Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова

ОЖИРЕНИЕ И СТАРЕНИЕ. ОБЩИЕ АСПЕКТЫ

2023-03-19T23:24:28+03:00

Ожирение связано с повышенным риском развития острых и хронических заболеваний, включая гипертонию, инсульт, инфаркт миокарда, сердечно-сосудистые заболевания, диабет, рак, и сокращает продолжительность жизни на срок до 20 лет, увеличивая риск преждевременной смерти. Показано, что метаболические изменения, связанные с ожирением, аналогичны наблюдаемым при старении. Так, ожирение и старение имеют сходный спектр фенотипов, таких как нарушение целостности генома, функции митохондрий, накопление внутриклеточных макромолекул, ослабление иммунитета, системное воспаление. Общность механизмов может лежать в основе ускорения процессов старения как на молекулярном, так и системном уровнях. Таким образом, понимание механизмов дисфункции жировой ткани при ожирении может дать представление о процессах, которые способствуют метаболической дисфункции, связанной с процессом старения.

В данном обзоре будут рассмотрены молекулярные и клеточные механизмы, лежащие в основе ожирения и старения, а также как ожирение способно активировать процессы старения, инициируя раннее начало хронических заболеваний, ассоциированных со старением.

НЕЙРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ВРЕМЕННОГО АНАЛИЗА ЗВУКА НЕЙРОНАМИ СЛУХОВОГО ЦЕНТРА СРЕДНЕГО МОЗГА МЫШИ (MUS MUSCULUS)

2023-03-19T23:24:28+03:00

В работе методом внеклеточной регистрации импульсной активности исследована динамика временных узоров разрядов одиночных нейронов слухового центра среднего мозга домовой мыши, вызванных акустическими сигналами, охватывающими все частотное возбудительное рецептивное поле нейрона. Полученные результаты показали, что в популяции нейронов центрального ядра заднего холма наибольшей стабильностью паттернов ответов отличались нейроны с V-образными частотными рецептивными полями. Разряды остальных нейронов были более вариабельными и с большей вероятностью изменялись при изменении частоты и интенсивности сигнала. У подавляющего большинства исследованных нейронов изменения временных узоров разрядов происходили в пределах 1/2 – 1/3 октавы в сторону низких или высоких частот от характеристической частоты нейрона. Результаты настоящего исследования обсуждаются с учетом имеющейся информации о формировании ответа нейронов задних холмов вследствие взаимодействия процессов возбуждения и торможения, опосредованных активацией различных типов клеточных рецепторов к глутамату и ГАМК.

АРГИНИНДЕИМИНАЗА ПИОГЕННОГО СТРЕПТОКОККА M49-16 НАРУШАЕТ СТРУКТУРУ АКТИНОВОГО ЦИТОСКЕЛЕТА И КОНФЛЮЭНТНОСТЬ МОНОСЛОЯ В КУЛЬТУРЕ ЭНДОТЕЛИАЛЬНЫХ КЛЕТОК

2023-03-19T23:24:29+03:00

Регуляция барьерной функции эндотелия зависит от динамики актинового цитоскелета, которая обусловлена биодоступностью аргинина. Патогенные микроорганизмы могут использовать аргингидролизующие ферменты для нарушения непрерывности эндотелиальной выстилки сосудов и последующей диссеминации. В данном исследовании изучали влияние аргининдеиминазы пиогенного стрептококка на конфлюэнтность монослоя и структуру актинового цитоскелета эндотелиальных клеток вены пупочного канатика человека in vitro. В экспериментах использовали оригинальную методику получения супернатантов разрушенных ультразвуком стрептококковых клеток (СРС) исходного штамма Streptococcus pyogenes M49-16 и его изогенного мутанта с инактивированным геном аргининдеиминазы S. pyogenes М49-16delArcA. Анализ концентрации L-аргинина производили модифицированным колориметрическим методом Сaкагучи. Структуру актинового цитоскелета анализировали с помощью окрашивания клеток фаллоидином, меченным флуоресцирующим красителем. Конфлюэнтность монослоя эндотелиальных клеток оценивали морфологически после окрашивания клеток красителем кристаллическим фиолетовым. Было установлено, что в присутствии СРС исходного штамма достоверное снижение концентрации L-аргинина в культуре эндотелиальных клеток совпадало с динамическими изменениями структуры актинового цитоскелета. Через 48 ч происходило формирование ламелли и стресс фибрилл. Через 72 ч содержание F-актина снижалось, и конфлюэнтность монослоя эндотелиальных клеток нарушалась. Такие изменения не были выявлены при культивировании клеток в стандартных условиях или в присутствии СРС мутантного по гену аргининдеиминазы штамма. Полученные результаты показывают, что патогенные микроорганизмы могут использовать истощение аргинина для регуляции барьерной функции эндотелия и диссеминации в организме хозяина.

ЭФФЕКТЫ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ РЕПРОДУКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ НА СОЦИАЛЬНОЕ ПОВЕДЕНИЕ МЫШЕЙ ЛИНИИ BTBR – МОДЕЛИ РАССТРОЙСТВ АУТИСТИЧЕСКОГО СПЕКТРА

2023-03-19T23:24:30+03:00

Работа является первым исследованием влияния такой вспомогательной репродуктивной технологии (ВРТ), как культивирование in vitro преимплантационных эмбрионов на социальное поведение потомков мышей линии BTBR (BTBR T+Itpr3tf/J), которая представляет собой идиопатическую модель аутизма. В качестве контроля были использованы мыши C57BL/6J. У взрослых потомков мышей, полученных в результате естественного спаривания (группы C57BL/6J и BTBR), либо после культивирования in vitro и переноса эмбрионов соответствующих линий мышей псевдобеременным самкам C57BL/6J (группы ВРТ-C57BL/6J и ВРТ-BTBR), было изучено социальное поведение. При межлинейном сравнении было показано, что мыши BTBR имеют сниженные уровни социального распознавания и мотивации по сравнению с мышами C57BL/6J. У самок ВРТ-C57BL/6J и ВРТ-BTBR было установлено снижение интереса к новому партнеру в сессии на социальное распознавание по сравнению с естественно зачатыми животными того же пола. Результаты поведенческого теста свидетельствуют о влиянии культивирования in vitro на социальное распознавание у потомков мышей линий C57BL/6J и BTBR, но только у самок.

РОЛЬ СУПЕРОКСИДНОГО РАДИКАЛА В РЕГУЛЯЦИИ ФУНКЦИИ КV-КАНАЛОВ КОРОНАРНЫХ СОСУДОВ ПРИ ПОСТТРАВМАТИЧЕСКОМ СТРЕССОВОМ РАССТРОЙСТВЕ

2023-03-19T23:24:30+03:00

Цель исследования – изучить вклад супероксидного радикала (О₂^●-) в механизмы нарушения функциональной активности К_V-каналов коронарных сосудов у крыс с посттравматическим стрессовым расстройством (ПТСР). Исследование выполнено на 117 беспородных белых крысах-самцах (Rattus Muridae) массой 210-240 г. Для воспроизведения экспериментального аналога ПТСР использовали модифицированную модель «имитации присутствия хищника» (контакт с экскрементами кошек 10 дней по 15 мин ежедневно). О наличии ПТСР судили по изменению поведения животных в тесте «Открытое поле». Тонус коронарных сосудов изучали на сердцах крыс, изолированных по методу Лангендорфа, перфузируемых раствором Кребса-Хензелейта в условиях постоянного потока и сокращающихся в изотоническом режиме. Вклад О₂^●-в регуляцию тонуса коронарных сосудов изучали путем введения в перфузионный раствор «ловушки» супероксидного радикала тирона (4,5-дигидрокси-1,3-бензолдисульфоновой кислоты). Функциональную активность К_V-каналов оценивали по степени прироста коронарного перфузионного давления (КПД) при введении блокатора 4-аминопиридина (4-АП). Для выяснения роли О₂^●-в механизмах функционирования К_V-каналов изолированного сердца крыс в раствор для перфузии вводили тирон и 4-АП. В сыворотке крови животных спектрофотометрическим методом определяли содержание диеновых коньюгатов, малонового диальдегида, активность каталазы и супероксиддисмутазы, методом иммуноферментного анализа — концентрацию С-реактивного белка и содержание интерлейкина 1β (ИЛ-1β). В изолированных сердцах крыс с ПТСР при объемной скорости скорости коронарного потока 10 мл/мин КПД было на 30% меньше, по сравнению с группой «Контроль». Под влиянием 4-АП КПД увеличивалось на 70% в группе контрольных животных и на 24% в группе «ПТСР». При добавлении тирона в группе «ПТСР» КПД при объемной скорости коронарного потока 10 мл/мин было ниже на 52% по сравнению с таковым в контроле. В группе «ПТСР+тирон+4-АП» прирост КПД был сопоставим с таковым в сердцах группы «Контроль» под влиянием 4-АП и составлял 71.5%. В сыворотке крови крыс с ПТСР наблюдалось увеличение концентрации ИЛ-1β в 3 раза, С-реактивного белка в 1.6 раза, диеновых коньюгатов в 3.3 раза и малонового диальдегида в 3.6 раза при уменьшении активности супероксиддисмутазы и каталазы на 27 и 59% соответственно по сравнению с контролем. В результате проведенных исследований установлено, что при ПТСР снижается функциональная активность К_V-каналов коронарных сосудов, причем одним из важных механизмов такой «каналопатии» может быть гиперпродукция О₂^●-, которая является результатом развития окислительного стресса.

НЕЙРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ КОМБИНИРОВАННОГО ДЕЙСТВИЯ АНТИОРТОСТАТИЧЕСКОГО ВЫВЕШИВАНИЯ, КВАЗИХРОНИЧЕСКОГО ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ И ИОНОВ УГЛЕРОДА У КРЫС

2023-03-19T23:24:32+03:00

Исследовали нейробиологические эффекты физических факторов, моделирующих в наземном эксперименте условия межпланетного космического полета: гипогравитации (модель антиортостатического вывешивания) и ионизирующих излучений (квазихроническое гамма-облучение и облучение головы животных ионами углерода ¹²С) с учетом типологических характеристик экспериментальных животных (самцов крыс линии Long Evans). Были изучены изменения в поведении животных, ЭЭГ и нейрохимических процессах в структурах мозга, ответственных за когнитивные и эмоциональные процессы (фронтальная кора, таламус, гипоталамус). Показаны различия в двигательной и ориентировочно-исследовательской активности, а также когнитивных функциях животных с преобладанием возбуждения или торможения под действием изученных факторов, в основе которых лежат различия в балансе основных тормозного и возбуждающего нейромедиаторов (ГАМК и глутамата). В частности, установлено, что крысы с преобладанием возбуждения быстрее обучаются, но хуже сохраняют навыки по сравнению с крысами преимущественно тормозного типа. Обнаружены изменения соотношения основных ритмов ЭЭГ в результате экспериментальных воздействий.

ВЛИЯНИЕ ГЛЮКОЗЫ НА ТРАНСПОРТ ВОДЫ В КЛЕТКАХ ПЕРИТОНЕАЛЬНОГО МЕЗОТЕЛИЯ КРЫС

2023-03-19T23:24:32+03:00

Глюкоза широко применяется в качестве осмотического агента при изготовлении растворов для перитонеального диализа. Целью данной работы было изучение влияния глюкозы на экспрессию водного канала аквапорина-1 (AQP1) и транскрипционного фактора TonEBP, а также на водную проницаемость плазматической мембраны клеток первичной культуры мезотелия брыжейки крыс линии Вистар. В работе использовали метод флуоресцентной микроскопии с внутриклеточным красителем кальцеином. Содержание мРНК оценивали методом ОТ-ПЦР в реальном времени. Предварительная инкубация клеток в среде DMEM, содержащей глюкозу (2.3%, 24 ч, 37°C, 5% CO₂), приводила к снижению экспрессии генов aqp1 в среднем на 60% (контроль 0.87 ± 0.18; глюкоза 0.34 ± 0.12, n = 9, р ˂ 0.05) и tonebp на 20% (контроль 0.37 ± 0.024; глюкоза 0.30 ± 0.01, n = 9, р ˂ 0.05). Обнаружено также снижение проницаемости плазматической мембраны клеток перитонеального мезотелия для воды после суточной предварительной инкубации с глюкозой в среднем на 40% (контроль 7.3Е-3 ± 1.3Е-3 (см/с) (n = 27), глюкоза 4.3Е-3±3.8Е-4 (см/с) (n = 57), p < 0.01).

Результаты исследования свидетельствуют о том, что глюкоза может оказывать ингибирующий эффект на транспортные процессы в клетках мезотелия брюшины, что при многократных воздействиях может приводить к структурным и функциональным нарушениям перитонеальной мембраны.

ИММУННЫЙ ОТВЕТ НА ВВЕДЕНИЕ ФИБРИЛЛОГЕННОГО БЕЛКА β2-МИКРОГЛОБУЛИНА, КОНЪЮГИРОВАННОГО С РАЗЛИЧНЫМИ ТИПАМИ ПОЛИМЕРНЫХ ЧАСТИЦ

2023-03-19T23:34:27+03:00

В работе изучали влияние состава и размера полимерных частиц на иммуногенность фибриллогенного белка β2-микроглобулина, иммобилизованного на их поверхности. С этой целью использовали наночастицы (НЧ) на основе сополимера L-глутаминовой кислоты и L-фенилаланина (П(Глу-co-Фен)) и блок-сополимера поли(этиленгликоля) с поли(молочной кислотой) (ПЭГ-б-ПМК), а также микрочастицы (МЧ) на основе поли(молочной кислоты) (ПМК). НЧ на основе сополимера α-L-аминокислот получали методом градиентной инверсии фаз, а НЧ на основе ПЭГ-б-ПМК – методом наноосаждения. Для формирования полимерных МЧ на основе ПМК использовали метод двойной эмульсии. Рекомбинантный химерный модельный белок бета-2-микроглобулин-зеленый флуоресцентный белок (β2M-sfGFP) использовали для ковалентной модификации всех типов полимерных частиц с последующей иммунизацией четырёх равных по численности групп лабораторных животных. Для оценки гуморального иммунного ответа использовали метод иммуноферментного анализа. В трёх экспериментальных группах проводили иммунизацию мышей с использованием НЧ на основе полиаминокислот (НЧ-ПАК) и ПЭГ-б-ПМК (НЧ-ПМК), а также МЧ ПМК, содержащих на поверхности иммобилизованный β2М-sfGFP. Иммунизацию контрольной группы проводили с использованием физической смеси НЧ ПЭГ-б-ПМК и свободного β2М-sfGFP. Наибольший уровень антител к sfGFP в сыворотке крови содержался в случае иммунизации мышей смесью белка и НЧ. При иммунизации мышей НЧ, модифицированными β2M-sfGFP, количество антител к sfGFP было значимо ниже (p < 0.001) по сравнению с контрольной группой. Однако между собой группы, иммунизированные НЧ схожего размера, но разного состава, конъюгированные с модельными белком, достоверно не отличались. Также установлено, что размер частиц влияет на иммуногенность связанного с ними белка. Аналогичная картина относительного содержания антител в сыворотках крови мышей сохранялась на всех этапах иммунизации.

АНАЛИЗ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВ ГОНАД, ПОЛОВЫХ ПРОДУКТОВ И ЛИЧИНОК МИДИИ MYTILUS GALLOPROVINCIALIS В ПЕРИОД НЕРЕСТА

2023-03-19T23:24:35+03:00

В настоящей работе исследован элементный состав гонад, яйцеклеток, сперматозоидов и личинок мидии Mytilus galloprovincialis в период нереста, когда концентрации биологически активных и минеральных веществ максимальны. Сравнительный анализ концентраций показал, что элементы по-разному вовлечены в гаметогенез мидии. Отмечены значимые различия в содержании Li, B, Mg, Si, P, K, Ca, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Ge, As, Se, Br, Rb, Sr, Mo, Pd, Sn, I, Ba, Ce в гонадах самцов и самок до и после нереста, в половых продуктах и личинках мидии. Вероятно, некоторые из перечисленных элементов не только пассивно накапливаются в организме моллюсков, но и являются эссенциальными, будучи непосредственно вовлечены в процесс размножения. Больше всего значимых различий в элементном составе обнаружено между яйцеклетками и личинками, а также между гонадами самцов до нереста и сперматозоидами. Во время нереста гонады мидий преимущественно накапливают p- и d-элементы, видимо, из-за способности ионов таких элементов к комплексообразованию и, следовательно, включения в структуру ферментов. Содержание B, Mg, Si, P, K, Ca, Cr, Mn, Fe, Cu, Zn, As, Se, Br, Sr, Ba в гонадах самцов и самок, половых продуктах и личинках на порядок или несколько порядков выше, чем других элементов. Содержание Ca, Fe, Sr, Sn, I в личинках мидий достоверно выше, чем в гонадах и половых продуктах. Sn — технологический гидрополлютант, поэтому личинки могут служить биоиндикатором загрязнения водной среды этим элементом. Полученные данные представляют практический интерес для совершенствования биотехники воспроизводства морских гидробионтов и получения функциональных продуктов на их основе, что важно для оптимизации менеджмента аквакультуры и для решения проблем, связанных со здоровьем человека.