Научно-исследовательский институт биологии




НазваниеНаучно-исследовательский институт биологии
страница2/21
Дата30.09.2012
Размер2.06 Mb.
ТипТезисы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   21

свободнорадикальная теория старения и антиоксиданты: теоретико-надежностный аудит

В.К. Кольтовер

Институт проблем химической физики РАН

Черноголовка, Московская область, Россия

E-mail: koltover@icp.ac.ru

Экспериментально доказано, что при случайных сбоях электронного транспорта в митохондриях возникают радикал O2 и его токсичные продукты – активные формы кислорода (АФК). Согласно расчетам на основе теории надежности, продолжительность жизни человека достигла бы 250 лет, если бы ферментная защита от АФК – супероксиддисмутаза (СОД) и др. функционировала со стопроцентной надежностью [Koltover, 1997]. Мощными генераторами O2, оксида азота (NO) и других АФК служат также фагоциты. Но не доказано, являются ли АФК причиной старения или следствием запрограммированного возрастного снижения надежности биологических структур. Ингибиторы цепных окислительных процессов («антиоксиданты»), в частности – 4-метил-2,6-дитретбутилфенол (BHT), продлевают жизнь животным [Harman, 1957; Эммануэль, Липчина, 1958; Обухова, 1999]. Но, вопреки распространенному мнению, никакие «антиоксиданты», в том числе витамин E, аскорбиновая кислота, флавоноиды, BHT, не способны конкурировать с СОД и другими антиоксидантными ферментами за перехват радикалов in vivo, поскольку проигрывают ферментам много порядков по константам скоростей реакций и концентрациям. В то же время BHT, увеличивая степень оксигенации тканей, предотвращает превращение митохондрий в генераторы интенсивных потоков O2 [Кольтовер и др., 1984; Koltover, 1996], а флавоноиды индуцируют повышение активности СОД и каталазы [Nelson et al., 2006]. Показано, что BHT вызывает рост уровня АКТГ и кортикостероидов, снижение тиреотропина и T3, а также появление NO в крови крыс [Frolkis et al., 1990; Koltover, 1995]. Уровень активности СОД в крови обезьян Macaca mulatta положительно коррелирует с уровнями гормонов кортизола и DHEAS [Goncharova et al., 2006]. Таким образом, «антиоксиданты» снижают уровень активных радикалов не путем их прямого перехвата, а превентивным профилактическим путем, и делают это через гормональную регуляцию и NO. Соответственно, эффективные геропротекторы могут быть созданы на основе гормональной терапии и доноров NO.


ЗАПРОГРАМИРОВАННАЯ ГИБЕЛЬ КЛЕТОК И СТАРЕНИЕ

Г.Д. Бердышев, Н.Н. Топчий, Е.Н. Тищенко, С.В. Демидов,

С.Е. Шкляр, Е.А. Скрипка

Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко

г. Киев, Украина

Е-mail: topchiy_nataliya@univ.kiev.ua

Исследования особенностей запрограммированной гибели клеток (ЗГК) многоклеточных организмов является на сегодняшний день очень актуальным вопросом не только биологии, но также медицины и сельскохозяйственных наук. Так, познания особенностей ЗГК растений, позволят управлять процессами их развития, роста, развития и старения. Без исследования ЗГК животных невозможно понять многие физиологические и патологические процессы в их организме. Исследование ЗГК у человека позволит понять патогенез, методы профилактики и лечения ряда заболеваний. В настоящей работе обсуждается связь ЗГК со старением растений, животных и человека.

Ещё в 1968 г. в журнале «Успехи современной биологии» (т.62, вып. 2, с. 258-269) Г.Д. Бердышев опубликовал результаты своих экспериментальных исследований о биохимических механизмах ЗГК в органах нерестующей горбуши. В этом обзоре, а также в работах 1965-1977 гг. им была выдвинута гипотеза о том, что запрограммированная гибель клеток животных вносит существенный вклад в старение и долголетие и связана с влиянием нуклеаз на ДНК и возрастными изменениями хроматина клеточных ядер. Горбуша являлась удобным объектом для биохимических исследований. Генетические механизмы тогда ещё не были известными, также не были выделены гены, которые принимают участие в ЗГК (с 1972 г. по предложению Дж. Керра этот вид гибели клеток стали называть апоптозом). В начале 1960-х годов для исследования апоптоза С. Бреннер, Д. Салстон и Р. Хорвиц стали использовать небольшую нематоду Caenorhabditis elegans, у которой из 1090 неделящихся клеток, составляющих её организм, 131 гибнет по механизму апотоза. Также как у дрозофилы у нематоды были получены многочисленные мутации, ускоряющие или устраняющие апоптоз. За работы по расшифровке генетических механизмов ЗГК указанные три автора были удостоены в 2002 г. Нобелевской премии по физиологии и медицине.

Таким образом, на сегодняшний день выделены определённые гены, которые тем или иным образом принимают участие в ЗГК и старении. В основном это касается животных организмов. Роль апоптоза у человека раскрыта нами в статье журнала «Физика сознания и жизни, космология и астрофизика» за 2004 г. (т.4, №2). У растений этот вопрос пока мало изучен.

Нами получены данные, которые свидетельствуют о том, что у высших растений при ЗГК происходит фрагментация структуры ДНК, а также осуществляется дифференциальное метилирование остатков цитозина в сайт-специфических последовательностях ДНК. На протяжении старения высших растений осуществляется гипер- или гипометилирование, или поддержка неизменного уровня метилирования остатков цитозина в сайт-специфических палиндромных последовательностях ДНК. Предполагается участие данной модификации ДНК в генетической регуляции процесса морфогенеза вегетативных органов высших растений. В докладе будут приведены результаты молекулярно-генетического исследования механизмов ЗГК в связи со старением у растений (сахарной свёклы), горбуши и человека.


РОЛЬ ЦЕРАМИДА В РЕАЛИЗАЦИИ РАЗЛИЧНЫХ СИГНАЛЬНЫХ ПУТЕЙ В УСЛОВИЯХ НОРМАЛЬНОГО СТАРЕНИЯ И СТРЕССА

Н.А. Бабенко

Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, НИИ биологии

г. Харьков, Украина

Е-mail: babenko@univer.kharkov.ua

Церамид – компонент мембранных структур клетки и участник различных внутриклеточных сигнальных путей. Содержание церамида увеличивается в клетках в ответ на действие самых различных экстраклеточных сигналов в разных физиологических и патофизиологических ситуациях. Если вопрос об участии церамида в сигнальной трансдукции в качестве настоящего вторичного посредника окончательно не решен, то роль липида в процессах роста, дифференцировки и гибели клеток при действии различных стрессорных факторов является доказанной. Уровень церамида резко увеличивается в различных клетках при действии противоопухолевых препаратов, γ-облучения и ряда токсических веществ, что предшествует апоптозу, некрозу или развитию воспалительной реакции. Повышение способности клеток и тканей образовывать и накапливать церамид наблюдается при атеросклерозе, диабете и нейро-дегенеративных заболеваниях наиболее часто возникающих в пожилом возрасте и в старости. Экзогенный церамид, добавленный в культуральную среду молодых клеток, способствует формированию фенотипа старой клетки. Церамид вызывает экспрессию маркера старения клеток – β-галактозидазы, индуцирует дефосфорилирование pRb и его активацию, ингибирует регулятор клеточного цикла Cdk2, увеличивает концентрацию ингибиторов Cdk: p21/Sdi p27/Kip1 и индуцирует арест клеточного цикла и морфологические изменения, характерные для старой клетки. Уровень церамида в клетках и тканях существенно увеличивается в условиях нормального старения организма животных и человека. Нашими исследованиями установлено, что в старости происходит резкое накопление церамида в печени, гиппокампе, коре больших полушарий, мышечной ткани и поджелудочной железе. Основной причиной увеличения базального уровня липида в изученных тканях является активация сфингомиелиназ на фоне подавления способности клеток метаболизировать церамид в старости. В тоже время, кратковременное накопление церамида в стимулированных клетках молодых доноров – важное условие нормального ответа на действие тиреоидных гормонов и ряда других стимулов. Накопление церамида в старых клетках и клетках, подвергнутых воздействию стресса (CCl4, NO, 16:0), является важной причиной нарушения сигналинга про-пролиферативных стимулов и гормонов. Так, церамид, препятствуя транслокации Rho и Arf в плазматическую мембрану, блокирует активацию тиреоидными гормонами, инсулином и ростовыми факторами важного звена сигнальной трансдукции - фосфолипазы D. Установлено, что возраст- и стресс-зависимые изменения обмена церамида и индуцированные церамидом нарушения регуляции активности фосфолипазы D обратимы. Подавление под действием α-токоферола в старых клетках печени активности сфингомиелиназ, приводящее к снижению массы церамида, сопровождается увеличением чувствительности клеток к действию тироксина и инсулина, что выражается в активации сфингомиелинсинтазы, кратковременном накоплении диацилглицерина (ДАГ) и последующем ДАГ/протеинкиназа С-зависимом увеличении активности фосфатидилхолин-специфичной фосфолипазы D. Таким образом, установлено, что, моделируя пищевой статус организма старых животных либо состав среды культивирования клеток, можно направленно воздействовать на определенные звенья обмена сфинголипидов, снижать базальный уровень церамидов и реконструировать ответ клеток на действие гормонального стимула.


К ВОПРОСУ О ГЕНЕТИЧЕСКОМ МЕХАНИЗМЕ ДЕТЕРМИНАЦИИ ВИДОВОЙ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЖИЗНИ

С. Е. Борисов

Московский центр качества образования

г. Москва, Российская Федерация

Е-mail: borisov28@yandex.ru

Актуальность вопроса о видовой продолжительности жизни (ВПЖ) человека определяется признаками фактического достижения естественного барьера увеличения ПЖ в экономически развитых странах — замедлением темпов роста ПЖ, а также компрессией заболеваемости и падением эффективности вложений в здравоохранение. Предполагается, что методология оценки ВПЖ допускает наличие различных взаимодополняющих подходов и должна опираться на наличие сформулированных в явном виде критериев определения искомого параметра, учёт статистического характера исследуемых величин и генетической гетерогенности вида.

Предельная естественная ВПЖ трактуется на основе критериев оптимальности взаимодействия генотип-окружающая среда. Механизм генетического предопределения ПЖ при фиксированных параметрах окружающей среды на настоящее время неизвестен. В качестве одного из инструментов его исследования разработан способ построения математических моделей, основанный на компьютерной реализации метода статистических испытаний (метод Монте-Карло) и позволяющий описывать генетические феномены, связанные с ПЖ — распределение организмов по ПЖ, наследование ПЖ, влияние отбора и мутагенеза на ПЖ. На первых исследованных моделях воспроизведены такие генетические феномены как гетерозис, проведена ориентировочная оценка числа участвующих в генетическом предопределении ПЖ генов и характера их взаимодействия. Воспроизводятся также основные черты феномена наличия ВПЖ как видоспецифической инварианты: низкая эффективность целенаправленного отбора на увеличение ПЖ и незначительная способность единичных благоприятных мутаций увеличивать ПЖ. Дальнейшее исследование предполагает рассмотрение факторов и взаимодействий второго порядка, не учитывавшихся на этапе разработки базовых моделей.


Анализ нелинейной динамики старения

А.С. Соловьева, Л.К. Обухова

Институт биохимической физики им Н.М. Эмануэля РАН

г. Москва, Россия

Е-mail: solovanna@mail.ru

Биология старения, несмотря на все поразительные успехи последнего десятилетия, пока не создала метода количественной оценки скорости старения индивида, располагая которым можно было бы предсказать продолжительность жизни особи. Количественный результат геронтологических опытов часто сводится к регистрации "возрастных различий" или "возрастных изменений", и хотя в литературе оба термина нередко используются как равнозначные, каждый имеет свое собственное смысловое содержание. Поперечные методы (cross-section) изучения, а именно с их помощью поставляется основной массив эмпирических фактов, позволяют определить средние возрастные различия между группами животных или лиц. Анализ средних величин не может сказать ничего о том, с какой скоростью стареет особь и каковы индивидуальные черты этого процесса. Только длительное (longitudinal) наблюдение одних и тех же подопытных животных позволяет проследить истинные возрастные изменения, совокупность которых складывается в адекватную динамическую картину старения.

Наша работа содержит сведения об индивидуальных возрастных изменениях массы тела, ректальной температуры, показателя функциональной моторной асимметрии (поведения) и продолжительности жизни 37 мышей самок СВА за период с марта 1993 по октябрь 1995 гг. Как персональные, так и усредненные возрастные зависимости выше названных параметров имеют экстремальный (нелинейный) вид. Обнаружено, что возраст достижения максимальной массы (Тm) и наибольшей латерализации поведения (Tп) связаны друг с другом (r=0,6, p<0,001). Разность (Тm – Tп) линейно связана с индивидуальной продолжительностью жизни (r=0,62, p<0,001), то есть эта величена имеет прогностическое значение как "предиктор продолжительности жизни".


Апоптоз-индуцирующие свойства митохондрий печени крыс в радиационной модели ускоренного старения

Т.Г. Мозжухина, А.Я. Литошенко

Институт геронтологии АМН Украины

г. Киев, Украина

E-mail: alitoshenko@yahoo.com

Крыс-самок линии Вистар в возрасте 5 мес. облучали дозой 2 Гр и брали в эксперимент через 30 сут после облучения (в предыдущих исследованиях было найдено, что данные условия облучения вызывают изменения ряда структурно-функциональных параметров ядер и митохондрий, которые по количественным характеристикам и направленности совпадают с таковыми у старых животных.).

Апоптоз-индуцирующй эффект митохондрий изучали в бесклеточной системе, содержавшей изолированные ядра печени интактных взрослых крыс и митохондрии, изолированные из клеток печени интактных взрослых (6 мес.), старых (26 мес.) и облученных (6 мес.) животных. Было установлено, что митохондрии облученных животных так же, как и митохондрии старых интактных, индуцировали более выраженную фрагментацию ядерной ДНК (относительное количество фрагментированной ДНК, рассчитанное на основании денситометрического анализа, составляло (64,6 + 6,9), (52,1 + 5,2) и (31, 8 + 2,6) % соответственно для облученных, старых и взрослых животных). Ингибирующий эффект Zn2+ проявлялся в меньшей мере в системе с митохондриями, изолированными из гепатоцитов облученных и старых животных по сравнению со взрослыми (12,9, 11,7 и 18,5 –Δ%). Таким образом, вследствие рентгеновского облучения формируются сходные с возрастными изменения способности митохондрий индуцировать ядерный апоптоз.

Для интегральной оценки состояния митохондриальной мембраны и индукции открытия митохондриальной поры (МП) применяли спектрофотометрическое определение скорости набухания митохондрий. Было установлено, что скорость набухания митохондрий печени облученных крыс существенно выше по сравнению с митохондриями взрослых и старых интактных крыс. Нарушения дыхательной функции митохондрий, моделируемые путем преинкубации с 2,4-динитрофенолом и азидом натрия, вызывали изменения формирования МП митохондрий печени облученных животных, сходные с таковыми старых. С другой стороны, Са2+-зависимые эффекты формирования МП в митохондриях облученных крыс не отличались от соответствующих показателей митохондрий интактных взрослых.

Таким образом, полученные данные дают основание полагать, что облучение индуцирует изменения, подобные тем, которые возникают при старении; тем не менее, радиационную модель ускоренного старения нельзя считать полностью адекватной процессу физиологического старения.


РОЛЬ ПРООКСИДАНТНО-АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ В ПРОЦЕССАХ СТАРЕНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ПОДХОДЫ К РЕГУЛЯЦИИ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЖИЗНИ

Ю.В. Никитченко

НИИ биологии Харьковского национального университета им. В.Н. Каразина

г. Харьков, Украина

Е-mail: yunikitchenko@univer.kharkov.ua

Проведенные в широком возрастном диапазоне при естественном старении и в условиях модулирования продолжительности жизни исследования состояния прооксидантно-антиоксидантной системы организма позволили установить новые закономерности и определяющие факторы возрастных перестроек системы регуляции свободнорадикального окисления биомолекул. Показано, что суть перестройки антиоксидантной системы (АОС) в процессе постнатального онтогенеза определяется особенностями изменений активности неферментативной и ферментативной АОС и активности ферментов, обеспечивающих АОС GSH и NADPH. В зависимости от возраста выделено три основных состояния АОС: 1) высокая активность неферментативной АОС и низкая активность ферментативной АОС у молодых неполовозрелых и пубертатных животных; 2) низкая активность неферментативной АОС и высокая активность ферментативной АОС у взрослых и старых животных; 3) низкая активность неферментативной АОС и существенно сниженная активность ферментативной АОС у животных сенильного возраста. При этом, в отличие от первого, второе и третье состояния АОС характеризуются снижением обеспеченности антиоксидантных ферментов GSH и NADPH.

Показано, что направленность изменений активности ферментов АОС и содержания продуктов свободнорадикального окисления липидов и белков в процессе постнатального онтогенеза противоположна, а степень возрастных изменений этих параметров имеет высокие коэффициенты корреляции.

Установлено, что, в отличие от длительного применения тироксина и несбалансированной (по животным белкам и витаминам антиоксидантного ряда) диеты, калорийно ограниченная диета приводит к замедлению возрастных изменений прооксидантно-антиоксидантной системы, которое обусловлено в основном увеличением активности глутатионзависимых антиоксидантных ферментов.

Анализ полученных данных позволяет обосновать целесообразность смещения акцентов в экспериментальной геронтологии в пользу применения гериатрических средств на ранних этапах онтогенеза и считать, что одним из эффективных подходов к существенному увеличению продолжительности жизни может быть увеличение активности собственной ферментативной АОС и, особенно, активности глутатионзависимых антиоксидантных ферментов.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   21

Похожие:

Научно-исследовательский институт биологии iconМетодические указания му 1 2600-10
Микроб" Роспотребнадзора; Научно-исследовательский институт вирусологии им. Д. И. Ивановского рамн; фгун "Центральный научно-исследовательский...
Научно-исследовательский институт биологии iconТатарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства научное обеспечение
Л. С. Трофимова, Е. П. Яковлева гну всероссийский научно-исследовательский институт кормов им. В. Р. Вильямса Россельхозакадемии,...
Научно-исследовательский институт биологии iconМетодические рекомендации по контролю качества и испытанию стыков наружных стеновых панелей крупнопанельных жилых домов одобрены секцией №2 Научно-технического совета
Научно-исследовательский институт строительных конструкции госстроя СССР научно-исследовательский институт строительного производства...
Научно-исследовательский институт биологии iconНаучно-исследовательская работа велась по госбюджетным темам, грантам и программам Минобразования России, грантам рффи, хоздоговорам.
Санкт-Петербургского государственного университета (унц) образуют математико-механический факультет, Научно-исследовательский институт...
Научно-исследовательский институт биологии iconГосударственное научное учреждение всероссийский научно-исследовательский институт
Ученого совета гну всероссийский научно-исследовательский институт охотничьего хозяйства и звероводства им профессора Б. М. Житкова...
Научно-исследовательский институт биологии iconВсероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы (вниимс) рекомендация
Гуп "всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д. И. Менделеева"
Научно-исследовательский институт биологии iconМетодические рекомендации мр 6 0050-11
А. А. Горский, В. С. Степанов, О. В. Липатова), фбун санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени...
Научно-исследовательский институт биологии iconНаучное медицинское общество геронтологов и гериатров украины
Научно-исследовательский институт биологии харьковского национального университета имени В. Н. Каразина
Научно-исследовательский институт биологии iconУспехи современной биологии, 2005, том 125, №6, с. 567-578
Казахский научно-исследовательский институт онкологии и радиологии, Алматы, Казахстан
Научно-исследовательский институт биологии iconФгу «Государственный научно-исследовательский институт информационных технологий и телекоммуникаций»
Фгну государственный научно-исследовательский институт информационных образовательных
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница