Вплив десинхронозу на маркери окисного стресу та стан гліальних проміжних філаментів головного мозку щурів

Desynchronosis may be the cause of many diseases. Oxidative stress plays an important role in the pathogenesis of various diseases. The present study investigates the effect of constant light on biomarkers of oxidative stress and content of glial intermediate filaments protein in the brains of old rats. We found that desynchronosis led to development of oxidative stress in the hippocampus, cerebral cortex and cerebellum of old rats. Prolonged continuous lighting led to an increase in the content of TBA-reactive products in all studied regions of the brains of old rats. This indicates an activation of lipid peroxidation and oxidative stress. Significant changes in the content of TBA-reactive products were found in the departments responsible for the functions of the higher nervous activity, particularly in the hippocampus and cerebral cortex. The level of restored glutathione in all three regions of the brain decreased in the group of rats kept under constant illumination in comparison with the control group. The results of the indicators of locomotor and orienting-investigative activity of the animals in the "open field" test revealled changes in the indices for desynchronosis. This showed a reduction in locomotor activity, inhibition of exploratory activity and development of emotional stress. In the brains of old rats kept under constant illumination a significant increase in the content of glial fibrillary protein (GFAP) was shown. There was a significant increase in the intensity of the polypeptide zone 49 kDa in the filamentous and soluble fraction of the cerebellum and hippocampus. This fact indicates that desynchronosis activates fibrillogenesis in glial cells. At the same time, there is degradation of polypeptides GFAP with Mr in the field of 46 kDa. Melatonin is a universal adaptogen that regulates the function of many body systems. The amount of melatonin which is synthesized depends on the illumination mode. Violation of the global mode reduces the amount of melatonin and leads to the development of desynchronosis, which may be the cause of many diseases. The administration of melatonin helped reverse the changes – raising the level of restored glutathione and preventing the growth of the content of peroxidation products and indices of "open field" test, and also decreasing the degradation of GFAP and the amount of protein. The results indicate the protective effect of melatonin, showing reductions in glial reactivity and in the level of oxidative stress in the brains of old rats subject to desynchronosis. Десинхроноз може бути причиною багатьох захворювань. Не останню роль у патогенезі різних хвороб відіграє також окиснювальний стрес. Досліджували вплив постійного освітлення (десинхронозу) на показники розвитку окисного стресу та вміст білка гліальних проміжних філаментів у мозку старих щурів. За десихронозу відбувається розвиток окисного стресу в гіпокампі, корі великих півкуль і мозочку старих щурів. Тривале постійне освітлення викликало підвищення вмісту ТБК-реактивних продуктів у всіх досліджуваних відділах мозку старих щурів. Це свідчить про активацію процесів перекисного окиснення ліпідів і розвиток окисного стресу. Значні зміни вмісту ТБК-реактивних продуктів виявлені у відділах, що відповідають за функції вищої нервової діяльності, зокрема, в гіпокампі та корі великих півкуль. Рівень відновленого глутатіону в усіх трьох відділах мозку групи щурів, яких утримували в умовах постійного освітлення, знижувався порівняно з тваринами контрольної групи. Результати вивчення локомоторної та орієнтовно-дослідницької активності тварин у тесті «відкритого поля» виявили зміни показників тесту за впливу десинхронозу. Виявлено зниження локомоторної активності, пригнічення дослідницької активності, розвиток емоційного стресу. У мозку старих щурів, яких утримували в умовах постійного освітлення, виявлено значне підвищення вмісту гліального фібрилярного кислого білку (ГФКБ). Значне збільшення інтенсивності поліпептидної зони 49 кДа у філаментній і розчинній фракції мозочка та гіпокампі свідчить на користь того, що десинхроноз активує фібрилогенез у гліальних клітинах. Одночасно з’являються деградовані поліпептиди ГФКБ масою 46 кДа. Мелатонін – універсальний адаптоген, який регулює функцію багатьох систем організму. Кількість мелатоніну, що синтезується в організмі, залежить від режиму освітлення. Порушення світлового режиму викликає зниження кількості мелатоніну та розвиток десинхронозу, який може бути причиною багатьох захворювань. Уведення мелатоніну сприяло зворотним змінам – підвищенню рівня відновленого глутaтіону, запобігало зростанню вмісту продуктів перекисного окиснення та показників тесту «відкритого поля». Також відбувається зменшення деградації ГФКБ і кількості білка. Це дозволяє зробити припущення стосовно захисного ефекту мелатоніну, що відображався у зменшенні реактивності глії та рівня окисного стресу за десинхронозу в мозку старих тварин. Десинхроноз може бути причиною багатьох захворювань. Не останню роль у патогенезі різних хвороб відіграє також окиснювальний стрес. Досліджували вплив постійного освітлення (десинхронозу) на показники розвитку окисного стресу та вміст білка гліальних проміжних філаментів у мозку старих щурів. За десихронозу відбувається розвиток окисного стресу в гіпокампі, корі великих півкуль і мозочку старих щурів. Тривале постійне освітлення викликало підвищення вмісту ТБК-реактивних продуктів у всіх досліджуваних відділах мозку старих щурів. Це свідчить про активацію процесів перекисного окиснення ліпідів і розвиток окисного стресу. Значні зміни вмісту ТБК-реактивних продуктів виявлені у відділах, що відповідають за функції вищої нервової діяльності, зокрема, в гіпокампі та корі великих півкуль. Рівень відновленого глутатіону в усіх трьох відділах мозку групи щурів, яких утримували в умовах постійного освітлення, знижувався порівняно з тваринами контрольної групи. Результати вивчення локомоторної та орієнтовно-дослідницької активності тварин у тесті «відкритого поля» виявили зміни показників тесту за впливу десинхронозу. Виявлено зниження локомоторної активності, пригнічення дослідницької активності, розвиток емоційного стресу. У мозку старих щурів, яких утримували в умовах постійного освітлення, виявлено значне підвищення вмісту гліального фібрилярного кислого білку (ГФКБ). Значне збільшення інтенсивності поліпептидної зони 49 кДа у філаментній і розчинній фракції мозочка та гіпокампі свідчить на користь того, що десинхроноз активує фібрилогенез у гліальних клітинах. Одночасно з’являються деградовані поліпептиди ГФКБ масою 46 кДа. Мелатонін – універсальний адаптоген, який регулює функцію багатьох систем організму. Кількість мелатоніну, що синтезується в організмі, залежить від режиму освітлення. Порушення світлового режиму викликає зниження кількості мелатоніну та розвиток десинхронозу, який може бути причиною багатьох захворювань. Уведення мелатоніну сприяло зворотним змінам – підвищенню рівня відновленого глутaтіону, запобігало зростанню вмісту продуктів перекисного окиснення та показників тесту «відкритого поля». Також відбувається зменшення деградації ГФКБ і кількості білка. Це дозволяє зробити припущення стосовно захисного ефекту мелатоніну, що відображався у зменшенні реактивності глії та рівня окисного стресу за десинхронозу в мозку старих тварин.

Phenomenological description of the nonlocal magnetization relaxation in magnonics, spintronics, and domain-wall dynamics

A phenomenological equation called Landau-Lifshitz-Baryakhtar (LLBar) equation, which could be viewed as the combination of Landau-Lifshitz (LL) equation and an extra "exchange damping" term, was derived by Baryakhtar using Onsager's relations. We interpret the origin of this "exchange damping" as nonlocal damping by linking it to the spin current pumping. The LLBar equation is investigated numerically and analytically for the spin wave decay and domain wall motion. Our results show that the lifetime and propagation length of short-wavelength magnons in the presence of nonlocal damping could be much smaller than those given by LL equation. Furthermore, we find that both the domain wall mobility and the Walker breakdown field are strongly influenced by the nonlocal damping.Comment: 10 pages, 6 figure

On the constants in a Kato inequality for the Euler and Navier-Stokes equations

We continue an analysis, started in [10], of some issues related to the incompressible Euler or Navier-Stokes (NS) equations on a d-dimensional torus T^d. More specifically, we consider the quadratic term in these equations; this arises from the bilinear map (v, w) -> v . D w, where v, w : T^d -> R^d are two velocity fields. We derive upper and lower bounds for the constants in some inequalities related to the above bilinear map; these bounds hold, in particular, for the sharp constants G_{n d} = G_n in the Kato inequality | < v . D w | w >_n | <= G_n || v ||_n || w ||^2_n, where n in (d/2 + 1, + infinity) and v, w are in the Sobolev spaces H^n, H^(n+1) of zero mean, divergence free vector fields of orders n and n+1, respectively. As examples, the numerical values of our upper and lower bounds are reported for d=3 and some values of n. When combined with the results of [10] on another inequality, the results of the present paper can be employed to set up fully quantitative error estimates for the approximate solutions of the Euler/NS equations, or to derive quantitative bounds on the time of existence of the exact solutions with specified initial data; a sketch of this program is given.Comment: LaTeX, 39 pages. arXiv admin note: text overlap with arXiv:1007.4412 by the same authors, not concerning the main result

Anurans using in biomonitoring of uranium wastes’ influence on zoocoenosis

Дослідження впливу відходів підприємств із переробки уранової руди показали, що єдиний вид земноводних, який мешкає у стічних водах – озерна жаба (Rana ridibunda). Особини старших вікових груп цього виду амфібій частково пристосувалися до впливу полютантів стічних вод за рахунок зміни фізіолого-біохімічних параметрів органів, що беруть активну участь у метаболізмі. Дослідження впливу відходів підприємств із переробки уранової руди показали, що єдиний вид земноводних, який мешкає у стічних водах – озерна жаба (Rana ridibunda). Особини старших вікових груп цього виду амфібій частково пристосувалися до впливу полютантів стічних вод за рахунок зміни фізіолого-біохімічних параметрів органів, що беруть активну участь у метаболізмі. The research of influence of wastes of uranium ore processing enterprises showed that only one amphibian species inhabits the sewage – the lake frog. Individuals of senior age groups of this species partly adapted to pollutants influence due to the change of physiology-biochemical parameters of the organs, which actively participate in metabolism

Preparation of highly-concentrated autologous platelet-rich plasma for biomedical use

Cell therapy with platelets is a widely accepted approach for wound healing and tissue regeneration in medicine. However, with most available methods poorly concentrated platelet suspensions (up to 0.3∙106 1/µl) or suspensions of mostly inactivated or lost platelets are obtained. In this study, we aimed to develop a simple and effective method for preparing a suspension of native and resting platelets with over 1∙106 1/µl. Platelet-rich plasma (PRP) was obtained from fresh blood of healthy donors (n = 5) collected using different amounts of heparin as the anticoagulant. Samples of PRP were spun down and re-suspended in auto­logous blood plasma. Count and vitality of platelets in each sample were determined by aggregation study on the Solar AP2110 aggregometer. Platelet shape and cytoplasmic granularity that indicate the nativity of platelets were monitored on the COULTER EPICS XL Flow Cytometer. This study of aggregation of platelets in PRP obtained using various amounts of heparin allowed us to reduce final concentrations to the amount that effectively prevented clotting and did not affect platelet reactivi­ty (5 U/ml). PRP concentrated 5 times with a total concentration of cells of 1∙106 1/µl was able to be activated by adenosine diphosphate (ADP) (aggregation rate 54 ± 7%). The amount of cells with altered shape and granularity in concentrated suspension was not higher than 20%. This finding means that the platelets would still be able to release a number of growth factors and other biologically active compounds after stimulation or injection into tissue during cell therapy. The decrease in heparin concentrations also minimizes haemorrhage in the injection site supporting biomedical use of the suspension. A simple and effective method for preparation of highly-concentrated PRP (1.2∙106 1/µl) for biomedical use was developed. Aggregometry and flow cytometry proved that obtained platelets were resting and able to be activated. Being autologous, the preparation can be widely used for cell therapy without additional precautions

Efficiency of Combined Use of Fullerene C60 and Bovine Serum Albumin for Rehabilitation of Vitrified Fragments of Rat Immature Seminiferous Tubules

Проблематика. На сьогодні кріоконсервовані репродуктивні тканини використовуються для лікування деяких форм безпліддя у чоловіків. Однак після довготривалого збереження фрагментів звитих канальців cім’яників (ФЗКC) в умовах низькотемпературного банку (-196 °С) відбувається зворотне зниження їх морфологічних та функціональних характеристик. Для вирішення цієї проблеми після заморожування-відігріву перспективним є використання реабілітаційних середовищ із застосуванням спеціальних добавок. Завдяки потужним захисним і антиоксидантним властивостям сироваткового альбуміну та фулерену C60 їх застосування дає змогу стабілізувати плазматичну мембрану, осмотичний тиск, знизити вміст вільних радикалів, що робить їх перспективними кандидатами для використання в розробці середовищ реабілітації біологічних об’єктів після кріоконсервування. Мета. У роботі вивчали ефективність використання фулерену C60, бичачого сироваткового альбуміну (БСА) та їх комбінації як складових середовища реабілітації вітрифікованих ФЗКC статевонезрілих щурів. Методика реалізації. Зразки ФЗКС після вітрифікації-відігріву інкубували (22 °C) протягом 30 хв у середовищі Лейбовіца з додаванням 15 мкг/мл C60, 5 г/л БСА або їх комбінації. Контрольні зразки інкубували в середовищі без додавання C60 або БСА. Метаболічну активність (МТТ-тест), гістоморфологічні дані, загальний антиоксидантний статус (TAS), продукцію активних форм кисню (ROS), активність g-глутамілтрансферази (gГГТ) та глюкозо-6-фосфатдегідрогенази визначали у зразках після реабілітації в досліджуваних середовищах. Результати. Застосування C60 привело до збільшення метаболічної (в 1,26 разу) та TAS (у 1,74 разу) активностей, до зменшення кількості ROS+ клітин (у 1,35 разу) та до покращення звʼязування сперматогенного епітелію з базальною мембраною порівняно з контролем. Застосування БСA істотно не впливало на досліджувані біохімічні показники, але зменшило кількість канальців із десквамацією сперматогенного епітелію в гістологічних зрізах. Спільне застосування БСА та C60 мало найкращий ефект серед досліджуваних реабілітаційних середовищ, що приводило до збільшення метаболічної активності (в 1,51 разу), активності TAS (у 1,78 разу) і gГГТ (у 1,59 разу), відновлення гістоструктури, а також зменшення кількості ROS+ клітин (у 1,45 разу) порівняно з контрольними зразками. Висновки. Застосування комбінації С60 та БСА підвищує метаболічну й антиоксидантну активність вітрифікованих ФЗКС, а також позитивно впливає на їх гістоструктуру порівняно з контрольними зразками. Слід зазначити, що ефект додавання С60 і БСА до реабілітаційного середовища перевищує результати окремого використання досліджуваних добавок (за метаболічною та gГГT активністю, а також результатами гістологічного дослідження). Ці дані відносяться до репродуктивної медицини і можуть бути використані для розробки ефективного протоколу реабілітації вітрифікованих ФЗКС.Background. Today, cryopreserved reproductive tissues are used to treat some forms of male infertility. However, after long-term preservation of fragments of seminiferous tubules of testes (FSTT) in a low-temperature bank (-196 °С) their morphological and functional characteristics decrease reversibly. To solve this problem after freezing-thawing, the use of rehabilitation media with special additives is promising. Due to the fact that serum albumin and fullerene C60 have powerful protective and antioxidant properties, their use allows to stabilize the plasma membrane, osmotic pressure, and reduce free radicals that make them promising candidates to use in the development of rehabilitation media for biological objects after cryopreservation. Objective. The efficacy of fullerene C60, bovine serum albumin (BSA), and their combination as components of rehabilitation medium of vitrified FSTT of immature rats was studied. Methods. Vitrified-thawed samples of FSTT were incubated (22 °C) for 30 minutes in Leibovitz's medium with addition of 15 mg/mL C60, 5 g/L BSA or their combination. Control samples were incubated in the medium without C60 or BSA addition. Metabolic activity (MTT test), histomorphological data, total antioxidant status (TAS), reactive oxygen species (ROS) production, activity of g-glutamyltransferase (gGGT), and glucose-6-phosphate dehydrogenase were determined in the samples after rehabilitation in the investigated media. Results. The use of C60 led to the increase of metabolic (by 1.26 times) and TAS (by 1.74 times) activities, to the decrease in the number of ROS+ cells (by 1.35 times) and to the improvement of the spermatogenic epithelium binding to the basement membrane versus control sample. Application of BSA did not significantly affect the studied biochemical indices but decreased the number of tubules with desquamation of spermatogenic epithelium in histological sections. The combined use of BSA and C60 had the best effect among investigated rehabilitation media that led to the increase of metabolic activity (by 1.51 times), TAS activity (by 1.78 times), gGGT activity (by 1.59 times), histostructure restoration and the decrease in the number of ROS+ cells (by 1.45 times) compared to the control samples. Conclusions. The use of C60 and BSA combination increases the metabolic and antioxidant activity of vitrified FSTT and also has a positive effect on their histostructural characteristics compared to control samples. It should be noted that the effect of С60 and BSA addition to rehabilitation medium exceeds the results of using the investigated additives separately (by the metabolic and gGGT activity as well as architectonics of vitrified FSTT). These data relate to reproductive medicine and can be used to develop an effective rehabilitation protocol for vitrified FSTT

Analysis of data on the relation between eddies and streaky structures in turbulent flows using the placebo method

An artificially synthesized velocity field with known properties is used as a test data set in analyzing and interpreting the turbulent flow velocity fields. The objective nature of this approach is utilized for studying the relation between streaky and eddy structures. An analysis shows that this relation may be less significant than is customarily supposed

Novel monoclonal antibody to fibrin(ogen) αC-region for detection of the earliest forms of soluble fibrin

Obtaining new monoclonal antibodies (mAbs) towards fibrin(ogen) and its fragments is an important task for studying mechanisms of blood clot formation, searching for novel antithrombotic agents and developing immunodiagnostics. The aim of the present work was to create and characterize a new mAb towards the fibrin(ogen) αС-region. We surmise that having a specific mAb towards this flexible part of the molecule will allow us to study the role of the αС-region in fibrin polymerization and also to develop an approach for detecting the earliest forms of soluble fibrin by sandwich ELISA. Using hybridoma technology we оbtained mAb 1-5A to the αC-region of fibrinogen.. It was characterized using several variations of ELISA and Western blot. Application of specific proteases together with MALDI-TOF analysis allowed us to localize its epitope that is located in fragment 537-595 of the Aα-chain of fibrin(ogen). МAb 1-5A can be used as a detecting tag-antibody in sandwich ELISA for the quantification of the earliest forms of soluble fibrin which are uncleaved by plasmin and preserved C-terminal portions of αC-regions. These earliest forms of soluble fibrin are direct evidence of blood coagulation system activation, thrombin generation and the danger of intravascular thrombus formation. Their determination will provide additional, more accurate information about the state of the blood coagulation system and the risk of blood clotting, which is very important for the timely and correct selection of adequate antithrombotic therapy. MAb 1-5A effectively binds the αC-containing molecules of fibrinogen and fibrin in blood plasma. It also can be used for studying protein-protein and protein-cellular interactions of the αC-regions of fibrin(ogen)

Aggregation of platelets, proliferation of endothelial cells and motility of cancer cells are mediated by the Bβ1(15)-42 residue of fibrin(ogen)

The fibrinogen molecule contains multiple binding motifs for different types of cellular receptors, acting as a molecular link between coagulation and cell adhesion. In this study we generated a truncated form of the fibrinogen molecule lacking the Bβ1-42 sequence by site-specific proteolysis and evaluated the role of the fragment in adhesive capabilities of platelets, endothelial and cancer cells. Fibrinogen with the removed Bβ1-42 sequence and fibrin without the Bβ15-42 fragment (desβ1-42 fibrinogen and desABβ15-42 fibrin) were obtained by proteolysis using the specific protease from the venom of Echis multisquamatis. The cleaved fragment was purified by HPLC and was identified using MALDI-TOF. ADP- and collagen-induced aggregation of washed platelets in the presence of fibrinogen desBβ1-42 was studied using an aggregometer. Proliferation of mice aortic endothelial cells (MAEC) and human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) was studied using the fibrin desABβ15-42 as the scaffold. Cell viability was quantified by the MTT test (MAEC). Generation time was calculated for the estimation of proliferative activity of HUVEC. Lung cancer cell line Н1299 was used to evaluate cancer cell motility in vitro using the scratch assay. Direct comparison of cellular behavior in the presence of truncated vs native forms demonstrated attenuated cell adhesion in the presence of fibrinogen desBβ1-42 and fibrin desBβ15-42. The platelet aggregation rate was only slightly decreased in the presence of fibrinogen desBβ1-42 but resulted in 15-20% disaggregation of adhered platelets. We also observed the substantial decrease of generation time of HUVEC and inhibition of viability of MAEC cells grown on scaffolds of a desABβ15-42 matrix. Finally, desBβ1-42 modulated the motility of H1299 cells in vitro and suppressed the wound healing by 20% compared to the full-length fibrinogen. We postulate that fragment 1-42 of the BβN-domain of fibrinogen is not sufficient for platelet aggregation, however it may contribute to platelet clot formation in later stages. At the same time, this fragment may be important for establishing proper cell-to-cell contacts and cell viability of endothelial cells. Also, 1-42 amino acid fragment of the BβN-domain supported the migration of cancer cells suggesting that interactions of fibrinogen with cancer cells could be a target for anticancer therapy. The Bβ1-42 fragment of fibrinogen contributes to efficient intracellular interactions of different types of cells, including platelets, endothelial cells and cancer cells