При длительной электростимуляции верхушки правого желудочка сердца собак показано, что апикобазальный градиент распределения длительностей реполяризации в миокарде левого желудочка изменяется более значительно по сравнению с апикобазальным градиентом правого желудочка благодаря более выраженным изменениям интервалов активация-восстановление в верхушечной области. В течение периода стимуляции (два часа) удлинение реполяризации сопровождается снижением показателей насосной функции левого желудочка при неизменных параметрах правого.
Проект №21: «Гипометаболические состояния (анабиоз) и способы их направленной регуляции» (2009-2011 г.г.) (отдел экологической и социальной физиологии человека совместно с лабораторией физиологии сердца ИФ Коми НЦ УрО РАН; руководитель - д.м.н. Бойко Е.Р.).
Поставленные и запланированные на 2009 год задачи выполнены в полном объеме – в ходе проведения экспериментов на кроликах экспериментально определены пограничные дозировки препаратов тиадиазинового ряда, на уровне которых выявляются эффекты этих соединений: летальность, изменение концентрации глюкозы в крови, снижение температуры; раскрыт механизм действия производных тиадиазинов, синтезированных в Учреждении Российской академии наук Институте органического синтеза им.И.Я.Постовского УрО РАН (г. Екатеринбург) под руководством академика Чупахина О.Н. (научный куратор проекта). Важнейшим результатом проведенного исследования является установление метаболического пути, по которому реализуется эффект изучаемых препаратов, а также определение собственно ферментных систем-мишеней, на которые действуют производные тиадиазинов. Полученные результаты имеют приоритетный характер, поскольку позволяют точно прогнозировать области применения изучаемого класса препаратов: медицина, экстремальные состояния, средства спасения.
3.2.2. Программа «Молекулярная и клеточная биология»
Проект №22: «Продукция пектин-белковых полимеров культурами каллусных клеток при воздействии физических и химических факторов» (2008-2010 г.г.) (руководитель – академик Ю.С.Оводов).
Показано, что ультрафиолетовое облучение не влияет на продукцию пектин-белковых комплексов каллуса смолевки, но оказывает действие на моносахаридный состав пектиновой составляющей комплексов, вызывая отщепление остатков арабинозы и галактозы от боковых цепей пектина. Выявлено, что высокие концентрации пектиназы и β-галактозидазы (1-5 мг/мл) увеличивают процентное содержание пектин-белковых комплексов в каллусе смолевки и приводят к трансформации их строения. Установлено, что снижение содержания остатков арабинозы и галактозы в пектине связано с увеличением активности α-арабинофуранозидазы и β-галактозидазы при добавлении в среду карбогидраз. Высокие концентрации карбогидраз способствуют разрушению белковой составляющей пектин-белковых полимеров.
3.3.Краткая аннотация результатов работ по программам
тематических отделений РАН
Работы по программам тематических отделений РАН в Институте не проводились.
3.4. Краткая аннотация результатов работ по целевым программам поддержки междисциплинарных проектов
Работы по целевым программам поддержки междисциплинарных проектов в Институте не проводились.
3.5. Краткая аннотация результатов работ по целевым программам поддержки проектов, выполняемых
в содружестве с СО РАН и ДВО РАН
Проект: «Структура, физико-химические свойства и физиологическая активность пектинов и их модифицированных производных» (руководитель – академик Оводов Ю.С., совместно с Институтом органической химии СО РАН).
Проведено сульфатирование физиологически активных пектиновых полисахаридов, выделенных из бадана толстолистного Bergenia crassifolia и борщевика сибирского Heracleum sibiricum, имеющих сходное химическое строение и содержащих в качестве главного структурного элемента линейный галактуронан. Методом ультрафильтрации на мембранах установлено, что в результате сульфатирования пектинов происходит деструкция их гликозидных связей, которая сопровождается образованием фрагментов с Mw 100-300 kDa и с Mw ниже 100 kDa. Содержание сульфатных групп в полученных сульфатированных производных составляет 2 моль на одно мономерное звено галактуронана.
Определено, что сульфатированные пектины обладают способностью связывать атерогенные липопротеиды низкой плотности (ЛПНП) в сыворотке крови человека.
Для всех полученных производных пектинов была определена острая токсичность. Значения LD50 сульфатированных производных свидетельствуют о том, что полученные соединения нетоксичны.
Проект: «Строение, свойства и физиологическая активность пектиновых веществ культур клеток растений, трансформированных генами rol» (руководитель – к.б.н. Гюнтер Е.А., совместно с Биолого-почвенным институтом ДВО РАН).
Из каллусной культуры марены сердцелистной, нетрансформированной (контроль) и трансформированной генами rolA, rolB и rolC, экстракцией водой и раствором оксалата аммония выделены полисахариды: пектин и арабиногалактан. Установлено, что выход пектина в трансгенных культурах изменяется в зависимости от типа гена следующим образом: выход выше в rolB, чем в rolC трансгенах для линий с низкой и средней экспрессией в 1.2 и 1.7раза соответственно, в линиях с высокой экспрессией выход оставался без изменений; в rolA трансгенах – не отличался от контроля. Выход арабиногалактана изменялся в зависимости от типа гена следующим образом: выход в 1.4 раза выше в rolB, чем в rolC трансгенах для линий с низкой экспрессией, в линиях со средней и высокой экспрессией выход сохранялся на одном уровне; в rolA трансгене (линия RA4) – увеличивался в 1.7 раза по сравнению с контролем. Показано, что выход пектина и арабиногалактана в трансгенных каллусах изменялся в зависимости от силы экспрессии трансгена.
Проект: «Биогликаны. Строение и свойства» (руководитель – к.б.н. Попов С.В., совместно с Тихоокеанским институтом биоорганической химии ДВО РАН).
С помощью экстракции растительного сырья разбавленным раствором соляной кислоты выделены очищенные биогликаны из ряда растений. Установлено, что главным компонентом углеводных цепей выделенных биополимеров являются остатки галактуроновой кислоты (40-80%), арабинозы (2-13%), галактозы (4-22%) и рамнозы (2-3%). Содержание белка в выделенных биополимерах составляет 18-60 %.
Противовоспалительную активность выделенных пектинов определяли с помощью модели перитонита, вызванного инъекцией зимозана в брюшную полость мышей. Обнаружено, что биогликан, выделенный из лука, снижает на 35 % количество лейкоцитов в смыве из брюшной полости. Установлено, что уменьшение числа клеток в очаге воспаления происходит в результате снижения концентрации провоспалительного цитокина фактора некроза опухолей-α(ФНО-α). Снижение концентрации ФНО-α происходит также под действием биогликана из моркови, однако биогликан моркови не оказывает существенного влияния на количество клеток.
Проект: «Электрическая гетерогенность миокарда и кардиогемодинамика в экспериментальных моделях патологических процессов в сердце и при действии кардиотропных препаратов» (руководитель – д.б.н. Шмаков Д.Н., совместно с Тихоокеанским институтом биоорганической химии ДВО РАН).
Изучено влияние электрокардиостимуляции и перегрузки желудочков сердца различной этиологии (стеноз дуги аорты, реноваскулярная гипертензия) на гетерогенность реполяризационных свойств желудочкового миокарда и кардиодинамику (инотропное и лузитропное состояние желудочков сердца, структура сердечного цикла) у разных видов экспериментальных животных. Установлено, что изменения длительности реполяризации на поверхности желудочков сердца зависят от длительности перегрузки; при реноваскулярной гипертензии электрическое ремоделирование правого желудочка происходит в отсутствии его гипертрофии; сердца птиц функционируют в более напряженном режиме, чем сердца млекопитающих.
3.6. Краткая аннотация результатов работ по целевым программам поддержки интеграционных проектов
Проект: «Пектиновые полисахариды и олигосахариды, модификация ими биологических свойств микроорганизмов» (2009-2010 г.г.) (руководитель – к.х.н. Головченко В.В., совместно с Институтом клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН).
0.7%-ым раствором оксалата аммония (70°С, 6 ч) получены пектиновые полисахариды SL, VV, OQ из плодов томатов Lycopersicon esculentum L., брусники Vaccinium vitis-idaea L. и клюквы четырехлистной Oxycoccus quadripetalus Gilib соответственно. Выходы полученных пектинов от массы растительного материала составили LЕ – 0,02%; OQ – 0,06%; VV - 0,15%. Установлено, что углеводные цепи выделенных пектинов образованы остатками Gal A (75-85%), Rha (2%), Ara (3-8%), Xyl (1-4%), Man (1%), Glc (1-5), Gal (1-3%).
3.7. Краткая аннотация результатов работ по программам различного уровня – федеральным целевым,
отраслевым, региональным и др.
Грант ФЦП “Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы». «Биотехнология получения, строение и свойства полисахаридов ряда растений европейского Севера России» (руководитель – академик Оводов Ю.С.) совместно с кафедрой биотехнологии ГОУ ВПО «Вятский государственный университет».
Определены оптимальные условия для количественного выделения пектинов в нативном состоянии из растений, используемых в питании. Получены пектиновые полисахариды: AS – из чеснока Allium sativum L., RSZ - из редьки китайской маргеланской Raphanus sativus L. subsp. Sipensis Sazon, AGS – из сельдерея черешкового Apium graveolens var. dulce, AG – из cельдерея корневого Apium graveolens var. Rapaceum Метод включает следующие этапы: последовательную обработку свежесобранного растительного сырья водным раствором формальдегида в соотношении сырье : раствор 1:10 в течение 12-14 ч при комн. температуре для фиксации пигмента; обработку сырья водой, подкисленной соляной кислотой до рН 4 при соотношении сырье : раствор (1:10) в течение 3-4ч при 45-52°С для перевода пектиновых веществ в растворимую форму; экстракцию пектиновых полисахаридов водным 0.7%-ым раствором оксалата аммония в течение 5-6 ч при 65-68°С; центрифугирование экстракта на проточной центрифуге; ультрафильтрацию раствора на мембранах, размер пор которых соответствует размеру молекул с молекулярной массой 300 кДа; лиофилизацию. Выход пектинов от массы растительного материала составил: AS – 0,27%; RSZ – 0,65%; AGS – 0,28 %; AG – 0,73%.