras, затрагивают не только процессы ингибирования роста опухоли, но и процессы выживания клетки. Были разработаны методы химической модификации природных сесквитерпеновых лактонов. Определен круг применимости выбранных реакций. С помощью оригинального спектрофлуориметрического метода определения фарнезилтрансферазной активности выявлены соединения-хиты для дальнейшей оптимизации. Удельная активность соединений-хитов – на уровне известных ингибиторов фарнезилтрансферазы: IC50 в диапазоне 0,3-5 mM.

В результате анализа полученных данных намечены пути дальнейшей оптимизации полученных хитов с целью повышения их активности в качестве ингибиторов сигнальных путей, воздействующих на Ras/MAPK-PI-3K каскад регуляции апоптоза в раковой клетке. Для оптимизации соединений-лидеров синтезировано около 50 новых производных. Изучена их активность в качестве ингибиторов сигнальных путей. Исследована цитотоксическая и антиметастатическая активности наиболее эффективных соединений методами in vitro и in vivo. Цитотоксическая активность оценивалась с помощью МТТ-теста в отношении человеческих линий клеток рака яичника СаОv, немелкоклеточного рака легкого А-549 и аденокарциномы молочной железы МСF-7 при 72-часовой инкубации. Активные соединения изучались в отношении линий опухолевых клеток человека L-41 (моноцитарный лейкоз), NCI-H560 (немелкоклеточный рак легкого), и SF-268 (рак ЦНС), наиболее перспективные производные – в отношении полной панели, состоящей из 60 линий опухолевых клеток человека.

Антиметастатическое действие было оценено на модели карциномы легких Льюиса, меланомы В16. Выявлены соединения-лидеры, обладающие высокой антиметастатической активностью и активные в отношении основных ферментов, задействованных в Ras/MAPK-PI-3K каскаде регуляции апоптоза в раковой клетке. Полученные данные позволяют наметить новые оригинальные лекарственные кандидаты с антипролиферативным и проапоптотическим действием для дальнейшего изучения механизмов действия и повышения их специфической эффективности и селективности действия.

ПРИМЕНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРЕПАРАТА КСИМЕДОН

В КОМПЛЕКСНОМ ЛЕЧЕНИИ ВИЧ-ИНФЕКЦИИ

А.И. Коновалов1), И.Г. Мустафин2), Г.В. Черепнев3), В.С. Резник1)

1)Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова КНЦ РАН, Казань 2)Республиканский центр по профилактике и борьбе

со СПИД и ИЗ МЗ РТ, Казань

3)Республиканская клиническая больница № 2 МЗ РТ, Казань

Высокоактивная антиретровирусная терапия (ВААРТ) значительно уменьшает заболеваемость и смертность ВИЧ-инфицированных больных. Некоторые ингибиторы ВИЧ-1 протеазы помимо антиретровирусной активности обладают собственными иммуномодулирующими и антиапоптогенными свойствами (Phenix et al., 2002). Однако длительное применение ВААРТ вызывает ряд серьезных побочных эффектов, характеризующихся поражением нервно-мышечной системы, внутренних органов, костной ткани, расстройством метаболизма, развитием периферической нейропатии, анемии и гиперчувствительности. Актуальной проблемой ВААРТ является формирование резистентности ВИЧ к антиретровирусным препаратам и низкий иммунореаби-литирующий эффект у части больных ВИЧ-инфекцией. Учитывая иммуномодулирующий, антиапоптогенный, нейропротекторный и регенерирующий эффекты отечественного препарата ксимедон, нами была проведена оценка эффективности препарата ксимедон в составе комплексной терапии у больных ВИЧ-инфекцией.

Применение препарата ксимедон в сочетании со стандартной антиретровирусной терапией (ингибиторы обратной транскриптазы и протеазы) оказывало достоверный терапевтический эффект, заключающийся в нормализации соматического статуса ВИЧ-больных, уменьшении репликации ВИЧ, а также улучшении патогенетически значимых при ВИЧ-инфекции показателей иммунной системы. Включение ксимедона в терапию больных ВИЧ-инфекцией редуцировало побочные эффекты антиретровирусных препаратов на фоне улучшения клинического состояние пациентов и уменьшения цитолиза.

В основной группе больных ВИЧ-инфекцией, получавших комплексную терапию ВААРТ+КСИМЕДОН, содержание CD4-Т-лимфоцитов достоверно превысило (р<0.01) показатели группы сравнения (ВААРТ) при одинаковых темпах снижения количества копий РНК ВИЧ в плазме крови в первые месяцы наблюдения. Достоверная разница в содержании CD4-Т-лимфоцитов между исследуемыми группами больных сохранялась на протяжении всего периода наблюдения (в течение 2 лет). При этом в основной группе больных была отмечена достоверная разница в содержании копий РНК ВИЧ в плазме крови (р<0.01) к концу наблюдения по сравнению с контрольной.

Была обнаружена обратная корреляция между степенью активации Т-лимфоцитов у ВИЧ-инфицированных и снижением уровня CD4-Т-лимфоцитов, а также их чувствительностью к спонтанному апоптозу. Применение ксимедона уменьшало содержание активированных Т-лимфоцитов (экспреcсирующих маркеры HLA-DR, CD38) на фоне увеличения содержания CD4-Т-лимфоцитов и снижения их чувствительности к спонтанному апоптозу in vitro.

Таким образом, ксимедон в составе комплексной терапии больных ВИЧ-инфекцией обеспечивал длительный и выраженный иммуно-реабилитирующий эффект, заключающийся в стимуляции лейкопоэза и лимфопоэза с повышением содержания CD4+ лимфоцитов и снижением активации субпопуляций Т лимфоцитов (CD4+DR+, CD8+DR+, CD8+CD38+), повышении устойчивости лимфоцитов к спонтанному апоптозу (цитопротекторный эффект). Иммунореабилитирующий эффект ксимедона у больных ВИЧ-инфекцией был достигнут в дозе, не оказывающей побочных эффектов, что делает потенциально возможной долгосрочную превентивную базисную терапию иммунодефицита при ВИЧ-инфекции.

УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ КОМПЛЕКСА α-ЛАКТАЛЬБУМИНА

С ОЛЕИНОВОЙ КИСЛОТОЙ – ПОТЕНЦИАЛЬНОГО ПРОТИВООПУХОЛЕВОГО ПРЕПАРАТА

Е.А. Пермяков1), Е.Л. Князева1), В.М. Грищенко1), И.В. Першикова1), С.Е.Пермяков1), Р.С. Фадеев2), В.С.Акатов2)

1) Институт биологического приборостроения РАН, Пущино
2) Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино

Известно, что некоторые конформационные состояния металл-связывающего белка α-лактальбумина (ЛА) в комплексе с олеиновой кислотой (ОК) (состояние HAMLET) индуцируют апоптоз опухолевых клеток, не затрагивая здоровые клетки, ингибируют клеточную пролиферацию, а также проявляют бактерицидное действие. В то же время, условия и механизмы образования этого комплекса исследованы недостаточно полно, отсутствуют физико-химические данные по стехиометрии и термодинамике взаимодействия ЛА с ОК. По этой причине задача изучения условий образования этих молекулярных наноструктур, обладающих выраженным антираковым действием, является важной и актуальной.

Методами абсорбционной и флуоресцентной спектроскопии, а также спектроскопии кругового дихроизма изучено взаимодействие человеческого ЛА с олеиновой кислотой в растворах низкой и высокой (150 мМ NaCl или KCl) ионной силы при рН 8,3 и различных температурах в диапазоне от 17 до 45 °С. Раствор ЛА (6 мкМ) титровали спиртовым раствором ОК, причем общая концентрация ОК в растворе не превышала величины критической концентрации мицеллообразования ОК, Сm, измеряемой спектрофотометрически. Показано, что в присутствии 1 мМ Са2+ Сm для ОК составляет 3 мкМ, что препятствует исследованию процесса комплексообразования в этих условиях. В отсутствие ионов Са2+ (1 мМ ЭДТА) наблюдается увеличение Сm в присутствии ЛА (6 мкМ) до 35 мкМ (17 °C) – 81 мкМ (45 °С). Добавление NaCl повышает величину Сm до 83 (17 °С) – 198 мкМ (45 °С). Замена ионов Na+ на К+ приводила к аналогичному эффекту. Образование комплекса ЛА с ОК сопровождается длинноволновым сдвигом максимума спектра триптофановой флуоресценции, ростом величины квантового выхода флуоресценции, а также уменьшением эллиптичности в ближней УФ-области (увеличение подвижности окружения остатков триптофана и тирозина), увеличением эллипичности в дальней УФ-области (рост содержания α-спиралей) и уменьшением термостабильности белка (сдвиг середины теплового перехода на 10 °С). Кривая спектрофлуори-метрического титрования апо-белка олеиновой кислотой при 17 оС и 45 оС имеет сложный характер, говорящий о наличии промежуточных состояний, но описывается простейшей кооперативной схемой связывания с эффективной равновесной константой ассоциации ОК соответственно 2104 М-1 и 3105 М-1 и коэффицинтом Хилла 1,3 и 1,4.

Таким образом, оптимальными условиями для образования комплекса ЛА-ОК являются отсутствие ионов Са2+ (апо-форма ЛА), присутствие 150 мМ NaCl в растворе, и повышенная температура 45 °С, при которой апо-белок находится в термически развернутом состоянии.

Обнаружено, что комплекс ЛА-ОК, образованный в указанных условиях, обладает цитотоксической активностью в отношении клеток эпидермоидной карциномы человека, сходной с активностью состояния HAMLET, образованного путем неконтролируемого смыва белком олеиновой кислоты, предварительно нанесенной на колонку с носителем DEAE-Trisacryl M.

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ И СПЕЦИФИЧЕСКАЯ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ НОВОГО СИНТЕТИЧЕСКОГО НЕНАРКОТИЧЕСКОГО АНАЛЬГЕТИЧЕСКОГО СРЕДСТВА – ПРЕПАРАТА «АНОЦЕПТИН»

Ю.И. Поляков 1 , Е.В. Лопатина 2, 3, А.Д. Коротков 1

1)Институт мозга человека РАН, Санкт-Петербург
2) Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург
3)Федеральное государственное учреждение «Федеральный центр сердца, крови и эндокринологии им. В.А. Алмазова Росмедтехнологий», Санкт-Петербург

В Институте физиологии им. И.П.Павлова РАН создан новый отечественный препарат – синтетический ненаркотический анальгетик «Аноцептин». Лекарственная форма препарата представляет собой раствор для внутривенных инъекций. Экспериментально доказано, что действие препарата «Аноцептин» основано на активации механизма мембранной сигнализации, участвующего в кодировании ноцицептивного сигнала и регулирующего активационное воротное устройство натриевого тетродотоксинустойчивого канала. Исследование специфической фармакологической активности препарата показало, что по анальгетическим свойствам «Аноцептин» в 10 раз превосходит анальгин, и сопоставим с трамадолом. В опытах in vivo на разных видах животных доказано, что препарат не вызывает психической и физической зависимости. При приеме на фоне эмоционального стресса проявляет легкие антидепрессивные и транквилизаторные свойства. «Аноцептин» купирует токсические эффекты опиатов. Препарат не оказывает негативного влияния на сердечно-сосудистую, пищеварительную и дыхательную системы. Препарат не имеет негативных эффектов в отношении ЦНС.

В опытах in vitro на 10-12 дневных куриных эмбрионах обнаружена способность коменовой кислоты, дозозависимо регулировать рост и пролиферацию клеток. Действие препарата тканеспецифично. Оно основано, на способности коменовой кислоты модулировать сигнальную функцию Na/K –АТФазы. Специальные исследования по изучению влияния препарата «Аноцептин» на рост перевитых опухолей (карцинома Эрлиха, саркома Плиса) показали, что препарат не стимулирует рост новообразований.

Исследования на собаках показали, что начальные фазы фармакокинетики протекают очень быстро и связаны с распределением коменовой кислоты из водной составляющей крови в ткани. Перераспределение происходит с высокой скоростью: за первые 10 минут из плазмы крови уходит около 95 % введенного препарата, а через 2 ч в плазме крови остается около 1% от первоначального количества. Общее время нахождения препарата в организме составляет также около 5.5–6.0 ч. Препарат не осаждается в печени и почках утилизируется в самом организме. Максимальная терапевтическая доза препарата «Аноцептин» для человека составляет 5 мг/кг в сутки. При приеме препарата больше 350 мг в сутки анальгетический эффект не повышается, начинает проявляться седативный. Разработаны документы, позволяющие провести клиническое исследование препарата. Пакет документов утвержден Получено разрешение Федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения и социального развития на проведение 1 фазы клинического исследования безопасности и фармакокинетики препарата «Аноцептин» в клинике Института мозга человека РАН. Срок проведения исследования с 03.05.2007 по 01.08.2008. В исследовании примут участие 32 добровольца.

Поданы заявки на изобретение (РФ): № 2006128504/15(030968) от 01.08.2006 Синтетическое анальгетическое средство и способ лечения. Авторы Б.В. Крылов, Е.В. Лопатина; № 2007135967 от 27.09.2007 Регенерирующее противовоспалительное средство и способы лечения с помощью этого средства. Авторы: Е.В.Лопатина, А.В.Карецкий, Б.В.Крылов; № 2007135968 от 27.09.2007 Анальгетическое средство и способ лечения болевого синдрома различной этиологии с помощью этого средства. Авторы Б.В. Крылов, Е.В. Лопатина.

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СОЗДАНИЯ СТИМУЛ-ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ КОНТРОЛИРУЕМОГО ВЫДЕЛЕНИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ

Л.И. Валуев, И.Л. Валуев, Г.А. Сытов

Институт нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева РАН, Москва

Одной из актуальных проблем современной химии, фармакологии и медицины является создание макромолекулярных терапевтических систем, которые способны выделять, в том числе и по механизму обратной связи, заключенные в них лекарства в ответ на изменение параметров окружающей среды, например рН, температуры или химического состава. Эти системы относятся к наиболее физиологичным лекарственным препаратам, поскольку именно такой принцип обратной связи лежит в основе функционирования живых организмов.

Возможность создания таких систем была изучена на примере систем, контролируемо выделяющих инсулин в ответ на повышение концентрации глюкозы, то есть моделирующих функцию поджелудочной железы. В качестве макромолекулярной глюкозочувствительной системы был использован гидрогель на основе сополимеров акриламида с N-(2-D-глюкоз)акриламидом (ГАА) или N-(2-D-глюкоз)метакриламидом (ГМАА), сшитых конканавалином А (Кон А). Кон А имеет четыре места связывания глюкозы с константой связывания (3,7±0,5)103 М-1. Константы связывания Кон А с ГАА и ГМАА равны (1,4±0,6) 102 М-1 и (1,8±0,6) 102 М-1, соответственно.

Сополимеры акриламида (M1) и ГАА или ГМАА (М2) синтезировали радикальной сополимеризацией водных растворов мономеров, используя в качестве инициатора окислительно-восстановительную систему. Рассчитанные значения констант сополимеризации этих мономеров составляют r1=1,10,1 и r2=0,020,01 для ГАА и r1=1,30,2 и r2=0,100,02 для ГМАА.

При смешении водных растворов синтезированных сополимеров и Кон А практически мгновенно происходит образование гидрогелей. При этом Кон А выполняет роль четырехфункционального сшивающего агента, а сшивка цепей сополимеров происходит за счет биоспецифического взаимодействия Кон А с остатками глюкозы в составе сополимера.

При добавлении к набухшему гидрогелю глюкозы сначала никаких видимых изменений с гидрогелем не происходит (степень набухания гидрогеля не изменяется). Однако при достижении концентрации глюкозы некоторого порогового значения происходит быстрый переход гидрогеля в растворимое состояние с выделением в раствор содержащегося в гидрогеле инсулина. Значение пороговой концентрации является функцией концентрации остатков глюкозы в сополимере и для изученных сополимеров составляет величину 100-500 мг/100 мл, то есть лежит именно в тех областях, в которых происходит секреция инсулина в живом организме.

Таким образом, полученные гидрогели представляют собой глюкозочувствительные системы, способные выделять содержащиеся в них вещества, например, инсулин, при вполне определенной концентрации глюкозы в окружающей среде.

БЕЛКИ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ КАК ИНГИБИТОРЫ ТРОМБОГЕНЕЗА

С.Д. Варфоломеев, М.А. Розенфельд, Е.А. Костанова

Институт биохимической физики им. Н.М.Эмануэля РАН, Москва

Процесс свертывания крови осуществляется последовательно протее-кающими ферментативными реакциями, заканчивающимися генерацией тромбина, который превращает растворимый фибриноген в фибриновый гель и одновременно с этим активирует фибринстабилизирующий фактор (ФXIIIa). Последний катализирует образование ε-(γ-глутамил)лизиновых перекрестных связей в α- и γ- полипептидных цепях молекул фибрина. В связи с отсутствием физиологических ингибиторов неконтролируемое повышение ферментативной активности ФXIIIa обусловливает возникновение тяжелых видов коагулопатий.

Методом аффинной хроматографии на сорбенте КМ-химопапаин-сефароза 4В был выделен комплекс ингибиторов природного происхождения из клубней картофеля Solanum tuberosum, подавляющий транспептидазную активность фермента. Белковый препарат относится к классу ингибиторов цистеиновых протеиназ (ИЦП) и способен блокировать активность ФXIIIa прямым воздействием на его существенную сульфгидрильную группу.

Методом ВЭЖХ комплекс ингибиторов был разделен на пять основных отдельных белковых компонентов: высокомолекулярных с массами: ~ 80 и 65 кДа; низкомолекулярных с массами: ~36, 25 и 22 кДа. Методом рэлеевского светорассеяния показано, что все белковые компоненты за исключением ингибитора с м.м. 80 кДа образуют с фибринстабилизирующим фактором эквимолярный комплекс, что обусловливает ингибирующее действие белков ИЦП. Это подтверждено прямым методом флуоресцентного электрофореза, где выявлено подавление ферментативной транспептидазной активности ФXIIIa в присутствии вышеуказанных ИЦП.

Методом электрофореза восстановленных образцов перекрестно-сшитого фибрина установлено, что белки с молекулярными массами 65, 36, 25, и 22 кДа соответственно ингибируют скорость процессов γ-диме-ризации и α-полимеризации полипептидных цепей фибрина. Турбидиметрическим методом выявлена повышенная чувствительность фибринового геля в присутствии ингибиторов к гидролитическому действию плазмина.

Также показано, что ингибиторы снижают ферментативную активность фибринстабилизирующего фактора в плазме крови доноров и больных.

РАЗРАБОТКА НАБОРА БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ И ОЦЕНКА ЕГО ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИ ТЯЖЕЛЫХ ПОВРЕЖДЕНИЯХ ПЕЧЕНИ

И.В. Урываева 1), Э.И. Гальперин 2), Р.И. Атауллаханов 3), Т.Г.Дюжева 2), Л.В. Платонова 2), Н.Н. Ионочкина 2), М. Кочергин 2), А.В.Пичугин 3), Т.М. Мельникова 4), Г.В. Делоне1)

1)Институт биологии развития РАН, 2)Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова, 3) Институт иммунологии МЗ, 4) Институт органической химии РАН

Несмотря на выраженную способность печени к регенерации и восстановлению лечение некоторых заболеваний печени требует усиления ее регенераторной и функциональной активности, что связано с продукцией различных эндогенных факторов, обладающих активностью, направленной на стимуляцию размножения клеток паренхимы. Многочисленными экспериментальными исследованиями, проведенными нами, показана возможность стимуляции регенерации поврежденной печени (Гальперин Э.И. и др., 1985-2005).

Цель проекта: создать для лечения повреждений печени лекарственный препарат, состоящий из набора естественных индукторов регенерации печени, образующихся в органе в период регенерации.

Задачи проекта – выделить из ткани неонатальной печени набор биологически активных веществ, обладающих регенерирующей активностью, и установить их природу и основные физико-химические свойства.

Результаты. Получен экстракт из печени 2-3-дневного поросенка с использованием оригинальной технологии, основанной на гомогенизации ткани печени с дистиллированной водой, центрифугировании, прогре-вании, осаждении этанолом, удалении спирта упариванием. Для удаления из экстракта балластных веществ и выделения активной фракции, содер-жащей естественные индукторы регенерации, использовали несколько фракционирующих приемов – диализ, осаждение сульфатом аммония. Наиболее эффективным оказался диализ через мембрану с пределом эксклюзии 12КД, позволивший получить две фракции: диализат (остаток в мешке) и маточник (вне мешка) в весовом соотношении 1:10. Эффект воздействия экстракта и фракций на поврежденную печень изучали на экспериментальной модели токсического повреждения печени мышей тиоацетамидом (ТАА, 250 мг/кг), оценивая изменение активности АСТ и АЛТ в сыворотке крови опытных животных по сравнению с контроль-ными. Активность АСТ и АЛТ в сыворотке крови мышей с токсическим повреждением печени после введения экстракта из печени поросенка (2,3 мг белка на мышь) была наибольшей через 48 ч после введения ТАА и cоставила 65±8 % и 68±9 % (p<0,05) (n=23) по сравнению с контролем, соответственно. Активность АСТ и АЛТ в сыворотке крови эксперимен-тальных мышей после введения диализата (1,15 мг белка на мышь) составила 52 и 53 % (p<0,05) по сравнению с контролем, соответственно. Маточник был неактивен. Высаживание полимерных фракций в экстракте сульфатом аммония приводило к потере активности как в осадке, так и маточнике. Изучены физико-химические свойства экстракта и диализата. Экстракт не терял своей активности при нагревании при 40-45 в течение 1 часа, при концентрировании раствора, при лиофильной сушке с по-следующим растворением сухой массы, а также при хранении при комнатной температуре в течение 4 суток, в последнем случае активность даже увеличивалась. Анализ диализата на жидкостном хроматографе на колонке TSK-50S показал, что он гомогенен по молекулярной массе, име-ет один пик, а маточник гетерогенен – более 5 пиков. Молекулярная масса активного вещества находится в пределах 80-20 КД. Количественный анализ на белок показал, что активная фракция на 99 % состоит из белка.

Выводы. Получен экстракт из печени 2-3-дневного поросенка, обладающий регенерирующей эффективностью в процессе восстановления поврежденной печени. Проведена частичная очистка комплекса биологически активных веществ, установлена их принципиальная природа и изучены физико-химические свойства. Планируется дальнейшая очистка по химическим свойствам комплекса биологически активных веществ, обладающих регенерирующей активностью, идентификация известных индукторов в составе набора веществ, определение их концентрации и в дальнейшем искусственный синтез их копии для реконструкции комплекса веществ.

СОЗДАНИЕ НОВОГО КЛАССА АЗОТИСТЫХ ГЕТЕРОЦИКЛОВ, ОБЛАДАЮЩИХ ШИРОКИМ СПЕКТРОМ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ

О.М. Нефедов1), Ю.В. Томилов1), В.А. Докичев2)

1)Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, Москва
2)Институт органической химии УНЦ РАН, Уфа

Несмотря на успехи современной медицины в области сердечно-сосудистых заболеваний поиск новых высокоэффективных лекарственных препаратов для лечения аритмии сердца и заболеваний центральной нервной системы остается актуальной задачей, которая в первую очередь связана с работами над созданием препаратов широкого спектра действия с пониженной токсичностью.

Показано, что методология 1,3-диполярного циклоприсоединения диазосоединений к олефинам и последующее восстановление образующихся пиразолинкарбоксилатов является эффективным методом синтеза полициклических и спироциклопропансодержащих 3-амино-пирролидин-2-онов, обладающих широким спектром физиологической активности. В ряду изученных реагентов и методов, используемых в практике органического синтеза при восстановлении С=N и N=N-связей наиболее эффективным является способ каталитического гидрирования метил-1Н-пиразолин-3-карбоксилатов водородом (50–100 бар) в присутствии Ni-Ренея при 60–100 оС. Таким путем осуществлен направленный синтез новых гетероциклических соединений, в том числе из доступных аддуктов N-замещенных малеимидов с генерируемым in situ диазоциклопропаном, и выявлены вещества, обладающие высокой антиаритмической и антивирусной активностью. Два из них представляют особый интерес и рекомендованы для проведения дальнейших испытаний.

Продолжены исследования синтезированного нами ранее 5-амино-экзо-3-азатрицикло[5.2.1.02,6]декан-4-она, обладающего противовоспали-тельной, анальгетической, антиаритмической и ноотропной активностью. При пероральном применении в дозе 11,5 мг/кг это соединение оказывает выраженный антиаритмический эффект при желудочковой форме аритмии, вызванной хлоридом бария, и обеспечивает выживаемость 100 % животных. Внутривенно в дозе 0,35 мг/кг в 50–70 % случаев полностью предупреждает развитие строфантиновой аритмии. Соединение обладает противовирусной активностью в отношении вируса гриппа A/Rostock/34 (H7N1), сопровождающейся снижением титра вируса до 1 lg БОЕ/мл (подавление размножения вируса на 90 %). С целью оценки степени повреждающего действия азатрицикло[5.2.1.02,6]деканона при его месячном введении осуществлен субхронический токсикологический эксперимент. Оценка токсического действия проводилась по следующим параметрам: на интегральные показатели (внешний вид, поведение, симптомы интоксикации, прирост массы тела, потребление пищи и воды); на отдельные биохимические показатели крови (уровень белка, холестерина, билирубина, аминострансфераз: АЛТ, АСТ); на периферическую кровь (лейкоциты, эритроциты, гемоглобин). Кроме того, проводили макроскопические исследования внутренних органов. Препарат вводили перорально при помощи металлического зонда в дозе 1/10 от LD50 (68,0 мг/кг) ежедневно в течение 30 дней (т.е. за 30 дней была введена тройная доза LD50). При вскрытии животных, только на 30 день отмечено увеличение веса внутренних органов и изменение их внешнего вида. Показатели морфологического состава крови, ее биохимические параметры не выходили за пределы колебаний физиологической нормы в продолжении всего эксперимента. Поведение животных и внешний вид волосяного покрова и кожи оставался без изменений. Результаты эксперимента показали низкую куммулятивную активность препарата: соединение в испытанной дозе хорошо переносится животными и только к 30 дню проявляет токсическое действие на органы и системы крыс, при этом не вызывая гибели животных. Совокупность фармакологических свойств, выявленная у 5-амино-экзо-3-азатрицикло[5.2.1.02,6]декан-4-она, в сочетании с низкой токсичностью делают его перспективным для лечения сердечно-сосудистых заболеваний (патент РФ № 2281938).

МЕХАНИЗМЫ ИЗМЕНЕНИЯ ВОЗБУДИМОСТИ НЕРВНЫХ КЛЕТОК ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ЭНДОГЕННЫМИ АНТИБИОТИКАМИ

А.Д.Ноздрачев, Ю.А.Толкунов, Д.А.Сибаров, Е.Л.Поляков, В.Б.Плахова

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург

Эндогенные антибиотики дефенсины активно участвуют в поддержании гомеостазиса. Они продуцируются нейтрофильными гранулоцитами и клетками покровного эпителия слизистой оболочки кишки. В работе посредством методики внутриклеточной регистрации нейрональной активности исследовано влияния дефенсина NP-1 человека (Sigma, США) и антибиотика цефотаксима (Cefotaxime, клафорана, Aventis) на возбудимость нейронов при действии серотонина (5-HT), гистамина, интерлейкина-1β и ацетилхолина в стенке тонкой кишки морской свинки (компоненты функциональных модулей метасимпа-тической нервной системы). Установлено, что первичные афферентные нейроны метасимпатической нервной системы тонкой кишки активиру-ются при действии серотонина, гистамина, интерлейкина-1β и ацетил-холина. Дефенсин NP-1 не влияет на значение потенциала покоя мембра-ны нейронов, однако снижает чувствительность клеток ко всем исследо-ванным медиаторам. Минимальная пороговая концентрация дефенсина NP-1 оказалась равной 1x10-12 моль/л. Применение цефотаксима, в отли-чие от дефенсина NP-1, сопровождалось более стойкими нарушениями развития импульсной активности первичных афферентных нейронов, а в высоких концентрациях цефотаксим полностью блокировал развитие потенциалов действия (ПД) в исследованных клетках. Минимальная пороговая концентрация цефотаксима равна 1x10-8 моль/л. Известно, что в мембране исследованных нейронов имеется два типа возбуждающих ионных каналов: быстрые тетродоксин-чувствительные Na+-ионные ка-налы и Ca2+-ионные каналы. Специальные исследования показали, что применение блокатора Са2+-каналов – ионов Cd3+ (10 ммоль/л) не блоки-рует развитие ПД в первичных афферентных нейронах при действии серотонина и ацетилхолина. Однако ПД действия в первичных афферен-тных нейронах, вызываемые применением гистамина, обратимо подавляя-ются под влиянием блокатора Са2+-каналов. Подавление импульсной активности и отдельных фаз ПД на применяемые медиаторы происходит после применения дефенсина NP-1 и цефотаксима. Можно полагать, что оба антибиотика могут оказывать действие на воротные механизмы Na+- и Са2+-ионных каналов. Наиболее сильное влияние дефенсин NP-1 и цефотаксим оказывают на чувствительность первичных афферентных нейронов к действию гистамина и интерлейкина-1β.

Кроме того, с помощью метода локальной фиксации потенциала исследовано действие другого дефенсина NP-5 на мембрану клеток спинальных ганглиев крыс. Оно приводит к снижению эффективного заряда активационной воротной системы медленных (тетродотоксин-нечувствительных) натриевых каналов и сдвигу вольт-амперной характеристики вправо, в сторону деполяризацинного роста мембранного потенциала. По нашим оценкам действующая концентрация (Кд) может составлять 1x10-6 моль/л. Стало быть, дефенсин NP-5 может модулировать возбудимость медленных Na+-каналов. Обнаруженные эффекты указывают на возможное существование в мембране сенсорного нейрона молекулярной мишени дефенсина NP-5 – не идентифицированного пока мембранного рецептора, связанного с медленными натриевыми каналами.

Таким образом, дефенсины NP-1 и NP-5 оказывают обратимое воздействие на работу тетродотоксин-чувствительных и тетродотоксин-нечувствительных Na+-ионных каналов.

РАЗРАБОТКА, СИНТЕЗ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ НОВЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ОСНОВЕ КРЕАТИНА, СПОСОБНЫХ ПРОНИКАТЬ ЧЕРЕЗ ГЕМАТОЭНЦЕФАЛИЧЕСКИЙ БАРЬЕР

И УВЕЛИЧИВАТЬ МОЗГОВОЕ СОДЕРЖАНИЕ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИ-ЧЕСКИХ ФОСФАТОВ: РЕАЛИЗАЦИЯ НОВОГО ПОДХОДА К ПРОФИ-ЛАКТИКЕ И ЛЕЧЕНИЮ ИНСУЛЬТОВ И ИШЕМИИ МОЗГА

С.А.Поленов 1), М.В.Ленцман 1), В.О.Муровец 1), Д.Э.Коржевский 2), А.И.Артемьева 1), А.А.Савохин 1), Н.Л.Изварина 1), В.А.Отеллин 2), С.В.Буров 3), П.П.Якуцени 4)

1) Институт физиологии им. И.П.Павлова РАН, Санкт-Петербург, Россия
2) Институт экспериментальной медицины РАМН, Санкт-Петербург, Россия. 3) Институт высокомолекулярных соединений РАН, Санкт-Петербург, Россия. 4) Политехнический университет, Санкт-Петербург, Россия

По последним данным (Всемирный Конгресс по инсульту, 2006 г., Кейп-Таун, ЮАР) в настоящее время инсульт выходит на второе место по смертности во всем мире. По данным ВОЗ, смертность от цереброваскулярных заболеваний в 2005 г. составила 5,7 миллионов; к 2015 году ожидается рост этой цифры до 6,5, а к 2030 году – до 7,8. Только в США стоимость лечения инсультов и его последствий скоро составит 2.2 миллиарда долларов. Существующие методы лечения инсульта можно подразделить на две категории – реканализацию, т.е. восстановление кровотока в ишемической области, и нейропротекцию, направленную на защиту клеток от гибели. В настоящее время единственным одобренным методом лечения инсульта с подтвержденной эффективностью является внутривенное применение активатора плазминогена (Brown, 2004; Stroke, 35:147-150). Эффективная нейропротекция, несмотря на огромное число исследований, так и остается не найденной (Broderick and Hacke, 2002).

Сейчас хорошо известно, что энергетический статус является ключевым фактором в цепи биохимических событий, т.н. «ишемическом каскаде», ответственном за нейрональные повреждения. Гипоксия приводит к истощению запасов высокоэнергетических соединений в клетках, в частности фосфокреатина (ФКр) и АТФ, что приводит к их гибели.

В наших предыдущих исследованиях на срезах мозга in vitro применение Кр повышало уровень ФКр и АТФ в среде и защищало нейроны от аноксического повреждения. В последующих работах на in vivo моделях глобальной ишемии мозга у крыс нами было использовано интрацеребровентрикулярное (и.ц.в.) введеним Кр с целью достижения его максимального накопления в ткани мозга. Результаты показали выраженное защитное действие Кр как на основе гистологических и неврологических показателей (Lensman et al., 2006; Brain Res., 1114:187-194). Вместе с тем Кр плохо проникает через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ), что является одной из главных проблем успешной нейропротекции в клинике. Задачей следующего этапа стало создание новых аналогов Кр со способностью проникать через ГЭБ, сохраняя при этом высокое сродство к фосфокиназе.

Нами была проделана работа по компьютерному моделированию и симуляции и на этой основе осуществлен синтез более десяти оригинальных модификаций Кр и проведено их тестирование на нескольких моделях ишемии мозга. Три из этих веществ продемонстрировали выраженный противоишемический эффект при парентеральном введении. Нейропротекторное действие было подтверждено как на основе гистологических критериев, так и на основе данных широкого неврологического и поведенческого тестирования.

Наши результаты являются первой в своем роде и, причем, успешной попыткой применения новых аналогов креатина как нейропротекторов, и открывают путь к абсолютно новому подходу к профилактике и лечению инсультов и ишемии мозга. (Работа выполнена при поддержке РФФИ-ОФИ (№ 05-04-08072), Программ Президиума РАН «Фундаментальные науки – медицине» и «Поддержка инноваций» 2007 г., Программ С-Пб НЦ РАН 2006-2007 гг.).

НАНОРАЗМЕРНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ НОСИТЕЛИ

ДЛЯ ПРОТИВОТУБЕРКУЛЕЗНЫХ ПРЕПАРАТОВ

А.Р. Хохлов1,2), А.И. Барабанова1), Е.В. Корчагина2), В.С. Вележева1), Т.Г.Смирнова 3), Л.Н. Черноусова3), А.С. Андреева2), В.Г. Бабак1), О.Е.Филиппова2)

1) Институт элементоорганических соединений им. Несмеянова РАН, Москва
2) Физический факультет Московского государственного университета, Москва
3) ЦНИИ туберкулёза РАМН, Москва

Туберкулез является одним из наиболее опасных инфекционных заболеваний. Одна из проблем в лечении туберкулеза состоит в необходимости поддержания постоянной высокой концентрации противотуберкулезного препарата не только в кровотоке, но и в местах персистенции возбудителя болезни – макрофагах. В настоящее время лечение туберкулеза направлено на уничтожение микобактерий туберкулеза только в кровотоке, поэтому оно малоэффективно и требует серьезной химиотерапии с использованием чрезвычайно высоких дозировок лекарственных препаратов в течение длительного времени (нескольких месяцев). Целью настоящей работы является создание новых противотуберкулезных препаратов, активных против резистентного туберкулеза, а также носителя для них, способствующего проникновению препарата в клетки макрофагов и обеспечивающего таким образом его адресную доставку в места персистенции возбудителя болезни.

Проведен поиск новых противотуберкулезных препаратов в ряду пиридазино[4,3-b]индолов. Обнаружено соединение GS-1, обладающее высокой активностью в отношении возбудителя туберкулеза, включая и штаммы, устойчивые к «традиционным» противотуберкулезным препаратам рифампицину и изониазиду. Предложено два разных типа полимерных носителей для указанного препарата. Одним из них являются наночастицы хитозана и его гидрофобного производного, самопроизвольно образующиеся в водных растворах за счет гидрофобных взаимодействий. Методом динамического светорассеяния показано, что гидродинамический радиус наночастиц составляет порядка 150 нм.

Другим носителем являются нанокапсулы из поли(лактид-со-гликолида) и полиметакрилатных сополимеров типа Eudragit RL и RS, содержащих 5 и 2 мол.% катионных триметиламмониевых групп, соответственно, получаемые методом эмульгирования с последующим испарением органического растворителя. Средний размер нанокапсул был наименьшим для Eudragit RL и Eudragit RS (320 и 380 нм соответственно) и увеличивался до 490 нм для поли(лактид-со-гликолида). Эффективность капсулирования для Eudragit RL и Eudragit RS составляла около 50 % и 40 % соответственно. В настоящее время проводятся исследования кинетики высвобождения препарата из нанокапсул в условиях, моделирующих среду организма.

Изучено влияние полимерной матрицы на противотуберкулезную активность GS-1 двумя методами: (1) по росту микобактерий в жидкой питательной среде, содержащей исследуемые препараты, и (2) по контролю за размножением микобактериальных клеток (редупликацией микобактериальной ДНК) методом полимеразной цепной реакции. В первом методе оценивали действие препарата на «свободные» микобак-терии, а во втором случае – на микобактерии, фагоцитированные макро-фагами. Показано, что наночастицы вызывают усиление противотубер-кулезной активности GS-1, что особенно ярко выражено в случае микобактерий, захваченных макрофагами. Это позволяет предположить, что наночастицы способствуют проникновению препарата внутрь макрофагов. Более того, обнаружена высокая антимикобактериальная активность этих препаратов при испытании на клиническом штамме Mycobacterium tuberculosis № 70V, устойчивом к основному противо-туберкулезному препарату – изониазиду. Полученные результаты показывают, что данное направление исследований является весьма перспективным для создания новых противотуберкулезных препаратов.

СОЗДАНИЕ ОПТИМИЗИРОВАННОЙ ПРОТИВОБОЛЕВОЙ

И ПРОТИВОЗУДОВОЙ ТЕРАПИИ ДЛЯ БОЛЬНЫХ ХРОНИЧЕСКОЙ ПОЧЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТЬЮ, ПОЛУЧАЮЩИХ ХРОНИЧЕСКИЙ ГЕМОДИАЛИЗ, И БОЛЬНЫХ САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ I ТИПА

Н.Н. Шестакова1), Н.П. Ванчакова2)

1)Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М.Сеченова РАН, 2)Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. академика И.П.Павлова

Благодаря современному медико-техническому уровню процедур гемодиализа и достижениям фармакологии значительно увеличилась продолжительность жизни больных хронической почечной недостаточностью (ХПН) и больных сахарным диабетом (СД). Однако сформировался новый круг проблем, обусловленных поздними осложнениями этих основных заболеваний. Согласно клиническим исследованиям более половины больных ХПН, а также больные СД испытывают скелетно-мышечные боли и зуд. Психическое состояние таких больных часто осложнено депрессией, чувством тревоги, что в свою очередь негативно отражается на эффективности их лечения. Согласно современной концепции такие больные нуждаются в корректирующей психотропной терапии. Известно, что некоторые антидепрессанты обладают противоболевой эффективностью. Природа зуда до конца неизвестна, однако есть основания полагать, что зуд – это проявление особого типа боли.

Нами разработана технология выявления и отбора среди антидепрессантов препаратов, обладающих способностью управлять синдромом зуда у больных ХПН. Используя методы теоретического конформационного анализа пространственных структур препаратов и клинические данные, мы показали, что эффективность препарата для управления синдромом зуда зависит от наличия в его структуре специфически организованной пространственной группировки: двух взаимоцентрированных ароматических колец, расположенных под углом 1200. Был сформулирован, клинически проверен и запатентован структурный критерий отбора in silico противозудных препаратов среди антидепрессантов. Моделирование in silicо позволило определить, что выявленная пространственная группировка способна образовывать комплексы с ионами натрия. Было выдвинуто предположение о роли описанной пространственной группировки в структуре молекулы антидепрессанта как способе приобретения ею новых дополнительных химических и физических свойств за счет положительного заряда, следовательно, и дополнительной физиологической активности. Условиям критерия удовлетворяли следующие антидепрессанты: миансерин, тианептин, амитриптилин, миртазапин, имипрамин, мапротилин, тразодон.

Нами впервые была клинически подтверждена эффективность миансерина и тианептина для управления синдромами боли и зуда у больных ХПН и СД 1 типа. Отмечено, что для мужчин наиболее эффективен миансерин, а для женщин – тианептин. Напротив, циталопрам, в структуре которого ароматические кольца расположены в иной ориентации, не проявил значимой эффективности для управления синдромами боли и зуда.

Отобранные эффективные препараты в настоящее время используются при лечении больных ХПН и СД 1 типа в клиниках СПГМУ. Разработанная комплексная терапия позволяет без увеличения количества назначаемых препаратов значительно улучшить качество жизни больных ПН и СД 1 типа.

  1. Современные проблемы радиобиологии

РАЗРАБОТКА ПОДХОДОВ К МОДИФИКАЦИИ ИНДУЦИРОВАННОЙ

РАДИАЦИЕЙ ХРОМОСОМНОЙ НЕСТАБИЛЬНОСТИ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ

УПРАВЛЕНИЯ КАНЦЕРОГЕННЫМ РИСКОМ

С.Г.Андреев1), Ю.А.Эйдельман1), А.В.Алещенко1), И.В.Сальников1), Л.П.Семенова1), А.В.Севанькаев2), И.К.Хвостунов2), В.С.Пятенко2), О.Н.Коровчук2), Е.А.Красавин3), Р.Д.Говорун3), О.В.Комова3), Е.А.Насонова3), Н.Л.Шмакова3), Л.А.Мельникова3), А.В.Борейко3), В.Н.Чаусов3), Н.Н.Вейко4), А.В.Ермаков4), Е.С.Ершова4), С.В.Костюк4)

1) Институт биохимической физики им. Н.М.Эмануэля РАН, Москва
2) Медицинский радиологический научный центр РАМН, Обнинск
3) Объединенный институт ядерных исследований, Дубна
4) Медико-генетический научный центр РАМН, Москва

Целью проекта является поиск возможностей модификации радиационно-индуцированной хромосомной нестабильности (РИХН) путем воздействия на системы поддержания стабильности генома (репарации повреждений ДНК, синтеза ДНК, окислительно-восстановительного гомеостаза). Известно, что двойные разрывы (ДР) ДНК, индуцированные ионизирующим излучением, приводят к образованию хромосомных аберраций (ХА) как непосредственно после облучения, так и в потомках облученных клеток, фенотип РИХН. Для γ-излучения основной вклад в образование ДР вносят продукты радиолиза воды, в т.ч. активные формы кислорода (АФК). Однако вклад в повреждения ДНК могут вносить и эндогенные АФК, не образованные непосредственно в треках электронов. Для оценки вклада эндогенных АФК в индукцию ХА получены данные о модификации зависимости доза-эффект в диапазоне доз γ-облучения 1сГр-2 Гр для ХА в первом митозе в клетках карциномы молочной железы cal51 в условиях действия ингибиторов АФК: DMSO, перехватчика свободных радикалов ОН, и PD 98059, ингибитора erk1-протеинкиназы (белка, предотвращающего радиационно-индуцированный окислительный стресс).

В качестве потенциальных модификаторов РИХН изучалось влияние ингибиторов репликативного и репаративного синтеза ДНК, арабинозидцитозина (Ара-Ц) и оксимочевины, на динамику ХА в ряду клеточных поколений. Для клеток СНО-К1 проведен анализ всех типов хромосомных и хроматидных аберраций, идентифицируемых без кариотипирования, одновременно с измерением кинетических кривых роста, митотического индекса и выживаемости клеток при введении ингибитора. Обнаружено влияние ингибиторов на выход аберраций хромосомного типа в клетках 2-3 митоза, а также существенное увеличение выхода хроматидных аберраций, в особенности в клетках 1 митоза. Показано повышение уровня ХА в первые циклы деления после облучения (1-3) по сравнению с ожидаемым на основе элиминации клеток за счет нестабильных ХА. Для выяснения причин повышенной частоты ХА во 2-3 митозе были проведены эксперименты по изучению ключевых факторов, вовлеченных в образование ХА: репарации ДР ДНК (визуализация ДР ДНК в клетках с помощью антител к гистону Н2АХ, определение кинетики репарации ДР ДНК методом «ДНК-комет») и пространственного расположения хромосом в интерфазных ядрах (FISH-мечение локуса 1q12 хромосомы 1) в различные сроки после облучения. Полученные данные свидетельствуют о повышенном уровне ДР по сравнению с контролем в клетках 2-3 и большего числа генераций. Высокий уровень ХА по сравнению с контрольным также обнаружен на временах, много больших 3 генераций (порядка 30), после облучения клеток как в стационарной, так и логарифмической фазах. Введение Ара-Ц и оксимочевины в первом цикле деления не влияет на динамику ХА после облучения в стационарной фазе, однако приводит к увеличению частот ХА в отдаленные сроки после облучения в логарифмической фазе. Результаты экспериментов интерпретируются в рамках развиваемых теоретических представлений о механизмах РИХН, основанных на индукции и трансмиссии повреждений ДНК в ряду клеточных поколений.

РАЗРАБОТКА НОВЫХ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ АНТИМУТАГЕНОВ

НА ОСНОВЕ ПРИРОДНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ГЕНОМА ОТ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИИ

В.А. Александрова1), Г.Н. Бондаренко1), Л.Ф. Бокша1), Г.П. Снигирева2),

Н.Н. Новицкая2)

1)Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН, Москва
2)Российский научный центр «Росмедтехнологий», Москва

Известно, что фенольные антиоксиданты (АО) находят широкое применение в качестве лечебных средств при различных заболеваниях, в том числе, в случае свободнорадикальной патологии, вызванной радиационным поражением. Однако существенным недостатком ряда фенольных АО является их плохая растворимость в воде, быстрый метаболизм, малая биодоступность к ответственным мишеням и др., что снижает их защитную эффективность.

Ранее на синтетических полимерах нами было показано, что сочетание гидрофильной матрицы поликатионной природы и структурных фрагментов фенольных АО, включенных в боковую цепь полимера, приводит к значительному усилению антимутагенной эффективности, что было подтверждено в тестах in vitro и in vivo. Однако синтетические поликатионы, используемые нами ранее в качестве модельных систем для разработки макромолекулярных антимутагенов, относятся к числу небиодеградируемых полимеров, что существенно ограничивает возможность их использования для защиты биологических объектов от ионизирующей радиации.

Данный проект направлен на преодоление указанных недостатков и посвящен разработке новых водорастворимых макромолекулярных анти-мутагенов на основе нетоксичного биодеградируемого поликатиона – хи-тозана и антиоксидантов растительного происхождения – флавоноидов. В качестве биологически активных веществ полифенольного типа из группы флавоноидов в работе были использованы эффективные ингибиторы радикальных реакций – кверцетин (Кв) и дигидрокверцетин (ДГКв).

Структуру синтезируемых конъюгатов хитозана с Кв или ДГКв подтверждали с использованием методов УФ- и ИК-Фурье-спектороскопии. Об отсутствии в конъюгатах примесей «несвязанных» с полимером АО судили по данным гель-хроматографического анализа. Синтезирован и охарактеризован ряд водорастворимых конъюгатов хитозана, содержащих Кв или ДГКв в количестве от 1 до 5% масс.

Для оценки антимутагенной эффективности конъюгатов хитозана с АО использовали цитогенетический метод, позволяющий анализировать частоту хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови. В результате исследований, проведенных на первом этапе, показано, что конъюгаты хитозана проявляли выраженную (~50 %) антимутагенную эффективность (при введении вещества до или сразу после облучения в дозе 2 Гр). При этом сами конъюгаты не проявляли мутагенных эффектов даже при максимальной их концентрации в среде. Следует также отметить, что снижение частоты возникновения некоторых типов аберраций хромосом (парные фрагменты, атипические моноцентрики) достигало 75-85 % при использовании в качестве антимутагена – конъюгатов хитозана с АО растительного происхождения.

ДИНАМИКА ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ ГИСТОНА Н2АХ КАК НОВЫЙ МАРКЕР ЭФФЕКТИВНОСТИ КЛЕТОЧНОГО ОТВЕТА

НА РАДИАЦИОННЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ ГЕНОМА

Н.В. Томилин, М.П. Светлова, Л.В. Соловьева, Д.И. Фирсанов, В.М.Михайлов

Институт цитологии РАН, Санкт-Петербург

Фосфорилирование Н2АХ в хроматине (образование фН2АХ) служит маркером двойных разрывов ДНК (ДР), которые образуются в клетках после воздействия ионизирующей радиации (ИР), и часто приводят к клеточной гибели или хромосомным перестройкам (ХП). Скорость образования фН2АХ отражает эффективность системного ответ клеток на повреждения генома и связана, по-видимому, с вероятностью злокачественной трансформации клеток. Выявлена корреляция между скоростью элиминации фН2АХ в культивируемых клетках, которая происходит медленнее, чем репарация ДР, и клеточной радиочувствительностью, однако молекулярный механизм этой элиминации не установлен и остается неизвестным, как быстро и равномерно происходит элиминация фН2АХ в облученных тканях. В данном проекте предусмотрены как фундаментальные исследования механизма образования и элиминации фН2АХ в клеточном ядре (раздел 1), так и исследования вариаций в скорости образования и элиминации ф-Н2АХ в различных клетках животных и человека (раздел 2), а также разработка и освоение простых методов иммунологической детекции ф-Н2АХ в различных биологических материалах (раздел 3). В 2007 году в исследованиях по разделу 1 установлено, что фосфорилирование гистона Н2АХ рядом с ДР в клеточном ядре приводит к торможению транскрипции, что не связано с преимущественным образованием фокусов ф-Н2АХ в факультативном или конституивном гетерохроматине, но может быть обусловлено прямым связыванием РНК полимеразы II ф-Н2АХ. Предложена гипотеза, согласно которой торможение транскрипции в участках хроматина, содержащих ф-Н2АХ, способствует формированию гибкого скаффолда, скрепляющего концы ДНК, уменьшает их диффузионную подвижность и подавляет неправильные (эктопические) воссоединения концов комплексом XRCC4-LIG4. Таким образом, торможение транскрипции рядом с ДР может быть важным антикластогенным фактором, подавляющим хромосомные перестройки, которые возникают вследствие неправильных (эктопических) воссоединений разрывов хромосом. В исследованиях по разделам 2 и 3 нами разработан новый простой метод анализа ДР в клетках мозга и других тканей из облученных экспериментальных животных. В этом методе отпечатки срезов на предметных стеклах фиксируют формальдегидом и окрашивают антителами на ф-Н2АХ, а также красителями ДНК (DAPI). Через 1 час после облучения в дозе 5 Гр 34 % ядер отпечатков головного мозга показывают присутствие ф-Н2АХ, тогда как в контроле таких ядер имеется ~2 %. Через 24 часа после облучения основная часть ф-Н2АХ элиминируется из клеток мозга (остается 7.4 % меченых ядер), что обусловлено, вероятно, репарацией ДНК и элиминацией ф-Н2АХ хроматин-ремоделирующими комплексами. Необходимо, однако, отметить, что элиминация ф-Н2АХ и восстановление структуры хроматина происходит, повидимому, медленнее, чем зашивание ДР, которое в основном завершается через 6 часов после облучения. Остается также открытым вопрос о полноте восстановления структуры хроматина и его исходного эпигенетического состояния в поврежденных участках, что необходимо изучить в дальнейших исследованиях.

ИЗМЕРЕНИЕ РЯДА МАКРОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КРОВИ ЧЕЛОВЕКА КАК ВЕРОЯТНЫХ БИОМАРКЕРОВ ОТДАЛЕННЫХ ПОСЛЕДСТВИЙ НИЗКОДОЗОВОГО ОБЛУЧЕНИЯ

Е.Б. Бурлакова, А.Н. Голощапов, С.М. Гуревич, Г.П.Жижина, Т.М.Заварыкина, Г.Ф.Иваненко, А.И.Козаченко, Л.Г. Наглер, Ю.А.Трещенкова, Л.Д.Фаткуллина

Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН

Целью настоящей работы является изучение биомаркеров отдаленных последствий облучения человека в малых дозах, а именно, показателей антиоксидантного статуса организма. Проведено измерение содержания в периферической крови витамина Е, восстановленного глутатиона, глутатионпероксидазы и глутатинредуктазы, уровня МДА в эритроцитах как маркера эффективной дозы ИР, гемолиза эритроцитов и времени вращательной корреляции спиновых зондов как показателя текучести липидов мембран этих клеток. Были исследованы образцы крови 34 человек в возрасте 40-45 лет, не подвергавшихся воздействию ионизирующей радиации (ИР), и 35 пациентов той же возрастной группы, получивших малую дозу ИР 5-6 лет назад.

Обнаружено, что по большинству изученных параметров группа облученных лиц отличается от группы «контроля». Так, показано снижение содержания в плазме крови витамина Е и повышение уровня восстановленного глутатиона на отдаленные сроки после облучения. В эритроцитах обнаружено повышение содержания глутатионпероксидазы (ГП), супероксиддисмутазы (СОД), и напротив, снижение уровня глутатионредуктазы (ГР) и гемолиза этих клеток. В мембранах эритроцитов выявлена интенсификация процессов перекисного окисления липидов (по содержанию МДА), которая сопровождается изменением микровязкости мембран; в лимфоцитах – индукция однонитевых и двунитевых разрывов ДНК. Кроме того, проведенное измерение активности (А) антиоксидантных ферментов: СОД, ГР и ГП в эритроцитах у групп лиц разного возраста в интервале 25-65 лет показало, что в контроле АСОД сохранялась постоянной во всем исследованном возрастном интервале; АГП с возрастом до 35 лет практически не менялась, а от 35 до 55 лет снижалась почти вдвое. АГР в контрольной группе сохранялась постоянной до 50 лет, а затем возрастала.

Облучение приводит к изменению характера возрастных зависимостей активности антиоксидантных ферментов, а именно, к снижению активностей СОД и ГП в возрасте 40-45 лет. АГР у возрастных групп 25-40 лет оставалась постоянной на уровне контроля, а затем плавно снижалась, примерно в 2,5 раза к 65 годам. В норме СОД, ГП и ГР функционируют взаимосвязано, причем соотношение активностей АСОДГП и АГРГП сохраняется постоянным, обеспечивающим поддержание стационарной концентрации активных форм кислорода. У облученных молодых людей отношение АСОДГП оказалось выше, чем в контроле соответствующего возраста, почти в 3 раза, что указывает на наличие дисбаланса в антиоксидантной системе, характерного для стареющего организма.

Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что наиболее чувствительным звеном антиоксидантной системы человека к действию малых доз радиации являются ферменты глутатионового цикла. Прогноз отдаленных последствий действия низкоинтенсивного облучения в малых дозах указывает на то, что к группам повышенного риска можно отнести детей, молодых людей в возрасте 30 лет и людей старшего возраста.

ИЗУЧЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, МОДЕЛИРУЮЩЕГО РАДИАЦИОННЫЕ НАГРУЗКИ В УСЛОВИЯХ АВИАЦИОННЫХ ПОЛЕТОВ В АТМОСФЕРЕ НА ВЫСОТЕ 10 КМ,

НА МЫШАХ IN VIVО

С.И.Заичкина 1), О.М.Розанова 1), А.Х.Ахмадиева 1), Г.Ф.Аптикаева 1),

Е.Н.Смирнова 1), С.П.Романченко 1), В.Н.Пелешко 2)

1)Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино
2)ГНЦ РФ Институт физики высоких энергий, Протвино

Целью настоящего проекта являлось изучение особенностей действия низкоинтенсивного излучения, моделирующего радиационные нагрузки в условиях авиационных полетов в атмосфере на высоте около 10 км, в области доз 0.5–16 сГр при средней мощности дозы 0.43 cГр/сут в клетках костного мозга мышей с помощью микроядерного теста. Были изучены дозовая зависимость, адаптивный ответ (АО) и генетическая нестабильность (ГН) в F1 и F2 поколениях мышей, рожденных от самцов, облученных дозами 0.5 и 16 сГр. Исследовали также генетическую нестабильность в клетках костного мозга мышей F2 и F3 поколений, рожденных от самцов, предварительно облученных этим же излучением в дозах 21.5 и 31.5 сГр (1 cГр/сут). Облучение мышей линии SHK проводилось круглосуточно в поле излучения за верхней бетонной защитой Серпуховского ускорителя протонов с энергией 70 ГэВ (У-70 ИФВЭ) в течение времени, необходимого для накопления доз, равных 0.5; 2; 5; 9 и 16 сГр. Для выявления адаптивного ответа через 24 ч соответствующие группы мышей облучались выявляющей дозой 1.5 Гр (1 Гр/мин) рентгеновского излучения. Исследование генетической нестабильности проводили на мышах F1 и F2 поколений, рожденных от самцов, облученных в дозах 0.5 и 16 сГр, а также F2 и F3 поколений, полученных от самцов, облученных дозами 21.5 и 31.5 сГр. Для определения уровня цитогенетического повреждения через 28 ч после облучения животных забивали методом цервикальной дислокации и по стандартной методике готовили препараты костного мозга.

В результате проведенных экспериментов было показано, что облучение мышей в дозах 0.5–16 сГр приводило к росту цитогенети-ческих повреждений и не индуцировало АО в клетках костного мозга. У самцов F1 и F2 поколений, рожденных от самцов, облученных дозами 0.5 и 16 сГр, спонтанный уровень цитогенетических нарушений был такой же, как у самцов, рожденных от необлученных родителей. У мышей, рож-денных от самцов, облученных самой низкой дозой 0.5 сГр как в F1, так и в F2 поколениях не наблюдалось изменения в радиочувствительности, в то время как в F1 отсутствовал АО при облучении по стандартной схеме, но индуцировался во втором поколении. Однако у мышей, рожденных от самцов, облученных в дозе 16 сГр, наблюдалось повышение чувствительности к дополнительному облучению в дозе 1.5 Гр и отсутствие индукции АО как в F1, так и в F2 поколениях, что указывает на генетическую нестабильность. У мышей F2 и F3 поколений, полученных от самцов, облученных дозами 21.5 и 31.5 сГр, как и было нами ранее показано в F1 поколении, сохранялась ГН, которая проявлялась в отсутствии АО. Полученные данные могут быть использованы для оценки отдаленных последствий действия низких доз хронического воздействия излучений с высокими значениями ЛПЭ и радиационных рисков при долговременных авиационных и пилотируемых космических полетах, а также для разработки теоретических основ адаптационной медицины.

ОЦЕНКА ИНДИВИДУАЛЬНОЙ РАДИОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ОНКОЛОГИЧЕСКИХ БОЛЬНЫХ НА ОСНОВЕ МОРФОМЕТРИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

Г.М. Попова, Ю.О. Дружинин, В.Н. Степанов, И.Ф. Дятчина1), И.А.Альбицкий, А.Н. Богомазова, Е.И. Новикова, Н.Н. Новицкая, Г.П.Снигирёва2)

1)Институт проблем управления им. В.А. Трапезников РАН, Москва.
2)ФГУ «Российский научный центр рентгенорадиологии Росздрава», Москва

Одним из чувствительных методов, которые могут применяться для оценки индивидуальной радиочувствительности онкологических больных, проходящих лучевую терапию, является метод «комет». В рамках Программы РАН «Фундаментальные науки медицине» на 2006 г. для определения чувствительности данного метода, была разработана программа-анализатор кометообразных структур, позволяющая наглядно и эффективно определять и выделять неповрежденные и поврежденные ядра, а также оценивать морфометрические параметры изображений «комет».

В процессе работы программа – анализатор «комет» подверглась модернизации, повысившей скорость и удобство проведения анализа. Была добавлена программа поддержки камер стандарта PVCAM для прямого захвата изображения и предусмотрена возможность изменения масштаба просмотра изображения «комет».

На основе анализатора изображений микрообъектов был организован морфометрический мониторинг препаратов комет, который позволил оценить состояние репарационного аппарата клеток крови онкологических больных перед прохождением лучевой терапии. Были обследованы 31 пациент с диагнозом «рак предстательной железы». На больших выборках «комет» с помощью морфометрических параметров их изображений удалось установить связь между эффективностью репарации радиационно-индуцированных повреждений ДНК и наличием или отсутствием поздних лучевых повреждений. Проведенные исследования показали, что существует достоверная связь между клиническими осложнениями (поздний лучевой ректит) и показателями эффективности репарации в клетках крови. Показано, что наибольшую прогностическую значимость имеет показатель, характеризующий долю отрепарированных повреждений ДНК спустя 60 мин после облучения образцов крови in vitro.

В процессе исследований было выявлено, что на результаты анализа методом «комет» оказывают существенное влияние ряд факторов (условия проведения электрофореза и предподготовки препаратов), которые необходимо учитывать для повышения надежности, достоверности и воспроизводимости полученных результатов. С этой целью в рамках настоящего проекта были выполнены экспериментальные исследования по оценке влияния условий проведения анализа методом «комет» на воспроизводимость его результатов.

Для верификации полученных с помощью метода «комет» резуль-татов, а также для выбора наиболее чувствительного теста индивиду-альной радиочувствительности, основанном на изучении репарационной способности клеток, начаты исследования с помощью иммуногисто-химического метода с использованием антител к фосфорилированному гистону -H3AX и белку Rad50. В докладе будут представлены результаты проведенных экспериментальных исследований.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ВЛИЯНИЯ ГЕЛИОГЕОФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА БИОСИСТЕМЫ

В.В. Леднев, Н.А. Белова, Л.К. Сребницкая, А.М. Ермаков

Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино

Задачи проекта на отчетный период: (1). Выяснить механизмы биологического действия крайне слабых переменных магнитных полей (КС ПеМП) сравнимых по амплитуде с природными периодическими магнитными пульсациями типа Рс-1. (2). Провести сравнительное изучение влияния природного радиоактивного фона на биологические и физико-химические системы, помещенные внутри экранов выполненных из парафина, полиэтилена и свинца.

Для решения задачи (1) мы изучили зависимость величины биоэффектов КС ПеМП от частоты поля (0-6000 Гц) при постоянной амплитуде (ВАС = 192 нТл) и от амплитуды поля (30-500 нТл) при постоянной частоте (fАС = 1000 Гц). Величину биоэффектов оценивали по изменениям скорости регенерации плоских червей (планарий), скорости развития гравитропической реакции в сегментах стеблей льна, а также скорости генерации активных форм кислорода в суспензии перитонеальных нейтрофилов мышей. Наиболее детальные исследования были выполнены с использованием регенерирующих планарий.

Согласно теории, величина биоэффектов зависит от значения пара-метра γВАС/f, где γ - гиромагнитное отношение для данного типа магнит-ного момента, а ВАС и f соответственно, магнитная индукция и частота переменного магнитного поля. Максимальные величины биоэффектов КС ПеМП ожидаются при значениях параметра γВАС/f = 0.9 и 2.75, в то время как при γВАС/f = 1.8 эффект должен отсутствовать. Экспериментально на-блюдаемые положения максимумов и минимумов биоэффектов совпадают с теоретическими предсказаниями при значении γ = 14000 Гц/мкТл. Отсюда следует, что первичными мишенями КС ПеМП данного типа являются магнитные моменты, создаваемые орбитальным движением электронов в атомах (диамагнитными токами). Полученные данные свидетельствуют о возможности прямого воздействия периодических пульсаций типа РС 1 геомагнитного поля на здоровье человека.

Для решения задачи (2) мы провели сравнительное изучение динамики изменения электрофизических свойств (рН, удельная электропроводность) воды различных типов, находящихся в открытых и закрытых сосудах, а также в экранах, выполненных из парафина и свинца. Электрофизические показатели воды, находящиеся в открытых сосудах, т.е. в контакте с воздухом не достигают равновесных значений (ожидаемых согласно закону Генри) и непрерывно изменяются в течение, по крайней мере, 4-5–дневного периода наблюдений. В то же время электрофизические показатели воды, находящейся в закрытых сосудах, (крышками от чашек Петри, пленкой парафильма) практически не изменяются. В частности, величина электропроводности дистиллированной воды в открытых сосудах через 4-5 суток увеличивается примерно на 1000 %; при одновременном снижении величины рН примерно на единицу. Помещение открытых сосудов с водой в парафиновый или свинцовый экраны предотвращает какие-либо существенные изменения электрофизических свойств воды. Аналогичные исследования были проведены нами с водопроводной водой, а также с водными растворами солей двухвалентного железа и меди. Совокупность полученных данных позволяет предположить, что наблюдаемые изменения электрофизических показателей водных растворов, находящихся в прямом контакте с воздухом обусловлено непрерывным растворением в воде ряда аэроионов и, в первую очередь аэроионов, образующихся в результате взаимодействия окислов серы и азота с парами воды. Наблюдаемые эффекты являются лабораторным аналогом загрязнения природных водоемов в результате воздействия так называемых кислотных дождей.

РАДИОПРОТЕКТОР ДЛИТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ ИНДОМЕТОФЕН: МЕХАНИЗМЫ ПОВЫШЕНИЯ РЕЗИСТЕНТНОСТИ ОРГАНИЗМА

К ПРОЛОНГИРОВАННОМУ ОБЛУЧЕНИЮ С НИЗКОЙ МОЩНОСТЬЮ ДОЗЫ, СОЗДАНИЕ ЛЕКАРСТВЕННОЙ ФОРМЫ И ПОДГОТОВКА

К КЛИНИЧЕСКИМ ИСПЫТАНИЯМ ПРЕПАРАТА

М.К. Пулатова1), В.Л. Шарыгин1), А. Е. Сипягина2), Т.Г. Шлякова3)

1) Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, Москва;
2) НИИ педиатрии и детской хирургии МЗ РФ, Москва;
3) ГНЦ – Институт биофизики ФМБА России, Москва

Потребностью сегодняшнего дня является создание радиопротектора, эффективного в условиях пролонгированного облучения с низкой мощностью дозы. Таким радиопротектором является индометофен (ИМ), созданный усилиями сотрудников ряда Институтов МЗ РФ и РАН. ИМ повышает общую неспецифическую резистентность организма. В 2007 г было продолжено доклиническое изучение ИМ. Установлена роль радиопротектор-индуцированной активации синтезов дезоксирибонуклео-тидов (дНТФ), ДНК и белков в органах животных в механизме формирования радиорезистентности, которая оценивалась по тесту выживаемости животных (собаки, мыши, крысы). Скорость-лимитирующей стадией в синтезе ДНК является синтез дНТФ, катализируемый рибонуклеотидредуктазой (РР). В связи с этим было изучено влияние природных и синтетических антиоксидантов (АО) на РР активность в радиочувствительных органах. Показано, что АО стимулируют синтезы дНТФ, ДНК и белков при их применении в строго определенных дозах. Однако характер ответов этих систем синтезов на действие АО оказался дозовозависимым: большие дозы АО при однора-зовом или многоразовых приемах подавляли синтезы дНТФ, ДНК и белков. Показано также, что ИМ и АО влияют на пулы белков крови Fe3+- трансферрина и Cu2+-церулоплазмина, контролирующих синтез железосодержащей РР в кроветворных органах. Для лекарственных препаратов, содержащих молекулы с амино-, нитро- и нитрозогруппами (потенциальных доноров оксида азота NO) было установлено ингибирующее действие NO на синтез дНТФ, которое является результатом инактивации РР при связывании NO с ионами железа субъединицы М2 РР. Для обеспечения клинических испытаний были проведены две серии синтеза и наработки новых партий субстанции и лекарственных форм ИМ (капсулы, таблетки), а также препараты «плацебо». Проводили контрольный анализ препаратов на микробиологическую чистоту и соответствие их физико-химических свойств паспортным данным. Для всех партий ИМ проводили оценку радиозащитной эффективности в опытах на собаках по тесту выживаемости облученных животных. Партии препаратов, прошедшие контроль и проверку на активность, чистоту и радиозащитную эффективность, будут использованы при проведении клинического изучения ИМ, целью которого является обоснование дозы, оптимально повышающей резистентность организма и не токсичных для человека. Показано, что при создании противолучевых средств, эффективных при пролонгированном облучении в несмертельных дозах, важнейшим фактором является исходная индивидуальная радиочувствительность, определяющая способность организма к восстановлению нарушений и компенсации клеточного состава и функций органов. Зависимость радиозащитной эффективности ИМ от исходного состояния животного была четко выявлена в опытах на собаках. Установлены маркеры периферической крови, позволяющие в эксперименте и клинике с помощью высокочувствительного метода ЭПР на образцах цельной крови контролировать повышение резистентности организма, устанавливать сроки достижения оптимального ее повышения после применения радиопротекторов, что важно для определения времени облучения, дозы препарата и режимов его применения.

КОМПЛЕКСНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ТРАНСГЕНЕРАЦИОННЫХ ГЕНОМНО-ИММУННЫХ НАРУШЕНИЙ В СОМАТИЧЕСКИХ КЛЕТКАХ ДЕТЕЙ ОБЛУЧЕННЫХ РОДИТЕЛЕЙ. СВЯЗЬ РАДИОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ

С ГЕНОТИПИЧЕСКИМ СТАТУСОМ ОРГАНИЗМА

А.В.Рубанович1, А.В.Агаджанян1, Э.А.Акаева1, Т.В. Елисова1, Э.Л.Иофа1, Л.Н. Костина1, Г.И. Кузнецова1, Н.С. Кузьмина1, Н.Ш. Лаптева1, И.Н.Нилова1, Л.Е. Сальникова1, И.И. Сусков1, В.С. Сускова2, Д.К.Фомин3

1) Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, Москва
2)ФГУ НИИ трансплантологии и искусственных органов Росмедтехнологий, Москва
3)ФГУ «Российский научный центр рентгенорадиологии Росмедтехнологий», Москва

Проведено комплексное изучение по цитогенетическим и иммуногенетическим критериям состояния генома лимфоцитов у отцов-ликвидаторов последствий аварии на ЧАЭС и их необлученных детей. В обоих поколениях выявлены повышенные частоты аберраций хромосом, генных мутаций (TCR-мутации) и предикторов апоптоза (клетки с иммунофенотипом СD95+). В результате анализа сопряженности между изученными показателями выявлены отличительные особенности, характерные для индукции геномной нестабильности в организме необлученных детей, по сравнению с отцами-ликвидаторами, перенес-шими непосредственное радиационное воздействие.

Проведено исследование зависимости уровня нестабильных хромосомных аберраций и неонкологической заболеваемости от генотипов у 57 ликвидаторов аварии на ЧАЭС. В качестве генов-кандидатов, предположительно влияющих на радиочувствительность, были выбраны высокополиморфные локусы генов детоксикации ксенобиотиков глутатион-S трансфераз (GSTM1, GSTT1, GSTP1) и 5,10-метилентетрагидрофолатредуктазы (MTHFR) – гена, участвующего в метилировании и синтезе ДНК. В выборке ликвидаторов в 2006-2007 годах сохраняется повышенная частота нестабильных хромосомных аберраций, которая составляет 0,0140,001, в том числе радиационно-специфических дицентриков и центрических колец – 0,00150,0002 на клетку. Не обнаружено ассоциаций полиморфизма по каждому из отдельно изученных генов с цитогенетическими показателями. Выявлены более высокие частоты хромосомных аберраций у гомозиготных носителей делеции по локусу GSTM1 в сочетании с гомозиготностью по минорным аллелям в локусах MTHFR и GSTP1 (P=0,00002 и P=0,0233, соответственно). Среди больных с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) и в группе ликвидаторов, перенесших острые нарушения кровообращения (ОНК), увеличено число гомозиготных носителей минорного аллеля GSTP1 (P=0,014 и P=0,04, соответственно). Двойные гомозиготы по делециям GSTM1 и GSTT1 достоверно чаще встречались среди лиц с доброкачественными новообразованиями (кисты, полипы, P=0,015) и с доброкачественными изменениями щитовидной железы (P=0,017). Этот же генотип оказался протективным для пациентов с наиболее тяжелыми болезнями сердечно-сосудистой системы (острые нарушения кровообращения, P=0,027).

ИЗУЧЕНИЕ ВНУТРИ И МЕЖГЕНОМНОГО ПОЛИМОРФИЗМА НУК-ЛЕОТИДНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ДНК В ОБЛАСТИ ЯДРЫШ-КОВОГО ОРГАНИЗАТОРА У ЧЕЛОВЕКА И ВЫСШИХ ОБЕЗЬЯН

А.П. Рысков, Д.В. Шибалев, К.К. Нечволодов, Н.С. Куприянова

Институт биологии гена РАН, Москва

Рибосомный межгенный спейсер (рМГС) человека содержит в своей центральной части два высоко гомологичных повтора, размером 2 т.п.н., LR1 и LR2. Нами изучалась гетерогенность вариабельных сегментов LR2 (LR2var) в рМГС человека. Определены нуклеотидные последовательности 547 копий LR2var из десяти неродственных геномов человека. Централь-ную часть практически у всех вариантов LR2var занимают протяженные сложные микросателлитные кластеры (G) n (AG) m, с произвольно варьиру-ющими значениями ‘n’ и ‘m’. Нуклеотидные последовательности, фланки-рующие центральный микросателлитный кластер, представлены более чем тридцатью структурными группами, из которых две (A и B) являются основными и шесть (C-H) минорными вариантами. Анализ результатов секвенирования позволяет предположить, что вариабельность LR2var, помимо неточного спаривания цепей за счет соскальзывания в процессе репликации, может возникать за счет неравного кроссинговера и сег-ментарного обмена ДНК между LR1var и LR2var по механизму генной кон-версии. рМГС человека значительно отличается по нуклеотидной после-довательности и распределению регуляторных элементов от рМГС мыши, крысы и Xenopus laevis. Нами амплифицированы, клонированы и секве-нированы фрагменты рМГС человекообразных обезьян Pan troglodytes, Gorilla gorilla и Pongo pygmaeus., размером более 2 т.п.н., непо-средственно предшествующие точке начала транскрипции. Выравнивание вновь полученных нуклеотидных последовательностей высших приматов с ортологичной областью человека показало, что области гомологии меж-ду ними распределяются неравномерно. Между 40952 –41021 п.н. (в соот-ветствии с нумераций нуклеотидов в рДНК человека по U13369) лока-лизован элемент Alu1, и гомология здесь составляет 85 %. Далее, на про-тяжении ~ 350 п.н. гомология не превышает 50 %, и возрастает до преж-него (~85 %) значения вплоть до стартовой точки транскрипции (от 41350 до 43000 п.н.). Значение таких перепадов гомологии должно стать яснее после проведения функционального картирования данного участка рМГС.

Ранее было высказано предположение, что микросателлиты, видоспецифичные для предпромоторной области рДНК человека, могут исполнять роль энхансеров транскрипции. Для проверки этого предположения в качестве мишеней были синтезированы два 40-mer олигонуклеотида, соответствующих наиболее характерным микро-сателлитным мотивам из предпромоторной области рДНК высших приматов и использованы для экспериментов по изменению электрофоретической подвижности белков из экстрактов клеток HeLa (EMSA). Полученные результаты не выявили связывания между двунитчатыми олигонуклеотидами и белками экстракта, тогда как комплексы белков с однонитчатыми олигонуклеотидами (CTTT) 10 и (AGGG) 10 активно образовывались. Белки были идентифицированы методом масс-спектрометрии В. Куровой (лаб. Е.Н. Николаева, Институт биохимической физики РАН) как глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа (GAPDH) и каталитическая субъединица ДНК-зависимой протеинкиназы (DNA-PKcs), соответственно.

ВЫЯВЛЕНИЕ ПОВЫШЕННОЙ НАСЛЕДСТВЕННОЙ РАДИОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ С ПОМОЩЬЮ ОЦЕНКИ РЕПАРАТИВНОГО ПОТЕНЦИАЛА НА КЛЕТОЧНОМ УРОВНЕ

В.М.Михельсон, И.М.Спивак, Т.В.Зимарина, Е.А.Полуботко, Н.В.Томилин

Институт цитологии РАН

Возможность определения наследственной радиочувствительности крайне важна как для людей, у которых в семьях были выявлены больные с синдромами повышенной радиочувствительности, предрасположен-ности к развитию опухолевых заболеваний или для лиц, чья профессиональная деятельность связана с возможными повреждающими воздействиями (врачи-рентгенологи, работники вредных химических производств, атомных станций и пр.). Нами были изучены методом проточной цитометрии и методом электрофореза отдельно взятых клеток (метод комет) набор клеточных штаммов от больных атаксией-телеангиэктазией (АТ) и их кровных родственников и от больных немедуллярным раком щитовидной железы и их кровных родственников. Изменение параметров клеточного цикла после облучения у гетерозиготных носителей АТ и лиц с семейной предрасположенностью к немедуллярному раку щитовидной железы не столь ярко выражены, как у больных, но достоверно отличаются от таковых здорового донора. И в том и в другом случае при облучении у обследованных пациентов G2/M-блок сохраняется в течение нескольких суток после облучения. Если в клетках здорового донора распределение клеток по фазам клеточного цикла быстро восстанавливается, то для гетерозиготных носителей наследственной патологии мы наблюдаем промежуточное состояние, то есть более медленное, чем в контроле, обращение блоков клеточного цикла. Способность к воссоединению разрывов ДНК после облучения в дозе 5 Гр также достоверно снижена в клетках больных по сравнению с клетками здорового донора, но их репаративный потенциал в обоих случаях существенно выше, чем у больных. Если клетки здорового донора способны воссоединить за 2 часа не менее 90 % разрывов ДНК, то в клетках больного немедуллярным раком щитовидной железы количество воссоединенных за это же время разрывов не превышает 20 %, а в клетках члена той же семьи – гетерозиготного носителя – 50 %. Таким образом, использование метода комет и проточной цитометрии является достаточно удобным и адекватным для того, чтобы дискриминировать гетерозиготного носителя заболевания от здорового донора и может быть применено в медицинской практике.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ ДНК И ИНДУКЦИИ АПОПТОЗА

В СЕТЧАТКЕ МЫШЕЙ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИИ И МЕТИЛНИТРОЗОМОЧЕВИНЫ

В.А.Тронов1), М.Ю.Логинова2), Т.А.Белецкая,1) А.Д.Козлова1), Т.Б.Фельдман2)

1)Институт химической физики им. Н.Н.Семенова РАН, Москва
2)Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН

Спонтанный и индуцированный апоптоз фоторецепторов сетчатки лежит в основе распространенных патологий зрительных органов – дистрофии сетчатки и пигментного ретинита. Существуют экспериментальные доказательства в пользу двух механизмов инициации апоптоза в фоторецепторах. Первый связан с увеличением уровня внутриклеточного кальция и активацией кальпаина и эффекторной каспазы-12, локализованных в эндоплазматическом ретикулуме. Второй механизм связан с накоплением повреждений ДНК и дефицитом их репарации. Он наименее изучен в клетках сетчатки.

Цель работы состояла в изучении радиационно- и химически-индуцированного апоптоза клеток сетчатки, в котором пусковым событием предполагается повреждение ДНК. Объектом исследования были сетчатка мышей линии СВА (in vivo) и лимфоциты крови человека (in vitro). В качестве генотоксических агентов использовали гамма-облучение и метилнитрозомочевину (МНМ). Для оценки повреждения ДНК и репарации использовали метод ДНК-комет. Частоту апоптотических клеток оценивали по частоте «апоптотических» ДНК-комет, формируемых клетками in vitro спустя >24 ч после введения агента, считая это время достаточным для завершения репаративных процессов, инициированных МНМ в клетках. Дегенеративные изменения сетчатки и признаки апоптоза наблюдали микроскопически на стандартно фиксированных и окрашенных тканевых срезах.

Показано, что в/б введение мышам МНМ (50-70 мг/кг) вызывало деструктивные изменения сетчатки, выражавшиеся в >2-кратном изменении толщины наружного сетчатого и фоторецепторного слоев клеток, в характерной для апоптоза гиперконденсации хроматина и фрагментации ядер клеток фоторецепторного слоя. Гамма-облучение мышей не вызывало таких изменений в сетчатке. Апоптогенная способность МНМ резка снижалась в узком диапазоне доз агента: при дозе 35 мг/кг эффект отсутствовал. Морфологическим изменениям в сетчатке предшествовало формирование в ДНК щелочелабильных сайтов и разрывов, которые представляют собой интермедиаты процесса репарации метилированных оснований. Эффективность репарации зависела от дозы МНМ: в дозе 35 мг/кг (не вызывающей апоптоза в сетчатке) до 80 % возникших повреждений ДНК удалялись к 48 час после введения агента. Уровень репарации после введения МНМ в апоптогенной дозе не превышал 20 %. Мы полагаем, что это снижение репаративной активности связано с ингибированием активности генов, кодирующих белки репарации в результате повреждения самих генов под действием МНМ. Подавление активности ДНК-метилтрансферазы с помощью субстратного ингибитора 06-бензилгуанина увеличивало выход разрывов ДНК, но не изменяло динамику и эффективность репарации в клетках сетчатки. Метоксиамин снижал эффективность эксцизионной репарации модифицированных оснований ДНК в клетках сетчатки и усиливал цитотоксический эффект МНМ на сетчатку мышей in vivo.

Полученные результаты говорят о связи повреждений ДНК с индук-цией апоптоза в клетках сетчатки у мышей под действием МНМ. В то же время наши результаты не исключают того, что цитотоксическое действие МНМ на сетчатку мышей может быть опосредовано репарацией возник-шего обширного повреждения генома, что приводит к энергетическому коллапсу и гибели клеток. Наши дальнейшие исследования путей апоптотического сигналинга в сетчатке проверят эту возможность.

ИНДИВИДУАЛЬНАЯ РАДИОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ОНКОЛОГИЧЕСКИХ БОЛЬНЫХ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ

И.И. Пелевина1), В.Я. Готлиб1), О.В. Кудряшова1), Н.Ю. Воробьева1), Е.Ю. Лизунова 1), А.Н. Осипов1), А.М. Серебряный2), А.В. Алещенко2), Л.П. Семенова2), В.К. Боженко3), Т.М. Кулинич3), Г.П. Снигирева3)

1)Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, Москва
2)Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, Москва
3) ФГУ Российский научный центр рентгенорадиологии Росздрава, Москва

Одним из важнейших методов лечения онкологических больных является лучевая терапия, которая используется самостоятельно или в сочетании с другими агентами. Известно, что чувствительность опухолей одного и того же типа у отдельных больных резко различается, что существенно осложняет разработку общих подходов к лечению. Поэтому выявление показателей, по которым можно было бы определить индивидуальную реакцию отдельных больных на радиационные воздействия, представляется важной проблемой.

Целью настоящей работы является определение индивидуальной чувствительности лимфоцитов крови онкологических больных на проведение курса локальной лучевой терапии и изменений чувствительности лимфоцитов к дополнительному облучению in vitro по сравнению со здоровыми донорами.

Были обследованы пациенты с разными типами опухолей, но детальный анализ был проведен у больных раком предстательной железы. Определяли следующие показатели: поврежденность ДНК и степень ее репарации, гибель клеток по пути апоптоза, частоту клеток с микроядрами (МЯ) и нестабильные аберрации хромосом.

Было обнаружено, что спонтанный уровень двунитевых разрывов ДНК (ДР ДНК), которые определяли методами ДНК-комет, выявления фосфорилированного гистона Н2АХ и включения бромдезоксиуридина, повышен у онкологических больных до лечения по сравнению со здоровыми донорами. Поврежденность ДНК лимфоцитов в процессе лечения еще более возрастает. При дополнительном облучении (в дозе 1Гр) лимфоцитов in vitro у леченых больных радиочувствительность выше, чем у больных, не подвергавшихся лучевой терапии (до лечения).

Эффективность репарации ДР ДНК лимфоцитов до и во время лечения различаются не существенно. Обнаружено возрастание доли лимфоцитов в стадии раннего апоптоза у онкологических больных до лечения (по сравнению со здоровыми донорами) и значительное возрастание доли клеток, гибнущих как по пути апоптоза, так и некроза во время курса лучевой терапии и дополнительного облучения in vitro.

Частота клеток с цитогенетическими повреждениями у большинства онкологических больных по сравнению со здоровыми индивидуумами повышается при лечении. Особенно следует отметить, что частота всех изученных молекулярно-биологических и цитогенетических показателей сильно варьирует у отдельных индивидуумов.

Результаты работы показывают, что у онкологических больных как до, так и во время лечения, отмечается повышение уровня поврежден-ности ДНК, гибели лимфоцитов, частоты клеток с МЯ, а также высокая повреждаемость ДНК при облучении лимфоцитов in vitro. Можно пола-гать, что наблюдаемые у большинства онкологических больных увеличе-ние поврежденности генома лимфоцитов при лечении и повышение доли гибнущих клеток являются показателями эффективности лечения.

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОСАЖДЕНИЯ ЦЕЗИЯ-137 IN SITU МИКРОФЛОРОЙ БАССЕЙНОВ-НАКОПИТЕЛЕЙ НИЗКОАКТИВНЫХ ЖРО ГХК г. ЖЕЛЕЗНОГОРСКА

А.В. Суслов, И.Н. Суслова, В.П. Степанова, Н.А. Суслова

Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова РАН, Гатчина

В настоящее время одним из приоритетных направлений в нашей стране является проблема здоровья населения, проживающего в местах с высоким уровнем техногенных загрязнений, а такими являются практически все мегаполисы и промышленные районы. А одним из наиболее перспективных и мягких методов решения проблемы очистки окружающей среды от наиболее опасных загрязнителей, таких как тяжелые металлы и радионуклиды, является метод биоремедиации, т.е. метод, использующий способности как природных, так и созданных методами генной инженерии микроорганизмов осуществлять сорбцию ионов тяжелых металлов и радионуклидов. На основе этого метода во всем мире уже разработаны технологии очистки и выделения самых разнообразных металлов, однако еще нет достаточно эффективных технологий по очистке от радионуклидов, в частности, таких как 137Cs и 90Sr. Для выполнения данной задачи нами была собрана большая коллекция микроорганизмов, обитающих в зонах с экстремальными условиями, как природными (такими как полуостров Камчатка и острова Курильской гряды), так и в различных техногенных местах обитания (технологические воды реактора ВВР-М и цеха водоочистки ПИЯФ, озер-накопителей низкоактивных жидких отходов радиационно-химического производства ГХК г. Железногорска, содержащих до до 3·107 Бк/л ионов 137Cs и 3·107 Бк/л ионов 90Sr).

Около 500 штаммов из этой собранной коллекции нами были проверены на способность расти на твердых и в жидких Д-средах, содержащих различные концентрации тяжелых металлов, до 10 мМ/л солей урана и/или никеля, до 100 мМ/л цезия и/или стронция. Одновременно проводится работа с использованием различных методов, таких как TXRES (Total-Reflection X-Ray Fluorescence Spectrometry), радиометрические и микробиологические эксперименты по определению сравнительных характеристик данных штаммов и эффективности связывания ими ионов исследуемых металлов и радионуклидов. Выделен ряд природных штаммов, способных эффективно связывать при комнатной температуре Ni2+ – металл, который наиболее часто присутствует в технологических отходах. На данных штаммах проведены исследования способности клеток связывать как нерадиоактивный ион никеля, так и его радиоизотоп 63Ni. Более 20 штаммов были отобраны для проведения модельных экспериментов по связыванию 137Cs/90Sr из стандартной ростовой среды и 18 штаммов – 238U. Начата работа по видоопределению отобранных штаммов. Предварительные исследования показали, что часть из них относятся к роду Rhodotorula (видам Rh. minuta и Rh. mucilaginosa), а также роду Candida (Cand. Haemulonii).

На основании полученных результатов нами был отобран ряд штаммов, а именно KII-110-3, KI-20-1a, KI-17-2, KI-17-5-1 и KI-215-4 для натурных экспериментов на ГХК г. Железногорска, обладающих наибольшей эффективностью связывания 137Cs (до 85 %) из модельных ростовых сред, близких по составу к растворам озер накопителей 354а и 365г низкоактивных жидких технологических отходов радиационно-химического производства ГХК.

НАСТОЛЬНЫЙ СВЧ-ЭЦР УСКОРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОНОВ

В ЗЕРКАЛЬНОЙ МАГНИТНОЙ ЛОВУШКЕ – ГЕНЕРАТОР НЕПРЕРЫВНОГО ТОРМОЗНОГО (ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОГО)

РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ ДИАПАЗОНЕ 0,05 – 0,5 МэВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

В РАДИОБИОЛОГИИ МАЛЫХ ДОЗ

К.Ф. Сергейчев1), Д.М. Карфидов1), Н.А. Лукина1),

Л.Н. Шишкина2), М.А. Смотряева2), М.А. Климович2)

1)Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН
2) Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН

Создан первый вариант настольного лабораторного источника рентгеновского излучения для биологических исследований в радиобиологиии малых доз. По техническому проекту, разработанному в 2006 году в ИОФ РАН и договору с СКБ «Физического приборостроения», в сентябре 2007 года (г. Троицк, МО) были изготовлены детали водоохлаждаемого СВЧ резонатора из нержавеющей стали, рассчитанного для работы на колебаниях типа TM012. По технологии ООО «Суперпласт» (г. Москва) с помощью компаунда ВТ-10 «Криосил» в остов резонатора вакуумплотно вклеены кварцевые полусферы, образующие вакуумную камеру резонатора. В резонатор встроена также система из двух дисковых постоянных магнитов, формирующих в резонаторе магнитное поле зеркальной ловушки. Собран испытательный стенд и проведены вакуумные испытания резонатора. Собран стенд для проведения исследований характеристик резонатора на малом уровне СВЧ мощности от генератора стандартных сигналов Г4-10А с перестройкой частоты. Собран стенд для испытаний резонатора на большой непрерывной СВЧ мощности, до 1 кВт, заданной частоты 2,45 ГГц от магнетрона OM75P(31) с использованием водяного охлаждения камеры резонатора и магнитов. Ведутся вакуумные и динамические испытания системы. В текущем году налажены измерения спектров рентгеновского излучения с помощью анализатора АЦП-1К-В2 «Аспект» (г. Дубна, МО) и PC «Pentium», проведены исследования спектров, направлена в журнал «Прикладная физика» статья «Характеристики рентгеновского излучения из ЭЦР разряда в зеркальной магнитной ловушке» авторы: Д.М.Карфидов, Н.А.Лукина, К.Ф.Сергейчев, публикуемая в 2007 г. в № 6. Работа ИБХФ РАН направлена на поиск ответа на вопрос о том, что является наиболее существенным для формирования последствий воздействия ионизирующих излучений в малых дозах на млекопитающих – сама доза облучения или ее мощность. На этот вопрос пока нет однозначного ответа. Отсутствие четко выраженных радиобиологических последствий облучения животных в малых дозах вызывает необходимость поиска показателей, по которым можно вести наблюдение за изменениями биологической системы в целом. Выбор морфофизиологических показателей в качестве тестов для оценки влияния слабого рентгеновского излучения и интенсивности процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) в плазме крови осуществлен на основании ранее проведенных исследований и публикаций.

Проверка биологических последствий воздействия на организм рент-геновского излучения установки «СВЧ-ЭЦР-ускоритель» ИОФ РАН в суммарных дозах менее 0,1 Р переменной мощности проводилась на бес-породных мышах (самки, 100 особей), забой которых проводили дека-питацией спустя месяц после облучения. Контролем служили одновоз-растные мыши из той же партии, забой которых проводили одновременно с опытными животными. Обнаружено достоверное снижение индекса печени мышей спустя месяц после облучения в дозах 0,024; 0,052 и 0,068 Р. Выявлено снижение индекса селезенки после воздействия в группах мышей с высоким показателем в контроле и рост данного показателя у тех облученных мышей, контрольная группа для которых обладала низкой величиной индекса селезенки. При этом величина индекса селезенки в опытных группах мышей, облученных в диапазоне доз от 0,024 до 0,053 Р, не зависит от динамики мощности дозы и величины показателя в контрольной группе, а обусловлена величиной суммарной дозы облучения. В то же время масштаб изменения содержания продуктов ПОЛ в плазме крови облученных мышей существенно зависит как от величины показателя в группе контрольных животных, так и от мощности дозы в процессе облучения. Масштаб изменения изученных показателей не связан линейной зависимостью с дозой облучения.

Результаты исследований свидетельствуют о существенном влиянии рентгеновского излучения в дозах менее 0.1 Р переменной мощности на функциональную активность органов, что проявляется в достоверном изменении индекса селезенки и печени и интенсивности процессов ПОЛ в плазме крови облученных мышей.

ИССЛЕДОВАНИЕ NO-ЗАВИСИМЫХ МЕХАНИЗМОВ КЛЕТОЧНОЙ РАДИОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ

Н. Я. Гильяно, Л.В. Коневега, С.И. Степанов, Е.Г. Бикинеева

Петербургский институт ядерной физики им. Б.П.Константинова РАН, Гатчина

Общеизвестно, что ведущую роль в радиационно-индуцированной инактивации макромолекул в клетках млекопитающих играют первичные продукты радиолиза воды (Н*, ОН* и е-гидр.). Между тем показано, что в регуляции баланса свободных радикалов участвуют также и радикалы, продуцируемые в клетке энзиматически, такие как оксид азота (NO) и супероксид (Ō2). Кроме того, ионизирующее излучение потенцирует активность NO-синтазы (NOS) и тем самым увеличивает продукцию этих радикалов. Известно, что NOS является уникальным ферментом, продуцирующим оба этих радикала в зависимости от наличия субстрата (L-аргинина) и кофактора тетрагидробиоптерина (ВН4). Свободно-радикальная природа NO позволяет ему как активизировать цепные радикальные реакции, так и ингибировать их в зависимости от его концентрации в клетке. Контроль изменений внутриклеточного уровня NO и супероксида при физиологических условиях является первостепенной задачей для выяснения их роли в регуляции клеточной радиочувствительности. Используя флуоресцентные индикаторы NO (4,5-диамино-флуоресцеин диацетат) и супероксида (дигидроэтидин), мы провели одновременный анализ уровня этих радикалов в клетках двух линий, экспрессирующих различные изоформы NOS: карциномы (HeLa) и эндотелиоцитов (ECV 304) человека. Выполнены сравнительные исследования по оценке изменения уровней NO и супероксида в клетках после обработки их агентами (3Н бета-частицы), индуцирующими генерацию этих радикалов, а также ингибиторами NOS (аминогуанидин и L-NAME (ω-N-нитро-L-аргинина метиловый эфир) и антиоксидантами (аскорбиновая кислота, аминотиолы). Показана возможность управления эндогенной продукцией NO и супероксида в этих клеточных линиях. Облучение клеток гамма-лучами 137Cs в различных дозах сложным образом влияло на изменение уровня NO в клетках, при этом наблюдалась корреляция между уровнем NO и модификацией уровня хромосомных повреждений ингибиторами NOS.

Сравнительные исследования изменения уровней NO и супероксида при модификации внутриклеточного уровня L-аргинина (избыток L-орнитина + L-лизина в среде) в клетках карциномы и эндотелиоцитах человека выявили увеличение уровня супероксида, без изменения уровня NO. При замене L-аргинина на его метилированную эфирную форму L-NAME, который, являясь N-производным аргинина, представляет собой альтернативный субстрат-ингибитор синтеза NO, наблюдаются сущест-венные различия в регистрируемых уровнях NO и супероксида в исследуемых клеточных линиях. L-NAME снижал уровень как супер-оксида, так и NO в клетках карциномы человека. При этом его неактивный изомер D-NAME (ω-N-нитро-D-аргинина метиловый эфир) снижал только уровень супероксида. При обработке этими агентами эндо-телиоцитов человека регистрировалось снижение только уровня суперок-сида. Неэффективность L-NAME в модификации уровня NO при обработ-ке эндотелиоцитов подтверждает их NO-резистентность. Ранее между эти-ми двумя линиями клеток нами были выявлены существенные различия в эффективности L-NAME в модификации радиационно-индуцированных хромосомных повреждений. Выявленная корреляция между изменениями внутриклеточного уровня NO и модифицируемостью радиационно-индуцированных хромосомных повреждений свидетельствует об NO-зависимом пути модификации клеточной радиочувствительности.

ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПЛЕКСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ И УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ РАДИАЦИИ

НА РАСТВОРЫ КРИСТАЛЛИНОВ И НА ХРУСТАЛИК ГЛАЗА МЫШИ

К.О.Муранов1), Н.Б.Полянский1), А.В.Спасский2), К.А.Труханов2), Б.С.Федоренко3), А.Н.Кабаченко3), М.А.Островский 1)

1)Институт биохимической физики им. Н.М.Эмануэля РАН, 2)МГУ им. М.В.Ломоносова, 3) Объединенный институт ядерных исследований, Дубна

Катаракта – одно из отдаленных последствий воздействия космических лучей на здоровье космонавтов (Cucinotta et al., 2001; Rafnsson et al., 2005; Rastegar, Eckart, Mertz, 2002). Недавно мы показали, под действием облучения растворов белков хрусталика глаза – кристаллинов ядрами высокой энергии в них возникают скрытые повреждения. Такие повреждения выявлялись при последующем облучение кристаллинов УФ светом (Островский и др., 2003, 2004). Таким образом, УФ облучение может служить фактором, провоцирующим и ускоряющим развитие радиационной катаракты. Проверка этого предположения проводится нами в рамках программы «Фундаментальные науки – медицине». Конкретными задачами были, во-первых, продолжение изучение повреждающего действия высокоэнергетических частиц на βL-кристаллин хрусталика глаза быка in-vitro и, во-вторых, исследование in-vivo влияния комбинации однократного облучения γ-излучения и последующего ежедневного ультрафиолетового облучения на формирование катаракты у мышей.

Методика. Раствор βL-кристаллина (4-5 мг/мл) облучали альфа- частицами (7 Мэв/нуклон) в интервале доз от 2.5 до 50 Gy. Показано, что облучение в дозах больших 5 Gy вызывает повреждение в виде образования меж- и внутримолекулярных сшивок, приводящих к агрегации белка. Облучение в меньших дозах вызывает образование скрытых внутримолекулярных повреждений как в виде разрывов полипептидной цепи белка, так и внутримолекулярных сшивок.

В эксперименте in-vivo использовали мышей-самцов F1 (C57Black X CBA). Были сформированы следующие группы: (1) контроль – 18 шт.; (2) однократное облучение γ-лучами в дозе 2 Gy – 20 шт.; (3) однократное облучение γ-лучами в дозе 4 Gy – 20 шт.; (4) однократное облучение γ-лучами в дозе 2 Gy + ежедневное облучение ультрафиолетом – 20 шт.; (5) однократное облучение γ-лучами в дозе 4 Gy + ежедневное облучение ультрафиолетом – 20 шт.; (6) ежедневное облучение ультрафиолетом – 18 шт. Облучению γ-лучами подвергали все тело животного. Ежедневное облучение мышей ультрафиолетом в диапазоне 280-380 нм в течение 15 мин (мощность ультрафиолета в районе облучения 5.5+0.8 Вт/М2) проводили в специальной клетке, для увеличения дозы ультрафиолета, попадающего в глаз животных периодически беспокоили. Развитие катаракты оценивали методом экспертных оценок фотографии хрусталиков, полученные с помощью щелевой лампы (ЩЛ-1), снабженной цифровым фотоаппаратом (Kodak CoolPix P5000).

Результаты. Показано, что на пятый месяц после начала эксперимента в хрусталиках животных появляются слабые кортикальные помутнения (1-2 балла) во всех экспериментальных группах, а также образование заднеполярных помутнений у отдельных животных из групп, облученных γ-лучами, что совпадает с данными описанными в литературе.

Статистически значимая разница в степени повреждения хрусталика обнаружена между животными, получавшими 2 Gy и получавшими комбинации дозы 4Gy и УФ облучения (p = 0.015, критерий Манна-Уитни). На основании полученных результатов эксперимент продлен еще на 5 месяцев для достижения образования выраженных помутнений.

МЕХАНИЗМЫ ИНАКТИВАЦИИ БАКТЕРИОФАГА РМ2

КАК МОДЕЛЬНОГО ПАТОГЕННОГО АГЕНТА В КРОВИ

И МЕДИЦИНСКИХ ПРЕПАРАТАХ ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ВИДИМОГО СВЕТА В ПРИСУТСТВИИ КРАСИТЕЛЕЙ

В.А. Шарпатый, В.М. Андреев, Н.В. Кузнецова, В.А. Кузьмин

Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля, РАН, Москва

Продолжено исследование инактивации фага РМ2 при комбиниро-ванном воздействии гамма-излучения (кобальт-60, максимальная доза 2,2 кГр) и видимого света в присутствии цианиновых красителей – диэтилтиадикарбоцианина (К1) и диэтилтиакарбоцианина (К2). Использовали неочищенный фаг в лизате, разбавленном питательной средой (0,45 М NaCl, 50 мM MgSO4, 10 мM CaCl2, 8 г/л пептона). Под действием гамма-излучения титр жизнеспособного фага (Т) снижался пропорционально дозе (максимально в три раза). Затем гамма-облученные, а также необлученные образцы подвергали фотоинактивации (краситель К2). Установлено, что эффект фотоинактивации почти аддитивно складывается с эффектом гамма-инактивации: ΔlgT = ΔlgTФ + ΔlgTГ. Таким образом, гамма-облучение только незначительно увеличило чувствительность выжившего фага к фотоинактивации.

Ранее мы сообщали о фотоинактивации фага РМ2 в присутствии К1, который имел значительную примесь К2. Оказалось, что в присутствии чистого К1 фотоинактивации практически нет, а чистый К2, наоборот, очень активен (возможно, потому, что К2 более растворим в водной среде, чем К1). Фаг, введенный в нормальную бычью сыворотку (НБС) или в питательную среду с сывороточным альбумином человека (САЧ,50 мг/мл), был резистентен к фотоинактивации, однако, после разбавления НБС или САЧ в 100 или более раз питательной средой фотоинактивация становилась заметной. Это показывает, что в сыворотке краситель захватывается альбумином.

В ряде опытов с К1 + К2 и с К2 (более 13 мкМ) при 0° удалось получить большую глубину фотоинактивации (снижение титра на 5-6 порядков) за 10-15 мин. При таких концентрациях большая часть красителя находилась в виде больших агрегатов. При меньших концентрациях, когда краска оставалась в растворе (мономеры, димеры и более крупные агрегаты) титр фага быстро снижался на два порядка, а при дальнейшем освещении сохранялся почти постоянным. При освещении в питательной среде краситель быстро деградирует. При добавлении в среду азида натрия (0,2 М) фаг не поддавался фотоинактивации. Это указывает на то, что фотоинактивация (и деградация краски) происходит под действием синглетного кислорода. Зависимость начальной скорости фотоинактивации от концентрации красителя сходна с зависимостью концентрации димера от суммарной концентрации красителя. Это позволяет предположить, что в данных условиях именно димеры и более высокие агрегаты являются генераторами синглетного кислорода.

ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕТЕРОПЛАЗМИИ МТДНК В КЛЕТКАХ КРОВИ ЛЮДЕЙ И В КЛЕТКАХ ТКАНЕЙ МЫШЕЙ, ПОДВЕРГШИХСЯ РАДИАЦИОННОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ

А.И.Газиев1), Н.А.Гуляева1), В.Н.Антипова1), С.А.Абдуллаев1),

К.Н.Муксинова2), М.Л.Захарова2), Л.В.Малахова1), Э.В.Евдокимовский1), И.И. Бельская1)

1)Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино 2)Южно-Уральский институт биофизики Федерального медико-биологического агентства, г. Озерск

Митохондриальная ДНК (мтДНК), которая имеет ряд особенностей, отличных от ядерной ДНК (яДНК), в клетках представлена множеством копий, содержащих гены системы дыхательной цепи, является более уязвимой мишенью, по сравнению с яДНК, для эндогенных и экзогенных генотоксических агентов, и в митохондриях системы репарации функционируют не эффективно. Поэтому в мтДНК мутации могут возникать с повышенной частотой, чем в яДНК. Выявление мутантных копий и определение сроков их накопления в клетках тканей представляет значительный интерес для оценки радиационного поражения и уровня генотоксического груза.

В настоящей работе были продолжены анализы по выявлению мутаций мтДНК в клетках периферической крови профессионалов-работников ядерного предприятия, подвергшихся хроническому гамма-облучению. Кровь у этой группы была взята через 16-20 лет после облучения в дозе 250-350 сГр. Для сравнения были анализированы также наличие мутации мтДНК в клетках крови трех групп доноров: 13 молодых (23-26 лет), 15 пожилых (65-74 лет) доноров и 17 пациентов с раком молочной железы, через 7 дней после прохождения сеансов радио-химиотерапии (РХТ).

Анализы проводили PCR-TTGE методом. Мутации определяли во фрагментах четырех генов, кодирующих белки комплекса дыхательной цепи и в одном фрагменте участка D-петли (DloopI) мтДНК. Установлено, что чаще всего мутации выявляются при PCR-TTGE анализах участка DloopI. Результаты показали, что гетероплазмия мтДНК по участку DloopI обнаруживается только у 8 из 23 человек, подвергавшихся хроническому гамма-облучению. Наиболее высокий уровень мутации мтДНК по всем анализируемым локусам наблюдается в клетках крови пациентов, прошедших РХТ. Вместе с тем во всех случаях, уровень гетероплазмии мтДНК в клетках крови не превышает 50 %. Возможно, в обновляющихся клетках крови доноров часть молекул мтДНК с мутациями и делециями элиминируется. Это исследование было продолжено в экспериментах на мышах линии BALB/c, подвергнутых облучению Х-лучами. Образцы ДНК получали из тканей мозга и селезенки мышей через 2 и 4 недели после облучения в дозе 2 и 5 Гр. Определяли наличие мутаций мтДНК и изменения количества копий мтДНК относительно ядерного гена бета-актина.

Результаты экспериментов показывают, что точечные мутации и делеции в мтДНК клеток пролиферирующей ткани селезенки существенно меньше, чем таковые в клетках постмитотической ткани мозга, выявляемые после облучения мышей. Результаты анализов также указывают, что уровень гетероплазмии мтДНК в тканях явно снижается на 4 недели после облучения животных, по сравнению с данными, регистрируемыми на 2 недели после облучения. Причем более выраженное снижение гетероплазмии мтДНК выявляется в селезенке мышей, по сравнению с таковым в ткани мозга. Ранее нами было показано, что в клетках тканей мозга и селезенки мышей сразу после их облучения наблюдается резкая активация репликации мтДНК, как развитие компенсаторной реакции, направленной на возмещение поврежденных копий мтДНК. Этот синтез мтДНК, в отличие от синтеза яДНК, не блокируемый системой контроля клеточного цикла, способствует накоплению мутации и делеции в мтДНК. Количественный анализ числа копий мтДНК, относительно фрагмента ядерного гена, показывает, что на 2 и 4 недели после облучения мышей в клетках тканей этих животных число копий мтДНК существенно снижается.

Полученные результаты позволяют полагать, что поврежденные и несущие мутаций и делеций молекулы мтДНК элиминируются из клеток тканей. Более активное удаление таких копий мтДНК происходит из пролиферирующей ткани, чем из постмитотических.

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЕСТЕСТВЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ РАДИОАКТИВНОСТИ НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ОРГАНИЗМА И ОТДЕЛЬНЫХ ЕГО СИСТЕМ В УСЛОВИЯХ ЗАПОЛЯРЬЯ. РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИИ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ДОЗОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОРГАНИЗМ ВТОРИЧНОГО КОСМИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И РАДИОАКТИВНЫХ ГАЗОВ

У ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ

Н.К.Белишева1), Н.А.Мельник2), Э.В.Вашенюк3), А.Н.Виноградов4), С.А.Черноус3), Я.В.Романова2), И.В.Калашникова1), Т.Б.Новикова5), В.К.Жиров1)

1) Полярно-альпийский ботанический сад-институт КНЦ РАН, Апатиты
2) Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им И.В. Тананаева КНЦ РАН, Апатиты
3) Полярный геофизический институт КНЦ РАН, Апатиты
4) Региональный сейсмический центр КНЦ РАН, Апатиты
5) Больница с поликлиникой при КНЦ РАН, Апатиты

Основными факторами облучения населения Заполярья (Мурманская область) являются природные источники радиации (73,62 %). Из них ведущий вклад в формирование мощности дозы гамма-излучения вносят естественные радиоактивные элементы (уран, торий и калий), содержащиеся в горных породах, а также бета-активность естественного происхождения в приземной атмосфере, всплески которой могут многократно превышать фоновые значения. Настоящий проект направлен на решение проблемы, связанной с оценкой степени влияния естественных источников радиоактивности на функциональное состояние организма и отдельных его систем в условиях Заполярья.

Проведен мониторинг радиационной компоненты окружающей среды, выявлено содержание природных и техногенных радионуклидов в различных экосистемах и приземной атмосфере. Установлено, что радиоэкологическое состояние исследуемых экосистем обусловлено влиянием глобальных геокосмических агентов, ассоциированных с солнечной активностью (СА) (космогенными радионуклидами), региональными особенностями (географическое положение, метеорологические факторы и др.) и локальными характеристиками, связанными с составом слагающих пород.

Разработана методика оценки концентраций космогенного радионуклида Ве-7 в различных средах, установлена зависимость эффективности генерации Ве-7 от СА и выявлена связь вариаций содержания Ве-7 с климатометеорологическими факторами.

Установлено, что фоновые вариации интенсивности нуклонной компоненты вторичного излучения космических лучей (КЛ) у поверхности Земли и вариации геомагнитного поля (ГМП) являются ведущими агентами в модуляции функционального состояние организма, которые предопределяют его чувствительность к воздействию широкого спектра токсических агентов и источников ионизирующего излучения.

Разработана методология для выявления эффектов воздействия вариаций КЛ и ГМП на основе оценки их «дозового» соотношения. Изучено влияние низких уровней радиации на морфофункциональные свойства природных объектов, накоплены статистические данные для определения вклада в дозовую нагрузку населения природных источников ионизирующего излучения.

Проведены выборочные мониторинговые исследования по определению концентрации радона в приземной атмосфере. Разрабатываются критерии оценки радиационного воздействия естественных источников радиоактивности на биологические системы с учетом вклада интенсивности нейтронов у поверхности Земли, содержания радона в приземной атмосфере и дополнительных источников ионизирующего излучения.

РАЗРАБОТКА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ СВЕРХСЛАБЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ОСНОВЕ НОВЕЙШИХ ДОСТИЖЕНИЙ КВАНТОВОЙ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

М.Н.Жадин

Институт биофизики клетки РАН, Пущино

Исследование посвящено разработке теоретической базы механизмов действия сверхслабых магнитных полей (МП) на биологические жидкости, и, в частности, на растворы аминокислот, что представляет несомненный интерес не только для развития фундаментальной науки, но и для практической медицины. В основу работы положены результаты многолетнего экспериментального и теоретического изучения биологического действия слабых и сверхслабых комбинированных МП, которые рассмотрены в свете новейших достижений квантовой электродинамики конденсированных сред, детально разработанной выдающимся итальянским физиком Джулиано Препарата [Preparata, 1995]. Он показал, что из-за положительной обратной связи между колебаниями дипольных молекул воды и электромагнитным полем, создаваемым их излучением, беспорядочные тепловые колебания молекул переходят в режим когерентных, т.е. синфазных колебаний в пределах доменов когерентности (ДК). В пределах каждого такого домена происходит снижение основного квантового энергетического уровня по сравнению с основным энергетическим уровнем некогерентной составляющей воды, что обеспечивает устойчивость ДК по отношению к флуктуациям энергии. В пределах ДК свойства воды резко отличаются от свойств некогерентной воды: вязкость среды и декрементность колебаний резко снижены, текучесть жидкости существенно повышена, скорость диффузии инородных включений намного выше, чем в некогерентной воде. С использованием этих новых представлений о структуре и функциях воды и водных растворов как совокупности ДК в нашей работе теоретически обоснованы причины того, что сверхслабые МП действуют на водные растворы не любой аминокислоты, а только некоторых из известных 20 α-аминокислот. В работе показано, что такие аминокислоты не только способны формировать дипольные ионы (цвиттерионы), но и легко трансформироваться из одной формы в другую при переходе из некогерентной фазы в когерентную и наоборот под влиянием изменения физико-химических свойств среды (рН, температура, МП и т.д.). В водных растворах ионы таких аминокислот электростатически связанны с молекулами воды, что способствует формированию «смешанных» когерентных доменов. В ходе эволюции таких доменов происходит переход цвиттериона в обычную ионную форму, которая в отличие от цвиттериона чувствительна к действию слабых комбинированных МП. В результате их влияния возрастает кинетическая энергия иона, который покидает «смешанный» домен и выходит в некогерентную окружающую среду, вызывая кратковременное увеличение ионного тока, регистрируемого в эксперименте. Можно полагать [Zhadin, Giuliani, 2006], что вышеупомянутые смешанные ДК, скорее всего, являются главным местом развития сложных и быстрых биологических реакций. Подобные явления с формированием смешанных доменов спонтанно происходят в водных растворах белков, пептидов и других биологически-активных соединений, что может сопровождаться появлением у них новых уникальных свойств, включая резкое ускорение биохимических реакций в ответ на введение сверхмалых концентраций некоторых фармакологических препаратов. Использование слабых специфически подобранных комбинированных МП может сделать эти реакции управляемыми, что расширяет перспективы применения МП в терапевтических целях. Ожидается, что отличительными чертами подобной терапии будут эффективность действия таких МП при практическом отсутствии вредных неспецифических тепловых эффектов.

ИНДИВИДУАЛЬНАЯ ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ ЗАЩИТНЫХ МЕХАНИЗМОВ КЛЕТОК ЧЕЛОВЕКА К ДЕЙСТВИЮ РАДИАЦИИ

В АСПЕКТЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО ПОЛИМОРФИЗМА

И.М.Васильева, Н.С.Кузьмина, Г.Д.Засухина, Т.А.Синельщикова

Институт общей генетики им. Н.И.Вавилова РАН, Москва

Защитные механизмы клеток человека от действия радиации включают ряд систем, к которым относится репарация ДНК, адаптивный ответ (АО), антиоксидантные системы и др.

Нами исследованы клетки пациентов с наследственными заболеваниями, характеризующимися ингибированием репарации гамма-индуцированных повреждений ДНК: клетки пациентов с синдромом Элерса-Данлоса и с синдромом Дауна. В клетках с синдромом Элерса-Данлоса наблюдалось формирование АО, тогда как в клетках с синдромом Дауна АО отсутствовал (Хандогина и др.,1999). Можно было предположить, что клетки с этими синдромами различаются по составу белков, индуцируемых различными адаптирующими воздействиями и определяющими защиту клеток при повреждающем действии мутагенов. Кроме того, при применении антимутагенов защита клеток от повреждающего действия мутагенов также осуществляется с помощью индукции белков. При исследовании спектра белков при АО и при использовании природных и синтетических антимутагенов нами были обнаружены некоторые отличия в перевиваемой культуре клеток с синдромом Дауна от нормальных клеток. Линия перевиваемых клеток человека охарактеризована по полиморфизму генов детоксикации: GSTM1, GSTT1,GSTP1, CYPIAI, некоторые из которых имели мутантную характеристику.

Сравнивались вышеперечисленные полиморфные гены у 11 пациентов с синдромом Дауна и 39 пациентов с синдромом Элерса-Данлоса, характеризующихся ингибированной репарацией гамма-индуцированных повреждений ДНК, с соответствующими показателями у здоровых доноров. Выявлены существенные особенности в их полиморфизме.

Из полученных данных следует, что фенотип радиочувствительности, одинаковый в случаях синдромов Элерса-Данлоса и Дауна, обусловлен разными механизмами проявления генетического полиморфизма.

«ГЕПТРОНГ» – НОВЫЙ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКИЙ ПРЕПАРАТ, ЗАЩИЩАЮЩИЙ КЛЕТКИ ОТ МУТАГЕННОГО ДЕЙСТВИЯ ГЕНОТОКСИКАНТОВ. ИЗУЧЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ АНТИМУТАГЕННОГО ДЕЙСТВИЯ

В.Г. Королев, Л.М. Грачева, С.В. Ковальцова, И.В. Федорова

Петербургский институт ядерной физики им. Б.П.Константинова, РАН

В настоящее время проблема поиска и создания препаратов, обладающих антимутагенным действием, приобретает особую остроту. Это связано с тем, что в больших масштабах происходит загрязнение окружающей среды химическими веществами антропогенного происхождения, при этом некоторые из них обладают в разной степени мутагенным и канцерогенным действием. Кроме того, в медицине используются противораковые лекарственные препараты и физические воздействия, побочным эффектом которых может быть индукция мутаций в половых и соматических клетках пациентов.

При исследовании генотоксического действия «Гептронга» мы показали, что этот препарат обладает неожиданно высокой антимутагенной активностью при действии на клетки таких стандартных мутагенов, как УФ- и гамма-лучи и этил-метансульфонат (ЭМС). Частота мутаций под воздействием препарата уменьшалась примерно в 1.5 раза при действии ЭМС, в 2 раза при УФ-облучении и в 3 раза при гамма-облучении.

Результаты экспериментов, которые позволяют измерить частоту спонтанных мутаций, возникающих в результате ошибок копирования генетического материала показали, что частота мутаций была приблизительно одинакова в пробах с и без «Гептронга» (~2x10-7 генных мутаций на одно деление клетки). Это свидетельствует о том, что препарат «Гептронг» не влияет на точность воспроизведения генетического материала.

Для проверки влияния препарата на репарационную составляющую мутагенеза мы использовали метод упорядоченного посева. Результаты этого теста показали, что «Гептронг» значительно уменьшает темп мутагенеза (от 2,5 до 6 раз в зависимости от используемой мутационной модели). Отсюда следует, что препарат воздействует на одну (или более) из ветвей репарационной системы.

Для определения репарационного пути, на который влияет «Гептронг», использовали мутации, блокирующие различные пути репарации повреждений ДНК. Эксперименты с модельными штаммами, несущими мутации по эксцизионному и рекомбинационному пути репарации, показали, что «Гептронг» эффективно подавляет УФ-индуцированный мутагенез у этих штаммов. Следовательно, «Гептронг» не оказывает влияния ни на эксцизионную, ни на рекомбинационную репарацию.

На следующем этапе исследований были сконструированы штаммы, позволяющие провести работу по определению влияния «Гептронга» на белки, контролирующие различные ветви пострепликативной репарации. В результате было показано, что мутации в генах RAD51, PMS1 и MSH3 ликвидируют антимутагенное действие «Гептронга». Отсюда следует, что препарат, каким-то образом, стимулирует работу «мисматч» репарации в безошибочной ветви пострепликативной репарации и тем самым резко повышает защищенность клетки от мутагенного действия различных агентов.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛИМОРФИЗМА ПРОСТЫХ ПОВТОРОВ И ГЕННЫХ МУТАЦИЙ В ДНК КРОВИ ПОТОМКОВ РОДИТЕЛЕЙ-ОТЦОВ, ПОДВЕРГШИХСЯ ВОЗДЕЙСТВИЮ ГАММА-РАДИАЦИИ

В.Г. Безлепкин1), В.Н.Антипова1), Г.В.Васильева1), Н.А.Гуляева 1), А.В.Ежова2), М.Л.Захарова 2), М.Г. Ломаева 1), И.Ю. Стрелкова 1), Л.А.Фоменко 1), А.В.Щербатенко 1), К.Н. Муксинова 2)

1)Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино
2)ФГУП Южно-Уральский институт биофизики ФМБА, Озерск

Представленные в литературе результаты экспериментальных и эпидемиологических исследований свидетельствуют о возможности повышения вариабельности или нестабильности генома (НСГ) в соматических клетках животных и людей в отдаленный период после воздействия ионизирующей радиации (ИР). В то же время существенно отличаются мнения специалистов относительно феномена формирования состояния НСГ у потомков облученных родителей. Это нашло отражение в обзорных публикациях последних лет, в частности отечественных авторов [Дуброва, 2006; Котеров, 2006; Сусков, 2006]. По этой причине востребованными являются результаты изучения генетической изменчивости половых и соматических клеток как у лиц, непосредственно подвергшихся воздействию ИР, так и у их потомков, с применением новых методов молекулярной биологии. С учетом изложенного, целью проекта было исследование закономерностей формирования точковых мутаций в гене P53, а также оценка уровня полиморфизма гипервариабельных последовательностей, ассоциированных с микросателлитами (МКС) в целом и тринуклеотидных повторов (CTG)n, в частности, в ДНК периферической крови (ПК) потомков, чьи родители-отцы, но не матери, подверглись воздействию пролонгированного внешнего гамма-излучения.

В исследованиях анализировались препараты ДНК из ПК потомков первого поколения (всего 36 человек; средняя и старшая возрастные группы) профессионалов предприятия ядерно-энергетического комплекса, подвергшихся на производстве пролонгированному внешнему воздейст-вию гамма-излучения в диапазоне доз 5-500 сГр до зачатия потомства. В контрольную группу входили потомки людей, проживавших в том же населенном пункте, что и профессионалы-ядерщики, но не подвергавши-еся облучению. Учитывались возрастные характеристики родителей и потомков контрольной группы при сопоставлении с выборкой потомства, рожденного от облученных отцов. Для выявления изменений в общей ДНК клеток ПК людей был адаптирован метод количественной оценки уровня полиморфизма нуклеотидных последовательностей, ассоциирован-ных с МКС повторами, на основе технологии ПЦР со «случайно выбранными» праймерами (AP-PCR). На этих же препаратах ДНК определялась частота замен оснований в 4-м и 8-м экзонах гена P53 с применением ПЦР и темпорального температурного гель-электрофореза (TTGE), а также полиморфизм размеров (CTG)n повторов с использова-ниием локус-специфической ПЦР. Выявлено значимое повышение уровня полиморфизма МКС-ассоциированных повторов в случае использования двух из пяти праймеров у потомков, рожденных от отцов, подвергшихся облучению в дозах выше 300 сГр. Для этой же группы потомков показано превышение (2 случая из 12) частоты точковых замен оснований в 4-м экзоне гена P53 в ДНК в сравнении с потомками индивидов контрольной группы (1 случай в группе из 22 человек). Обнаружена тенденция экспансии CTG-триплетов в ДНК клеток ПК у потомства лиц с суммарной накопленной дозой более 250 сГр. Различия обстоятельств облучения отцов (скорость накопления дозы пролонгированного облучения, перерывы в работе с источниками излучения, возраст на момент зачатия детей и пр.) заметно влияют на уровень выявляемой трансгенерационной изменчивости ДНК из ПК потомков.

ИССЛЕДОВАНИЕ БИОФИЗИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ ВОЗДЕЙСТВИЯ МАЛЫХ ДОЗ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

И ПОНИЖЕННОГО УРОВНЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА БИООБЪЕКТЫ И ВОДНУЮ СРЕДУ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСЛОВИЯМ ДЛИТЕЛЬНЫХ КОСМИЧЕСКИХ МЕЖПЛАНЕТНЫХ ЭКСПЕДИЦИЙ

В.В.Цетлин 1), Т.К.Бреус2), Т.С.Гурьева1), Ю.И.Гурфинкель2),О.А.Дадашева1). М.А.Левинских1), С.И.Климов2), Е.Л.Нефедова1)

1)ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН
2) Институт космических исследований РАН

По радиационно-физическим условиям межпланетный пилотируемый полет к Марсу будет существенно отличаться от условий на Земле и на орбитах в околоземном пространстве как по составу имеющего высокую биологическую эффективность космического излучения, так и по величине индукции межпланетного магнитного поля. Исследования направлены на установление основ физико-химических и биохимических механизмов метаболизма в условиях облучения малыми дозами при мощности поглощенной дозы, превышающей в 50-1000 раз радиационный фон на поверхности Земли, и в условиях нормального и пониженного земного магнитного поля.

Целью исследований является оценка опасности, которую может представлять для здоровья экипажей пребывание в межпланетном полете. Для этого разработана и испытана методика хронического облучения биологических объектов, в которой для имитации радиационного воздействия выбраны: гамма-излучение источника 60Co и нейтронное излучение от источника Pu(ά,n)Be. Облучение гамма- излучением обеспечивает равномерное поглощение энергии внутри объектов, а нейтроны с энергией до 10 МэВ имитируют нарушения биологических структур, вызываемые корпускулярным космическим излучением.

Проведены исследования эффектов пониженного магнитного поля на всхожесть семян различных высших растений. Установлено, что в зависимости от видовой чувствительности снижалась всхожесть семян. В качестве примера осуществления управления процессом прорастания в целях снижения неблагоприятных воздействий низких доз радиации и пониженного магнитного поля семена обрабатывались марганцевокислым калием.

Исследования радиобиологических реакций высших растений показали, что хроническое облучение гамма-излучением вызывает стимуляцию всхожести семян и роста растений (т.н. радиационный гормезис), а нейтронное облучение во всех случаях снижает их всхожесть и энергию роста. Абсолютный эффект зависит от видовой чувствительности растений к радиационному воздействию.

Проведены радиобиологические исследования эмбриогенеза и постэмбрионального развития японского перепела. Гамма-облучение мощностью дозы 1500 мкЗв/сут не вызвало каких- либо заметных изменений в развитии зародышей на всем периоде эмбриогенеза. Однако у части эмбрионов (как и у зародышей, развивавшихся в условиях космического полета станции «МИР») были обнаружены различные морфологические нарушения. Процент нарушений в развитии эмбрионов перепелов в этих экспериментах в среднем составлял 15 %. Количество эмбрионов с нарушениями развития были удивительно одинаковым для всех серий экспериментов, и не зависело от количества яиц, заложенных на инкубирование. Видно, что не все эмбрионы обладали необходимыми для выживания в условиях малых доз нейтронного излучения адоптивными свойствами. Результаты исследований показали, что выбранные условия радиационного облучения биообъектов, адекватны космическим условиям и неблагоприятно воздействуют на различные виды микроорганизмов, растений и животных Реакция исследованных биообъектов на малые дозы радиации зависит от их индивидуальной видовой чувствительности и радиационной стойкости.

Исследованы эффекты устойчивого изменения электрофизических и биологических свойств воды под действием малых доз радиации и пониженного магнитного поля. Показана роль воды в радио-биологических процессах в условиях низкого уровня радиолиза.

ВЛИЯНИЕ СЛАБЫХ ПОЛЕЙ ТЕРМАЛИЗОВАННЫХ НЕЙТРОНОВ

НА СТРУКТУРНУЮ ТРАНСФОРМАЦИЮ МАКРОМОЛЕКУЛ ДНК

И РАЗРАБОТКА ПРОТЕКТОРНЫХ СРЕДСТВ

ДЛЯ ЗАЩИТЫ ГЕНОМА

А.Ю. Цивадзе1, А.Г. Липсон1, Г.П. Жижина2, С.В. Васильева2, М.К.Бородин2, Е.И. Саунин1, И.А. Гагина1

1Институт физической химии и электрохимии РАН;

2Институт биохимической физики РАН

В течение второго года исследований (2007 г.) были изучено влияние слабых полей термализованных нейтронов на структурные превращения в растворах ДНК in vitro, а также их влияние на процессы репарации и выживаемости штаммов живых бактерий Е. coli (in vivo).

Облучение растворов ДНК, а также штаммов бактерий E. coli осуществляли путем внесения образцов в ультраслабое поле термализованных нейтронов (УПТН), представляющее собой разреженный нейтронный газ (с низкой нейтронной плотностью n ≤ 10-1 см-3, отвечающий нейтронному потоку 10 Фn ≤ 102 n/ccм2 с распределением по энергиям, близким к Максвелловскому (средняя энергия < Еn >1-10 kT). Радиационные повреждения в облученных различными дозами УПТН растворах ДНК (in vitro) и бактерий E. coli (in vivo) исследовали с помощью комплекса физико-химических методов, разработанных авторами проекта.

С целью поиска химических соединений – ингибиторов структурных изменений (в том числе, подавляющих индукцию двунитевых разрывов ДНК в последействии) было проведено облучение растворов ДНК (0,75-1,0 мг/мл) в Н2О или D2O (99,995 % чистоты), содержащих 0,1 М NaCl. Эквивалентные дозы облучения УПТН не превышали 10 μGy, причем используемые мощности дозы УПТН были на порядок меньше применявшихся при облучении пленок ДНК на первом этапе проекта (2006 г.).

С помощью методов ИКС и электрофореза было установлено, что уже под воздействием сверхмалых доз УПТН макромолекулы ДНК в растворе подвергаются значительному конформационному изменению, сопровож-дающемуся образованием межмолекулярных сшивок. Результаты, полученные в исследованном диапазоне доз УПТН (10 μGy), указывают на конформационную нестабильность макромолекул ДНК в растворах, возникающую даже при воздействии тепловой компоненты естественного космического нейтронного фона, наблюдаемого на поверхности Земли.

Изучение цито- и генотоксической активности УПТН было проведено на живых клетках в опытах на диком и сертифицированом репарационно-дефектном (по репарации двунитевых разрывов ДНК) штаммах бактерий E. coli. Была обнаружена зависимость эффекта выживаемости от дозы и мощности дозы УПТН. Следует подчеркнуть, что наблюдалось повышение выживаемости (гормезис) в случае дикого и репарационно-дефектного штаммов бактерий E. coli при облучении в дозе 2,1-2,4 μGy (0,51 μGy/ч) в условиях пониженной температуры (19-20 оС вместо 37 оС). Повышение дозы УПТН до 10,3 μGy в случае репарационно-дефектного штамма приводило к одинаковой выживаемости бактерий в контроле и опыте. Эти данные позволяют предположить, что выживаемость бактериальных клеток зависит не только от генетического контроля, но и от эпигенетических факторов, например, от состояния мембраны. В отчете возможные механизмы влияния экспозиции термических нейтронов будут обсуждены более подробно.

На следующем этапе исследований предполагается изучение влияния на результат воздействия УПТН на живые клетки E. coli активности системы Uvr ABC-эксцизионной репарации (репарирующей сшивки ДНК), SOS-репарационного ответа, RecBCD- и RecFOR-путей гомологической рекомбинации (рекомбинационной репарации) ДНК.

ПЕРСПЕКТИВЫ СОЗДАНИЯ НОВЫХ ПРОТИВООПУХОЛЕВЫХ ПРЕПАРАТОВ

И.П. Белецкая, В.И. Брегадзе, А.Ю. Цивадзе

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н.Фрумкина РАН

Целью проекта является создание новых противоопухолевых препаратов на основе полученных в коллективе двух новых типов химических соединений (производные кумарина и производные карборана C2B10H12).

Ранее нами сообщалось о синтезе гетерилкумаринов при взаимодействии трифлатов 4-гидроксикумаринов с бороновыми кислотами в условиях реакции Сузуки [1]. В продолжение этих исследований синтезирован ряд полиметоксизамещенных индолил- и бензофуранилкумаринов с выходами целевых продуктов 86-98 %.

Также предложена эффективная методика получения 4-амино-полиметоксикумаринов на основе 4-трифторметилсульфонатов кумаринов с практически количественными выходами [2].

Синтезированные 4-гетерил- и 4-аминокумарины протестированы на цитотоксическую активность. Тестирования проводились на культуре клеток эпителия молочной железы человека HBL100. Ряд продуктов проявил лишь умеренную цититоксичность (IC50 ~12-35 μM), однако для 5,6,7-триметокси-4-(1-метил-1Н-индол-5-ил)кумарина значение IC50 составило 2,5 μM, что делает этот продукт интересной мишенью для дальнейших синтетических и биологических исследований.

Для синтеза оптически активного трифторметилкарборанилаланина проведена реакция литиевого производного метил-о-карборана с имином трифторпирувата, в котором в качестве защитной группы при азоте присутствует 1R-(-)-ментоксикарбонильная группа [3].

С целью получения альфа- и бета-карборанил альфа-амино-фосфоновых кислот – важнейшего класса биологически активных соединений, мимикрирующих действия альфа-аминокислот, проведено изучение взаимодействия металлорганических производных о-карборана с N-защищёнными иминами, содержащими трифторметильную и диэтилфосфонатную группы. При введении в реакцию о-карбо-ранилметилмагний бромида получено N-защищённое о-карбо-ранилметильное производное альфа-аминофосфоновой кислоты.

Разрабатываются реакции снятия защитных групп с целью получения свободной бета-карборанил альфа-аминофосфоновой кислоты и методы синтеза альфа-карборанил альфа-аминофосфоновой кислоты.

Литература

[1] I. P. Beletskaya, O. G. Ganina, A. V. Tsvetkov, A. Yu. Fedorov, J.-P.Finet, Synlett; 2004, 15, 2797.

[2] О. Г. Ганина, И. С. Веселов, Г. В. Гришина, А. Ю. Федоров, И.П.Белецкая, Изв. АН, Сер. хим., 2006, 1583.

[3] С.В.Тимофеев, В.И. Брегадзе, С.Н. Осипов, И.Д. Титанюк, П.В. Петровский, З.А. Старикова, И.В. Глухов, И.П.Белецкая, Изв. АН, Сер. хим., 2007, 761.

ПОИСК ПУТЕЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ МОБИЛЬНЫХ ТЕЛЕФОНОВ ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА

В.Л. Калмыков

Институт биофизики клетки РАН, Пущино

Беспрецедентное увеличение присутствия микроволновых излучений в окружающей среде человека требует нахождения путей компенсации их негативного воздействия. В ряде работ было показано, что микроволновое излучение мобильных телефонов вызывает окислительный стресс у крыс по целому ряду биохимических параметров.) В то же время в этих же работах было продемонстрировано, что ряд фармакологических агентов (мелатонин, экстракт Ginkgo Biloba, фенэтиловый эфир кофейной кислоты), вводимых перед облучением, снимали многие проявления окислительного стресса (Oktem et al., 2005; Ozguner F et al., 2005.).

Нам представляется крайне важным экспериментально продемонстрировать in-vitro эффекты микроволн на химические процессы, на основе которых можно было бы создать способы профилактики и лечения болезни Паркинсона. В проведенных нами экспериментальных и теоретических исследованиях удалось показать, что ведущим механизмом биологических эффектов нетепловых микроволн является их резонансное взаимодействие со свободными радикалами, присутствующими в биологических системах. Свободные радикалы являются парамагнетиками и способны резонансно поглощать кванты микроволнового излучения как специфические приемники-радиоантенны. Этот принцип используются в методе электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Поглощение квантов микроволнового излучения может повышать вероятность реализации ковалентных взаимодействий свободных радикалов с окружающими их молекулами биосистем. Нейромеланины, чрезмерное накопление в головном мозге считается одной из основных причин болезни Паркинсона, могут служить наиболее эффективными рецепторами электромагнитного поля микроволнового (СВЧ) диапазона, т.к. они имеют значительные размеры, а мономерами этих гетерополимеров являются свободные радикалы. В данном исследовании было изучено влияние ряда окислителей, восстановителей и хелаторов на свойства и стабильность меланина, синтезированного нами из диоксифенилаланина. Создан стенд для облучения исследуемых объектов с использованием одномодовых мобильных телефонов. Было показано, что обратимое восстановление меланина на 40 % уменьшает оптическую плотность в видимой области, что свидетельствует о возможности фармакологического поддержания меланина в восстановленном состоянии для выполнения им защитных функций против окислительного стресса. Изучалась возможность окислительной деградации меланина под действием перекиси водорода. Было выявлено, что Cu(II), но не Fe(II) повышают скорость деградации меланина под действием микроволн на 15 %. Полученные данные обсуждаются в контексте перспектив поиска путей использования излучения мобильных телефонов для профилактики и лечения болезни Паркинсона и близких дегенеративных заболеваний нервной системы. Предполагается, что действие ряда фармакологических препаратов может благоприятно усиливаться излучением мобильного телефона.

ЗНАЧИМОСТЬ ИСХОДНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СИСТЕМЫ РЕГУЛЯЦИИ ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В ТКАНЯХ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПОСЛЕДСТВИЙ ВОЗДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИИ И ХИМИЧЕСКИХ ТОКСИКАНТОВ

В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ ДОЗ НА ОРГАНИЗМ

Л.Н. Шишкина1), М.А. Смотряева1), М.В. Козлов1), В.А. Меньшов1), Л.И.Мазалецкая1), Н.В. Хрустова1), В.В. Урнышева1), Н.И. Шелудченко1), Е.В. Кушнирева1), М.А. Климович1), А.Г. Кудяшева2), Н.Г. Загорская2), О.Г. Шевченко2)

1) Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, Москва
2) Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар

Изучение механизма формирования биологических последствий воздействия как ионизирующей радиации в широком диапазоне доз и интенсивностей, так и совместного действия радиации и химических агентов в зависимости от исходного состояния биообъектов чрезвычайно важно как для выяснения участия процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) в адаптации организмов к радиоактивному загрязнению окружающей среды, так и выявления групп риска среди категорий населения при техногенном загрязнении биоты. Ранее было экспериментально доказано, что антиокислительная и антипероксидная активности липидов; содержание в них пероксидов и интенсивность процессов ПОЛ оказывают существенное влияние на масштаб и характер взаимосвязи между обобщенными показателями состава фосфолипидов (ФЛ) в печени и эритроцитах крови, между массами тела и печени, а также между содержанием продуктов окисления и активностью каталазы в печени или количеством внеклеточной ДНК в плазме крови лабораторных интактных животных.

Исследование ответной реакции организма на воздействие ионизирующей радиации в широком диапазоне доз и при совместном действии рентгеновского излучения в дозах 4 и 5 Гр и малотоксичных химических агентов в малых дозах в зависимости от состояния липидного компонента тканей и крови контрольных животных проведено на лабораторных мышах разных линий и потомках F1 и F2 полевок-экономок, размноженных в условиях вивария от родителей, длительное время обитающих в разных радиоэкологических условиях. Многофактор-ный анализ взаимосвязей между среднегрупповыми показателями печени мышей линии Balb/c позволил обнаружить взаимосвязь между индексом печени и мольными отношением [стерины]/[ФЛ]. Выявлена взаимосвязь между индексом печени отдельных особей и количеством лизоформ в составе ее ФЛ, масштаб и характер которой у разных групп мышей существенно различается в зависимости от доли фосфатидилхолина (ФХ) в ФЛ печени. Влияние степени окисленности субстрата на эффективность ингибирующего действия токоферола и его смесей с яичным ФХ подтверждено и в модельной системе инициированного окисления метилолеата. Показано также прямая корреляция между отношением [стерины]/[ФЛ] и общей скоростью автоокисления метилолеата при физиологической температуре после выхода из периода индукции.

Выявлена прямая корреляция между выживаемостью мышей линии balb/c при совместном действии 0,3 % раствора твина-80 в 10 % водном ацетоне и рентгеновского облучения в дозе 4 и 5 Гр и соотношением основных фракций ФЛ печени в группах возрастного контроля. Обнаружено нивелирование различий масштаба взаимосвязи между обобщенными показателями состава фосфолипидов при совместном действии малотоксичных химических агентов в малых дозах и острого рентгеновского излучения в связи с отсутствием линейной зависимости «биологический эффект – доза облучения», а также нивелирование интенсивности пол в печени и головном мозге потомков полевок-экономок после дополнительного воздействия низкоинтенсивного -излучения в дозах 5,8 и 21 сГр. Масштаб нарушения взаимосвязей между способностью липидов к окислению и структурным состоянием мембранной системы ткани или между содержанием внеклеточной днк и интенсивностью процессов пол в плазме крови существенно зависит от обеспеченности ее липидов антиоксидантами.

5. ПОЛИМОРФИЗМ ЧЕЛОВЕКА

ПОЛИМОРФИЗМ ДНК ЧЕЛОВЕКА В ИЗУЧЕНИИ ГЕНОФОНДА НАРОДОВ РОССИИ

С.А.Лимборская, А.В.Хрунин

Институт молекулярной генетики РАН, Москва

На данном этапе наибольшее внимание в наших исследованиях уделяется изучению гаплотипического разнообразия восточно-европейских популяций. Гаплотип представляет собой набор аллелей генетических маркеров одной хромосомы, характеризующихся совместным наследованием в ряду поколений. Появление в последнее время технологий массированного анализа однонуклеотидных полиморфных локусов (ОНП) позволило интенсифицировать исследования в этой области и открыло новые возможности в решении вопросов эволюции популяций, их происхождения и родства.

Информация о паттернах неравновесия по сцеплению (НС) и частотах гаплотипов определяет эффективность поиска однонуклеотидных поли-морфных локусов, характеризующих совокупность наиболее часто встре-чающихся гаплотипов популяции. Исследования показывают, что пат-терны НС и уровни гаплотипического разнообразия могут значительно варьировать между популяциями и этническими группами, а потому они должны быть охарактеризованы для как можно большего числа генов и геномных регионов. В настоящей работе на примере трех Восточно-Европейских популяций (эстонской и двух выборок русского населения Европейской части России из Тверской и Архангельской областей) прове-ден сравнительный анализ аллельных частот, паттернов НС и гаплотипов для 452 ОНП из 25 геномных регионов, включающих гены, имеющие отношение к энергетическому и жировому обменам. Дискриминацию аллелей протестированных ОНП проводили методом APEX технологии. Для оценки корреляций частот аллелей, гаплотипов, паттернов НС и гап-лотипического разнообразия между популяциями использовался коэффи-циент корреляции Пирсона (r). Степень вариации между популяциями оценивалась исходя из величин индексов фиксации Райта (FST). Сопостав-ление аллельных частот всех 452 ОНП в парах популяций выявило высокий уровень корреляции в распределении аллелей между ними: r > 0.9 (Р < 10-6) для каждой из трех пар сравнения. О незначительности межпопуляционных различий аллельных частот свидетельствовали и данные F статистики: среднее значение FST составило 0.0054. Анализ распределения уровней неравновесия по сцеплению в парах ОНП (в величинах r2) продемонстрировал высокое сходство (r = 0.91-0.98, P < 10-6) паттернов НС между популяциями в пределах большинства геномных регионов. Оценка гаплотипического разнообразия проводилась по 40 гаплоблокам длиной от 3 до 13 ОНП. Полученные результаты продемонстрировали выраженное сходство между популяциями и в большинстве гаплоблоков от 3 до 5 наиболее часто встречающихся гаплотипов представляли до 90-95 % общего генетического разнообразия. Рассчитанные уровни вариации частот гаплотипов между популяциями, в большинстве случаев не превышали 0.01 или часто имели меньшие значения, что также может свидетельствовать о достаточно низком уровне дифференциации исследованных популяций. Суммируя результаты проведенных анализов генетического разнообразия, наблюдаемое сходство между исследованными популяциями может рассматриваться как следствие их исторического формирования на родственном генетическом субстрате. В целом же результаты работы демонстрируют эффективность новых технологий генотипирования для изучения популяций, близких как генетически, так и географически.

РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ АНАЛИЗА И БАЗЫ ДАННЫХ ПОТЕНЦИАЛЬНО ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОЛИМОРФИЗМОВ ГЕНОМА ЧЕЛОВЕКА ДЛЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ МЕДИЦИНСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

В.Е.Раменский1), Ш.Шмидт2), И.Аджубей3), Ш.Р.Сюняев3)

1) Институт молекулярной биологии им. Энгельгардта РАН, Москва
2) Институт биологии развития им. Макса Планка, Тюбинген, ФРГ
3) Медицинская школа при Гарвардском университете, Бостон, США

Ранее в рамках проекта «Молекулярный полиморфизм человека» создана уникальная база данных несинонимичных SNP человека, характеризующая их с точки зрения возможного воздействия на структуру и функцию белка. В ходе реализации проекта в 2007 г. произведено совершенствование разработанного ранее веб-интерфейса для доступа к базе данных несинонимичных полиморфизмов с предсказанной функциональностью, развитие интеграции с базами данных биологических последовательностей и оптимизация системы внутреннего представления и обработки данных. За счет привлечения новых типов биологической информации и уточнения методов анализа параметров SNP осуществлено дальнейшее развитие вычислительного метода для анализа несинонимичных полиморфизмов и предсказания их функциональности. Использование новой процедуры построения множественного выравнивания последовательностей белков и последующего расчета весов аминокислотных остатков позволяет снизить уровень ошибок первого и второго рода с 27 % и 11 % до 17 % и 6 % соответственно. Выясняется эффективность учета нуклеотидного контекста замены для повышения точности классификации.

Исследована связь феноменов SNP и альтернативного сплайсинга, обеспечивающих молекулярный полиморфизм генома человека. На ос-нове анализа плотности SNP и замен между человеком и шимпанзе показано, что в альтернативно сплайсируемых участках генов по сравне-нию с конститутивными участками понижен уровень действия отрица-тельного отбора, что выражается в увеличении плотности несинони-мичных полиморфизмов. В свою очередь, на основе статистического теста Макдональда-Крейтмана установлен факт наличия положительного отбо-ра в альтернативно сплайсируемых участках генов, приводящий к тому, что в этих участках до 24 % аминокислотных замен между человеком и шимпанзе фиксировались в результате положительного отбора.

Публикации в 2007 г.:

  1. Reuveni E, Ramensky VE, Gross C. Mouse SNP Miner: an annotated database of mouse functional single nucleotide polymorphisms. BMC Genomics. 2007 ;8:24.

  2. В.Е.Раменский, Ш.Р.Сюняев. Поиск функциональных несинони-мичных полиморфизмов в геноме человека с помощью вычислительного метода PolyPhen. «Молекулярный полиморфизм человека: индивидуальное разнообразие биомакромолекул: монография». Под ред. С.Д.Варфоломеева. Москва, изд-во РУДН, 2007 г.

  3. V.Ramensky, R.Nurtdinov, A.Neverov, A.Mironov, M.Gelfand. Positive selection and alternative splicing in human genes. In: Proceedings of the Third Moscow Conference on Computational Molecular Biology (MCCMB'07), Moscow, July 2007.

КОМПЛЕКСНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО ПОЛИМОРФИЗМА КАК НОВЫЙ ПОДХОД В ИССЛЕДОВАНИИ МЕХАНИЗМОВ ЗАЩИТЫ КЛЕТОК ЧЕЛОВЕКА ОТ МУТАГЕНОВ

Г.Д.Засухина, Н.С.Кузьмина, И.М.Васильева, Ж.М.Шагирова

Институт общей генетики им. Н.И.Вавилова РАН, Москва

Наследственные заболевания человека характеризуются различием многих наследственных детерминант, в том числе генетическим полиморфизмом. В ряде случаев при наследственных заболеваниях человека отмечаются изменения в чувствительности клеток к мутагенам, обусловленные первичным или вторичным ингибированием репарации ДНК. Вместе с тем остается неясным, какая связь имеется между репарацией ДНК и системой детоксикации, которая, возможно, иногда может компенсировать дефекты системы восстановления индуцирован-ных повреждений ДНК. В качестве модели были исследованы клетки, характеризующиеся дефектом репарации гамма-индуцированных повреж-дений ДНК: клетки, полученные от пациентов с синдромом Дауна (12 человек) и клетки, полученные от пациентов с синдромом Элерса-Данлоса (39 человек). В контрольной группе было исследовано 62 человека. Таким образом, было увеличено, по сравнению с ранее опубликованными данными, число пациентов с синдромом Элерса-Данлоса, а также исследованы ранее не изученные клетки пациентов с синдромом Дауна и увеличен спектр изучаемых генов детоксикации: кроме генов GSTM1, GSTT1,GSTP1, CYPIAI был изучен полиморфизм гена MTHFR – метилтетрагидро-фолатредуктазы, детерминирующий метаболизм фола-тов, который описан как измененный при синдроме Дауна (Hobbs et al., 2000). Выявлено, что имеются различия по полиморфизму гена GSTM1 между клетками больных синдромом Элерса-Данлоса и клетками здоровых доноров: наблюдается 2-кратное уменьшение носителей генотипа GSTM1 0/0 у пациентов с синдромом Элерса-Данлоса. Возможно, эти данные можно трактовать как некоторую компенсацию дефекта репарации, когда отбираются генотипы с ферментативной активностью на ранних стадиях развития. Кроме того, по полиморфизму гена GSTP1 наблюдалась тенденция к накоплению мутантов генотипа GG и носителей редкого мутантного генотипа AG по гену CYPIAI. Анализ полиморфизма тех же GST-генов у пациентов с синдромом Дауна показал сравнительно высокое насыщение мутантными генотипами. Однако небольшое число обследованных пациентов не дает возможность оценить достоверность этого наблюдения.

Таким образом, показано, что при одном и том же фенотипическом проявлении повышенной радиочувствительности у пациентов с различными наследственными патологиями отмечается разнообразие по генам детосикации, характеризущими особенности исследуемых синдромов.

ИДЕНТИФИКАЦИЯ АССОЦИАЦИЙ АЛЛЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ПОЛИМОРФНЫХ ГЕНОВ-СУПРЕССОРОВ ОПУХОЛИ, ОБУСЛОВЛИВАЮЩИХ ВЫСОКИЙ РИСК РАЗВИТИЯ РАКА МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ У ЖЕНЩИН

М.М.Асланян, Е.С. Цырендоржиева, С.С. Литвинов,

М.И. Емельянова, В.А. Тарасов

Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, Москва

В настоящее время имеются многочисленные доказательства того, что функциональное состояние генов и имеет определенное значение в развитии рака молочной железы у женщин. Показано, что высоко-пенетрантные мутации в этих генах в гетерозиготном состоянии лежат в основе значительной доли семейных форм рака. Однако 90-95 % всех случаев злокачественных опухолей связаны с спорадическими формами рака, природа которых остается не выясненной. В этой связи цель данной работы заключается в исследовании генетической природы предрасположенности к развитию рака молочной железы у женщин.

В работе исследовались образцы ДНК, выделенные из крови двух групп женщин: больных спорадической формой рака молочной железы (151 образец) и контрольной группы (191 образец). Образцы крови боль-ных раком молочной железы поступили из лаборатории клинической Ге-нетики ВВОНЦ РАМН им. Н.Н. Блохина. Анализ полиморфизма осу-ществляли с помощью двух методов ПЦР-ПДРФ (RFLP) и ПЦР с мо-дифицированными праймерами (dCAPS). При анализе двадцати шести полиморфных сайтов в девяти генах-супрессорах опухолей впервые идентифицированы группы генотипов, характеризующиеся высоким и низким риском развития спорадических форм рака молочной железы у женщин, которые могут лежать в основе более 20-25 % случаев возник-новения этого типа заболевания. Для генов BRCA1 и BRCA2, функция которых играет ключевую роль в развитии этого типа злокачественных новообразований, впервые установлены гаплотипы, которые могут лежать в основе более 95 % наблюдаемых генотипов, как в группе больных, так и в контрольной группе. При анализе парных сочетаний исследуемых генов впервые показано, что генетическая структура группы больных статистически значимо отличается от таковой в контрольной группе.

Впервые показано, что большинство отобранных ассоциаций полиморфных сайтов, характеризующихся высоким риском развития рака молочной железы, содержат гетерозиготы по полиморфному сайту W в кодоне 39 гена MSH6, а также гомозиготы по «редкому» варианту сайта S гена BRCA1 или гомозиготы по часто встречающемуся варианту сайта T в кодоне 185 гена NBS1, продукт которого ассоциирован с белком BRCA1 и является частью репарационного комплекса.

Обнаруженные ассоциации с низким риском развития рака молочной железы характеризуются наличием в них гомозиготы по «редкому» варианту сайта J в кодоне 72 гена P53, который играет ключевую роль в контроле апоптоза и процессов репарации ДНК, а также гомозиготы по часто встречающемуся варианту сайта S гена BRCA1. Полученные результаты могут быть использованы при создании системы ранней диагностики и паспортизации населения по предрасположенности к возникновению исследованного типа заболевания.

Ранее при изучении полиморфизма тридцати одного сайта в четырнадцати генах-супрессорах опухоли нами были идентифицированы ассоциации полиморфных сайтов статистически значимо сцепленных с высоким риском развития рака молочной железы у женщин. Было идентифицировано более десяти ассоциаций полиморфных сайтов, которые с высоким уровнем статистической значимости оказались сцеплены с высоким риском развития рака молочной железы у женщин, однако, анализ проводился на сравнительно небольшой выборке. Число женщин в группе больных составляло 151, контрольная группа была представлена 191 женщиной. В отчётный период выборка была значительно расширена до примерно пятисот в группе больных и более трёхсот в контроле. Звездочкой (*) и цветом заливки выделены сайты, для которых проведён анализ связи полиморфизма с риском развития рака молочной железы на этой увеличенной по численности выборке.

Видно, что все отобранные варианты, характеризующиеся высоким риском развития рака молочной железы, содержат редкий вариант аллеля s гена BRCA1 и/или редкий вариант исследованного полиморфного сайта гена MSH6, обозначенного нами w. При этом в некоторых комбинациях эти аллели присутствуют либо в гомозиготном состоянии (ss), либо в гетерозиготном (wW) состоянии. В других вариантах требуются их присутствие, независимо от того находятся ли они в гомозиготном или гетерозиготном состоянии. В этом случае они обозначаются одной буквой и выделены красным цветом (s, w). В двух последних ассоциациях представлен полиморфный сайт ранее не исследованного гена BRIP1. Данные ассоциации характеризуются сниженным риском развития рака молочной железы у женщин. Это является ещё одним указанием на то, что изменения функции этого гена играет заметную роль в процессе развития рака молочной железы. Ранее, как уже говорилось, показано, что полная потеря функции этого гена приводит к увеличению риска развития рака молочной железы примерно в два раза.

В 2007 году сформирована коллекция образцов крови больных раком толстого кишечника, которая постоянно пополняется. В настоящее время она содержит примерно двести образцов крови. Начата работа по идентификации ассоциаций полиморфных сайтов определяющих повышенный риск развития этой формы рака. Показано, что у носителей ассоциации, содержащей редкий вариант гена MSH6 и гомозиготу по часто встречающемуся варианту гена OGG1 (sUU) статистически значимо увеличен риск развития рака толстой кишечника. При проведении анализа использованы случаи так называемой спорадических форм рака, однако деление на «семейные», наследуемые и спорадические формы рака в значительной мере условны. При идентификации «семейных» форм выявляются мутантные аллели генов, обладающие высокой пенетрантностью. Мутантные аллели с низкой пенетрантностью, как правило, не выявляются и относятся к спорадическим формам рака. При этом вероятность регистрации семейных форм зависит от средней численности семьи в различных этнических популяциях.

Обнаруженные ассоциации с низким риском развития рака молочной железы характеризуются наличием в них гомозиготы по «редкому» варианту сайта J в кодоне 72 гена P53, который играет ключевую роль в контроле апоптоза и процессов репарации ДНК, а также гомозиготы по часто встречающемуся варианту сайта S гена BRCA1.

Результаты могут быть использованы при создании системы ранней диагностики и паспортизации населения по предрасположенности к возникновению исследованного типа заболевания

ТЕХНОЛОГИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО АНАЛИЗА ИНСЕРЦИОННОГО ПОЛИМОРФИЗМА РЕТРОЭЛЕМЕНТОВ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ

ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ОСНОВ ОНКОЛОГИЧЕСКИХ И АУТОИММУННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

Ю.Б.Лебедев1), И.З.Мамедов1), А.Л.Амосова1), С.В.Устюгова1)

1)Институт биоорганической химии им. академиков М.М.Шемякина
и Ю.А.Овчинникова РАН, Москва

Современные данные сравнительной геномики подтверждают, что ретроэлементы (РЭ) составляют структурный каркас секвенированных геномов млекопитающих. По существующим оценкам десятки тысяч копий Alu и L1 повторов видоспецифичны, а приблизительно половина из них могут представлять инсерционные РЭ полиморфизмы человека. Согласно общепринятой к настоящему времени гипотезе, амплификация РЭ является одним из существенных движущих факторов молекулярной эволюции, а инсерционный полиморфизм РЭ представляет богатый источник вариабельности генома человека. В том числе широко обсуждается возможная связь РЭ полиморфизмов с развитием опухолевых, аутоиммунных и некоторых других мультигенных заболеваний человека. Наряду с изучением структурной вариабельности генома человека, еще более остро стоит проблема определения функциональной роли РЭ в развитии патогенных состояний. Одним из возможных путей ее решения признано выявление активируемых копий РЭ, способных изменять уровень и специфичность экспрессии окружающих генов человека.

Авторами настоящего проекта разработана оригинальная технология, направленная на полногеномную идентификацию и определение модуля-ций транскрипции аллельных вариантов генов человека, связанных с от-дельными типами онкологических или аутоиммунных заболеваний. В хо-де выполнения проекта в 2007 году нами была продолжена экспери-ментальная идентификация РЭ полиморфизмов в серии выборок индиви-дуальных геномных ДНК, среди которых были проанализированы этни-чески разнородная выборка из 60 здоровых доноров, пулированные ДНК из 37 образцов рака молочной железы и 16 образцов Т-клеточных лим-фом. Открыто около 80 новых РЭ полиморфизмов и созданы соответ-ствующие молекулярно-генетические маркеры. Результаты эксперимен-тального и биоинформатического анализа суммированы в интерактивной базе данных инсерционных РЭ полиморфизмов генома человека, размещенной на портале ИБХ РАН (/labcfg/Home.html). База данных содержит характеристики свыше 1,5 тысяч диморфных инсерций Alu, LINE1P и HERV-K LTR элементов, около 30 % которых локализованы в интронных или регуляторных областях известных и кандидатных генов человека. Функциональному анализу интронных РЭ полиморфизмов посвящена вторая часть проводимых нами исследований. В качестве основного подхода используется оригинальный метод срав-нительного анализа уровня и специфичности транскрипции аллельных пар генов, отличающихся по интронным инсерциям ретроэлементов. На предыдущем этапе проекта при анализе гетерозиготных опухолевых клее-точных линий нами был выявлен ингибирующий эффект полиморфных AluYa5/b8 и L1Hs инсерций на транскрипционную активность соответствующих аллелей. К настоящему времени ингибирующий эффект показан для 26 генов различных функциональных групп и продолжается увеличиваться число анализируемых локусов генома. Изучение возможных механизмов обнаружило, что присутствие интронного ретроэлемента способно приводить к преждевременной остановке транскрипции РЭ-содержащего аллеля или изменению спектра ядерных белков, связывающихся с РЭ-содержащим аллелем по сравнению с предковым. Результаты сравнительного анализа транскрипции аллельных пар как в клеточных линиях, так и в клетках лимфоцитарной фракции крови показали явно выраженный тканеспецифический характер степени проявления и механизмов ингибирующего воздействия полиморфных РЭ на экспрессию генов человека.

АНАЛИЗ ГАПЛОГРУПП Y ХРОМОСОМЫ У НАРОДОВ ЕВРАЗИИ

И МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РЯДА НАСЛЕДСТВЕННО ОБУСЛОВЛЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

Э.К. Хуснутдинова, И.М. Хидиятова, А.С. Карунас, Р.И. Хусаинова, В.Л.Ахметова, М.А. Бермишева, И.Р. Гилязова, А.В. Казанцева, Т.Г.Носкова, Г.Г. Фасхутдинова, Ю.В. Федорова, А.Х. Хузина, Л.И.Селезнева, Э.С.Галимова, А.С. Лобов, Б.Б. Юнусбаев, И.А. Кутуев

Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН, Уфа

Проведен анализ 43 биаллельных маркеров нерекомбинирующего участка Y хромосомы в 37 популяциях Евразии. Выявлена значительная генетическая дифференциация популяций по данным частот гаплогрупп Y хромосомы, что объясняется феноменом патрилокальности. Геногеографический анализ свидетельствует о значительном циркум-полярном потоке генов в направлении с востока на запад на территории Северной Евразии. Проведено изучение 22 генов-кандидатов 8 широко распространенных наследственно обусловленных заболеваний с учетом этнической принадлежности больных.

Обнаружена ассоциация алкогольного психоза с генотипом ADH2B*С/*Т у русских (OR=4.15) и татар (OR=4.64), гаплотипом ADH2B*Arg*T локуса RsaI гена алкогольдегидрагеназы 1В (ADH2B) у русских (OR=1.60), с генотипом ADH2C*G/*Т локуса EcoRI гена (ADH2C) у башкир (OR=2.21), гаплотипом ADH2С*G*G*A полиморфных маркеров EcoRI, HaeIII и Ile349Val в гене ADH2С (OR = 2.20) у башкир.

Маркерами повышенного риска униполярной депрессии являются генотип TPH2*A/*A (OR=1.61) и аллель TPH2*A (OR=1.31) полиморфизма A6526G гена TPH2, генотип MTHFR*T/*T (OR=2.03) и аллель MTHFR*T (OR=1.35) полиморфного локуса C667T гена MTHFR, генотип HTR1A*C/*C (OR=1.67) полиморфного локуса гена HTR1A.

Установлено, что маркерами повышенного риска развития псориаза являются аллель Сw*6 (OR=3.5) и генотип Сw*6/Сw*6 гена HLA-C (OR=2.4), аллели 325*Т (OR=3.76), 1723*Т (OR=4.95), 1911*G (OR=1.74), 2327*G (OR=2.65) и генотипы 1911*G/1911*G (OR=1.69), 325*Т/*Т (OR=5.91), 2327*G/*G (OR=4.34) гена HCR, а также гаплотип HLACw*6/HCR*325Т/HCR*1911G/CDSN*1243С. Аллель 1243*С (OR=2.14) и генотип 1243*C/*C гена корнеодесмозина CDSN ассоциирован с псориазом у русских (OR=2.26).

Установлено, что мутации CHEK2dele9,10(5kb) (OR=20.8) и IVS2+1G>A гена CHEK2, генотипа *Arg72/*Рro72 гена опухолевого супрессора (ТР53) являются маркерами высокого риска развития рака молочной железы (р<0,05, OR=1.8).

Обнаружено, что аллель «медленного ацетилирования» NAT2*S3 локуса c.857G>A ассоциирован c возрастом манифестации болезни Паркинсона (БП) от 40 до 60 лет (OR=2.2), генотип NAT2*S2/*S2 и аллель NAT2*S2 локуса c.590G>A являются генетическими маркерами риска развития БП у татар (OR=2.46), а также генотип NAT2*S2/*S2 ассоциирован с тяжелой стадией БП (OR=3.24). Генотип *6/*8 гена THO1 является генетическим маркером риска в общей выборке больных (OR=2.79), при акинетико-ригидной форме (OR=4.75), а также при 3-й (OR=3.12) и 4-й (OR=3.04) степенях тяжести БП. Показано, что маркерами повышенного риска бронхиальной астмы являются генотипы IL1B*3953С/*С (OR=1.58) локуса 3953C>T гена интерлейкина 1, GSTM1*0/*0 (OR=1.27) гена детоксикации ксенобиотиков GSTM1.

Проведенный анализ ассоциации промоторного полиморфизма –590C>T гена интерлейкина-4 и двух полиморфных вариантов Ile50Val и Gln576Arg гена α-цепи рецептора интерлейкина-4 с аллергическим ринитом выявил, что аллель IL4Rα*Val50 является маркером повышенного риска развития аллергического ринита у татар (OR=1.9).

Аллель PCOL1*D и генотип PCOL1*I*D гена коллагена 1 типа (COL1A1) и гаплотип PCOL2*G/PCOL1*D/SpI*s (р=0,04; β=2,02) являются факторами повышенного риска развития переломов у русских. Генотип CALCA*10*10 гена кальцитонина (CALCA) ассоциирован с повышенными показателями МПКТ поясничных позвонков у женщин русской этнической принадлежности (F=4,033; р=0,019), генотип CALCA*17*17 ассоциирован с низкими показателями МПКТ у татар (F=4,502; p=0,021).

ИССЛЕДОВАНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИМОРФИЗМА ПРОТЕОМА МОЧИ ЧЕЛОВЕКА НОВЫМ МЕТОДОМ ТОЧНОЙ МАССОВОЙ МЕТКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ ИОННОГО ЦИКЛОТРОННОГО РЕЗОНАНСА

Е.Н.Николаев 1, 2, А.С.Кононихин 1, 2, В.Г.Згода 3, С.А.Мошковский 3, О.Н.Харыбин 2, 3, И.А.Попов 1, 2, Д.М.Автономов 1, 2, И.А.Агрон 3, В.С.Курова 1, С.Д.Варфоломеев 1

1 Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН

2 Институт энергетических проблем химической физики РАН

3 Институт биомедицинской химии РАМН

Протеомика занимается систематическим исследованием белков с целью получения информации по их структуре и функциям в биологических системах. Протеом представляет собой набор белков, присутствующих в клетке, ткани или жидкости тела в данный момент времени, в данной среде, в данном физиологическом или патологическом контексте. Протеомные исследования требуют проведения анализа большого количества образцов в различных физиологических условиях и в разных средах. Динамическая природа протеома является основной трудностью в протеомном анализе и необходимы мощные аналитические методы для обнаружения изменений в картине протеома и соотнесения наблюдаемых изменений с физико-патологическим состоянием исследу-емого объекта. Недавно было показано, что если масса пептида может быть измерена с точностью, достаточной для его однозначной иденти-фикации среди всех пептидов, предсказанных по данной геномной последовательности, то она (масса) может служить биомаркером для определения исходного белка. Требуемая точность измерений (одна миллионная доля измеряемой массы) достигается при помощи масс спектрометрии ионно-циклотронного резонанса с преобразованием Фурье (FTICR), как было показано в прошлых работах лаборатории. Это делает возможным применение высокопроизводительных количественных методов с применением хромато-масс-спектрометрии. Развиваемый нами метод точной массовой метки – времени элюции основан на двухстадий-ном подходе, использующим жидкостную хроматографию и масс- спектрометрию ионного циклотронного резонанса. Разработаны альтернативные стандартному методу приготовления биологических жидкостей для анализа с целью увеличения количества детектируемых белков включающие фильтрацию, избавление от альбумина и введение ингибитора протеаз. Разработаны методы трипсинолиза белковых смесей образцов мочи с мечением изотопом 18О. Также разработаны методы нормирования хроматограмм пептидов-продуктов трипсинолиза белковых смесей для унификации времен элюции пептидов из хроматографической колонки и сформулированы рекомендации по подбору внутренних стандартов. Проведено дальнейшее совершенствование методов ионизации пептидов с целью достижения высокой чувствительности при масс-спектрометрическом анализе путем использования самодельных хроматографических колонок комбинированных с электроспрейными эмиттерами. Проведены серии хромато-масс-спектрометрического анализа белковых смесей из мочи отдельных доноров и пула мочи от многих доноров при разных способах приготовления образцов. Выявлены сильные влияния на протеомный состав образцов как методов приготовления, так и индивидуальных различий доноров. Был опробован метод MRM (multiple reaction monitoring) с целью повышения динамического диапазона аналитической платформы и чувствительности путем измерения продуктов диссоциации только специфичных для интересующего белка пептидов, выбранных методами биоинформатики. Показано, что его применение может поднять чувствительность детектирования пептидов более чем на порядок величины. Проведено дальнейшее совершенствование методов фрагментации пептидов при MS/MS анализе с использованием столкновительной диссоциации, многофотонной лазерной диссоциации и диссоциации при захвате медленных электронов. Созданы протоколы выбора параметров процессов столкновительной диссоциации, многофотонной лазерной диссоциации и диссоциации при захвате медленных электронов для получения наиболее полной и информативной фрагментации при использовании этих трех методов фрагментации. Усовершенствована разработанная в лаборатории программа выявления и характеризации посттрансляционных модификаций и проведен поиск посттрансляцион-ных модификаций белков мочи с ее помощью

Связь полиморфизма определенных генов

с психическими свойствами человека: агрессивность, восприятие времени

О.В.Сысоева1, Г.В.Портнова1, Н.В.Малюченко 2, М.А.Тимофеева 2, М.А.Куликова 2, А.Г.Тоневицкий 2, А.М.Иваницкий 1

1 Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва, Россия

2 Биологический факультет МГУ им. Ломоносова

Дополнительные исследования группы девушек-неспортсменок под-твердили данные о связи полиморфизма гена 5-HTT c опосредованно-стью выражения агрессивности у женщин (опросник Басса-Дарки), полученные в прошлом году на спортсменках синхронного плавания: косвенная агрессия увеличивается, а негативизм уменьшается у лиц с коротким аллелем (SS), по сравнению с другими группами (SL, LL). Сопоставление группы синхронисток и неспорсменок позволило оценить взаимовлияние спортивной среды и генетического полиморфизма на различные аспекты агрессивности. Было показано, что спортсменки синхронного плавания обладали более низкими значениями по физической агрессивности, негативизму и вербальной агрессии, по сравнению с контрольной группой, уравненной по возрасту. Эта зависимость прослеживалась как внутри каждого генотипа, так и для группы в целом. Можно предположить, что спорт способствует пониже-нию данных аспектов агрессивности. Раздражительность была меньше у спортсменок, но только внутри SS-генотипа, что предполагает сложное взаимодействие генетических и средовых факторов. Частота встречаемости SS генотипа не отличается между группой спортсменок и студенток, не занимающихся спортом. Но процент носителей LL генотипа больше, а LS генотипа меньше среди синхронисток. Это может свидетельствовать о том, что LL-полиморфизм, ранее ассоциированный с большей устойчивостью к стрессу, важен для успешности в профессио-нальном синхронном плавании. Другой блок исследований выявил связь индивидуальных особенностей восприятия различных интервалов времени с разными генами, что соответствует результатам проведенных ранее физиологических исследований. В работе показано, что эти физиологические механизмы имеют также различную молекулярно-нейрохимическую основу. Данный подход, таким образом, способствует преодолению имеющегося разрыва между исследованиями системного и молекулярного уровня.

МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ПОЛИМОРФИЗМ ФЕРМЕНТОВ ЧЕЛОВЕКА

И.Н. Курочкин1,2), В.С. Курова1), Г.В. Дубачёва2), М.В. Порус2), А.В.Немухин1,2)

1) Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН
2)Химический факультет Московского государственного университета

имени М.В. Ломоносова

Объектом исследования данного проекта являются ферменты человека, сигнальные белки и их молекулярное разнообразие. Важнейшей задачей настоящего этапа выполнения проекта является разработка унифицированных платформ анализа ферментативных активностей в биологических жидкостях. Были исследованы возможности трех типов аналитических платформ: электрохимической, масс-спектрометрической и платформы, основанной на использовании гигантских нелинейных оптических эффектов на поверхности наночастиц металлов (SERS).

Для электрохимической платформы была показана возможность одновременной регистрации нескольких ферментативных реакций и выделения вкладов отдельных ферментов на основе анализа кинетических кривых накопления продуктов. Так, в частности, разработан метод одновременного количественного определения ацетилхолинэстеразы, бутирилхолинэстеразы и карбоксилэстеразы в смеси, основанный на использовании двухэлектродной сенсорной системы, состоящей из холиноксидазного и тирозиназного биосенсоров. Разработанная система позволяет за короткое время определять содержания этих трёх ферментов со средней ошибкой 8 %. Методы протеомного анализа на основе масс-спектрометрии позволяют идентифицировать белки даже в таких сложных объектах, как конденсаты выдыхаемого воздуха человека (КВВ). Несмотря на ультранизкие концентрации белка (<1 мкг/мл) и сложный состав конденсата, для каждого образца здорового донора удалось идентифицировать масс-спектры 10-20 белков. Исследование КВВ шести здоровых доноров в возрасте от 20 до 40 лет показало, что мажорными белками в образце являются клеточные кератины. Инвариантными для всех проб являются пары цитоскелетных кератинов 1/10 и 2/9. Мутаций в последовательностях этих белков у здоровых доноров выявлено не было. Качественный состав других кератинов существенно отличается для каждого индивидуального образца. В некоторых конденсатах присутствуют почти все пары (4/13, 5/14, 6/15, 6/16, 8/18), а также независимые кератины внутреннего эпителия (7, 20) и кожи (17, 19). В других же обнаружены лишь одна или две таких пары, а также неполные пары, представленные либо кислотной компонентой (кератины типа I), либо основной компонентой (кератины типа II). Особый интерес представляют пептидные фрагменты, идентифицирующие изоформы кератинов разных типов. Например, в индивидуальных образцах найдены кератины 1В (кератин 77), кератин 28, а также несколько изоформ кератина 6 (6 F, 6B, 6 irs 3).

Проведен анализ возможностей использования метода SERS для высокопроизводительного анализа ферментативных активностей в биологических жидкостях. На основе проведенного анализа и данных современной литературы сделан вывод об исключительной перспективности метода SERS для целей изучения молекулярного полиморфизма ферментов. Были продолжены работы по развитию математических методов обработки генетической и протеомной информации. Пополнена компьютерная база, обобщающая собственные и литературные данные, являющиеся основой разработки теоретических представлений о значимости выявленных изменений ДНК и ферментов для физиологического и медицинского статуса человека.

ИЗУЧЕНИЕ БИОХИМИЧЕСКОГО ПОЛИМОРФИЗМА СН-ДОМЕН СОДЕРЖАЩИХ И ДРУГИХ АКТИН-СВЯЗЫВАЮЩИХ БЕЛКОВ

ПРИ РАКЕ ПРОСТАТЫ

В.О.Попов1), С.С.Шишкин1), Л.И.Ковалев1), И.Н.Крахмалева1), Л.С.Еремина1), К.В.Лисицкая1), О.С.Соколова2), И.Ю.Торопыгин3), Н.К.Дзеранов4), М.А.Ковалева1), К.И.Тотров4), И.В.Кононков5),О.Б.Лоран5)

1)Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН, Москва;
2)Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва;
3)НИИ биомедицинской химии им. В.Н. Ореховича РАМН, Москва;
4)НИИ урологии Росмедтехнологий, Москва;
5)Российская медицинская академия постдипломного образования, Москва

Использование разных подходов для комплексного изучения полиморфизма актин-связывающих белков (АСБ) и, в частности, АСБ, содержащих так называемые СН-домены, представляет значительный интерес для выяснения особенностей состояния клеточного цитоскелета и его изменений при опухолевой трансформации. В соответствии с целями проекта, направленного на обеспечение разработки методов эффективной диагностики рака простаты (РП), был проведен сравнительный анализ биопсийных и/или операционных материалов при раке и гиперплазии простаты с помощью двумерного электрофореза по по О’Фарреллу и при использовании компьютерного анализа результатов, а также MALDI-TOF масс-спектрометрии для идентификации белков. Полученные результаты позволили построить синтетическую двумерную карту и на ее основе сформировать (с использованием программы Firefox 2 и ряда программных средств из набора Microsoft Office) компьютерную базу данных о «мажорных» белках тканей простаты человека с РП, в которую включили 64 белковые фракции. Общее число идентифицированных белков превысило 80 и среди них выявлено несколько изоформ СН-домен содержащих АСБ, а также некоторых других АСБ, в частности, изоформа 1 аннексина 2, один из вариантов изоформы 2 аннексина 2 и две дополнительные изоформы трансгелиновых белков (4301690, 4330625). В структуре 16 из идентифицированных белков обнаружены так называемые «конфликтные» определения аминокислотных остатков, что в некоторых случаях является проявлениями белкового полиморфизма.

Для обеспечения исследований сформирована также база данных, содержащая личностную информацию и результаты генотипирования в сочетании с некоторыми медицинскими или физиологическими характеристиками пациентов с опухолевыми заболеваниями простаты (рак или гиперплазии) и лиц контрольных групп (n400). Собрано несколько ДНК-коллекций и разработана система кодирования, что позволяет эффективно использовать имеющиеся материалы для разработок новых методов диагностики и определения групп риска возникновения РП при гарантированной конфиденциальности. На образцах ДНК из этих коллекций с помощью специальной модификации ПЦР в реальном времени (Taqman-анализ для дискриминации аллелей) было проведено сравнительное изучение встречаемости аллелей двух известных SNP’s (rs 11072170 – T/C, ведущего к аминокислотной замене 239 E/G, и rs 2306277 – C/T с заменой 463 P/L) в гене FMN1, который кодирует АСБ формин. Параллельно был проведен анализ еще одного SNP (1630 А/C) в гене GHR, который обеспечивает синтез рецептора гормона роста – принципиально значимого участника гормональной системы регуляции клеточной пролиферации. Результаты показали существенные различия между проанализированными выборками, например, у больных РП соотношение TT, TC и СС для SNP rs 11072170 оказались: 4,8, 33,3 % и 61,9 %, тогда как в контрольной группе: 16,6, 58,3 % и 25,6 % соответственно. Таким образом, полученные данные свидетельствуют о возможности использования генотипирования по определенным SNP’s для формирования групп риска РП.

Работа поддержана Программой Президиума РАН «ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ НАУКИ – МЕДИЦИНЕ» и ОАО МКНТ, проект «Исследования молекулярных нарушений при раке простаты для разработки эффективных методов диагностики».

МИКРОСАТЕЛЛИТНАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ В ПОПУЛЯЦИЯХ ЧЕЛОВЕКА

Л.А.Животовский

Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, Москва

Микросателлиты (или STR) являются важными маркерами для решения проблем судебной генетики и генетической истории популяций, где они играют роль «молекулярных часов». Во многих странах создаются базы STR-данных, однако мало данных по STR-полиморфизму населения России и ближнего зарубежья. Вместе с тем этническое разнообразие населения России диктует необходимость изучения полиморфизма микросателлитов.

Основные результаты.Референтные популяционные базы данных по «судебным» микросателлитным локусам. Совместно с коллегами из Беларуси была создана база данных по 15 аутосомным локусам населения Республики Беларусь для целей судебной генетики. Эта база данных включает как популяционный уровень сбора материала, так и по делам о спорном отцовстве. Предложена единая система референтных данных для Беларуси. Исследован ряд этнических групп Сибири и Дальнего Востока по 17 локусам: коряки, чукчи, эвены, тувинцы, алтайцы, буряты, сойоты, тофалары, хакассы, монголы, корейцы. Большинство из этих популяций значительно отличаются друг от друга по частотам аллелей, особенно те из них, что были подвержены эффекту «бутылочного горлышка» в историческом прошлом. Изучен ряд этнических групп Волго-Уральского региона угрофинской и тюркской языковой групп по 10 локусам: мари, мордва-эрзя, коми-пермяки, удмурты, башкиры, татары-мишары, чуваши. Кроме того, в последней работе были исследованы выборки якут и молдаван, а в каждом из всех этих исследований было изучено русское население различных районов Европейской части России. Большинство этих популяций значительно отличались друг от друга по частотам аллелей, а многие из них были неравновесны по отдельным локусам или по их парным комбинациям. Всё вместе (и отличие популяций друг от друга, и их генетическое неравновесие) указывает на необходимость тщательного анализа референтных популяционных баз данных с целью их использования для судебно-медицинских генетических экспертиз, поскольку в судебных экспертных заключениях вычисление вероятностей идентификации и родства основано на неверном допущении об однородности популяций и их генетической равновесности.

Филогеография и популяционная история гаплогруппы N Y-хромосомы. Одна из наиболее распространенных Y-гаплогрупп в Российских популяциях является гаплогруппа N. Мы установили, что значительная частота её встречаемости в Сибири и Восточной Европе обусловлена её недавней экспансией через Сибирь от места её происхождения во Внутренней Азии, где она зародилась 12-14 тыс. лет назад. Её основная ветвь N3 возникла и распространилась на территории современного Китая, прошла через «бутылочное горлышко» в Сибири и вторично увеличилась в численности в Восточной Европе. Другая важная ветвь, N2, образовала азиатскую и европейскую группы микросателлитных гаплотипов; последняя затем распространилась в угрофинских народах. Эти данные позволяют утверждать, что в позднем плейстоцене/голоцене возникли миграции палеолитического проис-хождения из Юго-Восточной Азии в Европу через Сибирь.

Публикации. По материалам исследования в 2007 г. опубликованы со ссылкой на грант «Фундаментальные науки – медицине»: 2 статьи в международных журналах и в 2 в российских изданиях, 3 статьи представлены к публикации; итого – 7 статей.

ЦКБ РАН

ВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКСНОЙ ТЕРАПИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОДОГРЕВАЕМОЙ КИСЛОРОДНО-ГЕЛИЕВОЙ СМЕСИ НА СОСТОЯНИЕ КАРДИОРЕСПИРАТОРНОЙ СИСТЕМЫ У БОЛЬНЫХ ХРОНИЧЕСКИМИ ОБСТРУКТИВНЫМИ ЗАБОЛЕВАНИЯМИ ЛЕГКИХ

Б.Н. Павлов, С.П.Григорьев, А.И. Алехин, Н.Г. Гончаров, Е.О.Лошкарева, М.Ю.Клишина, О.В.Александров

ГНЦ РФ – Институт медико-биологических проблем РАН
Российский государственный медицинский университет, Москва
Центральная клиническая больница РАН

В настоящее время в условиях ухудшающейся экологии, широкого распространения табакокурения отмечается неуклонный рост числа пациентов с хроническими обструктивными заболеваниями легких – хроническим обструктивным бронхитом (ХОБ) и бронхиальной астмой (БА). По прогнозам ВОЗ в XXI веке летальность от заболеваний органов дыхания будет занимать 2-3-е место в общей структуре причин смерти.

Лечение больных ХОБ и БА, как правило, требует постоянной меди-каментозной терапии, которая нередко оказывается недостаточно эффективной. Это связано с высокой частотой аллергических реакций и других побочных эффектов на лекарственные препараты, большим коли-чеством противопоказаний для назначения лекарственных средств, осо-бенно у больных с сопутствующими заболеваниями. Поэтому в последнее десятилетие все большее внимание привлекают возможности немедика-ментозных методов лечения, которые должны быть патогенетически обоснованы, безвредны, хорошо сочетаться с базисной терапией, позволяя уменьшить объем применения лекарственных препаратов.

Одним из перспективных методов немедикаментозной терапии хронических обструктивных заболеваний легких является применение подогреваемых кислородно-гелиевых газовых смесей, которые за счет физических свойств гелия улучшают газообмен, газовый состав крови и кислотно-щелочное равновесие, уменьшают работу дыхательной мускулатуры, оптимизируют деятельность дыхательного центра. При этом тепловое воздействие смеси приводит к возбуждению терморецепторов с последующим рефлекторным расслаблением гладкой мускулатуры бронхов, улучшению кровоснабжения легких, снижению вязкости мокроты и облегчению ее дренирования. Приведенные данные послужили основанием для разработки и внедрения этого метода лечения в комплексную терапию больных ХОБ и БА в Центральной клинической больнице Российской академии наук.

Целью работы являлась оценка влияния комплексной терапии с использованием подогреваемой кислородно-гелиевой смеси на состояние кардиореспираторной системы у больных ХОБ и БА.

Для оценки состояния респираторной системы под влиянием однократного сеанса дыхания подогретой кислородно-гелиевой смесью (КГС), а также курса комплексной терапии, больным ХОБ и БА проводились пневмотахография, пульсоксиметрия, капнография. Кроме того, исследовалась вариабельность сердечного ритма (ВСР). Клинические проявления заболевания и объем проводимой медикаментозной терапии анализировались по данным опросника, а также врачебного наблюдения и оценивались в баллах. Качество жизни больных оценивалось с использованием анкеты госпиталя Св. Георгия.

В работе использованы данные клинического и лабораторно-инструментального обследования 29 человек (10 женщин и 19 мужчин) в возрасте от 40 до 74 лет: 21 пациент с хроническим обструктивным бронхитом и 8 больных бронхиальной астмой инфекционно-зависимой формы средней степени тяжести в фазе обострения, находившихся на стационарном лечении в терапевтических отделениях ЦКБ РАН. Все пациенты были поделены на две группы. Первая группа (основная) включала 14 пациентов, получающих ингаляции подогреваемой КГС на фоне стандартного медикаментозного лечения. Вторая группа (контрольная) составила 15 больных, в лечении которых применялась только базисная терапия.

Дыхание газовыми смесями осуществлялось ежедневно в циклично-фракционированном режиме: дыхание смесью 5 мин, а затем дыхание атмосферным воздухом также в течение 5 мин (один цикл). Сеанс состоял из 5 циклов, курс терапии включал 10 сеансов.

Нагретая до 45 °С кислородно-гелиевая дыхательная смесь подавалась через маску пациенту при нормальном барометрическом давлении со скоростью 10-20 л/мин. Концентрация кислорода в баллоне 23 % ± 1 %, концентрация гелия 77 % ± 1 %.

Оценка динамики показателей ФВД у больных ХОЗЛ под влиянием курса комплексной терапии с использованием термогелиокса выявила значимое (p<0.05) улучшение вентиляционной способности легких, что проявилось в уменьшении выраженности бронхообструкции с увеличением ЖЕЛ, ФЖЕЛ, ОФВ1, ПОС, МОС75,50, СОС25-75 (в среднем на 24 %). У больных контрольной группы также отмечалась положительная динамика показателей ФВД, однако эти изменения были существенно меньше: курс стандартной терапии приводил к улучшению показателей ФВД в среднем на 7 %.

Следует отметить, что показатели ФВД у больных ОГ уже после пятого сеанса термогелиокса (середина курса лечения) статистически значимо не различались с аналогичными параметрами у пациентов КГ после курса стандартной терапии, что свидетельствует о быстрой положительной динамике вентиляционной способности легких под влиянием комплексной терапии. Таким образом, использование подогреваемой КГС уже в середине курса позволяет добиться таких же результатов, как и полный курс базисной терапии.

Свидетельством улучшения ФВД у пациентов ОГ являлась положительная динамика газового состава крови с повышением сатурации крови кислородом. Терапия КГС позволяет в короткие сроки улучшить насыщение крови кислородом у больных ХОЗЛ, причём достоверное увеличение SрО2 отмечалось как сразу после сеанса ингаляции КГС (в среднем на 7 %), так и после полного курса (приблизительно 9 %).

Показатели ВСР у больных ХОБ и БА в фазу обострения свидетельствовали об уменьшении вегетативной регуляции сердечного ритма, увеличении централизации регуляции ритма при одновременном уменьшении воздействия автономной нервной системы с гиперсимпатикотонией. После первых сеансов термогелиокса происходило повышение тонуса симпатической нервной системы, что может являться приспособительной реакцией организма к терапии гелиоксом. Под влиянием курса комплексной терапии с применением термогелиокса повышалась вариабельность ритма сердца за счет увеличения влияния парасимпатической нервной системы, снижения централизации управления ритмом сердца, что свидетельствует о тенденции к нормализации регуляции ритма сердца под влиянием КГС.

Таким образом, комплексная терапия пациентов с хроническими обструктивными болезнями легких с использованием подогреваемой КГС повышает эффективность лечения.

КОМПЛЕКСНАЯ ПОЭТАПНАЯ ПРОГРАММА РЕАБИЛИТАЦИИ ПАЦИЕНТОВ, ПЕРЕНЕСШИХ ОСТРОЕ НАРУШЕНИЕ МОЗГОВОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ, ПОВРЕЖДЕНИЕ СПИННОГО МОЗГА,

А ТАКЖЕ ЧЕРЕПНО-МОЗГОВОЙ ТРАВМУ


А.И. Алехин, Н.Г. Гончаров, А.А. Гришин, И.А. Солопова

Центральная клиническая больница РАН
Институт проблем передачи информации РАН

В ЦКБ РАН внедрены высокотехнологичные методы восстано-вительного лечения у больных с острым нарушением мозгового кровообращения, повреждением спинного мозга, а также черепно-мозговой травмой. Указанные методы включают разработанный нами аппаратно-программный лечебно-диагностический комплекс “Верти-каль”, сочетающей кровать-тренажер с возможностью поэтапной вертикализации пациента и оборудованный электродвигателями для осуществления пассивного или активного сгибания-разгибания ног в коленных суставах в различных режимах, одновременно включая функциональную мионейростимуляцию.

Нейрореабилитация данных пациентов складывается из трех этапов.

Первый этап начинается еще в отделении интенсивной терапии стационара и проводится в непосредственно после окончания острого периода, после прихода в норму основных гемодинамических показателей (АД, Частота сердечных сокращений, уровня сознания). В этот период проводится ЛФК. После перевода в неврологическое отделение- следующий период.

Задачи этого периода:

- восстановить функциональную активность сохранных нейронов, способствовать функциональной реорганизации мозговых структур,

- увеличить силу пораженных мышц,

- уменьшить выраженность спастики пораженных мышц,

- профилактика контрактур в суставах пораженных конечностей,

- подготовить пациента к удержанию тела в вертикальном положении.

При повреждениях центральной нервной системы необходимо использовать возможности функциональной электростимуляции (ФЭС) для ранней активации процессов реорганизации мозговых связей. Кроме того, при ходьбе пациента в условиях значительного дефицита мышечных сил часто возникает и жестко закрепляется новый, несвойственный здоровому человеку стереотип движений, который трудно поддается коррекции. Необходимо, чтобы прямостоянию и прямохождению предшествовал курс функциональной электростимуляции, направленный на укрепление мышц и выработку правильных паттернов ходьбы в положении лежа. Эти занятия должны начинаться в положении лежа и сочетаться с постепенной вертикализацией пациента.

Для решения этих задач создан аппаратно-програмный лечебно-диагностический комплекс “Вертикаль” и разработана методика его использования в восстановительном лечении. Данный комплекс включен в стандарты высотехнологичных методов лечения в России –«Функциональная мионейростимуляция с последующей вертика-лизацией» (№ А.17.02.002) На IX международном салоне промышленной собственности «Архимед-2006» данный комплекс был награжден золотой медалью.

Аппаратно-програмный лечебно-диагностический комплекс “Вертикаль” включает в себя функциональную кровать-тренажер, снабженную электроприводом для ног и имеющую возможность поворачиваться на угол до 30. Восстановление функции пораженных мышц проводится методом функциональной электростимуляции (ФЭС). Одновременно стимулируются мышцы ног и туловища. В зависимости от параметров воздействия, результатом стимуляции может быть укрепление или расслабление мышц, обезболивающий эффект. По методу ФЭС восстановление направлено не на отдельную мышцу, а на сложный функционально-скоординированный опорно-двигательный акт пациента, во время движения (ходьбы), при многократных сеансах. При этом улучшается функциональное состояние мышц, корректируются нарушенные движения и постепенно вырабатывается приближенный к норме двигательный стереотип. Занятия начинаются с пассивных упражнений – ходьба лежа при помощи электроприводов, в дальнейшем переходят к полупассивным и активным движениям. По ходу лечения применяют поэтапную вертикализацию, постепенно наклоняя кровать-тренажер, и пациент имитирует ходьбу на месте. Процедура продолжается один час, курс первого этапа лечения – 15–20 процедур.

К абсолютным противопоказаниям применения данного комплекса относятся:

доброкачественные и злокачественные образования,

непереносимость электрического тока,

заболевания сердечно-сосудистой системы в стадии декомпенсации,

эпилепсия,

беременность,

тромбозы в остром периоде,

повреждения или заболевания кожи в местах наложения электродов,

наличие у пациента имплантируемого электростимулятора.

Относительные противопоказаниями являются заболевания, протекающие с повышением температуры, воспалительными изменении-ями в крови. Показания:

- острое нарушение мозгового крообращения (ОНМК) с гемипарезами различной степени выраженности в подостром периоде.

- Остаточные явления ОНМК с гемипарезами различной степени выраженности.

- периферические парезы различной этиологии (дорсопатии, полинейропатии)

Больные с последствиями ДЦП.

Проведение коррекции стереотипа ходьбы при паркинсонизме.

Второй этап лечения проводится в ранний восстановительный период в отделении восстановительного лечения. Задачи этого этапа:

- восстановить функциональную активность сохранных нейронов, способствовать функциональной реорганизации мозговых структур,

уменьшить выраженность спастики пораженных мышц,

восстанавливать силу мышц, обучать управлению этими мышцами.

обучить пациента правильной вертикальной позе и овладеть важнейшим элементом ходьбы – шагом.

В зависимости от состояния пациента и степени пареза конечности на втором этапе обучение правильной ходьбе производится с использованием разработанной нами системы с поддерживанием пациента, установленной над беговой дорожкой или же пациент передвигается по беговой дорожке самостоятельно, держась за поручни параллельных брусьев. При таких занятиях на тредмиле его обучают правильным, рациональным, движениям. Процедуры также сопровождаются функциональной стимуляцией мышц ног и туловища. Для удобства наложения и фиксации электродов и датчиков на теле пациента разработан специальный индивидуальный костюм, состоящий из унифицированных блоков. Длительность процедуры, включая надевание специального костюма для стимуляции составляет около одного часа, курс второго этапа лечения – 15–20 процедур.

На базе ЦКБ РАН созданы две модификации мионейростимулятора – 16-канальный (МНС-16М) и 8-канальный (МНС-8). Оба стимулятора портативные, питаются от аккумулятора. Масса МНС-16М составляет приблизительно 0,5 кг, масса МНС-8 – 0,2 кг. Стимуляторы снабжены микропроцессором и радиоканалом для связи с управляющей ПВМ. ПВМ используется для начальной настройки стимулятора в соответствии с на-значениями врача данному пациенту, для подбора уровней воздействия и для контроля за ходом процедуры. После настройки стимулятор работает автономно и не требует вмешательства со стороны управляющей ПВМ.

Третий этап реабилитационных мероприятий ставит своей целью:

- поддержание и дальнейшее укрепление мышечной силы

- дальнейшее уменьшение спастики пораженных мышц

- коррекцию стереотипа ходьбы.

По прошествии второго периода восстановительного лечения, а также для пациентов, имеющих трудности с передвижением лечение может быть продолжено в домашних условиях. Для этого в разработанном стимуляторе предусмотрена возможность записи индивидуальных настроек в энергонезависимую память стимулятора, в этом случае он становится индивидуальным прибором и может использоваться пациентом самостоятельно без ПВМ и без дополнительной настройки. Стимулятор имеет небольшие размеры 150 мм х 70 мм х 25 мм и работает от батарейки «Крона». Вес его 300-400 г. Врачи отделения восстановительного лечения подбирают пациенту костюм для стимуляции и обучают правильной работе со стимулятором.

Таким образом, разработанная нами поэтапная схема реабилитационных мероприятий пациентов, перенесших мозговой инсульт, отлаженная работа врачей позволяет сократить сроки реабилитации, добиться лучшего эффекта, по сравнению с реабилитацией стандартными методами и поддерживать достигнутый эффект при помощи стимуляции в домашних условиях.

В результате проведенных исследований установлено, что ранняя реабилитация с использованием комплекса “Вертикаль” в сочетании с методом ФЭС имеет значительные преимущества перед ЛФК и электростимуляции в покое, благодаря высокой избирательности, точности воздействия и эффектам быстрого восстановления координации движений. В целом сроки реабилитации на этом этапе могут быть сокращены в 2 раза.

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА

ДЛЯ МЕЗОДИЭНЦЕФАЛЬНОЙ МОДУЛЯЦИИ – НЭИН

(НЕЙРОЭНДОКРИННО-ИММУННЫЙ НОРМАЛИЗАТОР)

А.И.Алехин, Н.Г.Гончаров, О.А. Коздоба, В.А. Карев, С.Н.Огольцова

ЦКБ РАН

Одним из немногих терапевтических методов, нормализующих работу нейроэндокринных центров и, таким образом, нейтрализующих негативные эффекты стресс-реакции и усиливающих адаптационную готовность организма, является мезодиэнцефальная модуляция.

Однако далеко не все возможности мезодиэнцефальной модуляции изучены. Существуют реальные перспективы повышения клинической эффективности этого метода, а также разработки нового направления в диагностике ряда заболеваний. Сдвиги, происходящие в организме при получасовой процедуре МДМ, свидетельствуют об огромных возможностях и лабильности нейроэндокринно-иммунного комплекса.

Фундаментальная проблема состоит в поиске новых параметров транскраниальной физиотерапии, нормализующих работу в целом и избирательно корректирующих отдельные части нейроэндокринно-иммунного комплекса. Основное воздействие происходит на области mesencephalon и diencephalon (отсюда название метода), в частности на опиоидные центры и гипоталамо-гипофизарную систему головного мозга.

Основным ожидаемым результатом проекта, является разработка экспериментального макета лечебно-диагностического комплекса на основе мезодиэнцефальной модуляции, обеспечивающий возможность эффективного лечения широкого спектра патологических состояний, в том числе тяжелых (кома различного генеза, множественная и сочетанная травма, обширные ожоги, интоксикации различного генеза, обширный инфаркт миокарда).

На базе ЦКБ РАН проведены предварительные клинические испытания мезодиэнцефальной модуляции (МДМ) у больных с кардиологической (ИБС, гипертоническая болезнь) и эндокрино-логической (сахарный диабет 2 типа) патологией. Теорети-ческой предпосылкой к изучению явилось влияние МДМ на функционирование нейроэндокринных центров головного мозга, которые непосредственно участвуют в патогенезе перечисленных заболеваний.

В исследование включены пациенты до 70 лет, мужчин и женщин, страдающих ИБС, стенокардией 2-3 функционального класса, с перенесенным в анамнезе инфарктом миокарда и без, с различной стадией артериальной гипертонии (18 человек основная, 18 – контрольная группа). МДМ проводилась в течение 10 дней, один раз в день, в течение 30 минут, по схеме. Результаты оценивались с помощью ЭХО-КГ до и после МДМ. Проводилась оценка клинических и биохимических показателей крови, уровня ионизированного Са, клинической картины (проведение бара пробы, ортостатической пробы), субъективное состояние пациентов. Отмечено, что в основной группе, жалобы на ангинозные боли регрессировали раньше на 3-4 дня. Пациенты отмечали улучшение сна, снижение психоэмоционального напряжения, лучше переносили расширение двигательного режима. Двое пациентов в экспериментальной группе страдающие атеросклерозом артерий нижних конечностей отметили четкое улучшение состояния (боли значительно уменьшились, увеличилось расстояние, которое больные проходили не пользуясь остановками). Оценивая бара пробу и ортостатическую пробу, отмечено меньший разброс показателей после проведения МДМ. По данным ЭХО-КГ в контрольной группе, данные без значительной динамики, в экспериментальной группе отмечено увеличение ФВ на 1-4 %, (10 пациента), Увеличение глобальной сократимости миокарда (5 пациентов), уменьшение расширения полости левого предсердия на 0.1 см (1 пациент), исчезновение гипокинеза перегородочной области (3 пациента). Отсроченные проведения ЭХО-КГ и ВЭМ планируются через 3 месяца. С учетом полученных результатов можно сделать вывод: МДМ способствует нормализации работы нейроэндокринной системы и повышает активность адаптационных механизмов у больных с кардиологической патологией.

Изучение МДМ проведено у 10 больных (мужчин и женщин до 60 лет) с сахарным диабетом 2 типа, получавших таблетированную гипогликемическую терапию. В большинстве случаев отмечалось улучшение самочувствия, повышение активности, нормализация сна. При исходно повышенном уровне сахара в крови регистрировалось ускорение его нормализации в 1,5-2 раза по сравнению с контрольной группой (10 человек). При этом у 6 пациентов были уменьшены дозировки сахаропонижающих препаратов на 30-50 %. Планируется дальнейшее исследование механизмов и продолжительности (с наблюдением через 3 месяца) положительного клинического влияния МДМ у больных с сахарным диабетом 2 типа, изучение эффективности МДМ на фоне терапии инсулином и при осложнениях (диабетическая полинейропатия, диабетическая стопа и др.).

СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ ПРИ СОЗДАНИИ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ В МЕДИЦИНЕ

А.И.Алехин1), Н.Г.Гончаров1), И.П.Лукашевич2), Н.Е.Баринова2), Е.А.Ващенко2), М.А.Витушко2), А.С.Мостовой2), С.Б.Буклина3), Е.Д.Дмитрова4), О.А.Киселева5),Т.В. Ткачёва6), Л.Н.Неробкова7), И.Г.Капица7)

1)Центральная клиническая больница РАН, 2)Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН, 3)НИИ нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко, 4)Центр патологии речи и нейрореабилитации ДЗ Москвы, 5)МНИИ глазных болезней им. Гельмгольца, 6)ММУ Детская городская больница № 1, Тверь, 7)ГУ НИИ фармакологии РАМН

1) Разработана экспертная система для исследования высших психических функций «ВПФ-ЭКСПЕРТ». Экспертные системы предназначены для описания и хранения данных обследования, а также для автоматического формирования экспертного заключения. Программы состоит из трех подпрограмм. В «Диалоге» приводится перечень симптомов, характеризующих нарушение ВПФ структур мозга. В «Справке» не только дается объяснение терминов и инструкции по тестированию, но приводятся также примеры ошибок. Подпрограмма “Вывод” автоматически формирует описание результатов обследования и заключение о нейропсихологическом статусе с учетом возраста в соответствии с отмеченными в «Диалоге» симптомами и о локализации поражения.

2) Выпущены 2 альбома со стимульным материалом для исследования ВПФ у взрослых и детей тиражом 100 экземпляров каждый.

3) Создана экспертная система для выбора типа операции при отслойке сетчатки глаза «ОСГ – ЭКСПЕРТ», которая позволяет описать обследование офтальмологического больного, создать банк данных, а также сформировать экспертное заключение в виде рекомендации адекватного вида операции и прогноза лечения. «ОСГ – ЭКСПЕРТ» организована так же, как и остальные экспертные системы. Подпрограмма “Диалог” помогает описать данные обследования. Подпрограмма “Справка” предлагает помощь специалисту в виде описания методов обследования глаза, объяснения симптомов и иллюстраций к ним, характера и выраженности изменений. Подпрограмма “Вывод” автоматически формирует описание результатов функциональных и лабораторных исследований соответствующих структур глаза и заключение с рекомендацией вида оперативного вмешательства, а также предполагаемый прогноз.

Аналогичных программ нет ни у нас, ни за рубежом.

4)Болезнь Паркинсона является следствием нарушения синтеза медиатора дофамина. Опасность заболевания заключается в том, что клинические проявления появляются только после гибели порядка 80 % дофаминообразующих клеток, когда развитие болезни уже нельзя предотвратить. Поэтому доклиническая диагностика представляется чрезвычайно актуальной. Проведенные в этом направлении работы свидетельствуют о том, что решение проблемы может быть только комплексным. Однако можно попытаться выявить в каждой отдельной области исследования информативные синдромы для совместного анализа.

Был проведен визуальный анализ 62 электроэнцефалограмм (ЭЭГ) трех групп пациентов: I – 21 человек с болезнью Паркинсона, II – 8 человек в том же возрасте без этого заболевания и III – 32 человека с артериовенозной мальформацией в хвостатом ядре (ХЯ). III группа была рассмотрена в качестве контрольной, хотя является только одной из возможных моделей. В III группе погибли дофаминосинтезирующие системы, но болезнь Паркинсона еще не развилась. Сравнение ЭЭГ-данных этих трех групп позволило выявить синдром риска:

альфа-ритм более высокий и заостренный на стороне поражения; диффузная (пачкообразная) бета-активность; локальные изменения электрической активности (ЭА) в передних и височных (головка ХЯ) или в височных и задних (тело ХЯ) глубинных отделах мозга; билатерально-синхронные изменения ЭА диэнцефального генеза больше выражены на стороне поражения. Все изменения ЭА преимущественно справа.

СОЗДАНИЕ ТЕЛЕМЕДИЦИНСКОЙ ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ СЕТИ

НА БАЗЕ ЦКБ И МЕДИЦИНСКИХ УЧРЕЖДЕНИЙ РАН

А.И.Алехин1), Н.Г.Гончаров1), В.Д.Лахно2), М.Н.Устинин2), Е.В.Соболев2), М.М.Ольшевец2), Б.Ф.Санталов3), Н.А.Арапов4), В.К.Салахутдинов5)

1) Центральная клиническая больница РАН
2) Институт математических проблем биологии РАН
3) Институт биофизики клетки РАН
4) Отрадинская участковая больница
5) Центр оптико-нейронных технологий РАН

Развитие телемедицины стало возможным благодаря быстрому прогрессу в информационных и телекоммуникационных технологиях. Телемедицина в целом, а также отдельные проекты в этой области нацелены на дистанционное оказание населению высококвалифициро-ванной медицинской помощи, с опорой на современные компьютерные технологии и интеллектуальный потенциал лучших специалистов. Решение этой задачи особенно важно в условиях реформирования здравоохранения и адаптации его к работе в условиях рынка.

Телемедицинская диагностическая сеть (ТДС), создаваемая на базе ЦКБ РАН и медицинских учреждений РАН, предназначена для обеспечения консультаций пациентов и врачей с ведущими специалистами Центральной клинической больницы РАН, а также (при необходимости) с другими российскими и зарубежными специалистами, привлекаемыми к работе ТДС.

Создание телемедицинской диагностической сети на базе медицинских учреждений РАН обеспечит:

  • диагностику и лечение сложных клинических случаев;

• повышение уровня медицинской помощи, оказываемой в местных клиниках;

• снижение затрат пациентов на транспорт и медицинские консультации.

Телемедицинская диагностическая сеть РАН использует мощные телекоммуникационные каналы, связывающие академические медицинские учреждения. Диагностические данные передаются через Web-интерфейс, что приводит к необходимости использования цифровых диагностических устройств для регистрации рентгеновских изображений [1, 2], данных эндоскопии [3], кардиологических и других.

На первом этапе проекта разработано программно-информационное ядро сети, проведены сеансы передачи диагностических данных между ЦКБ и специализированными телемедицинскими пунктами в Больнице Пущинского научного центра РАН и Отрадинской участковой больнице.

Литература

1. М.Н.Устинин, И.А.Никонов, М.М.Ольшевец. Цифровая диагностика и телемедицина. В книге «Компьютеры и суперкомпьютеры в биологии». Под редакцией В.Д.Лахно и М.Н.Устинина. – Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, с. 458-474., 2002.

    2. M.M.Olshevetz, tinin, and I.A.Nikonov. Software for Digital Filmless Roentgenography. In Pattern Recognition and Image Analysis. Vol. 16, pp. 23–25, 2006.

3. Л.М.Дулькин, А.И.Алехин, Н.Г.Гончаров, В.К.Салахутдинов. Разработка программно-аппаратных средств объемной визуализации изображений эндоскопии и опытная эксплуатация системы автоматической локализации зон патологии желудочного тракта и органов малого таза. Тезисы докладов конференции «Фундаментальные науки – медицине», Москва, 27-29 ноября 2006 года, М., Фирма «Слово», с.182-183.

МЕТОД ПРОДОЛЬНОЙ СТЕРЕОСКОПИИ ДЛЯ 3D ВИЗУАЛИЗАЦИИ ЭНДОСКОПИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

А.И. Алехин, В.К. Салахутдинов, Н.Г. Гончаров, Л.М. Дулькин,

Ю.Г. Сметанин, Е.А. Сивашенко

ЦКБ РАН, НИИСИ РАН

В настоящее время основным, а в ряде случаев и единственным методом малотравматического визуального доступа к внутренним органам является эндоскопия. С этой целью в обследуемую полость организма вводится малогабаритная оптическая система (эндоскоп), которая и обеспечивает телевизионную трансляцию изображения обследуемого объекта. Исходя из специфики условий применения, одними из основных эксплуатационных требований к техническим характеристикам эндоскопа являются минимальные размеры, большая глубина резкости и широкое поле зрения. Характерной платой за реализацию этих требований является невысокая разрешающая способность и большие геометрические искажения изображения. Кроме того, визуализируемое изображение моноскопично и крайне неудовлетворительно отображает топологию объектов. Это сильно затрудняет (а нередко делает просто невозможной) эндодиагностику ранних патологий (включая ранние формы злокачественных новообразований) и резко усложняется проведение прецизионных эндохирургических манипуляций.

В работе представлены результаты исследований по разработке новых методов и средств стереорегистрации эндоскопических видеоданных.

Как правило, визуализация полной картины обследуемых с помощью эндоскопа объектов требует сшивки информационно значимых областей при последовательных положениях датчика. Нетривиальность задачи сшивки связана с тем, что информативные области представляют собой двусвязные фигуры с нелинейными искажениями масштаба, прямая сшивка которых принципиально невозможна. В работе представлено решение указанной задачи за счет использования над исходными изображениями конформного преобразования.

С этой целью для преобразования информативной области в область, определяемую двумя концентрическими кругами с теми же радиусами, применяется дробно-линейное конформное преобразование

Для определения дробно-линейного преобразования достаточно определить его значения в трех точках. В качестве таковых мы выбираем две точки на действительной оси –(+R и (–R), остающиеся неподвижными, и центр внутреннего круга:

.

Подставляя эти значения в формулу, определяющую параметры дробно-линейного преобразования по трем точкам, получаем уравнение

. Решение этого уравнения:

.

Разрез полученного конца по действительной оси слева от внутреннего круга превращает двусвязную область в односвязную, отображение которой в прямоугольник реализуется функцией , являющейся на этой области однолистной.

Окончательный вид искомого конформного преобразования – композиция двух полученных преобразований

.

Очевидно, что последующая сшивка развернутых прямоугольных фрагментов общее изображение представляет собой простую техническую задачу.

НОВЫЕ БИОТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ ИЗ МИЦЕЛИАЛЬНЫХ ГРИБОВ

Е.П.Феофилова1), В.М. Терешина1) , А.С. Меморская 1), А.И.Алехин2), Н.Г. Гончаров2), Л.М. Дулькин2), И.С. Буренин3)

1) Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН, Москва, Россия
2) Центральная клиническая больница РАН, Москва, Россия
3) Российский онкологический научный центр им А.Н. Блохина РАМН, Москва, Россия

Предметом настоящего сообщения являются два новых лекарственных препарата – Пищевые волокна и Миколикопин, источником получения которых являются мицелиальные грибы. Биотехнология получения лекарственных средств разработана в Институте микробиологии РАН им. С.Н. Виноградского. В настоящее время проводится совместная работа Института микробиологии и ЦКБ РАН по продвижению этих препаратов на лекарственный рынок.

Пищевые волокна (ПВ) для диетического питания получают по новой технологии из плодовых тел (базидиом) Pleurotus ostreatus. Их активным началом является хитин-глюкановый комплекс, а назначение – стимулировать работу ЖКТ и препятствовать ожирению и возникновению запоров, сахарного диабета и жёлче-каменной болезни. Совместные испытания ПВ с сотрудниками 2 терапевтического отделения ЦКБ РАН показали положительную тенденцию в действии ПВ на здоровье пациентов, что позволяет считать этот препарат перспективным лечебно-профилактическим средством при использовании в качестве диетической добавки к пище. В настоящее время идет патентование препарата (№ заявки в ФИПС РФ 2007 120 937 от 5 июня 2007 г.) и рассматриваются возможности его производства на базе ОАО агрофермы «Нива» (г. Дзержинск, Московская область).

Второй препарат – Миколикопин – создан в ИНМИ РАН с использованием современного биотехнологического способа получения ликопина из мицелиальных грибов, апробирован на заводе «Уралбиофарм», и на его основе создан препарат Миколикопин (патент РФ № 2115678). Миколикопин, благодаря новому способу его получения, содержит кроме ликопина, ряд дополнительных ценных биологически активных веществ, образуемых грибом (убихинон Q9, эссенциальные жирные кислоты, антиоксиданты и др.).

Трехкратно повторенные медико-биологические испытания на модели рака простаты у крыс-самцов линии АСI показали 50-70 % задержку развития опухоли и одновременное улучшение состояния здоровья животных. Установлено, что Миколикопин кроме антиоксидантного обладает антимутагенным, радиопротекторным и иммуномодулирующим действием, причем более выраженным, чем у кристаллического ликопина. В хроническом эксперименте на собаках и крысах установлена низкая токсичность Миколикопина и возможность его использования в качестве лечебного средства. Создана лекарственная форма Миколикопина в желатиновых капсулах, содержащих профилактическую суточную дозу (5 мг) ликопина. Установлены сроки годности субстанции и лекарственной формы (3 года) и созданы проекты временных фармстатей на субстанцию Миколикопин и его лекарственную форму. Получены новые данные о механизме действия Миколикопина на рак простаты. На основании данных по исследованию ДНК в клеточной популяции по фазам клеточного цикла установлено, что процент анеуплоидных клеток и индекс пролиферации достоверно снижаются в фазах S и G2 +M, что может свидетельствовать о влиянии Миколикопина на опухолевые клетки именно в эти фазы их развития.

АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ

И ФИЗИОТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА РЕГЕНЕРАЦИИ ПОВРЕЖДЕНИЙ КОЖИ В ЛЕЧЕБНОЙ КОСМЕТОЛОГИИ

А.И.Алехин1), О.С.Панова1), А.Б.Гапеев2), Н.К.Чемерис2), Н.Г.Гончаров1)

1)Центральная клиническая больница РАН, Москва;
2)Институт биофизики клетки РАН, г. Пущино Московской обл.

В настоящее время актуальными для лечебной косметологии являются проблемы ранней диагностики нарушений кожного кровотока, стимуляции заживления кожных ран и получения органотипической регенерации. Результаты проведенных ранее фундаментальных исследований свидетельствуют о том, что низкоинтенсивное электромагнитное излучение крайне высоких частот (ЭМИ КВЧ) способно оказывать противовоспалительное действие, модифицировать иммунный статус организма, улучшать микроциркуляцию в поврежденных тканях, активировать физиологическую и репаративную регенерацию. Установлено, что облучение ЭМИ КВЧ кожи животных вызывает дегрануляцию тучных клеток дермы и высвобождение гистамина, который играет важную роль в воспалительных процессах. Все это указывает на перспективность использования ЭМИ КВЧ в комплексной терапии заболеваний и поражений кожи (острых воспалительных и аллергических поражений кожи, инволюционных изменений тканей, рубцов различного происхождения и т.д.).

В экспериментах на животных с острым воспалительным процессом показано, что терапевтическая эффективность ЭМИ КВЧ критически за-висит от выбранных параметров и режимов воздействия, в первую оче-редь, от несущей и модулирующей частот, интенсивности и времени облучения. Терапевтический эффект ограничен процессами адаптации организма к выбранному монопараметрическому режиму облучения. Полученные результаты легли в основу технического задания на разработку прототипа генератора медицинского назначения "ВОЛНА" – "Программно-управляемого многочастотного генератора ЭМИ КВЧ" со следующими параметрами: несущие частоты 42.25, 61.22 и 150.1 ГГц, выходная мощность 0.1-50 мВт, частотная модуляция выходного сигнала в диапазоне 50-100 МГц от центральной частоты с частотой от 0.1 Гц до 1 кГц, импульсная модуляция выходной мощности сигналом заданной формы. Заложенные параметры предполагают существенное преимущест-во проектируемого медицинского генератора перед существующими устройствами для применения в условиях клиники. Опытные образцы генератора изготовлены и с целью оптимизации режимов воздействия проходят доклинические испытания в ИБК РАН (г. Пущино).

Показано, что ЭМИ КВЧ оказывает выраженное иммуномодулиру-ющее действие, величина и знак эффекта зависят от несущей частоты, частоты модуляции, времени экспозиции и интенсивности излучения. Продемонстрировано положительное влияние ЭМИ КВЧ с выбранными параметрами на качество регенерации полнослойных кожных ран. У облученных животных происходило более раннее созревание грануляционной ткани, упорядочение ее структуры, увеличение количества зрелых коллагеновых волокон с постепенным полноценным восстановлением эпителия без образования рубцов. В условиях клиники с применением сертифицированного аппарата "КВЧ ДФ" (упрощенный аналог аппарата "ВОЛНА") показано улучшение результатов реконструктивных и эстетических оперативных вмешательств при различных видах дермабразий при инволюционных изменениях тканей и другой кожной патологии. С помощью лазерной допплеровской флоуметрии выявлена положительная динамика кожного кровотока вплоть до полного восстановления.

Полученные предварительные результаты демонстрируют перспективность выбранного направления по созданию нового поколения физиотерапевтических программно-управляемых генераторов ЭМИ КВЧ диапазона для применения в комплексной терапии целого ряда заболеваний и поражений кожи.

ФОТОДИНАМИЧЕСКАЯ ТЕРАПИЯ

БАЗАЛЬНО-КЛЕТОЧНОГО РАКА КОЖИ С ЛОКАЛЬНЫМ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФОТОСЕНСИБИЛИЗАТОРА ХЛОРИНОВОГО РЯДА (экспериментально-клиническое исследование)

А.И.Алехин1, Н.Г.Гончаров1, С.Н.Кацалап1, В.А.Молочков2, Т.Е.Сухова2, Т.А.Таранец2, Ю.С.Романко3

Центральная клиническая больница РАН 1
МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского 2
МИ ИАТЭ3

Актуальность темы исследования: Доля злокачественных опухолей кожи в структуре онкологической заболеваемости России составляет 11-12 %, причем они занимают 2-3 место по частоте, после рака легких, желудка, молочной железы (В.И.Чиссов и др., 2004). Наибольшую частоту среди них составляет базально-клеточный рак кожи (БКРК) – опухоль с местнодеструирующим ростом и редким метастазированием. При этом доля БКРК в общей структуре новообразований кожи оценивается в 70-90 % (Борисова С.В., 1998; Журавель В.Г., 1998; Сергеев Ю.В. и др., 1999; Шенталь В.В. и др., 2000; Кулагин В.И. и др., 2000; Снарская Е.С. и др., 2003). Частота рецидивирования первичного БКРК в зависимости от используемых методов лечения варьирует от 1,2 до 42,9 %, а рецидивного – от 4,8 до 80,0 % (Сухова Т.Е., 2001; Молочков В.А. и др., 2005). Столь высокая частота рецидивирования наряду с преимущественной локализацией на коже головы и шеи, а также нарастанием частоты первично-множественного БКРК обуславливают важное практическое значение совершенствования методов лечения этой (Silverman M.K., 1991; Сергеев Ю.В., Борисова С.В., 1999; Пачес А.И., 2000; Писклакова Т.П., 2004).

Целью настоящей работы явилась экспериментально-клиническая разработка метода фотодинамической терапии базально-клеточного рака кожи с локальным (внутриочаговым) способом введения фотосенсибилизатора, активным веществом которого является хлорин Е6.

    В соответствии с целью были поставлены следующие задачи исследования:

1. Изучить влияние фотосенсибилизатора, активным веществом которого является хлорин е6 («Фотодитазин») на кинетические и морфологические характеристики саркомы М-1;

2. Изучить морфологические особенности саркомы М-1 после ФДТ с ФС, активным веществом которого является хлорин Е6 («Фотодитазин») при использовании различных доз лазерного излучения.

3. Разработать метод ФДТ больных БКРК с внутритканевым введением ФС, активным веществом которого является хлорин Е6.

4. Провести сравнительную оценку эффективности ФДТ БКРК при парентеральном и внутриочаговом введении ФС хлоринового ряда «Фотолон».

5. Провести сравнительную оценку экономической эффективности ФДТ БКРК при парентеральном и внутриочаговом введении ФС хлоринового ряда «Фотолон».

Материалы и методы исследования. Работа выполнена на основании анализа результатов экспериментального изучения эффективности фотодинамической терапии и клинического обследования и лечения больных БКРК Т1-3N0M0 с локальным введением фотосенсибилизатора. В исследование вошли 62 больных БКРК, которым проведена ФДТ с локальным и внутривенным использованием фотосенсибилизатора хлоринового ряда «Фотолон», находившихся на лечении и диспансерном наблюдении в отделении лазерных медицинских технологий ЦКБ РАН и в отделении дерматовенерологии и дерматоонкологии МОНИКИ им. М.Ф.Владимирского. Экспериментальная часть работы проводилась в НИЦ МИ ИАТЭ.

Выводы. При облучении в эксперименте на крысах имплантированной соединительнотканной опухоли – саркомы М-1 с использованием плотности световой энергии 300 Дж/см2 и фотосенсибилизатора, активным веществом которого является хлорин Е6, отмечается выраженный фототерапевтический эффект.

  1. При увеличении плотности световой энергии до 600 Дж/см2 через 3 ч после облучения в опухолевом очаге и на коже вокруг опухоли определяется выраженный фотохимический ожог, на месте которого впоследствии развивается глубокий некроз здоровых тканей, окружающих опухоль. Поэтому, при клиническом применении следует ограничиваться максимальной плотностью энергии – 300 Дж/см2.

  2. Разработан метод ФДТ больных базально-клеточным раком кожи с внутритканевым введением фотосенсибилизатора «Фотолон», активным веществом которого является хлорин Е6. При этом полный регресс достигнут у 28 (93,3 %), частичный регресс у 2 (6,7 %) пациентов.

  3. Метод с локальным введением ФС не требует соблюдения светового режима, не имеет побочных реакций и осложнений, может применяться без учета ограничения возраста и наличия сопутствующих заболеваний, а также повторно и многократно. В отличие от него при внутривенном введении отмечен более глубокий некроз мягких тканей и увеличение сроков заживления (на 12-25 дней), у 12,5 % пациентов из-за несоблюдения светового режима наблюдался фотодерматит открытых участков кожи, а у 37,5 % пациентов – повышение трансаминаз.

  4. Разработанный метод ФДТ с локальным использованием фото-сенсибилизатора «Фотолон», в сравнении с внутривенным применением раствора ФС является экономически более выгодным и позволяет экономить в среднем 6353,62 руб. при лечении одного пациента.

Практические рекомендации

1. ФДТ БКРК с локальным введением ФС является методом выбора у пациентов с тяжелой соматической патологией, у пациентов старшей возрастной группы.

2. ФДТ с локальным введением ФС можно применять повторно и многократно при рецидивах опухоли.

3. ФДТ БКРК с локальным введением ФС рекомендуется проводить в амбулаторных условиях.

4. ФДТ БКРК с локальным введением ФС является недорогим, эффективным методом лечения с хорошим косметическим результатом и отсутствием побочных реакций и осложнений.

Дальневосточное отделение РАН

ХИТОЗАНЫ И КАРРАГИНАНЫ – МОДУЛЯТОРЫ ТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ЛПС И ПОТЕНЦИАЛНЫЕ ПРЕПАРАТЫ ДЛЯ ТЕРАПИИ ЭНДОТОКСЕМИИ

Т.Ф.Соловьева, В.Н.Давыдова, И.М.Ермак, В.И.Горбач, Г.А.Набережных, Г.Н.Лихацкая, С.Ю.Братская

Тихоокеанский институт биоорганической химии ДВО РАН

В последнее время развиваются новые подходы к лечению эндотоксемиии и эндотоксического шока, в частности связанные с использованием веществ, способных эффективно нейтрализовать токсическое действие ЛПС, накопление которого в крови является первопричиной этих синдромов. В настоящей работе изучается возможность использования в качестве таких соединений полисахаридов – хитозана (ХТ) и каррагинана. Ранее нами было показано, что хитозан обладает способностью связываться с ЛПС с образованием стабильных комплексов, и что оба полисахарида снижают токсическое действие бактериального эндотоксина на организм.

Для получения информации о структуре комплексов ЛПС-хитозан было осуществлено их компьютерное моделирование с помощью метода молекулярного докинга. Были построены модели комплексов ЛПС с ХТ с различным содержанием ацетамидных групп, с хитоолигосахаридами и их N-3-гидроксимиристоил-производными. Анализ контактов между компонентами показал, что связывание ХТ происходит на отрицательно заряженных сайтах, которые локализованы во внутреннем коре и в липиде А молекулы ЛПС. Структура комплексов стабилизируется водородными и ионными связями. Увеличение количества ацетатных групп в ХТ сопровождается изменением наиболее выгодного сайта связывания, уменьшением числа связей, стабилизирующих комплекс, и падением свободной энергии связывания. Удлинение углеводной цепи ХТ приводит к многоточечному связыванию на нескольких анионных сайтах, что, видимо, и определяет возрастание аффинности связывания с увеличением степени полимеризации ХТ. При образовании комплекса жирнокислотный остаток N-ацилированного ХТ попадает в липидный домен ЛПС и располагается параллельно остаткам жирных кислот липида А, что усиливает гидрофобное взаимодействие между ними и увеличивает аффинность связывания ацилированного ХТ (в сравнении с не замещенным) с ЛПС.

Наряду с теоретическим изучением влияния структуры ХТ на взаимодействие с ЛПС была экспериментально исследована зависимость этого процесса от структуры ЛПС. В работе были использованы ЛПС из Y. pseudotuberculosis, P. vulgris и E. coli, различающиеся между собой по степени гидрофобности и заряду липида А, а также по длине и наличию отрицательно заряженных групп в О-цепях. Были определены константы взаимодействия, количество связанного ХТ, а также размеры комплексов и их поверхностный заряд. Самая низкая аффинность связывания была отмечена для ЛПС P. vulgris, что коррелирует с присутствием аминоарабинозы в его липиде А, которая нейтрализует частично его отрицательный заряд. В то же время этот ЛПС связывает наибольшее количество ХТ, видимо, за счет дополнительных отрицательно заряженных групп, локализованных в О-цепях. При образовании комплексов с ХТ отрицательный заряд ЛПС был полностью нейтрализован (E.coli ЛПС-ХТ), либо сверхкомпенсирован (Y. pseudotuberculosis ЛПС-ХТ, P. vulgris ЛПС-ХТ). Наблюдаемый эффект определяется тем, что E. coli ЛПС, в отличие от двух других ЛПС, имеет длинные О-цепи, которые экранируют некомпенсированный заряд на молекуле связанного ХТ.

Установлено, что ХТ и каррагинаны различных структурных типов повышают неспецифическую резистентность животных при интоксикации ЛПС. На основании этих данных была проведена оценка использования каррагинанов в качестве потенциального лечебного средства при индуцированной эндотксемии. Показано, что - и - каррагинаны снижают степень интоксикации у мышей, вызванную ЛПС.

НОВЫЕ ИММУНОМОДУЛИРУЮЩИЕ И АНТИОКСИДАНТНЫЕ ПРЕПАРАТЫ ИЗ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО БИОЛОГИЧЕСКОГО СЫРЬЯ

В.И. Калинин1), Д.Л. Аминин1), С.А. Авилов1), Т.Н. Макарьева1), Р.В.Гладких1), В.П. Шевченко2), И.Ю. Нагаев2), О.И. Лутонина2), К.В.Шевченко2), Н.Ф. Мясоедов2), С.А. Федореев1), Н.П. Мищенко1), В.А.Стоник1)

1) Тихоокеанский институт биоорганической химии ДВО РАН, Владивосток. 2) Институт молекулярной генетики РАН, Москва

Проведено исследование фармакокинетики препарата кумазид. С этой целью был осуществлен синтез 3Н-кукумариозида А2-2, приготовлен препарат 3Н-кумазид и исследована кинетика всасывания и выведения кумазида при пероральном и внутрибрюшинном способах введения. Были рассчитаны максимальные концентрации кумазида, накапливающиеся в различных органах животных, времена достижения максимальной концентрации, константы скорости поступления препарата, периоды полувыведения, константы скорости элиминации, среднее время пребывания препарата в организме, площади под кривой доза-время и ряд других фармакокинетических параметров. Установлено, что скорость элиминации кумазида из различных органов выше при пероральном способе введения по сравнению с внутрибрюшинным способом.

Проведено исследование химического состава изофлавоноидов из клеточной культуры Maakia amurensis.Установлено, что клеточная культура M. amurensis (штамм А-18), полученная из проростков семян, синтезирует 19 изофлавоноидов, представляющие собой моно- ди- и малонилглюкозиды изофлавонов и птерокарпанов. Проведена сравнительная оценка гепатопротекторного действия полифенолов из древесины и клеточной культуры M. amurensis. Установлено, что ПФКК проявляет гепатопротективный эффект, сопоставимый с активностью полифенолов из ядровой древесины, и представляет интерес для дальнейшего исследования в качестве альтернативного источника для получения новых гепатопротективных лекарственных средств.

Проведено сравнительное исследование влияния антиоксидантных препаратов гистохрома и эмоксипина на биофизические характеристики изолированных нейронов из окологлоточных ганглиев моллюска Lymnaea stagnalis в нормальных условиях и при окислительном стрессе. Выявлены разнонаправленные эффекты этих препаратов на потенциал покоя и трансмембранные ионные токи нервных клеток в нормальных условиях. Гистохром оказывает гиперполяризующее, эмоксипин – деполяризующее воздействие на мембраны интактных нейронов. В условиях окислитель-ного стресса оба препарата проявляют превентивное антиоксидантное действие. Полученные данные позволяют приблизиться к пониманию клеточно-молекулярных механизмов действия изучаемых препаратов.

Уральское отделение РАН

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ УЧАСТИЯ КРОВЕТВОРНОЙ

И ИММУННОЙ СИСТЕМ В РЕГУЛЯЦИИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОРГАНИЗМА В НОРМЕ, ПРИ ДЕЙСТВИИ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ФАКТОРОВ, ПРИ ПАТОЛОГИИ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ

ИХ КОРРЕКЦИИ

В.А.Черешнев, Б.Г.Юшков, Н.В.Тюменцева, И.Г.Данилова, Е.Ю.Гусев, Л.Н.Юрченко, Р.К.Гафарова

Институт иммунологии и физиологии УрО РАН

В настоящее время уже общепризнанно, что иммунная система вместе с кроветворной обеспечивают механизмы регуляции физиологи-ческих функций организма как в норме, так и при действии экстремальных факторов и патологии.

Показано, что события, которые иммунная система по тем или иным причинам «воспринимает» как системное повреждение индуцируют типовой патобиологический процесс – системное воспаление. В этом случае иммунная система отвечает генерализованным использованием базисных механизмов воспалительной реактивности. При этом задействование механизмов системной реактивности возможно только при выраженном местном воспалении. Выявлены характер и отличительные патогенетические и клинико-лабораторные особенности развития отдельных фаз системного воспаления; определены основные дифференциальные клинико-лабораторные критерии его как типового патологического процесса. Построена математическая модель процесса. Сформулированы подходы к разработке эффективных лечебных мероприятий.

Доказано влияние активности макрофагов и различных популяций лимфоцитов на биохимические процессы в регенерирующей печени, а также особенности влияния отдельных звеньев иммунной системы на регенерацию тканей с различной восстановительной способностью (печень, почка, легкие, кроветворная ткань). Предложено для стимуляции восстановительных процессов поврежденных тканей использовать иммуномодуляторы.

В экспериментах на животных показана возможность использования образующейся вокруг инородного тела заданных размеров и формы, имплантированного под кожу или в брюшную полость, соединительнотканной капсулы в качестве аутопротезов артериальных и венозных сосудов, кожи и костной ткани. На их основе формируются специфические ткани. Описаны особенности динамики развития аутопротезов, их приживления в условиях изменённого функционального состояния иммунной системы. Предложены методы целенаправленного воздействия на эти процессы с помощью иммуномодуляторов.

Гемопоэтические стволовые клетки достаточно широко исследуются в отношении эффективности их применения в лечении ряда заболеваний. На модели ишемии мышц конечностей экспериментальных животных показано, что в костном мозге при этом состоянии изменяется количество стволовых клеток. При введении последних в область ишемии усиливаются процессы ангиогенеза. Оказалось, что костный мозг, содержащий и другие клетки, в том числе формирующие гемопоэзиндуцирующее микроокружение, более эффективен. Введение в пораженную ткань иммуномодуляторов существенно изменяет скорость данного процесса.

Таким образом, иммунная система оказывает существенное влияние на репаративные и адаптивные возможностей организма, что необходимо учитывать при проведении терапевтических мероприятий. Кроме того, целесообразно включать иммуномодуляторы в лечение неиммунных заболеваний.

Сибирское отделение РАН

В.В. Власов, координатор Программы по Сибирскому отделению РАН

Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН

В докладе будут представлены результаты исследований, проводимых в Сибирском отделении РАН рамках 12 проектов программы.

Впервые установлена зависимость наработки абзимов с ДНКазной, АТРазной и амилолитической активностями и пролиферации лимфоцитов в различных органах от стадии аутоиммунного заболевания, беременности и лактации. Полученные результаты важны для выяснения механизмов индукции абзимов и их биологической роли при различных состояниях, сопровождающихся их появлением (руководитель проекта, д.х.н. Невинский Г.А.).

Предложен оригинальный подход к метил-специфичному секвенированию нуклеиновых кислот. Показано, что данные по метилированию ДНК у больных с опухолями простаты могут быть получены путем секвенирования циркулирующей ДНК или ДНК, выделенной из мочи. Установлено, что в крови онкологических больных происходит селективное накопление онкоспецифической ДНК и возрастает количество метилированных фрагментов промоторной области гена GSTP 1 (руководитель проекта к.б.н. Лактионов П.П.).

Из человеческого молока выделен и охарактеризован пептид, являющийся протеолитическим фрагментом каппа-казеина человека и обладающий цитотоксическим действием на раковые клетки MCF-7. Учитывая происхождение пептида и его апоптотические свойства, он был назван ЛАКТАПТИНОМ. Созданы генно-инженерные конструкции, кодирующие лактаптин для его экспрессии в эукариотических и прокариотических клетках (руководитель проекта к.б.н. В.А. Рихтер).

Оригинальный алгоритм адресного введения химических модификаций в siРНК, использован для получения «вилко-подобных» siРНК и siРНК с легкоплавким центром. Полученные данные показали, что адресные модификации эффективно защищают несовершенные дуплексы от действия рибонуклеаз, а модификация их структуры повышает эффективность их ингибирующего действия за счет увеличения термоассиметрии дуплекса. siРНК, созданные с использованием сформулированных выше алгоритмов, эффективно и длительно (до 10 суток)подавляли экспрессию гена-мишени. Полученные на модельных системах данные использованы для получения ингибиторов экспрессии генов AML и AML – ETO, ответственных за возникновение лейкозов (руководитель проекта д.б.н. М.А. Зенкова).

Расширена география исследований молекулярной природы фенилкетонурии за счет включения Приморского края и республики Саха (Якутия). Определены генотипы вновь выявленных больных ФКУ и членов их семей (всего 54 человека). Проведена пренатальная генодиагностика ФКУ для одной семьи носителей мутаций в гене ФАГ. Плод имел генотип (-/-) – здоров и не является носителем.

Проведено генотипирование локуса AZF Y-хромосомы 42 мужчин с нарушениями сперматогенеза из Новосибирской области. Выявлен 1 мужчина с микроделецией районов AZFb и AZFc одновременно. (руководитель проекта (Руководитель проекта к.б.н. И.В. Морозов).

Исследованы распространенность и генетическое разнообразие патогенов, переносимых клещами, на территории лесопарковой зоны Академгородка и Новосибирской области. Показано, что в клещах и мелких млекопитающих выявляется вирус клещевого энцефалита (ВКЭ) преимущественно сибирского генетического типа, 2 вида боррелий – Borrelia garinii и Borrelia afzeli., представленных как европейскими, так и дальневосточными генетическими подгруппами, анаплазмы/эрлихии (в том числе эрлихия-подобные бактерии “Candidatus Neoehrlichia mikurensis”). В крови пациентов методом ПЦР выявлялись ВКЭ дальневосточного генотипа и 2 вида боррелий. Иммунологическими методами показано наличие антител в крови больных к возбудителю гранулоцитарного анаплазмоза человека. (Руководитель проекта С.А.Ткачев)

Исследована роль БТШ в благоприятном влиянии ксеногенной клеточной трансплантации на течение адреналинового миокардита. Показано, что клеточная трансплантация ускоряет индукцию ряда (но не всех) белков внутриклеточной шапероновой системы, обеспечивая тем самым более выраженный защитный эффект от действия большого количества адреналина в миокарде, который, в числе других эффектов, приводит к окислительному стрессу. (Руководитель проекта, д.б.н. В.К.Войников)

Диагностика маркерных хромосом является одной из наиболее сложных проблем цитогенетического анализа хромосомных патологий человека. Исследовано два случая формирования сверхчисленных маркерных хромосом (МХ) de novo в рамках пренатальной диагностики. Показано, что МХ, присутствующая в клетках амниотической жидкости пациентки, представляет собой mar(9), в состав которой входит район эухроматина размером 2-4 МВ. Клетки, содержащие mar(9), характеризуются частичной трисомией по этому району. Во втором случае полученные данные указывают на происхождение маркерной хромосомы из хромосомы 15. Подавляющее большинство маркерных хромосом, происходящих из хромосомы 15, представляют собой инвертированные дупликации короткого плеча и проксимального района длинного плеча хромосомы. Пренатальный анализ МХ позволяет принимать более обоснованные решения о продлении или прерывании беременности. (Руководитель проекта д.б.н. Рубцов Н.Б.)

Белок FCRL6 является ингибирующим рецептором цитотоксических Т-лимфоцитов (ЦТЛ) и естественных киллеров иммунной системы человека. В рамках проекта по изучению функциональной роли FCRL6 и оценке его терапевтического потенциала получены FCRL6-специфические моноклональные антитела. В качестве антигена использовали рекомбинантный белок, наработанный в бакуловирусной экспрессирующей системе. Иммуногистохимическое изучение тканевого распределения FCRL6 показало, что FCRL6-положительные клетки обнаружены только в лимфоидных органах – селезенке и миндалине, однако и там они встречались с очень низкой частотой. (Руководитель проекта д.б.н. А.В.Таранин)

Исследована роль почки в формировании стресс-зависимой формы артериальной гипертонии (АГ). Проведенные исследования показали, что изменения морфофункциональных характеристик почки у гипертензивных крыс НИСАГ являются следствием АГ, сформировавшейся к 6-месячному возрасту, возникающей вследствие изменения симпатоадреналовой и гипоталамо-адренокортикальной систем регуляции АД. Почечный фактор у взрослых крыс, в свою очередь, может вносить вклад в патогенез заболевания, в результате чего АГ становится более стойкой и проявляется и в отсутствии стрессовых ситуаций. (Руководитель проекта академик Л.Н. Иванова)

Получены новые данных о реакционной способности полифункциональных растительных веществ и их хемоселективных превращений для поиска лекарственных препаратов, пригодных для лечения особо опасных болезней. (Руководитель проекта д.б.н. Толстикова Т.Г.)

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие 5

1. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭТИОЛОГИИ

И ПАТОГЕНЕЗА РЯДА РАСПРОСТРАНЕННЫХ И СОЦИАЛЬНО-ЗНАЧИМЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

1.1. Нейродегенеративные заболевания. Болезнь Альцгеймера

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИГНАЛЬНЫХ МОЛЕКУЛ АПОПТОЗА ЛИПИДНОЙ ПРИРОДЫ МЕТОДОМ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ ДЛЯ МОНИТОРИНГА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛЕЧЕНИЯ БОЛЕЗНИ АЛЬЦГЕЙМЕРА ПРЕПАРАТАМИ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

А.В. Алесенко, А.А. Коротаева, Ю.О.Каратассо, Л.Б.Дудник, Л.Д.Смирнов,

Т.А. Воронина, Т.Л. Гарибова, С.И. Гаврилова 9

ПОИСК И ИЗУЧЕНИЕ НОВЫХ МИШЕНЕЙ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ НЕЙРОДЕГЕНЕРАТИВНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ НА ОСНОВЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕЙСТВИЯ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРЕПАРАТА ДИМЕБОН

С.О. Бачурин, Н.Н. Нинкина, Е.Ф.Шевцова 10

MPTP МОДЕЛЬ РАННИХ ФОРМ ПАРКИНСОНИЗМА НА МЫШАХ ЛИНИИ C57BL/6: АНАЛИЗ МЕЖКЛЕТОЧНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ДОФАМИНА И ЕГО МЕТАБОЛИТОВ В СТРИАТУМЕ МЫШЕЙ МЕТОДОМ МИКРОДИАЛИЗА

А.С.Базян, Р.Г.Аверкин, В.А.Коршунов, Н.В.Щеголевский, А.А.Фоломкина,

Г.А.Григорьян 12

НОВЫЕ ПОДХОДЫ К РАННЕМУ ВЫЯВЛЕНИЮ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА

У ЧЕЛОВЕКА НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ПОДДЕРЖАНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПОЗЫ, КИНЕМАТИКИ ДВИЖЕНИЙ И ДВИГАТЕЛЬНОГО ОБУЧЕНИЯ

Ю.С. Левик, А. В. Александров, Б.Х. Базиян, Е.В.Бирюкова, М.Е. Иоффе, Т.Б.Киреева, Е.Ю. Корнюхина, Е.Л Тесленко, А.А. Фролов, О.Е. Хуторская, Л.А.Черникова, В.Ю. Шлыков 13

ПРИМЕНЕНИЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ ПЕПТИДОВ, ОБЛАДАЮЩИХ ИММУНО-ТРОПНОЙ И НЕЙРОРОСТОВОЙ АКТИВНОСТЬЮ, ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ РАЗВИТИЯ НЕЙРОДЕГЕНЕРАТИВНОГО ПРОЦЕССА АЛЬЦГЕЙМЕРОВСКОГО ТИПА

Н.В.Бобкова, Н.И.Медвинская, И.В.Нестерова, И.Ю.Александрова, А.Н.Самохин, Б.В.Бахарев, Д.О.Короев, М.А.Титова, О.М.Вольпина 15

ПРЕКЛИНИЧЕСКАЯ СТАДИЯ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА: ЭКСПЕРИМЕН-ТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПОИСК ДИАГНОСТИЧЕСКИХ МАРКЕРОВ

М.В. Угрюмов 16

ФУНКЦИИ ПРЕСЕНИЛИНА И БОЛЕЗНЬ АЛЬЦГЕЙМЕРА

A.Л.Шварцман, С.В.Саранцева, К.В.Соловьев, О.Рунова, Е.Талалаева, М.Витек 17

CAЙТ-СПЕЦИФИЧЕСКАЯ ДЕГРАДАЦИЯ ОСНОВНОГО БЕЛКА МИЕЛИНА АУТОАНТИТЕЛАМИ ПРИ НЕЙРОДЕГЕНЕРАТИВНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ ЧЕЛОВЕКА И У МОДЕЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ

А.Г.Габибов, Н.А.Пономаренко, О.М.Дурова A.А.Белогуров, А.В.Решетняк, Г.Б.Телегин, В.К.Мисиков, В.Д.Кнорре, А.И.Алехин, Н.Г.Гончаров 19

ЭКСПРЕССИЯ РЕЦЕПТОРОВ К ДОФАМИНУ ПРИ НЕЙРОДЕГЕНЕРАТИВ-НЫХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ – ГИПЕРПРОЛАКТИНЕМИИ И БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА

С.Г. Георгиева, А.Н. Краснов, Ю.В. Николенко, Н.А. Максимычев 20

ПОИСК ГЕНЕТИЧЕСКИХ МАРКЕРОВ СПОРАДИЧЕСКОЙ ФОРМЫ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА

П.А.Сломинский, Е.В.Семенова, М.И.Шадрина, С.Н.Иллариошкин,

Г.Х.Багыева, Е.Д.Маркова, И.А.Иванова-Смоленская, С.А.Лимборская 21

МЕХАНИЗМЫ НАРУШЕНИЯ КОГНИТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ НА МОДЕЛЯХ БОЛЕЗНИ АЛЬЦГЕЙМЕРА И ФУЛЛЕРЕНЫ

И.Я. Подольский, Е.Г. Макарова, Е.А.Муганцева, О.Л.Кордонец, О.В.Годухин,

Р.Я. Гордон, Я.Б. Казанович, Ф.Э. Ильясов, В.В. Жунина, L. Khirug 22

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТАБОЛИЗМА АМИЛОИДНОГО ПЕПТИДА В НЕРВНОЙ ТКАНИ В ПРОЦЕССЕ СТАРЕНИЯ И ПОСЛЕ ГИПОКСИИ, ПОВЫШАЮЩЕЙ РИСК ВОЗНИКНОВЕНИЯ КОГНИТИВНЫХ РАССТРОЙСТВ И БОЛЕЗНИ АЛЬЦГЕЙМЕРА: ПОИСК МЕТОДОВ РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ, ПРОФИЛАКТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ

И.А. Журавин, Н.Н. Наливаева, С.А. Плеснева, Н.Л. Туманова, Д.С.Васильев, Н.М. Дубровская, Е.Г. Кочкина, С.И.Гаврилова, Г.Ш. Бурбаева, И.С. Бокша, Я.Б.Федорова, A.J.Turner 23

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ НЕЙРОГУМОРАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ

ПОД ВЛИЯНИЕМ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

И.А.Журавин, С.Н.Кузьмин, С.И.Морозова, Г.А.Определяков 25

РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА МЕТОДОВ ВЫДЕЛЕНИЯ МАРКЕРОВ РАННЕГО ПАРКИНСОНИЗМА ПРИ ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИЧЕСКОМ ОБСЛЕДОВАНИИ ПАЦИЕНТОВ

Ю.В.Обухов, Т.А.Воронина, Г.Д.Кузнецова 26

1.2. Общие вопросы этиологии и патогенеза

ИССЛЕДОВАНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ МЕХАНИЗМОВ ФУНКЦИОНИРОВА-НИЯ ЗАЩИТНЫХ СИСТЕМ КЛЕТКИ ПРИ СИСТЕМНОМ ВОСПАЛИТЕЛЬНОМ СИНДРОМЕ И СЕПСИСЕ У МЫШЕЙ. ПОИСК НОВЫХ НАПРАВЛЕНИЙ ЛЕЧЕНИЯ

Е.Г. Новоселова, С.М. Лунин, Т.В. Новоселова, М.О.Хренов, Д.М.Черенков 28

НЕДОСТАТОК МЕХАНИЧЕСКОЙ СТИМУЛЯЦИИ СКЕЛЕТА

КАК ПАТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ ФАКТОР ОСТЕОПОРОЗА

В.С.Оганов, В.Е.Новиков, А.В.Бакулин 29

РОЛЬ РЕЦЕПТОРНЫХ ТИРОЗИНКИНАЗ В РЕГУЛЯЦИИ КИСЛОТНО-ЩЕЛОЧНОГО РАВНОВЕСИЯ

А.Г.Петренко, И.Е.Деев, К.П.Василенко, О.В.Серова, Н.В. Попова,

Ю.С.Романова, А.Н.Мурашов, Е.Б. Бурова, Н.Н. Никольский 30

НОВАЯ МЕТОДОЛОГИЯ В ИЗУЧЕНИИ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ОСНОВ САХАРНОГО ДИАБЕТА: ИДЕНТИФИКАЦИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ДЕФЕКТОВ В ГОРМОНАЛЬНЫХ СИГНАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ, ФАКТОРОВ

И МЕХАНИЗМОВ РАЗВИТИЯ ИНСУЛИНОВОЙ РЕЗИСТЕНТНОСТИ ТКАНЕЙ

М.Н.Перцева, А.О.Шпаков, Л.А.Кузнецова, С.А. Плеснёва, В.М. Бондарева, О.В.Чистякова, К.В. Деркач, М.Ф. Баллюзек, Е.А. Манова 31

АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ТЕНДЕНЦИЙ, КАСАЮЩИХСЯ СОСТОЯНИЯ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ РЕГИОНОВ РОССИИ ЗА ПЕРИОД 1965-2005 гг., И ПРОГНОЗ ИХ ИЗМЕНЕНИЯ ДО 2100 г. С УЧЕТОМ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ И МЕР ПО УЛУЧШЕНИЮ КАЧЕСТВА ЖИЗНИ НАСЕЛЕНИЯ В ЭТИХ РЕГИОНАХ

А.В.Шафиркин, А.С. Штемберг 33

ИССЛЕДОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ КОСМИЧЕСКОЙ

ПОГОДЫ НА ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ОРГАНИЗМ

Т.К.Бреус, Т.А.Зенченко, В.А.Ожередов, Н.И.Хорсева, А.А.Петрукович, Р.М.Заславская, А.Г.Рехтина, Н.Г. Клейменова, О.В.Козырева,

Е.В.Цагареишвили, А.Н.Рогоза, И.Стоилова, С.Димитрова 36

РАЗВИТИЕ НОВОГО ПОДХОДА К ОСНОВАМ ЭТИОПАТОГЕНЕЗА КОЛЛАГЕНОПАТИЙ ПРИ ВРОЖДЕННЫХ И ПРИОБРЕТЕННЫХ ПАТОЛОГИЯХ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ

В.Г.Туманян, Е.С. Котовская, С.П. Домогацкий, В.П.Барграсер,

В.А. Намиот, И.В. Филатов, Ю.В. Мильчевский, Н.Г. Есипова 37

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЗМА НЕПРАВИЛЬНОГО СВОРАЧИВАНИЯ БЕЛКОВ И СВЯЗЬ ЭТОГО ПРОЦЕССА С БОЛЕЗНЯМИ, СВЯЗАННЫМИ С АМИЛОИДООБРАЗОВАНИЕМ

О.В. Галзитская, Н.С. Катина, В.А. Балобанов, Н.Б. Ильина, Н.В. Котова, С.А.Гарбузинский, А.К. Сурин, В.Е. Бычкова 38

СВЯЗЬ СТРУКТУРЫ И ФУНКЦИИ КОМПЛЕКСА ЦЕРУЛОПЛАЗМИН – МИЕЛОПЕРОКСИДАЗA

В.Р.Самыгина, А.В.Соколов, Е.В.Филиппова, Е.Т.Захарова, В.Б.Васильев, Г.Бартуник 40

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ДИНАМИКИ МЕДИЦИНСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАК РЕАКЦИИ НА ВНЕШНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

А.Г.Гамбурцев, О.И.Аптикаева, С.М.Чибисов, Д.Г.Стрелков, С.И.Степанова 41

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ КЛИМАТИЧЕСКИХ И МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ ПРОФИЛАКТИКИ ПАТОГЕННЫХ МЕТЕОТРОПНЫХ РЕАКЦИЙ

У БОЛЬНЫХ С ЗАБОЛЕВАНИЯМИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ

Г.С.Голицын, Н.Г.Истошин, И.Г.Гранберг, А.С.Гинзбург, Н.В.Ефименко, А.Н.Рогоза, А.И.Алёхин, Н.П.Поволоцкая, Б.А.Ревич, Е.Г.Семутникова, И.Б.Беликов, Л.О.Максименков, К.Г.Рубинштейн 42

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЗКИХ ИЗМЕНЕНИЙ ПОГОДНЫХ

УСЛОВИЙ (В ТОМ ЧИСЛЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ) НА ЭТИОЛОГИЮ И ПАТОГЕНЕЗ ОСНОВНЫХ СОЦИАЛЬНО ЗНАЧИМЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

В МЕГАПОЛИСЕ (НА ПРИМЕРЕ ЮГО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ МОСКВЫ)

И.Г.Гранберг, Г.С.Голицын, Н.Г.Истошин, А.С.Гинзбург, Н.В.Ефименко, А.Н.Рогоза, А.И.Алёхин, Н.П.Поволоцкая, Б.А.Ревич, Е.Г.Семутникова, И.Б.Беликов, Л.О.Максименков, К.Г.Рубинштейн, А.В.Матешева 46

ПРОБЛЕМА СОЗНАНИЯ И ЕЁ ВЫХОДЫ НА ПАТОГЕНЕЗ И КЛИНИКУ

НЕРВНО-ПСИХИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

А.М. Иваницкий, В.Б. Стрелец, Г.Н. Болдырева, Э.А. Костандов 48

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ДЕТЕРМИНАНТ НА КЛИНИЧЕСКОЕ ТЕЧЕНИЕ ПСОРИАЗА И ЕГО ТЕРАПИЮ

И.М.Корсунская, Р.М. Абдеев, Л.Т.Тогоева, С.С. Брускин,

М.А.Корсунская, О.Е.Воронько 50

ВЫЯСНЕНИЕ РОЛИ АМИЛОИДНЫХ САРКОМЕРНЫХ ЦИТОСКЕЛЕТНЫХ БЕЛКОВ В РАННЕЙ ДИАГНОСТИКЕ АМИЛОИДОЗОВ И ИХ КОРРЕКЦИИ

З.А.Подлубная, Л.Г.Марсагишвили, М.Д.Шпагина, И.М.Вихлянцев,Ю.В.Шумили-на, А.А.Федюшин, Т.В.Гордиенко, И.М.Ильинский, Р.У.Островская, А.Б.Гехт 51

ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРНЫХ ОСНОВ НАРУШЕНИЯ КРОВОТОКА

В СОСУДАХ ПЛАЦЕНТЫ ПРИ СИНДРОМЕ ПЛАЦЕНТАРНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ

В.А.Отеллин, Л.И.Хожай, Д.Э.Коржевский, Т.Т.Шишко, Н.Г.Павлова, А.В.Гагарина, А.Н.Старорусская 52

ИССЛЕДОВАНИЕ БИОФИЗИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ АГРЕГАЦИИ КРИСТАЛЛИНОВ, ИНДУЦИРОВАННОЙ ИМПУЛЬСНЫМ ЛАЗЕРНЫМ

УФ ИЗЛУЧЕНИЕМ 308 НМ

Л.В.Соустов, Е.В.Челноков, Н.В.Сапогова, Н.М.Битюрин,

В.В.Немов, Ю.В.Сергеев, М.А.Островский 54

ЭТИЧЕСКИЙ КОМИТЕТ: ОПЫТ ЭКСПЕРТИЗЫ БИОМЕДИЦИНСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Б.Г.Юдин, И.Д. Пестов, П.Д. Тищенко 57

2. РАЗРАБОТКА И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ

И СРЕДСТВ ДИАГНОСТИКИ

2.1. Средства и методы диагностики

ДИНАМИКА И ДИАПАЗОНЫ ИЗМЕНЕНИЯ БИОИМПЕДАНСНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОКРАТИМОСТИ ЛЕВОГО ЖЕЛУДОЧКА СЕРДЦА ЧЕЛОВЕКА ПРИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОБАХ. СРАВНЕНИЕ С УЛЬТРАЗВУКОВЫМИ И ПУЛЬСОМЕТРИЧЕСКИМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ

В.М. Хаютин, О.Л. Виноградова, Е.Ю. Берсенев, Я.Р. Бравый, Д.В. Попов, В.В.Ермишкин, Е.В. Лукошкова 59

РАЗРАБОТКА ИММУНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ВЫЯВЛЕНИЯ ГЛАЗНЫХ ПАТОЛОГИЙ; РОЛЬ ОКСИДА АЗОТА В ДЕГЕНЕРАЦИИ СЕТЧАТКИ ГЛАЗА

Г.Р. Каламкаров, М.А. Островский, А.Е. Бугрова, Т.Ф. Шевченко, Т.С.Константинова 60

УВЕЛИЧЕНИЕ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ СЛУХОВОЙ СИСТЕМЫ

ПРИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТИМУЛЯЦИИ СЛУХОВОГО НЕРВА

Я.А. Альтман, Н.Н. Бехтерев 61

РАЗРАБОТКА ОПТИЧЕСКИХ, ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИХ И АКУСТИЧЕСКИХ БИОСЕНСОРНЫХ СИСТЕМ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ МЕДИЦИНСКОЙ ДИАГНОСТИКИ

В.В. Игнатов, Н.Г.Хлебцов, Л.А. Дыкман, О.В. Игнатов, Н.Ю. Селиванов, Б.Д.Зайцев, В.Е. Никитина 63

РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОГО ТЕСТА НА МНОЖЕСТВЕННУЮ ЛЕКАРСТВЕННУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ ОПУХОЛЕВЫХ КЛЕТОК И ПОИСК ПУТЕЙ ЕЕ ПРЕОДОЛЕНИЯ

Л.П. Овчинников, А.В. Вайман, А.В. Сорокин, Е.Ю. Рыбалкина, С.Г.Гурьянов,

Д.Н. Лябин, О.В. Калита, А.А. Селютина, И.Н. Елисеева, Е.Р. Ким, Г.П. Генс,

Т.П. Стромская, А.А. Ставровская 64

РАЗРАБОТКА НОВОГО СПОСОБА КОМПЛЕКСНОЙ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИАГНОСТИКИ СУБКЛИНИЧЕСКОГО ГИПОТИРЕОЗА

Д.Г. Матишов, Е.Ф. Шин, А.В. Ларичкин 66

РАЗРАБОТКА АКУСТОЭЛЕКТРОННОГО ДАТЧИКА НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ БИОСПЕЦИФИЧЕСКИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ НА ПРИМЕРЕ ПРЕПАРАТОВ БАЗИДИОМИЦЕТА LENTINUS EDODES

В.В. Игнатов, Б.Д. Зайцев, О.М Цивилева, И.Е. Кузнецова, В.Е. Никитина 67

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАДИЙ ОБЛИТЕРИРУЮЩЕГО АТЕРОСКЛЕРОЗА СОСУДОВ И РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ ВАРИКОЗНОЙ БОЛЕЗНИ С ПРИМЕНЕНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ МАТРИЧНЫХ ИНФРАКРАСНЫХ СИСТЕМ

Г.Р.Иваницкий, А.А.Деев, Е.П. Хижняк, Л.Н.Хижняк 69

ИДЕНТИФИКАЦИЯ И АНАЛИЗ ГЕНЕТИЧЕСКИХ И СРЕДОВЫХ ФАКТОРОВ В ЭТИОЛОГИИ И ПАТОГЕНЕЗЕ СОЦИАЛЬНО-ЗНАЧИМЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

Э.С. Пирузян, Р.М.Абдеев, С.А.Брускин, И.А.Абдеева, К.А.Кромина, Т.А.Лебедева, И.М.Корсунская, О.Ю.Рахимова, Х.А.Курданов 70

РИСК ПЕРВИЧНОГО РАКА ПЕЧЕНИ И ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНОВ МЕТАБОЛИЗМА, ТРАНСПОРТА И ЦЕЛЕВЫХ РЕЦЕПТОРОВ КСЕНОБИОТИКОВ

А.Л.Радкевич, И.С.Николаева, К.С.Гюльазизова, А.С.Кабанкин, Н.Э.Пынько, Н.В.Морозова, А.Д. Радкевич, Е. Н. Заховаева, Г.П. Сухинина, Е.А. Кабаков 72

РОЛЬ ФАКТОРА ВИЛЛЕБРАНДА ПРИ ИШЕМИЧЕСКОМ ИНСУЛЬТЕ У БОЛЬНЫХ С ПЕРВИЧНЫМ АНТИФОСФОЛИПИДНЫМ СИНДРОМОМ

П.В.Авдонин, С.А.Горяйнов, Л.А.Калашникова, Л.А.Добрынина, Е.Н.Александрова, А.А.Новиков, И.Ф.Суханова, П.П.Авдонин, С.А.Васильев 73

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ МАССОВОЙ ДОНОЗОЛОГИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ЗДОРОВЬЯ

ДЕТСКОГО И ВЗРОСЛОГО НАСЕЛЕНИЯ

Р.М. Баевский, А.П. Берсенева, Е.Ю. Берсенев, Л.А. Денисов 75

АНАЛИЗ АУТОАНТИГЕННОГО ПРОФИЛЯ ДОБРОКАЧЕСТВЕННЫХ И ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ И СОЗДАНИЕ ПРОТОТИПНОЙ ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ ПАНЕЛИ

С.А. Недоспасов, П.В.Белоусов, А.Ю. Сазыкин, К.В. Ланщаков, В.Э. Ванушко, Ю.В. Шебзухов, С.В. Хлгатян, Д.В. Купраш 77

ЯЗВЕННАЯ БОЛЕЗНЬ ЖЕЛУДКА И ГЛЮКОКОРТИКОИДНЫЕ ГОРМОНЫ: ПОЧЕМУ И КАК ГАСТРОПРОТЕКТИВНОЕ ДЕЙСТВИЕ ГОРМОНОВ

НА ЖЕЛУДОК ПРЕОБРАЗУЕТСЯ В УЛЬЦЕРОГЕННОЕ

Л.П. Филаретова, Т.Т. Подвигина, Т.Р. Багаева, П.Ю. Бобрышев,

О.Ю.Морозова, А.К. Ефимова 78

2.2. Биофотоника

РАЗРАБОТКА БИОСЕНСОРНЫХ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ

НА ОСНОВЕ ГИДРОГЕЛЕЙ ДЛЯ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ

А.В.Крайский, В.А.Постников, Т.Т.Султанов, В.Е.Тихонов 79

РАЗРАБОТКА НОВЫХ ПОДХОДОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕРАПИИ ДЕПРЕССИЙ НА ОСНОВЕ ПИКОСЕКУНДНОЙ ФЛУОРЕСЦЕНТНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ БЕЛКОВ. 2. МОДЕЛЬНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ И НАЧАЛО КЛИНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

А.А.Комар, Т.И.Сырейщикова, Ю.А.Грызунов, Н.В.Смолина, Г.Е.Добрецов, Э.Ю.Мисионжник, Н.М.Максимова, М.Г.Узбеков 81

РАЗРАБОТКА МЕТОДА МОНИТОРИНГА ОПУХОЛЕЙ НА ОСНОВЕ ОПТИЧЕСКОЙ ТОМОГРАФИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОНТРАСТИРУЮЩИХ АГЕНТОВ

Н.М.Шахова, И.А.Январева, И.В.Турчин, И.В.Балалаева, С.М.Деев,

Т.А.Здобнова 82

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ АУТОФЛУОРЕСЦЕНТНОЙ ДИАГНОСТИКИ ПРЕДОПУХОЛЕВОЙ ПАТОЛОГИИ В ГИНЕКОЛОГИИ

В.В. Смирнов, Е.Г. Новикова, И.А.Аполихина, Е.Д.Денисова, О.И. Трушина, Н.Н.Булгакова, К.А.Верещагин 84

РАЗРАБОТКА И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНО-ФЛУОРЕС-ЦЕНТНЫХ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ ЭКСТРАЦЕЛЛЮЛЯРНОЙ ДНК В ПЛАЗМЕ КРОВИ БОЛЬНЫХ С БОЛЕЗНЯМИ ОРГАНОВ КРОВООБРАЩЕНИЯ И РАЗЛИЧНЫМИ АУТОИММУННЫМИ ЗАБОЛЕВАНИЯМИ

В.А.Кузьмин, А.М.Виноградов, О.А.Рогинко, О.А.Коздоба, А.И.Алехин, А.А.Юдин, А.И.Сперанский, Н.Н.Вейко 85

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ СКРИНИНГА ПРОТИВООПУХОЛЕВЫХ ПРЕПАРАТОВ НА МОДЕЛЯХ ЖИВОТНЫХ IN VIVO С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЦВЕТНЫХ ФЛУОРЕСЦИРУЮЩИХ БЕЛКОВ

А.П.Савицкий, И.Г.Меерович, Л.Р.Арсланбаева, В.О.Попов, И.В.Турчин, А.Г.Орлова, Н.М.Шахова, А.М.Сергеев 86

2.3. Информатика

МУЛЬТИАЛГОРИТМИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБРАБОТКИ МЕДИЦИНСКИХ ДАННЫХ: МЕТОДОЛОГИЯ, МОДЕЛИ, ПРИМЕНЕНИЯ

Ю.И.Журавлев, В.В. Рязанов, О.В.Сенько 87

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ СОЦИаЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ

ФАКТОРОВ НА ДИНАМИКУ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ ТУБЕРКУЛЕЗОМ

В РОССИИ

Г.И.Марчук, А.А. Романюха, К.К. Авилов, О.А. Мельниченко, С.Е. Борисов 88

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КЛАССИФИКАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ ДЛЯ ЭКСПЕРТНОЙ ОЦЕНКИ ПАТАЛОГИИ СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ГЛАЗА

В.А.Сойфер, А.Г.Храмов, Н.Ю.Ильясова, А.В.Куприянов, М.А.Ананьин, А.М.Малафеев 90

СИСТЕМА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УДАЛЕННОГО ДОСТУПА К ДАННЫМ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ ПО МЕДЛЕННОМУ КАНАЛУ СВЯЗИ

Н.А.Кузнецов, Д.В.Сушко, Ю.М.Штарьков 91

НОВЫЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ ПОСРЕДСТВОМ ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ДАННЫХ УЛЬТРАЗВУКОВОГО МЕДИЦИНСКОГО СКАНИРОВАНИЯ

Н.С.Кульберг, А.Б.Елизаров, Т.В.Яковлева, Ю.Р.Камалов 93

3. ПРИБОРЫ И МАТЕРИАЛЫ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ,

НОВЫЕ ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ПРЕПАРАТЫ

3.1. Приборы и материалы

НОВЫЕ НАНОРАЗМЕРНЫЕ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ МЕДИЦИНСКИХ ИМПЛАНТАТОВ НА ОСНОВЕ

БИОСОВМЕСТИМЫХ ФОСФАТОВ КАЛЬЦИЯ И БИОПОЛИМЕРОВ

В.Т. Калинников, Н.А. Захаров, Ж.А. Ежова, Е.М. Коваль, К.В. Скибинский 94

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОРБЦИИ МАТРИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ХИТИНА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ В КАЧЕСТВЕ СУБСТРАТА ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ КЛЕТОК, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ С ЦЕЛЬЮ

ЗАЖИВЛЕНИЯ РАН

Е.Ф. Панарин, Г.П. Пинаев, М.И. Блинова, Н.М. Юдинцева, А.С. Власов,

Т.В.Серговская, В.Ф.Синицина, Л.А.Нудьга, В.А.Петрова, Г.М.Михайлов,

М.Ф. Лебедева, А.М. Бочек 95

РАЗРАБОТКА БИОСИНТЕТИЧЕСКИХ НАНОКОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ФТОРСОДЕРЖАЩЕГО ЛАТЕКСА И ПРИРОДНЫХ ПОЛИМЕРОВ

Б.К. Гаврилюк, Г.А. Давыдова, А.В.Кнотько, И.В. Савинцева, И.И. Селезнева 97

СИНТЕЗ БИОРЕЗОРБИРУЕМЫХ ПОРИСТЫХ ПОЛИМЕРНЫХ

МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЗАМЕНЫ И РЕГЕНЕРАЦИИ ТВЕРДЫХ ТКАНЕЙ

В.Н.Баграташвили, Е.Н.Антонов, С.А.Бочкова, Л.И.Кротова, В.К.Попов, А.В.Попова 98

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗ НОВОЙ ВЫСОКОПРОЧНОЙ КОРРОЗИОННОСТОЙКОЙ НЕМАГНИТНОЙ АЗОТИСТОЙ СТАЛИ ХИРУРГИЧЕСКИХ МЕДИНСТРУМЕНТОВ

С УНИКАЛЬНЫМ СОЧЕТАНИЕМ СВОЙСТВ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ

В ТРАВМАТОЛОГИИ И ОРТОПЕДИИ»

О.А.Банных, В.М.Блинов, М.В.Костина, Е.В.Блинов 100

3.2. Приборы

РАЗРАБОТКА НОВОГО ПРИБОРА ДЛЯ КОНТРОЛЯ

АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ И УРОВНЯ ГЛИКЕМИИ В ДИНАМИКЕ

Х.А.Курданов, А.Д.Эльбаев, Л.М.Батырбекова, М.Х.Курданова, А.Д.Эльбаева 101

РАЗРАБОТКА СТЕРЕОТАКСИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ И МУЛЬТИМОДАЛЬНОГО ЧЕЛОВЕКО-МАШИННОГО ИНТЕРФЕЙСА ДЛЯ НЕЙРОХИРУРГИИ НА БАЗЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ, СРЕДСТВ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ И НЕЙРОСЕТЕВЫХ МЕТОДОВ РАСШИРЕННОЙ ДИАГНОСТИКИ

А.В.Тимофеев, В.А.Андреев, М.В.Литвинов, С.Э.Чернакова, Ю.В.Михайлов 103

СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ КЛИНИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА СТРОНЦИЯ-8/РУБИДИЯ-8 ПРИ ПЭТ-ДИАГНОСТИКЕ

Б.Л.Жуйков, В.М.Чудаков, Н.А.Костеников, Д.В.Рыжкова, О.А.Штуковский, М.И.Мостова, В.В.Зайцев, С.В.Шатик, Л.А.Тютин, А.М.Гранов, Р. Клейн, Р.ДеКемп 105

МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ ЛОКОМОЦИИ ПРИ НАРУШЕННОМ СУПРАСПИНАЛЬНОМ КОНТРОЛЕ

Ю.П.Герасименко, Т.Р.Мошонкина, П.Е. Мусиенко 106

РАЗРАБОТКА НОВОГО МЕТОДА ГЕМОСОРБЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫХ СОРБЕНТОВ И ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННОГО

ОБРАЗЦА УСТРОЙСТВА ЭКСТРАКОРПОРАЛЬНОЙ ДЕТОКСИКАЦИИ

Ю.Г. Яновский, Е.И. Зарайский, А.Н. Данилин, Ю.Н. Карнет

В.А. Жогин, Л.В. Погорелова, С.Л. Комиссаров, Л.Х. Комиссарова, В.И. Итин,

Л.В. Загребин, С.С. Шестов, Н.Н. Гончаров, А.И. Алехин 107

ЦИФРОВОЙ АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС

ДЛЯ МАССОВОЙ ДИАГНОСТИКИ ОСТЕОПОРОЗА

М.Н. Устинин, Н.А. Арапов, Б.Ф. Санталов, М.М. Ольшевец, В.А. Яшин 109

РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ НОВОЙ ПОРТАТИВНОЙ АНАЛИТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИО-ДАТЧИКОВ НА ОСНОВЕ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ ДЛЯ МАССОВЫХ ОПРЕ-ДЕЛЕНИЙ НАЛИЧИЯ И КОНЦЕНТРАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ И ТОКСИЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ

О.Н. Компанец, В.М. Гусев, С.Ф. Кольяков, М.А. Павлов,

Ю.М. Евдокимов, С.Г. Скуридин 110

ИССЛЕДОВАНИЕ, РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ В ПРАКТИКУ МЕДУЧРЕЖДЕНИЙ РАН МЕТОДОВ И ПРИБОРОВ ГЛУБИННОЙ ТЕРМОГРАФИИ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА

Ю.В.Гуляев, А.А. Аносов, А.И.Алехин, А.Г.Куликов, А.Д. Мансфельд, Ю.В.Обухов 112

АППАРАТУРНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ И ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЧЕЛОВЕКА. ЭТАП 3. ОПЫТНО-КОНСТРУКТОРСКИЕ РАБОТЫ ПО СОЗДАНИЮ ОПЫТНЫХ ОБРАЗЦОВ КОМПЛЕКСА И ИХ МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Ю.Я. Кисляков, Л.П. Кислякова, В.М.Михайлов, И.А. Полукаров 113

АДАПТИВНАЯ УПРАВЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ БИОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРОТЕЗА ВЕРХНЕЙ КОНЕЧНОСТИ НА ОСНОВЕ НОВОГО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО БИОНИЧЕСКОГО МЕТОДА АВТОНОМНОГО АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ

А.А. Жданов, Е.Л. Полян, Г.Н. Буров, К.К. Щербина 115

ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ВЫСОКОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ РЕГИСТРАЦИИ ЛАЗЕРНЫХ СПЕКТРОВ ПРОПУСКАНИЯ МОЛЕКУЛ-БИОМАРКЕРОВ

В ВЫДЫХАЕМОМ ВОЗДУХЕ

Е.В.Степанов, П.В.Зырянов, Ю.С.Богданов, А.Н.Глушко, Д.А.Лапшин 116

3.3. Лекарства

ПРОТИВООПУХОЛЕВАЯ АКТИВНОСТЬ IN VIVO И IN VITRO НИТРОЗИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ ЖЕЛЕЗА С АЗАГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИМИ ТИОЛИЛАМИ

С.М. Алдошин, Н.А. Санина, С.В. Васильева, О.С.Жукова, З.С. Смирнова 118

СОЗДАНИЕ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ АНТИВИРУСНЫХ ПЕПТИДНЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ОСНОВЕ ГЛИПРОЛИНОВ

Н.Ф. Мясоедов, Ф.И. Ершов, М.В. Мезенцева, И.М.Сургучева, Л.А. Андреева, В.Э. Щербенко 119

1-БОРААДАМАНТАНЫ И 1-АЗААДАМАНТАНЫ – ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ЛЕЧЕНИЯ И ПРОФИЛАКТИКИ ГРИППА ЧЕЛОВЕКА И ПТИЦ

Ю.Н. Бубнов, М.Е. Гурский, С.Г. Маркушин, М.М. Зубаиров, С.Ю. Ердяков,

Г.Д. Коломникова, Н.Ю. Кузнецов, Т.В. Потапова 121

О РЕАЛИЗАЦИИ НОВОГО МЕТОДА ЛЕЧЕНИЯ ПРОТОЗОЙНЫХ ИНВАЗИЙ ЧЕЛОВЕКА

В.Л. Свидерский, Ю.В. Лобзин, С.С. Козлов, В.С. Турицин, В.С. Горелкин 122

ГИПЕРКОАГУЛЯЦИЯ, ВЫЗЫВАЕМАЯ РАЗБАВЛЕНИЕМ ПЛАЗМЫ СТАНДАРТНЫМИ ПЛАЗМОЗАМЕЩАЮЩИМИ РАСТВОРАМИ

Ф.И. Атауллаханов, Е.И. Синауридзе, А.С. Горбатенко, М.А. Пантелеев,

И.В. Грибкова 124

СОЗДАНИЕ МАКРОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СИСТЕМ С АНТИОКСИДАНТНЫМИ СВОЙСТВАМИ С ЦЕЛЬЮ КОРРЕКЦИИ РЕПЕРФУЗИОННЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ

Г.Б.Белостоцкая, Р.С.Хрусталева, Н.С. Домнина, А.А.Цырлин, Т.А.Голованова, И.В.Дарашина 125

АНТИМЕТАСТАТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПРИРОДНЫХ И МОДИФИЦИРОВАННЫХ НОВЫХ АНТИНЕОПЛАСТОВ – ИНГИБИТОРОВ ФАРНЕЗИЛТРАНСФЕРАЗЫ

Н.С.Зефиров, С.Г.Клочков, С.В.Афанасьева, С.О.Бачурин, Ю.Н.Булычев 127

ПРИМЕНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРЕПАРАТА КСИМЕДОН

В КОМПЛЕКСНОМ ЛЕЧЕНИИ ВИЧ-ИНФЕКЦИИ.

А.И. Коновалов, И.Г. Мустафин, Г.В. Черепнев, В.С. Резник 128

УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ КОМПЛЕКСА α-ЛАКТАЛЬБУМИНА

С ОЛЕИНОВОЙ КИСЛОТОЙ – ПОТЕНЦИАЛЬНОГО ПРОТИВООПУХОЛЕВОГО ПРЕПАРАТА

Е.А. Пермяков, Е.Л. Князева, В.М. Грищенко, И.В. Першикова, С.Е.Пермяков,

Р.С. Фадеев, В.С.Акатов 130

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ И СПЕЦИФИЧЕСКАЯ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ НОВОГО СИНТЕТИЧЕСКОГО НЕНАРКОТИЧЕСКОГО АНАЛЬГЕТИЧЕСКОГО СРЕДСТВА – ПРЕПАРАТА «АНОЦЕПТИН»

Ю.И. Поляков, Е.В. Лопатина, А.Д. Коротков 131

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ СОЗДАНИЯ СТИМУЛ-ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ КОНТРОЛИРУЕМОГО ВЫДЕЛЕНИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ

Л.И. Валуев, И.Л. Валуев, Г.А. Сытов 133

БЕЛКИ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ КАК ИНГИБИТОРЫ ТРОМБОГЕНЕЗА

С.Д. Варфоломеев, М.А. Розенфельд, Е.А. Костанова 134

РАЗРАБОТКА НАБОРА БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ И ОЦЕНКА ЕГО ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИ ТЯЖЕЛЫХ ПОВРЕЖДЕНИЯХ ПЕЧЕНИ

И.В. Урываева, Э.И. Гальперин, Р.И. Атауллаханов, Т.Г.Дюжева, Л.В. Платонова, Н.Н. Ионочкина, М. Кочергин, А.В. Пичугин, Т.М.Мельникова, Г.В. Делоне 135

СОЗДАНИЕ НОВОГО КЛАССА АЗОТИСТЫХ ГЕТЕРОЦИКЛОВ, ОБЛАДАЮЩИХ ШИРОКИМ СПЕКТРОМ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ

О.М. Нефедов, Ю.В. Томилов, В.А. Докичев 137

МЕХАНИЗМЫ ИЗМЕНЕНИЯ ВОЗБУДИМОСТИ НЕРВНЫХ КЛЕТОК ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ЭНДОГЕННЫМИ АНТИБИОТИКАМИ

А.Д. Ноздрачев, Ю.А. Толкунов, Д.А. Сибаров, Е.Л. Поляков, В.Б. Плахова 138

РАЗРАБОТКА, СИНТЕЗ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ НОВЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ОСНОВЕ КРЕАТИНА, СПОСОБНЫХ ПРОНИКАТЬ ЧЕРЕЗ ГЕМАТОЭНЦЕФАЛИЧЕСКИЙ БАРЬЕР И УВЕЛИЧИВАТЬ МОЗГОВОЕ СОДЕРЖАНИЕ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ФОСФАТОВ: РЕАЛИЗАЦИЯ НОВОГО ПОДХОДА К ПРОФИЛАКТИКЕ И ЛЕЧЕНИЮ ИНСУЛЬТОВ И ИШЕМИИ МОЗГА

С.А.Поленов, М.В.Ленцман, В.О.Муровец, Д.Э.Коржевский, А.И.Артемьева, А.А.Савохин, Н.Л.Изварина, В.А.Отеллин, С.В.Буров, П.П.Якуцени 140

НАНОРАЗМЕРНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ НОСИТЕЛИ ДЛЯ ПРОТИВОТУБЕРКУЛЕЗНЫХ ПРЕПАРАТОВ

А.Р. Хохлов, А.И. Барабанова, Е.В. Корчагина, В.С. Вележева, Т.Г. Смирнова, Л.Н. Черноусова, А.С. Андреева, В.Г. Бабак, О.Е. Филиппова 141

СОЗДАНИЕ ОПТИМИЗИРОВАННОЙ ПРОТИВОБОЛЕВОЙ И ПРОТИВОЗУДОВОЙ ТЕРАПИИ ДЛЯ БОЛЬНЫХ ХРОНИЧЕСКОЙ ПОЧЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТЬЮ, ПОЛУЧАЮЩИХ ХРОНИЧЕСКИЙ ГЕМОДИАЛИЗ,

И БОЛЬНЫХ САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ I ТИПА

Н.Н. Шестакова, Н.П. Ванчакова 143

  1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАДИОБИОЛОГИИ

РАЗРАБОТКА ПОДХОДОВ К МОДИФИКАЦИИ ИНДУЦИРОВАННОЙ

РАДИАЦИЕЙ ХРОМОСОМНОЙ НЕСТАБИЛЬНОСТИ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ

УПРАВЛЕНИЯ КАНЦЕРОГЕННЫМ РИСКОМ

С.Г.Андреев, Ю.А.Эйдельман, А.В.Алещенко, И.В.Сальников, Л.П.Семенова, А.В.Севанькаев, И.К.Хвостунов, В.С.Пятенко, О.Н.Коровчук, Е.А.Красавин, Р.Д.Говорун, О.В.Комова, Е.А.Насонова, Н.Л.Шмакова, Л.А.Мельникова, А.В.Борейко, В.Н.Чаусов, Н.Н.Вейко, А.В.Ермаков, Е.С.Ершова, С.В.Костюк 145

РАЗРАБОТКА Н