Информация о материале

Статьи

11 сентября 2015

Просмотров: 9865

Вы можете ознакомиться со списком состоявшихся защит.

Информация о материале

Статьи

01 апреля 2015

Просмотров: 6641

Публикации лаборатории иммунология воспаления Института иммунологии и физиологии УрО РАН по теме - системное воспаление

1. Черешнев В.А., Гусев Е.Ю. Иммунология воспаления: роль цитокинов // Медицинская иммунология. 2001. Т. 3, № 3. С. 361-368.(загрузить pdf)
2. Гусев Е.Ю., Черешнев В.А., Юрченко Л.Н. Системное воспаление с позиции теории типового патологического процесса // Цитокины и воспаление. 2007. Т. 6, № 4. С. 9–21.(загрузить pdf)
3. Гусев Е.Ю., Юрченко Л.Н., Черешнев В.А., Зотова Н.В. Методология изучения системного воспаления // Цитокины и воспаление. 2008. Т. 7, № 1. С. 15–23.(загрузить pdf)
4. Гусев Е.Ю., Юрченко Л.Н., Черешнев В.А., Зотова Н.В., Журавлева Ю.А., Зубова Т.Э., Руднов В.А., Кузьмин В.В., Макарова Н.П., Лейдерман И.Н.,Левит Д.А., Суханов В.А., Сипачев А.С., Бражников А.Ю., Решетникова С.Ю., Засорин А.А., Дрозд А.В. // Варианты развития острого системного воспаления. Цитокины и воспаление. 2008. Т. 7, № 2. С. 9–17. (загрузить pdf)
5. Гусев Е.Ю., Юрченко Л.Н., Черешнев В.А., Журавлева Ю.А., Соломатина Л.В. Хроническое системное воспаление как типовой патологический процесс // Цитокины и воспаление. 2008. Т. 7, № 4. С. 3–10.(загрузить pdf)
6. Черешнев В.А., Гусев Е.Ю. Системное воспаление как иммунопатобиологический феномен // Цитокины и воспаление. 2002. Т. 1, № 2. С. 17.(загрузить pdf)
7. Руднов В.А., Дрозд А.В., Гусев Е.Ю., Зубарев А.С., Фесенко А.А. Закономерности формирования системной воспалительной реакции при внебольничной пневмонии // УрМЖ. 2007. № 6. С. 35-41.(загрузить pdf)
8. Гусев Е.Ю., Зотова Н.В. Сепсис и теория системного воспаления // Клиническая анестезиология и реаниматология. 2009. Т. 6, № 1. С. 20-27.(загрузить pdf)
9. Гусев Е.Ю., Зотова Н.В., Сипачёв А.С. Травма и теория системного воспаления // Вестник анестезиологии и реаниматологии. 2009. Т. 6, № 2. С. 2-9.(загрузить pdf)
10. Гусев Е.Ю., Черешнев В.А., Журавлева Ю.А., Соломатина Л.В., Зубова Т.Э. Варианты развития хронического системного воспаления // Медицинская Иммунология. 2009, Т. 11, № 2-3. С. 131-140.(загрузить pdf)
11. Гусев Е.Ю., Иванов Д.В., Соколова Л.А., Камкина Л.Н. Диагностическое значение цитокинов при системной красной волчанке // УрМЖ. 2009. №2(56). С. 78-82.(загрузить pdf)
12. Иванов Д.В., Гусев Е.Ю., Соколова Л.А., Журавлёва Ю.А., Плеханова Н.О. Сравнительная характеристика системной воспалительной реакции при анкилозирующем спондилите и ревматоидном артрите // УрМЖ. 2010. №10(75). С. 72-75.(загрузить pdf)
13. Черешнев В.А. Экспериментальные модели в патологии: учебник / Черешнев В.А., Шилов Ю.И., Черешнева М.В., Самоделкин Е.И., Гаврилова Т.В., Гусев Е.Ю., Гуляева И.Л. Перм. гос. ун-т. – Пермь, 2011.- 267.(загрузить pdf)
14. Засорин А.А., Гусев Е.Ю., Чернядьев С.А., Макарова Н.П., Григорьев Н.Н. Оценка эффективности озонотерапии с помощью интегральных показателей системной воспалительной реакции при гнойных заболеваниях мягких тканей у военнослужащих // Вестн. Рос. воен.-мед. акад. 2010. Т. 4, № 32. С. 106-109. (загрузить pdf)
15. Иванов Д.В.,. Соколова Л.А,. Гусев Е.Ю., Камкина Л.Н., Плеханова Н.О. Сравнительный анализ системной воспалительной реакции при ревматических заболеваниях //.Казанский мед. ж. 2012. Т. 93, № 1. С. 12-17. (загрузить pdf)
16. Гусев Е.Ю., Соломатина Л.В., Паньшина Е.В., Журавлева Ю.А., Зубова Т.Э. Системное воспаление при хронической дисфункции трансплантированной почки // Нефрология и диализ. 2011.?T. 13, № 2. С. 82-88.(загрузить pdf)
17. Гусев Е.Ю., Соломатина Л.В., Журавлёва Ю.А., Зубова Т.Э. Системная воспалительная реакция у больных с терминальной хронической почечной недостаточностью // Нефрология и диализ. 2008. Т. 10, № 3-4. С. 248-253.(загрузить pdf)
18. Гусев Е.Ю., Соломатина Л.В., Журавлева Ю.А., Зубова Т.Э. Сравнительный анализ показателей системной воспалительной реакции у больных с терминальной хронической почечной недостаточностью // Нефрология и диализ. 2009. Т. 11, № 2. С. 123-128.(загрузить pdf)
19. Соломатина Л.В., Журавлёва Ю.А., Гусев Е.Ю. Концепция MIA-синдрома и системного воспаления при терминальной почечной недостаточности // Нефрология. 2009. Т. 13, № 4. С. 64-69.(загрузить pdf)
20. Иванов Д.В., Соколова Л.А., Гусев Е.Ю., Камкина Л.Н., Плеханова Н.О. Интегральный подход к оценке течения системной воспалительной реакции при ревматических заболеваниях // Вестн. Урал. Мед. академ. науки. 2011. Т. 2, № 34. С. 55-58.(загрузить pdf)
21. Черешнев В.А., Гусев Е.Ю., Юрченко Л.Н. Системное воспаление – миф или реальность? // Вестник Российской академии наук. 2004. Т. 74. № 3. С. 219-227.(загрузить pdf)
22. Гусев Е.Ю., Черешнев В.А. Системное воспаление: теоретические и методологические подходы к описанию модели общепатологического процесса. Часть. 1. Общая характеристика процесса // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. – 2012. - № 4. – С. 3-14.(загрузить pdf)
23. Гусев Е.Ю., Черешнев В.А. Эволюция воспаления // Цитокины и воспаление. – 2012. – Т. 11, № 4. – С. 5.-13(загрузить pdf)
24. Гусев Е.Ю., Черешнев В.А. Системное воспаление: теоретические и методологические подходы к описанию модели общепатологического процесса. Часть. 2. Эволюционные аспекты // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. – 2013. - № 1. – С. 4-14.(загрузить pdf)
25. Черешнев В.А., Гусев Е.Ю., Зотова Н.В. Фундаментально-прикладные аспекты системного воспаления с позиции теории физиологических и типовых патологических процессов. - Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. - 2010. - Т. 96, № 7. - С. 696-707.(загрузить pdf)
26. Реутов А.А., Зотова Н.В., Аксёнов В.А., Гусев Е.Ю., Сенцов В.Г. Характер нарушения центральной гемодинамики и транскапиллярного обмена у больных в токсическую фазу отравления уксусной кислотой // Омский научный вестник. – 2013. - №1 (118). – С. 137-139.(загрузить pdf)
27. Гусев Е.Ю., Журавлёва Ю.А., Зотова Н.В., Соломатина Л.В., Зубова Т.Э., Бражников А.Ю., Паньшина Е.В., Лазарева М.А. Острое и хроническое системное воспаление: сравнительный анализ // Вестник Уральской медицинской академической науки. – 2013. - № 2. – С. 98-103.(загрузить pdf)
28. Solomatina L.V., Zhuravleva I., Panshina E., Gusev E. Systemic inflammation in patients with end-stage renal disease (ESRD) receiving different types of renal replacement therapy // 15th INTERNATIONAL CONGRESS OF IMMUNOLOGY. - Milan, Italy/August 22-27/2013. - P5.02.32., p.706.(загрузить pdf)
29. Zhuravleva I. , Solomatina L., Brazhnikov A., Gusev E. The role of systemic inflammation in the development of pregnancy and obstetric complications // 15th INTERNATIONAL CONGRESS OF IMMUNOLOGY. - Milan, Italy/August 22-27/2013. - P5.19.31, p.831.(загрузить pdf)
30. Гусев Е.Ю., Черешнев В.А. Системное воспаление: теоретические и методологические подходы к описанию модели общепатологического процесса. Часть 3. Предпосылки несиндромального подхода // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. – 2013. - № 3. – С. 3-14.(загрузить pdf)
31. Гусев Е.Ю., Зотова Н.В., Лазарева М.А. Цитокиновый ответ и другие отличительные особенности критических фаз системного воспаления при сепсисе // Медицинская иммунология. – 2014. – Т. 16, №2. – С. 173-182.(загрузить pdf)
32. Гусев Е.Ю. С-реактивный белок: патогенетическое и диагностическое значение // Уральский медицинский журнал. – 2014. – № 1 (115). – С. 113-121.(загрузить pdf)
33. Гусев Е.Ю., Черешнев В.А. Системное воспаление: теоретические и методологические подходы к описанию модели общепатологического процесса. Часть. 4. Динамика процесса // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. – 2014. – Т. 58, № 4. – С. 4-16.(загрузить pdf)
34. Zotova NV, Chereshnev VA, Gusev EY (2016) Systemic Inflammation: Methodological Approaches to Identification of the Common Pathological Process. PLoS ONE 11(5): e0155138. doi:10.1371/journal.pone.(загрузить pdf)
35. Гусев Е.Ю. Организованность и нечеткость живых систем // Символ науки. – 2017. – № 01-1 – С. 92-115.(загрузить pdf)
36. Gusev E.Yu., Zotova N.V. Cellular Stress and General Pathological Processes. Current Pharmaceutical Design. 2019: 25 (3); 251-297. (загрузить pdf)
37. Гусев Е.Ю., Журавлёва Ю.А., Зотова Н.В. Взаимосвязь эволюции иммунитета и воспаления у позвоночных // Успехи современной биологии. – 2019.- Т. 139, № 1.- С. 59-74. (загрузить pdf)
38. Gusev E. Yu., Zhuravleva Yu. A., Zotova N. V. Correlation of the Evolution of Immunity and Inflammation in Vertebrates. Biology Bulletin Reviews, 2019: Vol. 9, No. 4; pp. 358–372. (загрузить pdf)
39. Zotova N.V., Zhuravleva Y.V., Zubova T.E., Gusev E.Y.Integral estimation of systemic inflammatory response under sepsis. Gen Physiol Biophys. 2020; 39 (1): 13-26. doi: 10.4149/gpb_2019043. (загрузить pdf)
40. Гусев Е.Ю., Зотова Н.В., Журавлева Ю.А., Черешнев В.А. Физиологическая и патогенетическая роль рецепторов-мусорщиков у человека. Медицинская иммунология. 2020; 22 (1): 7-48. https://doi.org/10.15789/1563-0625-PAP-1893 (загрузить pdf)
41. Бочкарев П.Ю., Бердюгина О.В., Жидкова В.С., Зубова Т.Э., Гусев Е.Ю. Роль системного воспаления в патогенезе геморрагического инсульта в условиях наличия или отсутствия эффективного мозгового кровотока // Журнал неврологии и психиатрии им. Корсокова. - 2020. – Т. 120, №8 (вып. 2). – С. 24-29. DOI: 10.17116/jnevro202012008224 (загрузить pdf)
42. Гусев Е.Ю., Зотова Н.В. Патогенез и прогноз критических осложнений политравмы с позиции общепатологических процессов. Политравма. 2021. №1. С. 97-105. http://poly-trauma.ru/index.php/pt/article/view/295 (загрузить pdf)
43. Gusev E, Sarapultsev A, Hu D, Chereshnev V. Problems of Pathogenesis and Pathogenetic Therapy of COVID-19 from the Perspective of the General Theory of Pathological Systems (General Pathological Processes). Int J Mol Sci. 2021 Jul 15;22(14):7582. doi: 10.3390/ijms22147582. PMID: 34299201; PMCID: PMC8304657. (загрузить pdf)
44. Гусев Е.Ю., Зотова Н.В., Черешнев В.А. «Сепсис-3»: новая редакция — старые проблемы. Анализ с позиции общей патологии // Инфекция и иммунитет. 2021. Т. 11, № 4. C. 649–662. doi: 10.15789/2220-7619-SAN-1629 (загрузить pdf)
45. Gusev E, Solomatina L, Zhuravleva Y, Sarapultsev A. The Pathogenesis of End-Stage Renal Disease from the Standpoint of the Theory of General Pathological Processes of Inflammation. Int J Mol Sci. 2021;22(21):11453. doi: 10.3390/ijms222111453. PMID: 34768884; PMCID: PMC8584056.(загрузить pdf)
46. Gusev E, Sarapultsev A, Solomatina L, Chereshnev V. SARS-CoV-2-Specific Immune Response and the Pathogenesis of COVID-19. Int J Mol Sci. 2022;23(3):1716. doi: 10.3390/ijms23031716. PMID: 35163638; PMCID: PMC8835786.(загрузить pdf)
47. Gusev E, Zhuravleva Y. Inflammation: A New Look at an Old Problem. Int J Mol Sci. 2022;23(9):4596. doi: 10.3390/ijms23094596. PMID: 35562986; PMCID: PMC9100490.(загрузить pdf)
48. Gusev E. Molecular Mechanisms of Pathogenesis, Prevention, and Therapy of COVID-19: Summarizing the Results of 2021. International Journal of Molecular Sciences. 2022; 23(22):14210. doi: 3390/ijms232214210.(загрузить pdf)
49. Zotova N, Zhuravleva Y, Chereshnev V, Gusev E. Acute and Chronic Systemic Inflammation: Features and Differences in the Pathogenesis, and Integral Criteria for Verification and Differentiation. Int J Mol Sci. 2023;24(2):1144. doi: 10.3390/ijms24021144. (загрузить pdf)
50. Brazhnikov A, Zotova N, Solomatina L, Sarapultsev A, Spirin A, Gusev E. Shock-Associated Systemic Inflammation in Amniotic Fluid Embolism, Complicated by Clinical Death. Pathophysiology. 2023 Feb 21;30(1):48-62. doi: 10.3390/pathophysiology30010006. PMID: 36976733; PMCID: PMC10058189. (загрузить pdf)
51. Gusev E, Sarapultsev A. Atherosclerosis and Inflammation: Insights from the Theory of General Pathological Processes. Int J Mol Sci. 2023 Apr 26;24(9):7910. doi: 10.3390/ijms24097910. PMID: 37175617; PMCID: PMC10178362. (загрузить pdf)
52. Журавлева Ю.А., Гусев Е.Ю. Взаимосвязь системной воспалительной реакции и гиперкоагуляции у пациентов с иммуновоспалительными ревматическими заболеваниями. Медицинская иммунология. 2023;25(5):1059-1064. https://doi.org/10.15789/1563-0625-RBS-2817. (RSCI, Scopus). (загрузить pdf)
53. Бердюгина O.В., Гусев Е.Ю. «Холекальциферол в роли средства неспецифической иммунопрофилактики COVID-19» // Медицинская иммунология, 2023. Т. 25,№ 4. С. 823-830. doi: 10.15789/1563-0625-CAA-2849. (RSCI, Scopus) (загрузить pdf)
54. Бердюгина О.В., Гусев Е.Ю. К вопросу о взаимосвязи аносмии/дисгевзии и неспецифической иммунопрофилактики COVID-19 // Российский иммунологический журнал. - 2022. - Т. 25. - №2. - C. 117-124. doi: 10.46235/1028-7221-1109-OTR. (RSCI, Scopus). (загрузить pdf)
55. Соломатина Л.В., Зотова Н.В., Журавлева Ю.А., Бражников А.Ю., Гусев Е.Ю. Фазы системного воспаления при септическом и геморрагическом шоках // Российский иммунологический журнал. - 2023. - Т. 26. - №3. - C. 273-280. doi: 46235/1028-7221-9974-POS (RSCI, Scopus). (загрузить pdf)
56. Sarapultsev A, Gusev E, Komelkova M, Utepova I, Luo S, Hu D. JAK-STAT signaling in inflammation and stress-related diseases: implications for therapeutic interventions. Mol Biomed. 2023; 4(1): 40. doi: 10.1186/s43556-023-00151-1. PMID: 37938494. (загрузить pdf)
57. Gusev E. Molecular Mechanisms of Pathogenesis, Prevention, and Therapy of COVID-19: Summarizing the Results of 2022. International Journal of Molecular Sciences. 2023; 24(22): 16073. https://doi.org/10.3390/ijms242216073. (загрузить pdf)

1. Научный консультант Кузьмина Вячеслав Валентиновича – докторская диссертация на тему: «Стресс-лимитирующая терапия у больных с атеросклеротической гангреной нижних конечностей» Диплом - ДДН № 005561. Решение ВАК об утверждении от 2 ноября 2007 г., № 44Д/53. Дата защиты 30 мая 2007 г.(загрузить pdf)
2. Научный руководитель Левита Дмитрия Александровича – кандидатская диссертация на тему: «Основные закономерности развития и прогрессирования расстройств белкового и энергетического обмена при системной воспалительной реакции различной этиологии» Диплом ДКН № 022516. Решение ВАК об утверждении от 6 апреля 2007, № 14к/82. Дата защиты 2 ноября 2006 г.(загрузить pdf)
3. Научный руководитель Зотовой Натальи Владимировны – кандидатская диссертация на тему: «Новые интегральные показатели выраженности системной воспалительной реакции при сепсисе» Диплом - ДКН № 070126. Решение ВАК об утверждении от 7 ноября 2008 г., № 42к/95. Дата защиты 9 июля 2008 г.(загрузить pdf)
4. Научный руководитель Журавлёвой Юлии Александровны – кандидатская диссертация на тему: «Механизмы развития хронического варианта системного воспаления на примере ревматоидного артрита» Диплом - ДКН №070124. Решение ВАК об утверждении 7 ноября 2008 г., № 42к/95. Дата защиты 9 июля 2008 г.(загрузить pdf)
5. Научный руководитель Рахматулиной Эльвиры Хидиятулловны – кандидатская диссертация на тему: «Влияние физического и психо-эмоционального стресса на иммунно-эндокринные показатели мукосаливарного секрета и психофизиологический статус лиц молодого возраста». Диплом ДКН № 154859. Приказ Министерства образования и науки РФ об утверждении - № 85/НК от 5 апреля 2012 г., № аттестационного дела – К 12.08.11-17389/06. Дата защиты - 30 июля 2011 г.(загрузить pdf)
6. Научный руководитель Соломатиной Лилии Владимировны – кандидатская диссертация на тему: «Роль хронического системного воспаления в патогенезе терминальной почечной недостаточности у пациентов, получающих заместительную терапию программным гемодиализом» Диплом ДКН № 172034. Приказ Министерства образования и науки РФ об утверждении –№ 741/НК от 22 ноября 2012 г., № аттестационного дела – 09/6-4297 К 13.06.2012. Дата защиты - 30 марта 2012 г.(загрузить pdf)
7. Научный руководитель Иванова Дмитрия Викторовича – кандидатская диссертация на тему: «Характеристика частных феноменов системного воспаления при анкилозирующем спондилите и реактивном артрите» Диплом ДКН № 172013. Приказ Министерства образования и науки РФ об утверждении –№ 741/НК от 22 ноября 2012 г., № аттестационного дела – 09/6-4139 К 08.06.2012. Дата защиты - 28 марта 2012 г.(загрузить pdf)
8. Научный консультант Бражникова Анатолия Юрьевича – кандидатская диссертация на тему: «Острая патологическая кровопотеря во время беременности и родов с позиции системного воспаления». Диплом КНД № 019925. Приказ Министерства образования и науки РФ об утверждении –№ 497/НК-14 от 22 апреля 2016 г., Дата защиты – 24 декабря 2015 г.(загрузить pdf)
9. Научный консультант Засорина Александра Александровича – докторская диссертация на тему; «Лечение острой и хронической хирургической инфекции мягких тканей у военнослужащих на основании местных и системных показателей воспалительного процесса». Дата защиты – 28 сентября 2016 г.(загрузить pdf)
10. Автореферат докторской диссертации Гусева Е.Ю. «Взаимосвязь клеточноопосредованного и гуморального иммунного ответа на уровне целостного организма» (1996 г.)(загрузить pdf)

1. Способ построения единого информационного пространства для практического врача. Черешнев В.А., Гайнанов Д.Н., Аргучинская О.Н., Юрченко Л.Н., Поникаровских А.Э., Гусев Е.Ю. Патент на изобретение. RUS № 2299470. 09.09.2004. (Пат. 2299470 Российская Федерация, МПК GO6Q GO6F. Способ построения единого информационного пространства для практического врача [Текст] / Черешнев В.А., Гайнанов Д. Н., Аргучинская О.Н., Юрченко Л.Н, Поникаровких А.Э., Гусев Е.Ю.; заявитель и патентообладатель – Институт иммунологии и физиологии УрО РАН (RU), НП ИНЦ «Электронная медицина» (RU). - № 2004126977; заявл. 09.09.2004; опубл. 20.05.2007, Бюл. № 14 – 12 с.)
2. Способ диагностики синдрома системной воспалительной реакции по основным системам жизнеобеспечения. Гусев Е.Ю., Черешнев В.А., Юрченко Л.Н. Патент на изобретение. RUS № 2299019. 28.03.2005. (Пат. 2299019 Российская Федерация, МПК А61В. Способ диагностики синдрома системной воспалительной реакции по основным системам жизнеобеспечения [Текст] / Гусев Е.Ю., Черешнев В.А., Юрченко Л.Н.; заявитель и патентообладатель – Институт иммунологии и физиологии УрО РАН (RU). - № 2005108805; заявл. 28.03.2005; опубл. 20.05.2007, Бюл. № 14 – 8 с.)
3. Способ мониторинга развития критических состояний, ассоциированных с синдромом системной воспалительной реакции. Гусев Е.Ю., Черешнев В.А., Юрченко Л.Н., Копалова Ю.А. Патент на изобретение RUS № 2293333. 24.03.2005.(Пат. 2293333 Российская Федерация, МПК GO1N. Способ мониторинга развития критических состояний, ассоциированных с синдромом системной воспалительной реакции [Текст] / Гусев Е.Ю., Черешнев В.А., Юрченко Л.Н, Копалова Ю.А.; заявитель и патентообладатель – Институт иммунологии и физиологии УрО РАН (RU). - № 2005108376; заявл. 24.03.2005 ; опубл. 10.02.2007, Бюл. № 4 – 7 с.)
4. Способ диагностики системной воспалительной реакции организма по катионному белку эозинофилов плазмы крови. Черешнев В.А., Гусев Е.Ю., Юрченко Л.Н., Александрова Н.Н., Копалова Ю.А., Зубова Т.Э. Патент на изобретение. RUS № 2312357. 29.03.2005. (Пат. 2312357 Российская Федерация, МПК GO1N. Способ диагностики системной воспалительной реакции организма по главному катионному эозинофилов плазмы крови [Текст] / Черешнев В.А., Гусев Е.Ю., Юрченко Л.Н., Александрова Н.Н., Копалова Ю.А., Зубова Т.Э.; заявитель и патентообладатель – Институт иммунологии и физиологии УрО РАН (RU). - №2005109121; заявл. 29.03.2005; опубл. 10.12.2007, Бюл. № 34 – 9 с.)
5. Способ диагностики и прогноза системного воспаления с верификацией фаз и стадий. Гусев Е.Ю., Юрченко Л.Н., Черешнев В.А., Зотова Н.В., Копалова Ю.А. Патент на изобретение RUS № 2335771. 11.07.2006. (Пат. 2335771 Российская Федерация, МПК GO1N. Способ диагностики и прогноза системного воспаления с верификацией фаз и стадий [Текст] / Гусев Е.Ю., Юрченко Л.Н., Черешнев В.А., Зотова Н.В., Копалова Ю.А.; заявитель и патентообладатель – Институт иммунологии и физиологии УрО РАН (RU). - № 2006124894; заявл. 11.07.2006; опубл. 10.10.2008, Бюл. № 28 – 56 с.)

Информация о материале

Статьи

01 апреля 2015

Просмотров: 7590

Сотрудники:

• Сарапульцев Петр Алексеевич, главный научный сотрудник,
• Чучкова Наталья Николаевна, ведущий научный сотрудник,
• Рыбина Ирина Владимировна, старший научный сотрудник
• Лагерева Юлия Геннадьевна, старший научный сотрудник
• Розанова Софья Марковна, старший научный сотрудник
• Сарапульцев Алексей Петрович, старший научный сотрудник
• Тарасевич Татьяна Николаевна, научный сотрудник
• Ранцев Максим Анатольевич, научный сотрудник
• Ерёменко Алёна Юрьевна, младший научный сотрудник
• Меньшиков Сергей Владимирович, младший научный сотрудник
• Криволапова Ирина Михайловна, младший научный сотрудник
• Пичугова Светлана Владимировна, младший научный сотрудник
• Сарапульцев Герман Петрович, лаборант-исследователь

Информация о материале

Статьи

01 апреля 2015

Просмотров: 2783

Монографии

• Мархасин В.С., Кацнельсон Л.Б., Никитина Л.В., Проценко Ю.Л., Руткевич С.М., Соловьева О.Э., Ясников Г.П. Биомеханика неоднородного миокарда. Екатеринбург, РАН. Уральское отделение, 1999, 253 с.
• Мархасин В.С., Изаков В.Я., Ясников Г.П., Белоусов В.С., Проценко Ю.Л., Введение в основы биомеханики пассивного миокарда. Москва, Наука, 2000. -207 с.
• Кобелев А.В., Смолюк Л.Т., Кобелева Р.М., Проценко Ю.Л. Нелинейные вязкоупругие свойства биологических тканей. Екатеринбург, РИО УрО РАН, 2012. 216 с.

Статьи

• Khokhlova A, Myachina T, Butova X, Volzhaninov D, Berg V, Kochurova A, Kuznetsov D, Mukhlunina E, Kopylova G, Shchepkin D. (2021) The different effects of estrogen deficiency on contractile function of atrial and ventricular myocardium. Biophys. Res. Commun. 541: 30-35. DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.12.102. IF 2.985
• Gonchar AD, Kopylova GK, Kochurova AM, Berg VY, Shchepkin DV, Koubasova NA, Tsaturyan AK, Kleymenov SY, Matyushenko AM, Levitsky DI. (2021) Effects of myopathy-causing mutations R91P and R245G in the TPM3 gene on structural and functional properties of slow skeletal muscle tropomyosin. Biophys. Res. Commun. 534: 8-13. DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.11.103. IF 2.985
• Lookin O., Butova X., Protsenko Y. (2021). The role of pacing rate in the modulation of mechano-induced immediate and delayed changes in the force and Ca-transient of cardiac muscle. Biophys. Mol. Biol. 159:34-45 DOI: 10.1016/j.pbiomolbio.2020.05.005
• Klinova S.V.; Katsnelson B.A.; Minigalieva I.A.; Gerzen O.P.; Balakin A.A.; Lisin R.V.; Butova K.A.; Nabiev S.R.; Lookin O.N.; Katsnelson L.B ... Nikitina L.V.; Protsenko Y.L. (2021). Cardioinotropic Effects in Subchronic Intoxication of Rats with Lead and/or Cadmium Oxide Nanoparticles. J. Mol. Sci.. 22, 3466. DOI: 10.3390/ijms22073466 IF 4.556 Q1
• Matyushenko A.M., V.V. Nefedova, D.V. Shchepkin, V. Kopylova, V.Y. Berg, A.V. Pivovarova, S.Y. Kleymenov, S.Y. Bershitsky, D.I. Levitsky. (2020). Mechanisms of disturbance of the contractile function of slow skeletal muscles induced by myopathic mutations in the tropomyosinTPM3gene. FASEB J., DOI: 10.1096/fj.202001318R. IF 4.966
• Marchenko M.A., Nefedova V.V., Yampolskaya D.S., Kopylova G.V., Shchepkin D.V., Bershitsky S.Y., Koubassova N.A., Tsaturyan A.K., Levitsky D.I., Matyushenko AM. (2020) Role of A134 and E218 amino acid residues in tropomyosin flexibility and functioning. International Journal of Molecular Sciences. 21(22):E8720. DOI: 10.3390/ijms21228720 IF 4.556
• MatyushenkoM., D.V. Shchepkin, G.V. Kopylova, S.Y. Bershitsky, D.I. Levitsky. (2020). Unique functional properties of slow skeletal muscle tropomyosin. Biochimie 174:1-8. DOI: 10.1016/j.biochi.2020.03.013. IF 3.413
• ShchepkinV., S.R. Nabiev, L.V. Nikitina, A.M. Kochurova, V.Y. Berg, S.Y. Bershitsky, G.V. Kopylova. (2020). Myosin from the ventricle is more sensitive to omecamtiv mecarbil than myosin from the atrium. Biochem. Biophys. Res. Commun. 528.4:658-663. DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.05.108. IF 2.985
• Katsnelson B.A., S.V. Klinova, O.P. Gerzen, A.A. Balakin, O.N. Lookin, R.V. Lisin, S.R. Nabiev, L.I. Privalova, I.A. Minigalieva, V.G.Panov L.B. Katsnelson, L.V. Nikitina, D.A. Kuznetsov, Y.L. Protsenko. (2020). Force-velocity characteristics of isolated myocardium preparations from rats exposed to subchronic intoxication with lead and cadmium acting separately or in combination. Food Chem. Toxicol. 144:111641. DOI: 1016/j.fct.2020.111641 IF 4.6 Q1
• Lookin O. (2020). The use of Ca-transient to evaluate Ca2+ utilization by myofilaments in living cardiac muscle. Exp. Pharmacol. Physiol. 47.11:1824-1833. DOI: 10.1111/1440-1681.13376)
• Balakin A.A., Lukin O.N., Kuznetsov D.A., Protsenko Y.L. (2020). The intracellular calcium kinetics and action potential in the ventricular myocardium of spontaneously hypertensive ISIAH rats. Biophysics 3:487-494 DOI: 10.1134/S0006350920030021
• Protsenko Y.L., S.V. Klinova, O.P. Gerzen, L.I. Privalova, I.A. Minigalieva, A.A. Balakin, O.N. Lookin, R.V. Lisin, K.A. Butova S.R. Nabiev, L.B. Katsnelson, L.V. Nikitina, B.A. Katsnelson. (2020). Changes in rat myocardium contractility under subchronic intoxication with lead and cadmium salts administered alone or in combination. Toxicology Reports 7:433–442. DOI: 1016/j.toxrep.2020.03.001 S
• Matyushenko A.M., Shchepkin D.V., Susorov D.S., Nefedova V.V., Kopylova G.V., Berg V.Y., Kleymenov S.Y., Levitsky D.I. (2019) Structural and functional properties of alpha-beta-heterodimers of tropomyosin with myopathic mutations Q147P and K49del in the beta-chain. Biophys. Res. Commun. 508.3:934-939. DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.06.043. IF 2.985
• Matyushenko A.M., N.A. Koubassova, D.V. Shchepkin, G.V. Kopylova, S.R. Nabiev, L.V. Nikitina, S.Y. Bershitsky, D.I. Levitsky, A.K. Tsaturyan. (2019). The effects of cardiomyopathy-associated mutations in the head-to-tail overlap junction of α-tropomyosin on its properties and interaction with actin. J. Biol. Macromol. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2018.09.105. IF 3.909
• Bershitsky Y., D.S. Logvinova, D.V. Shchepkin, G.V. Kopylova, A.M. Matyushenko. (2019). Myopathic mutations in the β-chain of tropomyosin differently affect the structural and functional properties of ββ- and αβ-dimers. FASEB J. DOI: 10.1096/fj.201800755R. IF 5.498
• Protsenko Y.L., B.A. Katsnelson, S.V. Klinova, O.N. Lookin, A.A. Balakin, L.V. Nikitina, O.P. Gerzen, S.R. Nabiev, I.A. Minigalieva, L.I. Privalova, V.B. Gurvich, M.P. Sutunkova, L.B. Katsnelson. (2019). Further analysis of rat myocardium contractility changes associated with a subchronic lead intoxication. Food Chem. Toxicol. 125:233–241. DOI: 1016/j.fct.2018.12.054 IF 4.6 Q1
• Lookin O., Protsenko Y. (2019). Length-dependent activation of contractility and Ca-transient kinetics in auxotonically contracting isolated rat ventricular cardiomyocytes. Physiol. 10:1473. DOI: 10.3389/fphys.2019.01473)
• Myachina T.A., Butova X.A., Lookin O.N. (2019). Development and program implementation of an algorithm to estimate the mean sarcomere length of a cardiomyocyte. Biophysics 5:732–737. DOI: 10.1134/S0006350919050178
• Protsenko Y.L., Katsnelson B.A., Klinova S.V., Lookin O.N., Balakin A.A., Nikitina L.V., Gerzen O.P., Nabiev S.R., Minigalieva I.A., Privalova L.I., Gurvich V.B., Sutunkova M.P., Katsnelson L.B. (2019). Further analysis of rat myocardium contractility changes associated with a subchronic lead intoxication. Food Chem. Toxicol. 125: 233-241. DOI: 10.1016/j.fct.2018.12.054 IF 4.6
• Lookin O., Protsenko Y. (2019). The lack of slow force response in failing rat myocardium: role of stretch-induced modulation of Ca-TnC kinetics. J. Physiol. Sci., 2:345-357 DOI: 10.1007/s12576-018-0651-3
• Koubassova N.A., S.Y. Bershitsky, A.K. Tsaturyan. (2018). Effects of an Interchain Disulfide Bond on Tropomyosin Structure: A Molecular Dynamics Study. J. Mol. Sci.; 19.11. DOI: 10.3390/ijms19113376. IF 3.687
• Matyushenko A.M., D.V. Shchepkin, G.V. Kopylova, S.Y. Bershitsky, N.A. Koubassova, A.K. Tsaturyan, D.I. Levitsky. (2018). Functional role of the core gap in the middle part of tropomyosin. FEBS J. DOI: 10.1111/febs.14369. IF 3.902
• Protsenko Y.L., B.A. Katsnelson, S.V. Klinova, O.N. Lookin, A.A. Balakin, L.V. Nikitina, O.P. Gerzen, I.A. Minigalieva, L.I. Privalova, V.B. Gurvich, M.P. Sutunkova, L.B. Katsnelson. (2018). Effects of subchronic lead intoxication of rats on the myocardium contractility. Food Chem. Toxicol. 120:378–389. DOI: 1016/j.fct.2018.07.034 IF 4.6 Q1
• Lookin O., Balakin A., Protsenko Y. (2018). Inhibition of AT1 receptors by losartan affects myocardial slow force response in healthy but not in monocrotaline-treated young rats. Physiol. Biophys. 37.2:153-162. DOI: 10.4149/gpb_2017025
• Balakin A., Kuznetsov D., Protsenko Y. (2018). The phenomena of mechanical interaction of segments of hypertrophied myocardium. Prog. Biophys. Mol. Biol. 133:20-26. DOI: 10.1016/j.pbiomolbio.2017.10.002
• Protsenko Y.L., Kuznetsov D.A., Lisin R.V., Lukin O.N., Balakin A.A. (2018). Effect of calcium on slow force responses in isolated right ventricle preparations of healthy and hypertrophied myocardium in male and female rats. Exp. Biol. Med. 165.3:285-288 DOI: 10.1007/s10517-018-4158-y
• Lookin O.N., Protsenko Y.L. (2018). Deficiency of length-dependent activation of contraction in the cardiac muscle of rats with heart failure: assessment of the muscle strip and single cell levels. Biophysics 3:441-448 DOI: 10.1134/S0006350918030132
• Lookin O., Protsenko Y. (2018). The deficiency in slow force response to sudden stretch in failing rat myocardium is associated with altered stretch-dependent modulation of Ca-TnC kinetics. Eur. Heart J. 39(Suppl_1):ehy564.P940. DOI: 10.1093/eurheartj/ehy564.P940
• Shchepkin D.V., L.V. Nikitina, S.Y. Bershitsky, G.V. Kopylova. (2017). The isoforms of α-actin and myosin affect the Ca²⁺ regulation of the actin-myosin interaction in the heart. Biophys. Res. Commun. 490.2:324-9. DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.06.043. IF 2.466
• Shchepkin D.V., S.R. Nabiev, G.V. Kopylova, A.M. Matyushenko, D.I. Levitsky, S.Y. Bershitsky, A.K. Tsaturyan (2017). Cooperativity of myosin interaction with thin filaments is enhanced by stabilizing substitutions in tropomyosin. Muscle Res. Cell Motil. DOI 10.1007/s10974-017-9472-x. IF 2.071
• Bershitsky S.Y., N.A. Koubassova, M.A. Ferenczi, G.V. Kopylova, T. Narayanan, A.K. Tsaturyan (2017). The closed state of the thin filament is not occupied in fully activated skeletal muscle. J. 112.7:1455–61. DOI: 10.1016/j.bpj.2017.02.017. IF 3.656
• Matyushenko A.M., D.V. Shchepkin, G.V. Kopylova, K.E. Popruga, N.V. Artemova, A.V. Pivovarova, S.Y. Bershitsky, D.I. Levitsky (2017). Structural and Functional Effects of Cardiomyopathy-Causing Mutations in the Troponin T-Binding Region of Cardiac Tropomyosin. Biochemistry 1:250-9. DOI: 10.1021/acs.biochem.6b00994. IF 2.98
• Matyushenko A.M., N.V. Artemova, D.V. Shchepkin, G.V. Kopylova, S.R. Nabiev, L.V. Nikitina, D.I. Levitsky, S.Y. Bershitsky (2017). The interchain disulfide cross-linking of tropomyosin alters its regulatory properties and interaction with actin filament. Biophys. Res. Commun. 482:305-9. DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.11.059. IF 2.371
• Protsenko Y.L., Balakin A.A., Kuznetsov D.A., Kursanov A.G., Lisin R.V., Mukhlynina E.A., Lookin O.N. (2017). Contractility of right ventricular myocardium in male and female rats during physiological and pathological hypertrophy. Exp. Biol. Med. 162.3:303-305. DOI: 10.1007/s10517-017-3600-x
• Peyronnet R., Bollensdorff C., Capel R.A., Rog-Zielinska E.A., Woods C.E., Charo D.N., Lookin O., Fajardo G., Hoe M., Quertermous T., Ashley E.A., Kohl P. (2017). Load-dependent effects of apelin on murine cardiomyocytes. Biophys. Mol. Biol. 130(Part B):333-343 (doi: 10.1016/j.pbiomolbio.2017.09.013)
• Kopylova G.V., S.N. Nabiev, L.V. Nikitina, D.V. Shchepkin, Y. Bershitsky (2016). The properties of the actin-myosin interaction in the heart muscle depend on the isoforms of myosin but not of α-actin. Biochem. Biophys. Res. Commun. 476.4:648-53. DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.06.013. IF 2.371
• Koubassova N.A., S.Y. Bershitsky, M.A. Ferenczi,·T. Narayanan, A.K. Tsaturyan (2016) Tropomyosin movement is described by a quantitative high-resolution model of X-ray diffraction of contracting muscle. Biophys. J. 46:335–42. DOI: 10.1007/s00249-016-1174-6. IF 1.472
• Nabiev S.R., D.A. Ovsyannikov, G.V. Kopylova, D.V. Shchepkin, A.M. Matyushenko, N.A. Koubassova, D.I. Levitsky, A.K. Tsaturyan, S.Y. Bershitsky (2015). Stabilizing the Central Part of Tropomyosin Increases the Bending Stiffness of the Thin Filament. J., 109.2:373-9. DOI: 10.1016/j.bpj.2015.06.006. IF 3.972
• Nabiev S.R., D.A. Ovsyannikov, A.K. Tsaturyan and S.Y. Bershitsky (2015). The lifetime of the actomyosin complex in vitro under load corresponding to stretch of contracting muscle. Biophys. J. 44.6:457-63. DOI: 10.1007/s00249-015-1048-3. IF 2.474
• Lookin O.N., Protsenko Y.L. (2016). The kinetics of cytosolic calcium in the right ventricular myocardium of guinea pigs and rats. Biophysics 1:119-132 DOI: 10.1134/S0006350916010140
• Lookin O., Kuznetsov D., Protsenko Y. (2015). Sex differences in stretch-dependent effects on tension and Ca²⁺ transient of rat trabeculae in monocrotaline pulmonary hypertension. J. Physiol. Sci. 65:89-98. DOI: 10.1007/s12576-014-0341-8
• Lookin O., Balakin A., Kuznetsov D., Protsenko Y. (2015). The length-dependent activation of contraction is equally impaired in impuberal male and female rats in monocrotaline-induced right ventricular failure. Clin. Exp. Pharmacol. Physiol. 11:1198-1206. DOI: 10.1111/1440-1681.12471)
• Matyushenko A.M., Artemova N.V., Shchepkin D.V., Kopylova G.V., Bershitsky Y., Tsaturyan A.K., Sluchanko N.N., Levitsky D.I. (2014). Structural and functional effects of two stabilizing substitutions, D137L and G126R, in the middle part of α-tropomyosin molecule. FEBS J. 281, 2004-16. DOI: 10.1111/febs.12756. IF 4.001
• Ferenczi M.A., S.Y. Bershitsky, N.A. Koubassova, G.V. Kopylova, M. Fernandez, T. Narayanan, A.K. Tsaturyan (2014). Why muscle is an efficient shock absorber. PLoS One. DOI: 10.1371/journal.pone.0085739. IF 534
• Markhasin V.S., Balakin A., Katsnelson L.B., Konovalov P., Lookin O., Protsenko Y., Solovyova O. (2012). Slow force response and auto-regulation of contractility in heterogeneous myocardium. Biophys. Mol. Biol. 110:305-318. DOI: 10.1016/j.pbiomolbio.2012.08.011
• Tsaturyan A.K., S.Y. Bershitsky, N.A. Koubassova, M. Fernandez,T. Narayanan and M.A. Ferenczi. (2011). The fraction of myosin motors that participate in isometric contraction of rabbit muscle fibers at near-physiological temperature. J., 101:404-410. IF 3.653
• Markhasin V.S., Balakin A.A., Protsenko Y.L., Solovyova O. (2011). Activation sequence of cardiac muscle in simplified experimental models: relevance for cardiac mechano electric coupling», Ch. 21 in Cardiac Mechano-Electric Coupling & Arrhythmias 2nd edition, eds. Dr's Kohl, Sachs and Franz, pp 153-159
• Bollensdorff C., Lookin O., Kohl P. (2011). Assessment of contractility in intact ventricular cardiomyocytes using the dimensionless ‘Frank–Starling Gain’ index. Pflugers Arch. 1:39-48. DOI: 10.1007/s00424-011-0964-z
• Katsnelson L.B., Solovyova O., Balakin A., Lookin O., Konovalov P., Protsenko Y., Sulman T., Markhasin V.S. (2011). Contribution of mechanical factors to arrhythmogenesis in calcium overloaded cardiomyocytes: model predictions and experiments. Biophys. Mol. Biol. 107:81-89. DOI: 10.1016/j.pbiomolbio.2011.06.001
• Shchepkin D.V., G.V. Kopylova, L.V. Nikitina, L.B. Katsnelson, S.Y. Bershitsky. (2010). Effects of cardiac myosin binding protein-C on the regulation of interaction of cardiac myosin with thin filament in an in vitro motility assay. Biophys. Res. Commun. 401:159-163. IF 2.595
• Bershitsky S.Y., N.A. Koubassova, P.M. Bennett, M.A. Ferenczi, D.A. Shestakov and A.K. Tsaturyan. (2010). Myosin heads contribute to the maintenance of filament order in relaxed rabbit muscle. J. 99.6:1827-1834. IF 4.218
• Bershitsky S.Y., M.A. Ferenczi, N.A. Koubassova and A.K. Tsaturyan. (2009). Insight into the actin-myosin motor from x-ray diffraction on muscle. Front. Biosci. 14:3188-3213. IF 3.736
• Koubassova N.A., S.Y. Bershitsky, M.A. Ferenczi and A.K. Tsaturyan. Direct modeling of X-ray diffraction pattern from contracting skeletal muscle. (2008). J. 95.6:2880-94. IF 4.683
• Solovyova O., Katsnelson L.B., Kohl P., Konovalov P., Lookin O., Moskvin A.S., Vikulova N., Protsenko Y.L., Markhasin V. (2006). Activation sequence as a key mechanism of functional self-organization of myocardium. Philosophical Transactions The Royal Soc. A, 364:1367-1383. DOI: 10.1098/rsta.2006.1777
• Ferenczi M.A., Bershitsky S.Y., Koubassova N., Siththanandan V., Helsby W.I., Panine P., Roessle M., Narayanan T. and Tsaturyan A.K. (2005). The ‘roll and lock’ mechanism of force generation in muscle. Structure 1:131-141. IF 5.543
• Tsaturyan A.K., Koubassova N., Ferenczi M.A., Narayanan T., Roessle M. and Bershitsky S.Y. (2005). Strong binding of myosin heads stretches and twists the actin helix. J. 88.3, 1902-1910. IF 4.507
• Protsenko Y.L., Routkevitch S.M., Gur’ev V.Y., Katsnelson L.B., Solovyova O., Lookin O.N., Balakin A.A., Kohl P., Markhasin V.S. (2005). Hybrid duplex – a novel method to study the contractile function of heterogeneous myocardium. American J. Physiol. - Heart Circ. Physiol. 289:H2733-2746. DOI: 10.1152/ajpheart.00306.2005
• Bennett P.M., Tsaturyan A.K. and Bershitsky S.Y. (2002). Rapid cryofixation of rabbit muscle fibres after a temperature jump. Microscopy, 206.2:152–160, 2002. IF 2.15
• Bershitsky S.Y. and Tsaturyan A.K. (2002). The elementary force generation process probed by temperature and length perturbations in muscle fibres from the rabbit. Physiol., 540.3:971-988. IF 4.476
• Tsaturyan A.K., Bershitsky S.Y., Burns R., He Z.-H. and Ferenczi M.A. (1999.) Structural responses to the photolytic release of ATP in frog muscle fibres observed by time-resolved X-ray diffraction. J Physiol. 520:681-696. IF 4.552
• Tsaturyan, A. K., Bershitsky, S. Y., Burns, R. and Ferenczi, M. A. (1999). Structural changes in the actin-myosin cross-bridges associated with force generation induced by temperature jump in permeabilized frog muscle fibers. J. 77:354-372. IF 4.58
• Bershitsky S.Y., Tsaturyan A.K., Bershitskaya O.N., Mashanov, G.I., Brown, P., Burns, R., Ferenczi M.A. (1997) Muscle force is generated by myosin heads stereospecifically attached to actin Nature 388:186-190. IF 27.368.
• Bershitsky, S.Y., A.K. Tsaturyan, O.N. Bershitskaya, G.I. Mashanov, P. Brown, M. Webb and M.A. Ferenczi (1996) Mechanical and structural properties underlying contraction of skeletal muscle fibers after partial 1-ethyl-3[3-(dimethylamino)propyl]carbodiimide cross-linking. J. 71:1462-1474. IF 4.713
• Bershitsky, S.Y. and A.K. Tsaturyan (1995) Force generation and work production by covalently cross-linked actin-myosin cross-bridges in rabbit muscle fibers. J. 69:1011-1021. IF 4.325
• Bershitsky, S.Y. and A.K. Tsaturyan (1992). Tension responses to Joule temperature jump in skinned rabbit muscle fibres. Physiol. 447:425-448. IF 4.843

Патенты

• Патент №2636768 (2017): Лисин Р.В., Проценко Ю.Л., Балакин А.А. «Устройство для фиксации изолированных мышечных препаратов».
• Патент №189320 (2019): Кузнецов Д.А., Проценко Ю.Л., Балакин А.А. «Устройство для фиксации мелких и средних лабораторных животных при проведении хирургических вмешательств под ингаляционной анестезией».
• Патент №2712954 (2020): Привалова Л.И., Клинова С.В., Минигалиева И.А., Сутункова М.П., Валамина И.Е., Макеев О.Г., Проценко Ю.Л., Никитина Л.В., Герцен О.П., Гурвич В.Б., Кацнельсон Б.А. «Способ повышения устойчивости организма к комбинированному вредному действию свинца и кадмия».

Информация о материале

Статьи

01 апреля 2015

Просмотров: 2406

Основные публикации

1. Klinova S.V., Katsnelson B.A., Minigalieva I.A., Gerzen O.P., Balakin A.A., Lisin R.V., Butova K.A., Nabiev S.R., Lookin O.N., Katsnelson L.B., Privalova L.I. Cardioinotropic Effects in Subchronic Intoxication of Rats with Lead and/or Cadmium Oxide Nanoparticles. International Journal of Molecular Sciences, 2021. V. 22(7), p.3466 (Q1, IF=4.556).
2. A. Khokhlova, T. Myachina, X. Butova, Volzhaninov D., Berg V., Kochurova A., Kuznetsov D, Mukhlynina E., Kopylova G., Shchepkin D. Differing effects of estrogen deficiency on the contractile function of atrial and ventricular myocardium. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2021. V. 541, pp. 30-35 (Q2, IF = 2.985)
3. Gonchar A. D., Kopylova G. V., Kochurova A. M., Berg V. Y., Shchepkin D. V., Koubasova N. A., Tsaturyan A. K., Kleymenov S. Y., Matyushenko A. M. Levitsky D.I. Effects of myopathy-causing mutations R91P and R245G in the TPM3 gene on structural and functional properties of slow skeletal muscle tropomyosin. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2021. V. 534.pp. 8–13. (Q2, IF = 2.985)
4. Lookin O, Butova X, Protsenko Y. The role of pacing rate in modulatory effect of beat-to-beat deformation on immediate and delayed changes in force and Ca-transient of cardiac muscle. Progress in Biophysics and Molecular Biology. 2021, V. 159.pp. 34-45. (Q3, IF = 2.175)
5. M. B. Baykenova, V. A. Chereshnev, K. V. Sokolova, I. F. Gette, V. V. Emelianov, I. G. Danilova. Insulin-positive cells in liver and exocrine part of pancreas in animals with experimental diabetes mellitus. Bulletin of Siberian Medicine. 2021. V. 19 (4), pp. 6-13 (Scopus, WoS).
6. X.A.Butova, T.A.Myachina, A.D.Khokhlova A combined Langendorff-injection technique for simultaneous isolation of single cardiomyocytes from atria and ventricles of the rat heart. MethodsX, 2021.V. 8, 101189. (Scopus Q2, WoS Q4)
7. Kopylova, G.V., Matyushenko, A.M., Berg, V.Y., Levitsky D.I. Bershitsky S.Y, Shchepkin D.V. Acidosis modifies effects of phosphorylated tropomyosin on the actin-myosin interaction in the myocardium. J Muscle Res Cell Motil, 2021. (Q4, IF = 1.737)
8. Katsnelson B.A., Klinova S.V., Gerzen O.P., Balakin A.A., Lookin O.N., Lisin R.V., Nabiev S.R., Privalova L.I., Minigalieva I.A., Panov V.G., Katsnelson L.B., Nikitina L.V., Kuznetsov D.V. and Protsenko Y.L. Force-velocity characteristics of isolated myocardium preparations from rats exposed to subchronic intoxication with lead and cadmium acting separately or in combination. Food and Chemical Toxicology, 2020. p.111641 (Q1, IF=4.679).
9. Khokhlova A., Konovalov P., Iribe G., Solovyova O. Katsnelson L. The Effects of Mechanical Preload on Transmural Differences in Mechano-Calcium-Electric Feedback in Single Cardiomyocytes: Experiments and Mathematical Models. Frontiers in Physiology, V. 11, article 171. p. 1-15. (Q1, IF = 3.367)
10. Dokuchaev A., Panfilov A.V., & Solovyova O. Myocardial Fibrosis in a 3D Model: Effect of Texture on Wave Propagation. Mathematics, 2020. 8(8), 1352. (Q1, IF = 1.747)
11. Matyushenko A.M., Nefedova V.V., Shchepkin D.V., Kopylova G.V., Berg V.Y., Pivovarova A.V., Kleymenov S.Y., Bershitsky S.Y., Levitsky D.I. Mechanisms of disturbance of the contractile function of slow skeletal muscles induced by myopathic mutations in the tropomyosin TPM3 gene. FASEB Journal, 2020, V. 34, pp. 13507-13520. (Q1, IF = 4.966)
12. Di Achille P., Parikh J., Khamzin S., Solovyova O., Kozloski J., Gurev V. Model order reduction for left ventricular mechanics via congruency training. PLOS ONE, 2020. V. 15(1): e0219876. (Q2, IF = 2.74)
13. Shchepkin D. V., Nabiev S. R., Nikitina L. V., Kochurova A. M., Berg V. Y., Bershitsky S. Y, Kopylova G. V. Myosin from the ventricle is more sensitive to omecamtiv mecarbil than myosin from the atrium. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2020. V. 528(4), pp. 658-663. (Q2, IF = 2.985)
14. Protsenko Y.L., Katsnelson B.A., Klinova S.V., Lookin O.N., Balakin A.A., Nikitina L.V., Gerzen O.P., Nabiev S.R., Minigalieva I.A., Privalova L.I., Gurvich V.B., Sutunkova M.P., Katsnelson L.B. Further analysis of rat myocardium contractility changes associated with a subchronic lead intoxication. Food and chemical toxicology – 2019, 233-241 (Q1, IF=4.679).
15. Matyushenko A.M., Shchepkin D.V., Susorov D.S., Nefedova V.V., Kopylova G.V., Berg V.Y., Kleymenov S.Y., Levitsky D.I. Structural and functional properties of alpha-beta-heterodimers of tropomyosin with myopathic mutations Q147P and K49del in the beta-chain. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2021. 508(3). pp. 934-939. (Q2, IF = 2.985).

Патенты и свидетельства

1. Привалова Л.И., Клинова С.В., Минигалиева И.А., Сутункова М.П., Валамина И.Е., Макеев О.Г., Проценко Ю.Л., Никитина Л.В., Герцен О.П., Гурвич В.Б., Кацнельсон Б.А. 2020. «Способ повышения устойчивости организма к комбинированному вредному действию свинца и кадмия» (патент №2712954).
2. Волжанинов Д.А. 2020. «Программа управления цифровыми манипуляторами для задания последовательного растяжения биологической ткани или одиночной клетки» (№2021610500).

Информация о материале

Статьи

01 апреля 2015

Просмотров: 2699

Основные публикации (с 2017 года)

2021

1. Osman N. Kanwugu, Tatiana V. Glukhareva, Irina G. Danilova & Elena G. Kovaleva (2021) Natural antioxidants in diabetes treatment and management: prospects of astaxanthin, Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 2021 Feb 16;1-24. WoS, Q1 DOI: https://doi.org/10.1080/10408398.2021.1881434 https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/10408398.2021.1881434
2. Ostroushko A.A., Grzhegorzhevskii K.V., Medvedeva S.Yu., Gette I.F., Tonkushina M.O., Gagarin I.D., Danilova I.G. Physicochemical and biochemical properties of the Keplerate-type nanocluster polyoxomolybdates as promising components for biomedical use // Nanosystems: physics, chemistry, mathematics, 2021, 12 (1), P. 1–35. Scopus, WoS, РИНЦ DOI: https://doi.org/10.17586/2220-8054-2021-12-1-81-112 http://www.mathnet.ru/php/archive.phtml?wshow=paper&jrnid=nano&paperid=590&option_lang=eng
3. В. П. Ремез, И. Г. Данилова, И. Ф. Гетте, С. А. Бриллиант, В. А. Поздина. Антианемическое действие композиции, содержащей гексацианоферрат железа-калия-натрия, сульфат железа, сульфат калия и фармакопейную микроцеллюлозу // Химико-фармацевтический журнал, 2021, том 55, №4, стр 39-43 (Scopus, WoS = 0,53) DOI: https://doi.org/10.30906/0023-1134-2021-55-4-39-43
4. Eltyshev A.K., Dzhumaniyalov T.H., Suntsova P.O., Minin A.S., Pozdina V.A., Dehaen W., Benassi E., Belskaya N.P. 3-Aryl-2-(thiazol-2-y)acrylonitriles assembled with aryl/hetaryl rings: Design of the optical properties and application prospects // Dyes and Pigments. 2020(2021). V.184.108836 (Scopus, WoS, Q1, IF = 4,613) DOI: https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2020.108836
5. В. А. Поздина, У. В. Зведенинова, М. В. Улитко, 4, И. Г. Данилова, М. Т. Абидов. Иммунофенотипическая и морфометрическая оценка культуры макрофагов костного мозга стимулированных аминодигидрофталазиндионом натрия in vitro // Цитология. 2021 (в печати) (РИНЦ (IF = 0,62), Scopus).

2020

1. Duru K. C., Mukhlynina E. A., Moroz G. A., Gette I. F., Danilova I. G., Kovaleva E. G. Anti-diabetic effect of isoflavone rich kudzu root extract in experimentally induced diabetic rats // Journal of Functional Foods. – 2020. – 68. – 103922. doi: https://doi.org/10.1016/j.jff.2020.103922,(Scopus, WOS) Q1 (SJR 2020 0,99)
2. Ostroushko А.А., Gagarin I.D, Grzhegorzhevskii K.V., Gette I.F., Vlasov D.A., Ermoshin A.A., Antosyuk O.N., Shikhova S.V., Danilova I.G. The physicochemical properties and influence on living organisms of nanocluster polyoxomolybdates as prospective bioinspired substances (based on materials from the plenary lecture)// Journal of Molecular Liquids.-2020-301-110910 Wos Q1, IF-5,065, Scopus DOI: https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.110910 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0167732218357866
3. Baykenova M., Chereshnev V.A., Sokolova K.V., Gette I.F., Emelyanov V.V., Danilova I.G. Insulin-positive cells in liver and exocrine part of pancreas in animals with experimental diabetes mellitus / Bulletin of Siberian Medicine (2020) (SCOPUS) Q4 (SJR 2020 0,14) http://dx.doi.org/10.20538/1682-0363-2020-4-6-13 перевод: Байкенова М.Б., Черешнев В.А., Соколова К.В., Гетте И.Ф., Емельянов В.В., & Данилова И.Г. (2020). ИНСУЛИН-ПОЗИТИВНЫЕ КЛЕТКИ ПЕЧЕНИ И ЭКЗОКРИННОЙ ЧАСТИ ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ У ЖИВОТНЫХ С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ. Бюллетень сибирской медицины, 19 (4), 6-13. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1756464620301468
4. В. А. Поздина, И. Г. Данилова, М. Т. Абидов. Иммунофенотипические особенности макрофагов печени и перитонеальной области животных с моделью сахарного диабета 1 типа и их коррекция аминодигидрофталазиндионом натрия in vitro // Цитология. 2020. том 62. №8. с. 581-590. (РИНЦ (IF = 0,62), Scopus) DOI: https://doi.org/10.31857/S0041377120080064
5. Pdxl Gene Production and Extra-Islet Insulin-Positive Cells in Experimental Type 2 Diabetes and after Injections of Sodium Aminophthalhydrazide in Rats // Proceedings - 2020 Ural Symposium on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology, USBEREIT 2020 (IEEE Inc.) Proceedings - 2020 Ural Symposium on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology, USBEREIT 2020 May 2020, Article # 9117708, Pages 113-116 https://doi.org/10.1109/USBEREIT48449.2020.9117708 (2020 г.) SCOPUS https://ieeexplore.ieee.org/document/9117708
6. Gagarin, A.A., Suntsova, P.O., Minin, A.S., Pozdina, V.A., Slepukhin, P.A., Benassi, E., Belskaya, N.P. Two Approaches for the Synthesis of Fused Dihydropyridines via a 1,6-Electrocyclic Reaction: Fluorescent Properties and Prospects for Application // Journal of Organic Chemistry 2020 Volume 85, Issue 21, 6 November 2020, Pages 13837-13852 (Scopus, WoS, Q1, IF = 4,8) DOI: https://doi.org/10.1021/acs.joc.0c01934
7. Obydennov K.L., Kalinina T.A., Vysokova O.A., Slepukhin P.A., Pozdina V.A., Ulitko M.V., Glukhareva T.V. The different modes of chiral [1,2,3]triazolo[5,1-b][1,3,4,] thiadiazines: Crystal packing, conformation investigation and cellular activity // Acta Crystallographica Section C: Structural Chemistry. 2020. V.76. P.795-809. (Scopus, WoS, Q3, IF = 0,981) DOI: https://doi.org/10.1107/S2053229620009328
8. Yulia Klyueva, Irina Danilova, Viktor Emelianov, Irina Gette, Ekaterina Trofimova Morphofunctional condition of the pancreatic insular apparatus in old rats with alloxan-induced diabetes and its correction with lipoic acid // BIO Web of Conferences 22, 02020 (2020) BIO Web Conf. Volume 22, 2020 International Conference “Longevity Interventions 2020” (ICLI 2020) Article Number 02020 Number of page(s) 8 https://doi.org/10.1051/bioconf/20202202020 (2020 г.) WOS https://www.bio-conferences.org/articles/bioconf/abs/2020/06/bioconf_icli2020_02020/bioconf_icli2020_02020.html

2019

1. Danilova I.G., Yushkov B.G., Kazakova I.A., Belousova A.V., Minin A.S., Abidov M.T. Recruitment of macrophages and bone marrow stem cells to regenerating liver promoted by sodium phthalhydrazide in mice. BIOMEDICINE & PHARMACOTHERAPY. 2019, 110, 594-601 DOI: https://doi.org/10.1016/j.biopha.2018.07.086 WoS; Q1; IF 3.457 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0753332218312642
2. Duru K.C., Kovaleva E.G., Danilova I.G., van der Bijl P. The pharmacological potential and possible molecular mechanisms of action of Inonotus obliquus from preclinical studies // Phytother Res. 2019 Aug; 33 (8):1966-1980. doi: https://doi.org/10.1002/ptr.6384 Epub 2019 Jun 17 (Wos, IF-3,76) Q2 (SJR 2020 1,02) https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ptr.6384
3. Duru Kingsley C., Kovaleva Elena G., Danilova, Irina G, Belousova Anna V. Production and assessment of novel probiotic fermented oat flour enriched with isoflavones // LWT - Food Science and Technology (2019 г.) Volume 111, August 2019, Pages 9-15. (WOS SCOPUS) Q1 (SJR 2020 1,26) https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0023643819304141

2018

1. Duru K.C., Kovaleva E.G., Danilova I.G., P. van der Bijl, Belousova A.V. The potential beneficial role of isoflavones in type 2 diabetes mellitus // Nutrition Research. –2018. № 59. – P. 1 – 15. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nutres.2018.06.005. (Scopus; IF = 2.7) Q2 (SJR 2020 0,84) 
2. Liu, G., Chen, Z., Danilova, I. G., Bolkov, M. A., Tuzankina, I. A., Liu, G. Identification of miR-200c and miR141-Mediated lncRNA-mRNA Crosstalks in Muscle-Invasive Bladder Cancer Subtypes // Frontiers in Genetics. - 2018. - 9, [422]. DOI: https://doi.org/10.3389/fgene.2018.00422 WoS; Q1; IF 4.15 https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fgene.2018.00422/full
3. Danilova I.G., Chereshnev V.A., Blinkova N.B., Medvedeva S.J., Gette I.F., Belousova A.V., Abidov M.T. MORPHOLOGICAL RESTRUCTURING OF KIDNEYS IN RATS WITH ALLOXAN DIABETES SUBJECTED TO STIMULATION OF MACROPHAGE FUNCTIONAL ACTIVITY // Morphology. 2018. Vol. 154, № 4. P. 58-64. https://elibrary.ru/item.asp?id=35606294
4. Danilova I., Yemelianov V., Gette I., Medvedeva S., Bulavintceva T., Chereshneva M., Sidorova L., Chereshnev V., Sokolova K. Cytokine regulation of regenerative processes in pancreatic gland in alloxan-induced diabetic rats, and it correction by 1,3,4-Thiadiazine composition and lipoic acid // Medical Immunology. - 2018. Т. 20(1). С. 35-44. DOI: https://doi.org/10.15789/1563-0625-2018-1-35-44. (Scopus, IF = 0.11; РИНЦ) Q4 (SJR 2020 0,13) https://elibrary.ru/item.asp?id=32381134
5. Duru K.C., Kovaleva E.G., Danilova I.G., P. van der Bijl, Belousova A.V. The potential beneficial role of isoflavones in type 2 diabetes mellitus // Nutr Res. - 2018 Nov;59:1-15. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nutres.2018.06.005. Epub 2018 Jun 28. (SCOPUS) Q2 (SJR 2020 0,84) 

2017

1. Danilova IG, Bulavintceva TS, Gette IF, Medvedeva SY, Emelyanov VV, Abidov MT.Partial recovery from alloxan-induced diabetes by sodium phthalhydrazide in rats // Biomed Pharmacother. 2017 Aug 21;95:103-110. doi: https://doi.org/10.1016/j.biopha.2017.07.117. (WOS,Scopus; If-3,01) Q1 (SJR 2020 1,32)

Информация о материале

Статьи

12 марта 2015

Просмотров: 7147

Оглавление

• Основание ИИФ УрО РАН
• Лаборатории Института
• Научное направление «Иммунные механизмы регуляции физиологических функций»
  • Лаборатория иммунофизиологии и иммунофармакологии
  • Лаборатория иммунологии воспаления
  • Лаборатория морфологии и биохимии
  • Лаборатория иммунопатофизиологии
• Научное направление «Молекулярные механизмы мышечных сокращений и биомеханика неоднородного миокарда»
  • Лаборатория биологической подвижности
  • Лаборатория математической физиологии им. чл.-корр. В.С. Мархасина
  • Лаборатория трансляционной медицины и биоинформатики
• Центр коллективного пользования
• Диссертационный совет
• Образовательная деятельность института: аспирантура

Основание ИИФ УрО РАН

В 2023 году Институт иммунологии и физиологии УрО РАН, директором-организатором которого является Валерий Александрович Черешнев, отмечает 20-летний юбилей. Первый шаг в формировании коллектива института был сделан в 2000 году, когда согласно постановлению Президиума УрО РАН № 1–9 от 20 января 2000 года с целью дальнейшего развития фундаментальных научных исследований в области физиологии на Урале на базе Екатеринбургского отдела молекулярной и клеточной биомеханики Института физиологии Коми НЦ УрО РАН (заведующий отделом профессор В. С. Мархасин) был создан Екатеринбургский филиал Института экологии и генетики микроорганизмов (ИЭГМ) УрО РАН (директор В. А. Черешнев). В структуре филиала было два отдела: иммунологии (лаборатории иммунологии регенерации, иммуноскрининга и иммунологии воспаления); молекулярной и клеточной биомеханики (лаборатории биофизики и математического моделирования, биомеханики, молекулярных механизмов мышечного сокращения).

Далее уже на базе Екатеринбургского филиала ИЭГМ был сформирован Институт иммунологии и физиологии УрО РАН (постановление Президиума РАН № 39 от 28 января 2003 года). Были утверждены основные направления научных исследований: иммунные механизмы регуляции физиологических функций, молекулярные механизмы мышечного сокращения и биомеханика неоднородного миокарда. Почти 15 лет (до конца 2017-го) институт возглавлял В. А. Черешнев, с 2018 года по настоящее время он является научным руководителем и главным научным сотрудником института. Короткое время заместителем директора по научной работе был профессор Артур Васильевич Осипенко, с 2003 по 2017 год — член-корреспондент РАН Борис Германович Юшков.

В конце 1990-х — начале 2000-х на промышленно-ориентированном Урале фактически не было ни одного академического института, занимающегося биомедицинскими исследованиями, поэтому идея учреждения института была поддержана руководством академии и правительством Российской Федерации. На этапе формирования института единственным сложившимся коллективом сотрудников был отдел Владимира Семеновича Мархасина, занимающийся исследованиями физиологии мышц и сердца, и все новые направления требовалось начинать с нуля, организовать и оборудовать новые лаборатории, привлекать специалистов из различных областей иммунологии и физиологии, мотивировать их сменить место работы. Конечно, главенствующая организаторская роль принадлежит В. А. Черешневу. Одним из первых иммунологическое направление исследований Валерия Александровича поддержал профессор Е. Ю. Гусев, переехавший в Екатеринбург из Перми и вместе с ним разрабатывавший теорию патогенеза системного воспаления. Затем со своими перспективными научными идеями и коллективом учеников присоединился профессор Б. Г. Юшков, перешедший в институт из Уральского государственного университета. Он стал одним из основателей нового направления иммунофизиологии, которое объединяет иммунологические механизмы регуляции физиологических функций в единую систему. Вслед за Борисом Германовичем в институт перешли из Уральского медицинского университета доцент И. Г. Данилова и доцент С. Ю. Медведева, которые открыли новое направление биохимических и морфологических исследований. Коллектив института стал объединять единомышленников, понимающих важность синтеза фундаментальных исследований в области иммунологии и физиологии с практической медициной, что привлекло немало специалистов из разных областей науки. Так, новое клинико-физиологическое направление иммуноофтальмологии привнесено в институт профессором М. В. Черешневой, сформировалась клиническая группа профессора И. А. Тузанкиной с лабораторно-клинической базой в областной клинической детской больнице и направлением иммунологии в онтогенезе, начала работать научная группа профессора Я. Б. Бейкина, руководителя одного из ведущих клинико-диагностических центров Екатеринбурга, образовалась группа профессора П. А. Сарапульцева, в состав института вошла научная группа профессора С. П. Тепловой из Челябинского медуниверситета, последователи которой под руководством профессора А. В. Зурочки продолжают трудиться в институте и сегодня. В различное время здесь работали профессор С. В. Сибиряк из Уфы, ведущий специалист в области иммунофармакологии, профессор Н. Н. Чучкова из Ижевска, специалист в области биомедицины, привнесшие в институт новые направления исследований в области иммунологии.

Новые направления исследований требовали расширения и инструментальной базы. Именно в нашем институте появился единственный на Урале конфокальный микроскоп. Он не только непрерывно востребован сотрудниками всех экспериментальных лабораторий института, но и привлекает многочисленные хоздоговорные работы. Можно смело констатировать, что сегодня институт обладает инфраструктурой, позволяющей выполнять исследования мирового уровня. Здесь создан Центр коллективного пользования, который год за годом наращивает долю привлеченных исследований в различных областях биомедицины.

В 2018 году на пост директора была избрана д.ф.-м.н., профессор Ольга Эдуардовна Соловьёва, под ее руководством институт работает и сегодня. Заместителем директора по научной работе с 2018 по 2023 год была д.б.н., доцент Ирина Георгиевна Данилова, заведующая лабораторией биохимии и морфологии, которую в текущем году сменила с.н.с. лаборатории иммунологии воспаления к.б.н. Наталья Владимировна Зотова.

Сегодня благодаря высокой квалификации сотрудников и востребованности результатов научных исследований Институт сотрудничает с ведущими российскими и зарубежными исследовательскими центрами, включая МГУ, НИМЦ имени Алмазова, ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН, НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера, ФИЦы (Коми НЦ, Пермский, Оренбургский) и институты УрО РАН (ИФМ, ИОС, ИММ), университеты (УрФУ, ЮУрГУ, УГМУ, ПГМУ), Военно-медицинскую академию имени С. М. Кирова, а также Хуачжунский университет науки и технологий, Институт иммунологии и геномики человека АН РУз, университеты Гента, Фрайбурга, институты Словацкой академии наук, IBM Research.

Развитие современной науки невозможно без распространения знаний, опыта и популяризации полученных результатов исследования. Важной вехой развития биомедицинских исследований на Урале стало основание в 2004 году журнала «Вестник Уральской медицинской академической науки», учредителем которого стал ИИФ УрО РАН совместно с Уральским государственным медицинским университетом. Бессменный главный редактор журнала — В. А. Черешнев, заместитель главного редактора — Б. Г. Юшков, в редколлегию входят ведущие специалисты института.

В Институте с момента основания активно ведется подготовка молодых научных кадров как в аспирантуре, так и в созданных научных школах: «Экологическая иммунология и биотехнология» (научный руководитель — академик РАН В. А. Черешнев), «Физиология и биофизика миокарда» (научный руководитель — член-корреспондент РАН В. С .Мархасин) и «Иммунофизиология и иммунопатофизиология» (научный руководитель — член-корреспондент РАН, д.м.н., профессор, заслуженный деятель науки РФ Б. Г. Юшков). Более того, уже самими молодыми учеными, воспитанниками института, ведется работа по популяризации науки среди школьников и населения города: проводятся экскурсии и лектории по экспериментальной работе и физиологии, на сайте института ведется научный блог, поддерживается сотрудничество с СУНЦ и учреждениями высшего образования региона.

Лаборатории института

Согласно Уставу ИИФ УрО РАН его цели, предмет и виды деятельности включают проведение фундаментальных, поисковых и прикладных научных исследований по следующим направлениям:

• иммунные механизмы регуляции физиологических функций;
• молекулярные механизмы мышечных сокращений и биомеханика неоднородного миокарда.

Лаборатории института создавались и продолжают работать в рамках этих направлений.

Научное направление «Иммунные механизмы регуляции физиологических функций»

В настоящее время в рамках направления работают следующие лаборатории:

• лаборатория иммунофизиологии и иммунофармакологии,
• лаборатория иммунологии воспаления,
• лаборатория морфологии и биохимии,
• лаборатория иммунопатофизиологии.

Лаборатория иммунофизиологии и иммунофармакологии

В 2000 году в Екатеринбургском филиале Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН была создана лаборатория иммунологии регенерации, заведующим которой являлся д.м.н., профессор Артур Васильевич Осипенко. В скором времени лаборатория была переименована в лабораторию иммунофизиологии и с 2001 года ее возглавил д.м.н., профессор Борис Германович Юшков.

Первыми сотрудниками лаборатории стали академик В. А. Черешнев, профессор М. В. Черешнева, профессор В. Г. Климин, к.б.н. Е. В. Буторина, М. Н. Сумин.

Были сформулированы ключевые положения нового направления в физиологии — иммунофизиологии (См. Черешнев В. А., Юшков Б. Г., Климин В. Г., Лебедева Е. В. Иммунофизиология. Екатеринбург: УрО РАН, 2002), которая рассматривает иммунную систему в качестве системы, регулирующей физиологические функции организма как в норме, так и патологии, в качестве одного звена единой нейро-иммуно-эндокринной системы. Экспериментальное доказательство этих положений составило основное научное направление лаборатории.

В 2003 году произошло преобразование Екатеринбургского филиала Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН в Институт иммунологии и физиологии УрО РАН — и лаборатория стала подразделением нового института.

Одно из исследовательских направлений лаборатории — иммунологическая регуляция кроветворения. В процессе изучения такого феномена, как значительные изменения количественных характеристик эритропоэза на фоне блокады либо стимуляции системы фагоцитирующих мононуклеаров, на животных был описан процесс качественной перестройки эритропоэза при действии на организм экстремальных факторов. В наших исследованиях было показано, что при гипоксических состояниях различного генеза (гипоксическая гипоксия, кровопотеря, фенилгидразиновая анемия), а также у старых животных повышается уровень продукции крупных эритроцитов, содержащих фетальные фракции гемоглобина. Блокада макрофагов каррагинаном угнетает количественную реакцию эритрона на фенилгидразиновую анемию, но не влияет на качественную перестройку эритропоэза.

Были проведены работы по моделированию адоптивного переноса лимфоцитов от лабораторных крыс с измененной регенерацией нормальным животным. В качестве воздействий, стимулирующих регенерацию, была использована резекция печени. У нормальных животных после адоптивного переноса как тимоцитов, так и спленоцитов отмечалась в одинаковой степени стимуляция регенераторных процессов в печени. Введение иммуномодулятора тималина донорам лимфоцитов потенциирует их морфогенетический эффект, за счет чего происходит усиление восстановительных процессов в резецированном органе. Кроме того, под действием тималина изменяется величина пула лимфоцитов, обладающих морфогенетической функцией (Ю. С. Храмцова).

В механизмах адаптации организма к действию экстремальных факторов и репаративных процессах существенное место занимает взаимодействие между такими элементами иммунной системы, как макрофаги, тучные клетки и тромбоциты. Для оценки этого взаимодействия были проведены эксперименты по сравнению реакции моноцитарного, мегакариоцитарного ростков кроветворения и тучных клеток (О. С. Арташян) на кровопотерю и гипоксию. Показано, что в большинстве случаев экстремальных воздействий реакция всех трех ростков носит однонаправленный характер, взаимодействие между тремя системами обеспечивается через гистамин, гепарин и кислые гликозаминогликаны.

В 2006 году в лабораторию пришел д.м.н. (1996), профессор (2000) Сергей Владимирович Сибиряк (1955–2009) и работал в ней вплоть до своей кончины. Его научная деятельность была посвящена изучению проблем фармакологии, иммунорегуляции и адаптации иммунной системы к воздействию факторов окружающей среды, роли «химического микроокружения» и цитохром Р450-зависимой монооксигеназной системы в регуляции активности клеточного иммунитета, иммунологическим аспектам апоптоза, разработке методов оценки иммунного статуса и др. Сергей Владимирович — автор 240 с лишним научных трудов и 7 изобретений. Появление новых научных направлений привело к необходимости переименования лаборатории в лабораторию иммунофизиологии и иммунофармакологии.

В те годы сотрудниками лаборатории были академик В. А. Черешнев, профессоры Б. Г. Юшков, М. В. Черешнева, В. Г. Климин, доктора медицинских наук А. Б. Блохин, Ю. Ф. Кузьмин, старший научный сотрудник М. Н. Сумин, научные сотрудники кандидаты биологических наук Ю. С. Храмцова, О. С. Арташян, Н. В. Тюменцева, старшие лаборанты А. А. Казанцев и В. В. Ким, лаборант А. Кириллова, аспирант А. С. Файзрахманов.

Основные направления исследований были сконцентрированы на иммунологической регуляции физиологических функций, иммунологических механизмах адаптивных реакций и методах их модуляции, на роли иммунной системы в формировании неоднородности эритроцитов в норме и при экстремальных состояниях организма, на механизмах апоптоза, на изучении тепловидения как метода физиологических и патофизиологических исследований.

Активно проводились исследования по регуляции тромбоцитопоэза и функциональному состоянию тромбоцитов в норме и при экстремальных состояниях, которые в 2008 году были отмечены премией имени В. В. Парина Академии медицинских наук, а также исследования влияния микроокружения (прежде всего макрофагов) на пролиферацию и дифференцировку стволовых клеток, роли слуха в физиологическом контроле процесса речепродукции (С. В. Янович), роли немышечных миозинов в подвижности клеток (Т. А. Ненашева).

Был теоретически обоснован и разработан метод аутопластики органов и тканей (Н. В. Тюменцева и сотрудники кафедры общей хирургии Уральского медицинского университета Д. И. Крохин, В. В. Ходаков).

С 2009 года центральное место в исследованиях лаборатории занимает роль иммунной системы в адаптации организма к экстремальным воздействиям и в регенерации. Изучаются состояние тучных клеток в различных органах при иммобилизационном стрессе (Е. А. Мухлынина), система фагоцитирующих макрофагов при регенерации костной ткани (В. В. Котомцев, И. А. Казакова, М. В. Улитко), влияние иммуномодуляторов на иммунную систему при проникающем ранении глаза (М. В. Черешнева), исследуются характеристики морфофункционального состояния системы «мать — плацента — плод» у экспериментальных животных в процессе адаптации к гипоксиям различного генеза (Н. А. Пятышкина).

С этого же времени наряду с фундаментальными исследованиями выполняются и прикладные: исследование рентгеноконтрастных веществ (совместно с Институтом химии твердого тела УрО РАН — М. Г. Зуев), магнитных металл-углеродных наночастиц (совместно с Институтом физики металлов УрО РАН — И. В. Бызов, М. А. Уймин, А. Е. Ермаков), разрабатываются антисептическое средство и способ его применения для промывания гнойных полостей (С. А. Забокрицкий совместно с Институтом прикладной механики УрО РАН — Ижевск и Институтом экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН — Пермь).

Отдельное направление составили исследования физиологии и патологии миокарда, в частности структурно-функциональных и метаболических изменений в возникновении различных типов нарушений возбудимости миокарда при сахарном диабете (А. П. Сарапульцев).

С 2010 года в научной тематике лаборатории появляется еще одно направление — исследование патогенеза эпилепсии и обоснование ее терапии путем воздействия на резидентные стволовые клетки мозга (С. А. Кривопалов).

В 2012 году сотрудниками лаборатории получены премия Правительства Российской Федерации в области образования за учебник «Патологическая физиология» (В. А. Черешнев, Б. Г. Юшков, М. В. Черешнева). В 2017 году продемонстрирована физиологическая роль повреждения в физиологической регуляции функций, адаптивных реакциях и регенерации , представлен анализ работы иммунной системы на принципах теории функциональных систем П. К. Анохина . В 2019 году сформулирована концепция структурного гомеостаза.

Лаборатория иммунологии воспаления

На переднем плане Е. Ю. Гусев, во втором ряду слева направо: Т. Э. Зубова, Н. В. Зотова, Ю. А. Журавлёва, Л. В. Соломатина

Лаборатория иммунологии воспаления, так же как и другие лаборатории института, была создана в 2000 году еще на базе Екатеринбургского филиала Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН. Руководителем, настоящим вдохновителем и идеологом проводимых исследований с момента ее основания стал д.м.н. Евгений Юрьевич Гусев. С 2003 года лаборатория иммунологии воспаления вошла в структуру ИИФ УрО РАН, а в 2008 году в связи с реорганизацией института к лаборатории присоединилась лаборатория иммунологии онтогенеза (заведующая лабораторией д.м.н., профессор И. А. Тузанкина).

Научная тематика лаборатории была предопределена тесным сотрудничеством и научными интересами Евгения Юрьевича, переехавшего из Перми в Екатеринбург, и академика РАН, д.м.н., профессора В. А. Черешнева. В совместных работах были систематизированы и теоретически обоснованы современные представления о воспалении и типовых патологических процессах. Эти работы были представлены в виде многочисленных научных статей и выступлений на научных форумах российского и международного уровня, а также в десятках монографий, учебников и учебных пособий по патофизиологии и иммунологии, в пяти изобретениях, непосредственно связанных с проблемой системного воспаления и практической реализацией этого направления. Результаты этих исследований, а именно разработка и апробация шкалы оценки системного воспаления, вошли в несколько исследовательских проектов под руководством В. А. Черешнева, в частности в актуальную для отечественной медицины работу «Фундаментальные механизмы иммунорегуляции, инновационные технологии в диагностике и комплексном лечении иммуноассоциированных заболеваний», удостоенную премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники за 2020 год.

Сегодня результаты работ, посвященные иммунологии воспаления и типовым патологическим процессам воспаления, интегрированы с другими исследованиями, проводимыми в ИИФ УрО РАН и в других научных учреждениях России, работающих в области иммунофизиологии, клинической и экспериментальной иммунологии, экологии, микробиологии, цитологии, инфекционных заболеваний, включая COVID-19 и инфекцию, вызванную ВИЧ.

В настоящее время штат лаборатории состоит из 10 сотрудников (9 научных сотрудников), включая трех докторов наук (О. В. Бердюгина, профессор Е. Ю. Гусев, профессор, заслуженный деятель науки Российской Федерации И. А. Тузанкина) и шесть кандидатов наук.

Исторически в лаборатории сохраняется два основных научных направления.

Первое — характеристика системного воспаления как общепатологического процесса. Руководитель — заведующий лабораторией д.м.н., профессор Е. Ю. Гусев. В научную группу данного направления входят сотрудники: в.н.с., д.б.н. О. В. Бердюгина, с.н.с., к.б.н. Н. В. Зотова, с.н.с., к.м.н. Л. В. Соломатина, с.н.с., к.б.н. Ю. А. Журавлёва, инженер-лаборант Т. Э. Зубова. Значительный вклад в развитие этого научного направления сделала к.м.н. Л. Н. Юрченко, возглавлявшая лабораторию в 2003–2008 годах.

Коллектив научной группы ведет работы по теории типовых патологических процессов и системного воспаления как самостоятельного вида общепатологического процесса, отличного от системных проявлений воспаления классического типа. В рамках этого направления разработаны шкалы оценки патогенеза и верификации фаз острого системного воспаления, позволяющие диагностировать и прогнозировать развитие критических состояний у человека. Для реализации научных исследований были подписаны договоры о сотрудничестве и совместной научной работе между ИИФ УрО РАН и 8 лечебными учреждениями Екатеринбурга.

В рамках научного направления были защищены 2 докторские и 7 кандидатских диссертаций; изданы 2 монографии; опубликованы более 100 научных статей в рецензируемых журналах; зарегистрированы 5 изобретений; получены награды (золотая и серебряная медали) на двух международных выставках инновационных технологий: Интерполитех-2004 (Interpolitex 2004) и Архимед-2004 (Archimedes 2004); получены две премии: премия Правительства Российской Федерации в области науки и техники за 2020 год и премия имени В. Н. Татищева и Г. В. де Геннина за 2021 год в номинации «За заслуги в области науки, техники, охраны окружающей среды и медицины».

Второе направление научной работы лаборатории — исследование иммунологических механизмов онтогенеза человека и их роли в формировании патологических состояний. Руководитель темы — г.н.с., д.м.н., профессор, заслуженный деятель науки РФ Ирина Александровна Тузанкина. Сотрудники лаборатории, входящие в эту группу: с.н.с., к.м.н. М. А. Болков, с.н.с., к.м.н. О. Ю. Санникова, с.н.с., к.б.н. С. С. Дерябина.

Область научных интересов весьма обширна и включает вопросы диагностики, лечения, реабилитации и профилактики иммунозависимых болезней; врожденные ошибки иммунитета и болезни, ассоциированные с ними; первичные, вторичные и ятрогенные иммунодефициты; генетические аспекты иммунозависимой патологии; моногенные и геномные исследования, вопросы летальности при болезнях, ассоциированных с врожденными ошибками иммунитета; социально-правовая помощь пациентам с иммунодефицитами; фундаментальные вопросы формирования иммунозависимой патологии; разработка лекарственных препаратов и терапевтических композиций иммунотропной направленности для лечения болезней, ассоциированных с врожденными ошибками иммунитета и вторичными нарушениями иммунных функций; доклинические исследования и клинические испытания иммунотропных лекарственных препаратов.

За 20-летний период выполнены и защищены 20 диссертационных работ, из них 4 докторские, в настоящее время выполняются еще 2 кандидатские и 2 докторские диссертации.
В составе научной группы в разные годы работали: д.б.н. И. А. Пашнина, д.м.н. М. Ю. Якушева, д.м.н. Н. Г. Саркисян, д.м.н. И. А. Мальчиков, к.б.н. Е. В. Власова, к.б.н. И. М. Криволапова, к.м.н. Е. А. Басс, к.м.н. Е. Ю. Осинцева, к.м.н. Т. Н. Тарасевич, к.ф.-м.н. В. Н. Шершнев, к.м.н. Д. А. Черемохин, к.б.н. Лю Гоцзюнь, аспиранты Хайбер Шинвари и М. А. Долгих, заместитель главного врача ОДКБ № 1 Л. А. Уфимцева. Сотрудники научной группы находились в активной коллаборации с коллегами из Екатеринбургского института вирусных инфекций, Института органической химии УрО РАН, Уральского государственного медицинского университета, Уральского федерального университета имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, Уральского юридического университета, с коллегами из других городов и стран.

Результаты работ сотрудников регулярно представляются на съездах и конгрессах различного уровня, в том числе в США, Японии, Филиппинах, Бразилии, Австрии, Швейцарии, Венгрии, Португалии, Беларуси, Узбекистане, Кыргызстане, Казахстане, Таджикистане, Китае и др. Группа является организатором и активным участником областных и региональных конференций, российских и международных съездов и конгрессов: только за период 2008–2022 годов представители направления участвовали в организации более 165 конференций, съездов и форумов, способствуя объединению специалистов России для получения новейшей информации о закономерностях формирования патологии, современных эффективных методах терапии, своевременного выявления патологии, повышения выживаемости пациентов при редких и тяжелых заболеваниях, улучшения качества их жизни.

Широта научных интересов отражена полученными результатами, в виде более 700 опубликованных работ, в их числе 16 монографий, учебное пособие, 5 методических рекомендаций, информационные письма, подготовлен учебник. Получено 15 патентов на изобретения.

Основной клинической базой для научных исследований группы стал созданный в 1994 году под руководством И. А. Тузанкиной региональный Центр иммунологии при областной детской клинической больнице № 1 (Екатеринбург). В 2013 году на базе центра совместно с ИИФ УрО РАН организован Центр диагностики и изучения первичных иммунодефицитов имени Джеффри Моделла. Сотрудники группы разработали и внедрили программы помощи пациентам, первыми приняли участие в пилотном проекте скрининга новорожденных на первичные иммунодефициты.

В настоящее время сотрудники научной группы являются членами пяти международных организаций: IUIS (Международный союз иммунологических обществ; с 2004), EFIS (Европейская федерация иммунологических обществ), IPOPI (Международная организация пациентов с первичными иммунодефицитами), ESID (Европейское общество по первичным иммунодефицитам), J Project (международный просветительский проект по первичным иммунодефицитам; г.н.с. И. А. Тузанкина и с.н.с. М. А. Болков являются членами управляющего комитета этого проекта, руководя дочерним проектом J Project по странам Центральной Азии, Уралу, Сибири и Дальнему Востоку: в этих регионах регулярно проводятся организованные сотрудниками группы обучающие школы, семинары, проходит консультирование пациентов, публикуется совместная литература, в том числе статьи и монографии).

Профессор И. А. Тузанкина является членом редакционной коллегии журналов, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ, в том числе «Российского иммунологического журнала», электронного «Medline.ru», международного «Journal of Theoretical and Clinical Medicine», работает в качестве приглашенного редактора специализированного выпуска журнала «Frontiers in Immunology», является членом редакционных советов журналов «Эффективная фармакотерапия» и «Траектория исследований — человек, природа, технологии».

С 2006 года по настоящее время сотрудники научной группы активно работают в созданной в институте проблемной комиссии по патофизиологии, аллергологии и иммунологии. Не менее активное участие они принимают в качестве членов секретариата Российского научного общества иммунологов (с 2004) и Уральского общества иммунологов и аллергологов (с 2002), объединяющих научных и практических работников регионов России и почетных членов из зарубежья. Президентом обществ по настоящее время является академик В. А. Черешнев, генеральным секретарем — профессор И. А. Тузанкина, членом секретариата — к.м.н. М. А. Болков.

Высокая квалификация сотрудников этой научной группы подтверждена рядом образовательных сертификатов. В частности, будучи обладателями международного сертификата «GСP: Goods Clinical Practices» (И. А. Тузанкина, М. А. Болков, О. Ю. Санникова, Е. В. Власова, И. А. Пашнина), коллеги активно участвуют в международных клинических исследованиях, в междисциплинарных грантах РФФИ и др.

Результаты исследований научной группы отмечены различными наградами: почетными грамотами Министерства здравоохранения Свердловской области, Законодательного собрания Свердловской области, Уральского отделения Российской Академии наук, Почетным знаком Законодательного собрания Свердловской области, благодарственным письмом Законодательного собрания Свердловской области, почетными грамотами Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации, Министерства образования и науки Российской Федерации, нагрудным знаком «Орден В. И. Вернадского», медалью Российского общества иммунологов и дипломом «За выдающиеся достижения в области иммунологии», дипломом лауреатов премии имени М. В. Ломоносова и дипломом за научно-исследовательскую работу «Нейро-иммуно-эндокринная регуляция жизнеобеспечения у людей в условиях Арктического региона», медалью «За вклад в организацию государственной политики в области научно-технологического развития» Министерства науки и высшего образования Российской Федерации; профессор, д.м.н. И. А. Тузанкина удостоена звания «Заслуженный деятель науки Российской Федерации».

Многие сотрудники лаборатории совмещают научную работу в лаборатории с преподавательской деятельностью в высших учебных заведениях Екатеринбурга (УрФУ, УГМУ, УрГЮУ) и в аспирантуре ИИФ УрО РАН, а также на многочисленных всероссийских обучающих мероприятиях (школах, семинарах, симпозиумах и конференциях) в рамках постдипломного образования врачей различных специальностей (д.м.н., профессор, заслуженный деятель науки РФ И. А. Тузанкина, д.м.н., доцент Н. Г. Саркисян, к.м.н. М. А. Болков, к.б.н. С. С. Дерябина, аспирант Д. А. Черемохин, к.б.н. Н. В. Зотова, к.б.н. Л. В. Соломатина).

С целью проведения научных исследований сотрудники лаборатории используют приборную базу Центра коллективного пользования ИИФ УрО РАН.

Лаборатория морфологии и биохимии

Лаборатория морфологии и биохимии в составе Института иммунологии и физиологии УрО РАН была образована в 2008 году при объединении двух ранее существовавших подразделений — лаборатории морфологии (под руководством к.м.н., доцента С. Ю. Медведевой) и лаборатории биохимии (под руководством д.б.н., доцента И. Г. Даниловой). С начала существования и до сегодняшнего дня заведующей лабораторией является д.б.н., доцент Ирина Георгиевна Данилова, которая до 2003 года работала доцентом кафедры биохимии и биоорганической химии и зам. декана Уральской медицинской академии, а в настоящее время также является заведующей кафедрой медицинской биохимии и биофизики Уральского федерального университета имени первого Президента России Б. Н. Ельцина (УрФУ) и членом научного сообщества Society for Experimental Biology and Medicine (SEBM).

Сотрудниками лаборатории в разные годы были к.м.н., доцент С. Ю. Медведева, к.б.н. И. Ф. Гетте, к.м.н. Н. Б. Блинкова, к.б.н. Е. А. Мухлынина, к.б.н. С. В. Ломаева, к.б.н. И. А. Брыкина, к.б.н. З. А. Шафигуллина, к.б.н. К. В. Соколова, М. А. Чиши, Н. Е. Шарапова, Т. С. Булавинцева, С. Е. Смирных, В. А. Поздина, Т. Р. Султанова.
Лаборатория проводит исследования совместно с коллегами из УрФУ, Уральского государственного экономического университета, Уральского государственного медицинского университета (УГМУ), Института клеточных технологий, с коллегами из других городов и стран.

Область научных интересов сотрудников лаборатории составляют иммунологические механизмы регуляции регенерации тканей с разной восстановительной способностью. Особое внимание уделяется изучению восполнения утраченной или сниженной в условиях диабета инсулин-продуцирующей функции поджелудочной железы. Модифицированная в лаборатории модель аллоксанового диабета у крыс отличается от большинства используемых в общей исследовательской практике моделей повышенной выживаемостью лабораторных животных и стабильностью воспроизводимых биохимических и морфологических изменений, характерных для диабета 1-го типа. Исследования проводятся на различных экспериментальных моделях, таких как модели сахарного диабета 1-го и 2-го типа, стресса, частичной гепатэктомии и нефрэктомии, токсического гепатита и др. Ряд работ был посвящен оценке восстановительных процессов в поджелудочной железе, печени, почках, миокарде на фоне фармакологической коррекции производным аминофталгидразида (АФГ), которая показала перспективность данного синтетического иммуномодулятора с антиоксидантными свойствами.

Получены уникальные данные о механизмах клеточной регенерации поджелудочной железы за счет внеостровковых инсулин-продуцирующих клеток. Впервые дана характеристика субпопуляций инсулин-позитивных клеток (ИПК) в эпителии ацинусов и протоков поджелудочной железы крыс; показано, что увеличение количества ИПК в эпителии ацинусов и протоков железы происходит на фоне увеличения количества Pdx1-позитивных клеток в паренхиме неэндокринной части железы и роста содержания TGF-β1 в ткани железы.

Совместно с сотрудниками других лабораторий ИИФ УрО РАН проведены исследования на моделях экспериментального инфаркта миокарда, сахарного диабета, овариоэктомии. Было установлено, что экспериментальная фармакологическая коррекция инфаркта миокарда у крыс задерживает экссудативно-альтеративную фазу воспаления и снижает уровень IL-1 и TNFα. Модель овариоэктомии показала, что дефицит эстрогенов вызывает снижение сократимости одиночных кардиомиоцитов левого желудочка, но увеличивает сократимость миоцитов левого предсердия.

В лаборатории используются современные методы исследования: иммуногистохимические, проточной цитометрии, иммуноферментного анализа, биохимические методы оценки антиоксидантной активности и др.

В рамках сотрудничества с УрФУ (Химико-технологический институт, кафедра иммунохимии) выполнены исследования антидиабетического действия синтетических антиоксидантов (производные из ряда 1,3,4-тиадиазинов, соединения L17 и L14) и природных антиоксидантов (липоевая кислота, аскорбиновая кислота). Определена функциональная активность одиночных и кластерных внеостровковых инсулин-продуцирующих клеток (ИПК) в ацинарной и перидуктальной частях поджелудочной железы при моделировании сахарного диабета 2-го типа у крыс и при воздействии соединения L-17. Показана способность соединения L-17 стимулировать образование внепанкреатических инсулин-продуцирующих клеток в тимусе, селезенке, печени у крыс с сахарным диабетом 2-го типа, а также повышать их функциональную инсулин-продуцирующую активность в печени. Изучались особенности экспрессии продуктов гомеобоксных генов (Pdx1, MafA, Ngn3) в поджелудочной железе крыс с экспериментальным СД2 под влиянием соединения L-17. Показано, что препарат вызывал усиление экспрессии транскрипционных факторов Pdx1 и MafA+ в ацинарной и перидуктальной частях у животных с диабетом 2-го типа.

Исследование изофлавоноидов (ИФ), экстрагированных из растительного сырья методом «зеленых» биотехнологий с применением природных глубоких эвтектических растворителей, проведенное совместно с сотрудниками кафедры технологии органического синтеза Института естественных наук УрФУ, показало проявление антиоксидантной активности ИФ in vitro, снижение гипергликемии и оксидативного стресса, предотвращение потери массы β-клеток in vivo, что определяет перспективность использования ИФ для разработки функциональных антидиабетических продуктов питания.

Совместно с сотрудниками кафедры физической и неорганической химии Института естественных наук УрФУ дана оценка безопасности полиоксометаллатов (железо-молибденовых наночастиц), предназначенных для направленной доставки лекарственных средств.

Коллектив лаборатории участвовал в выполнении успешно завершенных проектов РФФИ и РНФ, руководителем которых являлась д.м.н. И. Г. Данилова:

• проект РФФИ № 19-315-90012 «Разработка и экспериментальное обоснование нового метода коррекции токсического повреждения печени» (годы реализации 2019–2021);
• проект РНФ 16-15-00039 «Поиск средств фармакологической коррекции регенераторных процессов при экспериментальном моделировании сахарного диабета» (годы реализации 2019–2020);
• проект РНФ 16-15-00039 «Поиск средств фармакологической коррекции регенераторных процессов при экспериментальном моделировании сахарного диабета» (годы реализации 2016–2018).

Всего сотрудниками лаборатории опубликовано 98 работ, цитируемых в Russian Science Citation Index, Web of Science Core Collection и Scopus, выпущена монография, получено 5 патентов на изобретения.

Сотрудниками лаборатории морфологии и биохимии выполнены и защищены 5 диссертационных работ, из них одна докторская, в настоящее время выполняются еще 4 кандидатские диссертации. Кроме того, при их активном участии планировались и были выполнены еще 6 диссертационных работ, успешно защищенных.
Результаты работ коллектива лаборатории регулярно представляются на съездах и конгрессах различного уровня в России, в странах Европы и Азии, в том числе в Италии, Греции, Франции, Чехии, Узбекистане. Также сотрудники принимают участие в организационных комитетах областных и региональных конференций, российских и международных съездов и конгрессов.

Многие сотрудники лаборатории осуществляют учебно-педагогическую деятельность в вузах Екатеринбурга (кафедра биохимии УГМУ, кафедра физиологии человека и животных и кафедра медицинской биохимии и биофизики УрФУ), являются руководителями курсовых и дипломных работ студентов. Ириной Георгиевной Даниловой разработаны и читаются курсы «Нанотехнологии в биологии медицине», «Биомедицинские нанотехнологии», «Клиническая биохимия», осуществляется руководство работами аспирантов.

За активную работу и научно-исследовательские достижения представителям лаборатории присуждены награды и почетные грамоты:

• благодарность Министерства науки и высшего образования Российской Федерации за значительный вклад в развитие научной сферы и многолетний добросовестный труд (2021) (Даниловой И. Г.);
• почетная грамота администрации Кировского района г. Екатеринбурга (2012) (Гетте И. Ф.);
• диплом за I место на конкурсе устных докладов (Всероссийская научно-практическая конференция студентов и молодых ученых с международным участием «Актуальные вопросы медицинской науки», Ярославль, 2012) (Мухлыниной Е. А.);
• диплом за II место на конкурсе устных докладов (Всероссийская молодежная научная конференция ИФ Коми НЦ «Физиология человека и животных: от эксперимента к клинической практике», Сыктывкар, 2012) (Мухлыниной Е. А.);
• почетная грамота Уральского отделения РАН за многолетний добросовестный труд, большой вклад в развитие фундаментальной науки в области биологии и медицины, содействие в реализации научных разработок в здравоохранении (2012) (Мухлыниной Е. А.);
• премия имени академика В. В. Парина за серию работ «Реакция волокнистой соединительной ткани при действии на организм экстремальных факторов» (2015) (Мухлыниной Е. А.);
• диплом II степени за лучший устный доклад на Х Всероссийском конгрессе студентов и аспирантов-биологов с международным участием «Симбиоз Россия 2017» (Россия, Казань, 2017) (Соколовой К. В.).

Лаборатория иммунопатофизиологии

В год учреждения Института иммунологии и физиологии УрО РАН была организована и лаборатория иммунологического скрининга, работу которой возглавлял до последних дней своей жизни заслуженный врач РФ, д.м.н., профессор Яков Борисович Бейкин (1949–2023). Главным научным сотрудником лаборатории на момент ее становление стал заслуженный деятель науки РФ, д.м.н., профессор Виталий Васильевич Фомин, сыгравший огромную роль в разработке основного научного направления деятельности лаборатории, которое было сформулировано как «комплексная оценка параметров гомеостаза при воздействии на макроорганизм антигенов инфекционной и неинфекционной природы».

Позднее, в 2008 году, лаборатория была преобразована в лабораторию иммунопатофизиологии путем слияния с лабораторией иммунофизиологии обменных процессов (под руководством профессора, д.м.н. Петра Алексеевича Сарапульцева). Данное объединение послужило основой для формирования магистральных направлений деятельности лаборатории — вопросов иммунопатогенеза инфекционных заболеваний и стрессорных нарушений.

Инструментальной базой для проведения исследований стал городской Центр лабораторной диагностики ВИЧ, инфекционной патологии и болезней матери и ребенка, переименованный позднее в Клинико-диагностический центр (КДЦ). Научное взаимодействие коллектива КДЦ с лабораторией иммунологического скрининга легло в основу работ, посвященных изучению процессов нарушения репродуктивной функции в человеческом организме. Результатом стала монография «Иммунологические и генетические факторы нарушения репродуктивной функции» (В. А. Черешнев, И. В. Рыбина, Я. Б. Бейкин, Т. А. Обоскалова), изданная под редакцией действительного члена Российской академии естественных наук А. А. Ярилина в 2005 году. Результаты проведенных исследований легли в основу проекта «Разработка иммуногенетических подходов к диагностике, лечению и профилактике региональной патологии на примере Екатеринбурга», получившего премию имени Татищева и де Геннина в 2005 году.

Тема репродуктивного здоровья нашла свое развитие и в вышедшей в 2013 году с участием коллектива авторов (В. А. Черешнев, С. В. Пичугова, Л. Г. Тулакина, А. В. Клейн, Т. Л. Савинова, Я. Б. Бейкин) монографии «Ультраструктура сперматозоидов в норме и патологии».

Продолжением серии работ, посвященных причинам формирования мужского бесплодия, послужила диссертация Светланы Владимировны Пичуговой на соискание ученой степени кандидата медицинских наук «Роль иммунологических, гормонально-метаболических, инфекционных и генетических факторов в развитии астенозооспермии у мужчин с бесплодием». В последующем была запланирована диссертация С. В. Пичуговой на соискание ученой степени доктора медицинских наук «Роль левостороннего варикоцеле в нарушении репродуктивной функции у подростков и сравнительная характеристика патологических изменений при II и III степени варикоцеле, в зависимости от давности оперативной коррекции», представленная в настоящее время к защите.

Диапазон научных интересов лаборатории иммунопатофизиологии включающий в себя в том числе вопросы инфекционной иммунологии, нашел отражение в исследовании иммунопатогенетических механизмов нейроинфекций вирусной этиологии, проведенном Юлией Геннадьевной Лагеревой. Полученные результаты внесли вклад в изучение иммунологических детерминант чувствительности к нейроинфекциям с позиций возрастных, ассоциированных с полом и полиморфизмом HLA особенностей дифференцировки различных эффекторных субпопуляций Т-лимфоцитов. В 2016 году исследование завершилось защитой диссертации Ю. Г. Лагеревой «Эффекторные субпопуляции Т-лимфоцитов и иммунопатогенез менингитов вирусной этиологии», представленной на соискание ученой степени доктора биологических наук (научные консультанты В. А. Черешнев, Я. Б. Бейкин). Продолжением данной работы стал выход в 2018 году монографии «Иммунологические аспекты энтеровирусной инфекции центральной нервной системы» (Ю. Г. Лагерева, Я. Б. Бейкин, В. А. Черешнев).

Еще одним направлением работы лаборатории явилось изучение этиологии септических состояний, вызванных оппортунистической госпитальной флорой. Эти исследования выполнялись Софьей Марковной Розановой. Анализ динамики микробного пейзажа за период с 1994 по 2020 год выявил увеличение доли неферментирующих грамотрицательных бактерий — НГОБ (в первую очередь Acinetobacter baumanniae).

Дальнейшее сотрудничество учреждений и научных школ КДЦ и ИИФ УрО РАН ознаменовалось появлением уникального издания — «Атласа ультраструктурных изменений органов и тканей человека при различных заболеваниях» (В. А. Черешнев, Л. Г. Тулакина, С. В. Пичугова, А. В. Клейн, Т. Л. Савинова, Я. Б. Бейкин), систематизировавшего данные по ультраструктурной патологии при различных нозологических формах, которое в рамках проекта «Коррекция нарушений иммунной системы в условиях воздействия химических факторов различного генеза» было удостоено диплома победителя на XV конкурсе «Национальная экологическая премия имени В. И. Вернадского» в номинации «Глобальная экология» в 2018 году.

Кроме того, лаборатория приняла участие в проекте «Разработка инновационных методов профилактики, диагностики, лечения инфекционных и соматических заболеваний на основе комплексного системного изучения механизмов развития воспаления», удостоенного в 2021 году в номинации «За заслуги в области науки, техники, охраны окружающей среды и медицины» премии имени Татищева и де Генина.

Под руководством П. А. Сарапульцева в лаборатории продолжались работы, инициированные им в Уральской медицинской академии, исследовались этиопатогенетические механизмы возникновения функциональной патологии сердца, механизмы возникновения и клинические проявления патологии сердечно-сосудистой системы при анкилозирующем спондилоартрите, была разработана методика выявления генетической предрасположенности к различным формам сахарного диабета, выявлены особенности изменения сердечно-сосудистой системы при развитии диабетической кардиопатии и метаболическом синдроме. В 2011 году П. А. Сарапульцев был удостоен почетного звания «Заслуженный деятель науки Российской Федерации». В 2010–2011 годах группа сфокусировалась на междисциплинарных исследованиях (под руководством академика РАН О. Н. Чупахина) — на изучении свойств новых классов химических соединений, синтезированных в Институте органического синтеза УрО РАН и обладающих широким спектром биологической активности. Особо интересные результаты были получены по центральному действию химических соединений группы замещенных тиадиазинов, которые проявили себя в качестве мультитаргетных соединений, обладающих свойствами атипичных нейролептиков. В ходе совместных исследований с российскими и словацкими партнерами были установлены молекулярные мишени для этих соединений, что дает предпосылки позиционировать их в качестве основы для создания новых классов лекарственных веществ. Полученные в рамках этих исследований материалы вошли в докторскую диссертацию П. А. Сарапульцева «Патофизиологические механизмы развития дистресса и обоснование поиска фармакологических препаратов стресс-лимитирующего действия (теоретико-экспериментальное исследование)».

Группа активно взаимодействовала с группой профессора, д.м.н., заслуженного деятеля науки РФ Александра Владимировича Зурочки, являющегося одним из основоположников развития проточной цитометрии в России. Им была основана первая в России школа ученых, применивших проточную цитометрию для диагностики нарушений иммунной системы при различных патологических состояниях. Был предложен многоцветный анализ лейкоцитов при различных патологических состояниях и разработана стандартизованная технология оценки рецепторного аппарата лейкоцитов, утвержденная Минздравом Российской Федерации. Разработка стандартизованной технологии позволила унифицировать методы оценки клеток иммунной системы как для научных исследований, так и для практического здравоохранения. На основании совместных исследований участниками коллектива за цикл работ «Теоретико-экспериментальное обоснование поиска фармакологических препаратов и диагностических критериев иммунопатологии, в том числе и при воздействии стрессорных факторов» в 2019 году был получен почетный диплом имени В. Н. Черниговского в области медицинских наук.

Параллельно под руководством академика РАН В. А. Черешнева и его учеников (д.б.н. М. В. Комелькова) осуществляются фундаментальные и клинические исследования основных иммунопатофизиологических механизмов развития дистрессорных состояний при тяжелых заболеваниях и психогенной нагрузке. К основным результатам можно отнести выделение дистинктных фенотипов животных, различающихся по типу используемой при хроническом стрессе адаптационной стратегии, а также формулирование концепции о формировании гипокортикоидного состояния на фоне хронического стресса как следствия действия провоспалительных цитокинов на фоне системного воспаления низкой градации.

С 2020 года фокус исследований сместился в сторону иммунопатогенеза и эпидемиологии новой коронавирусной инфекции и ее осложнений. Началось выполнение международного российско-китайского проекта РФФИ 20-515-55003 «Иммуноопосредованные механизмы SARS-CoV-2 инфекции: новые направления и новые вызовы» (совместно с А. В. Зурочкой). В ходе клинических и лабораторных исследований была показана значимость и прогностическая ценность изменения функционального состояния NK и Т-клеток крови у больных; выявление РНК SARS-CoV-2 и характерного комплекса относительных изменений в протеоме спинномозговой жидкости больных с COVID-19 позволило расширить представления о патогенезе инфекции. Особое внимание коллектива направлено на изучение «постковидного синдрома иммунопатологии». Так, выявлено, что у постковидных пациентов формируются несколько новых, неизвестных ранее фенотипов повреждения иммунной системы. Также под непосредственным руководством А. В. Зурочки проводятся широкомасштабные исследования активных центров цитокинов (наиболее значимые данные были получены по активным центрам ИЛ1-бетта и ГМ-КСФ). В фокусе — изучение найденного в ходе этих исследований активного центра гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора (ГМ-КСФ). Была выявлена минимальная структура пептида, обладающая максимальными свойствами, что позволило наладить синтез данного соединения и в конечном итоге выйти на создание косметического лечебного средства. Был получен и запатентован пептид химической формулы из 12 аминокислот.

В 2023 году группа А. В. Зурочки вошла в состав лаборатории, что позволило в полной мере раскрыть потенциал и обеспечило проведение совместных исследований на качественно новом уровне.

С 2023 года руководителем объединенной лаборатории стал д.б.н. Алексей Петрович Сарапульцев.

ПРОДОЛЖИТЬ ЧТЕНИЕ:
(Часть 2) (Часть 3)

Информация о материале

Статьи

12 марта 2015

Просмотров: 1009

Оглавление

• Основание ИИФ УрО РАН
• Лаборатории Института
• Научное направление «Иммунные механизмы регуляции физиологических функций»
  • Лаборатория иммунофизиологии и иммунофармакологии
  • Лаборатория иммунологии воспаления
  • Лаборатория морфологии и биохимии
  • Лаборатория иммунопатофизиологии
• Научное направление «Молекулярные механизмы мышечных сокращений и биомеханика неоднородного миокарда»
  • Лаборатория биологической подвижности
  • Лаборатория математической физиологии им. чл.-корр. В.С. Мархасина
  • Лаборатория трансляционной медицины и биоинформатики
• Центр коллективного пользования ИИФ УрО РАН
• Диссертационный совет
• Образовательная деятельность института: аспирантура

Направление «Молекулярные механизмы мышечных сокращений и биомеханика неоднородного миокарда»

Становление уральской научной школы «Физиология и биофизика миокарда»

Первым структурным подразделением, на базе которого создавался ИИФ УрО РАН, был Екатеринбургский отдел молекулярной и клеточной биомеханики Института физиологии Коми НЦ УрО РАН (Сыктывкар, директор — академик М. П. Рощевский). Заведовал отделом профессор, д.б.н., заслуженный деятель науки РФ Владимир Семенович Мархасин, который вошел в состав вновь созданной лаборатории биофизики и математического моделирования и стал научным руководителем одного из двух основных направлений исследований в институте — «Молекулярные механизмы мышечного сокращения и биомеханика неоднородного миокарда». В 2003 году В. С. Мархасин был избран членом-корреспондентом РАН. Он проработал в институте главным научным сотрудником до своей кончины в 2015 году.

В момент организации ИИФ УрО РАН в 2003 году были образованы 3 лаборатории: 2 экспериментальные — лаборатория биомеханики (заведующий — д.б.н. Юрий Леонидович Проценко) и лаборатория молекулярных механизмов мышечного сокращения (заведующий — д.б.н. Сергей Юрьевич Бершицкий) — и теоретическая лаборатория биофизики и математического моделирования (заведующая — д.ф.-м.н., профессор Ольга Эдуардовна Соловьёва). Позднее в ходе оптимизации структуры института экспериментальные лаборатории были объединены в одну — лабораторию биологической подвижности (заведующий С. Ю. Бершицкий). Лаборатория биофизики и математического моделирования переименована в лабораторию математической физиологии, и в 2016 году ей было присвоено имя члена-корреспондента РАН В. С. Мархасина.

Костяк сотрудников отдела в составе Ю. Л. Проценко, С. Ю. Бершицкого, Л. Б. Кацнельсона, О. Э. Соловьёвой, Л. В. Никитиной, Г. В. Копыловой, Б. Ю. Бершицкого, Н. А. Балакиной-Викуловой, А. А. Балакина, П. В. Коновалова работает в институте с момента его создания по сегодняшний день. Уже во время работы в институте сотрудниками лабораторий защищено 5 докторских диссертаций и 17 кандидатских диссертаций по биофизике, физиологии. В 2018 году преимущественно из молодых сотрудников лаборатории математической физиологии и биологической подвижности, учеников и аспирантов С. Ю. Бершицкого, Л. В. Никитиной, О. Э. Соловьёвой, была создана молодежная лаборатория трансляционной медицины и биоинформатики (заведующая — к.ф.-м.н. А. Д. Хохлова).

Этапы организационного развития научной школы

Основателями научного направления и уральской научной школы физиологии и биофизики сердца, к которой относятся лаборатории биологической подвижности, математической физиологии и трансляционной медицины и биоинформатики, являются профессор Валерий Яковлевич Изаков (1941–1990) и член-корреспондент РАН, профессор Владимир Семенович Мархасин (1941–2015). Более старшее поколение сотрудников лабораторий (доктора наук Ю. Л. Проценко, С. Ю. Бершицкий, Л. Б. Кацнельсон, О. Э. Соловьёва, Л. В. Никитина и кандидаты наук Г. В. Машанов, Н. А. Балакина-Викулова, А. А. Балакин, В. Ю. Гурьев, О. Н. Лукин, Т. В. Чумарная) — их прямые ученики.

Валерий Яковлевич Изаков и Владимир Семенович Мархасин учились в одной группе в Свердловском медицинском институте и окончили его в 1964 году. В числе первых в СССР они начали регистрировать электрическую активность в препаратах миокарда, эти результаты вошли в их кандидатские диссертации, которые они защитили в один день в 1968 году.

В. С. Мархасин и В. Я. Изаков, 1964

Началом становления школы физиологии и биофизики миокарда в Екатеринбурге (тогда Свердловске) можно считать небольшую группу, созданную Изаковым и Мархасиным в 1974 году на базе 23-й городской клинической больницы при поддержке руководителя отделения кардиохирургии, выдающегося кардиохирурга, профессора Милослава Станиславовича Савичевского. Тогда же в группу вошли Сергей Юрьевич Бершицкий, Юрий Леонидович Проценко, Павел Борисович Цывьян, которые затем выросли в маститых исследователей, стали докторами наук и до сегодняшнего дня образуют костяк уральской школы.

Первое время работа велась на чистом энтузиазме, но сегодня тогдашние волонтеры вспоминают о подвале 23-й больницы с теплотой и ностальгией. Финансовая поддержка исследований появилась благодаря академику Валерию Ивановичу Шумакову, директору федерального НИИ трансплантологии и искусственных органов, когда группа получила официальный статус лаборатории биофизики миокарда и штатные ставки в рамках советско-американской программы «Искусственное сердце». Задачей, поставленной перед лабораторией, была разработка искусственного водителя ритма сердца. В. Я. Изаков выдвинул идею — использовать для запуска стимулятора сокращение предсердия, которое оставалось у реципиента при трансплантации. При постоянной ритмической стимуляции скелетную мышцу кролика пытались трансформировать в мышцу, подобную миокарду. Сотрудники изучали механизмы электрогенеза в кардиомиоцитах, связь между возбуждением и сокращением, механизмы расслабления сердечной мышцы, а также природу вязкоупругого поведения миокарда животных.

В. С. Мархасин одним из первых в стране начал исследовать биоптаты сердца больных в клинике М. С. Савичевского на базе свердловской ГКБ № 23. Там В. С. Мархасин и его ученики изучали механизмы нарушений сократительной функции миокарда при врожденных и приобретенных пороках сердца. Обнаружив существенную неоднородность электрической и механической активности в препаратах сердечной мышцы, Владимир Семенович впервые задумался о физиологической и патофизиологической роли неоднородности миокарда в сердечной деятельности. Впоследствии этот феномен стал одним из основных направлений исследований и «визитной карточкой» научной школы, представители которой с самого начала стремились найти практическое применение своим фундаментальным результатам. Пионерские работы уральских кардиофизиологов в 1980-е годы намного опередили «бум неоднородности», охвативший мировую физиологию сердца десятилетием позже. Новизна и глубина исследований постепенно превратили лабораторию в уникальную научную школу по изучению биомеханики и биофизики мышечного сокращения.

После 23-й горбольницы лаборатория биофизики миокаpда под руководством В. Я. Изакова еще несколько лет работала сначала в областной клинической больнице № 1, затем почти 10 лет в НИИ гигиены труда и профзаболеваний. И наконец в 1988 году коллектив приобрел статус академического, войдя в качестве отдела биофизики в Институт физиологии Коми НЦ УрО РАН, что стало возможным благодаря доброй воле и значительным усилиям директора этого института — академика Михаила Павловича Рощевского. К сожалению, Валерию Яковлевичу Изакову недолго пришлось руководить отделом, который после его ухода из жизни в 1990 году возглавил Владимир Семенович Мархасин. Сейчас уже трудно представить, какие организационные и материальные трудности преодолевал коллектив, чтобы сохраниться и продолжать развиваться в те сложные времена. Существенную поддержку ему обеспечивали гранты Российского фонда фундаментальных исследований, а также международные исследовательские гранты Фонда Сороса, Национального института здоровья США, НАТО, Фонда Александра Гумбольдта, Института Говарда Хьюза, фондов CRDF и Wellcome Trust.

В период развития уральской школы физиологии и биофизики миокарда В. С. Мархасин получил ученую степень доктора биологических наук, защитив в 1983 году диссертацию «Механизмы нарушения сократительной функции миокарда при хронической сердечной недостаточности (экспериментальное исследование биоптатов миокарда больных врожденными и приобретенными пороками сердца)», В. Я. Изаков в 1986 году защитил диссертацию «Исследование клеточныx cиcтем pегуляции меxаничеcкой активноcти (биомеxаничеcкий аспект)» и стал доктором медицинских наук. В 1980–1990-е кандидатами наук стали их ученики: Ю. Л. Проценко, С. М. Руткевич, П. Б. Цывьян, Б. Л. Быков, С. В. Желамский, С. Ю. Бершицкий, О. Н. Бершицкая, Ф. А. Бляхман, Т. Ф. Шкляр, Л. Б. Кацнельсон, Л. В. Никитина, Г. И. Машанов, Т. А. Барабанова. В 1994 году Павел Борисович Цывьян, ученик В. С. Мархасина, уже работая в Уральском НИИ охраны материнства и младенчества, защитил докторскую диссертацию по кардиологии «Регуляторные механизмы регуляции сократительной активности и насосной функции сердца новорожденного». В эти же два десятилетия были изданы ключевые монографии, до сих пор являющиеся настольными книгами для сотрудников института и нескольких поколений исследователей биофизики и биомеханики миокарда[1].

 [1] Изаков В. Я., Иткин Г. П., Мархасин B. C. и др. Биомеханика сердечной мышцы. М.: Наука, 1981; Мархасин B. C., Изаков В. Я., Шумаков В. И. Физиологические основы нарушения сократительной функции миокарда. СПб: Наука, 1994; Мархасин B. C., Кацнельсон Л. Б., Никитина Л. B., Проценко Ю. Л., Руткевич С. М., Соловьёва О. Э., Ясников Г. П. Биомеханика неоднородного миокарда. Екатеринбург, 1999; Изаков В. Я., Мархасин В. С., Ясников Г. П., Белоусов B. C., Проценко Ю. Л. Введение в биомеханику пассивного миокарда. М.: Наука, 2000.

 Сотрудники группы В. Я. Изакова в 1975 году. Слева направо: П. Б. Цывьян, Ю. Л. Проценко, В. Я. Изаков, В. С. Мархасин и Е. П. Амон

 В начале 2000-х отдел В. С. Мархасина послужил основой для создания Института иммунологии и физиологии УрО РАН, который организовал и возглавил академик В. А. Черешнев. В новом институте коллектив обзавелся уникальным оборудованием и продолжил экспериментальные и теоретические исследования в области биомеханики и электромеханического сопряжения в сердечной и скелетной мышцах на современном мировом уровне. Сотрудники этого отдела по сей день работают в лабораториях биологической подвижности и математической физиологии ИИФ. В 2003 году Владимир Семенович был выдвинут институтом и избран членом-корреспондентом РАН Отделения физиологии.

Член-корреспондент В. С. Мархасин, академики Ю. В. Наточин, О. Г. Газенко, В. А. Черешнев на XIX всероссийском съезде физиологов. Екатеринбург, 2004

 Отдел проводит эксперименты как на многоклеточных препаратах миокарда, так и на его изолированных клетках и на целом сердце, изучает тонкие механизмы регуляции функции в нормальном миокарде и при его патологии. В лаборатории биологической подвижности под руководством доктора биологических наук С. Ю. Бершицкого, ученика В. Я. Изакова, ведутся эксперименты на молекулярном уровне, в которых изучается взаимодействие сократительных белков сердечной мышцы и их кальциевая регуляция. Группа доктора биологических наук Л. В. Никитиной, ученицы В. С. Мархасина, исследует неоднородность сократительных белков миокарда. Такого рода экспериментами занимаются очень немногие лаборатории мира. В сотрудничестве с еще одним «школьником» с советских времен доктором физико-математических наук Андреем Кимовичем Цатуряном (Институт механики МГУ) и при участии коллег из Лондонского имперского колледжа активно развиваются исследования фундаментальных механизмов функционирования моторных мышечных белков, инициированные в свое время В. Я. Изаковым. Группа доктора биологических наук Ю. Л. Проценко, тоже ученика В. Я. Изакова, изучает биомеханику сердечной мышцы в норме и при патологии: в частности, исследуются нарушения функции миокарда, вызванные гипертензией, которая может приводить к тяжелой гипертрофии сердца. Активно развивается математическое моделирование сердечной мышцы, значение которого так хорошо понимали и поддерживали В. Я. Изаков и В. С. Мархасин. Первые работы по моделированию были выполнены ими еще в 1980-е годы совместно с профессором, д.ф.-м.н. Григорием Нойховичем Мильшейном (УрГУ) и А. К. Цатуряном (МГУ). Позднее развитию этих работ посвятили себя сначала д.ф.-м.н. Леонид Борисович Кацнельсон, ученик В. Я. Изакова и В. С. Мархасина, а потом и д.ф.-м.н. Ольга Эдуардовна Соловьёва, ученица Владимира Семеновича. Сегодня она руководит лабораторией математической физиологии, которую В. С. Мархасин создал в ИИФ и в которой работал до самых последних дней.

В настоящее время в рамках направления работают следующие лаборатории:

• лаборатория биологической подвижности;
• лаборатория математической физиологии;
• лаборатория трансляционной медицины и биоинформатики.

Лаборатория биологической подвижности

Лаборатория биологической подвижности была создана в 2008-м, в год реструктуризации института, и объединила лаборатории биомеханики и молекулярных механизмов мышечного сокращения, как было изложено выше. Сегодня исследования в этой лаборатории ведутся двумя научными группами: группой молекулярных механизмов мышечного сокращения д.б.н. С. Ю. Бершицкого и группой биомеханики мышц д.б.н. Ю. Л. Проценко.

Научная группа молекулярных механизмов мышечного сокращения д.б.н. С. Ю. Бершицкого

В 2003 году филиал Института экологии и генетики микроорганизмов был преобразован в самостоятельный Институт иммунологии и физиологии УрО РАН во главе с академиком В. А. Черешневым. Лабораторию биологической подвижности (под руководством С.Ю. Бершицкого)  объединили с лабораторией биомеханики (под руководством Ю.Л. Проценко), и она стала называться лабораторией биологической подвижности. Галина Васильевна Копылова занималась в ней экспериментами на in vitro подвижной системе, к ней присоединилась Лариса Валерьевна Никитина. С помощью Бориса Юрьевича Бершицкого и Дениса Александровича Овсянникова мы изготовили две новые установки для волоконных экспериментов: одну для использования на синхротроне, вторую — в лаборатории. Сделали новые моторы для быстрых деформаций волокна, дистанционно управляемый блок ячеек с растворами, который позволял держать мышечное волокно в рентгеновских экспериментах в вертикальном положении, что улучшало пространственное разрешение в меридиональном направлении рентгенограммы.

В 2005 году С. Ю. Бершицкий защитил докторскую диссертацию на кафедре биофизики биологического факультета МГУ на тему «Исследование механизма генерации силы в мышце».

В 2006 году в лабораторию пришёл Салават Рафаилович Набиев — выпускник кафедры экспериментальной физики УПИ, сначала в качестве магистранта, а потом сотрудника. Вместе с ним, Денисом и Борисом мы занялись строительством установки двухлучевой оптической ловушки. Был получен грант РФФИ на приобретение флуоресцентного микроскопа, из средств гранта HHMI мы купили оптические компоненты, лазеры, противовибрационные столы и прочее. К 2009 году единственная в стране установка для исследования механизма мышечного сокращения на уровне взаимодействия одиночных молекул белков была готова. Это, конечно же, расширило экспериментальные возможности лаборатории.

В 2008 году у нас появился ещё один молодой сотрудник — Даниил Владимирович Щепкин, окончивший биологический факультет УрГУ, с его приходом тематика лаборатории расширилась: к изучению молекулярных механизмов сокращения мышц добавились молекулярные механизмы его регуляции. Эти исследования идут в тесной кооперации с лабораторией структурной биохимии белка в московском Институте биохимии имени А. Н. Баха и с Институтом механики МГУ.

Заведующий лабораторией — Сергей Юрьевич Бершицкий поделился своими воспоминаниями о истроии создания лаборатории и деятельности своей научной группы в лирико-документальном очерке.

Научная группа биомеханики мышц д.б.н. Ю. Л. Проценко

Ключевыми сотрудниками группы биомеханики мышц в лаборатории биологической подвижности являются ее руководитель г.н.с., д.б.н. Юрий Леонидович Проценко (научная карьера с 1971 года), с.н.с., к.б.н. Сергей Михайлович Руткевич (научная карьера с 1970 года), с.н.с., к.б.н. Олег Николаевич Лукин (научная карьера с 1998 года), с.н.с., к.б.н. Александр Александрович Балакин (научная карьера с 1998 года), с.н.с., к.б.н. Леонид Тимофеевич Смолюк (научная карьера с 2008 года), м.н.с., к.б.н. Алексей Тимофеевич Смолюк (научная карьера с 2015 года), м.н.с. Руслан Владимирович Лисин (научная карьера с 2009 года), н.с. Даниил Андреевич Кузнецов (научная карьера с 2009 года).

Коллектив группы Ю. Л. Проценко имеет длительный опыт работы в области биомеханики и физиологии нормального и патологически измененного миокарда. Основной объект ее экспериментальных исследований — изолированные многоклеточные препараты сердечной мышцы (папиллярные мышцы, трабекулы) и изолированные кардиомиоциты желудочков и предсердий сердца теплокровных животных. Экспериментальные методы включают в себя прямые биомеханические измерения и оптическую регистрацию свечения флуоресцентных красителей. Одним из направлений исследований коллектива является изучение длинозависимой (ин)активации механической активности и кальциевой регуляции в кардиомиоцитах нормального и патологически измененного миокарда. В его рамках исследуется феноменология быстрых, в течение нескольких циклов сокращения, изменений сократимости и кинетики несвязанного цитозольного кальция (кальциевого перехода) в ответ на деформацию (феномен Франка — Старлинга) и более длительных, в течение минут, изменений сократимости и кальциевого перехода (феномен Анрепа).

Новое направление, сформированное под научным руководством В. С. Мархасина (биомеханика неоднородного миокарда), позволило сотрудникам группы создать уникальный метод экспериментального исследования механической и электрической активности неоднородного миокарда — метод мышечных дуплетов. В его основе лежит разработанный С. М. Руткевичем алгоритм программного управления в реальном масштабе времени механической связью двух отдельно расположенных мышц. Этот метод активно применяется в лаборатории для изучения роли пространственно-временной неоднородности сердечной ткани в регуляции ее сократительной функции. В частности, проводится исследование непрерывного механического взаимодействия сердечной мышцы с последовательно или параллельно соединенным мышечным или виртуальным (математическая модель) партнером. Такое взаимодействие характерно для сокращения мышечных волокон в целом сердце, в процессе чего происходит взаимная автоподстройка их сократительной активности.

Под руководством Ю. Л. Проценко разработана и верифицирована уникальная математическая модель вязкоупругих свойств и геометрических размеров морфофункционального элемента миокарда — фасцикулы (пластины), которая защищена двумя кандидатскими диссертациями (Л. Т. Смолюк и А. Т. Смолюк).

В тесном сотрудничестве с Екатеринбургским медицинским научным центром профилактики и охраны здоровья рабочих промышленных предприятий Роспотребнадзора лаборатория токсикологии изучает эффекты острого и хронического отравления солями и наночастицами тяжелых металлов (свинец, кадмий) на сократимость миокарда желудочка крыс. В частности, выполняются исследования влияния острого и субхронического токсического действия солей свинца и кадмия in vitro на фундаментальные механизмы регуляции сократимости миокарда при регистрации механических и электрических характеристик и кинетики кальция в кардиомиоцитах, многоклеточных препаратах миокарда и на уровне изолированного интактного сердца здоровых крыс и крыс с экспериментальной моделью легочно-сердечной недостаточности. Это направление является перспективным ввиду его очевидной актуальности.

С 2006 года группа проводит исследования по нескольким грантам Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ), Российского научного фонда (РНФ), программ Президиума Российской академии наук и УрО РАН.

Сотрудниками группы защищены диссертации:

• Проценко Ю. Л. «Влияние неоднородности и нелинейности механических характеристик миокарда на его сократимость». Специальность: 03.00.13 — физиология. Сыктывкар, Институт физиологии Коми НЦ УрО РАН, 2005. Научный консультант д.м.н. Мархасин В. С.
• Балакин А. А. «Биомеханические эффекты взаимодействия элементов неоднородного миокарда в последовательном и параллельном дуплетах». Специальность: 03.00.13 — физиология. Сыктывкар, Институт физиологии Коми НЦ УрО РАН, 2009. Руководитель д.б.н. Проценко Ю. Л., научный консультант д.м.н. Мархасин В. С.
• Лукин О. Н. «Исследование влияния механической неоднородности миокарда на его сократимость методом параллельного гибридного дуплета». Специальность: 03.00.13 — физиология. Екатеринбург, Институт иммунологии и физиологии УрО РАН, 2006. Руководитель д.б.н. Проценко Ю. Л., научный консультант д.м.н., член-корр. РАН Мархасин В. С.
• Смолюк Л. Т. «Экспериментальное и теоретическое исследование вязкоупругих свойств папиллярной мышцы». Специальность: 03.01.02 — биофизика. Пущино, 2011. Руководители д.б.н. Проценко Ю. Л., к.ф-м.н. Кобелев А. В.
• Смолюк А. Т. «Неоднородность вязкоупругих свойств миокарда. Модель и эксперимент». Специальность: 03.01.02 — биофизика. Санкт-Петербург, ФГАОУ ВО «СПбПУ», 2018. Руководитель д.б.н. Проценко Ю. Л.
• Клинова С. В. «Научное обоснование принципов биологической профилактики кардиовазотоксического действия свинца и кадмия». Специальность: 14.02.01 — гигиена. Москва, 2021. Научные руководители д.б.н. Минигалиева И. А., д.б.н. Проценко Ю. Л.

Получен ряд патентов на изобретения: патент № 2636768 «Устройство для фиксации изолированных мышечных препаратов» (Лисин Р. В., Проценко Ю. Л., Балакин А. А., 2018), патент №189320 «Устройство для фиксации мелких и средних лабораторных животных при проведении хирургических вмешательств под ингаляционной анестезией» (Кузнецов Д. А., Проценко Ю. Л., Балакин А. А., 2019), патент № 2712954 «Способ повышения устойчивости организма к комбинированному вредному действию свинца и кадмия» (Привалова Л. И., Клинова С. В., Минигалиева И. А., Сутункова М. П., Валамина И.Е ., Макеев О. Г., Проценко Ю. Л., Никитина Л. В., Герцен О. П., Гурвич В. Б., Кацнельсон Б. А., 2020).

Ю. Л. Проценко и О. Н. Лукин вели исследовательскую и преподавательскую деятельность в Уральском государственном университете и Уральском медицинском университете, под их руководством защищено несколько кандидатских, магистерских и бакалаврских работ.

Сотрудники группы становились лауреатами Премии губернатора Свердловской области для молодых ученых за лучшую работу в области физиологии: Леонид Тимофеевич Смолюк (2011), Олег Николаевич Лукин (2012), Алексей Тимофеевич Смолюк (2015), Даниил Андреевич Кузнецов (2017).

Коллектив лаборатории плодотворно сотрудничает с рядом зарубежных научных групп под руководством д-ра Питера Коля (ранее Университет Оксфорда, Великобритания, ныне Университет Фрайбурга, Германия), д-ра Гэнтаро Ирибэ (Университет Окаямы, Япония), д-ра Питера де Тумба и д-ра Оливье Казорлу (Университет Монпелье, Франция). Ряд сотрудников (О. Н. Лукин, Л. Т. Смолюк) проводили длительные исследования и стажировки за рубежом.

Исследования группы регулярно представляются на российских и зарубежных научных мероприятиях, включая ежегодные конгрессы Biophysical Society (США), European Society of Cardiology (Германия), European Muscle Conference (Польша, Чехия), Mechano-Electric Feedback (Англия, Германия), Российского кардиологического общества (Москва, Екатеринбург, Санкт-Петербург).

Ключевые научные и научно-технические достижения группы Проценко

В рамках исследований группы на изолированных трабекулах и папиллярных мышцах желудочка сердца теплокровных животных было установлено, что в стационарном изометрическом режиме сокращения характеристики спада кальциевого перехода в фазу расслабления существенно зависят от величины степени растяжения мышцы. Впервые было показано, что существуют видовые отличия в проявлении такой зависимости — конкретно в миокарде предсердий и желудочков крысы и морской свинки. Установлены особенности изменения длинозависимого поведения характеристик изометрического сокращения и кальциевого перехода в миокарде крыс при гипертрофии и терминальной стадии легочно-сердечной недостаточности. Помимо краткосрочного феномена регуляции сократимости миокарда (феномен Франка — Старлинга) активно исследуется феномен среднесрочной регуляции сократительной активности миокарда — медленный ответ силы сокращения на резкое изменение длины мышцы (феномен Анрепа). Было показано, что этот весьма выраженный в здоровом миокарде феномен практически полностью подавлен в миокарде крыс с экспериментальной моделью легочно-сердечной недостаточности[1] (Lookin & Protsenko, Eur. Heart J., 2018; Lookin, Clin. Exp. Pharmacol. Physiol. 2020).

С помощью метода мышечных дуплетов был открыт и подробно описан новый тип медленных изменений сократительной активности в мышце, возникающих в ходе ее непрерывного механического взаимодействия с последовательно соединенным мышечным партнером; при таком взаимодействии мышца подвержена циклическим динамическим деформациям, характерным для сокращения волокна в целом сердце[2]. Установлено, что в основе этого феномена лежат изменения в кинетике образования и распада кальций-тропониновых комплексов, а также натрий-регулирующие внутриклеточные механизмы[3]. Феномен пространственно-временной морфофункциональной неоднородности кардиомиоцитов в стенке желудочка определяет новый класс процессов внутренней оптимизации сократительной функции сердечной мышцы[4].

Проведена серия работ по исследованию кардиотоксического действия солей и наночастиц тяжелых металлов (свинца и кадмия), установлены различия в степени и направлении модификации сократительной активности препаратов папиллярных мышц и трабекул при хроническом воздействии этими металлами[5] (Protsenko et al., Food Chem. Toxicol., 2020; ).

С помощью одновременного измерения механической активности и кальциевой кинетики в изолированных кардиомиоцитах и многоклеточных препаратах миокарда установлены новые взаимоотношения между степенью нагружения миоцита и его сократительным ответом, а также роли кальциевой активации миофиламентов в механизмах Франка — Старлинга и среднесрочной регуляции сократимости[6] (Lookin, Clin. Exp. Pharmacol. Physiol., 2020; Lookin et al., Front. Physiol., 2022).

Феноменология электро-кальций-механического сопряжения и механо-электрических обратных связей в нормальном/патологическом миокарде желудочка и предсердия исследуется с применением методов прецизионного измерения силы сокращения и задания деформации кардиомиоцита или сердечной мышцы в сочетании с оптическими методами измерения кальциевой активности с использованием эпифлуоресцентной и лазерной сканирующей конфокальной микроскопии и методом измерения трансмембранного потенциала плавающими электродами.

Группа постоянно публикует результаты своих исследований в ведущих зарубежных высокорейтинговых журналах (первого и второго квартилей): «Frontiers in Physiology», «Progress in Biophysics and Molecular Biology», «European Heart Journal», «American Journal of Physiology (Heart Physiology)», «European Journal of Physiology» (ранее «Pflugers Archiv»), «International Journal of Molecular Sciences», «Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology», «Journal of Physiological Science», «Toxicology Reports», «Food and Chemical Toxicology» и других. Сотрудники группы выступили в качестве (со)авторов нескольких монографий^[7].

Сотрудники группы получили несколько патентов: № 2636768 (2017), № 189320 (2019), № 2712954 (2020).

Работа группы постоянно поддерживается (финансируется) российскими и зарубежными фондами научных исследований, такими как РФФИ (включая конкурсы совместных исследований с зарубежными научными группами), РНФ, Программы Президиума РАН и УрО РАН, Wellcome Trust (Великобритания), National Institutes of Health (США), а также коммерческими компаниями (ОПТЭК, официальный представитель Carl Zeiss в России).

Данные об уникальном оборудовании и приборной базе

Биомеханические измерения сократимости и оптическая регистрация свечения флуоресцентного красителя в изолированной сердечной мышце выполняются с помощью систем для исследования мышечной активности (Muscle Research System, Scientific Instruments GmbH, Гейдельберг, Германия), а также самостоятельно разработанных комплексов для проведения одновременного измерения на двух изолированных сердечных мышцах, в том числе с применением микроэлектродной техники для измерения трансмембранного мембранного потенциала (IE-210 Intracellular Electrometer) и для онлайн-измерений (в псевдореальном масштабе времени) сократительного ответа изолированных сердечных мышц и управления режимами их сокращения в физиологическом эксперименте, что позволяет имитировать изометрический, изотонический, физиологический режимы сокращения сердечной мышцы (Protsenko et al., Food Chem. Toxicol., 2020). Для обработки, анализа и документирования получаемых данных разработан программный комплекс EqapAll6.

На уровне изолированного целого сердца животных проводятся исследования сократимости камер сердца для оценки насосной функции методом построения петли «давление-объем» и электрической функции при регистрации ЭКГ комплексом приборов (Radnoti Working Heart System с набором датчиков и обрабатывающим комплексом Power Lab 30 (ADinstruments, USA) с датчиком MPVS-Ultra Pressure-Volume Unit (ADinstruments, USA)) при измерении внутриполостного давления и внутриполостного объема крови в сердечном цикле.

Комплекс приборов для одновременного измерения механической активности и кальциевой кинетики в изолированных кардиомиоцитах и многоклеточных препаратах миокарда

Первый комплекс приборов для проведения одновременного измерения мышечной активности на двух изолированных сердечных мышцах (параллельный дуплет)

Для получения одиночных кардиомиоцитов применяется стандартная методика ретроградной (по Лангендорфу) перфузии изолированного сердца раствором с добавлением ферментативного агента с использованием системы перфузии целого сердца (Radnoti, AD Instruments, Австралия). Эта же система позволяет проводить исследования на изолированном интактном сердце при ретроградной и прямой перфузии. Регистрация механической активности, потенциала действия, кальциевого перехода в изолированном кардиомиоците выполняется с помощью системы лазерной конфокальной микроскопии (LSM-710, Carl Zeiss, Германия) и программного обеспечения Zen 2010 (Carl Zeiss, Германия); частота сканирования изображения клетки может составлять до 500 кадров/сек. Метод карбоновых волокон, который используется для проведения прямых биомеханических измерений и манипуляций с изолированными кардиомиоцитами, был впервые применен в ИИФ (в конфигурации двух волокон) сотрудниками группы Ю. Л. Проценко.

Комплекс приборов для исследования изолированного целого сердца животных при регистрации насосной и электрической функции (Radnoti Working Heart System с набором датчиков и обрабатывающим комплексом Power Lab 30 ( ADinstruments, USA) с датчиком MPVS-Ultra Pressure-Volume Unit (ADinstruments, USA)) измерения внутриполостного давления и внутриполостного объема крови в сердечном цикле

В группе также успешно реализованы методики выделения изолированных кардиомиоцитов при перфузии целого сердца крысы (морской свинки) ферментативным раствором, окрашивания изолированных сердечных мышц и одиночных кардиомиоцитов кальций-связывающими флуоресцентными красителями, задания растяжения изолированного кардиомиоцита с помощью техники карбоновых волокон, задания физиологического режима сокращений предсердия и желудочка (аналогично P-V петле целого сердца).

Визит профессора Гэнтаро Ирибэ (Университет Окаямы, Япония) в ИИФ УрО РАН.
Внизу: Г. Ирибе, О.Н. Лукин. Вверху: А.А. Балакин, Ю.Л. Проценко, Д.А. Кузнецов.

В.С. Мархасин и С.М Руткевич

Акад. О. Г. Газенко с женой, С. М. Руткевич и Ю. Л. Проценко на фоне комплекса приборов для измерения механической активности двух изолированных сердечных мышц в изоляции и взаимодействующих в дуплете в реальном масштабе времени

[1] Lookin O., Protsenko Y. The lack of slow force response in failing rat myocardium: role of stretch-induced modulation of Ca-TnC kinetics // J. Physiol. Sci. 2019. Vol. 69(2). P. 345–357.

[2] Protsenko Yu. L. et al. Hybrid duplex — a novel method to study the contractile function of heterogeneous myocardium // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2005. Vol. 289. P. H2733–2746; Markhasin V. S. et al. Slow force response and auto-regulation of contractility in heterogeneous myocardium // Prog. Biophys. Mol. Biol. 2012. Vol. 110. P. 305–318.

[3] Katsnelson L. B. et al. Contribution of mechanical factors to arrhythmogenesis in calcium overloaded cardiomyocytes: model predictions and experiments // Prog. Biophys. Mol. Biol. 2011. Vol. 107. Is. 1. P. 81–89.

[4] Balakin A. et al. The phenomena of mechanical interaction of segments of hypertrophied myocardium // Prog. Biophys. Mol. Biol. 2018. Vol. 133. P. 20–26.

[5] Protsenko Yu. L. et al. Effects of subchronic lead intoxication of rats on the myocardium contractility // Food Chem. Toxicol. 2018. Vol. 120. P. 378–389; Protsenko Yu. L. et al. Further analysis of rat myocardium contractility changes associated with a subchronic lead intoxication // Food Chem. Toxicol. 2019. Vol. 125. P. 233–241; Protsenko Y. L. et al. Changes in rat myocardium contractility under subchronic intoxication with lead and cadmium salts administered alone or in combination // Toxicol. Rep. 2020. Vol. 7. P. 433–442; Klinova S. V. et al. Cardioinotropic Effects in Subchronic Intoxication of Rats with Lead and/or Cadmium Oxide Nanoparticles // Int. J. Mol. Sci. 2021. Vol. 22(7). Art. 3466.

[6] Lookin O., Protsenko Yu. Length-dependent activation of contractility and Ca-transient kinetics in auxotonically contracting isolated rat ventricular cardiomyocytes // Frontiers in Physiology. 2019. Vol. 10. Art. 1473; Lookin O. et al. The role of pacing rate in the modulation of mechano-induced immediate and delayed changes in the force and Ca-transient of cardiac muscle // Prog. Biophys. Mol. Biol. 2021. Vol. 159. P. 34–45;

^[7] Мархасин В. С. и др. Биомеханика неоднородного миокарда. Екатеринбург, 1999; Мархасин В. С. и др. Введение в основы биомеханики пассивного миокарда. Москва, 2000; Кобелев А. В. и др. Нелинейные вязкоупругие свойства биологических тканей. Екатеринбург, 2012; Markhasin et al. Activation sequence of cardiac muscle in simplified experimental models: relevance for cardiac mechano electric coupling // Cardiac Mechano-Electric Coupling & Arrhythmias / ed. P. Kohl et al. 2nd edition. Oxford University Press, 2011.

Продолжить чтение:
(часть 1) (часть 3)

Информация о материале

Статьи

12 марта 2015

Просмотров: 912

Оглавление

• Основание ИИФ УрО РАН
• Лаборатории Института
• Научное направление «Иммунные механизмы регуляции физиологических функций»
  • Лаборатория иммунофизиологии и иммунофармакологии
  • Лаборатория иммунологии воспаления
  • Лаборатория морфологии и биохимии
  • Лаборатория иммунопатофизиологии
• Научное направление «Молекулярные механизмы мышечных сокращений и биомеханика неоднородного миокарда»
  • Лаборатория биологической подвижности
  • Лаборатория математической физиологии им. чл.-корр. В.С. Мархасина 
  • Лаборатория трансляционной медицины и биоинформатики
• Центр коллективного пользования ИИФ УрО РАН
• Диссертационный совет
• Образовательная деятельность института: аспирантура

Лаборатория математической физиологии им. чл.-корр. РАН В.С. Мархасина

Нижний ряд слева направо: Д.В. Мангилева, Н.А. Балакина-Викулова, О.Э. Соловьева, Л.Б. Кацнельсон.
Вехний ряд слева направо: Р. Рокеах, А.Г. Курсанов, Т.В. Чумарная, П.В. Коновалов, Т.М. Нестерова.

Лаборатория математической физиологии была организована по инициативе В.С. Мархасина в процессе создания Института иммунологии и физиологии УрО РАН в 2003 году на базе лаборатории биофизики и математического моделирования, которая появилась в результате реорганизации руководимого В.С. Мархасиным отдела молекулярно-клеточной биомеханики Института физиологии Коми НЦ УрО РАН (1996–2000) в Екатеринбургский филиал Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН (2000–2003). Заведующей лабораторией с момента ее основания по настоящее время является д.ф.-м.н., профессор Ольга Эдуардовна Соловьёва.

В.Я. Изаков и В.С. Мархасин одними из первых в СССР начали использовать и развивать математическое моделирование как инструмент и объект исследований в физиологии. Физиологи Мархасин и Изаков вольнослушателями освоили программу первых двух базовых курсов на математико-механическом факультете Уральского государственного университета. Позднее это позволило им разрабатывать и использовать математические модели для теоретического анализа механизмов электромеханического сопряжения в сердечной мышце, что стало новым направлением в физиологии миокарда.

Еще в конце 1970-х — начале 1980-х были опубликованы их первые работы по моделированию сокращения сердечной мышцы^[1].

Разработке модели сокращения сердечной мышцы была посвящена кандидатская диссертация Леонида Борисовича Кацнельсона (аспиранта В. Я. Изакова) на тему «Математическое моделирование активации и деактивации механического цикла сокращение-расслабление в однородном и неоднородном миокарде». По результатам исследований в 1991 году была опубликована пионерская работа «Cooperative effects due to calcium binding by troponin and their consequences for contraction and relaxation of cardiac muscle under various conditions of mechanical loading» — прорыв коллектива в высокорейтинговый международный журнал «Circulation Research»^[2]. В этой работе и ряде последующих^[3] был сформулирован и формализован ряд постулатов о кооперативности процессов кальциевой активации сократительных белков кардиомиоцитов. В то время предсказания модели частично опередили экспериментальные данные и были позже подтверждены в нескольких экспериментальных работах. Диссертация была защищена Л. Б. Кацнельсоном в 1994 году, когда В. Я. Изакова уже не стало, и завершал научное руководство работой В. С. Мархасин.

Моделированию ритмоинотропных явлений в сердечной мышце (т. е. зависимости параметров сокращения сердечной мышцы от частоты сокращений и отклонений от регулярного ритма) были посвящены первые научные работы О. Э. Соловьёвой, начатые еще во время обучения в Уральском государственном университете под руководством Г. Н. Мильштейна и В. С. Мархасина. В статье 1985 года^[4] была построена модель, формализующая гипотезу о том, что высвобождение кальция из саркоплазматического ретикулюма в сердечных клетках происходит в форме дискретных квантов и их количество может существенно увеличиваться при стимуляции клетки парными стимулами. Это позволило объяснить экспериментально наблюдаемое увеличение силы сердечной мышцы более чем в два раза по сравнению со стимуляцией одиночными стимулами. Была реализована идея существования кальциевого S-пула, или, как его потом прозвали коллеги, VS-пула, который накапливает кальций во внутриклеточном депо и в определенных условиях стимуляции может выдавать в саркоплазму клетки дополнительные количества кальция, активирующие сокращения. Сегодня теория кальциевых «спарков» — дискретных порций высвобождаемого кальция в сердечных клетках — экспериментально доказанный факт, правда, что обидно и как часто бывает в западной науке, без ссылок на нашу российскую статью.

C тех пор модели сокращений миокарда и их регуляции постоянно усовершенствуются сотрудниками лаборатории. Большим толчком для развития лаборатории и всего направления биофизики в институте стала поддержка в начале 2000-х годов международных грантов: сначала коллаборативного грантового проекта с французской группой профессора Ива Ле-Карпентье (Париж), а затем международного проекта с группой профессора Дениса Нобла из Оксфордского университета, поддержанного авторитетным британским фондом Wellcome Trust. Сотрудничество с группой Д. Нобла и приглашенного им в Оксфорд профессора Питера Коля позволило представить работы коллектива на лучших международных конференциях, таких как конгрессы Международного общества физиологов в Новой Зеландии (2001) и в США (2005), конференции Физиологического общества в Великобритании и Биофизического общества в США. Институту удалось познакомиться и наладить контакты с многими ведущими специалистами в области биофизики и математического моделирования миокарда из разных стран мира. Сотрудники лаборатории О. Н. Лукин и А. Д. Хохлова прошли длительные стажировки в Университете Оксфорда, Университете Окаямы в Японии. Освоенная там процедура работы с изолированными клетками сердца с использованием карбоновых волокон для управления механической нагрузкой на клетки была перенесена в домашние лаборатории и сейчас является одной из методик, обеспечивающих приоритет исследований института в области клеточной физиологии миокарда.

Благодаря сотрудничеству с группой Дениса Нобла, известного специалиста в области клеточной электрофизиологии сердца, екатеринбургская механическая модель кардиомиоцита была объединена с оксфордской моделью генерации потенциала действия в сердечных клетках. Денис Нобл — ученик сэра Эндрю Хаксли, автора классической модели Ходжкина — Хаксли, описывающей генерацию и распространение нервного импульса^[5]. Он первым применил формализмы Ходжкина — Хаксли к описанию генерации потенциалов действия в сердечных клетках: первая его работа была опубликована в 1960 году в журнале «Nature»^[6], и в последующих работах модель совершенствовалась по мере появления новых экспериментальных данных об ионных токах в кардиомиоцитах различных видов животных и человека. Полученная интегративная модель, описывающая весь комплекс клеточных процессов сопряжения возбуждения с сокращением, позволила проанализировать механизмы реализации механо-электрической обратной связи в кардиомиоцитах. Интегративная модель электромеханической активности кардиомиоцита, названная Екатеринбург-Оксфордской моделью, и полученные с ее помощью результаты вошли в кандидатскую диссертацию Н. А. Балакиной-Викуловой (2005), защищенную под руководством В. С. Мархасина и О. Э. Соловьёвой, и в несколько часто цитируемых работ коллектива^[7]. В настоящее время модель описывает широкий класс механических и электрических явлений, наблюдаемых в эксперименте. Более того, модель смогла предсказать новые феномены, которые потом были обнаружены в реальных экспериментах. Так, в работах Т. Б. Сульман под руководством Л. Б. Кацнельсона («Mathematical modeling of mechanically modulated rhythm disturbances in homogeneous and heterogeneous myocardium with attenuated activity of Na⁺-K⁺ pump») устанавливалось, что появление спонтанной активности и экстрасистол в кардиомиоцитах при перегрузке кальцием может зависеть от механических условий сокращения миокарда. Эти предсказания модели были позднее подтверждены в экспериментальных работах, проведенных группой Ю. Л. Проценко^[8]. Результатом стал целый цикл работ, направленных на изучение влияния механики на аритмогенез в кардиомиоцитах и миокардиальной ткани, а также на изучение эффектов взаимодействия нормальных и поврежденных клеток в миокардиальной ткани. Первой и одной из наиболее широко используемых современных ионных моделей кардиомиоцита человека является модель ten Tusscher–Noble–Noble–Panfilov (TNNP), разработанная ученицей профессора А. В. Панфилова, совместно с профессором Д. Ноблом в Университете Утрехта^[9].

Развитие модели не прекращается и в настоящее время. В рамках исследования, выполняемого в лаборатории по гранту РФФИ под руководством профессора Александра Панфилова, механичеcкий блок модели был объединен с моделью TNNP. Сейчас эта модель является одной из наиболее детализированных моделей электромеханической активности кардиомиоцита человека^[10]. Также механический блок модели был использован для создания электромеханической модели сократительной активности кардиомиоцитов крысы. Сотрудники лаборатории Л. Б. Кацнельсон и П. В. Коновалов объединили его с электрофизиологическими моделями Pandit и Hinch^[11] и адаптировали для описания сократительной активности мышц^[12]. Недавно модели сократительной активности кардиомиоцита крысы и человека были дополнены описанием внутриклеточных метаболических процессов. С помощью математической модели показано, как изменение механических условий сокращения кардиомиоцита влияет не только на электрофизиологическое поведение клетки, но и изменяет ее энергопотребление^[13]. Модель электромеханометаболических явлений в кардиомиоцитах человека разрабатывается в рамках гранта РНФ (2021–2023, руководитель Л. Б. Кацнельсон), который направлен на изучение механизмов аритмий, возникающих в ишемизированном миокарде. Данная работа ведется в тесном сотрудничестве с экспериментальной группой профессора Я. Э. Азарова из лаборатории физиологии сердца Института физиологии Коми НЦ УрО РАН.

Особое новаторское направление исследований в области физиологии и биофизики миокарда, которое уже более 30 лет развивается в экспериментально-теоретических работах сотрудников лабораторий биологической подвижности, математической физиологии и молодежной лаборатории трансляционной медицины и биоинформатики, связано с изучением неоднородности миокарда. Гипотеза о роли клеточной неоднородности миокарда впервые была сформулирована в докторской диссертации В. С. Мархасина в 1983 году. Она возникла на основе его собственных наблюдений о неоднородности электрической и механической активности препаратов сердечной мышцы, в особенности в патологически измененном миокарде, совмещенных с имеющимися к тому времени литературными данными и естественно-научными аналогиями с другими биологическими системами. Однако на тот момент отсутствовал экспериментальный метод, который бы позволил продемонстрировать эффекты неоднородности миокарда и оценить результаты взаимодействия между элементами неоднородной системы. Идея метода исследования взаимодействия сегментов сердечной мышцы — мышечного дуплета — также была впервые изложена В. С. Мархасиным в его докторской диссертации, а потом реализована и развита его коллегами Ю. Л. Проценко, С. М. Руткевичем, Л. Б. Кацнельсоном, Л. В. Никитиной, О. Э. Соловьёвой, В. Ю. Гурьевым, Н. А. Балакиной-Викуловой, О. Н. Лукиным, А. А. Балакиным, П. В. Коноваловым, А. Д. Хохловой, А. Г. Курсановым и далее их учениками в нескольких вариантах, включая уникальные экспериментальные установки, осуществляющие взаимодействие двух препаратов сердечной мышцы, а также математические модели, имитирующие взаимодействие двух мышц^[14]. При помощи этого метода был открыт новый тип взаимодействия между неоднородными сократительными элементами миокардиальной ткани — интрамиокардиальный медленный неоднородный ответ. Разработка математической модели, имитирующей работу мышечного дуплета, на основе Екатеринбург-Оксфордской модели электромеханической активности кардиомиоцита позволила описать молекулярные механизмы, обеспечивающие такое взаимодействие. Результаты этих исследований легли в основу кандидатской диссертации П. В. Коновалова (руководители В. С. Мархасин и О. Э. Соловьёва).

Особой гордостью коллектива под руководством В. С. Мархасина была разработка гибридного мышечного дуплета, осуществляющего взаимодействие в реальном времени живого мышечного препарата и виртуальной мышцы — компьютерной программы, имитирующей функцию реальной мышцы и генерирующей сигналы, управляющие сократительной активностью живой мышцы, как при реальном взаимодействии^[15]. Этот метод до сих пор является визитной карточкой нашего коллектива. Благодаря использованию метода мышечных дуплетов были проведены пионерские исследования, в которых убедительно показано, что неоднородность миокарда — это присущее ему свойство, отдельный механизм управления его сократительной активностью и может как оптимизировать функцию нормального миокарда, так и усиливать патологические проявления нарушений функции. Различные аспекты исследований, в том числе моделирования неоднородности миокарда на клеточном и тканевом уровнях, вошли в серию диссертаций, защищенных в коллективе. Это докторские диссертации Ю. Л. Проценко (2005), О. Э. Соловьёвой (2006), Л. Б. Кацнельсона (2008), Л. В. Никитиной (2014), а также кандидатские диссертации учеников В. С. Мархасина и учеников его учеников: В. Ю. Гурьева (2004), Н. А. Балакиной-Викуловой (2005), О. Н. Лукина (2006), М. П. Филипьева (2007), Т. Б. Сульман (2008), Т. В. Чумарной (2009), А. А. Балакина (2009), Л. Т. Смолюка (2011), П. В. Коновалова (2013), А. М. Рывкина (2014), А. Д. Хохловой (2015), А. Т. Смолюка (2018), А. Г. Курсанова (2018), О. П. Герцен (2021), С. Ю. Хамзина (2022).

Дальнейшим развитием исследований с применением математических моделей сердца стали работы по созданию «виртуального сердца». Этот проект был начат В. С. Мархасиным при поддержке Программы фундаментальных исследований УрО РАН и Президиума РАН (2009–2014), затем продолжен в рамках гранта РНФ для создания новых лабораторий (2014–2016) и гранта РНФ для научных групп (2019–2023), проектов Программы развития Уральского федерального университета (2014–2022). Для реализации этого масштабного проекта была создана и действует научная лаборатория «Математическое моделирование в физиологии и медицине» в Уральском федеральном университете (заведующая О. Э. Соловьёва), образована совместная лаборатория УрФУ и ИИФ УрО РАН «Компьютерная биология и медицина» (заведующая О. Э. Соловьёва, научный руководитель профессор А. В. Панфилов). Началась новая эпоха разработки сложных, анатомически детализированных моделей сердца человека и лабораторных животных, которые можно использовать не только для решения фундаментальных задач физиологии и патофизиологии сердца и в том числе для исследования молекулярно-клеточных механизмов сердечных аритмий и сердечной недостаточности, но и для решения задач практической медицины. Коллективом созданы уникальные персонифицированные модели сердец пациентов^[16], которые можно использовать для диагностики и прогноза состояния пациентов с сердечными патологиями. Совместно с аритмологами НИМЦ имени В. А. Алмазова разрабатывается технология применения компьютерных моделей сердца и методов машинного обучения для оценки эффективности и оптимизации процедур сердечной электрокардиостимуляции^[17]. Современные методы машинного обучения используются для анализа экспериментальных данных, идентификации параметров моделей, предсказания отклика моделей на воздействия, не учтенные при разработке моделей. Решению этих задач посвящена защищенная в конце 2022 года диссертация С. Ю. Хамзина (руководитель О.Э. Соловьёва) и готовящаяся к защите диссертация К. С. Ушенина.

В серии недавних работ лаборатории развивается метод популяционного моделирования. Здесь для решения задач оценки влияния активных веществ или применения терапевтических процедур создается популяция компьютерных моделей, имитирующая популяцию экспериментальных объектов. В рамках такой виртуальной популяции можно анализировать, как то или иное воздействие влияет на когорту образцов с варьируемыми свойствами, так же как это изучается в реальных экспериментальных или клинических исследованиях. С использованием методов популяционного моделирования исследованы влияние старения на электрическую функцию кардиомиоцитов предсердия и их чувствительность к антиаритмическим препаратам. Разработаны модели, описывающие особенности ионной динамики и процессов генерации потенциала действия в клетках водителя сердечного ритма при старении, а также в онтогенезе.

В фокусе деятельности лаборатории всегда были клинико-физиологические исследования, в которых разрабатывались и использовались методы математического анализа клинических данных. Так, в работах В. С. Мархасина с сотрудниками клинических учреждений был предложен индекс неоднородности движения стенки левого желудочка сердца человека, обладающий, как оказалось, высокой диагностической и прогностической значимостью^[18]. Продолжением исследований неоднородности движения стенки левого желудочка и изменения его формы в течение сердечного цикла в норме и при патологии стала кандидатская диссертация Т. В. Чумарной (2009), ученицы В. С. Мархасина. На основе этих исследований разработана концепция функциональной геометрии сердца, согласно которой характеристики динамического изменения формы сердца в дополнение к традиционным показателям, определяемым при эхокардиографическом исследовании, дают значимую информацию для оценки состояния сократительной функции сердца пациентов с ишемической болезнью, сердечной недостаточностью, транспланированным сердцем^[19]. Эти исследования стали возможны благодаря плодотворному взаимодействию с кардиохирургами Свердловской областной клинической больницы № 1 (Екатеринбург) и Национального медицинского исследовательского центра имени В. А. Алмазова (Санкт-Петербург). В 2021 году Т. В. Чумарная, О. Э. Соловьёва и Э. М. Идов (руководитель Центра сердца и сосудов ОКБ № 1) за серию работ «Определение параметров функциональной геометрии сердца для оценки и прогноза состояния левого желудочка у пациентов с хронической сердечной недостаточностью» были награждены Президиумом Уральского отделения РАН дипломом имени Н. В. Черниговского.

Совместно с Уральским научно-исследовательским институтом охраны материнства и младенчества (Екатеринбург) проводятся исследования функциональной геометрии левого желудочка в онтогенезе у детей от внутриутробного и раннего постнатального периода до дошкольного возраста^[20], выясняются особенности нарушений развития сердца у недоношенных детей с разным сроком гестации и детей, рожденных при осложненной многоплодной беременности.

Современные методы разведочного анализа и нейронные сети используются для отыскания новых диагностических и прогностических признаков вариабельности сердечного ритма при фибрилляции предсердий.

Инициативные научно-исследовательские проекты сотрудников лаборатории многократно поддерживались российскими грантами в рамках Программы Президиума РАН «Фундаментальная наука — медицине», Президиума УрО РАН, фонда РФФИ, РНФ, программы Рособразования «Развитие научного потенциала высшей школы», ФЦП «Интеграция науки и высшего образования России», а также грантами международных фондов INTAS (Европейское сообщество), Wellcome Trust (Соединенное Королевство), Fogarty International Center и CRDF (США). Молодые сотрудники коллектива получали индивидуальные гранты на поддержку исследований от РФФИ и Фонда президентских грантов.

В лаборатории математической физиологии сформировался крепкий коллектив высококвалифицированных сотрудников. Новые идеи им помогают реализовывать студенты и аспиранты УрФУ и других вузов. В свою очередь, сотрудники лаборатории разрабатывают и читают курсы по биофизике и математическому моделированию в Уральском федеральном университете.

[1] Шумаков В. М., Штейнгольд Е. Ш., Изаков В. Я., Иткин Г. П. Моделирование сокращения предсердий и желудочков сердечной мышцы // Биофизика. 1978. Т. 23 (2). С. 318–325; Цатурян А. К., Изаков В. Я. Математическая модель сопряжения возбуждения с сокращением в сердечной мышце // Биофизика. 1978. Т. 23 (5). С. 895–900; Мархасин B. C., Мильштейн Г. Н. Моделирование влияния ритма на силу сокращений сердечной мышцы // Биофизика. 1978. T. 23 (4). С. 674–681; Мархасин B. C., Мильштейн Г. Н., Соловьева О. Э. К теории регуляции силы сокращений сердечной мышцы // Биофизика. 1985. Т. 30 (2). С. 322–327.

[2] Izakov V. Ya., Katsnelson L. B., Blyakhman F. A., Markhasin V. S., Shklyar T. F. Cooperative effects due to calcium binding by troponin and their consequences for contraction and relaxation of cardiac muscle under various conditions of mechanical loading // Circulation Research, 1991. Vol. 69. P. 1171–1184. doi: 10.1161/01.RES.69.5.1171.

[3] Katsnelson L. B., Markhasin V. S. Mathematical Modeling of relations between the kinetics of free intracellular calcium and mechanical function of myocardium // Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 1996. Vol. 28 (3). P. 475–486. doi: 10.1006/jmcc.1996.0044; и др.

[4] Мархасин B. C., Мильштейн Г. Н., Соловьева О. Э. К теории регуляции силы сокращений сердечной мышцы // Биофизика. 1985. Т. 30 (2). С. 322–327.

[5] Hodgkin A. L., Huxley A. F. A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve // The Journal of Physiology. 1952. Vol. 117 (4). P. 500–544.

[6] Noble D. Cardiac action and pacemaker potentials based on the Hodgkin-Huxley equations // Nature. 1960. Vol. 188. P. 495–497.

[7] См., например: Solovyova O. E., Vikulova N. A., Konovalov P. V., Kohl P., Markhasin V. S. Mathematical modelling of mechano-electric feedback in cardiomyocytes // Russian Journal of Numerical Analysis Mathematical Modelling. 2004. Vol. 19 (4), P. 331–35. doi: 10.1515/rnam.2004.19.4.331; Solovyova O., Katsnelson L., Guriev S., Nikitina L., Protsenko Yu., Routkevitch S., Markhasin V. Mechanical inhomogeneity of myocardium studied in parallel and serial cardiac muscle duplexes: experiments and models // Chaos, Solitons & Fractals. 2002. Vol. 13. P. 1685–1711. doi: 10.1016/S0960-0779(01)00175-8; Sulman T., Katsnelson L. B., Solovyova O., Markhasin V. S. Mathematical modeling of mechanically modulated rhythm disturbances in homogeneous and heterogeneous myocardium with attenuated activity of Na⁺-K⁺ pump // Bulletin of Mathematical Biology. 2008. Vol. 70 (3). Р. 910–949. doi: 10.1007/s11538-007-9285-y; и др.

[8] Katsnelson L. B., Solovyova O., Balakin A., Lookin O., Konovalov P., Protsenko Y., Sulman T., Markhasin V. S. Contribution of mechanical factors to arrhythmogenesis in calcium overloaded cardiomyocytes: Model predictions and experiments // Progress in Biophysics and Molecular Biology. 2011. V. 107(1). P. 81–89. doi: 10.1016/j.pbiomolbio.2011.06.001.

[9] ten Tusscher K. H, Noble D., Noble P. J., Panfilov A. V. A model for human ventricular tissue // Heart and Circulatory Physiology. 2004. Vol. 286 (4). P. H1573–1589. doi: 10.1152/ajpheart.00794.2003.

[10] Balakina-Vikulova N. A., Panfilov A., Solovyova O., Katsnelson L. B. Mechano-calcium and mechano-electric feedbacks in the human cardiomyocyte analyzed in a mathematical model // The Journal of Physiological Sciences. 2020. Vol. 70. Art. 12. doi: 10.1186/s12576-020-00741-6.

[11] Katsnelson L. B., Konovalov P., Solovyova O. New mathematical model of electromechanical coupling in rat cardiomyocytes // Computing in Cardiology. 2018. Vol. 45. P. 1–4. doi: 10.22489/CinC.2018.062.

[12] Khokhlova A., Konovalov P., Iribe G., Solovyova O., Katsnelson L. The effects of mechanical preload on transmural differences in mechano-calcium-electric feedback in single cardiomyocytes: experiments and mathematical models // Frontiers in Physiology. 2020. Vol. 11. Art. 171. doi: 10.3389/fphys.2020.00171.

[13] Balakina-Vikulova N. A., Katsnelson L. B. Integrative mathematical model of electrical, metabolic and mechanical processes in human cardiomyocytes // Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology. 2022. Vol. 58 (1). P. S107–124. doi: 10.1134/S00220930220701.

[14] См. монографию: Мархасин В. С. и др. Биомеханика неоднородного миокарда. Екатеринбург, 1999; обзор: Solovyova O., Katsnelson L. B., Kohl P., Panfilov A. V., Tsaturyan A. K., Tsyvian P. B. Mechano-electric heterogeneity of the myocardium as a paradigm of its function // Progress in Biophysics and Molecular Biology. 2016. Vol. 120 (1-3). P. 249–254. doi: 10.1016/j.pbiomolbio.2015.12.007.

[15] Protsenko Y. L., Routkevitch S. M., Gur'ev V. Y., Katsnelson L. B., Solovyova O., Lookin O. N., Balakin A. A., Kohl P., Markhasin V. S. Hybrid duplex: a novel method to study the contractile function of heterogeneous myocardium // American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 2005. Vol. 289 (6). P. H2733–H2746. doi: 10.1152/ajpheart.00306.2005.

[16] Ushenin K., Kalinin V., Gitinova S., Sopov O., Solovyova O. Parameter variations in personalized electrophysiological models of human heart ventricles // PLoS One. 2021. Vol. 16 (4). Art. e0249062. doi: 10.1371/journal.pone.0249062; Khamzin S., Dokuchaev A., Bazhutina A., Chumarnaya T., Zubarev S., Lyubimtseva  T., Lebedeva V., Lebedev D., Gurev V., Solovyova O. Machine Learning prediction of cardiac resynchronisation therapy response from combination of clinical and model-driven data // Frontiers in Physiology. 2021. Vol. 12. Art. 2283. doi: 10.3389/fphys.2021.753282.

[17] Khamzin S., Dokuchaev A., Bazhutina A., Chumarnaya T., Zubarev S., Lyubimtseva T., Lebedeva V., Lebedev D., Gurev V., Solovyova O. Machine Learning prediction of cardiac resynchronisation therapy response from combination of clinical and model-driven data // Frontiers in Physiology. 2021. Vol. 12. Art. 2283. doi: 10.3389/fphys.2021.753282.

[18] Мархасин В. С., Гласман А. А., Честухин В. В., Гольдберг С. И., Кацнельсон Л. Б., Маханек A. O. Вклад сегментарной кинетики левого желудочка в регуляцию насосной и сократительной функции сердца // Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова. 1994. Т. 18 (4). С. 72–79.

[19] Чумарная Т. В., Соловьева О. Э., Сухарева С. В., Варгина Т. А., Mapxacuн В. С. Пространственно-временная неоднородность сокращения стенки левого желудочка в норме и при ишемической болезни сердца // Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова. 2008. Т. 94 (11). С. 1217–1239; Chumarnaya T., Solovyova O., Alueva Y., Mikhailov S. P., Kochmasheva V. V., Markhasin V. S. Left ventricle functional geometry in cardiac pathology // Computing in Cardiology. 2015. Vol. 42. P. 353–356; Chumarnaya T., Mikhaylov S. P., Idov E. M., Solovyova O. Classification model of heart transplant outcomes based on features of left ventricular functional geometry // Computing in Cardiology. 2018. Vol. 45. P. 1–4. doi: 10.22489/CinC.2018.028.

[20] Chumarnaya T. V., Kraeva O. A., Tsyvian P. B., Solovyova O. E. Functional geometry of the left ventricle in term newborns with different birth weights // Human Physiology. 2018. Vol. 44 (5). P. 565–573. doi: 10.1134/S0362119718030040.

Лаборатория трансляционной медицины и биоинформатики (молодежная)

Основные вехи формирования и развития

Лаборатория трансляционной медицины и биоинформатики (ЛТМиБ) была образована в декабре 2018 года в рамках инициативы создания «молодежных лабораторий» национального проекта «Наука и университеты» и с тех пор устойчиво развивается и укрепляет свой авторитет. ЛТМиБ собрала под своим крылом молодых ученых самых разных направлений — биологов, физиков, химиков, математиков.

Что же объединяет эти юные умы? Госзадание института? Это само собой. Но еще их объединяет боевой настрой, не утоляемая кофеином жажда знаний в глазах и неугомонное стремление трудиться во благо науки круглые сутки! Такая искренняя любовь молодых ученых к науке, желание, даже страсть, узнать истину и понять систему на разных уровнях организации действительно впечатляет.

Трансляционная медицина и биоинформатика — новые, актуальные направления науки, поэтому мы верим, что ЛТМиБ семимильными шагами приближает светлое будущее персонифицированной (и не только) медицины.

Ключевые фигуры и основные направления исследований в аспекте развития научных школ

ЛТМиБ продолжает дело уральской научной школы физиологии, биомеханики и биофизики миокарда, которая выросла из совместной увлеченности

По стопам В. С. Мархасина и В. Я. Изакова и их учеников О. Э. Соловьёвой, С. Ю. Бершицкого и Л. В. Никитиной в ЛТМиБ продолжаются экспериментальные исследования неоднородности на клеточном и молекулярных уровнях организации миокарда под руководством к.ф.-м.н., доцента А. Д. Хохловой, к.б.н. Д. В. Щепкина, к.б.н. О. П. Герцен. Исследуются особенности регуляции механической функции кардиомиоцитов и актин-миозинового взаимодействия в различных отделах сердца в норме и при патологии, в том числе при сердечной недостаточности, фибрилляции предсердий, сахарном диабете 1-го и 2-го типа, а также при интоксикации солями и наночастицами свинца и/или кадмия. Активно изучается влияние фармакологических модуляторов и биопротекторных комплексов на механическую функцию кардиомиоцитов и сократительных белков саркомера в различных регионах сердца. В результате успешной коллаборации лаборатории с профессором Гэнтаро Ирибэ (Университет Асахикава, Япония) Д. А. Волжаниным создана сложная компьютерная система управления уникальной (одной из трех существующих в мире) установкой с использованием карбоновых волокон. Совместно с лабораторией математической физиологии ведутся активные исследования в области персонифицированной кардиологии при помощи методов машинного обучения и биоинформатики (К. С. Ушенин, С. Ю. Хамзин, А. Д. Докучаев). Научные работы лаборатории опубликованы в престижных отечественных и международных научных журналах (Российский кардиологический журнал, «Journal of Molecular and Cellular Cardiology», «International Journal of Molecular Sciences», «Cells», «Frontiers in Physiology», «Toxicology Reports»). Исследования в области биоинформатики является новым и перспективным направлением работы ИИФ, и уже первые результаты были опубликованы в 2022 году в журнале «Математическая биология и биоинформатика» (Е. И. Демичева, К. С. Ушенин, М. А. Болков). За время работы «молодежной» лаборатории в 2022 году О. П. Герцен была защищена первая кандидатская диссертация (научный руководитель Л. В. Никитина).

В. С. Мархасин, В. Я. Изаков, Л.В. Никитина, О.Э. Соловьева, С.Ю. Бершицкий, Д. В. Щепкин, А. Д. Хохлова, О. П. Герцен

Участие лаборатории в общественной жизни Екатеринбурга

Молодые ученые ЛТМиБ активно участвуют в общественной жизни родного города. С 2022 года по инициативе О. П. Герцен в Екатеринбурге была введена социальная транспортная карта для аспирантов, ординаторов и адъюнктов. В 2021–2022 годах О. П. Герцен, Т. А. Мячина и К. А. Бутова реализовали проект коротких видеороликов для школьников «Поговорим о науке» в рамках гранта Министерства образования и молодежной политики Свердловской области. Кроме того, лаборатория (в первую очередь О. П. Герцен, К. А. Бутова, Р. А. Симонова, Т. А. Мячина и А. М. Кочурова) активно занимается популяризацией науки. Более 50 научно-популярных лекций для школьников, студентов и заинтересованных взрослых было прочитано за последние два года. О. П. Герцен и К. А. Бутова совместно с сурдопереводчиком читают лекции для глухонемых. В 2021–2022 годах О. П. Герцен стала победителем всероссийского и международного российско-германского конкурса научно-популярных докладов Science Slam.

Кроме того, сотрудники лаборатории активно участвуют в конференциях всероссийского и международного масштаба, прославляя родной город.

Р. А. Симонова, А. М. Кочурова, Е. А. Бельдия; О. П. Герцен; К. А. Бутова

Ключевые научные и научно-технические достижения

• С использованием уникальных методик регистрации взаимодействия сократительных белков исследовано нарушение функции сократительных белков миокарда при интоксикации солями тяжелых металлов (свинец, кадмий).
• Изучено влияние фармацевтического активатора сердечного миозина омекамтив мекарбила на кальциевую регуляцию актин-миозинового взаимодействия и сократительную активность кардиомиоцитов предсердий и желудочков.
• Разработаны и усовершенствованы методы экспериментальных исследований активности изолированных кардиомиоцитов в норме и при патологии различного генеза. Предложен новый метод выделения жизнеспособных одиночных кардиомиоцитов из сердечной ткани. Разработан новый метод оценки сократительной активности, динамики внутриклеточных ионов кальция и распределения Т-тубулярной сети в различных регионах одиночного кардиомиоцита.
• Для изучения пассивных вязкоупругих и активных сократительных свойств интактных одиночных кардиомиоцитов разработаны биомеханические протоколы с использованием методики четырех карбоновых волокон, реализуемой с помощью системы цифрового манипулирования.
• Исследованы различия сократительной функции одиночных кардиомиоцитов и сократительных белков саркомера разных отделов сердца при экспериментальном сахарном диабете, гипоэстрогении и фибрилляции предсердий у крыс.
• Проведены исследования механизмов патогенеза ряда социально значимых заболеваний на экспериментальных моделях у животных. Исследованы особенности инсулин-позитивных клеток в печени здоровых животных и при экспериментальном сахарном диабете у крыс.

Разработаны новые подходы в использовании нейронных сетей и регрессионного анализа для автоматической обработки данных, полученных при гистологических исследованиях и при применении различных инструментальных методов исследований.

К. А. Бутова, О. П. Герцен, Т. А. Мячина

Данные об уникальном оборудовании и приборной базе

Одиночные кардиомиоциты в ЛТМиБ получают с использованием аппарата Лангендорфа. И его основная функция — с помощью ретроградной (т. е. выполняемой через аорту) перфузии осуществить промывание целого сердца от крови и далее разрушить соединительную ткань с помощью раствора, содержащего ферменты, что позволяет получить изолированные клетки сердца.

Аппарат Лангендорфа

Часть исследований ЛТМиБ проводится на конфокальном лазерном сканирующем микроскопе LSM-710. Он на протяжении многих лет позволяет получать с помощью флуоресцентных красителей информацию о структуре (например, распределение Т-тубул в клетке) и функции (например, об изменении концентрации цитозольного кальция при сокращении клетки) различных живых объектов.

LSM-710 — конфокальный микроскоп

Для исследования влияния механической нагрузки на сократимость изолированных кардиомиоцитов используется уникальная методика крепления клетки с помощью четырех карбоновых волокон. Такой метод измерения имитирует сокращение клеток, близкое к происходящему в живом организме. Для данной методики используются карбоновые волокна толщиной ~10 мкм, которые способны удерживаться на поверхности клеточной мембраны благодаря силам электростатического взаимодействия. Крепление волокон к микроманипуляторам осуществляется с помощью специально изготовленных стеклянных держателей. Программное обеспечение (IonWizard, IonOptix) позволяет регистрировать положение кончиков карбоновых волокон одновременно с изменением длины саркомеров при сокращении кардиомиоцита. Данная методика является уникальной для России, а всего в мире существует три подобных установки.

Молекулярные исследования молодыми учеными ЛТМиБ проводятся с помощью уникального для России метода in vitro motility assay на базе лаборатории биологической подвижности. Этот метод позволяет изучать сокращение сердца на уровне ансамбля молекул. Регулируемый тонкий филамент, состоящий из флуоресцентно меченого F-актина, тропомиозина и тропонина, в присутствии АТФ движется по миозину внутри проточной камеры, покрытой нитроцеллюлозой. При использовании специальных программ записи и обработки этого движения можно исследовать механические характеристики (силу и относительную скорость), а также кальциевую регуляцию (кальциевую чувствительность и коэффициент кооперативности Хилла).

Центр коллективного пользования ИИФ УрО РАН

Центр коллективного пользования ИИФ УрО РАН был создан на базе института иммунологии и физиологии приказом директора Валерия Александровича Черешнева (приказ № 14 от 27 ноября 2014 года). Первым руководителем ЦКП ИИФ УрО РАН был назначен с.н.с. лаборатории биологической подвижности, к.ф.-м.н. Леонид Тимофеевич Смолюк. Основными задачами созданного ЦКП были повышение эффективности использования имеющегося научного оборудования, обеспечение проведения исследований на современном мировом уровне, а также оказание услуг сторонним организациям, участие в подготовке специалистов и кадров высшей квалификации. Главные направления деятельности ЦКП тесно переплетались с научной тематикой института, изучением иммунных механизмов регуляции физиологических функций и расшифровкой молекулярных механизмов мышечного сокращения и биомеханики неоднородного миокарда.

С августа 2020 года заведующей ЦКП ИИФ УрО РАН является с.н.с. лаборатории морфологии и биохимии, к.б.н. Елена Артуровна Мухлынина (приказ  № 16 от 24 августа 2020 года).

В 2023 году спектр направлений деятельности ЦКП был расширен за счет исследования функциональных свойств биологически активных веществ на молекулярно-клеточном уровне.

В настоящее время ЦКП ИИФ УрО РАН представляет собой научно-организационную структуру, обладающую современным научным оборудованием, высококвалифицированными кадрами и обеспечивающую на имеющемся оборудовании проведение широкого спектра научных исследований и оказание услуг, в том числе в интересах внешних пользователей. В числе оборудования ЦКП ИИФ УрО РАН — объекты исследовательской инфраструктуры, которые можно использовать для проведения уникальных научных экспериментов (конфокальный микроскоп Carl Zeiss LSM-710, двухлучевая управляемая оптическая ловушка, механографическая установка, in vitro подвижная система, две установки для исследования механических свойств кардиомиоцитов в вариантах с двумя и четырьмя карбоновыми волокнами), а также широкая линейка техники для проведения физиологических и иммунологических исследований.

Исследовательская инфраструктура центра традиционно привлекает внимание внешних пользователей. На материально-технической базе ЦКП ИИФ УрО РАН с момента его основания было реализовано более 30 научно-исследовательских работ. Заказчиками услуг центра в различные годы были Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, Уральский государственный медицинский университет, Институт органического синтеза им. И. Я. Постовского, Екатеринбургский центр МНТК «Микрохирургия глаза», фонд «Джеффри Моделл Фаундейшн», ООО «Бионика», ООО «Институт генных и клеточных технологий», ООО «Экосорб-Развитие» и др.

За последние 5 лет на базе ЦКП ИИФ УрО РАН были реализованы научные исследования по различным тематикам, среди которых исследование ионных токов в одиночных кардиомиоцитах в норме и при патологии, изучение окрашивающей способности веществ различных классов методом конфокальной микроскопии, отработка перспективных методов консервации донорского сердца с использованием системы для работы с изолированным сердцем, доклиническая оценка функциональных свойств соединений различных классов, их композиций, а также медицинских изделий для ветеринарии, дерматологии и офтальмологии, патоморфологические исследования тканей для создания интерактивного атласа онкопатоморфологии мелких домашних животных.

Диссертационный совет ИИФ УрО РАН

Институт иммунологии и физиологии Уральского отделения РАН является ведущим научным центром Российской Федерации в области фундаментальных и прикладных исследований по иммунологии, физиологии и патофизиологии. Тематика научных исследований связана с анализом иммунологических механизмов воспаления и регенерации; иммунологической регуляции физиологических функций в норме и при патологических процессах; механизмов оптимизации сократительной функции миокарда; молекулярных механизмов актин-миозинового взаимодействия в процессе силогенерации в сокращающейся мышце.

Создание в Институте иммунологии и физиологии диссертационного совета по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора и кандидата наук было обусловлено необходимостью организации и проведения аттестации кадров высшей квалификации с учетом интересов академических институтов, университетов и медицинских учреждений Уральского региона и в целом Российской Федерации. А систематическое обобщение и координация тематик диссертационных исследований должны были способствовать существенному повышению научного уровня представляемых к защите диссертационных работ.

Создание диссертационного совета на базе Института иммунологии и физиологии УрО РАН было инициировано академиком, д.м.н., профессором Валерием Александровичем Черешневым. Совет Д 004.027.01 был утвержден приказом Министерства образования и науки в конце 2005 года, а в декабре 2015 года закрыт приказом того же министерства в связи с изменением требований ВАК РФ. Этот совет проводил защиты диссертационных работ по трем научным специальностям и двум областям науки: 14.00.36 — аллергология и иммунология, биологические и медицинские науки (с 2010 года: 14.03.09 — клиническая иммунология, аллергология, медицинские науки), 03.00.13 — физиология, биологические и медицинские науки, 14.02.03 — общественное здоровье и здравоохранение, медицинские науки. За десять лет его деятельности под председательством Валерия Александровича Черешнева были защищены 103 диссертационные работы. Географический диапазон защитившихся достаточно широк: Екатеринбург и Свердловская область, Москва, Пермь, Тюмень, Челябинск и Челябинская область, Башкортостан, Оренбург, Омск, Архангельск, Новокузнецк, Благовещенск, Ростов-на-Дону и др.

Работы, защищенные на диссертационном совете ИИФ УрО РАН в 2005–2015 годах

Кандидатские диссертации защитили следующие сотрудники Института иммунологии и физиологии УрО РАН:

• по специальности «физиология» 8 человек — О. С. Арташян, Н. В. Тюменцева, О. Н. Лукин, П. А. Коновалов, Г. В. Копылова, Д. А. Щепкин, Е. А. Мухлынина, И. А. Казакова;
• по специальностям «аллергология и иммунология» и «клиническая иммунология, аллергология» 12 человек — Н. В. Зотова, Ю. А. Журавлева, О. Ю. Стрюкова, С. В. Пичугова, Т. Н. Тарасевич, Е. Ю. Гусева, Ю. Г. Лагерева, Д. А. Дрометр (заочный аспирант института), Е. Л. Истомина, Л. В. Соломатина, М. А. Болков, Е. Б. Зуева (очный аспирант института).

Причем Ю. А. Журавлева и С. В. Пичугова защитились одновременно по двум специальностям: соответственно «аллергология и иммунология» и «физиология», биологические науки; «клиническая иммунология, аллергология» и «физиология», медицинские науки.

Также в диссертационном совете были защищены докторские диссертации И. Г. Даниловой (заведующая лабораторией биохимии Института иммунологии и физиологии УрО РАН), Л. В. Никитиной (в.н.с. лаборатории биологической подвижности Института иммунологии и физиологии УрО РАН), Т. В. Гавриловой, И. А. Мальчикова (один из научных консультантов — д.м.н., проф. И. А. Тузанкина), Л. В. Бедулевой, С. А. Никифорова, Г. В. Третьякова, И. А. Галюкова, Г. Т. Лютфалиевой, В. А. Подгаевой, О. В. Моисеевой, И. П. Антроповой (научный консультант — д.м.н., профессор Б. Г. Юшков), В. П. Попова.

В 2016 году по приказу Минобрнауки России на базе института был открыт новый диссертационный совет, который действовал до 16 октября 2022 года (причина закрытия совета — изменение названия научной специальности в соответствии с новой номенклатурой научных специальностей и шифра диссертационного совета). Защиты диссертационных работ проводились по двум специальностями и двум отраслям науки: 14.03.09 — клиническая иммунология, аллергология, медицинские науки, 14.03.03 — патологическая физиология, биологические науки. Председателем диссертационного совета вновь был утвержден академик Валерий Александрович Черешнев, ученым секретарем — профессор, д.м.н. Ирина Александровна Тузанкина, которая занимала эту должность с 2005 по 2022 год.

В этот период в совете защитился 21 диссертант: 14 человек стали кандидатами наук и семь — докторами наук. Диссертанты представляли не только Екатеринбург, но также Санкт-Петербург, Челябинск, Ульяновск, Уфу и Курган.

Докторами стали:

• по научной специальности «клиническая иммунология, аллергология», медицинские науки: В. А. Зурочка, Н. Г. Саркисян (научные сотрудники Института иммунологии и физиологии УрО РАН) и Е. В. Давыдова;
• по специальности «патологическая физиология», биологические науки: Т. В. Абакумова, Я. Г. Торопова и научные сотрудники Института иммунологии и физиологии А. П. Сарапульцев и М. В. Комелькова.

Кандидатские диссертации защитили 6 сотрудников Института иммунологии и физиологии УрО РАН: Е. А. Басс, М. А. Добрынина, В. В. Дукардт и Д. А. Черемохин — по научной специальности «клиническая иммунология, аллергология», медицинские науки; К. В. Соколова и З. А. Шафигуллина — по научной специальности «патологическая физиология», биологические науки.

У семерых диссертантов научным руководителем или научным консультантом выступал В. А. Черешнев, работая совместно с докторами наук, профессорами И. А. Тузанкиной, Г. Н. Чистяковой и др.

Впервые в диссертационном совете института защитился иностранный соискатель ученой степени кандидата биологических наук по специальности «патологическая физиология, биологические науки, — гражданин Китайской Народной Республики Лю Гоцзюнь, очный аспирант Уральского федерального университета имени первого Президента России Б. Н. Ельцина. Защита была проведена в соответствии со всеми требованиями, предъявляемыми Минобрнауки России к научным исследованиям иностранных соискателей: в частности, защита диссертации на английском языке сопровождалась синхронным переводом.

26 января 2023 года приказом Минобрнауки России № 38/нк на базе Института иммунологии и физиологии УрО РАН утвержден и начал работать новый диссертационный совет 24.1.063.01 по двум научным специальностям: «аллергология и иммунология», биологические и медицинские науки, и «патологическая физиология», биологические науки. В составе совета 23 человека, 16 из них являются научными сотрудниками института, председатель совета — вновь академик Валерий Александрович Черешнев. На защиты своих диссертационных работ уже претендуют соискатели ученых степеней кандидатов и докторов наук, как работающие в Институте иммунологии и физиологии УрО РАН, так и исследователи из других городов России (Санкт-Петербурга, Уфы, Архангельска).

Аспирантура ИИФ УрО РАН

Аспирантура (или отдел аспирантуры) существует в ИИФ УрО РАН с момента его основания. За время работы отдела аспиранты выполняли исследования в лабораториях института в рамках подготовки кандидатских диссертаций в очной и заочной форме по специальностям: физиология, патологическая физиология, биофизика, клиническая иммунология, аллергология. До 2014 года формат аспирантуры носил исключительно научно-исследовательский характер. В аспирантуре ИИФ УрО РАН в период с 2002 по 2014 год обучались 66 аспирантов, 18 человек были прикреплены для выполнения диссертационных исследований в качестве соискателей степени кандидата наук и 10 человек — в качестве соискателей степени доктора наук.

Программы аспирантуры относились к программам послевузовского образования, лицензировались и реализовывались по конкретным специальностям научных работников, не вели к присвоению образовательных степеней и не завершались выдачей документов об образовании. Лица, зачисленные в аспирантуру до 2014 года, обучались в соответствии с федеральными государственными требованиями на основании лицензий на образовательную деятельность. Обязанности заведующего аспирантурой в указанный период выполняла к.ф.-м.н. Римма Михайловна Кобелева, совмещая эту деятельность с работой ученого секретаря института.

В 2014–2015 годах для аспирантур образовательных и научных организаций РФ введены ФГОС (федеральные государственные образовательные стандарты) и в соответствии с ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» программы подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре отнесены к основным образовательным программам высшего образования и представляют собой третий уровень высшего образования. Аспирантура ИИФ УрО РАН успешно прошла аккредитацию согласно всем установленным правилам по двум направлениям подготовки: «фундаментальная медицина» (специальности: «биофизика» и «клиническая иммунология, аллергология»), «биологические науки» (специальность «физиология»).

Выпускникам аспирантуры, успешно прошедшим государственную итоговую аттестацию, стал выдаваться документ об образовании — диплом об окончании аспирантуры по направлению подготовки — и присваиваться квалификация «Исследователь. Преподаватель-исследователь». В соответствии с ФГОС «выполненная научно-исследовательская работа должна соответствовать критериям, установленным для научно-квалификационной работы (диссертации) на соискание ученой степени кандидата наук».

В этот период аспирантурой заведовала к.б.н. Юлия Сергеевна Храмцова. Она успешно трудилась в этом качестве до 2018 года, далее должность заведующей стала занимать и остается в ней по настоящее время к.б.н. Ольга Сергеевна Арташян.

В аспирантуре ИИФ УрО РАН, работающей по ФГОС, в период с 2014 по 2022 год обучался 31 человек, 2 человека были прикреплены для выполнения диссертационных исследований в качестве соискателей степени кандидата наук и 8 человек — в качестве соискателей степени доктора наук.

В настоящее время аспирантура в России как третья ступень высшего образования находится в переходном периоде, так как с 2022/23 учебного года образовательные организации, реализующие программы подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре, переходят на образовательные программы, разработанные в соответствии с федеральными государственными требованиями (ФГТ), утвержденными приказом Министерства науки и высшего образования Российской Федерации от 20 октября 2021 года № 951 «Об утверждении федеральных государственных требований к структуре программ подготовки научных и научно-педагогических кадров в аспирантуре (адъюнктуре), условиям их реализации, срокам освоения этих программ с учетом различных форм обучения, образовательных технологий и особенностей отдельных категорий аспирантов (адъюнктов)».

Сегодня на первом курсе аспирантуры ИИФ УрО РАН по ФГТ, обучаются 4 аспиранта. По ФГОС продолжают обучение на 2–4 курсах 6 аспирантов. Кроме того, в институте к разным лабораториям прикреплены 3 соискателя степени кандидата наук и 5 соискателей степени доктора наук. Обучение в аспирантуре, согласно новым требованиям, проводится по следующим специальностям:

• биофизика,
• физиология человека и животных,
• иммунология,
• патологическая физиология.

С 2003 по 2022 год учащиеся и выпускники аспирантуры ИИФ УрО РАН разных лет, соискатели степеней кандидатов и докторов наук успешно защитили диссертации (как в диссертационном совете нашего института, так и в диссертационных советах других организаций) и получили ученую степень:

• кандидата медицинских наук — 28 человек,
• кандидата биологических наук — 22 человека,
• кандидата физико-математических наук — 9 человек,
• доктора медицинских наук — 6 человек,
• доктора биологических наук — 6 человек,
• доктора физико-математических наук — 2 человека.

Информация о материале

Статьи

12 марта 2015

Просмотров: 751

Моя научная биография началась в 1974 году на шестом курсе Свердловского государственного медицинского института, когда я пришёл в группу радиотелеметрии на кафедре физиологии труда и индустриальной психологии Свердловского института народного хозяйства (СИНХ), в которой работали физиологи и радиоинженеры. Основной тематикой группы была разработка приборов телеметрической регистрации биопотенциалов и методов их использования. По окончании мединститута меня приняли в штат кафедры, где я занимался регистрацией и анализом ЭКГ студентов (в частности, перед и во время экзаменов), ЭКГ и окулографии прыгунов с трамплина в момент прыжка, ЭЭГ пациентов клиники нейрохирургии Свердловской городской больницы № 40. Результатом работы стали три публикации, две из них — статьи в журналах «Физическая культура и спорт» и «Теория и практика физической культуры». За это время, тесно общаясь с инженерами группы, я получил некоторые знания в области радиоэлектроники.

С 1977 года, ещё работая в СИНХе, я начал сотрудничество с Лабораторией физиологии и биофизики миокарда, которую возглавлял Валерий Яковлевич Изаков, преподававший у нас в мединституте физиологию.

В середине 1970-х годов В. Я. Изаков вместе с В. С. Мархасиным, работавшие на кафедре физиологии Свердловского мединститута, создали исследовательскую группу, изучавшую физиологию сердечной мышцы. Чуть позднее эта группа стала Лабораторией физиологии и биофизики миокарда, располагавшейся в подвальных помещениях 23-й городской клинической больницы. В 1978 году при поддержке профессора Милослава Станиславовича Савичевского, руководителя межобластного кардиологического центра, она стала научным подразделением — Отделом биофизики – областной клинической больницы № 1 со своими лабораторными помещениями на её территории.

В том же году я уволился из СИНХа и перешёл в этот отдел. На тот момент в нём работали около 15 человек, все в возрасте от 25 до 35 лет. Большинство — бывшие сотрудники и аспиранты кафедры физиологии мединститута, часть — выпускники биологического факультета УрГУ. Несомненными лидерами были, конечно же, Валерий Яковлевич и Владимир Семёнович, чьи энтузиазм, эрудиция и харизма позволили привлечь в лабораторию молодёжь и создать яркий научный коллектив, многие члены которого стали самостоятельными учёными. Живая атмосфера, строительство установок, эксперименты, а главное, частые и неформальные семинары, обсуждения только что полученных результатов, новых идей... Часто работали допоздна, расходились порой после девяти вечера.

Свою работу в отделе я начал с создания установки для исследования анизотропии ткани скелетной мышцы, и здесь очень пригодился опыт работы с электроникой и механикой. Совместно с Андреем Кимовичем Цатуряном из Института механики МГУ мы выполнили серию экспериментов на этой установке и в 1981 году опубликовали статью в журнале «Доклады Академии наук СССР». Результаты работы вошли также в кандидатскую диссертацию А. К. Цатуряна. Закончив этот проект, мы с Андреем, впечатлённые пионерскими работами профессора Эндрю Хаксли (Andrew F. Huxley) и его коллег, которые положили начало исследованиям механизма мышечного сокращения, занялись разработкой и созданием установки быстрой механики для экспериментов на одиночных волокнах скелетной мышцы. Как-то раз, когда мы обсуждали с В. Я. Изаковым планы исследований на этой, тогда ещё будущей установке, он спросил: «А что, если мышцу быстро нагреть? Это может быть интересно». Идея нам понравилась. Мы придумали, как это можно сделать, и занялись разработкой аппаратуры джоулева скачка температуры в мышечном волокне в комбинации с быстрой механикой.

Отдел биофизики в 1980 году был передан в Институт гигиены труда и профзаболеваний (ИГТиПЗ), но моя лаборатория, к счастью, осталась в прежнем помещении первой областной больницы. Там мы с Андреем Цатуряном, часто приезжавшим в Свердловск, более трёх лет занимались строительством и отладкой установки. Для этого пришлось ставить и осваивать методику работы с одиночными волокнами мышц — сначала лягушки, а позднее кролика, добывать подходящие для этого инструменты. В то время единственным местом, где имели дело с такими препаратами, была лаборатория д.ф.-м.н. Валерия Васильевича Леднева в Институте биофизики в Пущино, но там работали только с ригоризованными, то есть «мёртвыми» мышечными волокнами. Поскольку мы планировали работать со скинированными, то есть химически демембранизированными, волокнами в активированном состоянии, то многое додумывали и осваивали сами. Используя свои знания электроники и механики и помощь коллег, в частности инженеров Вячеслава Абазова и Альберта Илларионовича Турова, а также уникального инженера-механика из Института физики металлов Сергея Леонидовича Страхова (брат которого А. Л. Страхов в 1994–1995 годах был главой администрации Свердловской области), пришлось придумать и изготовить целый ряд устройств быстрой механики и электронных приборов. Например, аппаратуру скачка температуры, с помощью которой вырабатывался короткий импульс переменного тока длительностью 0,15–0,2 мс и амплитудой до 5 кВ; методику и электронику для измерения величины скачка температуры. Нагревающий импульс пропускали через сегмент мышечного волокна длиной 3–3,5 мм, что позволяло увеличивать его температуру на 30–35°С. Двухканальный осциллограф с запоминанием изображения на экране дополнили самодельным мультиплексором, с тем чтобы регистрировать на нём в 200-мс кадре одновременно четыре сигнала: силы в мышечном волокне, изменения его длины и длины саркомеров и скачка температуры. Записи с экрана осциллографа снимали на фотоплёнку и затем обрабатывали и анализировали вручную.

В 1984 году в Свердловск по приглашению Б. Н. Ельцина, в то время первого секретаря Свердловского обкома КПСС, приезжал Е. И. Чазов, министр здравоохранения СССР, который, кроме прочего, планировал посещение нашего отдела. К его приезду нам предложили организовать в здании Дома политпросвещения на ул. 8 Марта, 15 выставку наших работ и установок. На этой выставке Е. И. Чазов, уже знакомый с работами отдела по сотрудничеству с возглавляемым им Всесоюзным кардиологическим научным центром (ВКНЦ) в Москве, представлял нас Б. Н. Ельцину.

В конце концов году, кажется, в 1984-м мы впервые зарегистрировали реакцию напряжения в одиночном волокне из мышцы лягушки на скачок температуры при полной активации и пришли в восторг: сила в ответ на мгновенное увеличение температуры вырастала почти вдвое за несколько миллисекунд! Позднее в экспериментах с волокнами из мышц кролика мы обнаружили, что сила растёт в 4–5 раз на скачок температуры с 5 до 35 °C. Но при этом, что было неожиданно, при полной активации волокна его жёсткость, то есть мера числа молекул миозина, присоединённых к актиновой нити саркомера, увеличивалась очень слабо, на 15–20 %. Это означало, что сила сокращения мышцы с температурой растёт в основном не за счёт увеличения количества присоединённых молекул миозина, а из-за увеличения их способности развивать силу. Нужно было разобраться, как это происходит, но подходов к этому мы тогда не знали.

В. Я. Изаков был очень горд тем, что́ нам удалось сделать, и приводил на наши эксперименты академика С. В. Вонсовского, бывшего тогда председателем президиума Уральского научного центра АН СССР, академика Н. Н. Красовского и члена-корреспондента АН СССР, директора Института математики и механики Ю. С. Осипова, будущего президента РАН.

По результатам экспериментов мы с Андреем Цатуряном в 1985–1988 годах опубликовали несколько тезисов и отчётов, а также четыре статьи в журнале «Биофизика», а в 1989 году вышла наша статья в Biophysical Journal. Исследование термомеханических свойств волокон скелетной мышцы с помощью скачка температуры стало темой моей кандидатской диссертации, которую я защитил на кафедре биофизики биологического факультета МГУ в 1987 году.

В этом же 1987 году в The Journal of Physiology вышла статья коллектива авторов Y. E. Goldman, J. A. McCray и K. W. Ranatunga, посвящённая регистрации изменений напряжения в мышечных волокнах кролика, вызванных лазерным скачком температуры. Было досадно, что эта публикация появилась в международном издании раньше нашей, но, как оказалось, их метод позволял нагревать волокно максимум на 6 °С, тогда как наш — на любую величину вплоть до 35 °С. Позже, осенью 1989 года, Йел Голдман (Yale E. Goldman) из Пенсильванского университета (University of Pennsylvania, Philadelphia), один из авторов этой работы, приезжал в Ленинград, где мы встретились с ним и обсудили наши исследования. Он был о впечатлён результатами и признал преимущество нашего подхода.

Весной 1989 года в Москву, Пущино и Ленинград по приглашению президента АН СССР Г. И. Марчука приехал сэр Эндрю Хаксли, нобелевcкий лауреат по физиологии и медицине, глава (Master) Тринити-колледжа Кембриджского университета, за два года до этого оставивший пост президента Королевского общества (Royal Society). Перед лекцией в МГУ он встретился с сотрудниками университета. Нас ему представили, и мы бегло показали ему наши результаты, они его явно заинтересовали, он взял оттиски статей из журнала «Биофизика» и пригласил нас приехать к нему в гостиницу следующим утром. К нашему удивлению, оттиски лежали на столе с его пометками — оказалось, Эндрю Хаксли немного читал по-русски. Он представил нас своей жене леди Риченде, правнучке Чарльза Дарвина. В конце встречи Эндрю Хаксли предложил нам принять участие в конференции Европейского мышечного клуба (European Muscle Club — EMC), которая должна была в тот год состояться в Голландии, а также приехать в Лондон, поработать в лаборатории его коллеги и соавтора нескольких важнейших работ профессора Роберта Симмонса (Robert M. Simmons).

Летом мы оба получили письма с приглашением участвовать в конференции EMC в Лунтерене (Голландия) и в заседании Физиологического общества в Эдинбурге. Андрей поехать не смог, а я, получив в Академии наук служебный, синий, загранпаспорт и «огромные» командировочные в 30 долларов на две недели, поездом в компании Володи Векслера из ВКНЦ отправился в Утрехт. На конференции за полчаса рассказал об основных результатах нашей работы, заранее выучив свой доклад практически наизусть, так как английский мой был весьма слаб. Проблемы были с пониманием вопросов из зала, но тут помог Володя Векслер. Выступил я, судя по вопросам и дальнейшему обсуждению, вполне успешно, результаты были приняты с интересом. За те пять дней, что проходила конференция, я познакомился со многими участниками, имена которых знал до этого только по публикациям и с которыми впоследствии завязались тесные личные и научные контакты, в том числе с Винченцо Ломбарди (Vincenzo Lombardi), Майклом Дживсом (Michael A. Geeves), Роджером Вулиджем (Roger C. Woledge). Съездил на экскурсию в Амстердам и в частный музей Ван Гога в имении коллекционеров Крёлер-Мюллер (Kröller-Müller Museum).

По окончании конференции в Голландии я отправился сначала поездом до Хук-ван-Холланд, оттуда огромным паромом до британского Харвиджа и далее в Лондон, на однодневную мышечную конференцию в Национальном институте медицинских исследований (National Institute for Medical Research — NIMR). Встретил меня на вокзале Роджер Вулидж, заведующий кафедрой физиологии в Университетском колледже Лондона (University College London), той кафедрой, которую последовательно занимали Арчибальд Хилл (Archibald V. Hill), Алан Ходжкин (Alan L. Hodgkin) и Эндрю Хаксли. Вулидж поселил меня в отель и повёл показывать город. Мы посетили его лабораторию, где Роджер, продемонстрировал свои установки, рассказал о кафедре и том, чем занимаются он и его коллеги, и помимо всего прочего заставил меня посидеть в кресле Хилла, аспирантом которого он был в своё время. Затем привёл меня в Отдел биофизики (Biophysics Section) Королевского колледжа Лондона (King’s College London), директором которого был профессор Роберт Симмонс, соавтор работ Эндрю Хаксли. Отдел занимал здание на Друри-лейн, той самой улице в Сохо, где торговала цветами Элиза Дулиттл в знаменитой пьесе «Пигмалион» Бернарда Шоу. Мы познакомились с Робертом, который просил называть его кратко Боб, и с его сотрудниками и отметили знакомство в пабе.

На конференции в NIMR была масса интересных докладов, для меня самым впечатляющим оказалось сообщение д-ра Майкла Ференцзи (Michael A. Ferenczi) о результатах группы итальянских и британских учёных, регистрировавших изменения на дифракционной рентгенограмме одиночного сокращающегося волокна скелетной мышцы лягушки при его деформации с уникальным временным разрешением в 1 мс. До этого рентгенограммы снимали на целых мышцах и с гораздо худшим как временным, так и пространственным разрешением. Вскоре вышла их статья в Nature. Эндрю Хаксли, участвовавший в конференции, познакомил меня со многими коллегами, в том числе с Дэвидом Трентамом (David R. Trentham), членом Королевского общества (FRS), руководителем Отдела биофизической химии NIMR, детально исследовавшего АТФазу миозина, и Майклом Ференцзи, сотрудником этого же отдела. После конференции Эндрю Хаксли пригласил меня быть его гостем в Тринити-колледже в Кембридже. Роджер Вулидж, зная об этом приглашении, предупредил меня, что на обеде в Тринити следует быть в галстуке, и проводил на улицу, откуда меня должна была забрать машина профессора Хаксли. Я ожидал увидеть машину с водителем академика, как было принято в СССР, — всё-таки хоть и бывший, но президент Королевского общества, то есть Академии наук, нобелевский лауреат и глава одного из самых известных и престижных колледжей не только Великобритании, но и мира. И вот подъехала машина, совсем непрестижная «вольво», а за рулём... сэр Эндрю Хаксли! Другой мир... Вспомнилась старая шутка: «Не знаю, кто там пассажир, но водитель у него сам Брежнев».

По приезде в Тринити-колледж сэр Эндрю сразу отвёл меня в огромную комнату в старинном, XVI века здании — апартаментах главы колледжа (Lodge of Master), ставшую моей на ближайшие два дня, и снова напомнил о галстуке. Через десять минут он вернулся — в мантии! — и почти бегом (в его почти 72 года) мы спустились в холл перед обеденным залом, где все тоже были в мантиях членов колледжа. Затем человек во фраке (мажордом?) стал приглашать собравшихся в зал, объявляя каждого по имени и городу проживания. «Доктор Бершицкий из Свердловска!» Как выяснилось, во время пребывания в колледже у меня был особый статус — первый гость, то есть личный гость главы колледжа. Чтобы представить обеденный зал и обстановку мероприятия, лучше всего посмотреть соответствующие сцены из фильмов о Гарри Поттере, мысленно дополнив картину висящими на стенах портретами Исаака Ньютона, Джеймса Максвелла, Эрнста Резерфорда, Фрэнсиса Бэкона, лорда Байрона, Бертрана Рассела и многих других учёных — членов колледжа и его выпускников. Членом Тринити-колледжа был Пётр Леонидович Капица, а среди выпускников — Владимир Набоков. Описание обеда потребовало бы отдельной главы, поэтому я его здесь опущу.

На следующий день сэр Эндрю устроил мне экскурсию по Тринити-колледжу и библиотеке, заставив пройти по траве — привилегия членов колледжа и их персональных гостей. Затем провёл ещё по двум или трём колледжам. Потом мы посетили Лабораторию молекулярной биологии, знаменитую LMB, где работали Уильям Генри Брэгг, Уильям Лоуренс Брэгг, Джон Кендрю, Макс Перуц, Фрэнсис Крик с Джеймсом Уотсоном и многие другие нобелевские лауреаты. И наконец отправились в его собственную лабораторию, где большая часть установок и их деталей была сделана его руками. Хаксли с гордостью продемонстрировал огромный токарный станок, на котором работал он сам, изготавливая детали установок. Позднее в своём доме в Гранчестере, близ Кембриджа, он показал токарный станок, которым пользовался с детства — с ножным приводом, как в швейных машинах.

Хочется рассказать немного о том, кто такой Эндрю Хаксли, один из самых известных и уважаемых британских учёных. Он родился в 1917 году, через две недели после Октябрьской революции в России. Его дед, Томас Генри Хаксли (Thomas H. Huxley), которого в русских текстах чаще именуют Гексли, — английский зоолог, популяризатор науки и ярый защитник эволюционной теории Чарльза Дарвина, которого по этой причине называли «бульдогом Дарвина». Старшие сводные братья Эндрю Хаксли — это сэр Джулиан Хаксли, первый генеральный директор фонда ЮНЕСКО и один из создателей этой организации, и Олдос Хаксли — известный английский прозаик и философ, автор антиутопии «О дивный новый мир». Окончив образование в Тринити-колледже, где изучал физику, математику и химию, а также физиологию, выбранную им в качестве дополнительного предмета, Эндрю Хаксли вместе с Аланом Ходжкином в 1939 году занялся исследованием электрического импульса в нервном волокне кальмара в Морской биологической лаборатории в Плимуте. Вскоре им удалось зарегистрировать нервный импульс с помощью электрода, помещённого внутрь нервного волокна, что стало предметом заметки в Nature. Вторая мировая война прервала работу — они занялись оборонными исследованиями. Эндрю Хаксли разрабатывал радары для артиллерии ПВО, а позднее перешёл на работу в Адмиралтейство. В первые же дни высадки союзников в Нормандии он инспектировал результаты работы морской артиллерии по прибрежным немецким укреплениям. После окончания войны Ходжкин и Хаксли вернулись к исследованиям аксона кальмара. Они разработали метод измерения ионных токов, создающих нервный импульс, и сформулировали гипотезу о существовании ионных каналов, которые открываются и закрываются в зависимости от мембранного потенциала. Эта гипотеза была блестяще подтверждена спустя несколько десятилетий. Для количественного описания потенциала действия ионных токов они предложили систему дифференциальных уравнений — модель Ходжкина–Хаксли. Модель прекрасно описывает основные экспериментальные факты, в том числе классический закон «всё или ничего», то есть независимость формы и величины нервного импульса от величины возбуждающего стимула, если он превосходит пороговый уровень.

В 1963 году Ходжкин и Хаксли были удостоены Нобелевской премии вместе с Джоном Экклзом (John C. Eccles) за «открытия, касающиеся ионных механизмов возбуждения и торможения в периферических и центральных участках нервных клеток». Очевидцы рассказывали нам про «русский» банкет, на котором Эндрю Хаксли отмечал свою Нобелевскую премию водкой и икрой.

После выхода публикаций о нервном импульсе Э. Хаксли, так и не получивший учёной степени (Ph.D.), поскольку его обучение в аспирантуре было прервано войной, переключился на новую область — изучение молекулярного механизма сокращения мышцы. Он разработал и построил интерференционный микроскоп, с помощью которого вместе с Рольфом Нидергерке (Rolf Niedergerke) изучил, как при сокращении сближаются поперечные полосы мышечного волокна. Эта работа была опубликована в Nature в 1954 году в одном номере со статьёй его однофамильца Хью Хаксли (Hugh E. Huxley) и Джин Хансон (Jean Hanson), независимо пришедших к тем же выводам с использованием другой экспериментальной техники. В этих работах была сформулирована и обоснована модель скользящих нитей, согласно которой при сокращении мышцы продольные нити внутри волокна скользят друг относительно друга, не меняя своей длины. Механическую работу при этом совершают «поперечные мостики», которые циклически возникают между нитями, заставляя их перемещаться друг относительно друга.

Эта модель и сейчас лежит в основе представлений о механизме работы мышц. Эндрю Хаксли и его ученики и сотрудники разработали методы измерения относительного перемещения нитей в составе волокна с точностью до долей нанометра и создали аппаратуру для исследования субмиллисекундных реакций силы, развиваемых мышечным волокном в ответ на быстрые изменения его длины. В 1971 году с помощью этого метода Эндрю Хаксли и его коллега Роберт Симмонс описали механические характеристики одиночных миозиновых молекул в экспериментах на одиночных мышечных клетках и сформулировали модель «поворачивающегося мостика». Спустя четверть века эта модель получила подтверждение с помощью рентгенодифракционных экспериментов и белковой кристаллографии.

В 1955-м Эндрю Хаксли был избран членом Королевского общества, а в 1980–1985 годах являлся его президентом. В 1974-м профессор Эндрю Хаксли был посвящён королевой Елизаветой II в рыцари и получил титул сэра, а в 1983-м был удостоен членства в ордене Заслуг (Order of Merit)^[1].

Но вернёмся к моей поездке 1989 года. На следующее утро я приехал из Кембриджа в Лондон и оттуда поездом отправился в Эдинбург с остановкой в Йорке, где, как сообщил Роджер Вулидж, меня встретят и покажут свои лаборатории Дэвид Уайт (David White) и Джон Спарроу (John Sparrow) из Отдела биологии Йоркского университета. Я провёл с ними несколько часов и концу дня добрался до Эдинбурга, где меня поселили в отеле, к которому примыкало поле для гольфа, так что я мог наблюдать игру прямо из окна своего номера. На следующий день мне удалось побродить по городу, очень красивому, яркому и холмистому, побывать на берегу моря и у памятника Роберту Бёрнсу. На третий день мне предстояло сделать доклад, другой, не тот же, что в Голландии. Всё прошло успешно, тезисы доклада были приняты для публикации в Proceedings of The Journal of Physiology. А вечером состоялся приём у ректора Эдинбургского университета. Дождь, а у входа в университет — волынщик в полной форме шотландского гвардейца: в килте, гетрах, меховой шапке, плед через плечо, кожаный кошель на поясе — всё, как положено, играет так, что слышно за квартал. И опять я — первый гость. В огромном зале полукруглый стол человек на сорок, места расписаны, моё — между ректором и его супругой, с которой с горем пополам поговорили о Бёрнсе, стихи которого я немного знал в переводе Маршака. Обед, выступление ансамбля народных танцев...

Наутро — поход мышечной секции в региональный парк Пентланд-Хиллз. Часа три вверх-вниз по холмам. На вершине пятого холма обед в ресторане. Поздно вечером поездом в Лондон, оттуда утром на паром обратно в Голландию и — не без проблем — поездом в Москву.

В 1988 году Отдел биофизики в Свердловске стал филиалом Института физиологии Коми научного центра УрО РАН. А в начале 1990 года скоропостижно скончался Валерий Яковлевич Изаков и руководителем филиала стал Владимир Семёнович Мархасин.

Летом 1990 года я и Андрей Цатурян получили письмо от Роберта Симмонса с предложением кратко описать наш предполагаемый проект, с тем чтобы подать заявку на грант фонда Wellcome Trust. К весне следующего года заявка была одобрена, и нам пришли приглашения на работу на шесть месяцев с сентября 1991-го в Отдел биофизики King’s College London (KCL) по гранту Wellcome Trust Fellowship. В первые же сентябрьские дни, буквально спустя полторы недели после августовского путча, мы с Андреем вылетели в Лондон. И началась другая, полная чудес и открытий жизнь, всё было вновь уже с самого прилёта! В Хитроу мы из телефона-автомата (никаких мобильных тогда ещё не существовало) позвонили Дереку Драмми (Derek Drummie), администратору здания Отдела биофизики, по номеру, который нам прислал Боб Симмонс, сообщили, что прилетели, и спросили, как нам добраться. Пока объясняли, где находимся, и пытались понять его инструкции, у нас кончились монеты и разговор прервался. Мы совершенно растерянные отходим от телефона. Что дальше? Куда и как ехать? И тут раздаётся звонок из телефона-автомата, кто-то рядом говорит: это, видимо, звонят вам. Как это? Можно звонить не с телефона-автомата, а на него? А как абонент узнал номер? Я в полном недоумении беру трубку — это действительно Дерек! Он объяснил, по какой линии метро и до какой станции ехать. Денег на метро у нас, к счастью, хватало. На станции Ковент-Гарден нас встретил Боб Симмонс, привёл в здание отдела, представил сотрудникам своей лаборатории и передал Дереку Драмми.

Дерек, седой, высокий, лет пятидесяти, выглядел, по нашим представлениям, как член палаты лордов: он единственный в здании всегда носил элегантный костюм и галстук. Немного знал русский — изучал его в школе. И первым делом спросил, не хотим ли мы позвонить домой и сообщить родственникам о своём прибытии. «Хотим, а как?» — «Так позвоните». — «Откуда?» — «С моего телефона. Сейчас найду коды ваших городов — и звоните». Дома, в СССР, международный звонок надо было предварительно заказывать на определённое время и определённой продолжительности. А здесь вот так просто — звоните. Позвонили, слышно было отлично. Потом перешли к вопросу о жилье и деньгах. Денег у нас практически не было. Поэтому он выдал нам в счёт будущих грантовых поступлений по 50 фунтов наличными (огромные деньги — фунт тогда стоил почти 2,5 доллара). И сказал, в каком отеле нам забронированы и оплачены на два дня комнаты, поскольку потом мы уезжали в Оксфорд на конференцию EMC. От Дерека же мы получили электронные карточки доступа в здание и кипу документов, касающихся порядков в здании: кто в нём есть кто и что есть что. Оказалось, что есть механические мастерские, где два инженера могут изготовить для вас необходимые детали, есть инженер-электронщик, который разработает и сделает вам нужную схему. И опять чудеса: если инженер-радиоэлектронщик не сможет помочь, обращайтесь к Бобу Симмонсу. Как?! Директор института займётся для нас электроникой? Да, займётся — убедились сами. Бухгалтер приходит в здание раз в неделю на три-четыре часа, при этом никаких проблем ни с оплатой заказов, ни с поступлением зарплаты, ни со всеми прочими финансовыми вопросами. Заведующий складом, снабженец, водитель и экспедитор — это один человек, он же грузчик в здании. Ходовые реактивы и расходники можно брать у него на складе в его отсутствие, только оставляя квиток со своим именем и номером гранта, на который что-либо берёшь. Специфические заказы он доставляет к твоей лабораторной комнате, но входить в неё не имеет права.

После конференции Дерек Драмми поселил нас в хостеле KCL и занялся дальнейшим нашим посвящением в жизнь в Англии. «Во-первых, нужно открыть счета в банке, иного способа получать зарплату из гранта нет». (Дома, в СССР, зарплату в те времена выдавали наличными, никаких счетов у частных лиц не было). «Поэтому я позвонил в Barclays Bank, где мы, Biophysics Section, держим счёт, и сообщил о вашем визите. Вот адрес ближайшего отделения, возьмите с собой паспорта».

Мы пришли в банк, назвались встретившему нас менеджеру и, как умели, попытались объяснить, что нам нужно. Он, видимо, был не в курсе звонка Дерека и не смог нас с нашим английским понять. Вернулись ни с чем, объяснили Дереку, что нас там не ждали. Он снял трубку и ледяным тоном сказал: «Я просил открыть в вашем банке счета двум докторам нашего колледжа, но служащий вашего отделения отказал им в этом. — И добавил буквально: — It’s not very good!» Так, оказалось, звучит по-английски крайняя степень недовольства. В устах Дерека это было очень убедительно. «Не забывайте, мы держим в вашем банке довольно большие деньги, но готовы рассмотреть сотрудничество с другим банком. — И, положив трубку, обратился к нам: — Я прошу вас сходить в банк ещё раз: уверен, всё будет хорошо».

Так и вышло: тот же клерк, завидев нас, распахнул дверь, долго извинялся за непонимание нашего «блестящего» английского… Через полчаса счета были открыты, получены банковские карты и чековые книжки (интернета тогда ещё не было, расплачивались либо наличными, либо именными чеками).

Во-вторых, нужно было найти долговременное жильё, учитывая скорый приезд наших семей. По объявлениям в газетах выбирали место, ориентируясь на цену и расстояние до работы, от которого зависели расходы на транспорт. Консультировались с Бобом, коренным лондонцем, о благополучии районов города. Через несколько дней нашли в 4-й зоне метро дом в Гринфорде, населённом в основном выходцами из Индии, и сняли его на полгода. Через месяц приехали мои жена и дочь. Жену, Ольгу Бершицкую, взяли волонтёром в наш отдел, и она начала работать с д-ром Джоном Слипом (John Sleep) по проекту, который требовал освоения новой тогда методики искусственной подвижной системы (in vitro motility assay; ИПС). Дочь, закончившую дома шесть классов с углублённым изучением английского, тут же приняли в ближайшую школу. В Британии дети школьного возраста по закону обязаны ходить в школу, в противном случае их родителям грозит привлечение к суду. К Новому году приехали жена и полуторогодовалая дочь Андрея.

Наконец можно было полноценно работать. Кое-какие детали будущей установки мы привезли с собой, но многое пришлось делать заново. Инженеры в мастерской недели две нас к станкам не подпускали, но постепенно поняли, что можно, да и времени у нас мало, некогда было ждать, когда подойдёт очередь наших заказов. Сперва осторожно поглядывали, как мы справляемся, а через некоторое время даже стали оставлять нам ключи от мастерской на выходные дни — для нас, впрочем, рабочие.

Как-то в мастерскую зашёл незнакомый нам человек со своим заказом. Один из мастеров шепнул нам: «Знаете, кто это?» — «Нет». — «Это же Морис Уилкинс!» Лауреат Нобелевской премии 1962 года совместно с Дж. Уотсоном и Ф. Криком — тот, кто вместе с Розалинд Франклин получил рентгенограмму ДНК, ставшую ключевым событием в раскрытии структуры двойной спирали. Рентгенограммы они с Розалинд и её аспирантом Рэем Гослингом (Raymond G. Gosling) получали на лабораторном источнике в том самом здании на Друри-лейн, где мы работали. Розалинд Франклин не дожила до премии, она умерла в 1958-м)^[2].

По приглашению Майка Дживса мы съездили в Бристоль — выступить в университете с докладом о методе скачка температуры и наших домашних результатах. Там же познакомились с д-ром Ранатунгой (K. W. Ranatunga), соавтором работы по лазерному скачку температуры, и с Гербертом Гутфройндом (Herbert Gutfreund), биохимиком, кинетиком и наставником Майка. Сам Майк в то время разработал и создал со своим аспирантом установку для другого способа инициации силогенерации в мышечном волокне — скачка давления, очень трудного в исполнении метода.

В январе, то есть на пятый месяц из отпущенных нам шести, установка была собрана, настроена, проведены калибровочные эксперименты, отработана методика частичной ковалентной «сшивки» молекул миозина с тонкой нитью, но время было на исходе и собственно проект мы выполнить не успевали. Обратились к Бобу: нельзя ли продлить грант? И вот до окончания гранта пара недель. У нас идёт эксперимент, в комнате темно, волокно освещено лучом He-Ne лазера для измерения длины саркомеров по дифракции. Заходит Боб, минуты две смотрит на установку в красном свете лазера, потом отмечает: «Чудный цвет! — И тут же: — Да, кстати, вам пришло продление на полгода».

Сам Боб c Джимом Спудичем (James A. Spudich) из Стэнфордского университета в то время проектировали и строили одновременно в Лондоне и Стэнфорде две установки оптической ловушки (optical trap, или optical tweezers) — совершенно новый инструмент для исследования механических характеристик взаимодействия одиночных молекул миозина с актиновой нитью.

После того как наша установка была готова, мы за четыре месяца сделали всё, что планировали, опубликовали статью в The Journal of Physiology по ещё домашним результатам, а потом по приглашению Винченцо Ломбарди в сентябре 1992 года со свежими результатами поехали в Италию на конференцию Muscle Energetics в Сиену. По дороге на три дня остановились в Париже, потом были Флоренция, Сиена, экскурсия на остров Эльба c восхождением на гору Монте-Капанне, три дня в Риме на обратном пути... Впечатления незабываемые! А сама конференция! Именно там Айван Рэймент (Ivan Rayment) впервые, ещё до публикации в Sciense, представил доклад о кристаллизации моторного домена миозина и расшифровке его атомной структуры. Эта работа, положившая начало миозиновой кристаллографии, и последующие результаты нескольких групп привели к созданию теории «рычага» (lever arm theory), объясняющей молекулярный механизм работы миозинового мотора. Там же познакомились с Хью Хаксли, учёным, чей вклад в исследование механизма мышечного сокращения не меньше вклада Эндрю Хаксли.

Через неделю после нашего отъезда из Лондона, но не в связи с ним, Отдел биофизики KCL посетила принцесса Маргарет, сестра королевы Елизаветы II, для переименования отдела в Институт Рэндалла (The Randall Institute KCL). На стене здания установили мраморную доску с новым названием.

В октябре 1992-го мы, уехав год назад из СССР, вернулись в Россию. На пункте досмотра в Шереметьево пограничник долго разглядывал мой паспорт и отказывался меня пропускать. Как оказалось, в нём не было штампа о выезде. Дело в том, что ради поездки во Францию и Италию я поменял в российском консульстве в Лондоне синий служебный паспорт, выданный мне в Академии наук, в котором для получения виз требовались ноты от консульства России, на общегражданский красный. Пришлось вызывать старшего офицера, который, выслушав объяснение, махнул рукой — ладно, проходите. Мы привезли с собой несколько большущих коробок реактивов, кое-каких механических деталей, компьютер и два десятка коробок компьютерных дискет: кучи статей, журналов и свои материалы. Все коробки с реактивами и дискетами у нас забрали и поместили на таможенный склад в Шереметьево. Чтобы их вызволить, пришлось обращаться в Академию наук, в том числе звонить Ю.С. Осипову, президенту РАН, и в комиссию по гуманитарной помощи при МИД РФ (была такая), и дней через десять всё удалось забрать. Часть содержимого оказалась испорчена — в коробках явно рылись и некоторые реактивы пролили.

Ну а дальше — поездом в город с новым для нас именем Екатеринбург, так как уезжали мы из Свердловска. Моё лабораторное помещение в ОКБ № 1 заняло другое подразделение больницы, а всё оборудование и установку сотрудники Отдела биофизики разобрали и вывезли в ИГТиПЗ. Собирать её заново было негде, да и смысла в этом не было, поскольку всё, что можно было на ней сделать, уже было сделано. Поэтому работал я в основном дома, обрабатывая результаты лондонских экспериментов. Одна статья по этим результатам вышла в The Journal of Physiology в 1995 году, вторая — через десять лет, в 2002-м. Но ответа на вопрос, почему рост силы в мышечном волокне с увеличением температуры не сопровождается сколь-либо существенным увеличением жёсткости, у нас так и не было. Стало понятно, что нужно одновременно измерять силу, развиваемую мышечным волокном, и регистрировать сопровождающие этот процесс изменения в структуре. Для этого лучше всего подошли бы рентгеновские эксперименты на синхротроне, о которых в 1989 году рассказывал Майк Ференцзи. Но где мы и где синхротрон...

Однажды позвонил Боб Симмонс и, зная о проблемах учёных в России, поинтересовался, как идут дела и удаётся ли нам с Ольгой вернуться к работе. Я признался, что работать негде. Несколько дней спустя факсом пришло письмо, адресованное председателю Президиума УрО РАН академику Г.А. Месяцу и мне, подписанное Эндрю Хаксли и членами Royal Society Бобом Симмонсом и Дэвидом Трентамом и ещё двумя членами Royal Society с просьбой «посодействовать в выделении лабораторного помещения для д-ра Бершицкого, которого мы знаем как плодотворного учёного». Геннадий Андреевич пригласил на встречу, объяснил, что свободных помещений в отделении нет, предложил посмотреть заброшенные складские комнаты в сарае на территории Института физики металлов, и этим всё закончилось.

Между тем весной 1993 года мы узнали, что совместно с сотрудниками кафедры физиологии Амстердамского университета (АУ) получили трёхлетний грант NWO — Нидерландского совета по научным исследованиям (The Dutch Research Council)^[3]. Дело в том, что перед отъездом из Англии мы с постдоком нашей лаборатории в KCL Франсом ван Камом (Frans van Kaam) и его руководителем в АУ д-ром Бланже (Tugendhold Blangé) подали, по их предложению, заявку в этот фонд на проект по разработке метода магнитоуправляемого нагружения актиновой нити для измерения силы её взаимодействия с молекулами миозина в in vitro motility assay. Для них, как, впрочем, и для нас было важно освоить и поставить эту методику, которой в Лондоне занималась единственная из нас Ольга Бершицкая. Кроме того, грант предусматривал приобретение двух комплектов оборудования, куда входили эпифлуоресцентный инвертированный микроскоп, высокочувствительная видеокамера, фрейм-граббер (устройство захвата видеосигнала), видеомагнитофон и мощный компьютер: один комплект для группы д-ра Бланже, второй — в наш институт в Екатеринбурге.

Перед поездкой в Нидерланды мне позвонил Майк Ференцзи и сообщил, что в Евросоюзе организована программа ИНТАС^[4] для поддержки учёных стран СНГ и развития их сотрудничества с учёными Западной Европы — так не хотим ли мы принять участие в этой программе и подать совместно с ним заявку на грант ИНТАС для исследования структурных изменений в мышце с помощью синхротронного рентгеновского излучения? Конечно хотим! Хорошо, тогда будем работать над заявкой.

Осенью того же года Андрей и мы с женой и двумя дочерьми (младшей было шесть месяцев) приехали в Амстердам. Для нас сняли жильё — корабль, пришвартованный на реке Амстел, с тремя жилыми каютами, гостиной, кухней, ванной и прочим. Через месяц к нам присоединились жена и дочь Андрея.

Лаборатории кафедры физиологии Амстердамского университета располагались в AMC — Академическом медицинском центре, огромном здании площадью два квадратных километра, с несколькими клиниками, библиотекой, лекционными залами, научными лабораториями, прогулочными зонами, магазинами, почтовым отделением, ресторанами. Кроме того, там были великолепные мастерские с высококлассными специалистами широкого профиля и парком самых современных станков, инструментов, электроники и т. п. Начали работать; для этого заказали реактивы; после демонстраций, проведённых представителями фирм прямо в лаборатории, остановились на инвертированных флуоресцентных микроскопах Nikon и видеокамерах Photonic Science, которые представитель фирмы доставила лично вертолётом из Англии. Купили компьютеры Silicon Graphics. Провели в Амстердаме три месяца и за это время запустили методику in vitro motility assay, с помощью инженера-программиста наладили регистрацию изображения и её запись на ленту видеомагнитофона. Сконструировали и собрали электромагнит с наконечниками, позволявшими работать с короткофокусным объективом микроскопа, и прокалибровали зависимость силы, которую развивает магнетитсодержащий шарик диаметром 2.8 мкм, от тока в электромагните. Как-то на один день из Лондона приехал Дэвид Трентам, собрал нас, раздал по листу бумаги и попросил быстро написать наши соображения по поводу сотрудничества в изучении мышечного сокращения, в том числе с помощью рентгеновского излучения, in vitro motility assay, caged-компаундов и т. п. Речь шла о другом, большом, гранте ИНТАС на 1995–1996 годы для коллаборации между Институтом физиологии УрО РАН, Екатеринбург (С. Бершицкий), Институтом механики МГУ, Москва (А. Цатурян), и несколькими европейскими научными учреждениями: Отделом физической биохимии NIMR, Лондон (Д. Трентам); Институтом Рэндалла KCL, Лондон (Р. Симмонс); Отделом физиологии Амстердамского университета (Т. Бланже); и Отделом физиологии Университета Флоренции (В. Ломбарди). Позже этот грант был продлён до 1998 года. Мы написали, что сумели, Дэвид собрал бумажки и в тот же вечер улетел в Лондон. В конце ноября мы вернулись домой.

К весне 1994-го грант ИНТАС (INTAS Go-West Fellowship) был получен, и в марте мы приехали в Лондон работать с Майком в Отделе физической биохимии, которым руководил академик Дэвид Трентам, в NIMR. NIMR (Национальный институт медицинских исследований) — головное учреждение Совета по медицинским исследованиям (Medical Research Council — MRC), финансирующего медико-биологические исследования в Великобритании. Институт размещался в великолепном здании постройки 1937–1938 годов на северной окраине Лондона в зелёном, живописном, практически деревенском районе Милл-Хилл. Со своей огромной парковкой, футбольным полем, тремя теннисными кортами и многочисленными вспомогательными службами, включая мастерские. С великолепной уютной библиотекой на верхнем этаже. Один из столов в ней занимал Жорес Медведев, диссидент, давно уехавший из СССР, с которым мы там познакомились. В 2016 году NIMR стал частью Института Фрэнсиса Крика в новом здании в центре Лондона.

Планом нашего проекта была регистрация структурных изменений в мышечном волокне, вызванных скачком температуры, с одновременным контролем развиваемой им силы и изменений длины саркомеров. После прибытия в Лондон в ближайшие же дни состоялась первая наша поездка на сихротрон в Дарсбери — небольшую деревню в графстве Чешир, в которой родился Льюис Кэрролл, автор знаменитой «Алисы в Стране Чудес», где страной чудес как раз являются окрестности Дарсбери. И популярный паб Ring O’Bells, который, как уверяют тамошние жители, стоит на месте дома Кэрролла. Другие, впрочем, утверждают, что в этом пабе он писал «Алису».

Дарсберийский синхротрон (SRS — synchrotron radiation source) — сравнительно небольшой источник рентгеновского излучения с диаметром кольца 30 м и к тому времени уже довольно старый — находился в трёх часах езды на машине из Лондона. Ездили туда на Майковом минивэне со своим оборудованием. Каждая такая поездка — это 6–7 дней работы по 18–20 часов в сутки. Первый день целиком уходил на монтаж установки на станине в рабочей камере станции, прокладку проводов и кабелей, юстировку луча, организацию рабочего места для препаровки мышечных волокон в контрольной комнате... В лучшем случае эксперименты начинались на второй день. Интенсивность луча в течение суток снижается практически вдвое, после этого требуется его плановое отключение с последующим перезапуском — инжекцией электронов. Это обычно происходит вечером и занимает часа два. Можно съездить в паб. Порой, а с годами всё чаще, случались внеплановые отключения, иногда по два-три раза в сутки.

Первая наша поездка оказалась неудачной: установка, которую использовал Майк с сотрудниками, постоянно ломалась, раствор из ячеек для мышечных волокон вытекал, волокна рвались... Но знакомство с синхротроном и условиями работы на нём, несомненно, прошло не без пользы. С этими новыми знаниями мы начали проектировать свою установку. Проблема работы на синхротроне с мышечными волокнами состоит, в частности, в том, что, перед тем как открыть заслонку (шаттер) рентгеновского луча, по условиям техники безопасности нужно произвести досмотр (search), то есть удостовериться, что никого из людей в рабочей камере (hutch) не осталось. Для этого нужно внутри камеры нажать несколько кнопок по её периметру, закрыть массивную дверь, включить сигнализацию — и только через минуту после этого закрывается электронный замок двери и можно открыть шаттер и начать эксперимент. С другой стороны, скинированное мышечное волокно, то есть волокно с разрушенной внешней мембраной, активировать на такое долгое время нельзя — саркомеры в нём расползаются, и говорить о сохранении порядка миозиновых мостиков не приходится. Здесь пригодился наш опыт работы в KCL с мышечными волокнами кролика, саркомерную структуру которых мы стабилизировали частичной «сшивкой» и которые при температуре около 0 °С, как мы выяснили, могут оставаться активированными в течение нескольких часов. Волокна из мышц лягушки, с которыми начались наши исследования на синхротроне, менее устойчивы к длительной активации, но даже с ними удалось выполнить многие исследования. Пока строили установку, ещё раз или два съездили на эксперименты в Дарсбери.

Летом 1994 года мы участвовали в однодневной конференции мышечной секции Royal Society в Кембридже, посвящённой 70-летию двух учёных-мышечников: Хью Хаксли и Эндрю Сент-Дьёрдьи (Andrew Szent-Györgyi) — племянника Альберта Сент-Дьёрдьи. Там же присутствовали нобелевские лауреаты Макс Перуц (Max F. Perutz) и Джон Кендрю (Sir John C. Kendrew), аспирантом которых был в своё время Хью Хаксли. Познакомились мы там и с Джастином Моллоем (Justin Molloy), чей доклад представлял собой отчёт о возможностях построенной им оптической ловушки и первых полученных на ней результатах. Эта работа выполнялась при поддержке Royal Society, а курировал её Эндрю Хаксли.

К осени первый вариант нашей установки был готов. Собрали на ней свой мотор для быстрых изменений длины волокна, изготовили несколько датчиков силы, придумали, как совместить два луча — рентгеновский и лазерный для контроля длины саркомеров, сделали термоконтроллер, схемы дистанционного управления мотором, контроля температуры, регистрации силы, длины саркомеров и величины скачка температуры. Достоинством нашей установки, кроме прочего, стало то, что в ней в момент регистрации рентгенограммы волокно находилось в воздухе, а не в растворе, который дополнительно рассеивает излучение. Позднее мы модифицировали установку, поставив блок ячеек на управляемые шаговым мотором салазки, что позволило дистанционно подвешивать волокно в воздух, меняя ячейку с раствором на «воздушную».

Ольга Бершицкая несколько месяцев работала в Амстердаме, и я несколько раз туда приезжал. Тем временем продолжались наши исследования в Дарсбери. Мы привезли и установили там мощный ультрафиолетовый лазер для серии экспериментов по запуску сокращения волокна, используя DMB-caged-АТФ — искусственно блокированную АТФ, которая активируется короткой вспышкой УФ. Это был ещё один проект Майка. Написали статью по результатам синхротронных экспериментов со «сшитыми» волокнами.

Весной 1995 году по моему приглашению к нам присоединился приехавший из Екатеринбурга мой аспирант Григорий Машанов, который написал компьютерную программу дистанционного управления экспериментом и регистрации данных. Продумали протокол эксперимента, который включал в себя скачок температуры и быстрые деформации — укорочение и вытяжение волокна — до и после скачка температуры, то есть в «холодном» и «горячем» состоянии.

После очередной сессии в Дарсбери я съездил с Гришей Машановым в Йорк, где он остался стажироваться и работать на оптической ловушке с Джастином Моллоем при поддержке полученного к тому времени «большого» гранта ИНТАС. Аспирантка Андрея из Института механики МГУ Наташа Кубасова по этому же гранту поехала в лабораторию Винченцо Ломбарди в Университете Флоренции для исследований быстрой механики и рентгеноструктурных событий в интактных мышечных волокнах.

В мае 1995 года закончился наш грант в NIMR, мы съездили домой, но в июне вернулись на следующие две синхротронные сессии. Потом мы с Ольгой уехали на два месяца в Амстердам продолжать работу по гранту NWO. Там нас навестил профессор Ричард Трегиер (Richard Tregear) из Кембриджа, один из соавторов открытия миозиновых «мостиков» между толстыми и тонкими нитями в саркомере, чтобы обсудить возможность использования метода магнитоуправляемого in vitro motility assay, который мы разрабатывали.

Ещё во время работы в KCL редакция журнала Nature подарила нам подписку, и в один прекрасный день, просматривая очередной номер, я обнаружил объявление о том, что Медицинский институт Ховарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute, HHMI)^[5] — американский частный фонд, финансирующий биомедицинские исследования, — открыл международную программу поддержки учёных, в том числе из бывших социалистических стран, и приём заявок на пятилетние гранты. Заявку можно было подать либо только от себя, либо совместно с американским или европейским учёным. Мы с Андреем списались с Йелом Голдманом из Пенсильванского университета (с которым познакомились в Санкт-Петербурге и после этого несколько раз общались и у которого была поставлена методика регистрации ориентации флуоресцентно-меченых лёгких цепей миозина в мышечном волокне) и предложили подать совместную заявку на исследование влияния температуры на структурные изменения в мышечном волокне с использованием в том числе этого метода. Идея ему понравилась, и он согласился. Как умели, написали заявку, Йел её немного поправил, но выразил сомнение, что она пройдёт, — конкуренция среди американских учёных за гранты HHMI очень высока, а об уровне работ и исследователей, поддержанных этим фондом, говорит тот факт, что за период с 1978 по 2022 год 34 из них стали нобелевскими лауреатами. К нашему и его удивлению, заявка была поддержана — всё-таки критерии отбора для восточно-европейской программы были иными, и наших трёх к тому времени публикаций в The Journal of Physiology и Biophysical Journal оказалось достаточно. Да и тематика — исследование механизмов биологической подвижности, в частности мышечного сокращения и молекулярных структурных событий, сопровождающих этот процесс, — была в то время популярна. На конкурс поступило более 2000 заявок, из них было одобрено около 70, российские учёные получили 36 грантов.

Июль и август 1995-го мы с Ольгой работали в Амстердаме, в сентябре на неделю все вместе съездили на мышечную конференцию, проходившую во Флоренции, а в октябре с двухлетней дочерью, нагруженные вещами и комплектом оборудования, полученным по гранту NWO (несколько большущих коробок), прилетели в Шереметьево. И вот красный коридор таможенного досмотра, на руках у меня двухлетний ребёнок.

Таможенник:

— Так, что вы везёте?

— Научное оборудование: микроскоп, компьютер и прочее, передано нам Амстердамским университетом.

— Документы на него у вас есть?

— Да.

Показываю письмо от университета — оно, естественно, на английском. Он в недоумении.

— Мне нужен документ на право ввоза, причём, как я понимаю, беспошлинного. Письмо от университета для нас не является документом, мало ли кто и почему вам это передал. — Задумался. — Вы живёте в Москве?

— Нет, едем дальше, в Екатеринбург.

— Ещё не легче. Долго работали за границей?

— Больше года.

— Валюта у вас есть?

— Есть.

— Тогда так: валюту внесите в декларацию, а остальное, — он огляделся по сторонам, — если спросят, скажете — ваше, купили. И быстро из аэропорта, чтобы я вас не видел.

Спасибо ему за понимание, иначе долго бы нам пришлось добывать оборудование с таможенного склада.

В те годы мой брат, Борис Бершицкий, исполнял обязанности начальника цеха Оптико-механического завода. Цех этот находился не на основной территории завода, а в отдельном здании, практически в центре города, на ул. Куйбышева. Борис предложил временно расположиться со всем своим добром в двух свободных помещениях цеха, что мы и сделали — и «прожили» там несколько лет. Ко мне в группу пришли тогда Гриша Машанов, Галина Копылова и Денис Овсянников. С микроскопом и оборудованием гранта NWO и привезёнными из Лондона и Амстердама реактивами удалось в каком-то виде поставить методику in vitro motility assay, хотя многого ещё не хватало.

Осенью 1995 года я и Андрей получили документы о присуждении каждому из нас пятилетнего гранта HHMI. К документам прилагалось поздравительное письмо, подписанное Пернелом Чопином (Purnell W. Choppin), президентом HHMI, известным вирусологом (как мы позднее узнали, потомком Фредерика Шопена). Таким образом, с 1 января 1996 года каждый из получивших грант приобретал статус международного исследователя HHMI (International Research Scholar of the HHMI). Условия этого гранта совершенно уникальны! В письме президента говорилось, что грант, конечно же, присуждён для выполнения заявленной программы, но фонд, понимая, что наука развивается по своей логике, не настаивает на строгом следовании заявке, полагая, что учёный сам решает, что ему нужно делать. Единственное условие: нельзя менять область исследований, это должна быть биология или биомедицина. И не менее шести месяцев в году необходимо работать в своём институте. Никаких требований к публикациям, и уж тем более к их числу. Только скромная просьба: в случае опубликования результатов, полученных при поддержке фонда, ссылаться на эту поддержку. И всё!

В Москве открылся офис представителя HHMI в России, им был Григорий Копелевич, с которым быстро и удобно решались все вопросы по зарплате, командировкам, покупкам реактивов и оборудования. Фонд предоставлял подписку на два-три научных журнала по выбору, которая оплачивалась сверх гранта. Билеты для поездок за границу можно было приобретать через трэвел-агента HHMI. Отдельным указом председателя Правительства РФ зарплата из грантов HHMI не облагалась подоходным налогом. Раз в год — отчёт, неформальный и довольно краткий. И одна ежегодная конференция, обычно в июне, на которой собираются все scholars и несколько исследователей (investigators) — учёных, работающих по проектам, поддерживаемым «большими» грантами фонда.

Июнь 1996-го — первая конференция грантополучателей HHMI в Праге. Отель «Форум». Оказалось, в HHMI есть правило: во время таких конференций президент HHMI проживает в лучшем отеле города. Все участники — в том же отеле, что и президент.

Летом 1996 года мы с Андреем снова два месяца пробыли в Англии, проведя за это время две сессии на синхротроне в Дарсбери с Майком и его студентом Ронни Бёрнсом. Эта поездка оказалась самой удачной по сравнению с предыдущими. С первых экспериментов на синхротроне мы работали с мышцами лягушек как со «стандартным» (начиная с работ Эндрю и Хью Хаксли) объектом исследований механизма сокращения, на котором были получены к тому времени основные результаты. В Дарсбери лягушек нам доставляли из питомника в Ирландии: сколько времени они там жили и как их везли, неизвестно, но почти все они выглядели истощёнными и малоподвижными. Интенсивность рефлексов на рентгенограмме была низкой, и нам приходилось собирать её на нескольких десятках волокон повторением экспериментального протокола сотни раз. В те две сессии мы даже пытались отловить лягушек в окрестностях, но лето было очень жарким, лягушки на поверхности водоёмов не показывались. Но в один из вечеров прошёл дождь, и мы по дороге из паба увидели лягушку. Ронни выскочил из машины и сумел её поймать, живую, резво скачущую. Работали с её волокнами дня три. Рефлексы из них оказались в несколько раз ярче всех виденных нами до сих пор. По возвращении в Лондон Андрей сложил полученные с этим протоколом рентгенограммы и стало видно, что рост силы в волокне с повышением температуры сопровождается изменением интенсивности первой слоевой линии (I_LL1) на дифракционной рентгенограмме. В то же время быстрые деформации волокна при любой температуре не оказывали влияния на I_LL1.

В Москве Андрей окончательно обработал рентгенограммы, вычтя «холодную» дифракционную рентгенограмму из «горячей» и собрав профиль I_LL1. Стало очевидно, что изменение происходит за счёт роста интенсивности первой актиновой слоевой линии A_LL1. Тогда, сопоставив этот результат с нашими данными о практическом постоянстве жёсткости волокна при росте силы от температуры (то есть о постоянстве числа молекул миозина, присоединённых к актину), мы поняли, что рост интенсивности A_LL1 свидетельствует о том, что головки миозина, будучи уже присоединёнными к актину, с ростом силы/температуры «правильно», то есть стереоспецифически, встраиваются в актиновую спираль, усиливая тем самым её вклад в интенсивность рефлекса. Это было открытие! Такого эффекта в ответ на рост силы ожидал Хью Хаксли, который провёл многочисленные рентгеновские исследования и тщательнейшим образом описал каждый рефлекс дифракционной рентгенограммы мышц и их изменения в разных состояниях мышцы.

С Андреем и Майком мы показали результаты Малкольму Ирвингу (Malcolm Irving) из KCL, который плотно занимался подобными исследованиями и был соавтором Майка в первой рентгеновской работе на волокне, и убедили его в правоте нашей интерпретации. Потом написали статью и отправили её в Nature.

Осенью 1996 года мы списались с Йелом Голдманом и приехали к нему в Пенсильванский университет в Филадельфии, для того чтобы попытаться зарегистрировать зависимость положения головок миозина от температуры по ориентации поляризации флуоресцентных меток на лёгких цепях (ЛЦ) миозина. Для замещения нативных ЛЦ на меченые нужно было механически удалить наружную мембрану мышечного волокна вольфрамовыми иглами, не повредив его при этом. Пришлось осваивать эту технику. Довольно долго, около недели, ждали меченых ЛЦ, их готовили в другой лаборатории. В ожидании съездили на несколько дней в Нью-Йорк: Манхэттен, музей Метрополитен, Брайтон-Бич... Вернувшись, получили меченые ЛЦ и освоили технику их замещения. Поляризация меток явно менялась при переходе из расслабленного состояния волокна в ригорное, то есть в отсутствие АТФ, так же ясно был виден переход из активированного состояния в ригорное. Но никаких изменений на повышение температуры ни в каком состоянии. Было жаль, что не удалось увидеть ожидаемого поворота головок миозина, но следует признать, что этот метод не показывал и сколь-либо заметных изменений ориентации головок в сокращающемся мышечном волокне при быстрых изменениях его длины.

В июне 1997 года состоялась следующая конференция HHMI, теперь в Варшаве, в Шератоне. Там мы рассказали о наших рентгеновских результатах. А в июле вышла статья в Nature^[6].

В начале 1998-го я подал заявку на участие в мышечной конференции в Альпбахе, тирольской деревне в Австрии. Эта конференция, а фактически рабочее совещание (workshop), которое происходит раз в три года, — пожалуй, самый значимый форум исследователей механизма сокращения мышц. Позднее оно расширилось до механизмов биологической подвижности в целом и стало называться Alpbach Molecular Motors workshop. Материалы этого совещания не публикуются, по этой причине участники делятся не только законченными результатами, но и данными, которые ещё в работе и нуждаются в обсуждении с коллегами. Меня пригласили участвовать. Чрезвычайно насыщенное совещание, замечательные сообщения, живое обсуждение. Я рассказал о наших результатах, об обнаружении A_LL1. Хью Хаксли, обычно замкнутый и молчаливый, долго рассматривал мой постер, потом задал несколько вопросов, было видно, что результат ему понравился, обсуждал его с другими участниками.

(Интересна история возникновения этой конференции. Её в 1974 году основали Хью Хаксли и Кеннет Холмс [Kenneth C. Holmes], оба физики по образованию и молекулярные биологи по научным интересам. Место им, страстным любителям горных лыж, очень нравилось, и они собирали там семинары мышечников из разных стран; со временем это превратилось в одну из самых престижных конференций. Все участники селятся в одном отеле, старинном, но великолепно оборудованном деревянном шале. Напротив отеля — церковь с небольшим кладбищем, где похоронен Эрвин Шрёдингер, который провёл в Альпбахе последние годы жизни. Заседания с 2001 года проходят в конгресс-центре, в двухстах метрах от отеля. Утреннее заседание с восьми до двенадцати, потом обед. Но большинство участников берут его сухим пайком, быстро переодеваются, хватают лыжи и бегом на автобус, который везёт к подъёмникам на ближайшую вершину. Ужин в шесть, после него вечернее заседание до десяти-одиннадцати. И так 5–6 дней. После этой первой поездки я каждые три года ездил на все альпбахские встречи вплоть до 2019 года.)

Летом 1998 года конференция HHMI проходила в Будапеште, в великолепном «Хилтоне» на берегу Дуная. Сразу после неё мы с Андреем полетели в Лондон. Майк уже ждал нас в машине с загруженным оборудованием для очередной поездки в Дарсбери и с Наташей Кубасовой, которая присоединилась к нашей команде и с тех пор участвовала почти во всех синхротронных экспериментах. Кроме того, она написала несколько программ обработки рентгеновских и механических экспериментальных данных и занималась анализом результатов.

В Лондоне мы несколько раз встречались с Эндрю Хаксли, обсуждали наши механические и рентгеновские данные. Ему не давало покоя различие в температурной зависимости силы и жёсткости волокна, которое нельзя было объяснить в рамках механической модели поворачивающегося «поперечного мостика». В 2000 году он опубликовал две статьи^[7], в которых отметил наши работы и попытался в связи с этими данными внести модифицикации в свою модель 1971 года^[8].

1999-й — конференция HHMI в Москве, ужин в Центральном доме литераторов. В этот же год был объявлен приём заявок на гранты на новую пятилетнюю программу фонда. За пять лет (1996–2000) мы приняли участие в пяти конференциях: четыре прошли в столицах бывших соцстран (Праге, Варшаве, Будапеште и Москве), пятая, в 2000-м, состоялась в штаб-квартире HHMI в Чеви-Чейз, пригороде Вашингтона.

При этом каждый год на месяц, а то и на два, ездили на синхротрон. Каждая статья — это несколько таких поездок и год-два на обработку, осмысление и собственно написание. Плюс европейские мышечные конференции. Кроме того, затеяли новый проект с Полин Беннет (Pauline Bennett), электронным микроскопистом в Институте Рэндалла KCL, где мы работали в 1991–1992 годах, ученицей Джин Хансон. Суть проекта состояла в том, чтобы «заморозить» структуру мышцы в «горячем» состоянии и увидеть её отличие от «холодной». Для этого собрали небольшую установку, состоящую из автоматических щипцов для быстрого захвата мышечного волокна, губки которых охлаждали в жидком азоте и синхронизовали срабатывание щипцов со скачком температуры. Во время эксперимента волокно вынимали из раствора на воздух и запускали протокол. Щипцы с захваченным волокном погружали в жидкий азот, доставали волокно и переносили его в ацетон. После этого Полин в течение нескольких недель обрабатывала образцы, замещая воду эпоксидной смолой, а белки — тетроксидом осмия, затем делала срезы толщиной 50 нм и помещала их в микроскоп. По нашим оценкам, удавалось заморозить в «горячем» состоянии наружный слой волокна глубиной в несколько микрон, чего было вполне достаточно. Первая статья по этой работе вышла в 2002 году. Для второй, которую опубликовали через восемь лет, мы собрали вместе ЭМ и рентгеновские данные.

В 2001-м Майк Ференцзи, с которым мы сотрудничали все эти годы, перешёл из NIMR в Империал-колледж (Imperial College London), туда же мы перевезли всё наше оборудование. А Отдел биофизики в Екатеринбурге снова сменил аффилиацию и стал филиалом Пермского института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН. При этом наша группа получила статус лаборатории молекулярных механизмов мышечного сокращения и обрела наконец помещение в несколько комнат в Институте химии твёрдого тела УрО РАН. И ещё одно замечательное событие этого года: и я, и Андрей получили гранты HHMI на следующие пять лет. Президентом HHMI теперь был Томас Чек (Thomas R. Cech), лауреат Нобелевской премии за открытие каталитических свойств РНК. Российских учёных, получивших гранты, осталось вдвое меньше по сравнению с прошлым разом: 18 против 36. Несколько человек переехали в другие страны. Размер наших с Андреем грантов на этот раз был в 20 больше, чем в предыдущую пятилетку, так что появилась возможность поддерживать своих сотрудников и даже нескольких человек из соседней лаборатории. Понятно, что основным доводом в пользу присуждения гранта была публикация в Nature.

В декабре во время очередной сессии в Дарсбери случился однодневный простой из-за проблем на синхротроне, и мы принялись уговаривать Майка съездить в Ливерпуль. Он поначалу отнекивался: «Да что там интересного, депрессивный, умирающий город». — «Но это же родина “Битлз”». — «А что, вам они нравятся?» — «Да, конечно!» Убедили. Побывали в музее The Beatles — перед ним на лужайке макет жёлтой подводной лодки. Проехали по Пенни-лейн и посидели в пабе The Cavern («Пещера»), где часто выступали Битлз. Майк потом благодарил — его дети были впечатлены «папиным» интересом к «Битлз».

В «домашней» лаборатории в Екатеринбурге при поддержке грантов HHMI и РФФИ мы приобрели оборудование для полноценной постановки метода ИПС и для будущей оптической ловушки, отремонтировали две кладовые комнаты и оборудовали их для работы с микроскопами.

Летом 2001 года на очередной конференции в Павии собрались представители нескольких групп исследователей мышц, работающих на синхротронных источниках, с целью обсудить возможность доступа к Европейскому источнику рентгеновского излучения (European Synchrotron Radiation Facility — ESRF)^[9] в Гренобле, Франция. Таким образом был собран консорциум из пяти-шести групп, каждая из которых подала заявку на грант ESRF, также была подана коллективная заявка в MRC на доставку в Гренобль детектора рентгеновского излучения из Дарсбери. Этот «проволочный» детектор, разработанный детекторной группой дарсберийского синхротрона, сделанный по довольно старой технологии и практически вручную, обладал уникальным быстродействием — порядка нескольких килогерц, но невысоким пространственным разрешением. Для ряда исследований, в том числе наших, быстродействие было важно. Чувствительный элемент детекторов на ESRF — это ПЗС(CCD)-матрицы с великолепным пространственным разрешением и чувствительностью, но считывание каждого кадра матрицы занимает несколько десятков миллисекунд. То есть в нашем 200-мс протоколе мы могли снять не больше трёх кадров.

Все заявки были поддержаны, и в 2002 году дарсберийский детектор — а это, кроме него самого, три огромные стойки электроники — был доставлен на несколько месяцев на ESRF. Каждая группа получила возможность работать по неделе на малоугловой рентгеновской станции ID02, по очереди сменяя друг друга.

Это был совершенно другой синхротрон. Энергия луча порядка на два выше, чем в Дарсбери, он великолепно сфокусирован, его размер на мышечном волокне ненамного превышал толщину волокна. Так что экспозиция в каждом кадре составляла максимум несколько десятков миллисекунд, а общая на одно волокно — не более одной секунды. На SRS мы накапливали экспозицию повторениями протокола до нескольких минут. Ну и пространственное разрешение с таким лучом и ПЗС-детектором совсем другое. Да и условия работы гораздо удобней.

По результатам этой сессии удалось проследить временной ход нескольких дифракционных рефлексов при росте силы в волокне в ответ на скачок температуры и сопоставить их с ходом изменения силы и жёсткости волокна. Впоследствии, уже 2005 году, на основе этих и последующих данных мы опубликовали модель двухступенчатого механизма генерации силы молекулой миозина^[10].

Летом 2002 года конференция HHMI проходила в австралийском Кэрнсе, в фантастическом гольф-отеле на берегу Тихого океана (16,5° ю. ш.). Мой перелёт туда занял 28 часов: сначала рейс Екатеринбург — Москва, где собрали всех российских участников; потом Москва — Франкфурт, собрали всех европейских коллег; Франкфурт — Сингапур, собрали участников из Юго-Восточной Азии; Сингапур — Сидней, пересадка; и наконец Сидней — Кэрнс. Красота необыкновенная: зелень, пальмы, эвкалипты, до берега метров триста, а там табличка «Осторожно, крокодилы», океанские, до шести метров длиной. Ничего, обошлось — как оказалось, несчастные случаи крайне редки: последний раз это было лет двадцать назад, тогда крокодил напал на собаку полицейского. Мы съездили в два национальных парка, где животные содержатся практически на воле: крокодилы изолированы от людей с помощью мостов; на лужайках кенгуру, можно подходить и кормить; на эвкалиптах коалы; территория страусов отгорожена сеткой. Там же пообедали с обилием экзотических фруктов. Съездили на катере на один из островков Большого Барьерного рифа: нам выдали гидрокостюмы, ласты, маски, трубки, так что поныряли, полюбовались подводной красотой. И снова роскошный обед: огромные креветки, омары и белое австралийское вино.

В сентябре того же года состоялась ещё одна встреча в штаб-квартире HHMI — лекции штатных исследователей (investigators) фонда. Рон Вейл (Ronald D. Vale) рассказал о механизме работы другого моторного белка — кинезина, а Родерик Мак-Киннон (Roderick MacKinnon) представил расшифровку структурной основы и функционирования калиевого канала, за что в следующем году стал лауреатом Нобелевской премии. Ещё был доклад Ричарда Акселя (Richard Axel), который получил Нобелевскую премию за исследование обонятельных рецепторов и механизмы работы обонятельной системы в 2004 году.

До 2003 года мы ездили уже на два синхротрона — и в Дарсбери, и в Гренобль, всё так же на Майковом минивэне. В Гренобль добирались сначала машиной до Фолкстона, там на ней же въезжаешь в вагон (в каждый помещается несколько автомобилей), 30 минут под водой — и выезжаешь на сушу в Кале. А дальше через Реймс, Труа, Дижон, всю Бургундию, регион Рона — Альпы — и вот он, Гренобль. От Империал-колледжа до ESRF почти ровно 1000 км и 11 часов езды с парой остановок, одна из них зачастую делалась в столице бургундских вин Боне с его знаменитым средневековым хосписом. В 2003 году дарсберийский синхротрон закрылся. Так что все наши последующие рентгеновские исследования проходили на ESRF, куда мы ездили ещё не менее десяти раз вплоть до 2018 года.

Эндрю Хаксли продолжал интересоваться нашей работой и в 2004 году предложил организовать семинар в рамках программы Лондонской мышечной серии (LMS) c привлечением всех заинтересованных сотрудников мышечных групп Лондона: NIMR, KCL, Империал-колледжа. Семинар состоялся в ноябре, мы рассказали о результатах и их интерпретации. Вопросы задавал в основном Эндрю Хаксли, и наше представление о двухшаговом механизме силогенерации молекулы миозина он счёл вполне убедительным.

Следующие конференции HHMI состоялись в Ванкувере, Канада, и в мексиканской Мериде: мы ездили к пирамидам на Юкатане и в Канкун, потом в Мехико, а оттуда к пирамидам Теотиуакана.

В 2003 году наш филиал Института экологии и генетики микроорганизмов был преобразован в самостоятельный Институт иммунологии и физиологии УрО РАН во главе с академиком В. А. Черешневым. Нашу лабораторию объединили с лабораторией биомеханики, и она стала называться лабораторией биологической подвижности. Галина Копылова занималась в ней экспериментами на in vitro подвижной системе, к ней присоединилась Лариса Никитина. С помощью Бориса Бершицкого и Дениса Овсянникова мы изготовили две новые установки для волоконных экспериментов: одну для использования на синхротроне, вторую — в лаборатории. Сделали новые моторы для быстрых деформаций волокна, дистанционно управляемый блок ячеек с растворами, который позволял держать мышечное волокно в рентгеновских экспериментах в вертикальном положении, что улучшало пространственное разрешение в меридиональном направлении рентгенограммы.

В 2005 году я защитил докторскую диссертацию на кафедре биофизики биологического факультета МГУ на тему «Исследование механизма генерации силы в мышце».

В 2006 году в лабораторию пришёл Салават Набиев — выпускник кафедры экспериментальной физики УПИ, сначала в качестве магистранта, а потом сотрудника. Вместе с ним, Денисом и Борисом мы занялись строительством установки двухлучевой оптической ловушки. Был получен грант РФФИ на приобретение флуоресцентного микроскопа, из средств гранта HHMI мы купили оптические компоненты, лазеры, противовибрационные столы и прочее. К 2009 году единственная в стране установка для исследования механизма мышечного сокращения на уровне взаимодействия одиночных молекул белков была готова. Это, конечно же, расширило экспериментальные возможности лаборатории.

В 2008 году у нас появился ещё один молодой сотрудник — Даниил Щепкин, окончивший биологический факультет УрГУ, с его приходом тематика лаборатории расширилась: к изучению молекулярных механизмов сокращения мышц добавились молекулярные механизмы его регуляции. Эти исследования идут в тесной кооперации с лабораторией структурной биохимии белка в московском Институте биохимии имени А. Н. Баха и с Институтом механики МГУ.

Продолжение, надеюсь, последует...

[1] Подробнее об Эндрю Хаксли можно прочитать здесь: Нобелевские лауреаты: Эндрю Хаксли // Indicator. Биология. 15.08.2019 — https://indicator.ru/biology/endryu-khaksli.htm; наши с Андреем Цатуряном воспоминания: Рыцарь науки, сэр Эндрю Хаксли (1917–2012) // Троицкий вариант. 2012. № 12 — https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/431664/Rytsar_nauki_ser_Endryu_Khaksli_19172012.

[2] История открытия структуры ДНК описана в книге Дж. Уотсона «Двойная спираль».

[3] https://www.oapen.org/funders/3900620-nwo-the-dutch-research-council

[4] https://ru.wikipedia.org/wiki/INTAS

[5] https://www.hhmi.org/

[6] Bershitsky S. Y., Tsaturyan A. K., Bershitskaya O. N., Mashanov G. I., Brown P., Burns R., Ferenczi M. A. Muscle force is generated by myosin heads stereospecifically attached to actin // Nature. 1997. Vol. 388. No. 6638 (Jul 10). P. 186–190. doi: 10.1038/40651.

[7] Huxley A. F. Mechanics and models of the myosin motor // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences. 2000. Vol. 355. No. 1396 (Apr 29). P. 433–440. doi: 10.1098/rstb.2000.0584; Huxley A. F. Cross-bridge action: present views, prospects, and unknowns // Journal of Biomechanics. 2000. Vol. 33. No. 10 (Oct.). P. 1189–1195. doi: 10.1016/s0021-9290(00)00060-9.

[8] Huxley A. F., Simmons R. M. Proposed mechanism of force generation in striated muscle // Nature. 1971. Vol. 233. No. 5321 (Oct 22). P. 533–538. doi: 10.1038/233533a0.

[9] https://www.esrf.fr/

[10] Ferenczi M. A. et al. The ‘roll and lock’ mechanism of force generation in muscle // Structure. 2005. Vol. 13. P. 131–141. doi: 10.1016/j.str.2004.11.007.