Том 69, № 1 (2024)

Работа является продолжением проведенного авторами исследования изменения пулов аминокислот миокарда сусликов во время зимней спячки. Изучены нейрохимические профили аминокислот и вторичных метаболитов (таурина, фосфосерина и цистеиновой кислоты) в неокортексе суслика на разных стадиях оцепенения: в начале торпора (2–3 суток) и при длительном торпоре (9–10 суток), а также во время кратковременного зимнего пробуждения (зимней активности, эутермии). Во время оцепенения (в его начале и в конце соответственно) наблюдалось скоординированное снижение возбуждающих нейротрансмиттеров (глутамата – на 7 и 14%; аспартата – на 25 и 52%) и увеличение главного ингибитора трансмиссии – гамма-аминомасляной кислоты (на 50 и 67%). Количество аланина, незначительное в летнем неокортексе, в начальной стадии оцепенения и после длительного оцепенения увеличивалось (на 98 и 126% соответственно), свидетельствуя о частичном переключении на анаэробный гликолиз. Уровень названных субстанций во время кратковременной межбаутной эутермии возвращался к контрольному. Поведение участников анаплеротических реакций цикла трикарбоновых кислот, глутамата и аспартата, во время торпора и зимней активности было аналогично их ответам в миокарде, но отличалось количественно. Ответы нейромодуляторов глицина, треонина и лизина отличались радикально в сравнении с их ответами в миокарде. Изменения пулов таурина и фосфосерина не выявлены, но уровень цистеиновой кислоты снижался, по сравнению с летним контролем, от 0.51 ± 0.06 мкмоль/г до 0.07 ± 0.01 мкмоль/г в конце торпора, а во время зимней эутермии увеличивался и становился в 2 раза ниже летнего уровня. Полученные данные показывают, что метаболические пути, в которых участвуют анаплеротические аминокислоты неокортекса, сохраняют, по сравнению с миокардом, бóльшую активность во время зимней спячки, при этом пулы нейромодуляторов, регулирующих процессы торможения, увеличиваются.

Изучение потенциалзависимых кальциевых каналов проливает свет на формирование систем, ответственных за сопряжение сенсоров и актуаторов в живой клетке. На основании данных по потенциалчувствительному кальциевому каналу TCav3 (2063 аминокислотных остатка) из клеток Trichoplax adhaerens идентифицированы гомолог длиной 2090 аминокислотных остатков в скаффолде Trichoplax sp. Н2 и неполный полипептид длиной 1510 аминокислотных остатков в скаффолде Trichoplax adhaerens. Последний гипотетический белок аннотирован как Cav3-канал. Для всех трех белков найден EEDD селективный фильтр и реконструирована коровая структура кальциевого канала, состоящая из 24 трансмембранных α-спиралей. Тем не менее исследуемые белки отличаются цитоплазматическими доменами, что свидетельствует о различной специализации Cav3-каналов при проведении сигнала внутрь клетки. Так, часть AID-мотива (alphainteracting domain) и прилежащего сенсора потенциала из аннотированного канала имеют гомологии в 25 видах костистых рыб, а соответствующая область из обоих других каналов в 41 виде костистых рыб и в 4 видах змей. Существенно, что ниже от AID-мотива костистых рыб, как и у трихоплакса, обнаружена высококонсервативная петля IIS1-S2 с последовательностью IEHHNQP, в то время как у змей найдена гомологичная последовательность IEHHEQP, отличающаяся отрицательным остатком глутаминовой кислоты, который также присутствует в соответствующих белках крысы и человека. На основании анализа первичных транскриптов и зрелых полипептидов предполагается модульный механизм эволюции Cav3-каналов путем вставок и объединения белковых доменов, выполняющих разнообразные регуляторные функции.

Изоляты растительных белков – распространенные пищевые ингредиенты. Дифференциальная сканирующая калориметрия изолятов используется для предсказания их функциональных свойств, в том числе для оценки способности образовывать биопластик благодаря формированию межмолекулярных дисульфидных, гидрофобных и других типов связей при нагревании. В данной работе мы использовали дифференциальную сканирующую калориметрию суспензии изолята белкa сои в глицерине. Было показано, что процесс нагревания изолята в присутствии глицерина идет с выделением тепла. Предварительная тепловая денатурация водного раствора белков сои (95°С, 30 мин) увеличивала тепловой эффект, в то время как ферментативный гидролиз белка приводил к потере экзотермического теплового эффекта. Добавление β-меркаптоэтанола к изоляту белков сои никак не влияло на наблюдаемый экзотермический процесс, что свидетельствует об отсутствии вклада формирования новых дисульфидных связей в данном случае. Таким образом, образование биопластика изолятом белков сои не зависит от формирования новых дисульфидных связей, а использование метода дифференциальной сканирующей калориметрии можно рассматривать как метод оценки растворимости препарата белка.

Митохондрии принимают участие в заболеваниях различной этиологии. Использование препаратов, направленных на улучшение функционального состояния митохондрий, может представлять собой многообещающий терапевтический подход к заболеваниям различной природы. Астаксантин представляет собой кето-каротиноид (ксантофилл) преимущественно морского происхождения. Он обладает как липофильными, так и гидрофильными свойствами и может проникать через клеточную мембрану, локализуясь в митохондриях, и предотвращать митохондриальную дисфункцию. В настоящем исследовании изучили влияние астаксантина на функциональное состояние митохондрий мозга крысы, изменение митохондриальной динамики и митофагии при изопротеренол-индуцированном повреждении. При действии астаксантина митохондрии были более устойчивы к Са2+-индуцированному открытию неспецифической поры, активность комплексов I, IV и V дыхательной цепи повышалась. Более того, астаксантин изменял уровень маркеров деления и слияния митохондрий, а также митофагии при изопротеренол-индуцированной митохондриальной дисфункции, что, вероятно, приводило к повышению количества функциональных митохондрий мозга крыс и улучшению их состояния. Астаксантин можно рассматривать как митохондриально-направленный агент в терапии при патологических состояниях, связанных с окислительным повреждением и митохондриальной дисфункцией, вызванных сердечной недостаточностью. В качестве пищевой добавки астаксантин обладает потенциалом антиоксидантной защиты клеток при сердечно-сосудистых заболеваниях.

В ряде наших исследований было показано, что низкочастотные колебания функциональных показателей системы транспорта кислорода носят устойчивый характер и синхронизированы между собой. В литературе представлено большое количество примеров низкочастотных колебаний различных функциональных показателей, которые прямо или косвенно связаны с энергетическим метаболизмом. Параллельно уже более 40 лет изучаются искусственно вызванные затухающие и постоянные спонтанные колебания показателей энергизации в митохондриях в том же низкочастотном диапазоне. Целью настоящего обзора было рассмотреть возможную связь между колебаниями функциональных показателей системы транспорта кислорода и функциональных показателей митохондрий в общем для них очень низкочастотном диапазоне (0.003–0.030 Гц). Мы полагаем, что для всех этих колебаний общим источником является периодическая динамика «энергизации» в митохондриях, объединенных в митохондриальные сети. Процесс генерации этих колебаний протекает в две фазы. В первую фазу вход Са2+ в митохондрии превышает выход и способствует усилению активности окислительного фосфорилирования. Во вторую фазу выход Са2+ из митохондрий превалирует над входом и сопровождается торможением окислительного фосфорилирования. Колебания носят постоянный спонтанный характер и основаны на «автокаталитической» регуляции по принципу обратной связи. Инерционность процессов полного цикла (первой и второй фаз) продолжительностью 1–3 мин может быть обусловлена емкостью фосфатного буфера митохондрий. Структурной основой для синхронизации колебаний на тканевом уровне могут быть митохондриальные сети возбудимых тканей. Синхронизация на уровне организма между митохондриальными колебаниями и колебаниями показателей, связанных с энергетическим метаболизмом, может осуществляться посредством системы туннельных нанотрубок.

Для определения содержания оксида азота (NО) и меди в гиппокампе здоровых крыс и крыс после моделирования ишемии использован метод спектроскопии электронного парамагнитного резонанса. Моделирование ишемии осуществляли как перевязкой сонных артерий, так и перевязкой сонных артерий с последующим взятием из общей сонной артерии 3 мл крови. Методом ЭПР-спектроскопии регистрировали сигналы от комплексов (DETC)2-Fe2+-NO и Cu(DETC)2. Установлено достоверное снижение продукции NO в гиппокампе в среднем на 28% через сутки после моделирования ишемического инсульта, вызванного перевязкой сонных артерий, и на 56% при перевязке сонных артерий с последующим взятием из общей сонной артерии 3 мл крови. Содержание меди в гиппокампе через сутки после моделирования ишемии перевязкой сонных артерий достоверно снизилось в среднем на 20%, после перевязки сонных артерий с забором крови наблюдалась тенденция к снижению содержания меди, однако вследствие большого разброса значений достоверность изменений отсутствовала. Таким образом, гипоксия головного мозга, вызываемая перевязкой сонных артерий, сопровождается снижением продукции NO в гиппокампе, а также признаками ослабления антиоксидантной системы, что дополнительно ухудшает функциональное состояние системы гомеостазиса.

Гафний – химический элемент, являющийся перспективной основой рентгеноконтрастных средств и дозоповышающих агентов для лучевой терапии. В настоящее время отсутствуют препараты гафния, обладающие способностью к почечной экскреции из организма и пригодные для использования в лучевой терапии. В данной работе методами неорганический химии были синтезированы два комплекса гафния: с нитрилотриуксусной кислотой (Hf-NTA) и с 1,2-диаминоциклогексан-тетрауксусной кислотой (Hf-CDTA). Исследования токсичности полученных комплексов изучали на мышах линии C57Bl/6. Средняя летальная доза (ЛД50) Hf-CDTA была оценена как 408 ± 64 мг Hf/кг, а Hf-NTA – менее 120 мг Hf/кг. Исследования биораспределения и контрастных свойств Hf-CDTA проводили in vivo методом микрокомпьютерной томографии на мышах линии C57Bl/6 с трансплантированной подкожной аденокарциномой молочной железы Ca755. Микрокомпьютерная томография мышей после внутривенного введения Hf-CDTA подтвердила контрастирующую способность и почечную экскрецию комплекса. Микрокомпьютерная томография области опухоли после однократного внутриопухолевого введения Hf-CDTA показала высокую концентрацию гафния и достаточно длительное удержание в опухоли для использования в лучевой терапии. Hf-CDTA продемонстрировал приемлемую токсичность и биораспределение у мышей с подкожными опухолями для биомедицинского применения в радиологии и лучевой терапии. Однако для применения в клинической практике состав Hf-CDTA должен быть улучшен с целью повышения растворимости в воде и снижения токсичности. Hf-NTA оказался непригоден для радиологического применения в связи с высокой токсичностью.

На основе динамического параметра расхода спинномозговой жидкости приводится оригинальная формула оценки патологии позвоночно-двигательных сегментов позвоночника. Приведены графики, которые наглядно показывают изменение патологии от глубины травматизации. Полученные данные будут полезны специалистам по компьютерной и магнитно-резонансной томографии, в настоящее время упрощенно описывающим саму патологию.