CC BY
33
3/1 + + + + + + - - - - - -
3-10 + + + + + + - - - - - -
3-10/1 + + + + + + - - - - - -
Обозначения: + есть токсичность; - нет токсичности препарата.
Таблица 6. Противовирусная активность образцов препаратов на основе штамма Bt ssp. galleriae АК-4 (применена
профилактическая схема)
Вариант опыта Титр вируса в lg ТЦД50 /мл через 48 ч / Разведения препарата, условия подготовки к опыту
A/Aichi/2/68 (H3N2) A/chicken/Kurgan/05/2005 (H5N1)
1:5, без хранения 1:5, хранение 3 месяца 1:10, без хранения 1:10, хранение 3 месяца 1:5, без хранения 1:5, хранение 3 месяца 1:10, без хранения 1:10, хранение 3 мес
АК-4 3,5 4,7 1,7 2,5 4,7 6,5 0 4,2
Контроль вируса 6,7 6,7 6,7 6,7 8,0 8,0 8,0 8,0
Противовирусную активность относительно вируса гриппа человека A/Aichi/2/68 (H3N2 и вируса гриппа птиц A/chicken/Kurgan/05/2005 (H5N1) проявили все варианты препаратов штамма Bt АК-4 , включая хранившиеся в течение 3-х месяцев при температуре минус 18-20°С.
В результате проведенных исследований показано, что рассматриваемый штамм Bt ssp. galleriae АК-4 обладает высокой инсектицидной активностью к представителям отрядов Lepidoptera, Coleoptera и Diptera. Для штамма определена также выраженная антибиотическая активность по отношения к патогенным микроорганизмам Staphylococcus aureus, Salmonella thiphimurium, Shigella sonnei, Candida albicans. Препараты, приготовленные на основе КЖ штамма Bt ssp. galleriae АК-4, эффективно подавляли размножение вируса гриппа человека A/Aichi/2/68 (H3N2) и вируса гриппа птиц A/chicken/Kurgan/05/2005 (H5N1) на клетках MDCK, что позволяет считать их перспективными для дальнейшей разработки биопрепаратов не только инсектицидного и антимикробного, но и противовирусного назначения.
Дальнейшие исследования предполагают выделение, очистку и идентификацию секретируемых метаболитов штамма Bt ssp. galleriae АК-4, проявляющих антибиотическую и противовирусную активность. Предварительный анализ отдельных полученных фракций подтвердил наличие высокой противовирусной активности метаболитов исследуемого штамма Bt. Следует отметить, что водорастворимые метаболиты культуральной жидкости штамма и лизаты биомассы обладали выраженной РНК-азной активностью, что может явиться одной из причин подавления используемыми препаратами Bt размножения РНК-содержащих вирусов, к которым относятся вирусы гриппа.
Литература
1. Katz E., Demain G. // Bacterial Rev.- 1977.- V 1.- N 2.- P. 449-474.
2. Михайлов Н.А., Ф.Г. Нагиева, О.М. Гринько, В.В. Зверев /Ж. микробиол., 2010, №2, С.69-74.
3. Crickmore N., Zeigler D.R., Feitelson J., et al. // Mol. Biol. Rev. - 1998. - V. 62. - N. 3. - P. 807-813.
4. Патогены насекомых: структурные и функциональные аспекты / Под ред. Глупова В. В. - М.: Круглый год, 2001. - 716 c.
5. Favret M.E., Yousten A.A. Thuricin: the bacteriocin produced by Bacillus thuringiensis // J. Invertebr. Pathol. - 1989. - V.53. - P. 206-216.
6. Юдина Т.Г., Бурцева Л.И. Действие дельта-эндотоксинов четырёх подвидов В. thuringiensis на различных прокариот // Микробиология. -1997. - Т. 66. - №1. - 25-31.
7. Каменек Л.К., Климентова Е.Г., Тюльпинева А.А. Действие дельта-эндотоксина Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki на некоторые аэробные бактерии-фитопатогены // Ученые записки УлГУ, Ульяновск.— 2000.— Вып.1(2).— С.78-82.
8. Романенко Н.Д. Попов И.О., Таболин С.Б. и др. Перспективы использования бактерий-антагонистов против наиболее фитопатогенных видов нематод, вирусов и грибов // АгроХ1.-2008.- № 1-3.- С.23-28.
9. Андреева И.С., Мазуркова Н.А., Булычев Л.Е. и др. Антагонистическая активность атипичных штаммов Bacillus thuringiensis относительно высокопатогенного вируса гриппа птиц A/ffiNU^ сборнике материалов IV Всероссийской научнопрактической конференции с международным участием. - Курск, июнь 2011: ГОУ ВПО КГМУ Минздравсоцразвития России, 2011. C. 12-15.
10. Методы общей бактериологии /Под ред. Ф. Герхарда и др. - М.: Мир, 1983. - Т. 1. - 536 с.; 1984. Т. 3. 264 с.
11. "Bergey's Manual of Systematic Bacteriology". 8th ed. / Ed. John G. Holt. - Baltimore-London, Williams and Wilkins, 1986. -V.1-2. - 1105 p.
Сафонова В. Ю.
Доктор биологических наук, Оренбургский государственный педагогический университет ВЛИЯНИЕ МАЛЫХ УРОВНЕЙ РАДИАЦИИ НА СОДЕРЖАНИЕ ИММУНОГЛОБУЛИНОВ В СЫВОРОТКЕ КРОВИ
Аннотация
Представлены результаты экспериментальных исследований по изучению влияния малых уровней ионизирующего излучения на содержание основных классов иммуноглобулинов (G, M, A) в сыворотке крови подопытных животных. Показаны изменения в их содержании при воздействии пролонгированного и однократного воздействия в сопоставимых дозах. Выявленные изменения могут служить прогностическим тестом, характеризующим неблагоприятное действие ионизирующих излучений.
Ключевые слова: Ионизирующие излучения, дозы, иммуноглобулины.
Safonova V. Yu
Doctor of Biological Sciences, Orenburg State Teacher Training University EFFECT OF LOW LEVELS OF RADIATION ON THE CONTENT OF SERUM IMMUNOGLOBULIN
Abstract
The results of experimental studies on the effects of low levels of ionizing radiation on the content of the main classes of immunoglobulins (G, M, A) in the serum of treated animals. The changes in their contents when exposed to prolonged and a single exposure at comparable doses. The identified changes may serve as a prognostic test that characterizes the adverse effects of ionizing radiation.
Keywords: Ionizing radiation, dose, immunoglobulins.
Открытие ядерных реакций повлекло за собой изготовление атомного оружия и испытание его в первые десятилетия после войны. За счет этого произошло обширное загрязнение окружающей среды, способствующее увеличению естественного радиационного фона. Наряду с этим вторая половина двадцатого века характерна тем, что ионизирующие излучения и
77
радиоактивные изотопы широко стали применяться в различных направлениях деятельности человека. Достиг своего совершенства ядерный топливный цикл. Но при всех достоинствах и необходимости использования атомной энергии в мирных целях, всегда существовала и существует опасность загрязнения внешней среды радиоактивными веществами и появления зон повышенного радиационного фона. Примером может служить авария на Чернобыльской атомной электростанции (1986) и на Фукусиме (2011). Вышеизложенные причины явились основанием для проведения данных исследований.
Иммунная система, в общебиологической оценке влияния ионизирующих излучений на организм, занимает основополагающее значение (1). В связи с этим целью работы явилось изучение влияния длительного гамма-облучения низкой мощности на некоторые показатели гуморального иммунитета у животных в экспериментальных условиях.
Материалы и методика. Исследования выполнены на 80 белых нелинейных крысах с массой тела 150-220 грамм. Используя для опытов крыс, исходили из общебиологической точки зрения закономерностей развития радиобиологического эффекта. При одинаковых уровнях доз облучения организм крыс проявляет относительно малую степень различия радиационных эффектов, в частности, в уровнях эффективных доз для различных тканей, продолжительности жизни, изменений показателей иммунологической реактивности и других. Белые крысы имеют несущественные сезонные изменения биологических процессов и по ряду физиологических функций и морфологических особенностей, схожи с человеком. Для моделирования воздействия радиационных факторов при хроническом облучении использовали ГУБ-20 (гамма-установка биологическая, экспериментальная). Условия хронического облучения крыс в малых дозах представлены в таблице 1.
Таблица 1. Условия хронического облучения крыс
Группы Количество (шт.) Время облучения (сутки) Мощность дозы (мГр/ч) Суммарная доза (Гр)
1 20 30 0,39 0,28
2 20 60 0,39 0,56
3 20 90 0,39 0,84
4 контроль 20 нет нет нет
Методы оценки показателей гуморального иммунитета. Кровь для исследования брали при убое животных через сутки после прекращения облучения. Количественное определение иммуноглобулинов различных классов в сыворотке крови проводили методом радиальной иммунодиффузии в геле по Манчини. Для постановки реакции использовали моноспецифические антисыворотки против иммуноглобулинов (ИГ) G, М, А.
Результаты и обсуждение. Как показывают результаты исследований уровень иммуноглобулинов класса G в сыворотке крови крыс, на протяжении всего периода нахождения под облучением, соответствовал контрольным величинам. Это свидетельствует о том, что данный показатель гуморального звена иммунитета является радиорезистентным в отношении действия пролонгированного облучения малой мощности.
Что касается иммуноглобулинов класса М, то незначительное снижение их отмечалось через 30 дней. Затем в последующие сроки этот показатель колебался в пределах биологического контроля или несколько превосходил его (90-е сутки). Условия непрерывного облучения при заданной мощности дозы 0,39 м Гр/час (мГрей/час) способствовали незначительному увеличению содержания иммуноглобулинов класса А через 30 и 90 суток. По-видимому, полученные суммарные дозы 0,28 и 0,84 Гр, в течение длительного времени не оказывали депрессивного действия на синтез данного класса иммуноглобулинов, а напротив, способствовали их стимуляции. Иммуноглобулины класса А играют ключевую роль в невоспалительном удалении антигена и создании местного иммунитета. В кишечнике он обезвреживает попавшие с пищей токсические микроорганизмы, в дыхательных путях препятствует инфицированию слизистых оболочек носоглотки, в репродуктивной системе создает заслон развитию инфекции. Можно предположить, что активация иммуноглобулинов класса А происходит за счет аутоантигенной стимуляции, произошедшей в ответ на воздействие ионизирующего излучения. Выявленные особенности соотношения различных классов иммуноглобулинов в разные сроки после хронического облучения в малых дозах, вероятно, свидетельствуют о наличии адаптационных процессов, протекающих в гуморальном звене иммунитета. Наряду с этим можно считать, что у подопытных крыс, находившихся в условиях длительного облучения в течение 30, 60 и 90 суток в суммарных дозах 0,28; 0,56 и 0,84 Гр, сохраняются защитные функции организма, характерные для иммуноглобулинов данного класса.
Сравнительный анализ результатов исследований разных временных диапазонов показал, что однократное облучение, в тех же примерно дозах, вызывает заметные нарушения в показателях, характеризующих гуморальное звено иммунитета. Сравнительная характеристика однократного и пролонгированного облучения учитывала разную мощность излучения. Для однократного облучения использовался источник излучения Cs-137 с мощностью 0,08 Гр/мин. Результаты исследований свидетельствуют о разном реагировании основных классов иммуноглобулинов в ответ на однократное воздействие радиации большой мощности.
Дозы однократного облучения 0,5 и 0,8 Гр принято в радиобиологии считать малыми, поскольку они не вызывают видимых клинических и явных гематологических изменений. Поэтому полученные результаты представляют определенный интерес в плане выявленных изменений в составе основных классов иммуноглобулинов, имеющих определенное значение в формировании общей резистентности организма к любым неблагоприятным факторам внешней среды.
В наших исследованиях при однократном облучении ИГ G имели тенденцию к повышению (недостоверно) на 5-10 сутки после облучения, а в большинстве случаев сохраняли относительную стабильность по отношению к контрольным величинам. Такую стабильность, вероятно можно объяснить большим удельным весом, который они занимают среди других классов иммуноглобулинов. Для того, чтобы сдвинуть их концентрацию в сторону понижения необходимы более высокие дозы воздействия.
Что касается ИГ М, то их достоверное снижение отмечалось на 10 день. В остальные сроки их содержание в сыворотке крови находилось в пределах контрольных величин. Отмеченное снижение концентрации ИГ М на 10 день может свидетельствовать о гипо- и агаммаглобулинемии и нестабильности лимфоидной системы в этот период.
Выраженную реакцию на облучение в дозах 0,5-0,8 Гр проявили иммуноглобулины класса А. В отличие от хронического облучения, где мы не наблюдали снижения их концентрации в пределах этих дозовых величин, однократное внешнее облучение вызывало угнетение синтеза иммуноглобулинов данного класса. Достоверное снижение ИГ А наблюдалось через 10, 20, 30 суток после облучения как при дозе 0,5 Гр, так и 0,8 Гр. При этом общее состояние животных было вполне удовлетворительным в течение всего периода наблюдения, вплоть до 90 суток. Они адекватно реагировали на внешние раздражители, охотно поедали корм, прибавляли в массе. Но при внешнем благополучии происходили изменения в сторону понижения концентрации иммуноглобулинов классов А и М в сыворотке крови облученных животных. У того и другого класса эта особенность наиболее была выражена на 10 сутки после облучения. Если рассматривать острую лучевую патологию по периодам ее проявления, то 10 сутки приходятся на разгар болезни. В данном случае видимых клинических признаков острой лучевой болезни не наблюдалось. Следовательно, изменения в гуморальном звене иммунитета со стороны ИГ А и ИГ М могут служить дополнительным прогностическим тестом, характеризующим неблагоприятное действие ионизирующих излучений. Следует отметить, что пониженное содержание их в сыворотке крови может способствовать развитию различных инфекций в организме.
78
Таким образом, облучение крыс мощностью дозы 0,39 мГр/час в течение 30, 60 и 90 суток не вызывает заметных изменений в концентрации сывороточных иммуноглобулинов классов G, М, А. Однократное внешнее облучение в дозах от 0,5 до 0,8 Гр при мощности дозы 0,08 Гр/мин вызывает иммунодефицитное состояние у животных, которое обусловлено понижением сывороточных иммуноглобулинов классов М и А на 10, 20 и 30 сутки после воздействия радиации.
Литература
1. 1.Ярилин А.А. Изменения в иммунной системе пострадавших от действия факторов аварии на ЧАЭС //Радиац. биология. Радиоэкология. -1996. -Т.36, в.4. -С.587-598.
2. 2.Сафонова В.Ю., В.А.Сафонова Влияние предварительного воздействия ионизирующего излучения в низкой дозе и эраконда на выживаемость, клиническое состояние и гемопоэз повторно облученных летальной дозой животных /В.Ю Сафонова, //Вестник Красноярского ГАУ. -2008. -Вып. 4. -С.196-201.
3. 3.Сафонова, В.Ю., Сафонова В.А. Влияние ионизирующего излучения в низкой дозе на гистоморфологию печени крыс //Известия Оренбургского ГАУ. -2008. -№ 4(20). -С.122-124.
4. 4.Сафонова В.А., Сафонова В.Ю. Биологическое влияние малых доз радиации, аспекты безопасности //Известия Оренбургского ГАУ. -2011. -№ 3. - С. 308-310.
5. 5.Сафонова В.Ю., Сафонова В.А. Противолучевые свойства экстракта пихты сибирской //Известия Оренбургского ГАУ. -2012. -№ 2. -С. 215-217.
Бушов Ю.В.1, Светлик М.В.2
'Профессор, доктор биологических наук, Томский государственный университет; 2доцент, кандидат биологических наук,
Томский государственный университет
ФАЗОВЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕЖДУ РИТМАМИ ЭЭГ: СВЯЗЬ С КОГНИТИВНЫМИ ПРОЦЕССАМИ И
МЕХАНИЗМАМИ СОЗНАНИЯ
Аннотация
У 27 практически здоровых юношей и 29 девушек, учащихся вузов, исследовали внутри- и межполушарные фазовые взаимодействия между ритмами ЭЭГ при восприятии коротких интервалов времени. Установлено влияние факторов: «пол», «вид деятельности» и «этап деятельности» на изучаемые фазовые взаимодействия. Обнаружена связь фазовых взаимодействий с уровнями интеллекта, экстраверсии и нейротизма, особенностями латеральной организации мозга и точностью восприятия времени. Предложена гипотеза о том, что фазовые взаимодействия между ритмами ЭЭГ играют ключевую роль в когнитивных процессах и механизмах сознания. Предполагается, что эти взаимодействия обеспечивают функциональное объединение нейронов, кодирование, сжатие и координацию нейронных сообщений в мозге и могут быть не только результатом синаптического облегчения, но также дистантных полевых взаимодействий между нейронами.
Ключевые слова: фазовые взаимодействия, ритмы ЭЭГ, когнитивные процессы, механизмы сознания.
Bushov Y.V.1, Svetlic М.^2
'Professor, doctor of biological Sciences, Tomsk state University; 2associate Professor, candidate of biological Sciences, Tomsk state
University
PHASE INTERACTION BETWEEN EEG RHYTHMS: THE RELATIONSHIP WITH COGNITIVE PROCESSES AND
MECHANISMS OF CONSCIOUSNESS
Abstract
At almost 27 healthy boys and 29 girls, students of universities, examined the inside - and межполушарные phase interaction between EEG rhythms with the perception of the short time intervals. The influence of factors: the «sex», «activity» and «phase of the work» on the study phase interaction. Found links phase interactions with levels of intelligence, extroversion and neuroticism, peculiarities of lateral organization of the brain and accuracy of perception of time. A hypothesis is proposed that phase interaction between EEG rhythms play a key role in cognitive processes and mechanisms of consciousness. It is assumed that these interactions provide the functional unification of neurons, coding, compression and coordination of neural messages in the brain and can be not only the result of synaptic facilitation, but also distant field interactions between neurons.
Keywords: phase interaction, EEG rhythms, cognitive processes, mechanisms of consciousness.
Изучение природы и механизмов сознания является актуальной междисциплинарной проблемой. Одним из важных аспектов этой проблемы является выяснение механизмов функционального объединения нейронов в процессе осуществления сознательной деятельности. Работами М.Н. Ливанова и его учеников [1-5] показана важная роль в этих процессах пространственной частотной синхронизации электрической активности мозга. Наряду с этим в последние годы все большую популярность среди исследователей приобретает точка зрения, базирующаяся на концепции детерминированного хаоса, которая отводит важную роль в функциональном объединении нейронов, в формировании субъективных образов нелинейным и фазовым взаимодействиям между электрическими потенциалами мозга [6]. Вместе с тем, роль указанных взаимодействий в функциональном объединении нейронов, в когнитивных процессах и механизмах сознания в значительной степени остается неясной. Учитывая это, целью настоящего исследования явилось: на основе изучения внутри- и межполушарных фазовых взаимодействий между ритмами ЭЭГ при выполнении человеком интеллектуальной деятельности выяснить, какую роль играют указанные фазовые взаимодействия в когнитивных процессах и механизмах сознания.
Материал и методы исследования
В исследованиях участвовали добровольцы, практически здоровые юноши (27 человек) и девушки (29 человек) в возрасте от 18 до 26 лет, студенты томских вузов. В ходе предварительного обследования с помощью тестов Г. Айзенка [7,8] исследовали вербальный и невербальный интеллект, а также уровни экстраверсии и нейротизма. С помощью стандартных тестов исследовали особенности латеральной организации мозга с определением ведущей руки и речевого полушария [9,10].
В качестве модели интеллектуальной деятельности испытуемым предлагали воспроизводить и отмеривать короткие интервалы времени длительностью 200 и 800 мс при наличии и в отсутствии обратной связи о результатах деятельности. Интервалы времени в одном случае задавались невербальными стимулами (светлый квадрат со стороной 2 см, появляющийся в центре затемненного экрана монитора), а в другом - цифрами (при отмеривании длительности). Испытуемые воспроизводили и отмеривали интервалы времени двойным нажатием на клавишу «пробел». В качестве сигнала обратной связи использовали выраженную в процентах относительную ошибку репродукции или отмеривания заданного интервала времени. Сигнал ошибки появлялся на 1 секунду на экране монитора, спустя секунду после воспроизведения или отмеривания каждого интервала времени. При этом угловые размеры предъявляемых стимулов составили: 2-2,3 град. - в случае предъявления квадрата и 0.75-0.76 град. - в случае предъявления цифр. При предъявлении цифр применялся стандартный шрифт ДОС, его размер соответствовал 16pt Word. Стимулы длительностью 200 и 800 мс предъявлялись в случайном порядке, согласно RND функции, с корректировкой многократного выкидывания одного значения. Стимул каждой длительности предъявлялся не менее 50 раз.
79
