E.P. Turishcheva. Meine wissenschaftlichen Interessen
MOSKAUER STAATLICHE LOMONOSSOV-UNIVERSITÄT FAKULTÄT FÜR FREMDSPRACHEN UND LANDESKUNDE FAKULTÄT FÜR BIOLOGIE JUNGE BIOLOGEN FORSCHEN STUDENTENJOURNAL VORWORT Die biologische Fakultät der Moskauer Staatlichen Lomonossow-Universität wurde im Jahre 1930 gegründet und zeichnet sich durch wissenschaftliche Aktivitäten in der biologischen Grundlagenforschung und in der angewandten Forschung aus. Die Fakultät hat die führende Rolle in Lehre und Forschung in Russland inne. Zu ihren strategischen Zielen gehört auch die Förderung der internationalen Partnerschaft. Ab dem Studienjahr 2016 lernen die StudentInnen der biologischen Fakultät die Deutsche Sprache als zweite Pflichtfremdsprache (zurzeit 40 Studierende). Im Jahre 2017 wurde das Russisch-Deutsche Kompetenzzentrum „Fachdeutsch: Biologie“ an der biologischen Fakultät gegründet. Die Aufgaben des Kompetenzzentrums sind: - Etablierung und Förderung von Kontakten mit deutschen Universitäten; - Aufbau eines Bibliotheksservices für biologische Fachliteratur (Lehrbücher, Zeitschriften, CD-ROMs, Internet-links); - Vermittlung fachbezogener Kenntnisse und Erfahrungen durch Informationsgespräche mit deutschen Wissenschaftlern; - Orientierung und Beratung im Bereich Internationale Zusammenarbeit und Praktika Die Delegation der Universität Rostock hat die Fakultät vom 18.12. bis 24.08.2017 besucht. Das Hauptziel des Besuchs ist es, den ersten gemeinsamen wissenschaftlichen Meinungsaustausch an den biologischen Fakultät zu führen, sowie die gemeinsamen wissenschaftlichen Projekte mit deutschen KollegInnen zu diskutieren und zu definieren. Weiteres Ziel der Zusammenarbeit ist die Etablierung internationaler Partnerschaft mit der Universität Rostock als wichtigen und verlässlichen Partner. Der Unibesuch unter Leitung von Dr. Rosina Neumann wird von der Moskauer Lomonossow-Universität als besonders hervorzuhebende Veranstaltung erwähnt, denn diese wissenschaftlichen Treffen eröffnen neue Perspektiven für die internationale akademische Arbeit und stoßen bei den russischen StudentInnen, ebenso wie die deutsche Kultur, aufreges Interesse. Die vorliegende Broschüre soll eine Übersicht über die vielfältigen Forschungs- und Lehraktivitäten sowie die wissenschaftlichen Interessen der russischen Biologiestudenten. Wir wünschen Ihnen viel Spaß beim Kennenlernen der Biologie an der Moskauer Lomonossow-Universität Lehrbeauftrager Wladislaw M. Baschkirow
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UNTERSUCHUNG VON LATENZ DER AUGENBEWEGUNG
IM "GO/NO GO DELAY" EXPERIMENTELLEN PARADIGMA
Anna A. Fedotova, Marina A. Tschurikova, Maria V. Slavutskaya
Die Fakultät für Biologie, Moskauer Staatlichen Lomonossow Universität
fedotova.brain@gmail.com
Wir sind Studentinnen der Biologischen Fakultät der Moskauer Staatlichen Lomonossow-Universität. Wir sind im zweiten Studienjahr der Magistratur. Unsere Fachrichtung in der Biologie ist Physiologie der höheren Nervenaktivität. Am interessantesten finden wir folgende Fächer: Neurowissenschaften, Psychophysiologie. Unsere wissenschaftliche Betreuerin ist Frau Doktor Maria Slavutskaya. Unsere Diplomarbeiten sind dem Problem der Aufmerksamkeit und der Inhibition gewidmet. Dieses Problem ist in der kognitiven Neurowissenschaft sehr aktuell. Es wird zurzeit von vielen unserer russischen und ausländischen Biologen erforscht.
EINLEITUNG
Sakkaden sind schnelle Augenbewegungen. Sakkaden sind ein Modell zielgerichteter Handlungen, deshalb sind sie mit Prozessen der Aufmerksamkeit, Inhibition und Wahrnehmung verbunden. Die Augenbewegungen erzeugen zwischen Hornhaut (Cornea) und Netzhaut (Retina) eine elektrische Potentialdifferenz. Das ist derelektrische Dipolmoment des Auges. Durch Aufbringen von Hautelektroden nahe der Augen kann dieses Potential aufgezeichnet werden. Bei der visuellen Wahrnehmung spielen aktive Augenbewegungen eine wichtige Rolle.
Die visuelle Information gelangt in das Gehirn über den Nervusopticus. Dann wird die Information über den Nucleus geniculatum laterale und denColliculussuperior (SC) geleitet (Abbildung 1). Ein Signal gelangtüber das frontale Augenfeld (FEF) und den Sulcusintraparietalis(im parietalen Kortex gelegen) zum SC.
Abbildung 1. Neuronale Strukturen, die in die Sakkadengenerierung involviert sind (aus Runge, 2007).
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Dieses FEF beeinflusst den Sakkadengenerator des Hirnstamms (BBG), den SC und die Basalganglien (BG). Der okulomotorischeVermis des Cerebellums (OMV) und der kaudale Nucleus fastigii (CFN) erhalten Projektionen vom Nucleus reticularistegmentipontis (NRTP) und von anderen pontinen Kernen und Hirnstammkernen. Der CFN und des SC beeinflussen den BBG, der wiederum die entsprechenden Kontraktionen der extraokulären Muskeln (EM) hervorruft, und danach eine Sakkade generiert (Runge, 2007).
Saccadische Augenbewegungen sind eine Alternative zu einfachen Reflexbewegungen. Durch die Registrierung von Sakkaden kann man kortikale Mechanismen der Inhibition und Aufmerksamkeit untersuchen. Mechanismen der Programmierung vonSakkaden sind mit kognitiven Funktionen verbunden: mit Aufmerksamkeit, mit visueller Wahrnehmung und mit Inhibition.
Dies wird durch zahlreiche klinische und neurophysiologische Studien bestätigt (Chambers et al., 2009, Kalisvaart et al., 2013). Darüber hinaus ist eine Veränderung der Art der Augenbewegungen ein Marker für eine Reihe von psychischen Erkrankungen, die von einer kognitiven Beeinträchtigung begleitet werden (Runge, 2007).
MATERIAL UND METHODEN
Probanden
Es wurden 15 rechtshändige männliche Probanden mit normalem Gesichtsfeld und Sehvermögen im Alter von 18 bis 26 Jahren untersucht. Das schriftliche Einverständnis zur Teilnahme an der Studie lag nach vorheriger Aufklärung vor.
Vor dem Experiment haben wir ein individuelles Profil der funktionalen Asymmetrie der Hemisphären der Probanden bestimmt. Dazu wurden der Annette-Fragebogen und die Testbatterie zur Bestimmung des führenden Auges (Rosenbach-Test, "Hole in themap"-Test und einige Tests aus den neuropsychologischen Batterietests von A.R. Luria) verwendet.
Paradigmen und Präsentation
Während des Experiments befand sich das Subjekt in einer abgedunkelten schalldichten Kammer in sitzender Position. Bei der Messung sitzt die Person in einem Abstand von 60 cm vor einer Projektionswand. Zusätzlich wird der Untersuchte angewiesen, den Kopf während der Messung nicht zu bewegen. Um die horizontalensakkadischen Augenbewegungen zu messen, wurde die Elektrookulographie (EOG) verwendet.
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Beim Aufnehmen wurde die Abtastfrequenz auf 512 Hz eingestellt; ein Hochpassfilter von 0,05 Hz und ein Tiefpassfilter von 70 Hz benutzt. Die Studie verwendete eine modifizierte Version des "Go/Nogo"-Paradigmas mit dem Interstimulationsintervall "Go/Nogodelay" (Abbildung 2). Das experimentelle Schema ist durch Intensivierung der Prozesse der räumlichen Aufmerksamkeit, der motorischen Vorbereitung und der willkürlichen Inhibition gekennzeichnet. Die Prozesse spiegeln sich in der Anzahl der fehlerhaften Antworten und der Größe der Latenz von Sakkaden und Antisakkaden wider.
Abbildung 2. ExperimentellesParadigma «Go/No go delay». ZFS – zentralerFixationstimulusoderzentralerFixationspunkt, PS – einperiphererSignalstimulus, delay – Interstimulationsintervall, «Go» und «No go» – gezielte Stimuli. Der Durchmesser des Kreises beträgt 7 mm, der Abstand von der Bildschirmmitte beträgt 7⁰.
Zu Beginn eines jeden Versuchdurchlaufs fixierten die Versuchspersonen einen zentralen Fixationspunkt für 800-1000 ms und den peripheren Signalstimulus für 150 ms. Des letzte wurde auf einer von zwei möglichen Positionen (±7° auf einer horizontalen Ebene, jeweils rechts oder links vom Fixationspunkt) dargeboten. Das Schema hat zwischen peripherem Signal und Zielstimuli (Delay Periode) ein Interstimulationsintervall von 2800-3000 ms.
Das “Go/Nogodelay”-Paradigma beinhaltet zwei Bedingungen: im Rahmen der ersten Bedingung müssen Probanden auf einen vorgegebenen visuellen "Go"-Signalstimulus reagieren (“Go”-Bedingung). In einer zweiten Bedingung, sobald ein anderer visueller "Nogo"-Stimulus präsentiert wird, muss die Antwort zurückgehalten werden (“Nogo”-Bedingung). Das “Go/Nogo”-Paradigma stellt eine wichtige experimentelle Methode zur Untersuchung motorischer Reaktionsinhibition dar (Meere, 1995). In dem antiskakadischen Schema muss das Subjekt den Blick auf den symmetrischen Punkt des gegenüberliegenden Halbfelds bewegen, wenn der Zielstimulus auf dem Bildschirm erscheint.Jeder Proband nahm an zwei Experimenten teil: mit Reaktionen auf einen Stimulus in Form einer Sakkade oder Antisakkade.
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Die statistischen Untersuchungen wurden mit STADIA durchgeführt. Der Wilcoxon-Test wurde angewendet, weil die Daten nicht normalverteilt waren.
Ziel der Arbeit ist es die Latenz von Sakkaden und Antisakkaden im "Go/Nogodelay"-experimentellen Paradigmafestzustellen.
ERGEBNISSE
Die Latenz ist definiert als Zeitraum zwischen dem Sprung des Zielpunktes und dem Beginn der Sakkade.Sie lag in allen Fächern zwischen 90 und 600 ms.
In beiden experimentellen Varianten des "Go/Nogodelay"-Paradigmas (mit Sakkaden und Antisakkaden) wurden unidirektionale laterale Unterschiede mit mittlerer Latenz der Augenbewegungen gefunden (Abbildung 3).
Abbildung 3. Die Latenzperiode (LP) von korrekten und inkorrekten Augenbewegungen als Antwort auf "Go"-und "Nogo"-Stimuli für alle Probanden (n = 15). Die Ordinate ist die Latenz der Sakkadenantwort, L und P sind die Augenbewegungen nach links und nach rechts. Die horizontale Linie bezeichnet den Median der Stichprobe, die Rechtecke darüber und darunter sind Quartile (25% und 75%).
Die Verringerung der Latenz der Augenbewegungen nach rechts (um 7 ± 3 ms, p <0.05) kann durch zwei Gründe erklärt werden. Erstens dominiert die linke Hemisphäre bei der motorischen Kontrolle von Rechtshändern. Zweitens führen der Reizkonflikt und das lange Interstimulationsintervall zu erhöhter motorischer Aufmerksamkeit (Karnath, Thier, 2012).
Es zeigte sich eine Zunahme der Latenz von Antisakkaden im Vergleich zu Sakkaden um 46 ± 3 ms (p <0,05). Die räumliche Anordnung der “Go”-Stimuli hatte keinen Einfluss auf die aufgedeckte Regelmäßigkeit. Wir glauben, dass die beobachtete Abhängigkeit eine Zunahme der Komplexität der Programmierung einer willkürlichen Sakkade in einem Stimuluskonfliktwiderspiegelt (Ettinger et al., 2007). Die Programmierung der Antisakkade beinhaltet erhöhte räumliche Aufmerksamkeit, Inhibition der unwillkürlichen Sakkade zu einem Stimulus und Berechnung der Koordinate der Sakkade zu einem symmetrischen Punkt des Raumes (Brown et al., 2006).
Mehrere Arten von inkorrekten Antworten wurden registriert:
1) in der sakkadischen Aufgabe - die Sakkaden auf dem “Nogo”-Stimulus (10%)
2) im antisakkadischen Schema - die Sakkaden auf die “Go”- (12%) und “Nogo”-Stimuli (11%), sowie die Antisakkaden auf dem “Nogo”-Stimulus (10%).
Die Latenz der inkorrekten Antworten war in beiden Schemata des Experiments (mit Sakkaden und Antisakkaden): 116 ± 5 ms für Sakkaden und 139 ± 5 ms für Antisakkaden (p <0,05) geringer als die Latenz der korrekten Antworten.
Im Schema mit Antisakkaden wurde gezeigt, dass (im Gegensatz zu den korrekten Antworten) die Latenz der inkorrekten Sakkaden um 65 ± 12 ms kürzer war als nach rechts (p <0,05).
DISKUSSION
Die festgestellte Regelmäßigkeit spiegelt die Schwächung der Inhibitionprozesse von unwillkürlichen Reaktionen wider.Dies erlaubt es uns,inkorrekte Sakkaden als Reflexbewegungen zu betrachten, die durch eine automatische "Erfassung" der Aufmerksamkeit durch einen peripheren Reiz verursacht werden (Ettinger et al., 2007).Die Reflexnatur von Vehlen in unserer Arbeit wird durch eine Herabsetzung des Mittelwertes der Latenz der inkorrektenSakkaden nach links im Vergleich zu den Sakkaden nach rechts bestätigt. Wie bekannt, werden Sakkaden nach links von der rechten Hemisphäre kontrolliert, die in den Prozessen der räumlichen Aufmerksamkeit dominiert (Karnath, Thier, 2012; Petersen, Posner, 2012).
Unsere Studie zeigte die Abhängigkeit der Latenz von sakkadischen Reaktionen von der Art der Antwort und der räumlichen Lage der gezielten Stimuli, was die Asymmetrie der Funktionen der räumlichen und motorischen Aufmerksamkeit widerspiegelt.
SCHLUSSFOLGERUNG
1. Die Zunahme der motorischen Aufmerksamkeit und der Dominanz der linken Hemisphäre bei der Organisation der Sakkaden und Antisakkaden in der experimentellen "Go/Nogodelay”-Aufgabe wird gezeigt.
2. Die Analyse der Latenzperiode voninkorrektenAntworten zeigte, dass die unwillkürliche Aufmerksamkeit auf den peripheren Stimulus eine geschwächte Inhibition der Reflexantwort verursacht.
Diese Arbeit wurde von der Russischen Stiftung für Grundlagenforschung (Projekt Nr. 14-04-01634 und Nr. 16-04-01079) unterstützt.
LITERATURVERZEICHNIS
1. Brown M.R., Goltz H.C., Vilis T., Ford K.A., Everling S. Inhibition and generation of saccades: Rapid event-related fMRI of prosaccades, antisaccades, and nogo trials. NeuroImage. 2006. V. 33. № 2. P. 644–659.
2. Chambers C.D., Garavan H., Bellgrove M.A. Insights into the neural basis of response inhibition from cognitive and clinical neuroscience. Neurosci. andBiobehav. Rev. 2009. V. 33. № 5. P. 631–646.
3. Ettinger U., Ffytche D.H., Kumari V., Kathmann N., Reuter B., Zelaya F., Williams S.R. Decomposing the neural correlates of antisaccade eye movements using event-related fMRI. CerebralCortex. 2007. V. 18. № 5. P. 1148-1159.
4. Kalisvaart J.P., Noest A.J., van den Berg A.V., Goossens J. Saccade target selection relies on feedback competitive signal integration. J. Neurosci. 2013. V. 33. №29. P. 12077-12089.
5. Karnath H.-O., Thier P. Kognitive Neurowissenschaften. Springer-Verlag (Psychology). 2012. 898 P.
6. Meere J., Stemerdink N., Gunning B. Effects of presentation rate of stimuli on response inhibition in ADHD children with and without tics. PerceptualMotorSkills. 1995. V. 81. P. 259-262.
7. Petersen S.E., Posner M.I. The attention system of the human brain: 20 years after. Annu. Rev. Neurosci. 2012. V. 35. P. 73-89.
8. Runge A. Räumliche Lokalisationsfähigkeit und Raumkonstanz nach sakkadischen Augenbewegungen. DerEinflussvonParietalhirnläsionen. Diss. Lübeck (2007)
E.P. Turishcheva. Meine wissenschaftlichen Interessen
Ich heiße Ekaterina. Ich bin Studentin der biologischen Fakultät der Moskauer Staatlichen Lomonossow-Universität. Ich bin im zweiten Studienjahr der Magistratur. Das Biologiestudium umfasst die folgenden Lehrdisziplinen: Botanik, Zoologie, Physiologie der Tiere und Pflanzen, Zellbiologie, Histologie, Molekularbiologie, Genetik, Biochemie, organische Chemie, Bioinformatik und anderen Fächer. Obwohl wir Biologie-Studenten sind, studieren wir auch Physik, höhere Mathematik, physische Chemie und so weiter. Ich habe mich vom ersten Jahr an für Zytologie und Histologie interessiert. Ich studiere an der Abteilung für Zellbiologie und Histologie. Als Zellbiologie und Histologie Studentin muss ich private Histologie, Zellpathologie, Splanchnik, Pathanatomie, Methoden und Technologien der modernen Zellbiologie und Mikroskopie-Techniken studieren.
Meine Fachrichtung in der Biologie ist Zellbiologie. Ich schreibe meine Diplomarbeit an der Abteilung für Zellbiologie und Histologie. Meine wissenschaftlichen Betreuerinnen heißen Frau Doktor Smirnowa und Frau Assistent der Abteilung Wildanowa. Das Thema meiner Diplomarbeit lautet „Vergleichendes Charakteristikum des sekretorischen-synthetischen Systems von normalen und Tumor-Fibroblasten unter dem Einfluss von Phytohormonen“. Nach der Inkubation mit den Phytohormonen Abcisinsäure und Gibberellinsäure, untersuchen wir den Zustand der Organellen und die Prozesse, die in ihnen und in den Zellen als Ganzes stattfinden. Das Problem der Wirkung von Pflanzenhormonen auf Menschen und Tiere ist in der modernen Biologie sehr aktuell, weil Pflanzenhormone jeden Tag mit Nahrung in unseren Körper eindringen und als Wachstumsstimulantien und Pestizide eingesetzt werden. Es wird zurzeit von vielen ausländischen Biologen erforscht. Trotzdem ist unsere Forschung einzigartig. Der Einfluss von Phytohormonen auf die Organellen der Zelle wurde bis jetzt nicht untersucht.
Dieses Thema ist eine Fortsetzung meiner Arbeit aus dem Bachelor-Programm. Mit den Ergebnissen dieser Arbeit habe ich an der internationalen wissenschaftlichen Konferenz am allrussischen wissenschaftlichen Forschungsinstitut für medizinische und aromatische Pflanzen teilgenommen. Der Schwerpunkt der Konferenz lag in den biologischen Merkmalen von medizinischen und aromatischen Pflanzen und ihre Rolle in der Medizin. Ich habe den Vortrag zum Thema: „Untersuchung des Einflusses von Phytohormonen auf menschliche Zellen mit Hilfe von Zellkulturen“ gehalten. Der Vortrag war ein Erfolg. Zum Thema des Vortrags wurde ein Artikel veröffentlicht. In diesem Artikel geht es darum, dass das Pflanzenhormon Jasmonat eine diverse Wirkung auf Zellen unterschiedlicher Herkunft hat.
Als Fremdsprache lerne ich Deutsch. Deutsch ist meine zweite Fremdsprache. Ich lerne Deutsch, denn ich will die Fachliteratur auf Deutsch lesen können und deutsche Konferenzen besuchen. Außerdem wäre es interessant, die Werke von Rudolf Virchow oder von Schwann und Schleiden nicht nur auf Russisch, sondern auch auf Deutsch lesen zu können. Diese großen Wissenschaftler sind die Begründer der Zelltheorie.
Ich habe eine Vorstellung von der Berufsperspektive der Biologen. Biologen können in vielen Bereichen arbeiten, z.B. im Bereich Pharmakologie oder Biotechnologie oder sogar im Management. Biologen können Wissenschaftler werden und in einem Forschungsinstitut oder klinischen Labor arbeiten. Außerdem, können Biologen auch im kommerziellen Bereich arbeiten, z.B. Reagenzien für die Forschungsinstitute herstellen. Was mich betrifft, könnte ich als Zellbiologin in unserer Universität, oder in einem Forschungsinstitut, oder in pharmakologischen Unternehmen arbeiten.
Ich finde, ein Biologe sollte folgende Eigenschaften besitzen, wie z.B. Neugier, Arbeitsamkeit, Achtsamkeit und Geduld. Außerdem, sollte ein moderner Biologe interdisziplinäres Wissen nicht nur in Chemie und Physik, sondern auch in Mathematik und Informatik haben. Er/sie sollte fließend Englisch sprechen und eine breite Palette von wissenschaftlichen Interessen haben. Der bekannte japanische Biologe Shinya Yamanaka ist für mich ein Vorbild. Im Jahr 2012 erhielt Shinya Yamanaka zusammen mit John Gördön den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für "Arbeit auf dem Gebiet der Entwicklungsbiologie und der Produktion von induzierten Stammzellen".
Phytohormone: Signalstoffe in Pflanzen und mögliche Zukunft der Medizin
E.P. Turishcheva, M.S. Wildanowa, E.A. Smirnowa, G.E.Onishchenko
Abteilung für Zellbiologie und Histologie, Fakultät für Biologie, Moskauer Staatlichen Lomonossow-Universität
Phytohormone sind endogene, pflanzeneigene, niedermolekulare, organische Verbindungen (Demmel, 2011). Sie wirken in niedrigen physiologischen Konzentrationenals Regulatoren des Pflanzenwachstums und der Differenzierung (Demmel, 2011). Außerdem, spielen Pflanzenhormone eine wichtige Rollebei der Antwort von Pflanzen auf abiotischen und biotischen Stress(Wasternack&Hause, 2014).Phytohormone beeinflussen all diese Prozessedurch Regulation der Genexpression (Demmel, 2011). Es werden die folgenden Pflanzenhormone: Gibberellinsäure (GA),Abscisinsäure (ABA), Auxin mit seinem prominenten Vertreter Indol -essigsäure (IAA), Cytokinine, Ethylen(ET), Salicylsäure (SA),Jasmonsäure(JA) und einige andere organische Verbindungen(Wasternack&Hause, 2014).All diese Phytohormone bilden ein schnelles und flexibles Netzwerk, das die Pflanze steuert (Demmel, 2011).In diesem Artikelwird aufJasmonsäureund Abscisinsäuregenauer eingegangen.
Jasmonsäureist ein Stresssignal.Diese Verbindungkommtausschließlich in höheren und niederen Pflanzen vor.Reaktionen auf abiotischenStresswie Temperaturstress,Salzstress,osmotischem Stress oder chemischemStress und biotischen Stress wieInsektenfraß(Herbivorie) und pathogene Mikroorganismenwerden durch JA gesteuert.Trotzdem,wirdaber auch pflanzlichen Entwicklungsprozessen wie Wurzelwachstum, Samenkeimung,Trichomentwicklung,Blütenentwicklung und der Bildung sekundärer Naturstoffewie Alkaloiden, Farbstoffen oder Terpenendurchder JA kontrolliert (Abbildung 1).Verschiedene Formen gibtes von Jasmonsäure-Derivaten, aberein Konjugat von Jasmonsäuremit der Aminosäure Isoleucin (JA-Ile)ist die einzige biologischaktive Form der Jasmonate, sodassdie Bildung anderer JA-Metaboliten die Deaktivierung des Stresssignals bedeutet(Wasternack&Hause, 2014).
Abbildung 1. Beispiele für Prozesse der pflanzlichen Entwicklung und Stressabwehr, die durch Jasmonsäure reguliert werden(Wasternack&Hause, 2014).
Abscisinsäureist ein monocyclisches Sesquiterpen. Mehrere Prozesse der pflanzlichen Entwicklung wie die Seneszenz,die Samen- und Embryonalentwicklung unddie Bildung von Speicherlipiden und –proteinensowie der „Antworten“ an abiotische und biotische Stressfaktoren werden durch die ABAkontrolliert.Bei ungünstigen Wachstumsbedingungen wirddie Samendormanzdurch die ABAstimuliert.Durch die Regulation des Spaltöffnungsapparates und durch Induktion der Produktion osmoprotektiverVerbindungen,schütztAbscisinsäure die PflanzebeiTrockenheit,Kälteund Salzstress.In biotischen Stressituationen wie Pathogeninvasionenwird das Abwehrsystem der Pflanze durch ABA aktiviert (Demmel, 2011).
Das Problem der Wirkung von Pflanzenhormonen auf Menschen und Tiere ist in der modernen Biologie sehr aktuell, weil Pflanzenhormone jeden Tag mit Nahrung in unseren Körper eindringen und als Wachstumsstimulantien und Pestizide eingesetzt werden.Es wird zurzeit von vielen ausländischen Biologen erforscht.
Es wurde gezeigt, dass viele Phytohormone eine zytotoxische Wirkung zu Tumorzellen haben.Die Antitumoraktivität von Jasmonatenwurde erstmals 2002 von Fingrut und Flescher demonstriert und wurde für einige menschliche Zelllinien nachgewiesen(Fingrut&Flescher, 2002; Wasternack, 2013). In vielen Untersuchungenwird behauptet, dass Jasmonsäure und ihr Derivat Methyljasmonatdie Proliferation inhibieren und den Zelltod in diesen Tumorzelllinien induzieren.Es wird betont, dass Methyljasmonatein neues Antitumormittel werden könne (Zhang et al, 2015).
Abscisinsäurekommt nicht nur in Pflanzen vor.Dieses Phytohormon wurdein Metazoen wie Schwämmen und Menschenentdeckt (Demmel, 2011).Es wird zurzeit behauptet, dass ABA in mesenchymalenStromazellen, Megakaryozyten, Monozyten und Makrophagen, Mikroglia, Granulozyten und Keratinozyten produziert werde (Lievens et al, 2017; Malara et al, 2017).In diesen Zellen wirkeAbscisinsäure als proinflammatorische Verbindung(Lievens et al, 2017; Malara et al, 2017).Außerdem, seiABA BehandlunginMenschen- und Tiermodelleeffektiv bei Diabetes mellitus Typ2, entzündlichen Darmerkrankungen (IBD), Atherosklerosen, systemischen Sklerosen, Gliomen, Depressionen und Widerständengegen Hepatitis C, Influenza, Malaria und Mykobakterien (Demmel, 2011; Lievens et al, 2017).
Trotzdem wurde der Einfluss von Phytohormonen auf die Organellen der Zelle bis jetzt nicht untersucht. Meine wissenschaftliche BetreuerinFrau Assistent der Abteilung Wildanowaund ich forschen an diesem Problem.Nach der Inkubation mit den Jasmonsäure,AbcisinsäureoderGibberellinsäure untersuchen wir den Zustand der Organellen und die Prozesse, die in ihnen und in den Zellen als Ganzem stattfinden.Als Forschungsobjekt sind menschliche Keratinozyten und Fibroblasten, deshalb kann die Gewebespezifität von Phytohormonenbestimmt werden. In meiner Diplomarbeit wird vergleichendes Charakteristikum des sekretorischen-synthetischen Systems von normalen und Tumor-Fibroblasten unter dem Einfluss von Abcisinsäureund Gibberellinsäureuntersucht.
Literatur
1. Demmel S. Perzeption der Abscisinsäure und die Funktion des Phytohormons bei abiotischem Stress: дис. – Universitätsbibliothek der TU München, 2011.
2. Fingrut O., Flescher E.Plant stress hormones suppress the proliferation and induce apoptosis in human cancer cells // Leukemia. - 2002. -V. 16. - P. 608-616.
3. Lievens L. et al. Abscisic acid as pathogen effector and immune regulator //Frontiers in plant science. – 2017. – Т. 8.
4. Malara A. et al. The Plant Hormone Abscisic Acid Is a Prosurvival Factor in Human and Murine Megakaryocytes //Journal of Biological Chemistry. – 2017. – Т. 292. – №. 8. – С. 3239-3251.
5. Wasternack C. Action of jasmonates in plant stress responses and development applied aspects // Biotechnol. Adv. – 2013. - V. 2013. - P. 1-9.
6. Wasternack C., Hause B. Jasmonsäure–ein universelles Pflanzenhormon //Biologie in unserer Zeit. – 2014. – Т. 44. – №. 3. – С. 164-171.
7. Zhang M., Zhang M. W., Zhang L., Zhang L.Methyl jasmonate and its potential in cancer therapy // Plant Signaling & Behavior. - 2015. - V. 10. - P. 1-9.
Arten von Impfstoffen gegen Influenza: Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft
A.A. Zykova1, V.V. Kuprijanow2
1Fakultät für Biologie, Moskauer Staatlichen Lomonossow-Universität
2Bundesforschungszentrum «Biotechnologie» RAS, Moskau
Ich heiße Anna Zykova. Ich bin Studentin der biologischen Fakultät der Moskauer Staatlichen Lomonossow-Universität. Ich bin im zweiten Studienjahr der Magistratur. Meine Fachrichtung in der Biologie ist Virologie. Ich interessiere mich für den Impfstoff gegen das Influenzavirus. Mein wissenschaftlicher Betreuer ist Herr Professor Wiktor Wassiljewitsch Kuprijanow. Das Thema meiner Jahresarbeit heißt « Selbstorganisierende Protein-Nanopartikel für Anwendungen in der Impfstoff-Design». Meine Jahresarbeit ist dem Problem der Suche nach einem universellen Impfstoff gegen die Grippe gewidmet. Das Problem der Impfung ist die Entwicklung eines Impfstoffs gegen Influenza. Jetzt gibt es Impfstoffe, die sich jedes Jahr ändern. Ich entwickle einen universellen Impfstoff gegen Influenza. Dieses Problem ist in der modernen Biologie aktuell. Als Fremdsprachen lerne ich Englisch und Deutsch. Deutsch ist meine zweite Fremdsprache. Es wäre interessant, die Werke von deutschen Wissenschaftlern nicht nur auf Englisch, sondern auch auf Deutsch zu lesen. Ich habe eine Vorstellung von der Berufsperspektive der Biologen. Biologen können in vielen Bereichen arbeiten, z.B. in der Pharmaindustrie, bei Biotechnologieunternehmen, im Labor, an der Klinik. Was mich angeht, könnte ich als Biologin bei einem Biotechnologieunternehmen arbeiten.
Influenza ist die häufigste Infektionskrankheit bei Menschen und Tieren. Die Impfung ist ein wirksamer Weg, um diese Infektion derzeit zu kontrollieren. Hohe Variabilität der Hauptantigene des Virus, des Hämagglutinins und der Neuraminidase Oberflächenproteine, führt zur Entstehung eines neuen epidemischen Stammes alle 1-2 Jahre. Das erfordert ebenso eine häufige Aktualisierung der Impfstoffzusammensetzung. Saisonale Grippeepidemien durch Influenza A- und B-Viren, verursachen weltweit bis zu fünf Millionen Fälle von schweren Krankheiten und 250 000 bis 500 000 Todesfälle jahrlich. Mit rechtzeitiger Impfung ist es möglich, Influenza bei 80-90% der Kinder und Erwachsenen zu verhindern, und wenn sich die Krankheit entwickelt, verläuft sie leichter und ohne Komplikationen (Kiselev et al., 2012).
Die allerersten Impfstoffe enthielten ganze Viruspartikel (lebende und inaktivierte). Das Virus wird in Hühnerembryos gezüchtet und dann mit Formalin inaktiviert. Das Virus kann auch in einer Zellkultur gezüchtet werden. Die Zellkulturtechnologie ist ein Herstellungsprozess, der ohne Hühnereier auskommt. Diese Technologie ist flexibler, da die Zellkultur jederzeit verfügbar ist und jederzeit genutzt werden kann. Aber die Verwendung von Lebendimpfstoffen kann die Bedingungen für die Reassortierung der Infektions- und Impfstämme im menschlichen Körper schaffen. Inaktivierte Influenza-Impfstoffe enthalten ein Influenzavirus, das zuvor einer Ultraviolett- oder chemischen Inaktivierung und einer Fragmentierung unterzogen wurde, gefolgt von der Trennung der einzelnen Proteinkomponenten. Auf der Herstellungstechnologie werden inaktivierte Impfstoffe in drei Gruppen eingeteilt: Ganzvirion, Split und Untereinheit. Ganzvirion-Impfstoffe bestehen aus ganzen Influenzaviren, die in Hühnerembryonen erhalten wurden, chemisch oder ultraviolett inaktiviert. Split-Impfstoffe werden durch Behandlung von Virionen mit Detergentien erhalten. Solche Impfstoffe stellen gereinigte Virionsmembranen dar und enthalten hauptsächlich Oberflächenproteine des Virus, aber auch interne Antigene, zum Beispiel das M1-Protein. Subunit-Impfstoffe bestehen nur aus Oberflächenschutzantigenen - Hämagglutinin und Neuraminidase, haben den größten Reinigungsgrad von viralen Komponenten und sind daher am wenigsten reaktogen.
Um Impfstoffe der neuen Generation zu erzeugen, werden rekombinante Proteine verwendet. Solche Impfstoffe werden durch gentechnologische Verfahren erhalten. Gene von Influenza-Antigen-Proteinen werden in das Genom des Bakteriums oder in das Baculovirus-System eingefügt. Während der Kultivierung wird die Produktion und Akkumulation der entsprechenden Proteine (Julian Schilling, 2008). Für den Impfstoff gegen das Influenzavirus werden Neuraminidase und Hämagglutinin Proteinen verwendet. In den USA durchläuft gerade ein rekombinanter trivalenter Impfstoff auf Basis des Hämagglutinins die letzten Stufen der klinischen Entwicklung. Sobald Influenza-Impfstämme ausgewählt sind, werden die Gene, die deren Hämagglutinin kodieren, in Baculoviren-Vektoren geklont. Anschliessend exprimieren Insektenzellen, die mit den Vektoren infiziert wurden, entsprechende HA-Proteine, die dann in einen trivalenten Impfstoff formuliert werden (Petra Stölting, 2011).
Zukünftige Impfstoffe gegen das Influenzavirus können Impfstoffe genannt werden, die auf der Verwendung von virusähnlichen Partikeln basieren. Es wurde gezeigt, dass die Kapsidproteine vieler Viren, die in verschiedenen heterologen Systemen erhalten werden, zur Selbstorganisation in Strukturen fähig sind, die die natürliche Morphologie des Virus nachahmen. Mit genetischer Methoden können verschiedene Proteine und Peptide mit hoher Dichte auf der Oberfläche von virusähnlichen Partikeln immobilisiert werden. Die so erhaltenen chimären Partikel induzieren eine Immunität gegen beide Komponenten.
DNA-Impfstoff ist eine weitere neue Art des Impfstoffs. Grippeimpfstoffe mit DNA-Sequenzen werden bereits seit mehr als 20 Jahren erforscht. In Tieren erzeugte eine Hämagglutinin- oder Neuraminidase-kodierende DNA bei intramuskulärer Injektion als Einzelimpfstoff oder in Kombination mit internen Gensegmenten eine Immunantwort gegenüber gedrifteten Influenzaviren. Obwohl diese DNA-Impfstoffe als Einzelvakzine bei Tieren zu vielversprechenden Resultaten geführt haben, sind die Ergebnisse aus klinischen Studien bis jetzt nicht ermutigend (Barbara C.Baudner und Derek T.O’Hagan, 2009).
Das Optimum ist ein Langzeitimpfstoff, der wirksam vor allen Belastungen durch das Influenzavirus schützt und schnell in der technologischen Produktion produziert werden kann. Die wichtigsten Zielstrukturen bei der Suche nach diesem universellen oder einem Multi-Epitop-Impfstoff sind die hoch konservierte externe Domäne des M2-Proteins sowie konservierte Epitope des Nukleoproteins (NP), des M1-Proteins und des HA-Proteins.
Der Zweck der Arbeit meiner wissenschaftlichen Gruppe am Institut für Bioengineering ist die Produktion eines rekombinanten Proteins auf der Basis des Influenzavirus-Peptids M2e, das als Impfstoff verwendet werden könnte.
Unsere wissenschaftliche Gruppe erhielt rekombinante Proteine. Sie bestehen aus vier und acht Wiederholungen des M2e-Peptids des Influenzavirus, enthalten am N- und C-Terminus die Sequenzen der Spiral-Linkern und die Sequenz des Lipopeptids N. meningitidis. Spiral-Linker erleichtern die Selbstorganisation der rekombinanten Partikeln. Das Lipopeptid N. meningitidis erhöht die Immunogenität der resultierenden rekombinanten Proteine. Nach der Proteinreinigung immunisierten wir dreimal die Mäuse. Nach der letzten Immunisierung bewerteten wir die Seren mit dem Immunoblot-Verfahren und dem Enzymimmunoassay. Die Immunisierung von Mäusen mit gereinigten Präparationen von rekombinanten Proteinen mit Lipopeptiden wurde bereitgestellt, um die Induktion der höheren Titer von spezifischen Antikörpern zu erarbeiten.
Somit erlaubt der Einschluss des Lipopeptids N. meningitidis an den N- und C-Termini in rekombinanten Proteinen mit Spiral-Linkern und vier oder acht Kopien des Peptids M2e ein immunogenes Präparat gegen das humane Influenzavirus zu erhalten.
Unsere erhaltenen rekombinanten Proteine können Kandidaten für einen zukünftigen Influenza-Impfstoff werden.
Literaturverzeichnis
1. Kiselev O.I, Tsybalova L.M., Pokrowski V.I. Influenza: Epidemiologie, Diagnose, Behandlung, Prävention // M.: OOO «Izdatelstvo «Medizinische Informationsagentur». 2012. P. 320-380.
2. Julian Schilling. Impfstoffe und Fachbegriffe: Was bedeutet rekombinant, subunit, lebend oder tot?// DoXVaccine. 2008. P.6-7.
3. Petra Stölting. Grippeimpfstoffe für die Zukunft// ARS MEDICI. 2011. P. 742-744.
4. Barbara C.Baudner und Derek T.O’Hagan. Innovative Impfstoff-Entwicklung// Moderne Pharmazeutische Technologie. 2009. P. 15-23.
Eigenschaften und Anwendung
von Extracellulären Vesikeln aus Stammzellen
Autor: Korobko E.S. Moskauer Staatlichen Lomonosow-Universität, biologischen Fakultät.
Ich bin Studentin der biologischen Fakultät der Moskauer Staatlichen Lomonossow-Universität. Ich bin im 2. Studienjahr der Magistratur.Meine Jahresarbeit ist dem Problem den Untersuchung der Eigenschaften, Struktur und Anwendung von extrazellulären Vesikeln, die Stammzellen sekretieren, gewidmet. Dieses Problem ist in der modernen Biologie sehr aktuell. Es wird zurzeit von vielen ausländischen Biologen untersucht, aber nicht von vielen unsere russischen Biologen erforscht. So war ich an diesem Problem interessiert.
Die Untersuchung von extrazellulären Vesikeln ist in der modernen Biologie sehr wichtig. Aber in unserem Land gibt es sehr wenig Forschung zu diesem Thema, obwohl dieses Thema auf der ganzen Welt im Zusammenhang mit Immuntherapie und regenerativer Medizin weithin untersucht wird.
Was sind extrazelluläre Vesikel ?
Extracellulären Vesikeln (EV) wie Exosomen und Mikrovesikel, sind kleine extrazelluläre Membranorganellen, welche von einer Vielzahl von Zellen sezerniert werden. Sie werden von von verschidensten Zellen abgeben und sie enthalten viele Lipide, Proteine und kodierenden und nicht-kodierenden RNA-Moleküle [1].
Es gibt drei Arten von extrazellulären Vesikeln:
· Exosomen sind kleine Vesikel mit einer Größe von ca. 50-150 nm
· Mikrovesikel haben eine Größe von ca. 100-1.000 nm.
· Apoptotische Körperchen sind die größte Gruppe von extrazellulären Vesikeln.
Am meisten untersucht sind Exosomen und Mikrovesikel.
Die biologische Funktion und Rolle von Exosomen ist stark abhängig von dem Zelltyp, welche diese Vesikel sezerniert. Diese Vesikel spielen eine Rolle bei der Entfernung von Stoffwechselprodukten aus der Zelle, aber eine viel wichtigere Aufgabe dieser Mikrovesikel ist die Kommunikation zwischen den Zellen [4].
MSC und iPS Zellen
Mesenchymale Stromazellen (MSC) sind fibroblastenähnliche Zellen. Diese Zellen können in drei Richtungen differenziert werden: osteogen, chondrogen und adipozytisch. Sie kommen bei Menschen in zahlreichen Geweben vor und werden üblicherweise aus Knochenmark, Fettgewebe oder Nabelschnurblut ausgeschieden [2].
Pluripotente Stammzellen (iPS) sind Analoga von embryonalen Stammzellen. Sie wurden durch Reprogrammierung somatischer Zellen erhalten. Zum ersten Mal wurden sie 2006 von dem japanischen Wissenschaftler Yamanaka empfangen. Für diese Entdeckung wurde er 2012 mit dem Nobelpreis für Medizin ausgezeichnet. Er verwendete vier Transkriptionsfaktoren in seiner Arbeit: Oct-4, Sox-2, Klf-4 und c-Myc [3].
Vesikeln aus Stammzelen
Die beschriebenen Daten über die therapeutische Wirkung von MSC-EV in Modellen des akuten Nierenversagens und Modelle von Myokardinfarkt wurden beschrieben. EVs sind ein wichtiger Vermittler in der Kommunikation zwischen Immunzellen. Daher wurde vorgeschlagen, dass die immunmodulatorischen Wirkungen von MSC durch MSC-EV kontrolliert werden soll. Daher kann MSC-EV bei der Behandlung von entzündlichen Erkrankungen eingesetzt werden. Neben immunmodulierenden Effekten stimuliert MSC-EV wahrscheinlich die Bildung und das Wachstum von Blutgefäßen. Es ist auch Teil ihres Wirkmechanismus [1].
Über die therapeutische Rolle von Vesikeln durch MSC ist bereits viel bekannt. Zur Zeit wird viel Interesse an Vesikeln aus iPS abgeleitet. Über die Eigenschaften dieser Vesikel ist jedoch nichts bekannt. Es wird angenommen, dass sie Zellen umprogrammieren oder die Rate ihrer Proliferation erhöhen können. Eine der möglichen Wirkungsmechanismen - durch regulatorische miRNA. Es wird auch angenommen, dass sie RNA-Transkriptionsfaktoren wie Okt-4, Sox-2, Klf-4 und c-Myc enthalten können.
Perspective
Extrazelluläre Vesikel können ein vielversprechendes Instrument in der regenerativen Medizin sein. Sie können überall dort eingesetzt werden, wo heute Stammzellen verwendet werden. Der Vorteil von Vesikeln ist, dass sie im Gegensatz zu Stammzellen keine Tumore bilden. Vesikel aus verschiedenen Stammzellen können unterschiedliche Eigenschaften haben. Daher können sie für verschiedene Zwecke verwendet werden, einschließlich zur Behandlung von entzündlichen Erkrankungen, zur Verbesserung der Regeneration von Geweben und Organen, zur Reprogrammierung von Zellen. Deshalb wird diese Richtung der Biologie aktiv studiert und wird wahrscheinlich bald interessante Ergebnisse zeigen.
Literatur
1. Börger V., Görgens A., Rohde E., Giebel B. Therapeutishes Potenzial von extracellulären Vesikeln aus mesenchymalen Stamm-bzw. Stromazellen. Transfusionsmedizin 2015; 5:131-137
2. Fekete N., Rojewski M., Schmidtke-Schrezenmeier G., Schrezenmeier H. Mesenchymale Stromazellen und ihre klinische Anwendbarkeit. Transfusionsmedizin 2012; 2(1):17-2
3. Liebau, S., Stockmann, M., Illing, A., Seufferlein T., Kleger A.Induzierte pluripotente Stammzellen. Internist 2014; 55: 460
4. Schnepel J., Kübler U. Exosomen Dr.KüblerGmbH 20.11.2008
Die Rolle von Chloridionen bei der Regulierung der Kontraktion der subkutanen Arterie von Ratten in der frühen postnatalen Ontogenese
D.S. Kostyunina, A.A. Shvetsova, D.K. Gaynullina, O.S. Tarasova
Biologischen Fakultät der Moskauer Staatlichen Lomonossow-Universität
Die Untersuchung der kontraktilen Reaktionen der Arterien spielt eine wichtige Rolle, um die Funktion des Herz-Kreislauf-Systems in dem Verständnis und den damit verbundenen Pathologien (Schmidt-Trucksäss & Weisser 2011). Einer der Faktoren, die Bluthochdruck kann eine Verletzung der ionischen Homöostase der Zellen führen kann, die für die Regulierung des arteriellen Lumens verantwortlich sind, nämlich – glatten Muskelzellen (SMC). Diese Arbeit wurde der Untersuchung von Chlorionen (Cl-) in der Regulierung von Kontraktionen der subkutanen Arterie bei Erwachsenen und neugeborenen Ratten gewidmet.
Die SMC enthält eine relative hohe Konzentration von Cl- (30-45 mM). In der Cl-Homöostasenehmen die Träger von Na-K-Cl-Cotransporter 1 (NKCC1) und Anionenaustauscher 2 (AE2) sowie verschiedene Kanäle, einschließlich calciumaktivierter (CaCC) und volumenregulierter (VRAC), am SMC teil.
Es ist bekannt, dass sich im Verlauf der Ontogenese die Rolle von Cl-Strömen verändern kann. Zum Beispiel Neuronen in den frühen Stadien der GABAA-Rezeptoren Öffnung führt zu Depolarisation und Cl- Ausgang. Während in reifen Neuronen – mit dem Eingang des Cl- und Hyperpolarisation (Schobersberger et al 2005). Ändern der Richtung des Cl - Strom auftritt aufgrund von Änderungen in der Beitrag der beiden Träger - NKCC1 und KCC2. In dieser Hinsicht haben wir, dass der Beitrag von Cl- bei der Regulation der Kontraktionsreaktionen der subkutanen Arterie bei jungen und erwachsenen Ratten angenommen unterscheiden.
Die in der Arbeit verwendete eine subkutane Arterie, die von männliche Wistar Ratten von zwei Altern erhalten wurde: 10-12 Tage (jung) und 3-4 Monate (Erwachsene). Segmente von Arterien, die 2 mm lang waren, wurden in dem Myograph fixiert, um Reaktionen im isometrischen Modus aufzuzeichnen (DMT A/S). Alle Arteriensegmente wurden Endothel entfernt. Untersuchte wurde die Wirkung von Chlorentfernungaus der externen Lösung (äquimolar Austausch von Natrium- und Kaliumchlorid in dieser Salz Aspartate) NKCC1 Blockade (Bumetanid, 30 mM) und Ca2 + -aktivierten Cl - Kanal (Nifluminsäure, NFA, 100 &mgr; M und DIDS, 1 mmol). Vergleichen wurde das mRNA-Expressionsniveaus von NKCC1, AE2, Chloridkanal (TMEM16A) in den Arterien jungen und erwachsenen Ratten wurden unter Verwendung von PCR in Echtzeit (Referenzgens - GAPDH) durchgeführt.
Die chlorfreie Lösung zeigte bei der kontraktilen Reaktionen der 10-12 Tage jungen Ratten eine um 40% reduziert. Bei der erwachsenen Ratten war die Kontraktion bei nur um 20% reduziert (Abbildung 1).
Abbildung 1. Die Kontraktionsreaktionen der subkutanenArterieerwachsene(A) und junge (B) Ratten.
Blockade NKCC1 ändern in normaler Lösung nicht die Kontraktions reaktionen der subkutanen Arterie junge und erwachsene Ratten. DIDS hemmteder Kontraktionen starker bei Jungen (um 80%) als bei Erwachsenen (um 10%). Im Gegenteil, unterdrückt die NFA starker der Kontraktionen bei Erwachsenen (40%) als bei jüngeren (15%). Die Expressionsspiegel von NKCC1-, und TMEM16A-mRNA waren bei jungen Tieren höher (Abbildung2).
Дата добавления: 2018-05-01; просмотров: 562; Мы поможем в написании вашей работы! |
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