ВИКОРИСТАННЯ ПРОБЛЕМНОГО ПІДХОДУ ПРИ ВИКЛАДАННІ МЕДИЧНОЇ І БІОЛОГІЧНОЇ ФІЗИКИ

The aim of the study – presented article was to prove the need of problem-based learning for improvement of modern professionals training.Materials and Methods. The analysis of typical and working program “Medical and biological physics” and educational-methodical materials was made for identifying issues, which are appropriate to the problem-based learning. The method of observation was applied for determining of students activity level. The degree to achieve specific educational goals was assessed by analyzing of the students' knowledge control sections.Results and Discussions. The article gives examples of problematic tasks in the study of mechanisms of resting and action potentials, occurrence of the electric field in the body due to the spread of excitation wave in the heart and in the other organs, the features of the substances transport through the plasmatic membranes of the different cells. It is shown that the solution of tasks on a practical trainings by medical and biological physics should take the aim to integrate with physiology and other courses that use knowledge about the physical and physicochemical foundations of human life, the effects on the body of physics environmental factors and principles of their use in medical devices.Conclusions. The advantages of the use of problem-based learning of medical and biological physics are activation of mental activity of students and increasing of their intrinsic motivation. Terms of the successful use of technology are profound professional knowledge and pedagogical skills of the teacher and a high level of students training.Мета дослідження – обґрунтування необхідності застосування технології проблемного навчання у вищих закладах освіти для підвищення ефективності підготовки сучасних фахівців.Матеріали та методи дослідження. Проведено аналіз типової, робочої програм з “Медичної і біологічної фізики” і навчально-методичного забезпечення, яке застосовується на кафедрі медичної фізики, біофізики і вищої математики, з метою виявлення питань, вивчення яких доцільно проводити за технологією проблемного навчання. Методом спостереження встановлювався рівень активності студентів. За допомогою аналізу виконаних ними контрольних зрізів знань з’ясовували ступінь досягнення конкретних навчальних цілей.Результати й обговорення. У статті наведено приклади використання проблемних завдань при вивченні таких складних питань, як механізми виникнення мембранного потенціалу спокою і потенціалу дії, утворення електричного поля в тілі людини при розповсюдженні хвилі збудження у серці та інших органах, особливості транспорту речовин у біомебранах різних клітин. Показано, що вирішення проблемних завдань на заняттях з медичної і біологічної фізики має відбуватись з метою інтеграції з дисциплінами навчальної програми підготовки лікарів, зокрема з фізіологією людини та інших навчальних курсів, у яких використовуються знання про фізичні і фізико-хімічні основи процесів життєдіяльності людини, про дію на її організм фізичних факторів навколишнього середовища і принципи їх використання в медичних діагностичних і терапевтичних приладах.      Висновки. Перевагами застосування проблемного навчання при вивченні медичної і біологічної фізики є активізація розумової діяльності студентів і підвищення їхньої внутрішньої мотивації. Умовами успішного використання технології служать глибокі професійні знання та педагогічна майстерність викладача і високий рівень підготовки студентів. 

МЕТОДИКА ОРГАНІЗАЦІЇ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ СТУДЕНТІВ НА ПРИКЛАДІ ДИСЦИПЛІНИ «МЕДИЧНА ТА БІОЛОГІЧНА ФІЗИКА» З ОГЛЯДУ НА МОЖЛИВОСТІ СИСТЕМИ ДИСТАНЦІЙНОГО НАВЧАННЯ EDX.ORG

The article adduces the potential possibilities of distant education Edx.org platform for organization and realization of individual work of students in the process of study of “Medical and Biological Physics” to master degree in “General Medicine” (for English speaking students). The results of the comparative analysis are presented and common elements of the curriculum in Medical and Biological Physics and distance course "Fundamentals of Neuroscience" are revealed. We considered Edx.org educational materials as an integral part of home training and a basis for students' independent and classroom work. An example of organizing students' independent work using the capabilities of the Edx.org distance learning system is given. Legal borrowing and the use of separate educational materials for distance learning make it possible to actualize, standardize and optimize the work of students in independent and individual work in the study of the discipline "Medical and Biological Physics". On the basis of the conducted audit of the course "Neuroscience" it is proposed to use the organizational structure of the course in order to organize the independent and auditor work of students in the discipline "Medical and Biological Physics".У статті визначено потенційні можливості платформи дистанційного навчання Еdx.org для організації і проведення самостійної роботи студентів при вивченні дисципліни «Медична та біологічна фізика» за напрямком підготовки магістра за спеціальністю «Лікувальна справа» (англомовна форма навчання). Представлено результати порівняльного аналізу і виявлено спільні елементи навчальної програми з медичної та біологічної фізики й дистанційного курсу «Fundamentals of Neuroscience». Навчально-методичні матеріали від Edx.org ми розглядали як складову частину домашньої підготовки й основу для самостійної та аудиторної роботи студентів. Наведено приклад організації самостійної роботи студентів з використанням можливостей системи дистанційного навчання Edx.org. Легальне запозичення і використання окремих навчальних матеріалів для дистанційного навчання дозволяють актуалізувати, стандартизувати й оптимізувати роботу студентів при проведенні самостійної та індивідуальної роботи при вивченні дисципліни  «Медична та біологічна фізика». На основі проведеного аудиту курсу «Neuroscience» запропоновано використовувати організаційну структуру курсу з метою організації самостійної та аудиторної роботи студентів з дисципліни «Медична та біологічна фізика»

Influence of the left rotation vortical impulsive magnetic field on the bioelectric activity of rats’ hypothalamus in physiologycal and stress conditions

Досліджено динаміку спектральної композиції електричної активності егротропної та трофо­тропної зон гіпоталамуса щурів за умов тривалого стресу (21 тиждень) і дії лівонапрямленого вихрового імпульсного магнітного поля (МП). Виявлено, що ефекти впливу вихрового МП залежать від вихідного стану дослідженої мозкової структури та терміну впливу. За фізіологічних умов під впливом МП у спек­тральній композиції електрогіпоталамограми спостерігається синхронізація, яка виражається у підвищенні потужності тета-ритму. Під комбінованим впливом стресу та МП спостерігається формування двофазної електрогіпоталамограми у вигляді послідовної зміни явища десинхронізації синхронізацією електричної активності за рахунок представленості високочастотних компонентів. Исследована динамика спектральной композиции электрической активности егротропнои и трофо¬тропнои зон гипоталамуса крыс в условиях длительного стресса (21 неделя) и действия ливонапрямленого вихревого импульсного магнитного поля (МП). Выявлено, что эффекты воздействия вихревого МП зависят от исходного состояния исследованной мозговой структуры и срока действия. При физиологических условиях под влиянием МП в спек¬тральний композиции електрогипоталамограмы наблюдается синхронизация, которая выражается в повышении мощности тета-ритма. Под комбинированным воздействием стресса и МП наблюдается формирование двухфазной електрогипоталамограмы в виде последовательной смены явления десинхронизации синхронизацией электрической активности за счет представленности высокочастотных компонентовThe dynamics of spectral composition of electric activity in the trophotropic and ergotropic areas of the rat hypothalamus during long time stress (21 week) and action of the left directed vortical impulsive magnetic field (MF) were investigated. It was discovered that effects of vortical MF influence depend both on the initial state of studied cerebral structure and the period of influence. Under physiological condition the MP influence leads to synchronization in spectral composition of electrohypotalamogramme (EGtG) that was expressed by theta-rhythm increasing. The formation of diphasic EGtG as a successive replacement of the desynchronization by synchronization of electric activity due to high-frequency components was observed under the combined influence of stress and MF

Вплив тривалого стресу на регуляцію серцевого ритму щурів

The influence of long-lasting stress on rats’ heart rate variability, which reflects its regulation features, was estimated using electrocardiography data. The indices of correlation rhythmogram and variation pulsogram were analyzed in control and stressed animals. It was discovered that changes of studied indices depended on the duration of stress influence and could correspond to the different stages of stress-reaction of an organism. По данным электрографии оценивали влияние длительного стресса на вариабельность сердечного ритма крыс, которая отражает особенности его регуляции. Проанализированы показатели корреляционной ритмограммы и вариационной пульсограммы животных контрольной и стрессовой групп. Изменения исследуемых показателей зависели от длительности стрессового воздействия и могли соответствовать различным стадиям стресс-реакции организма.За даними електрокардіографії оцінювали вплив тривалого стресу на варіабельність серцевого ритму щурів, яка відображує особливості його регуляції. Проаналізовано показники кореляційної ритмограми та варіаційної пульсограми тварин контрольної та стресової груп. Зміни досліджених показників залежали від тривалості стресового впливу та могли відповідати різним стадіям стрес-реакції організму.

Clinical evaluation of the implementation of the first pilot Russian integrated program for an integrated approach to the management of diabetes mellitus “NORMA”

BACKGROUND: Despite progress in the treatment of patients with diabetes mellitus (DM), the problem of achieving target values of glycemic control remains relevant. In this regard, the search for new integrated solutions that could strengthen disease control and improve clinical outcomes becomes relevant.AIM: To assess the impact of the developed integrated approach to disease management on the clinical and metabolic outcomes of patients with type 1 (T1DM) and type 2 diabetes mellitus (T2DM) participating in the “NORMA” pilot program for 3 and 6 months.MATERIALS AND METHODS: “NORMA” is the first Russian program designed to implement an integrated approach to DM management combines structured online education, blood glucose monitoring, supervision by endocrinologist, and administrative support. Interium retrospective analysis analysis of pre-existing data generated in the Program was performed from October 2020 to November 2021. Adults (≥18 years) with uncontrolled T1DM or T2DM on insulin (HbA1c>7,0%) with duration of DM ≥6 months were included. The following characteristics were considered: social-demographic parameters, duration of DM, complications, HbA1c, hypoglycemia events, daily insulin dose, patients’ perception of DM checklist (scaled 1-10), level of DM knowledge (questionnaire of 20 points).RESULTS: Data from 185 persons were analyzed: 132 with T1DM and 53 with T2DM, 67% women, the mean age was 41.3±14.4 years; the median DM duration was 12.0 [6.0; 19.0] years, 30 persons (16.3%) were free of any DM complications. Mean HbA1c decreased from 8.8±1.5% to 7.4±1.2% at month 3, and to 7.6±1.5% at month 6 (p<0.001). HbA1c <7.0% was achieved in 38.9% and 38.1% participants after 3 and 6 months, respectively. The total insulin dose has not changed within the program. The DM knowledge level after 3 months of Program increased significantly by 25.4±15.0% (p<0.001). The mean scores of patients’ perceptions of DM after 3 and 6 months increased by 2.1±10.2 % and 2.4±11.0 % (p<0.01), but the median scores (interquartile range) did not change: 0.00% (-3.00–6.00%) and 0.50% (-3.00–9.00%) respectively.CONCLUSION: In a real-life setting, the implementation of an integrated approach to the diabetes management was associated with the improvement of glycemic control without significant changes of total insulin dose

Taming the tiger by the tail: modulation of DNA damage responses by telomeres

Telomeres are by definition stable and inert chromosome ends, whereas internal chromosome breaks are potent stimulators of the DNA damage response (DDR). Telomeres do not, as might be expected, exclude DDR proteins from chromosome ends but instead engage with many DDR proteins. However, the most powerful DDRs, those that might induce chromosome fusion or cell-cycle arrest, are inhibited at telomeres. In budding yeast, many DDR proteins that accumulate most rapidly at double strand breaks (DSBs), have important functions in physiological telomere maintenance, whereas DDR proteins that arrive later tend to have less important functions. Considerable diversity in telomere structure has evolved in different organisms and, perhaps reflecting this diversity, different DDR proteins seem to have distinct roles in telomere physiology in different organisms. Drawing principally on studies in simple model organisms such as budding yeast, in which many fundamental aspects of the DDR and telomere biology have been established; current views on how telomeres harness aspects of DDR pathways to maintain telomere stability and permit cell-cycle division are discussed

Targeted agents and immunotherapies: optimizing outcomes in melanoma

Treatment options for patients with metastatic melanoma, and especially BRAF-mutant melanoma, have changed dramatically in the past 5 years, with the FDA approval of eight new therapeutic agents. During this period, the treatment paradigm for BRAF-mutant disease has evolved rapidly: the standard-of-care BRAF-targeted approach has shifted from single-agent BRAF inhibition to combination therapy with a BRAF and a MEK inhibitor. Concurrently, immunotherapy has transitioned from cytokine-based treatment to antibody-mediated blockade of the cytotoxic T-lymphocyte-associated antigen-4 (CTLA-4) and, now, the programmed cell-death protein 1 (PD-1) immune checkpoints. These changes in the treatment landscape have dramatically improved patient outcomes, with the median overall survival of patients with advanced-stage melanoma increasing from approximately 9 months before 2011 to at least 2 years - and probably longer for those with BRAF-V600-mutant disease. Herein, we review the clinical trial data that established the standard-of-care treatment approaches for advanced-stage melanoma. Mechanisms of resistance and biomarkers of response to BRAF-targeted treatments and immunotherapies are discussed, and the contrasting clinical benefits and limitations of these therapies are explored. We summarize the state of the field and outline a rational approach to frontline-treatment selection for each individual patient with BRAF-mutant melanoma

A new class of glycomimetic drugs to prevent free fatty acid-induced endothelial dysfunction

Background: Carbohydrates play a major role in cell signaling in many biological processes. We have developed a set of glycomimetic drugs that mimic the structure of carbohydrates and represent a novel source of therapeutics for endothelial dysfunction, a key initiating factor in cardiovascular complications. Purpose: Our objective was to determine the protective effects of small molecule glycomimetics against free fatty acid­induced endothelial dysfunction, focusing on nitric oxide (NO) and oxidative stress pathways. Methods: Four glycomimetics were synthesized by the stepwise transformation of 2,5­dihydroxybenzoic acid to a range of 2,5­substituted benzoic acid derivatives, incorporating the key sulfate groups to mimic the interactions of heparan sulfate. Endothelial function was assessed using acetylcholine­induced, endotheliumdependent relaxation in mouse thoracic aortic rings using wire myography. Human umbilical vein endothelial cell (HUVEC) behavior was evaluated in the presence or absence of the free fatty acid, palmitate, with or without glycomimetics (1µM). DAF­2 and H2DCF­DA assays were used to determine nitric oxide (NO) and reactive oxygen species (ROS) production, respectively. Lipid peroxidation colorimetric and antioxidant enzyme activity assays were also carried out. RT­PCR and western blotting were utilized to measure Akt, eNOS, Nrf­2, NQO­1 and HO­1 expression. Results: Ex vivo endothelium­dependent relaxation was significantly improved by the glycomimetics under palmitate­induced oxidative stress. In vitro studies showed that the glycomimetics protected HUVECs against the palmitate­induced oxidative stress and enhanced NO production. We demonstrate that the protective effects of pre­incubation with glycomimetics occurred via upregulation of Akt/eNOS signaling, activation of the Nrf2/ARE pathway, and suppression of ROS­induced lipid peroxidation. Conclusion: We have developed a novel set of small molecule glycomimetics that protect against free fatty acidinduced endothelial dysfunction and thus, represent a new category of therapeutic drugs to target endothelial damage, the first line of defense against cardiovascular disease

ЗМІНИ ПОКАЗНКІВ ВАРІАБЕЛЬНОСТІ СЕРЦЕВОГО РИТМУ ЩУРІВ ПРИ ЗАСТОСУВАННІ НА ТЛІ XРОНІЧНОГО СТРЕСУ ГІДАЗЕПАМУ

The geometrical and spectral analysis indexes of heart rate variability (HRV) in rats were investigated during the chronic stress and gidazepam application against a background stress. It was stated that the changes of HRV indexes during stress depended on the term of action of stressful conditions. The dynamics of these changes consisted of the gradual diminishing of centralization of cardiac activity regulation educed at the begin­ning of research, at the end of the research depression of HRV spectrum took place. Gidazepam application against a back­ground stress removed the displays of such centralization that assisted stabilizing geometrical analysis indexes of HRV and proceeding in its spectral descriptions at the end of the research.Исследовали показатели геометрического и спектрального анализа вариабельности сердечного ритма (ВСР) крыс во время длительного стресса и применения на его фоне гидазепама. Установлено, что изменения показате­лей ВСР при стрессе зависели от продолжительности дей­ствия стрессогенных условий. Динамика этих изменений со­стояла в постепенном уменьшении выявленной в начале ис­следования централизации управления сердечной деятельно­стью, в конце эксперимента происходило угнетение спектра ВСР 'животных. їрименение на фоне стресса гидазепама ни­велировало проявления указанной централизации, что спо­собствовало стабилизации показателей геометрического ана­лиза ВСР и восстановлению её спектральных характеристик в конце исследования.Аналізували показники геометричного і спектрального аналізу варіабельності серцевого ритму (ВСР) щурів у перебігу хронічного стресу і при застосуванні на його тлі гідазепаму. Встановлено, що зміни ВСР залежали від терміну дії стресоген­них умов. Динаміка цих змін полягала в поступовому змен0енні виявленої на початку дослідження централізації управління серцевою діяльністю, наприкінці дослідження відбувалося пригнічення спектру ВСР тварин. Застосування на тлі стресу гідазепаму усувало прояви вказаної централізації, що сприяло стабілізації показників геометричного аналізу ВСР і відновленню її спектральних характеристик