|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Системные, клеточные и молекулярные механизмы функционирования организма в экстремальных условияхНИР
Systemic, cellular and molecular mechanisms of organism functioning in extremal conditions
- Руководитель НИР: Григорьев А.И.
- Ответственные исполнители: Буравков С.В., Виноградова О.Л.
- Участники НИР: Бобылёва П.И., Буравкова Л.Б., Вепхвадзе Т.Ф., Иванов Е.В., Логинов В.А., Лысенко Е.А., Миленкович Т.И., Попов Д.В., Рудимова Ю.В.
- Подразделение: Факультет фундаментальной медицины
- Срок исполнения: 9 января 2018 г. - 30 декабря 2022 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 02г-17/110-03
- Номер ЦИТИС: АААА-А18-118012290382-9
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Выяснение механизмов развития патологических процессов, поиск путей их коррекции и предотвращения
- Приоритеты и перспективы НТР Российской Федерации согласно Стратегии НТР РФ: переход к высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения
- ПН России: Науки о жизни
- Направление технологического прорыва России: Медицинские технологии и лекарственные средства
- Критическая технология России: Биомедицинские и ветеринарные технологии
-
Рубрики ГРНТИ:
- 76.03.31 Медицинская биохимия
- 77.05.03 Биохимия спорта
- Классификатор OECD: Биохимия и молекулярная биология, Науки о спорте, Цитология
-
Ключевые слова:
сканирующая электронная микроскопия, скелетная мышца, igf1, ультразвук, возраст, простата, аэробная тренировка, гистотрипсия
igf1, age, skeletal muscle, histotrypsy, ultrasound, aerobic training, scanning electron microscopy, prostate -
Описание:
Будут проведены исследования воздействия экстремальных факторов на различные уровни организации тела человека или животных. В частности, будут выявлены эффекты однократных и регулярных физических нагрузок на регуляцию физиологических и метаболических функций, митохондриального биогенеза и миогенеза, оценена роль незаменимых аминокислот на этих уровнях функционирования организма. Методом конфокальной сканирующей лазерной микроскопии предполагается изучить состояние митохондрий, аппарата Гольджи, плазматических мембран стромальных клеток в ответ на повреждающие воздействия.
-
Планируемые результаты:
Будет оценено влияние курсового приема незаменимых аминокислот на физиологические показатели и маркеры анаболического обмена в крови у человека, а также на скорость восстановления после травм опорно-двигательного аппарата. Предполагается оценить глубину воздействия гипоксического стресса на аппарат Гольджи и пероксисомы мультипотентных мезенхимных стромальных клеток, провести с помощью световой и электронной микроскопии морфологическую оценку клеточных ответов на экстремальные факторы.
-
Научный задел:
Показано, что высокоинтенсивная (85%) силовая нагрузка, выполняемая до отказа, в группе нетренированных добровольцев, в отличие от группы тренированных добровольцев, не приводит к активации показателей/факторов, регулирующих синтез белка на уровне инициации и элонгации трансляции. Разработка тренировочных подходов для увеличения мышечной массы и силы у нетренированных людей, по всей видимости, должна предусматривать в первую очередь развитие систем управления движением для оптимизации рекрутирования мышечных волокон разных типов и улучшения анаболического ответа на силовую нагрузку в будущем. Исследованы эффекты проапоптотического агента стауроспорина на структуру митохондриального пула мезенхимальных стромальных клеток (МСК) в условиях гипоксического стресса. Методом конфокальной лазерной сканирующей микроскопии изучали морфологию митохондрий после окрашивания специфическим красителем Mitotracker CMXRos, а также ядерным красителем Hoechst 33258. Показано, что в отличие от таких индукторов апоптоза, как этопозид, винкристин, не вызывающих апоптоз в МСК, стауроспорин приводит к выраженному апоптозу. Сравнительное исследование МСК, инкубированных при 5 и 20% кислорода, выявило более высокую чувствительность клеток к стауроспорину при более высоких концентрациях кислорода.
- Добавил в систему: Архипенко Юрий Владимирович
Источник финансирования НИР
| госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 9 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | 1.Влияние курсового приема незаменимых аминокислот на физиологические показатели и маркеры анаболического обмена в крови у молодых людей. 2. Изучение состояния стромальных клеток в ответ на повреждающие воздействия с использованием специфических митохондриальных красителей.Исследование воздействия гипоксического стресса на аппарат Гольджи и пероксисомы мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток. |
| Результаты этапа: Исследовано влияние 2-месячного курса приема незаменимых аминокислот на биохимические показатели крови молодых людей. Показано, что курсовой прием аминокислот увеличил базальное содержание инсулиноподобного фактора роста 1 (ИФР1) на 50% и не оказал влияния на содержание других анаболических маркеров. Полученные данные дают основание предполагать, что курсовой прием аминокислот может быть особенно эффективен для активации ИФР1-зависимой сигнализации у людей с пониженным содержанием этого белка в крови, например, у пожилых людей. | ||
| 2 | 8 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | 1.Влияние курсового приема незаменимых аминокислот на ИФР-зависимую сигнализацию и регуляцию биогенеза клеточных мембран в скелетных мышцах молодых людей. 2. Изучение состояния стромальных клеток в ответ на повреждающие воздействия с использованием красителей к аппарату Гольджи . Морфологичекая оценка клеточных ответов на экстремальные факторы: свето- и электронно-микроскопическое исследование. |
| Результаты этапа: Цель исследования по первому направлению– сопоставление описанных в отчете 2018 г. физиологических и биохимических изменений в организме спортсменов, с изменениями в молекулярных механизмах, исследованных в 2019 г. Прием смеси аминокислот с разветвленной цепью (лейцин, изолейцин, валин) спортсменами-лыжниками на фоне выполнения больших объемов аэробных нагрузок привел к увеличению экономичности работы, по-видимому, связанному с увеличением жесткости мышечных мембран и внеклеточного матрикса. В 2019 г обнаружена тенденция к увеличению экспрессии изоформы мРНК IGF1Ea в мышце и одного из потенциальных IGF1-зависимых генов – гена HMGCR, кодирующего скорость-лимитирующий фермент в синтезе холестерина – 3-гидрокси-3-метилглутарил-кофермент А-редуктазу. Удалось выявить значимые корреляции между экспрессией большинства IGF1-зависимых генов и мРНК IGF1Ea в мышце, что косвенно свидетельствует о ключевой роли ауто/паракринного механизма действия IGF1 на скелетную мышцу. Применение лейцинсодержащих пищевых добавок может оказаться эффективным средством увеличения функциональных возможностей наиболее слабых мышечных групп. Результаты, полученные у людей среднего возраста будут описаны в отчете 2020. Цель исследования по второму направлению - отработать методику окрашивания и изучить структуру комплекса Гольджи мезенхимальных мультипотентных стволовых клеток (ММСК) методом иммунофлуоресценции на сканирующем лазерном конфокальном микроскопе. Для исследования аппарата Гольджи ММСК человека с помощью иммунофлуоресценции и лазерной сканирующей конфокальной микроскопии разработан протокол совместного маркирования мембранных структур клеток с помощью агглютинина зародышей пшеницы, связанного с флуорохромом Alexa Fluor® 594 (Wheat Germ Agglutinin) и аппарата Гольджи, меченного антителами мыши IgG1 (клон CDF4) к мембранному белку гольджин-97 человека. Показано, что WGA антитела в выбранной концентрации окрашивают не только плазматические мембраны клеток, но и внутриклеточные мембраны органелл. В то же время аппарат Гольджи, в котором присутствует белок гольджин-97, колокализуется с WGA окрашиванием только в области цис-отдела, а мембраны транс-отдела не окрашиваются агглютинином зародышей пшеницы. В делящихся клетках отмечается кольцевидное расположение аппарата Гольджи, видимо, обусловленное его самосборкой при делении клеток. | ||
| 3 | 4 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | 1. Выявление эффектов регулярного приема незаменимых аминокислот на физиологические показатели и биохимические показатели крови людей среднего возраста (40-60 лет). 2. Изучение взаимоотношений аппарата Гольджи и митохондрий стромальных клеток в ответ на повреждающие воздействия методом конфокальной лазерной сканирующей микроскопии |
| Результаты этапа: | ||
| 4 | 4 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | 1.Оценка роли уровня физической активности в реализации ИФР-1-зависимой сигнализации в скелетной мышце человека. 2. Исследование морфологических проявлений действия высокоинтенсивного импульсного фокусированного ультразвука на тромбированную кровь 2. Исследование морфологических проявлений действия высокоинтенсивного импульсного фокусированного ультразвука на тромбированную кровь. |
| Результаты этапа: В 2020 г. проведено исследование влияния длительного приема смеси незаменимых аминокисслот у восьми мужчин-добровольцев среднего воз- раста (44-56 лет). Такой выбор испытуемых был обусловлен повышенным риском травматизма в этой возрастной категории. Повышение уровня бел- ка IGF1 в крови, экспрессии гена IGF1 и IGF1-зависимых генов потенциаль- но может привести к снижению травматизма и тяжести травм лиц средне- го возраста за счет повышения жесткости скелетных мышц. Поэтому IGF1- зависимое увеличение экспрессии генов, кодирующих коллагены и другие белки внеклеточного матрикса, может быть перспективным подходом для снижения частоты и тяжести травм у лиц среднего возраста при физиче- ских нагрузках. Проведено исследование влияния двухмесячного приема незаменимых аминокислот на системный уровень IGF1 в крови, гистологи- ческие характеристики мышечных волокон и повреждаемость мышечных мембран при физической нагрузке у добровольцев. Прием аминокислот поз- волил избежать роста активности КК в крови (маркер поврежденности мы- шечных мембран) после эксцентрической физической нагрузки (ходьба под горку). Однако аминокислоты не оказали влияния на содержание IGF1 в крови, а также на жесткость мышц и площадь поперечного сечения мы- шечных волокон I и II типа. Сопоставление полученных данных с резуль- татами исследований, изучавших эффекты длительного приема аминокис- лот в опытах на животных и у добровольцев показало, что отсутствие выра- женных эффектов у людей среднего возраста в нашем исследовании может быть связно с недостаточной продолжительностью курса приема аминокис- лот, а также, возможно, с уровнем двигательной активности и с возраст- зависимым снижением чувствительности сигнальных каскадов, регулиру- ющих экспрессию IGF1 при увеличении содержания аминокислот в крови. | ||
| 5 | 4 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Оценка роли возрастного фактора в реализации ИФР-1-зависимой сигнализации в скелетной мышце человека. 2. Свето- и электронномикроскопическое исследование разрушений простаты при действии высокоинтенсивного импульсного ультраззука. |
| Результаты этапа: У нетренированных добровольцев среднего возраста (49 (47,5-52,0) лет) длительный прием незаменимых аминокислот в больших дозировках не оказал негативного влияния на биохимические показатели крови, отражающие азотистый обмен, фильтрационную способность почек и холестериновый обмен. Аминокислоты не оказали влияния на повреждаемость скелетных мышц при эксцентрических физических нагрузках и на жесткость латеральной фасции латеральной головки четырехглавой мышцы бедра, а также на уровень IGF1 в крови и экспрессию IGF1 и IGF1-зависимых генов в мышце. Это может объясняться как возраст-зависимым снижением чувствительности печени, регулирующей содержание IGF1 в крови, и скелетных мышц к аминокислотам, так и недостаточной длительностью приема аминокислот. Сопоставление экспрессии генов в базальном состоянии (без приема аминокислот) в скелетной мышце молодых спортсменов (19 (18-22) лет), молодых нетренированных людей (22 (21-24) года) и нетренированных мужчин среднего возраста (49 (47,5-52,0) лет) позволило предположить, что для скелетной мышцы (в отличие от печени) уровень двигательной активности (регулярные аэробные физические тренировки) играет более значимую роль в регуляции экспрессии гена IGF1, чем возраст. Полученные нами данные представляют собой успешное применение метода "кипящей" гистотрипсии (КГ) с B-режимом в реальном времени и визуализацией допплеровского типа в аутопсийной ткани предстательной железы человека ex vivo и позволяют предположить, что процедуру КГ можно ускорить без потери эффективности, используя более короткие импульсы достаточной амплитуды удара (1 мс) по сравнению с 10 мс. Основываясь на этих обнадеживающих результатах, в настоящее время проводится дальнейшая оценка КГ для применения абляции в простате. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".
Прикрепленные файлы
| № | Имя | Описание | Имя файла | Размер | Добавлен |
|---|---|---|---|---|---|
| 1. | текст отчета с иллюстрациями | Vinogradova-.doc | 1,6 МБ | 24 января 2020 [alazarev] |