Відділ фізіології кровообігу

Версія за 14:07, 5 квітня 2012

Відділ фізіології кровообігу і дихання (зав. академік АМН СРСР М.М. Горєв) був створений у 1953 році як структурний підрозділ Інституту фізіології ім.О.О. Богомольця АН УРСР. На базі цього відділу в 1960 році був організований відділ фізіології кровообігу (зав. професор М.І Гуревич). З 1986 року відділ очолює чл.-кор. НАНУ В.Ф. Сагач.

Дослідження відділу спрямовані на з’ясування ролі ендотелію та оксиду азоту в реакціях серця і судин у фізіологічних і патофізіологічних умовах. Співробітниками відділу були отримані пріоритетні дані про залучення оксиду азоту (NO) до регуляції кровообігу нейронами вентролатерального відділу довгастого мозку. Показано, що NO має гальмівний вплив на нейрони, викликаючи зміни судинного тонусу та скоротливої функції серця. Отримані дані, які свідчать про участь ендогенного NO в реалізації рефлекторних реакцій системи кровообігу. Ці роботи мають високий рівень цитування і визнання закордонних колег. Вперше показано, що розвиток фундаментальних судинних реакцій – реактивної і функціональної гіперемії – є ендотелійзалежним і зумовлений дією NO; і був запропонований метод оцінки функціонального стану ендотелію, який нині широко використовується для визначення розвитку дисфункції ендотелію у людей з серцево-судинною патологією. Дослідження механізмів залучення NO до розвитку гіперемії показало, що зміни мембранного потенціалу при дії ендотелійактивуючих речовин спричинені відкриттям Ca2+- залежних калієвих каналів, а також Ca2+- та Na+-провідних каналів. Зміни внутрішньо- та зовнішньоклітинної концентрації іонів водню є важливим модулятором електричних реакцій ендотеліальних клітин та ендотелійзалежних відповідей судинних гладеньких м’язів.

В.Ф. Сагачем вперше було обґрунтувано головна роль синтезу NO в реалізації фундаментального механізму регуляції скоротливої активності міокарда. Встановлено, що навантаження серця об’ємом призводить до підвищення синтезу NO в клітинах серця, який значною мірою зумовлює ефективність гетерометричної регуляції скорочення міокарда (механізма Франка-Старлінга) – найменш енергоємного підвищення сили скорочення. Показано, що недостатність синтезу ендогенного NO має вирішальне значення в підвищенні жорсткості міокарда і розвитку діастолічної дисфункції серця, а також призводить до збільшення споживання кисню клітинами та кисневої вартості роботи серцевого м’яза. Недостатній синтез ендогенного NO в результаті зниженої активності NO-синтаз і, як наслідок, суттєве зменшення ендотелійзалежної дилатації судин та ефективності реакції серця на навантаження об’ємом, спостерігаються при атеросклерозі, гіпертензії, діабеті, паркінсонізмі та у старих тварин. Показано важливе значення в розвитку зазначених змін підвищеної активності аргінази – альтернативного споживача субстрату для синтезу NO – L-аргініну. Стимуляція синтезу NO за допомогою його попередника L-аргініну істотно відновлює активність ферменту NO-синтази, вміст у тканинах NO та реактивність серця і судин при зазначених патологічних станах. Вищенаведені результати представлені в роботах, відзначених премією ім.. О.О. Богомольця (1994) та Державними преміями України в галузі науки і техніки (1996, 2003).

В останні роки основним напрямом наукової діяльності відділу є вивчення значень змін функціонального стану мітохондрій у реактивності серцево-судинної системи. Досліджено роль мітохондріальних NO-синтаз, NO та антиоксидантів у змінах функціональної активності мітохондрій та чутливості мітохондріальної пори до відкривання при різних функціональних станах організму – старіння, гіпертензія, експериментальний цукровий діабет.В умовах експериментів на ізольованих мітохондріях було показано, що NO, який синтезується in vivo мітохондріальною NO-синтазою, пригнічує відкривання в мітохондріях мультибілкового каналу (mitochondrial permeability transition pore) – ключового гравця в розвитку апоптотичної та некротичної загибелі клітин. Показано, що відкривання цього мітохондріального каналу лежить в основі порушень серцевої діяльності та коронарного кровообігу при реперфузії міокарда, що спостерігаються при тромболізисі, трансплантації органів тощо. Доведено, що завдяки тому, що відкривання мітохондріальної пори гальмується під впливом NO, вона значно легше відкривається в умовах його нестачі, а саме у старих тварин і при експериментальному паркінсонізмі.

Завдяки вперше розробленому методу визначення відкривання пори в умовах ізольованих органів і цілого організму стало можливим вивчення функціональних наслідків цього процесу. Відкривання пори супроводжується виходом у кров суміші продуктів обміну аденіннуклеотидів, що отримало назву „мітохондріальний фактор”. Він легко визначається і є хорошим маркером пошкоджень тканин у клініці, що підтверджено даними, отриманими при операціях на серці в Інституті серцево-судинної хірургії ім. М.М. Амосова та в клінічній лікарні № 8 м.Києва при операціях на судинах кінцівок. Показана можливість блокади відкривання пори та порушень функції серця за допомогою прекондиціювання, впливу мелатоніну, коензиму Q та попередників його синтезу.

Співробітники

Аспіранти

Студенти

Об’єкти дослідження

• Тварини: щури; мурчаки;
• Органи: серце; аорта; ворітна вена; мозок; печінка.
• Тканини: міокард; ендотелій; судинні гладеньки м'язи; плазма і сироватка крові.
• Клітини: кардіоміоцити; епітеліоцити; еритроцити; нейрони; гепатоцити.
• Субклітинні структури: мітохондрії серця, печінки і мозку

Методи

Фізіологічні

• метод реєстрації in vivo показників кардіодинаміки, скоротливої активності міокарда і об’єму шлуночків серця у щурів (Miller)
• реєстрація показників скоротливої функції ізольованого за методом Лангендорфа серця щурів;
• газовий аналіз розчинів для оцінки споживання кисню серцевим м’язом;
• реєстрація скорочувальних реакцій гладеньких м’язів ізольованих препаратів судин (аорта, ворітна вена);
• реєстрація гемодинамічних показників in vivo;
• петч-клемп-відведення від ендотеліоцитів;
• стереотаксичне введення речовин у структури головного мозку;
• моделювання однобічного хронічного дефіциту дофаміну (експериментальний геміааркінсонізм);
• поведінкові тести на щурах.

Біохімічні

• диференційне центрифугування (одержання препаратів мітохондрій);
• спектрофотометрична реєстрація відкривання мітохондріальної пори;
• абсорбційна та флуоресцентна спектроскопія;
• потенціометрія (дослідження транспорту і трансмембранного обміну іонів Н+, К+, Са2+; оцінка змін внутрішньомітохондріальної концентрації цих катіонів; реєстрація мембранного потенціалу та змін мітохондріального об'єму, дослідження синтезу та гідролізу АТР),
• полярографія (вивчення споживання кисню у мітохондріях, оцінка показників функціонального стану мітохондрій; вивчення синтезу АТР; дослідження потенціал-залежного транспорту катіонів К+ та Са2+);
• оцінка протонного потоку та протонофорного роз'єднання дихального ланцюга мітохондрій);
• потенціометричний метод реєстрації мембранного потенціалу мітохондрій;
• визначення активності конститутивної та індуцибельної синтаз оксиду азоту, аргінази, активності ферментів синтезу сірководню, НАДН-залежної нітратредуктази;
• визначення стаціонарних пулів сечовини, нітрат-аніону, нітрит-аніону, дієнових коньюгатів, малонового діальдегіду, H2S, Н2О2, тромбоксантів, лейкотриєнів, сечовини, сечової кислоти, поліамінів, білірубіну, заліза, Фн, вільних та звязаних SH-груп;
• визначення кислотної резистентності (гемолізу) та ериптозу еритроцитів;
• визначення швидкості генерації супероксидного радикаланіону та гідроксильного радикалу;
• визначення пулів сумарних низькомолекулярних (нітрозо цистеїн + нітрозоглутатіон) і високомолекулярних (нітрозильовані білки) нітрозо тіолів;
• спектрофотометрична оцінка оптичної густини розчинів і вивільнення мітохондріального фактора.

Молекулярно-генетичні

• вестерн-блот аналіз;
• полімеразно-ланцюгова реакція.

Наукове співробітництво

• Лабораторія нанобіотехнологій Інституту біохімії ім О.В.Палладіна НАН України, м.Київ.
• Відділ хімії та біохімії ферментів Інституту біохімії ім О.В.Палладіна НАН України, м.Київ.
• Лабораторія експериментальної нейрохірургії «ДУ Інституту нейрохірургії НАМН України, м.Київ.
• Кафедра радіобіології Національного медичного університету ім О.О.Богомольця, м.Київ.
• Лабораторія промислової токсикології та гігієни праці при використанні хімічних речовин ДУ «Інститут медицини праці НАМН України», м. Київ.
• Факультет фізичного виховання Запорізького державного університету, м. Запоріжжя.
• Білоруський державний університет, кафедра фізіології людини і тварин, м Мінськ.

Публікації

2011

1. Akopova O., Nosar V., Kolchinskaya L., Bouryi V., Mankovska I., Sagach V. Bioenergetic effects of mitoК+АТР-channel activation combined with the opening of mitochondrial permeability transition pore // Abstracts of 8th conference on Mitochondrial Physiology, 5-8 September 2011, Bordeaux, France. – P. 6-4.
2. Chorna S.V., Dosenco V.E., Strutynska N.A., Vavilova G.L., Sagach V.F. Increased expression of voltage-dependent anion channel and adenine nucleotide translocase and the sensitivity of Ca2+-induced mitochondrial permeability transition opening pore in old rat heart // Intern. J. Physiol. Pathophysiol. – V.1, № 4. – Р. 367-375.
3. Goshovska Y. V., Shimanskaya T.V., Sagach V.F. Genipin abolishes effect of ischemic precondition in heart: possible implication of UCP2 // BSCR AUTUMN MEETING, 5th-6th September, 2011. Mitochondria in Cardiovascular Disease: Emerging Concepts and Novel Therapeutic Targets – London – 2011 – Р. 21-22.
4. Goshovska Y.V., T.V. Shimanskaya, Sagach V.F.The role of nitric oxide in formation of adaptive abilities of trained rat heart// XXX ISHR European Section Meeting, Haifa – 2011.- P.
5. Goshovska Y. V., Shimanskaya T.V., Sagach V.F. Genipin abolishes effect of ischemic precondition in heart: possible implication of UCP2 // BSCR AUTUMN MEETING, 5th-6th September, 2011. Mitochondria in Cardiovascular Disease: Emerging Concepts and Novel Therapeutic Targets – London – 2011 – Р. 21-22.
6. Sagach V.F., T.V. Shimanskaya, Y.V.Goshovska. Nitric oxide as mediator of adaptation to physical training // XXX ISHR European Section Meeting, Haifa – 2011.- P.
7. Semenykhina O.M., Strutynska N.A., Chorna S.V., Vavilova G.L., Sagach V.F. Exogenous hydrogen sulfide as a modulator of the mitochondrial permeability transition pore opening in rat heart // 36th FEBS Congress Biochemistry for Tomorrow’s Medicine, Torino, Italy, June 25-30, FEBS Jornal. – V.278 (Suppl. 1) – 2011 – P.291
8. Tkachenko M., Kotsuruba A, .Baziluk O., Gorot I., Sahach V. Peculiarities of changes of vascular reactivity and reactive forms of oxygen in conditions of varying duration of permanent stay in the Alienation Zone//International Journal of Physiology and Phatophysiology. - 2011. V.2, №1. - Р.55-68.
9. Акопова О.В. Влияние активатора АТР-зависимого К+-канала на открывание циклоспорин-чувствительной поры в митохондриях печени крыс // Укр. біохім. журн. – 2011. – Т.83, №3. – С. 37-47.
10. Богдановська Н.В., Коцюруба А.В., Маліков М.В. Особливості обміну аргініну й синтезу оксиду азоту в юнаків при адаптації до фізичних навантажень у тренувальному та змагальному періоду // Фізіологічний журнал. – 2011. – Т. 57, № 1. – с. 45-55.
11. Богдановська Н.В., Коцюруба А.В., Маліков М.В. Особливості синтезу оксиду азоту на різних етапах змагального періоду у високотренованих спортсменів різної статі // Фізіологічний журнал. – 2011. – Т. 57, № 4. – с.38-47 .
12. Гошовська Ю.В., Т.В. Шиманська, В.Ф. Сагач. Застосування геніпіну – інгібітора роз’єднувальних білків – скасовує ефект ішемічного прекондиціювання // Фізіол. журн. – 2011. – т. 56. – № 6. – C.
13. Гошовська Ю.В., Шиманська Т.В., Коркач Ю.П., Сагач В.Ф. Геніпін інгібує активність індуцибельної синтази оксиду азоту і пригничує відновлення функції серця старих щурів при ішемії-реперфузії // Тез.конф.”Биологически активные вещества”, Новый Свет - 2011.- С.465 -466.
14. Гошовська Ю.В., Шиманська Т.В., Рудик О.В., Коркач Ю.П., Сагач В.Ф. Проникність мітохондріальних мембран за умов ішемічного прекондиціювання // Фізіол. ж.- 2011.- 57, №.4- C.34-45.
15. Добровольская Р.А., Ю.В. Гошовская Величина мембранного потенциала митохондрий как отражение функционального состояния сердца старых крыс //В сб. „ХVIII Международная научная конф. студ., аспир. и мол. уч. „Ломоносов–2011”–Москва.–2011.–С. 239-240.
16. Акопова О.В., Колчинская Л.И., Бурый В.А., Малышева М.К., Сагач В.Ф. Вклад К+АТР-канала в калиевый цикл и образование активных форм кислорода в митохондриях // Научные труды ІІІ съезда физиологов СНГ, Ялта, Украина, 1-6 октября, 2011. Москва – Ялта, Медицина – Здоровье, 2011: C.79.
17. Акопова О.В., Колчинская Л.И., Носарь В.И., Маньковская И.Н., Сагач В.Ф. Влияние диазоксида на трансмембранный обмен К+ в митохондриях // Научные труды ІІІ съезда физиологов СНГ, Ялта, Украина, 1-6 октября, 2011. Москва – Ялта, Медицина – Здоровье, 2011: C.79.
18. Акопова О.В., Колчинська Л.І., Бурий В.А., Сагач В.Ф. Вплив відкриття циклоспорин-чутливої пори на трансмембранний обмін К+ та Са2+ за умов активації АТР-залежного К+-канала // V з'їзд українського біофізичного товариства: тези доповідей. – Луцьк: Волин. Нац. Ун-т ім. Лесі Українки, 2011. - C. 16.
19. Добровольский Ф.В. Чи є „мітохондріальний фактор” маркером утворення мітохондріальної пор? // Фізіологічний журнал. – 2011. – Т.57, №5 – C.116.
20. Дорофеєва Н.О., Гошовська Ю.В., Сагач В.Ф. Мембранний потенціал мітохондрій серця і швидкість споживання кисню у щурів із генетично детермінованою артеріальною гіпертензією // Фізіол. ж. – 2011. – 57, № 3 – C. 3-9.
21. Коркач Ю.П., Коцюруба А.В., Сагач В.Ф. Дія гормонів екдистерону і мелатоніну на синтез регуляторів пори МРТР в мітохондріях серця щурів за норми та патології // Биологически активные вещества: фундаментальные и прикладные вопросы получения и применения – 2011: тезисы докл. Научно-практической конф., Новый Свет, Крым. 23-28 мая, 2011 г. suppl. to v. 79, p. 123-124.
22. Коркач Ю.П., Коцюруба А.В., Сагач В.Ф. Дія гормонів екдистерону і мелатоніну на синтез регуляторів пори МРТР в мітохондріях серця щурів за норми та патології // Биологически активные вещества: фундаментальные и прикладные вопросы получения и применения – 2011: тезисы докл. Научно-практической конф., Новый Свет, Крым. 23-28 мая, 2011 г.
23. Коцюруба А.В., Коркач Ю.П., Таланов С.О., Базилюк О.В., Степаненко Л.Г., Сагач В.Ф. Вікові особливості змін аргіназно-оксидазотсинтазної системи в серці щурів за адаптації до тривалих фізичних навантажень плаванням // Фізіологічний журнал. – 2011. – Т.57, № 6.
24. Семенихіна О.М., Базилюк О.В., Коркач Ю.П., Сагач В.Ф. Роль та механізми впливу сірководню на скоротливу активність гладеньких м’язів різних судин щурів // Фізіологічний журнал. – 2011. – Т.57, № 4 – C.3-11.
25. Семенихіна О.М., Струтинска Н.А., Чорна С.В., Вавілова Г.Л., Сагач В.Ф. Механізми впливу сірководню на кальційіндуковане відкривання мітохондріальної пори у серці дорослих і старих щурів // Фізіологічний журнал. – 2011. – Т.57, №5 – C.123.
26. Струтинська Н. А., Семенихіна О.М., Чорна С.В., Вавілова Г. Л., Сагач В. Ф. Сірководень пригнічує кальційіндуковане відкривання мітохондріальної пори у серці дорослих і старих щурів // Фізіол. журн. – 2011. – Т.57, № 6. – С.3-13.
27. Шаповал ЛН, Побегайло ЛС, Степаненко ЛГ, Дмитренко ОВ, Бурый ВА, Сагач ВФ. Влияние физических тренировок плаванием на эффекты модуляции проницаемости митохондриальных мембран и активации NO-синтазы в медуллярных кардиоваскулярных нейронах крыс// Нейрофизиология. – 2011. – 43 (4). – С.345-355.