Достижения

Лаборатория медицинской биофизики

Основные достижения:

В области фундаментальных исследований:

Установлено, что индуцируемый физико-химическими факторами окислительный стресс в клетках крови человека сопровождается сложными структурными и функциональными перестройками их мембран - изменением жесткости липидного бислоя при одновременной структурной модификации интегральных мембранных белков, ингибированием активности ряда мембраносвязанных ферментов, морфологическими трансформациями клетки (эхиноцитоз и везикуляция). Мембранные процессы предшествуют внутриклеточным событиям – изменению пула внутриклеточного глутатиона и активности цитоплазматических ферментов. Показана роль окислительного стресса в развитии таких заболеваний как ишемическая болезнь сердца, миелодиспластический синдром, апластические анемии, гемобластозы, сахарный диабет 2 типа, а также при патологии беременности.

Определены основные закономерности асимметричного распределения фосфатидилхолина в мембранах эритроцитов человека при увеличении внутриклеточной концентрации свободных ионов кальция в норме и при патологии.

Показано, что функционирование мембранных транспортеров P-гликопротеина и MRP1 в B-лимфоцитах доноров и пациентов с B-хронических лимфолейкозом при физиологических условиях регулируется уровнем активных форм кислорода (АФК) – увеличение пула АФК – активирует, а его снижение ингибирует транспортную активность P-гликопротеина и MRP1 в данных клетках. Получены экспериментальные доказательства важной роли белка АВСС1 в поддержании редокс-гомеостаза из-за активации его транспортной функции на фоне снижения функции металлотионеинов в лейкемических клетках. Выявленная особенность лейкемических клеток может быть использована для модификации протоколов лечения В-лимфоцитарного лейкоза и разработки новых химиотерапевтических препаратов.

Установлено, что изменение окислительно-восстановительного баланса в клетках, вызванное воздействием применяемых при терапии лейкозов лекарственных средств, контролирует жизнеспособность лимфоцитов пациентов с B-хроническим лимфолейкозом в меньшей степени, чем В-лимфоцитов доноров. На начальных этапах воздействия лекарственных средств на B-лимфоциты доноров их жизнеспособность напрямую связана с транспортной функцией мембранного белка P-гликопротеина.

Накоплен обширный материал о мембранотропном действии микроэлементов (свинца, цинка, алюминия, селена и др.). Установлено, что токсичные и потенциально токсичные металлы повреждают мембраны клеток крови детей при концентрациях, на порядок ниже предельно допустимых. Показано увеличение экспрессии MRP-гликопротеина, ассоциированного с множественной лекарственной устойчивостью клеток, в мембранах эритроцитов детей при наличии в организме свинца.

Получены свидетельства существования механизмов регуляции цинкового гомеостаза в эритроцитах человека, нарушение которых может привести к запуску запрограммированной клеточной гибели (эриптозу).

Показано, что воздействие пероксида водорода в концентрациях 30–1000 мкМ на эритроциты человека in vitro приводит к дозозависимому увеличению внутриклеточного пула ионов цинка и ингибированию цитозольной эстеразной активности – основного маркера жизнеспособности эритроцитов, причем полученный эффект зависит от концентрации пероксида водорода и времени инкубации клеток с ним. Выявлена обратная зависимость между изменением внутриклеточного уровня лабильных ионов цинка и эстеразной активности в клетках, подвергшихся воздействию пероксида водорода, что свидетельствует об участии ионов цинка в процессе программируемой гибели эритроцитов. Впервые продемонстрировано, что сочетанное воздействие пероксида водорода и внутриклеточного хелатора ионов цинка TPEN снимает цитотоксичный эффект пероксида водорода, а добавление ионов цинка в среду инкубации эритроцитов с пероксидом водорода приводит к усилению его действия. Установлено, что одним из механизмов, приводящим к высвобождению ионов цинка из внутриклеточных связывающих сайтов в эритроцитах человека при Н2О2-индуцированном окислительном стрессе, может являться уменьшение количества небелковых тиольных групп за счет снижения уровня восстановленного глутатиона и цистеин-содержащих белков металлотионеинов.

Обнаружено, что ионы алюминия, накапливаясь в лимфоцитах человека, стимулируют возрастание внутриклеточного уровня АФК и вызывают деполяризацию митохондриальных мембран, что свидетельствует об окислительном стрессе как основном механизме развития токсического действия ионов алюминия на клетки. Результаты планируется использовать для создания метода оценки повреждающего действия ионов алюминия на лимфоциты человека. Изучена природа собственной и зондовой люминесценции патологически измененных клеток, биоптатов тканей и биологических жидкостей (плазма крови, амниотическая и синовиальная жидкости, конденсаты выдыхаемого воздуха) в норме и при различных заболеваниях.

В области прикладных исследований:

В рамках выполнения задания 7/60 «Cоздание рекомбинантных штаммов дрожжей Yarrowia lipolytica с целью их использования для синтеза стероидных гормонов» (совместно с НИИ ФХП БГУ) по разделу научного обеспечения “ДНК-технологии для сельского хозяйства и здравоохранения” ГП «Инновационные биотехнологии» ( 2008 – 2011 гг.) получены следующие результаты :

– Установлены оптимальные параметры поглощения и биотрансформации 22-NBD-холестерола клетками рекомбинантного штамма Y. lipolytica для разработки схемы химико-микробиологического синтеза 17α-гидроксипрогестерона капроната;
– Разработана лабораторная технология получения 17α–гидроксипрогестерона и лабораторная технология его химической трансформации в 17α–гидроксипрогестерон капронат с использованием генно-инженерных микроорганизмов Y. Lipolytica;
– Разработан лабораторный регламент на производство 17α–гидроксипрогестерон капроната.

Создана клеточная тест-система для определения индивидуальной чувствительности к лекарственным средствам при В-форме опухолевых заболеваний кроветворной ткани человека.

Разработан метод оценки внутриклеточной концентрации лабильных ионов цинка в эритроцитах, позволяющий определять изменения внутриклеточной концентрации лабильных ионов цинка в диапазоне от 1 до 1000 нМ.

Разработан метод выявления маркеров метаболического синдрома, позволяющий оценить риск развития метаболического синдрома у беременных женщин на ранних женщин по изменению содержания в плазме крови железа, кальция и лития.

Изучена природа собственной и зондовой люминесценции патологически измененных клеток, биоптатов тканей и биологических жидкостей (плазма крови, амниотическая и синовиальная жидкости, конденсаты выдыхаемого воздуха) в норме и при различных заболеваниях.

На основании полученных результатов созданы, защищены патентами и внедрены в практику работы медицинских учреждений Республики Беларусь экспресс-методы:

  • Способ диагностики злокачественных новообразований.
  • Способ выявления повреждений эритроцитов.
  • Способ дифференциальной диагностики механической желтухи и вирусного гепатита.
  • Способ дифференциальной диагностики ворсинчато-узелкового синовита и синовитов другой этиологии.
  • Способ диагностики сердечной недостаточности.
  • Способ дифференциальной диагностики ревматоидного артрита.
  • Способ дифференциальной диагностики травматического синовита и ревматического заболевания суставов.
  • Способ дифференциальной диагностики ревматоидного артрита.
  • Способ выявления внутриутробных нарушений развития плода при резус-конфликте.
  • Способ диагностики внутриутробных пороков развития плода.
  • Способ оценки степени воздействия ацетата свинца или сульфата цинка на мембрану эритроцитов человека.
  • Способ доклинической диагностики нефропатии у новорожденного.
  • Способ определения активности бактериальной холестериноксидазы.
  • Способ количественного определения в эритроцитах содержания лабильных ионов цинка.

За время существования лаборатории опубликовано свыше 600 научных работ, издано 6 монографий и получено 15 патентов на ОПС.

Кандидатские диссертации, выполненные в лаборатории и защищенные за период 2001–2018 гг.

  • Волотовская А.В. Мембраноклеточные эффекты лазерного облучения крови (экспериментально-клиническое исследование). Автореф. дис. на соиск. канд мед. наук. Мн. 2001. 22 с.
  • Лукьяненко Л.М. Структурная модификация мембран при окислительном стрессе в эритроцитах. Автореф. дис. на соиск. канд биол. наук. Мн. 2002. 22 с.
  • Олексюк О. Б. Мембранные механизмы действия свинца в субгемолитических концентрациях на эритроцитах человека. Автореф. дис. на соиск. канд биол. наук. Мн. 2004. 22 с.
  • Баранова Л.В. Клинико-метаболические аспекты оптимизации интенсивной терапии недоношенных новорожденных с респираторным дистресс-синдромом. Автореф. дис. на соиск. канд мед. наук. Мн. 2005. 20 с.
  • Антонович А.Н. Внутриклеточный глутатион и структурно-функциональное состояние мембран эритроцитов человека. Автореф. дис. на соиск. канд биол. наук. Мн. 2006. 22 с.
  • Костин Д.Г. Влияние ионов кальция на распределение фосфатидилхолина в мембранах эритроцитов в норме и при патологии. Автореф. дис. на соиск. канд биол. наук. Мн. 2007. 22 с.
  • Гармаза Ю.М. Мембранные механизмы действия ионов цинка на эритроциты человека.  Автореф. дис. на соиск. канд биол. наук. Мн. 2011. 23 с.
  • Тамашевский А.В. Биофизические механизмы регуляции активности мембранных белков, ассоциированных с множественной лекарственной устойчивостью лимфоцитов человека. Автореф. дис. на соиск. канд. биол. наук. Мн. 2014. 24 с.
  • Скоробогатова А.С. Молекулярно-мембранные эффекты действия ионов алюминия на клетки крови. Автореф. дис. на соиск. канд. биол. наук. Мн. 2015. 24 с.
  • Зубрицкая Г.П. Биофизические характеристики клеток крови и биологических жидкостей как показатели патологических состояний человека. Автореф. дис. на соиск. канд. биол. наук. Мн. 2016. 26 с.
  • Белевич Е.И. Механизмы эриптоза и его роль в развитии анемических состояний. Автореф. дис. на соиск. канд. биол. наук. Мн. 2018. 22 с.

К началу страницы