MOLODEZh_XXI_VEKA_OBRAZOVANIE_NAUKA_INNOVATsII

УДК 576+61+612.75

Е. Ю. Вохмин, В. В. Валов

(студенты 3 курса, направление «Биология», профиль «Общая биология», Институт естественных и социально-экономических наук,

ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный педагогический университет», г. Новосибирск),

М. С. Головин, В. И. Лошенко

(аспиранты 3 курса, Институт естественных и социально-экономических наук, ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный

педагогический университет», г. Новосибирск)

ВЛИЯНИЕ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО УРОВНЯ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ НА МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ

ИФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ СУСТАВНОГО ХРЯЩА

Вработе представлены морфологические подходы в решении проблемы влияния дифференцированного уровня физической нагрузки на хрящевую ткань коленного сустава мышей.

Ключевые слова: морфология, сустав, хрящевая ткань.

Сустав представляет собой подвижное, сложно устроенное соединение костей, содержащее большое количество внутрисуставных элементов. Структура суставного хряща в норме и при патологии хорошо изучена, однако адаптационный потенциал к различным уровням физической нагрузки исследован не полностью. В этой связи проблема является актуальной при разработке научно обоснованных методик тренировки спортсменов юношеского возраста, так как на макромолекулярном уровне реакция тканей зон роста эпифизов крупных суставов на максимальные нагрузки остается недостаточно изученной.

Целью исследования являлось изучение реакции суставного хряща мышей, подверженных интенсивной нагрузке и гиподинамии.

Объектом исследования являлись эпифизы бедроберцового сочленения костей мышей. Образцы исследуемых тканей фиксировали в спирте, затем декальцинировали в насыщенном растворе трилона Б. Материал проводили по стандартной методике и заливали в гистомикс. На ротационном микротоме CUT 5062 (Германия) готовили серийные срезы толщиной 10 мкм. Для получения обзорных препаратов срезы окрашивали гематоксилином и эозином. Суммарные кислые гликозаминогликаны (ГАГ) выявляли альциановым синим по Стидмену. Распределение коллагена в тканях выявляли реакцией по

11

Маллори. Препараты изучали с использованием комплекса оптико-струк- турного анализа Axio Imager (Германия).

Результаты исследования показали, что при воздействии дифференцированной нагрузки заметные структурно-функциональные изменения хряща происходят при максимальном уровне и характеризуются снижением пролиферативной и синтетической активности хондробластов, а также увеличения ими синтеза основных биополимеров хрящевой ткани (ГАГ и коллаген).

С нашей точки зрения, подобные изменения морфологии сустава объясняются особенностями адаптации его к повышенным нагрузкам. Можно полагать, что в условиях максимальных сил компрессии происходит напряжение или разрушение макромолекулярных комплексов хрящевой ткани. В связи, с чем хондробласты не участвуют в пролиферации, но в большом количестве синтезируют основные компоненты хрящевого матрикса. Это убедительно демонстрируется на гистологических препаратах. По сравнению с нормой, в исследуемых образцах суставного хряща мышей, подвергшихся интенсивной нагрузке, отмечается уменьшение хондробластов на единицу площади и увеличение интенсивности окраски на ГАГ. При гипокинезисе изменения, при использованной нами методике, имели минимальные отличия от контроля.

Научный руководитель – д-р биол. наук, проф. А. В. Сахаров

УДК 574+57.041+57.023

А. А. Зебницкий

(студент 4 курса, направление «Экология и природопользование», профиль «Экология», Институт естественных и социально-экономических наук, ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный

педагогический университет», г. Новосибирск),

В. И. Лошенко

(аспирант 3 курса, Институт естественных и социально-экономических наук, ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный

педагогический университет», г. Новосибирск)

ВЛИЯНИЕ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ НА СОСТОЯНИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ОРГАНИЗМА СТЕРЛЯДИ

В публикации представлены результаты морфологических исследований молоди стерляди енисейской. Установлено, что в условиях аквакультуры происходит свободнорадикальное повреждение тканей различных органов.

12

Ключевые слова: свободнорадикальное перекисное окисление липидов, стерлядь, аквакультура. антиоксидант.

Стерлядь енисейская является одним из значимых объектов аквакультуры, разведением которых активно занимается ряд предприятий Красноярского края. Многолетний опыт работы с лидерами рыбохозяйственной индустрии Красноярского края дают основания считать, что даже на ведущих рыбоводных предприятиях сложно подобрать условия содержания рыб, приближенные к естественным. Это неизбежно порождает напряжение различных физиологических систем организма рыб. В соответствии с современными представлениями о стрессе свободнорадикальное перекисное окисление липидов (СПОЛ) является наименее изученным механизмом реализации стрессреакции [1].

Материалом для исследования служили мальки и сеголетки стерляди енисейской, которые были, получены на разных предприятиях Красноярского края по искусственному разведению рыб. Все животные были подвергнуты морфогистохимическому исследованию на базе научно-образовательного центра «Экспериментальная и прикладная биология».

Результаты исследования показали, что даже высоко контролируемые условия содержания животных по температуре, газовому режиму водной среды и кормлению не соответствуют благоприятным для развития изучаемого вида рыб. При анализе жизненно важных органов печени, почек и головного мозга, установлены признаки нарушения водно-ионного гомеостаза на тканевом уровне. В печени основные изменения локализовались в области центролобулярной зоны, которая, как известно, обеспечивает функцию детоксикации и антиоксидантной защиты. Преимущественное повреждение данной зоны печеночной дольки в совокупности с полученными ранее результатами биохимических исследований гомогенатов данного органа на содержание первичных и вторичных продуктов СПОЛ указывают на участие к повреждению активных метаболитов кислорода. В почках среди нефронов, соответствующих нормальному гистологическому строению, обнаруживаются до 30 % нефронов с различными признаками повреждения его отделов. Расширение межклеточных пространств в нефротелии, оводнение цитоплазмы является одним из главных признаков свободнорадикального повреждения. В головном мозге особенно в клетках эпендимоглии наблюдается аналогичная картина. Для профилактики свободнорадикального повреждения тканей различных органов предлагается использование антиоксидантных соединений.

13

Список литературы

1. Меньщикова Е. Б. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты. М.:

Слово, 2006. 556 с.

Научные руководители – д-р биол. наук, проф. А. В. Сахаров; д-р хим. наук, проф. А. Е. Просенко

УДК 50.086.2+59.086+59.089

Н. Д. Зинченко

(студент 2 курса, направление «Биология», профиль «Общая биология», Институт естественных и социально-экономических наук, ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный педагогический университет»,

г. Новосибирск),

В. И. Лошенко

(аспирант 3 курса, Институт естественных и социально-экономических наук, ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный

педагогический университет», г. Новосибирск),

А. С. Хованский, В. В. Сиротин

(студенты 1 курса, направление «Педагогическое образование», профиль «Биология и Химия», Институт естественных и социальноэкономических наук, ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный педагогический университет», г. Новосибирск)

ПРЕИМУЩЕСТВА, НЕДОСТАТКИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИОННОЙ МИКРОСКОПИИ В БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ

Простота и доступность метода поляризационной микроскопии в совокупности с высокой информативностью позволяет использовать данный метод для оценки состояния различных тканей на границе нормы и патологии. Это имеет важное значение для обучения студентов и выполнения научно-исследовательской работы.

Ключевые слова: поляризационная микроскопия, анизотропия, макромолекулярная организация.

Поляризационная микроскопия представляет собой метод исследования макромолекулярной организации межклеточного вещества и тканевых структур. Он основан на свойстве двойного лучепреломления объектов (анизотро-

14

пии), которое возникает вследствие раздвоения светового луча при прохождении его через анизотропную среду.

Установлено, что поляризованный свет отличается от обычного тем, что колебания световых волн происходят в строго определенной плоскости. Это свойство используется для постановки гистохимических реакций. В результате их проведения возникает эффект анизотропии, который обозначается термином топооптические реакции. Считается, что при аддитивных реакциях задержка светового луча увеличивается и этот эффект носит название положительной анизотропией; при инверсивных реакциях она уменьшается, что обозначается, как отрицательная анизотропия.

В настоящее время не вызывает сомнений, что преимущество поляризационной микроскопии, как одного из высокоэффективных методов морфологического исследования, основывается на широких возможностях идентификации биологических структур на уровне их макромолекулярной организации. В сочетании с доступностью и относительной простотой обусловливает его высокую ценность. Кроме того данный метод позволяет качественно определять содержание липидов в моче, а также проводить диагностику содержимого почечных канальцев, оценку новообразований в структуре кожи.

Перспектива поляризационной микроскопии заключается в возможности изучения тонкой структуры тканей на границе нормы и патологии. Это является неоценимым при постановке диагноза задолго до проявления клинических признаков болезней. Разработке теоретических основ поляризационной микроскопии придается важное значение в процессе выполнения научноисследовательских проектов и обучении студентов методам микроскопического анализа в лабораториях научно-образовательного центра «Экспериментальная и прикладная биология».

Научный руководитель – д-р биол. наук, проф. А. В. Сахаров

15

УДК 591.5

И. В. Коваль

(магистрант 1 курса, направление «Педагогическое образование», магистерская программа «Здоровьесберегающее образование», Институт естественных и социально-экономических наук, ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный педагогический университет», г. Новосибирск)

В. В. Стуканова

(аспирант 2 курса, Институт естественных и социально-экономических наук, ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный

педагогический университет», г. Новосибирск)

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЕВЕРНЫХ ВИДОВ КОШЕК В УСЛОВИЯХ НЕВОЛИ

В работе представлены результаты исследований суточной и годовой активности северных видов мелких кошек, содержащихся в Новосибирском зоопарке. Зоопарк производит постоянную научную работу по изучению живой природы, различных представителей вымирающих видов, заботится не только об их содержании и обеспечении нужд, но и разведении в неволе и даже последующим выпуском в дикую природу.

Ключевые слова: биология, экология вида, суточная и годовая активность.

По меньшей мере, 20% всех известных науке млекопитающих находятся на грани исчезновения и семейство Кошачьи не исключение в этом списке. Вследствие скрытного и ночного образа жизни изучение кошачьих затруднено, и здесь зоопарк играет важную роль по изучению биологии и экологии видов.

Данные исследования проводились в Новосибирском зоопарке в 2012– 2013 гг. Основными объектами исследования являлись представители семейства кошачьих – камышовый кот, дальневосточный и европейский лесной коты, содержащиеся в Новосибирском зоопарке. Основными методами исследования животных было наблюдение, анализ полученных данных и фотосъемка.

Наблюдения за суточной активностью проводились в Новосибирском зоопарке с 9 до 21 часа. Исследования суточной активности проводились по методике Р. А. Шило.

Наблюдение за годовой активностью проводились в Новосибирском зоопарке с 9 до 21 часа в весеннее – летнее время и с 10 до 18 часов в осеннезимнее время, в течение 12 суток каждый сезон.

16

ВНовосибирском зоопарке мелкие кошки круглогодично содержатся в вольерах в условиях улицы. Размеры вольер и искусственных логовищ для дальневосточного кота и европейского лесного одинаковы – 10–12 м2. Для камышового кота логовища и вольеры выполнены чуть побольше (12–25 м2), это связано с его относительно большими размерами и наибольшей активностью, в отличие от других видов.

ВНовосибирском зоопарке кормление кошачьих производится два раза

всутки, в 11 и 16 часов. Рацион некоторых представителей семейства кошачьих весьма разнообразен. Но, естественно, преобладающим кормом являются мясные продукты (мясо на кости, конина, говядина), также в течение года в рацион входят такие продукты, как рыба, молоко и яйца. В течение года мясные продукты заменяют живым кормом. Для удовлетворения потребности животных в витаминах, макро- и микроэлементах в рацион вводятся различные витаминные и минеральные добавки.

Все три изученных вида мелких кошек хорошо адаптировались к условиям неволи и ежегодно размножаются. Гон не приурочен к определенному времени года и варьирует с января по май. Беременность длится 56–76 дней. За 10 лет появилось от 42 (европейский лесной кот) до 60 котят (камышовый кот).

Из трех изученных видов мелких кошек в течение суток наиболее подвижна пара камышового кота, а наименее подвижна пара европейского лесного кота. В состоянии покоя активности больше времени находятся самцы дальневосточного и европейского лесного котов (42 %). Большую часть времени в течение дня в состоянии сна проводит европейский лесной кот (51 %). По остальным поведенческим показателям разница не существенная, только у самок больше времени приходится на игры с котятами.

Втечение года наиболее активна пара дальневосточного кота, а менее активны – пара камышового и европейского лесного котов. Но, в целом, у всех трех видов наблюдается закономерность в увеличении активности в зимне-весенний период, и уменьшение продолжительности сна зимой.

Научный руководитель – канд. с.-х. наук, доц. Н. Д. Машинская

17

УДК 576.7

О. А. Наумова, Я. Е. Шевякова, М. С. Недосеева

(студенты 3 курса, направление «Педагогическое образование», профиль «Биология», Институт естественных и социально-экономических

наук, ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный педагогический университет», г. Новосибирск),

А. Д. Салагаева

(студент 3 курса, направление «Биология», профиль «Общая биология», Институт естественных и социально-экономических наук,

ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный педагогический университет», г. Новосибирск)

ВЛИЯНИЕ ПРЕДНИЗОЛОНА НА СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНУЮ ОРГАНИЗАЦИЮ

ПЛАСТИНКИ РОСТА ТЕЛА ПОЗВОНКА КРЫС

Длительное применение глюкокортикоида преднизолона приводит к нарушению структурно-функциональной организации хрящевой ткани пластинки роста тела позвонка крыс. Ведущим механизмом повреждения пластинки роста являются высокотоксичные продукты свободнорадикального перекисного окисления липидов.

Ключевые слова: пластина роста, хрящевая ткань, преднизолон, апоптоз.

Цель исследования – изучить морфофункциональное состояние пластинки роста (ПР) тела позвонка крыс в условиях длительного применения преднизолона.

Экспериментальная часть работы выполнена на самцах крыс линии Wister 2-месячного возраста. Крысам опытной группы (n=20) вводили преднизолон (per os) в дозе 50 мг/кг в течение 14 суток. Контролем служили интактные животные (n=20).

На 15-е сутки всех животных под эфирным наркозом выводили из эксперимента, препарировали позвоночный столб и выделяли сегменты грудного отдела позвоночника. Образцы фиксировали в 10%-м растворе нейтрального формалина, декальцинировали в насыщенном растворе трилона Б и после обезвоживания в спиртах возрастающей концентрации заливали в парафин. На санном микротоме изготавливали серийные срезы толщиной 5–7 мкм. Для изучения общей морфологической картины срезы окрашивали гематоксилином и эозином. Кислые гликозаминогликаны (ГАГ) выявляли альциановым синим по Стидмену, локализацию кальция в клетках – по Коссу. Экспрессию

18

белков гена р-53 и вcl-2 определяли методом иммуногистохимического анализа в реакции с вторичными антителами. Интенсивность реакции на активированные кислородные метаболиты (АКМ) в образцах нативной хрящевой ткани ПР тел позвонков оценивали в реакции с нитротеразолиевым синим на криостатных срезах. Дифференциальное определение свободнорадикального оксида азота в хрящевой ткани ПР осуществляли по локализации его селективного маркера – фермента NO-синтазы на замороженных срезах.

У животных опытной группы, также как и у контрольной, идентифицируются все зоны пластинки роста. Однако имеются некоторые различия, касающиеся как толщины определенных зон, так и их морфологии. Типичным для животных этой группы является увеличение толщины слоя пролиферирующего хряща обусловленного увеличением как количества клеток, так и их площади. Хондроциты этого слоя крупные, располагались в широких лакунах округлой формы, которые по морфологической характеристике приближались к клеткам гипертрофированного хряща. При постановке реакции на кислые ГАГ в цитоплазме клеток, альцианпозитивный материал имеет вид сливных гранул. В ряде случаев основное вещество вокруг клеток пролиферирующей зоны не имеет положительной альцианпозитвной реакции. В центральной части зоны пролиферации отмечена инвазия клеток и матрикса сосудистыми каналами, что приводит к деструкции хрящевого матрикса.

Вцитоплазме клеток эндотелия кровеносных сосудов и хондробластов зоны пролиферации определялась интенсивная реакция на АКМ и NO-синтазу. Хондроциты одновременно с NO способны продуцировать супероксид-анион. Взаимодействие этих двух радикалов приводит к образованию пероксинитрита – долгоживущего и мощного медиатора повреждения тканей.

Вцитоплазме хондробластов регистрировали высокое содержание кальция в ионизированной форме. Иммуногистохимически выявлялся высокий уровень экспрессии белка р53, а маркер белка bcl-2 определялся лишь в единичных клетках. Считается, что высокая внутриклеточная концентрация ионов кальция повышает чувствительность хондроцитов к действию свободнорадикального NO. Именно этим объясняется высокая гибель хондроцитов путем апоптоза и свободнорадикальное повреждение компонентов хрящевого матрикса.

Колонковые структуры по сравнению с контрольными образцами искривлены, местами сужены, а в отдельных случаях не определялись. С нашей точки зрения, регистрируемое снижение интенсивности гистохимической реакции с альциановым синим в территориальном и межтерриториальном мат-

19

риксе – реакция межклеточного вещества на повреждение свободнорадикальным NO, который способен ингибировать синтез данных соединений.

Научный руководитель – канд. биол. наук, доц. А. А. Макеев

УДК 576.7

М. С. Недосеева, Я. Е. Шевякова, О. А. Наумова

(студенты 4 курса, направление «Педагогическое образование», профиль «Биология», Институт естественных и социально-экономических

наук, ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный педагогический университет», г. Новосибирск)

ВЛИЯНИЕ АНТИОКСИДАНТА «СЕЛЕНОФАН» НА ЭМБРИОГЕНЕЗ ГРУДНОГО ОТДЕЛА ТЕЛА ПОЗВОНКА ПЛОДОВ КРЫС В УСЛОВИЯХ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА МАТЕРЕЙ

Изучен морфогенез грудного отдела тела позвонка плодов крыс в условиях глюкокортикоид-индуцированного окислительного стресса матерей. Окислительный стресс в период гестации замедляет формирование осевого скелета крыс в пренатальный период онтогенеза крыс. Антиоксидант «Селенофан» оказывает протективный эффект на хрящевые клетки и нормализует процесс морфогенеза тел позвонков.

Ключевые слова: окислительный стресс, антиоксидантная система, эмбриогенез, хрящевая ткань, антиоксидант «Селенофан».

Цель исследования – изучить влияние антиоксиданта «Селенофан» на морфогенез позвонков грудного крыс в пренатальный период онтогенеза в условиях окислительного стресса матерей.

Для изучения влияния антиоксиданта «Селенофан» на морфогенез позвоночника плодов крыс в условиях окислительного стресса матерей было сформировано три группы животных. Согласно общепринятой методике у беременных самок двух опытных групп с 1-го дня беременности моделировали развитие окислительного стресса путем per os введения преднизолона в дозе 50 мг/кг в течение 14 суток. Крыс первой опытной группы не лечили. Животным второй опытной группы ежедневно в течение 14 суток через 3 часа после введения преднизолона вводили антиоксидант «Селенофан» в дозе 100 мг/кг. Контролем служили беременные интактные крысы с которыми дополнительных манипуляций не проводили.

20