ГЕНЕТИКА ЦУКРОВОГО ДІАБЕТУ 2 ТИПУ ТА ЙОГО ПОЄДНАННЯ З ОЖИРІННЯМ І ХРОНІЧНИМ ПАНКРЕАТИТОМ

Introduction. Genes play an important role in the development of type 2 diabetes (T2DM). Researchers have proposed interactions between many genetic and environmental factors that contribute to development. Advances in genotyping and genetic information technology have facilitated the use of genome-related association research to identify T2DM susceptibility genes. Over the past decade, genome wide association studies (GWAS) using size selection have identified 144 genetic variants at 129 T2DM-associated loci. When searching the literature on the common genetic background of T2DM and chronic pancreatitis (CP), it was found that the combination of T2DM + CP may be due to genetic variants of T2DM. The researchers found that people with T2DM + CP were more likely to be overweight or obese and had a family history of diabetes than those with CP who did not have diabetes. T2DM + CP exacerbates beta-cell dysfunction due to chronic inflammation and pancreatic fibrosis, which is likely to contribute to beta-cell death and the inability to compensate for insulin resistance, which exacerbates diabetes and pancreatitis. The genetic comparison of T2DM + CP and T2DM by SNPs associated with T2DM according to GWAS does not reflect the general role of genetics that could be expected from a whole genome sequence and a comprehensive analysis of all known genetic variants associated with complex pathobiology of pancreatic diseases/or diabetes. The aim of the study – to analyze current literary sources about genetic markers that are involved in the mechanisms of type 2 diabetes mellitus and its comorbidity with obesity and chronic pancreatitis. Conclusions. A large number of studies give reason to hope that in the future the study of the genetics of diabetes mellitus in terms of its comorbid course will develop effective prophylactic and therapeutic treatments, but now it is necessary to investigate in detail the role of polymorphisms of different genes, especially those disease, in susceptibility to comorbid type 2 diabetes.Вступление. Гены играют важную роль в развитии сахарного диабета 2 типа (T2DM). Исследователи предложили взаимодействие между множеством генетических факторов и факторов окружающей среды, способствующих развитию заболевания. Достижения технологий генотипирования и генети­ческой информации облегчили применение исследований ассоциаций, касающихся геномов для выявления генов восприимчивости к T2DM. В течение последнего десятилетия в рамках исследований ассоциаций генома (GWAS) с увеличением размера выборки было выявлено 144 генетических варианта в 129 локусах, ассоциированных с T2DМ. При поиске литературных источников относительно совместного генетического основания T2DM и хронического панкреатита (CP) установлено, что сочетание T2DM+CP могут обусловливать генетические варианты T2DM. Ученые обнаружили, что лица с T2DM+CP чаще страдают от избыточного веса или ожирения и имеют семейный анамнез сахарного диабета по сравнению с теми, кто страдает от CP и не имеет диабета. При T2DM+CP углубляется дисфункция бета-клеток в результате хронического воспаления и фиброза поджелудочной железы, что, вероятно, способствует гибели бета-клеток и неспособности компенсировать резистентность к инсулину, это углубляет течение диабета и панкреа­тита. Генетическое сопоставление T2DM+CP и T2DM по SNP, которые ассоциируются с T2DM согласно GWAS, не отражает общей роли генетики, которую можно было бы ожидать от последовательности целого генома и всестороннего анализа всех известных генетических вариантов, связанных со сложной патобиологией заболеваний поджелудочной железы и/или диабета. Цель исследования – проанализировать современные литературные источники о генетических маркерах, которые участвуют в механизмах развития сахарного диабета 2 типа и его сочетанного течения с ожирением и хроническим панкреатитом. Вывод. Большое количество исследований дает основания надеяться, что в будущем исследования генетики сахарного диабета при его коморбидном течении позволят разработать эффективные профилактические и терапевтические средства лечения, однако в настоящее время необходимо детально изучить роль полиморфизмов различных генов, особенно тех, что имеют значение в патогенезе каждого отдельного заболевания, в восприимчивости к коморбидному течению сахарного диабета 2 типа.Вступ. Гени відіграють важливу роль у розвитку цукрового діабету 2 типу (T2DM). Дослідники запропонували взаємодію між безліччю генетичних факторів та факторів навколишнього середовища, що сприяють розвитку захворювання. Досягнення технологій генотипування та генетичної інформації полегшили застосування досліджень асоціацій, що стосуються геномів для виявлення генів сприйнятливос­ті до T2DM. Протягом останнього десятиліття в рамках досліджень асоціацій генома (GWAS) зі збільшенням розміру вибірки було виявлено 144 генетичні варіанти в 129 локусах, асоційованих з T2DМ. При пошуку літературних джерел щодо спільного генетичного підґрунтя T2DM і хронічного панкреатиту (CP) встановлено, що поєднання T2DM+CP можуть зумовлювати генетичні варіанти T2DM. Учені виявили, що особи з T2DM+CP частіше страждають від надмірної маси тіла або ожиріння та мають сімейний анамнез цукрового діабету порівняно з тими, хто страждає від CP та не має діабету. При T2DM+CP поглиблюється дисфункція бета-клітин унаслідок хронічного запалення та фіброзу підшлункової залози, що, ймовірно, сприяє загибелі бета-клітин і нездатності компенсувати резистентність до інсуліну, це поглиблює перебіг діабету та панкреатиту. Генетичне зіставлення T2DM+CP та T2DM за SNP, які асоціюються з T2DM відповідно ​​до GWAS, не відображає загальної ролі генетики, яку можна було б очікувати від послідовності цілого генома і всебічного аналізу всіх відомих генетичних варіантів, пов’язаних зі складною патобіологією захворювань підшлункової залози та/або діабету. Мета дослідження – проаналізувати сучасні літературні джерела про генетичні маркери, які беруть участь у механізмах розвитку цукрового діабету 2 типу та його поєднаного перебігу з ожирінням і хронічним панкреатитом. Висновок. Велика кількість досліджень дає підстави сподіватися, що в майбутньому дослідження генетики цукрового діабету за умови його коморбідного перебігу дозволять розробити ефективні профілактичні й терапевтичні засоби лікування, проте на даний час необхідно детально вивчити роль поліморфізмів різних генів, особливо тих, що мають значення в патогенезі кожного окремого захворювання, у сприйнятливості до коморбідного перебігу цукрового діабету 2 типу

Аналіз ефективності інсуфляції кисню, субстанції “кд-234” і реамберину на процеси вільнорадикального окиснення при гострому респіраторному дистрес-синдромі в щурів

Introduction. In previous studies, we have demonstrated the development of oxidative stress in case of experimental acute respiratory distress syndrome (ARDS), which was characterized by a statistically significant increasing of active product soft hiobarbituric acid, dienic and triene conjugates concentration in liver tissues, decreasing of superoxide dismutase and catalase activity, and the content of SH-groups in animals with different resistance to hypoxia.The aim of the study – to compare the effectiveness of the combination of oxygen insufflation, the substance "KD-234" and reamberin on oxidative stress level in rats with associated chest and both hip injuries.Research Methods. Experimental studies were performed on 92 white nonlinear adult male rats aged 6–8 months. The animals were selected according to their individual resistance to hypoxia. Resistance of rats to acute hypoxia was carried out according to the method of V. Ya. Berezovskyi. Depending on the resistance to hypoxia, all animals were divided into medium-resistant (MRH) and low-resistant (LRH). We used G. Mutute-Bello experimental model. In the second test group for the correction we used the substance "KD-234", which was diluted in distilled water for injections and injected intragastric through a probe at a dose of 50 mg / kg, in the third study group – reamberin, at a dose of 10 ml / kg was intraperitoneally administered to animals one hour before the ARDS simulation.Results and Discussion. The combination of oxygen insufflation with "KD-234" or reamberin had a significant positive effect on lipid peroxidation compared to oxygen insufflation, but the results were higher from the control level in animals with different resistance to hypoxia. The combined using of oxygen insufflation and "KD-234" substance in the experimental ARDS has a similar effect on the enzyme link of antioxidant protection, as in the case of oxygen insufflation, but it significantly increases the antioxidant-prooxidant index in the liver tissues, which is almost returns to the level of control in the groups of MRH- and LRH-animals.Conclusion. In acute respiratory distress syndrome, the combination of oxygen insufflation and the substance "KD-234" due to antioxidant and antiradical properties.Вступление. В предыдущих исследованиях доказано развитие оксидативного стресса под влиянием экспериментального острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС), который характеризовался статистически значимым увеличением концентрации активных продуктов тиобарбитуровой кислоты, диеновых и триеновых конъюгатов в тканях печени, снижением активности супероксиддисмутазы, каталазы и содержания SH-групп у животных с разной устойчивостью к гипоксии.Цель исследования – сравнить эффективность применения комбинации инсуфляции кислорода, субстанции “КД-234” и реамберина на оксидативный стресс у крыс при сочетанной травме грудной клетки и обеих бедер.Методы исследования. Исследование выполнено на 92 белых безпородных половозрелых крысах-самцах в возрасте 6–8 месяцев. Для проведения эксперимента отбирали животных с учетом их индивидуальной резистентности к гипоксии. Устойчивость крыс к острой гипоксии оценивали по методике В. Я. Березовского. В зависимости от устойчивости к гипоксии всех животных. Было использовано экспериментальную модель G. Маtute-Bello. Для коррекции во 2-й опытной группе применили субстанцию “КД-234”, которую разводили в дистиллированной воде для инъекций и вводили интрагастрального через зонд в дозе 50 мг/кг, в 3-й – реамберин, который в дозе 10 мл/кг внутрибрюшного вводили животным за один час до моделирования ОРДС.Результаты и обсуждение. Комбинация инсуфляции кислорода с субстанцией “КД-234” или реамберином имела более существенное положительное влияние на перекисное окисление липидов по сравнению с монотерапией инсуфляцией кислорода, однако полученные данные были существенно выше от уровня контроля у животных с различной устойчивостью к гипоксии. Сочетанное применение инсуфляции кислорода и субстанции “КД-234” в условиях экспериментального ОРДС имело похожее влияние на ферментное звено антиоксидантной защиты, как при коррекции инсуфляцией кислорода, однако значительно увеличивало антиоксидантно-прооксидантный индекс в тканях печени, который у средне- и низкоустойчивых к гипоксии животных практически возвращался к уровню контроля.Вывод. При ОРДС у среднеустойчивых к гипоксии крыс наилучшую эффективность проявляет комбинация инсуфляции кислорода и субстанции “КД-234” за счет антиоксидантных и антирадикальных свойств.Вступ. У попередніх дослідженнях доведено розвиток оксидативного стресу під впливом експериментального гострого респіраторного дистрес-синдрому (ГРДС), що характеризувався статистично значимим збільшенням концентрації активних продуктів тіобарбітурової кислоти, дієнових і трієнових кон’югатів у тканинах печінки, зниженням активності супероксиддисмутази, каталази та вмісту SH-груп у тварин з різною стійкістю до гіпоксії.Мета дослідження – порівняти ефективність застосування комбінації інсуфляції кисню, субстанції “КД-234” і реамберину на оксидативний стрес у щурів при поєднаній травмі грудної клітки та обох стегон.Методи дослідження. Дослідження виконано на 92 білих безпородних статевозрілих щурах-самцях віком 6–8 місяців. Для проведення експерименту відбирали тварин з урахуванням їх індивідуальної резистентності до гіпоксії. Стійкість щурів до гострої гіпоксії оцінювали за методикою В. Я. Березовського. Залежно від стійкості до гіпоксії всіх тварин поділили на середньостійких і низькостійких. Було використано експериментальну модель G. Маtute-Bello. Для корекції у 2-й дослідній групі застосували субстанцію “КД-234”, яку розводили в дистильованій воді для ін’єкцій і вводили інтрагастрально через зонд  у дозі 50 мг/кг, у 3-й – реамберин, який у дозі 10 мл/кг внутрішньочеревно вводили тваринам за 1 год до моделювання ГРДС.Результати й обговорення. Комбінація інсуфляції кисню із “КД-234” чи реамберином мала істотніший позитивний вплив на пероксидне окиснення ліпідів порівняно з монотерапією інсуфляцією кисню, проте отримані дані були суттєво вищими від рівня контролю у тварин з різною стійкістю до гіпоксії. Поєднане застосування інсуфляції кисню і субстанції “КД-234” за умов експериментального ГРДС мало подібний вплив на ферментну ланку антиоксидантного захисту, як при корекції інсуфляцією кисню, однак значно збільшувало антиоксидантно-прооксидантний індекс у тканинах печінки, який у тварин практично  повертався до рівня контролю.Висновок. При  ГРДС у середньостійких до гіпоксії щурів найкращу ефективність проявляє комбінація інсуфляції кисню та субстанції “КД-234” за рахунок антиоксидантних і антирадикальних властивостей

Аналіз потенціалу системи глутатіону у щурів з аліментарним ожирінням

Introduction. Molecular mechanisms of urgent and long-term adaptation to the pathological process are realized with the participation of physiologically active substances, including the glutathione system.The aim of the study – to investigate the activity of glutathione peroxidase (GP), glutathione reductase (GR), as well as the content of reduced (GSH) and oxidized (GSSG) glutathione in liver, adipose tissue, and blood erythrocytes in experimental alimentary obesity.Research Methods. The experimental model of alimentary obesity was reproduced in 48 white non-linear male rats by using a food drive inducer-glutamic acid sodium salt in a ratio of 0.6: 100.0 and a high-calorie diet. GSH and GSSG activity were determined by the Elman method, GR activity was measured by the Ramos-Martines method, GP by Mills method. The protein concentration in the supernatants of the homogenate tissues was evaluated by the Lowry method.Results and Discussion. The obtained data indicates a decrease in the level of GSH after 14 days of the experiment in all the tissues studied. The same trend was observed in the animals of the second experimental group: the GSH index decreased by 36.1 % in the blood and, correspondingly, by 52.8 % and 33.3 % in adipose tissue and liver (p <0.05). The GSSG index changed after 28 days of the experiment, namely increased relative to control. Reduction in the concentration of GSH in rats with alimentary obesity was due to a lack of the studied enzymes of the glutathione system: GP and GR involved in the regeneration of GSH with GSSG.Conclusions. The data indicate a reduction in overall capacity of glutathione system in rat tissues in case of alimentary obesity, as evidenced by the reduction of glutathione and GSH / GSSG ratio. Significant inhibition of enzymes of glutathione in animals with alimentary obesity (glutathione reductase and glutathione peroxidase) indicates their inability to fully confront the damaging effect of excessive lipid peroxidation products.Вступление. Молекулярные механизмы срочной и долговременной адаптации к патологическому процессу реализуются с участием физиологически активных веществ, в том числе и системой глутатиона.Цель исследования – изучить активность глутатионпероксидазы (GP), глутатионредуктазы (GR), а также содержание восстановленного (GSH) и окисленного (GSSG) глутатиона в печени, жировой ткани, а также эритроцитах крови при экспериментальном алиментарном ожирении.Методы исследования. Экспериментальную модель алиментарного ожирения воспроизводили на 48 белых нелинейных крысах-самцах путем применения индуктора пищевого влечения – натриевой соли глутаминовой кислоты в соотношении 0,6:100,0 и высококалорийной диеты. Активность GSH и GSSG определяли по методу Элмана, активность GR – по методике Ramos–Martines, активность GP – по методике Миллса. Концентрацию белка в супернатантах тканей гомогенатов оценивали по методу Лоури.Результаты и обсуждение. Полученные данные свидетельствуют о снижении уровня GSH во всех исследуемых тканях уже через 14 дней эксперимента. Такую же тенденцию отмечено у животных 2-й опытной группы: показатель GSH уменьшался на 36,1 % в крови и, соответственно, на 52,8 и 33,3 % в жировой ткани и печени (p<0,05). Показатель GSSG изменялся через 28 суток эксперимента, а именно увеличивался относительно контроля. Концентрация GSH у крыс с алиментарным ожирением снижалась за счет недостатка изученных ферментов системы глутатиона (GP и GR), участвующих в регенерации GSH с GSSG.Выводы. Полученные данные указывают на снижение общего потенциала глутатионовой системы в тканях крыс при алиментарном ожирении, о чем свидетельствует уменьшение содержания восстановленного глутатиона и соотношения GSH/GSSG. Существенное подавление активности ферментов системы глутатиона у животных с алиментарным ожирением (глутатионредуктазы и глутатионпероксидазы) указывает на их неспособность полностью противостоять повреждающему действию избыточных продуктов липопероксидации.Вступ. Молекулярні механізми термінової і тривалої адаптації до патологічного процесу реалізуються з участю фізіологічно активних речовин, у тому числі й системою глутатіону.Мета дослідження – вивчити активність глутатіонпероксидази (GP), глутатіонредуктази (GR), а також вміст відновленого (GSH) і окисненого (GSSG) глутатіону в печінці, жировій тканині, а також еритроцитах крові при експериментальному аліментарному ожирінні.Методи дослідження. Експериментальну модель аліментарного ожиріння відтворювали на 48 білих нелінійних щурах-самцях шляхом застосування індуктора харчового потягу – натрієвої солі глутамінової кислоти у співвідношенні 0,6:100,0 та висококалорійної дієти. Активність GSH і GSSG визначали за методом Елмана, активність GR – за методикою Ramos–Martines, активність GP – за методикою Мілса. Концентрацію білка в супернатантах тканин гомогенатів оцінювали за методом Лоурі.Результати й обговорення. Отримані дані свідчать про зниження рівня GSH в усіх досліджуваних тканинах уже через 14 діб експерименту. Таку ж тенденцію відмічено у тварин 2-ї дослідної групи: показник GSH зменшувався на 36,1 % у крові та відповідно, на 52,8 і 33,3 % в жировій тканині й печінці (p<0,05). Показник GSSG змінювався через 28 діб експерименту, а саме збільшувався стосовно контролю. Концентрація GSH у щурів з аліментарним ожирінням знижувалась за рахунок нестачі досліджуваних ферментів системи глутатіону (GP та GR), які беруть участь у регенерації GSH із GSSG.Висновки. Отримані дані вказують на зниження загального потенціалу глутатіонової системи в тканинах щурів за умови аліментарного ожиріння, про що свідчить зменшення вмісту відновленого глутатіону та співвідношення GSH/GSSG. Суттєве пригнічення активності ферментів системи глутатіону у тварин з аліментарним ожирінням (глутатіонредуктази і глутатіонпероксидази) вказує на їх неспроможність повністю протистояти ушкоджувальній дії надлишкових продуктів ліпопероксидації

Spintronics: Fundamentals and applications

Spintronics, or spin electronics, involves the study of active control and manipulation of spin degrees of freedom in solid-state systems. This article reviews the current status of this subject, including both recent advances and well-established results. The primary focus is on the basic physical principles underlying the generation of carrier spin polarization, spin dynamics, and spin-polarized transport in semiconductors and metals. Spin transport differs from charge transport in that spin is a nonconserved quantity in solids due to spin-orbit and hyperfine coupling. The authors discuss in detail spin decoherence mechanisms in metals and semiconductors. Various theories of spin injection and spin-polarized transport are applied to hybrid structures relevant to spin-based devices and fundamental studies of materials properties. Experimental work is reviewed with the emphasis on projected applications, in which external electric and magnetic fields and illumination by light will be used to control spin and charge dynamics to create new functionalities not feasible or ineffective with conventional electronics.Comment: invited review, 36 figures, 900+ references; minor stylistic changes from the published versio

Semiconductor Spintronics

Spintronics refers commonly to phenomena in which the spin of electrons in a solid state environment plays the determining role. In a more narrow sense spintronics is an emerging research field of electronics: spintronics devices are based on a spin control of electronics, or on an electrical and optical control of spin or magnetism. This review presents selected themes of semiconductor spintronics, introducing important concepts in spin transport, spin injection, Silsbee-Johnson spin-charge coupling, and spindependent tunneling, as well as spin relaxation and spin dynamics. The most fundamental spin-dependent nteraction in nonmagnetic semiconductors is spin-orbit coupling. Depending on the crystal symmetries of the material, as well as on the structural properties of semiconductor based heterostructures, the spin-orbit coupling takes on different functional forms, giving a nice playground of effective spin-orbit Hamiltonians. The effective Hamiltonians for the most relevant classes of materials and heterostructures are derived here from realistic electronic band structure descriptions. Most semiconductor device systems are still theoretical concepts, waiting for experimental demonstrations. A review of selected proposed, and a few demonstrated devices is presented, with detailed description of two important classes: magnetic resonant tunnel structures and bipolar magnetic diodes and transistors. In most cases the presentation is of tutorial style, introducing the essential theoretical formalism at an accessible level, with case-study-like illustrations of actual experimental results, as well as with brief reviews of relevant recent achievements in the field.Comment: tutorial review; 342 pages, 132 figure

Nanomodyfikowane kompozyty z cementu portlandzkiego cementowe z aktywacją alkaliczną

This paper deals with design of rapid hardening Portland cement compositions modified ultrafine mineral additives, polycarboxylate type superplasticizer, alkalicontaining activator. Nanoparticles relating to microheterogeneous systems are characterized by high values of specific interfacial area and “excess surface energy” and promote more complete synergic effect of other components activity. The possibility of increasing of liquid phase alkalinity due to interaction of sodium sulphate and calcium hydroxide in the presence of such ultrafine aluminium containing additives as metakaolin was established.W artykule przedstawiono szybkotwardniejące kompozyty z cementu portlandzkiego modyfikowane ultradrobnymi dodatkami mineralnymi oraz domieszkami superplastyfikatora polikarboksylanowego i aktywatora alkalicznego. Nanocząstki systemów mikroheterogenicznych charakteryzują się wysokimi wartościami powierzchni właściwej międzyfazowej oraz "nadmiarem energii powierzchniowej", co powoduje bardziej kompletny synergiczny efekt działania innych składników. Uzyskano możliwość zwiększenia aktywności alkalicznej fazy ciekłej ze względu na interakcje siarczanu sodu i wodorotlenku wapnia w obecności ultradrobnych cząstek aluminium zawierających dodatki, takie jak metakaolin

Peculiarities of Antioxidant Protection System in the Dynamics of Acute Respiratory Distress Syndrome Development and at Different Methods of Its Correction in Rats

Taking into account the pathogenetic role of membrane destructing processes of the oxidative stress and hypoxia in ARDS development, it becomes obvious that it is necessary to use antihypoxants-antioxidants. During the last decade the large number of researchers searched for effective metabolic preparations to treat and prevent ARDS. This work is devoted to this important question of the modern medicine.Aim of research – to determine the indices of the antioxidant protection system in the dynamics of an acute respiratory distress-syndrome development and at different correction methods in rats with a different tolerance to hypoxia.Materials and methods. The study was carried out on 106 white non-linear male rats, kept on the standard ration of the vivarium of Ternopol state medical university, named after I.Y. Gorbachevsky. The experiment on the assessment of an effect of oxygen insufflation, “KD-234” and reamberin was carried out taking into account animals' individual tolerance to hypoxia, determined by the method of V.Y. Berezovsky. For further studies were taken animals from the group of hypoxia middle tolerable rats HMT) with the survival time 240–360 s and low tolerable rats (HLT) with the survival time less than 180 s. Animals were divided in 5 groups: 1 – control group (n=12; HMT/HLT=6/6), 2 – ARDS modeling without correction, observations in 2 hours. (n=24: 12/12), 3 – ARDS modeling, correction by oxygen insufflation (n=24: 12/12), 4 – ARDS modeling “KD-234” correction (n=24: 12/12), 5 – ARDS modeling, reamberin correction (n=22: 11/11). Animal underwent ARDS modeling by G. Маtute-Bello method. For the correction in 4th studied group for used “KD-234”substance, diluted in distilled water for injections and administered intragastrally through a probe in the dose 50 mg/kg and in 5th studied group – reamberin, administered intraabdominally in the dose 10 ml/kg to animals in 1 hour before ARDS modeling.Results. It was established, that under conditions of the acute respiratory distress-syndrome SOD, catalase activity and SH-groups content in animals with a different tolerance to hypoxia decrease comparing with the control (р<0,05). In HMT animals group this index is more than in HLT animals. The use of oxygen insufflation under conditions of an experimental distress-syndrome leads to normalization of SOD, catalase activity and SH-groups content in animals with a different tolerance to hypoxia. “KD-234” substance administration is attended by the reliable increase of catalase activity and normalization of the antioxidant-prooxidant index in liver tissues of HMT animals. At reamberin administration SOD activity in liver homogenate grows in both studied groups with the index normalization in HMT animals and the antioxidant-prooxidant index of liver tissues increases (р<0,05).Conclusions. These data give grounds to consider the use of the combination of “KD -234” substance and reamberin in the complex treatment of ARDS in the experiment as pathogenetically grounded and prospectiv