Научные стремления 2011-1

опыта) их ростовые процессы. Режим 2 оказал заметное стимулирующее влияние на все культуры. Режим 3 оказал сильное угнетающее влияние на культуры (рисунки 3, 4). Таким образом, видно, что режим 2 является наиболее оптимальным режимом обработки данных культур и может быть использован в технологии промышленного выращивания данных культур.

Характер и степень влияния электромагнитного поля зависят от мощности излучения, определяются особенностями сорта и вида растений [1].

Литературные источники

1.Бутенко Р.Г. Биология клеток высших растений in vitro и биотехнологии на их основе: учеб. пособие. – М.: ФБК-ПРЕСС, 1999. – 160 с.

2.Endreb R. Plant Cell Biotechnology. – Springer – Verlag Berlin Heidelberg, 1994. –

353 p.

3.Дудченко Л. Г., Козьяков А. С., Кривенко В. В. Пряно-aроматические и пряновкусовые растения — К.: Наукова думка, 1989. — 304 с.

4.Лекарственные растения СССР (культивируемые и дикорастущие) / Под. ред. А. А. Хотина и И. А. Губанова. — М.: Колос, 1967.

5.Утеуш Ю. А. Новые перспективные кормовые культуры. - Киев: Наукова думка, 1991. - 192 с.

S.A. Pazukhin 1, A.V. Sidleronok 1 , V.N. Rodionova 2

EFFECT OF LOW-INTENSITY MICROWAVE RADIATION ON CERTAIN TYPES OF MEDICINES AND FODDER CROPS.

1Belarusian State Pedagogical University named after Maksim Tank, Minsk 2Institute of nuclear problems BSU, Minsk

Summary

The article characterized the effect of electromagnetic treatment on the agronomic quality of seeds of medicinal and fodder plants and processes of their growth and development. Identified the most optimal modes of the electromagnetic effects of stimulating germination, vigor, growth processes of the studied crops.

221

УДК 576.343.577.121.04:[576.535.5:577.127.3]

А.Г. Полешко, И.Б. Василевич

ВЛИЯНИЕ bFGF НА НАКОПЛЕНИЕ АМИНОЛЕВУЛИНОВОЙ КИСЛОТЫ В МСК КОСТНОГО МОЗГА ПРИ НОРМО- И ГИПОКСИИ В

УСЛОВИЯХ КУЛЬТУРЫ

Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, Минск

Актуальность. Получение гомогенной биомассы мезенхимальных стволовых клеток (МСК) в условиях культуры за короткие сроки с сохранением дифференцировочного потенциала является приоритетным направлением современной восстановительной клеточной медицины [1]. Возможность этого в значительной степени зависит от условий, в которых клетки воспроизводятся, в том числе от присутствия в среде роста регуляторных молекул, среди которых одним из главных является основной фактор роста фибробластов (bFGF) [2-6]. В ряде работ показано, что bFGF повышает пролиферативный потенциал стволовых клеток и, возможно, способствует сохранению их мультипотентного состояния [3, 5]. Состав газовой смеси, при которой растет культура, и изменение уровня О2, способны существенно влиять на реализацию функциональных возможностей клеток. Гипоксия посредством индукции экспрессии определенных генов активирует многие жизненноважные процессы в МСК, в том числе пролиферативную активность, и модифицирует дифференцировочный потенциал клеточной культуры [6-8]. Одной из характеристик, определяющих функциональную активность клетки, является кислородзависимый процесс синтеза гема, который служит простетической группой для многих ферментов и цитохромов, регулирующих метаболические реакции в клетке. Внутриклеточное содержание аминолевулиновой кислоты (АЛК) – раннего предшественника гема - на образование которой по принципу «обратной связи» действует его избыток [9-10], является важным показателем процесса гемообразования. Поэтому изучение влияния bFGF на накопление АЛК в МСК при нормо- и гипоксии является актуальным для разработки метода получения гомогенной биомассы стволовых клеток в короткие сроки.

Цель работы - исследовать влияние bFGF на накопление в МСК костного мозга АЛК в условиях нормоксии (21% О2) и гипоксии (5% О2) при культивировании.

Материалы и методы. МСК выделяли из КМ крыс и культивировали при стандартных условиях (5% CO2, 21% О2) в среде α-MEM с 10% эмбриональной телячьей сывороткой (ЭТС) при 370С. Каждые 3 суток производили замену ростовой среды на новую. При достижении 80% конфлюентности клетки пересевали. После пересева половину клеток 3 пассажа переносили в гипоксический СО2- инкубатор для культивирования в условиях пониженного содержания кислорода (5% CO2, 5% О2), вторую часть клеток продолжали культивировать в стандартных условиях.

На 5-е сутки культуру МСК переводили в среду с 2% ЭТС, в которую вносили bFGF в концентрации 10нг/мл. Клетки культивировали 18 ч, по

222

прошествии которых в ростовую среду добавляли АЛК (0,8 ммоль) и инкубировали в течение 4 ч. Затем определяли внутриклеточное содержание АЛК на спектрофотометре Specol 11 (Германия) при λ=555 нм.

Результаты. В МСК, культивированных как без, так и в присутствии bFGF в условиях нормоксии, определяются следовые количества эндогенной АЛК (рисунок). В работах проведенных нами ранее показано, что внесение в культуру экзогенной АЛК способствует интенсификации процесса гемообразования и аккумуляции ее в клетках [11-14]. В связи с этим выявление влияния bFGF на накопление АЛК в МСК проводили в условиях индуцированного экзогенной АЛК синтеза гема.

Обнаружено, что МСК, культивированные с bFGF при нормо- и гипоксии, проявляют способность к накоплению экзогенной АЛК в 8-9 раз большую по сравнению с клетками, культивированными без фактора.

1 – контроль (без bFGF и АЛК)

2– bFGF (10 нг/мл)

3– АЛК (0,8 ммоль)

4– bFGF (10 нг/мл), АЛК (0,8 ммоль)

Рисунок 1 - Влияние bFGF на содержание АЛК в МСК-КМ, культивированных в условиях нормо- и гипоксии, при действии bFGF и без него

Уровень накопления экзогенной АЛК в МСК при культивировании без bFGF как в условиях гипоксии, так и в нормоксии также одинаков.

Однако следует отметить, что в МСК, культивированных при гипоксии с bFGF без добавления в среду роста клеток экзогенной АЛК, в 3 раза повышается внутриклеточный уровень эндогенной АЛК по сравнению с МСК в гипоксии, что свидетельствует об активации синтеза гема в присутствии данного белка.

Выводы. Полученные результаты показывают, что bFGF увеличивает синтез эндогенной АЛК в МСК-КМ, культивированных в условиях гипоксии, а также накопление экзогенной АЛК в клетках как при нормоксии, так и при гипоксии.

223

Литературные источники

1.Robert J.Deans et. al. Mesenchymal stem cells: biology and potential clinical uses // Experimental Hematology. - 2000. – V.28. – P. 875-884.

2.Emer Clarke. Culture of Human and Mouse Mesenchymal Cells // Methods in Molecular Biology: Basic Cell Culture Protocols, Third Edition Edited by: C. D. Helgason and C. L. Miller. - Humana Press Inc. - Totowa, NJ. - P. 173.

3.Noriko Gotoh. Control of Stemness by Fibroblast Growth Factor Signaling in Stem Cells and Cancer Stem Cells // Current Stem Cell Research & Therapy. – 2009. - V. 4. - №.1. – P. 9-15.

4.Klagsbrun M. The fibroblast growth factor family: structural and biological properties // Prog Growth Factor Res. - 1989. - V. 1. - P. 207-235.

5.Coutu R. et al. Inhibition of cellular senescence by developmentally regulated FGF receptors in mesenchymal stem cells // Blood. – 2011. - V. 117. - P. 6801-6812.

6.Романов Ю.А. и др. Выбор оптимальных условий культивирования мезенхимальных клеток – предшественников костного мозга и жировой ткани человека // Клеточные технологии в биологии и медицине. – 2006. - № 4. – С. 206-211.

7.Жамбалова А.П. и др. Влияние пониженного содержания кислорода на дифференцировку мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга человека // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. -2005. – Т.4. - №3. –С.47–51.

8.Анохина Е.Б. Влияние гипоксии на стромальные клетки-предшественники из костного мозга крыс на ранних этапах культивирования // Бюл. эксперим. биол. мед. – 2006.

– Т. 4. - № 143. – С. 386-389.

9.Ponka P. Cell Biology of Heme // Am. J. Med. Sci. – 1999. – V. 318. - № 4. – P.

241-256.

10.Peng Q., Berg K., Moan J. et. al. 5-Aminolevulinic Acid-Based Photodynamic Therapy: Principles and Experimental Research // J. Photochem. Photobiol. – 1997. – V. 65. - № 2.

– P. 235-251.

11.Лобанок Е.С., Василевич И.Б., Воробей А.В. Индуцированное 5-АЛК накопление порфиринов в клетках системы крови // Биомедицинская химия. – 2011. – Т.

57. - № 2. – С. 195-200.

12.Лобанок Е.C. Эндогенные порфирины в животных клетках: механизмы образования и фотодинамическая активность // В кн. Биофизика живых систем: от молекулы к организму. - Мн. Под ред. Волотовского И.Д. - 2002. - С.161-173.

13.Гамалея Н.Ф., Куценок В.В., Чехун В.Ф. Применение 5-аминолевулиновой кислоты в фотодинамической терапии и диагностике опухолей // Онкология. – 2003. – Т. 5. - № 3. – С. 239-243.

14.Fukuda H., Battle A.M., Riley P.A. Kinetics of porphyrin accumulation in cultured epithelial cells exposed to ALA // Int. J. Biochem. – 1993. – V. 25. – P. 1407-1410.

A.G. Poleshko, I.B. Vasilevich

bFGF EFFECT ON ALA ACCUMULATION IN MSC FROM BM UNDER NORMOAND HYPOXIA IN CULTURE CONDITIONS

Institute of Biophysics and Cell Engineering of National Academy of Sciences, Minsk

Summary

bFGF effect on aminolevulinic acid (ALA) accumulation in mesenchymal stem cells (MSC) from rat bone marrow under normo-and hypoxia in culture conditions was investigated. It was revealed, that bFGF increases exogenous ALA accumulation in MSC under normoxia and endogenous ALA synthesis in MSC cultivated under hypoxia.

224

УДК 614.876; 547.96; 543.426

Н.Д. Пузан

КОНФОРМАЦИОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ СЫВОРОТОЧНОГО АЛЬБУМИНА ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ ПРИ ДЕЙСТВИИ МАЛЫХ ДОЗ

РАДИАЦИИ

Институт радиобиологии НАН Беларуси, Гомель

Введение. При действии ионизирующего излучения в организме происходит накопление токсических соединений в избыточных концентрациях или формах, не свойственных нормальному метаболизму. Одной из основных внеклеточных транспортных систем организма является альбумин.

Благодаря особенностям строения молекулы и высокой концентрации в крови альбумин является первым барьером, препятствующим экзо- и эндотоксинам поражать клеточные элементы различных тканей. Около трети общей массы альбумина находится внутри сосудистого русла, остальные две трети расположены экстравазально. Кровяной и тканевой пулы альбумина обмениваются, и, следовательно, состояние альбумина крови отражает течение метаболических процессов всего организма и является информативной системой, отражающей молекулярные изменения [1].

Альбумин выполняет свои функции благодаря уникальной пространственной структуре, которая определяется последовательностью аминокислот в полипептидной цепи. Полипептидная цепь принимает адекватную характеру воздействия пространственную структуру в процессе самосборки. Белок из развернутой цепи, минуя множество промежуточных структур (конформеров), приобретает наиболее стабильную упаковку, нативную структуру. Известно, что альбумин образует формы, отличающиеся по свойствам от нативного белка, т.е. имеет большое количество изомеров. Если, каждый аминокислотный остаток имеет около 10 возможных конформаций, то цепь из 100 остатков может иметь порядка 10100 различных структур [2]. Исследованиями последних 10–15 лет показано, что многие нейродегенеративные болезни связаны с накоплением «неправильно» свернутых белков [3].

Исходя из выше сказанного, вопрос структурно-функциональных (конформационных) изменений альбумина особенно важен при рассмотрении механизмов развития заболеваний, связанных с действием ионизирующего излучения, особенно в районах, пострадавших от аварии на Чернобыльской АЭС.

Цель исследования. Флуоресцентным методом изучить конформационные изменения сывороточного альбумина человека и животных (бык, крыса) при действии малых доз радиации.

Материалы и методы исследования. Исследование влияния малых доз радиации на структурно-функциональные изменения молекулы альбумина проводилось следующим образом: Cs137-источником (мощность дозы 2,25 мР/ч) предварительно облучался буфер pH=7,3 (0,3 мГр) и в последующем

225

вначале происходит перестройка в «кластерах» воды, которая проявляется изменением собственной и зондовой флуоресценции сывороточного альбумина человека, быка и крысы.

Полученные результаты согласуются с ранее выявленными данными при исследовании структурно-функционального состояния сывороточного альбумина в облученной воде [5]. Следовательно, можно предположить, что данные результаты позволяют обосновать метод прямой оценки биологического эффекта малых доз ионизирующего излучения.

Выводы. Исследованиями влияния малых доз показано, что одним из возможных механизмов реализации радиационных эффектов малых доз ионизирующего излучения могут быть структурные (кластерные) изменения в воде, длительно сохраняющиеся после окончания облучения.

Литературные источники

1.Альбумин сыворотки крови в клинической медицине / под ред. Ю. А. Грызунова, Д. Е. Добрецова. − М. : ИРИУС, 1994. − 226 с.

2.Финкельштейн, А. В. Физика белка. / А. В. Финкельштейн, О. Б. Птицын. − М.

:КДУ, 2005. − 456 с.

3.Гусев, Н. Б. Нейродегенеративные болезни и проблема правильного сворачивания белка / Н. Б. Гусев // Соросовский образовательный журнал. − 2004. − Т. 8, № 2. − С. 15-23.

4.Бурлакова, Е. Б. Действие сверхмалых доз биологически активных веществ и низкоинтенсивных физических факторов / Е. Б. Бурлакова, А. А. Кондратов, Е. Л. Мальцева // Химическая физика. − 2003. – Т. 22, № 2. – С. 21-39.

5.Луковская, Н. Д. Конформационные изменения бычьего сывороточного альбумина в облученной воде / Н. Д. Луковская, А. Ф. Маленченко // Медико-биологические последствия Чернобыльской катастрофы. − Гомель: Институт радиобиологии. − 2009. − С.

92-96.

N.D. Puzan

CONFORMATIONAL CHANGES OF SERUM ALBUMIN HUMAN AND ANIMALS UNDER THE ACTION OF SMALL DOSES OF RADIATION

Institute of Radiobiology, National Academy of Sciences, Gomel

Summary

Studies of the effect of low doses showed that one of the possible mechanisms for the implementation of the radiation effects of low doses of ionizing radiation may be structural (cluster) changes in the water, preserved long after the exposure.

228

УДК 633.88:581.1+577.121

Н.В. Пушкина 1, Ж.Э. Мазец 2, В.А. Карпович 1, Е.В. Спиридович3

ВЛИЯНИЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ И ХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА РОСТ И РАЗВИТИЕ MELISSA OFFICINALIS (L.) И

ALTHAEA OFFICINALIS ( L.).

1 НИИ «Ядерных проблем БГУ» 2 Белорусский государственный педагогический университет им. М.Танка

3Центральный ботанический сад НАН Беларуси

Внастоящее время перед учеными и практиками растениеводства остро стоит вопрос повышения урожайности растений и устойчивости их к неблагоприятным факторам среды. Одним из главных аспектов, определяющим урожайность различных культур, является качество посевного материала.

Качественный семенной материал должен обладать высокой всхожестью

ибыть свободным от возбудителей болезней семян. Одной из основных причин, вызывающих снижение всхожести семян является состояние их глубокого органического покоя. Эта особенность была выработана растениями за годы их эволюции в качестве защитного механизма от неблагоприятных внешних условий. При промышленном производстве продукции данная особенность требует увеличение нормы высева семян, повышает затраты на дополнительную агротехническую обработку, связанную с прореживанием всходов и затрудняет интенсивное возделывание растений. Кроме того, семена, также как и растения, постоянно подвергаются воздействию таких патогенных факторов, как воздействие на них вредителей и болезней [1]. Разработан широкий спектр химических средств, положительно влияющих на урожайность сельскохозяйственных культур. Таковыми являются ростстимулирующие вещества, азотистые соединения, пестициды, фунгициды, применяемые для протравливания от семенной инфекции и против вредителей семян и др. В большинстве случаев это сложные химические соединения устойчивые к внешним воздействиям, и не разлагающиеся в природе в течение многих лет.

На сегодняшний день использование современных методов в растениеводстве, способствующих увеличению урожайности, указывает на наличие многообразных факторов обработки семян, которые нередко не объединены единой системой исследований, организационной структурой агротехнических и методологических подходов выбора технологий воздействия на семена, а также не учитывают природно-климатические условия и отличительные признаки возделываемых культур. Анализ методологических подходов в решении проблемы систематизации технологических процессов растениеводства подводит специалистов к постановке важной народнохозяйственной проблемы – увеличению продуктивности в растениеводстве при снижении энергоматериальных затрат [2].

Актуальность решения этой проблемы связана не только с эффективным использованием существующих методов обработки почвы, растений, уборки урожая и эффективных методов подготовки семян к посеву: химических, термохимических, термических методов и технических средств, но и с

229

разработкой энергоэкономных приемов при обработке семян и растений. При этом одним из многообещающих выводов из проведѐнных в последние годы работ стало то обстоятельство, что положительное влияние на всхожесть, рост и развитие растений, а, соответственно, и на получаемый урожай и его качество, оказывает обработка посевного материала различных сельскохозяйственных и лекарственных культур электромагнитными методами.

Всвязи с этим целью данной работы является изучение эффектов предпосевной физической и химической обработки на рост и развитие, а также некоторые физиолого-биохимические процессы мелиссы лекарственной

(Melissa officinalis L.) и алтея лекарственного (Althaea officinalis L.).

Материалы и методы исследования. Объектами исследования являлись семена мелиссы лекарственной (Melissa officinalis L.) сорта «Заря» и алтея лекарственного (Althaea officinalis L.).

Исследования проводились на базе агробиостанции БГПУ им.М.Танка «Зеленое» и ЦБС НАН Беларуси в условиях лабораторных опытов.

Физическая обработка семян проводилась в Институте ядерных проблем БГУ из расчета на их объем на расчетной длине волны внешнего воздействия 5,6 миллиметра с экспозицией 7 минут. Микроволновая обработка семян производилась на лабораторной установке для обработки семян различных сельскохозяйственных культур в широком частотном диапазоне (от 37 до 120 ГГц) с плавной регулировкой мощности от 1 до 10мВт. [3].

Химическая обработка семян проводилась с помощью экологически чистого регулятора роста эмистима С. Это уникальный биостимулятор роста растений широкого спектра действия - продукт биотехнологического выращивания грибов-эпифитов из корневой системы лекарственных растений

(женьшени и облепихи). Семена исследуемых культур были инкрустированы раствором эмистима С концентрацией 10-9. [4].

Влабораторном опыте семена проращивали в рулонах при температуре 230C и интенсивном освящении: по 30 семян для каждой экспозиции и контроля. Затем оценивали всхожесть, энергию прорастания, морфометрические показатели – длину и массу корней и проростков на 3-й, 7- ой и 10-й день онтогенеза в контрольных и опытных образцах. Проросшими считались семена с зародышевым корешком более 0,5 см. Повторность опыта было трехкратная.

Врезультате исследований выявлен различный характер воздействия физического и химического фактора на ростовые процессы исследуемых культур в зависимости от их видовой принадлежности и фазы развития растений. Наиболее существенные различия наблюдались на 10-ый день онтогенеза. В результате исследования было установлено, что всхожесть и энергия прорастания в контроле у мелиссы лекарственной была – 56%, при обработке электромагнитным излучением – 85%, а при воздействии эмистимом

С– 60%. У алтея лекарственного всхожесть в контрольных вариантах составила

– 23%, при обработке ЭМИ2 и ЭМ соответственно – 40% и 26%. (рисунок 1)

230