Лаборатория биологической и неорганической химии

Лаборатория биологической и неорганической химии в виде группы биохимических и функциональных методов исследования (1978 г.), а в последующем - группы физиологии и адаптации человека (1983 г.) стояла у истоков создания в Архангельске в 1978 г. Филиала Института морфологии человека АМН СССР и руководили ею к.б.н. Ардашев А.А. (1978-1984 гг.) и к.б.н. Данилова Р.И. (1984-1988 гг.).

В 1988 г. при преобразовании филиала в Отдел экологической эндокринологии Института физиологии Коми Научного Центра УрО АН СССР, группа была переименована в группу метаболических процессов. В 1990 г. Отдел был преобразован в Филиал Института физиологии КНЦ УрО РАН и с 1991 г. группа переименована в группу биохимии и сохранилась при дальнейших преобразованиях в Отдел экологической физиологии человека Института физиологии Коми НЦ УрО РАН (1998 г.). Лаборатория биологической и неорганической химии на базе группы биохимии была создана при реорганизации Отдела в Институт физиологии природных адаптаций УрО РАН (2000 г.). Руководителем биохимического направления в 1988-1999 гг. был д.м.н., профессор Бойко Е.Р., в 2000-2003 гг. – д.м.н. Дегтева Г.Н., д.х.н. Боголицын К.Н. и д.б.н. Данилова Р.И., а с 2003 г. – д.б.н. Бичкаева Ф.А.

Основные научные направления лаборатории:

Изучение вариативности ключевых метаболитов обмена углеводов, белков и липидов и регулирующих звеньев метаболических процессов (ферменты, биогенные амины, катехоламины, биоэлементы, жиро- и водорастворимые витамины) у различных групп населения Арктики и Субарктики с использованием спектрофотометрических, хроматографических, флюорометрических методов анализа. Показатели определяются с учетом возрастных, половых, профессиональных различий, этнической принадлежности, стажа проживания на Севере, фотопериодики, географической широты.

Резервные возможности и компенсаторные механизмы эндокринной регуляции метаболических процессов у человека на Севере.

Аспекты фактического питания у различных групп населения Арктики и Субарктики и его влияния на метаболические показатели.

Изучение спектра жирных кислот (ЖК) методом газожидкостной хроматографии в различных биологических средах: в мобильном и клеточном пуле у человека, а также в различных органах и тканях животных (рыб, оленьей, крабов и др.).

Важнейшие результаты фундаментальных исследований лаборатории

Показаны возрастные дезадаптационные изменения уровня глюкозы и её метаболитов на фоне нарастания избыточной массы тела и ожирения, раннего истощения функциональной и рецепторной активности гормонов поджелудочной железы и надпочечников, а также избыточного содержания в крови насыщенных и транс-жирных кислот при дефиците омега-3 ЖК, вит. В1 и В2 у лиц арктического региона, начиная с раннего зрелого возраста (25-35 лет), тогда как в приарктическом регионе это происходило с возраста 36-45 лет. При этом выявлены сходные возрастные изменения в уровнях показателей липидтранспортной системы, общего холестерина и его эфиров у населения двух регионов. Выявленные особенности липидного профиля у жителей Арктики отражают ретроспективное снижение утилизации глюкозы и адаптационных возможностей антиатерогенной защиты организма, что, вероятно, может быть связано с изменением фактического питания и сменой традиционного образа жизни, так как 55% контингента арктического региона составило аборигенное население.
• Установлен механизм регуляции белкового обмена посредством катехоламинов, биогенных аминов, кортизола и инсулина у лиц, проживающих на различных климатогеографических территориях. У жителей Субарктики относительно лиц южного региона Кавказа значимо высокие концентрации креатинина, мочевины и мочевой кислоты в крови сочетаются с повышенным содержанием кортизола, гистамина и снижением инсулина. В южных регионах Кавказа снижение уровня конечных метаболитов белкового обмена сопровождается повышением концентрации катехоламинов в моче, серотонина и инсулина в крови. Полученные результаты свидетельствуют о неблагоприятных тенденциях смещения уровней катехоламинов, биогенных аминов, кортизола, инсулина и показателей белкового обмена в обоих региона, но в разной степени выраженности.
У детского и подросткового населения приарктического и арктического региона в 44-56% случаев устанавливались отклонения росто-весовых характеристик (чаще в сторону дефицита). Среди детей Арктики отмечена задержка полового развития на 1-2 года в сравнении с детьми приарктического региона. Изучение витаминной обеспеченности показало, что дефицит витамина А чаще регистрировался у детей 8-12 лет, при этом дети-аборигены характеризовались лучшей обеспеченностью жирорастворимыми витаминами. Установлена вариативность обеспеченности витаминами в разные фотопериоды года, что отражает сезонные адаптивные трансформации обмена веществ в детском возрасте. Повышение содержания моно- и полиненасыщенных ЖК у детей Арктики можно рассматривать как компенсаторный механизм, направленный на мобилизацию энергетического обмена клеток, а длительно сохраняющееся увеличение фракций сывороточного холестерина у них свидетельствует об участии ЖК в окислительно-восстановительных процессах и их существенном вкладе в антирадикальную защиту.
У аборигенного населения Арктики (особенно у ОА) относительно европеоидов (МЕ) значимо низкие уровни эссенциальных омега-3 и омега-6 полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) и основных средне- и длинноцепочечных насыщенных жирных кислот, также триглицеридов сочетаются c включением в основной рацион нетрадиционных продуктов питания (углеводсодержащих продуктов, молочных и растительных жиров) на фоне сниженных уровней адипонектина и С-пептида и меняющих экстремумы концентраций в группах кочующих и оседлых аборигенов инсулина и проинсулина. Кроме того, у оседлых аборигенов смена образа жизни сопровождается накоплением избыточной массы тела, ожирения, повышая риск развития метаболически обусловленных заболеваний. Полученные данные можно использовать для профилактики социально-значимых заболеваний.

Основные результаты прикладных исследований

Материал от абортированных плодов северянок с разными сроками беременности (областная клиническая больница, Архангельск) (Исп.: к.б.н., доц. Коновалова С.Г. и д.б.н. Бичкаева Ф.А.)

Впервые изучено 114 аутопсий плодов и новорожденных. Материал был сгруппирован в три группы: к I группе были отнесены плоды 13-19 нед. гестации, что соответствует раннефетальному периоду, II группу составили плоды 20-27 нед. – среднефетальный период, к III группе отнесены плоды 28-40 нед. – позднефетальный (перинатальный). Прерывание беременности в ранние сроки проводилось по медицинским показаниям (ВПР плода не совместимые с жизнью): индуцированный выкидыш или самопроизвольный выкидыш. В позднефетальный период индуцированные роды антенотально либо интранатально погибшим плодом. Причинами смерти плодов и новорожденных на первой неделе внеутробной жизни были отдельные состояния, возникающие в перинатальном периоде, и врожденные аномалии развития. Возраст умерших брался из медицинской документации (истории родов и истории развития новорожденных).
В раннефетальном периоде по сравнению со среднеширотными данными выявлено превалирование массы плодов в 1,5 раза (250,0 гр) и в 1.83 раза (135 гр) относительно данных Севера (Суханов С.Г. с соавт., 1996); в среднефетальном периоде – в 1,5 раза меньше и в 1,43 раз выше, соответственно относительно среднеширотных данных и Севера; а в позднефетальном периоде практически не отличалась от литературных данных (2400 гр), но сравнению с данными Севера выше в 1,25 раза (1984,57 гр).
С увеличением срока гестации процент лиц с избыточной массой снижался (100%, 24% и 16%), а с недостатком массы увеличивался – 0%, 55% и 44%. Следовательно, масса плодов увеличивалась с нарастанием срока гестации в 1,89 раза в среднефетальном по сравнению с раннефетальным и в 3,45 раза в позднефетальном. Так же отмечалось увеличение длины плода в 1,5 и в 1,4 раза.
При анализе гомеостаза глюкозы в аутопсийном материале (мышцы, мозг, печень, плацента) независимо от срока гестации установлены высокие концентрации глюкозы. Причем в печени и плаценте в среднефетальном (13-19 нед) и позднефетальном (28-40 нед) периодах были отмечены значимо высокие уровни ГЛЮ относительно раннефетального периода (13-19 нед), а в мышцах – в позднефетальном периоде.