научный журнал по биологии Биофизика ISSN: 0006-3029

БЭКХОВ Х., КАЦНЕЛЬСОН Я., САМОЙЛОВ В.О., ФИЛИППОВА Е.Б., ШАДРИН Е.Б., ЭВЕНТОВ М. — 2015 г.

И сследовано влияние транскраниальной электромагнитной стимуляции на выработку у лабораторных крыс рефлекса активного избегания раздражителя при болевом подкреплении. Показано, что облучение мозга самцов крыс электромагнитным излучением миллиметрового диапазона (А = 5,6 и 7,1 мм), промодулированным серией низкочастотных импульсов, в 50% случаев приводит к подавлению выработки условного рефлекса избегания болевого раздражителя. Еще в 25% случаев облучение приводит к торможению выработки условного рефлекса. Аналогичное воздействие транскраниальной электромагнитной стимуляции на фоне внутри- брюшинного введения блокатора серотонинергических рецепторов (китрила) не влияет на выработку условного рефлекса. Электромагнитная стимуляция мозга не влияет также на сохранность условного рефлекса у животных, у которых условный рефлекс был выработан. На основании полученных данных высказано предположение о том, что использованная в работе транскраниальная электромагнитная стимуляция способствует выработке серотонина, оказывающего тормозящее влияние на формирование временных связей исследованного условного рефлекса.

ГЕНЕРАЛОВ Е.А. — 2015 г.

Получены экспериментальные данные, свидетельствующие о наличии у полисахарида из Heliantnus tuberosus L. с молекулярной массой 1-2 МДа иммуномодулирующей активности, колониестимулирующих и радиозащитных свойств. Изучено влияние различных концентраций углевода на продукцию фактора некроза опухолей-а, интерлейкина-1в и интерлейкина-6. Обсуждается природа радиопротекторных свойств полисахарида: стимуляция роста колоний гемопоэтических стволовых клеток, прямое взаимодействие с продуктами ионизирующего излучения и стимуляция цитокиновых каскадов. Обсуждается возможность применения полисахарида в качестве р адиопротектора и колониестимулятора.

ВАСИЛЬЕВА А.А., ГРИШИНА Е.В., МАЕВСКИЙ Е.И., ХАУСТОВА Я.В. — 2015 г.

Исследовано влияние сукцината и 3-гидроксибутирата на кинетику перекисного окисления липидов, индуцированного АТФ-Fе 2+-комплексом в изолированных митохондриях печени старых (1,0-1,5 года) и молодых (3 месяца) самцов крыс. С этой целью полярографически регистрировали скорость индуцированного в митохондриях печени крыс перекисного окисления липидов V пол и определяли полувремя максимального потребления кислорода ∆t 50, включающее лаг-период и фазу инициации. В отсутствие экзогенного субстрата V пол в митохондриях старых животных была несколько выше, а запуск каскада перекисного окисления липидов происходил значительно раньше, чем у молодых животных. Инкубация интактных митохондрий с 5 мМ сукцината в течение 1 мин снижала V пол на 15 и 35% у молодых и старых животных соответственно, однако только в митохондриях старых животных происходило увеличение ∆t 50 на 19%. При окислении 3-гидроксибутирата скорость перекисного окисления липидов в митохондриях молодых животных заметно не менялась, тогда как в митохондриях старых животных она понизилась на 19% вместе с незначительным увеличением ∆t 50. Для моделирования возрастной дисфункции изолированные митохондрии повреждали серией циклов замораживания-оттаивания, что приводило к значительному увеличению V пол у обеих возра стных групп. Окисление сукцината во всех случаях снижало V пол в поврежденных митохондриях на 56% по сравнению с V пол в отсутствие субстратов и двукратно увеличивало ∆t 50 у молодых животных. Окисление 3-гидроксибутирата не влияло на Vпол поврежденных митохондрий обеих возрастных групп, но увеличивало ∆t 50 на 48% в митохондриях молодых животных. Таким образом, антиоксидантный эффект окисления сукцината может предотвращать повреждение митохондрий при перекисном окислении липидов и оказывать геропротекторное действие на стареющие митохондрии. Добавление любого из субстратов к фосфолипидной эмульсии не влияло на параметры перекисного окисления липидов. Следовательно, антиоксидантный эффект обусловлен процессом окисления самих субстратов в дыхательной цепи, а не прямым взаимодействием их с липидами мембран.

БИБИКОВ Н.Г. — 2015 г.

Внеклеточно регистрировали ответы одиночных нейронов слухового центра продолговатого мозга травяной лягушки при действии длительных сигналов характеристической частоты, модулированных повторяющимися отрезками низкочастотного (0-15, 0-50 и 0-150 Гц) шума. Корреляционным методом оценивали эффективность различных участков огибающей в обеспечении генерации нейроном импульсного разряда. Осуществляя эти операции при разных временных интервалах между сигналом и ответом, оценивали задержки, при которых выявлялись максимумы. Выявлены два значимых участка огибающей, причем в большинстве случаев наиболее эффективным был участок нарастания амплитуды от среднего значения до максимума, а вторым по эффективности был участок падения амплитуды от максимума до среднего значения. Такой тип ответа наблюдался у подавляющего большинства клеток при диапазонах модулирующих частот сигнала 0-150 и 0-50 Гц. Эти клетки в своей реакции осуществляли однополупериодное детектирование огибающей. Однако у некоторых нейронов отмечалось более явное предпочтение к участкам нарастания амплитуды, в том числе даже тем, где ее значение было ниже среднего. Особенно ярко такое предпочтение к нарастающим участкам проявлялось при наиболее низкочастотной огибающей (0-15 Гц) и при больших глубинах модуляции. Данные показывают, что уже на уровне продолговатого мозга осуществляется специализация нейронных элементов слухового пути по отношению к выделяемым временны м особенностям непрерывного звукового стимула. Такое разнообразие наиболее ярко проявляется при действии сигналов со сравнительно медленно меняющейся амплитудой.

БУРЛАКОВА Е.Б., ГЕРАСИМОВ Н.Ю., ГОЛОЩАПОВ А.Н., КАСПАРОВ В.В., КОВАРСКИЙ А.Л., НЕВРОВА О.В. — 2015 г.

Проведено исследование влияния NT-1505 на мембраны эндоплазматического ретикулума. Показано, что динамика изменений липидной и прибелковой областей микровязкости мембран эндоплазматического ретикулума при введении препарата носит антибатный характер, что указывает на отсутствие патологических нарушений в структуре мембран. Микровязкость мембран измеряли методом электронного парамагнитного резонанса спиновых зондов 2,2,6,6- тетр аметил-4-капр илоилоксилпипер идин-1-оксила (липидный зонд) и 5,6-бензо-2,2,6,6-тетр аметил-1,2,3,4-тетрагидро-у-карболин-3-оксила (прибелковый зонд). С целью получения более полной информации об изменениях структуры мембр ан пр и воздействии нейропротектор а NT-1505 измеряли температурную зависимость времени корреляции вращательной диффузии в диапазоне температур 283-317 К (10-44°C). Для контрольной группы были характерны два структурных перехода в температурных интервалах 16-20°C и 32-38°C для обеих областей мембран, которые сохранялись пр и введении NT-1505. Таким образом, NT-1505 не влияет существенно на структуру мембран эндоплазматического ретикулума.

НОВИКОВ В.В., ФЕСЕНКО Е.Е., ЯБЛОКОВА Е.В. — 2015 г.

Показано, что воздействие комбинированными постоянным (42 мкТл) и коллинеарным ему очень слабым переменным низкочастотным (1 Гц, 600 нТл; 4,4 Гц, 100 нТл; 16,5 Гц, 160 нТл) магнитными полями на гепаринизированную и разбавленную фосфатным буфером венозную кровь человека при физиологических температурах вызывает резкое 3-4-кратное усиление ее хемилюминесценции после добавки люминола.

АДАМОВИЧ Б.В., ЖУКОВА Т.В., КОВАЛЕВСКАЯ Р.З., МЕДВИНСКИЙ А.Б., МИХЕЕВА Т.М., НУРИЕВА Н.И., РАДЧИКОВА Н.П., РУСАКОВ А.В. — 2015 г.

Представлен анализ многолетней динамики концентрации хлорофилла а в трех Нарочанских озерах (Беларусь). Известно, что усиление биогенной нагрузки на водосбор привело в 1970-х годах к прогрессирующему эвтрофированию Нарочанских озер. Затем, начиная с середины 1980-х годов, отмечено увеличение прозрачности воды и снижение концентрации азота и фосфора в этих озерах в результате природоохранных мероприятий в рамках программы их экологического оздоровления. В 1980-е годы во всех трех озерах произошло вселение и массовое развитие моллюска-фильтратора Dreissena polymorpha Pallas. Проведенный в статье анализ показал, что наблюдается корреляция в реакции всех трех озер на интенсивную биогенную нагрузку и последующее ее снижение в результате природоохр анных мероприятий. В то же время воздействие на озера вселенца, моллюска Dreissena polymorpha, инвазия которого существенно трансформирует экосистемные процессы, вызвало дивергенцию динамики хлорофилла, что проявилось в р езком уменьшении корреляции между колебаниями концентрации хлорофилла в каждом из озер.

ДУК М.А., САМСОНОВ А.М., САМСОНОВА М.Г. — 2015 г.

В генных сетях часто встречается мотив в виде контура с упреждением, в котором транскрипционный фактор регулирует экспрессию гена-мишени как напрямую, так и опосредованно, действуя на другой регулятор, который также контролирует ген-мишень. Представлены результаты математического моделирования контуров с упреждением, в которых в непрямой ветке регуляции в качестве репрессора выступают транскрипционный фактор или миРНК. Изучено поведение таких контуров во времени. Показано, что замена второго транскрипционного фактора на миРНК изменяет динамику контуров с упреждением и придает биологической системе новые свойства, критически важные для тонкой настройки протекающих в ней процессов.

БРУСКОВ В.И., ГУДКОВ С.В., ЕМЕЛЬЯНЕНКО В.И., МАСАЛИМОВ Ж.К., ЧЕРНИКОВ А.В., ЯГУЖИНСКИЙ Л.С. — 2015 г.

Методом усиленной хемилюминесценции в системе люминол-пара-иодофенол-пероксидаза показана длительная генерация перекиси водорода, катализируемая низкими концентрациями 1,1-диметилгидразина (гептила) - компонента ракетного топлива - в воде, насыщенной воздухом. И сследованы концентрационная зависимость и влияние тепла и света на образование перекиси водорода в воде под воздействием гептила в концентрациях, значительно ниже предельно допустимых концентраций, и рассмотрен возможный физико-химический механизм этого процесса. Предполагается, что в сверхнизких концентрациях гептил связан с нанопузырьками воздуха и представляет собой долгоживущий комплекс, осуществляющий катализ образования перекиси водорода под влиянием тепловых и световых воздействий. Предложена новая концепция токсичности гептила в сверхнизких концентрациях, обусловленная нарушением гомеостаза активных форм кислорода в водных растворах, поступающих в организмы человека и животных.

ВАНИН А.Ф., ЕЛИСТРАТОВА Н.А., МИКОЯН В.Д., МОЖОКИНА Г.Н. — 2015 г.

П родемонстрировано эффективное накопление биядерных динитрозильных комплексов железа с глутатионом в ткани легкого при подкожном паралимфатическом введении этих комплексов в водном растворе в разовой дозе 2 мкмоль/кг дважды в сутки с перерывом в 2 ч. Через 2 ч после повторного введения концентрация этих комплексов достигала 16 мкмолей/кг ткани, снижаясь за последние 2 ч до 7 мкмолей/кг ткани. При однократном введении биядерных динитрозильных комплексов железа с глутатионом концентрация их через 2 и 4 ч была в два раза ниже, чем в предыдущих опытах. Возможно, при полученных концентрациях динитрозильных комплексов железа в легких будет наблюдаться бактерицидный эффект в отношении микобактерий туберкулеза и в отношении быстропролиферирующих опухолей легких.

ГАМАЮНОВ Е.Л., ПОПИК А.Ю. — 2015 г.

Являясь основным источником кислорода и первичным звеном пищевой цепочки водных объектов, фитопланктон играет важную роль в их экологическом состоянии. При определении концентрации флуоресцентным методом не учитывают влияние на интенсивность флуоресценции параметров среды. В статье теоретически и экспериментально доказывается зависимость между флуоресценцией хлорофилла а в составе клеток фитопланктона и температурой воды и освещенностью. Предложена формула для расчета коэффициента пропорциональности, который позволяет определить концентрацию хлорофилла а с учетом параметров среды. Использование данного коэффициента позволяет снизить ошибку определения концентрации хлорофилла а флуоресцентным методом. Показано распределение концентрации фитопланктона по глубине, рассчитанное с использованием классической методики и предложенного в статье коэффициента. Флуоресценцию фитопланктона измеряли с помощью оптоволоконного спектрометра в акватории залива Петра Великого в сентябре-октябре 2013 года.

БАТЯНОВСКИЙ А.В., ЕСИПОВА Н.Г., ТОРШИН И.Ю., ТУМАНЯН В.Г., УРОШЛЕВ Л.А. — 2015 г.

Приводятся результаты исчерпывающего конформационного анализа 0-изгибов, содержащих аминокислоту с запрещенной конформацией остова полипептидной цепи. Известно, что для первого остатка β-изгиба (Asn47) дистальной β-шпильки SH 3-домена α-спектрина характерна стерически запрещенная конформация основной цепи (значения двугранных углов Ф и Т находятся в правом нижнем квадранте карты Рамачандрана). Были проанализированы все структуры α-спектринов из банка PDB, содержащие аномальные элементы. Предложена идея, заключающаяся в том, что формирование запрещенной конформации обусловлено фиксацией (за счет структуры SH 3-домена) примыкающих к β-изгибу аминокислотные остатков β-структуры. Эти остатки ориентированы таким образом, что конформация остатков β-изгиба должна задействовать именно запрещенную локальную конформацию этого остатка, в то время как любые другие конформации β-изгиба (которые бы имели разрешенную локальную конформацию) невозможны. С целью доказательства правомерности данной идеи проведен конформационный анализ β-изгиба путем варьирования всех внутренних координат (две пары углов Ф и Ψ и два угла ω). В результате полного перебора по сетке с шагом 1° были отобраны конформации, соответствующие стереохимически допустимым локальным деформациям сегмента полипептдной цепи, входящего в β-изгиб. Установлено, что во всех полученный конформациях локальная конформация Asn47 оставалась в запрещенной области. Выявленные конформации включают экспериментально определенную структуру из банка PDB, а также дополнительный вариант, отличающийся от экспериментально установленный структур значениями пары углов Ф и Ψ второго остатка, принадлежащего β-изгибу. Значения этих углов попадают в область карты Рамачандрана вблизи линии Ф = 0 при отрицательные значениях ω, т.е. на запрещенную область, в которой не наблюдается экспериментальные точек. Таким образом, сформулированная идея, состоящая в том, что запрещенная конформация «навязывается» β-изгибу фиксацией примыкающих к нему остатков, подтверждается результатами проведенные вычислений. Топологические ограничения в контексте структуры в такого типа 0-шпильках исключают разрешенные локальные конформации.

БАРБАРАШ Л.С., КЛЬШНИКОВ К.Ю., НУШТАЕВ Д.В., ОВЧАРЕНКО Е.А., САВРАСОВ Г.В. — 2015 г.

Представлен анализ зависимостей между геометрическими параметрами тубулярного створчатого аппарата и его функциональными характеристиками. Оценена степень влияния деформации различных участков створчатого аппарат на его способность осуществлять свою функцию. Результаты исследования могут быть использованы при разработке створчатого аппарата новых моделей транскатетерных протезов клапанов сердца или в ходе анализа уже существующих конструкций.

АБАТУРОВА А.М., КОВАЛЕНКО И.Б., РИЗНИЧЕНКО Г.Ю., РУБИН А.Б., ФЕДОРОВ В.А., ХРУЩЕВ С.С. — 2015 г.

С использованием метода броуновской динамики проведено качественное исследование взаимодействия последовательности событий, предшествующих формированию функционально активного комплекса белков пластоцианина и цитохрома f. С помощью иерархического кластерного анализа идентифицированы промежуточные состояния этого процесса. Предложен сценарий сближения этих белков, в котором ключевую роль играет диффузионный захват молекулы пластоцианина. Охарактеризована подвижность пластоцианина при разных значениях энергии электростатического взаимодействия между молекулами.

ГОРЮНОВА Е.П., ЕРМОЛАЕВА А.И., НОВИКОВ Л.Н., НОВИКОВ С.Н., ТИМОШЕНКОВ С.П. — 2015 г.

И сследованы изменения надмолекулярной структуры дистиллированной воды при прора стании в ней семян кабачка. И спользованы методы гравиметрии, прецизионного термического анализа, измерения работы выхода электрона. На первой стадии прорастания семян - набухании - семена экстрагируют когерентные домены воды, при этом за счет перехода в стабильное состояние когерентных доменов, сорбированных в нанополостях, возникает поток электромагнитной энергии. На второй стадии эксперимента - появлении ростка - возникает поток излучения (биофотоны), о чем свидетельствует увеличение работы выхода электрона воды. Предложена гипотетическая модель процесса прорастания семени кабачка.

КЛИМОВИЧ А.А., КОРЕПАНОВА Е.А., КРИВОШАПКО О.Н., ОСИПОВ А.Н., ПОПОВ А.М., ШТОДА Ю.П. — 2015 г.

Проведено сравнительное исследование антиоксидантных (радикалперехватывающих) свойств триптантрина (хиназолинового алкалоида, обладающего высокой противовоспалительной активностью и найденного во многих видах различных семейств высших растений и микроорганизмов, включая микробиом человека) в системах 2,2'-азобис(2-метилпропионамидин)дигидрохлорид-люминол и гемоглобин-пероксид водорода-люминол и оценено его влияние на проницаемость плоских бислойных липидных мембран. В качестве эталонного антиоксиданта был использован тролокс, а в качестве стандартов - аскорбиновая кислота и дигидрокверцетин. Показано, что триптантрин проявляет очень слабую антиоксидантную активность, заметно уступая эталонному и стандартным антиоксидантам в тестах по антиоксидантной активности в обеих исследованных системах. По эффективности антиоксидантного действия исследуемые вещества могут быть выстроены в следующий ряд: дигидрокверцетин > тролокс > аскорбиновая кислота > триптантрин. Антиоксидантный потенциал триптантрина приблизительно в 1000 и 3000 раз меньше, чем у тролокса и у биофлавоноида дигидрокверцетина соответственно. Триптантрин не вызывает достоверного изменения проницаемости плоских бислойных мембран в диапазоне доз от 0,5 до 10 мкг/мл. Полученные данные свидетельствуют об отсутствии у триптантрина значимой радикалперехватывающей и мембранотропной активности. Можно предположить, что отмеченная для триптантрина высокая противовоспалительная активность не связана с нейтрализующим действием в отношении активных форм кислорода и влиянием на проницаемость клеточных мембран. Предполагаемые механизмы биологической активности триптантрина обсуждаются

БЕНИАЛ М.Ф., ДЖАВАХАР А., ДХАС М.К., ИЧИКАВА К., УЦУМИ Х., ХУОДО Ф., ЯМАДА К. — 2015 г.

Проведено ЭП P-исследование 14^меченых дейтерированных 3-метоксикарбонил-2,2,5,5-тетра- метил-пирролидин-1-оксила (МК-П РОКСИЛ) и 3-карбокси-2,2,5,5-тетраметил-1-пирролидин-1- оксила (карбокси-П РОКСИЛ) в чистой воде и в липосомальных растворах разной концентрации на 300 МГц ЭПР-спектрометре. Регистрировали такие ЭПP-параметры, как ширину линии, константу сверхтонкой структуры, время вращательной корреляции, g-фактор, параметр распределения и проницаемость. В липосомальных растворах наблюдали увеличение ширины линии для МК-ПРОКСИЛа и карбокси-ПРОКСИЛа. Постоянная сверхтонкой структуры регистрировалась для обоих нитроксильных спиновых зондов. Было продемонстрировано свойство нитроксильных спиновых зондов проникать и не проникать через мембрану. Время вращательной корреляции увеличивалось с увеличением концентрации липосом для MК - ПРОКСИЛа, что указывает на диффузию нитроксильных спиновых зондов в липидную мембрану. Значение проницаемости (R) уменьшалось с увеличением концентрации липосом, что говорит об увеличении проницаемости мембраны. Пик, соответствующий липидной фазе, был зарегистрирован в растворе липосом для M К -ПРОКСИЛа, но не для карбокси-ПРОКСИЛа. Результаты подтверждают, что нитроксильные спиновые зонды способны проникать или не проникать в липидный слой в зависимости от их природы.

ГАПЕЕВ А.Б., ЛУКЬЯНОВА Н.А. — 2015 г.

С помощью щелочного варианта метода «комета-тест» исследованы защитные эффекты электромагнитного излучения крайне высоких частот при повреждающем действии рентгеновского излучения, перекиси водорода и алкилирующего агента метилметансульфоната на ДНК лейкоцитов периферической крови мыши. Показано, что предварительное облучение клеток низкоинтенсивным импульсно-модулированным электромагнитным излучением (42,2 ГГц, 100 мкВт/см 2, экспозиция 20 мин, частоты модуляции 1 и 16 Гц) оказывало защитное действие, снижая уровень повреждений ДНК на 20-45% в зависимости от типа генотоксического агента. Эффективность импульсно-модулированного излучения возрастала в ряду метилметансульфонат - рентгеновское излучение - перекись водорода. Непрерывное электромагнитное излучение не оказывало защитного действия. Механизмы обнаруженных защитных эффектов могут быть связаны с индукцией адаптивного ответа наномолярными концентрациями активных форм кислорода, образующимися под действием импульсно-модулированного излучения.

ЗЕНКОВ Н.К., КАНДАЛИНЦЕВА Н.В., МАРТИНОВИЧ Г.Г., МАРТИНОВИЧ И.В., МЕНЬЩИКОВА Е.Б., ЧЕРЕНКЕВИЧ С.Н. — 2015 г.

Исследовано влияние водорастворимых фенольных антиоксидантов 3-(3'-трет-бутил-4'-гидро ксифенил)-пропилтиосульфоната натрия (Т C-13), 3,5-диметил-4-гидроксибензилтиоэтаноата калия (БЭК-11-К) и 3-(3 /,5 /-ди-трет-бутил-4 /-гидроксифенил)-пропионата калия (фенозан-калий) на пролиферативную активность опухолевых клеток и роль редокс-зависимых и кальций-зависимых сигнальных механизмов в реализации отклика опухолевых клеток на действие антиоксидантов. Обнаружено, что фенозан-калий и БЭК-11-К стимулировали пролиферацию, а индуктор сигнальной системы Keap1/Nrf2/ARE фенольный антиоксидант ТС-13 ингибировал рост опухолевых клеток в культуре. Скорость роста опухолевых клеток зависела от скорости внутриклеточной продукции активных форм кислорода и снижалась при действии ингибитора НАДФН-оксидазы апоцинина и ингибитора убихинол-цитохром с оксидоредуктазы антимицина А. Действие ТС-13 на опухолевые клетки сопровождалось кратковременным повышением внутриклеточной продукции активных форм кислорода и ростом внутриклеточной концентрации ионов Са 2+, тогда как инкубация клеток с фенозан-калием и БЭК-11-К не приводила к повышению уровня активных форм кислорода и внутриклеточной концентрации ионов Са 2+. Циклоспорин А блокировал ингибирующий эффект ТС-13. Это позволило предположить, что при действии фенольного антиоксиданта ТС-13 в опухолевых клетках через открытие пор высокой проводимости запускается митохондриально-опосредованный апоптоз.

АЛЕКСЕЕВ А.А., ГОРЯЧЕВ С.Н., ОРЕХОВ Д.И., ПРОТОПОПОВ Ф.Ф., ЯКОВЛЕВА О.В. — 2015 г.

Методом регистрации кинетики индукции флуоресценции хлорофилла а проведена оценка физиологического состояния листьев липы сердцевидной (Тiliа соrdаtа), березы бородавчатой (Веtиlа реndиlа) и туи западной (Тhиjа оссidеntаlis) в городских условиях. Обнаружена различная чувствительность растений к неблагоприятным условиям произрастания. Определены наиболее чувствительные параметры JIР-теста флуоресценции РIаbs, Fу/Fо, Fу/FМ, Rfd для использования в качестве индикаторов физиологического состояния городских фитоценозов. Сформулированы рекомендации по применению метода в мониторинговых исследованиях.