Дополнительные научные формирования

На главную страницу

Отдел биохимии холодовой адаптации
Научные сотрудники отдела:

Отдел биохимии холодовой адаптации был организован в 1989 году. Руководит отделом доктор биологических наук, заслуженный деятель науки и техники Украины, профессор Александр Кириллович Гулевский.

Профессор А.К. Гулевский - ученик замечательного ученого Аполлона Максимовича Белоуса (1929-1999), чл.-корреспондента АН Украины, лауреата премии им. А.А. Богомольца АН УССР, гос. премии по науки и технике Украины, ведущего ученого в области фундаментальной криобиологии. Изучение механизмов холодового повреждения мембран на уровне клеток позволило А.М. Белоусу создать единую молекулярно-клеточную концепцию криоповреждений. А.М. Белоус руководил большим коллективом ученых, из которого в 1989 году обособился и стал самостоятельной единицей отдел биохимии холодовой адаптации.

Руководитель отдела:
доктор
биологических наук, профессор
Александр Кириллович Гулевский

Одним из направлений деятельности отдела является изучение молекулярных механизмов зимней спячки. Исследование особенностей функционирования биомембран, белоксинтезирующего аппарата, ферментов позволит создать теорию естественной адаптации клеток различных органов и тканей зимнеспящих животных в условиях естественной гипотермии, а в практическом отношении может быть подходом для научного обоснования длительного хранения клеточных суспензий, органов и тканей теплокровных животных, предназначенных для трансплантации.

Важнейшим направлением исследований отдела является также изучение биомолекул-адаптогенов клеток пойкилотермных и гетеротермных животных к охлаждению. С помощью современных методов биохимии и молекулярной биологии, хроматографии, гель-фильтрации, электрофореза, ультрацентрифугирования, радиоизотопного анализа ведутся поиски биомолекул, полученных из соединительных и нервной тканей холодоустойчивых животных, модифицирующих физико-химические свойства межклеточной и внутриклеточной среды, антифризов, белков температурного гистерезиса, белков-инициаторов льда.

Установлено, что эритроциты сусликов Citellus undulatus, находящихся в спячке, обладают повышенной стабильностью к стрессовому воздействию, в частности, к длительному хранению в условиях гипотермии (месяц), что выражается в снижении гемолиза, сохранении барьерных свойств мембран, ионного гомеостаза и контролирующих его систем. Показано, что максимальной устойчивостью обладают эритроциты Citellus undulatus в начале баута, (январь-февраль).


Применение белковой фракции 1-10 кДа, выделенной из тканей холодоадаптированных и зимоспящих животных, позволило выявить некоторые фармакологические эффекты. Фракция 1-10 кДа при концентрации 10-7 Моль оказывает выраженное жаропонижающее, противовоспалительное и защитное действие на миокард гомойотермных животных (крыс) в условиях гипотермичекского хранения, вызывет достоверное снижение холодовой чувствительности терморецепторов кожи, ингибирует биосинтез белков, ДНК и РНК в клетках асцитной карциномы Эрлиха.

При акклимации личинок T. molitor изменяется состав белков, в частности, существенно увеличивается вероятность появления белка молекулярной массой 65 кД. Установлено, что в процессе акклимации принимает участие белок-синтезирующая система клеток.

При изучении синтеза липидов de novo с применением радиоактивной метки было установлено, что в процессе низкотемпературной акклимации синтезируются фракции как нейтральных, так и полярных липидов. Наиболее существенно увеличивается синтез нейтральных липидов., свободных жирных кислот и эфиров стеринов. Важен факт синтеза липидов при температуре 4-6оС, причем количественно уровень включения радиоактивного предшественника не ниже, чем при 20-22оС, а в ряде случаев несколько выше.

В результате изучения механизмов стабилизации клеток к действию непроникающего криопротектора и низких температур обоснованы новые подходы для направленной модификации структурно-функционального состояния клеток на начальных этапах перед криоконсервированием с целью повышения их устойчивости к замораживанию-отогреву. Эти подходы заключаются в формировании определенных температурно-осмотических условий, при которых происходит стабилизация плазматических мембран и белков цитоскелета.

Сотрудниками отдела защищено 3 докторские диссертации и 12 кандидатских, троим сотрудникам присвоено звание профессора.

Сегодня отдел биохимии холодовой адаптации развивает новое научное направление, связанное с исследованием биологической активности низкомолекулярных веществ, полученных из тканей гомойотермных и пойкилотермных животных. В частности, в отделе разрабатывается новая научная тематика, связанная с выделением низкомолекулярной фракции (до 5 кДа) из кордовой крови и последующим изучением ее биологической активности, для получения нового биологически активного ранозаживляющего препарата.

В результате исследований показано, что низкомолекулярная фракция (до 5 кДа), полученная из кордовой крови крупного рогатого скота, обладает выраженной ранозаживляющей, язвозаживляющей и сахароснижающей активностью, что определяли на моделях термического ожога III B степени, эрозивно-геморогического поражения слизистой оболочки желудка и тесте на толерантность к глюкозе. Кроме того, указанная фракция обладает высокой эффективностью как компонент ростовой среды для культур клеток, что было определено на диплоидной культуре эмбриональных фибробластов человека на 4-5 пассаже, где ее добавляли в ростовую среду при посеве клеток.

Установлено усиление сопряженного дыхания митохондрий печени крыс, увеличение дыхательного контроля для первого комплекса дыхательной цепи митахондрияльной мембраны при введении фракции крысам in vivo.

Выявлено, что фракция до 5 кДа, полученная из кордовой крови крупного рогатого скота обладает иммуномодулирующим действием, которое выражается в стимуляции in vivo и in vitro фагоцитарной активности лейкоцитов периферической крови.

С целью раскрытия механизмов регулирования метаболизма веществами пептидной природы во время холодовой аклимации, в отделе исследуются процессы управляемой гипотермии и биологической активности регуляторных пептидов из тканей гомойотермных животных. В частности показано, что низкомолекулярная фракция (до 5 кДа), полученная из тканей холодоадаптированного карася Carassius auratus, является видонеспецифичной и обладает способностью повышать устойчивость теплокровных животных к гипоксии, а также снижать их двигательную активность, что было показано на лабораторных животных. Выявлено, что внутрибрюшинное введение данной фракции рыбам, неадаптированных к холоду, предотвращает их гибель при резком понижении температуры и улучшает биоэнергетические параметры (содержание АТФ, соотношение метаболитов, и другие).

Основные публикации отдела


Украина, 61015, Харьков, ул. Переяславская 23,
Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины
Тел: +38 (057) 373-41-43,   373-38-07,   373-30-39;     Факс: +38 (057) 373-59-52
Электронная почта: cryo@online.kharkov.ua