Біотехнологічні дослідження під час розроблення функціонального продукту з пробіотичним компонентом

Aim. To develop the composition of a functional fermented product for therapeutic and preventive nutrition based on propionic acid bacteria enriched with carbohydrate-containing component – honey. Materials and methods. The study objects were a lyophilized starter of propionic acid bacteria (Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii), milk, honey and samples of a functional fermented product made on the basis of these components. We used physico-chemical methods (determination of titrated acidity; pH determination), microbiological methods (Koch cup method; Gram stain), technological methods (determination of the syneresis degree), and organoleptic methods (the sensory profile) in our study. The statistical processing of results was carried out using the Excel software for Windows. Results and discussion. During the experimental studies it was found that the required amount of the sowing material (starter) to obtain a product of the proper quality should be 3.75 % of the amount of the raw material (propionic acid bacteria – 106 CFU/ ml). It was proven that the optimum parameters of the main biotechnological stage of the drink preparation process were: temperature – 30 °С, time – 12 h, conditions – anaerobic. It was shown that adding 5 % of honey improved the organoleptic, physico-chemical parameters of the product, increased its biological value and reduced the time of the technological process. Conclusions. According to the results of the technological, physico-chemical, microbiological tests the composition of the fermented product based on propionic acid bacteria enriched with honey has been developed. The product developed meets the nutritional needs and is an additional source of biologically active substances; it will increase the immune status of the body and contribute to improving its overall health.Целью работы является разработка состава функционального ферментированного продукта для лечебно-профилактического питания на основе пропионовокислых бактерий, обогащенного углеводосодержащим компонентом – медом. Материалы и методы работы. Объектами исследования были лиофилизированная закваска пропионовокислых бактерий (Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii), молоко, мед и образцы функционального ферментированного продукта, изготовленного на основе этих компонентов. Физико-химические методы: определение титрованной кислотности; определение рН. Микробиологические методы: чашечный метод Коха; окраска по Грамму. Технологические методы: определение степени синерезиса. Органолептические способы: сенсорный профиль. Статистическую обработку результатов проводили с помощью программного обеспечения Excel для Windows. Результаты и обсуждение. В ходе экспериментальных исследований было доказано, что необходимое количество посевного материала (закваски) для получения продукта должного качества должно составлять – 3,75% от количества сырья (пропионовокислые бактерии 106 КОЕ/мл). Доказано, что оптимальными параметрами основной биотехнологической стадии процесса приготовления напитка являются: температура – 30 °С, время – 12 ч, условия – анаэробные. Показано, что добавление 5% меда улучшает органолептические, физико-химические показатели продукта, повышает биологическую ценность и сокращает время технологического процесса. Выводы. На основе технологических, физико-химических, микробиологических испытаний разработан состав ферментированного продукта на основе пропионовокислых бактерий, обогащенный медом. Разработанный продукт удовлетворяет потребности в пищевой ценности и является дополнительным источником биологически активных веществ, что повысит иммунный статус организма и будет способствовать улучшению здоровья.  Метою роботи є розроблення складу функціонального ферментованого продукту для лікувально-профілактичного харчування на основі пропіоновокислих бактерій, збагаченого вуглеводовмісним компонентом – медом. Матеріали та методи. Об’єктами дослідження були ліофілізована закваска пропіоновокислих бактерій (Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii), молоко, мед та зразки функціонального ферментованого продукту, виготовленого на основі цих компонентів. Фізико-хімічні методи: визначення титрованої кислотності; визначення рН. Мікробіологічні методи: чашковий метод Коха; забарвлення за Грамом. Технологічні методи: визначення ступеня синерезису. Органолептичні методи: сенсорний профіль. Статистичне обробляння результатіввиконували за допомогою програмного забезпечення Excel для Windows. Результати та їх обговорення. Під час експериментальних досліджень було доведено, що необхідна кількість посівного матеріалу (закваски) для отримання продукту належної якості має становити 3,75 % від кількості сировини (пропіоновокислі бактерії 106 КУО/мл). Оптимальними параметрами основної біотехнологічної стадії процесу приготування напою є: температура – 30 °С, час – 12 год, умови – анаеробні. Доведено, що додавання 5 % меду покращує органолептичні, фізико-хімічні показники продукту, підвищує його біологічну цінність та скорочує час технологічного процесу. Висновки. На основі технологічних, фізико-хімічних, мікробіологічних випробувань розроблено склад ферментованого продукту на основі пропіоновокислих бактерій, збагачений медом. Розроблений продукт задовольняє потреби в харчовій цінності та є додатковим джерелом біологічно активних речовин, що підвищить імунний статус організму і сприятимє покращенню здоров’я

Levy stable distributions via associated integral transform

We present a method of generation of exact and explicit forms of one-sided, heavy-tailed Levy stable probability distributions g_{\alpha}(x), 0 \leq x < \infty, 0 < \alpha < 1. We demonstrate that the knowledge of one such a distribution g_{\alpha}(x) suffices to obtain exactly g_{\alpha^{p}}(x), p=2, 3,... Similarly, from known g_{\alpha}(x) and g_{\beta}(x), 0 < \alpha, \beta < 1, we obtain g_{\alpha \beta}(x). The method is based on the construction of the integral operator, called Levy transform, which implements the above operations. For \alpha rational, \alpha = l/k with l < k, we reproduce in this manner many of the recently obtained exact results for g_{l/k}(x). This approach can be also recast as an application of the Efros theorem for generalized Laplace convolutions. It relies solely on efficient definite integration.Comment: 12 pages, typos removed, references adde

Static Solitons of the Sine-Gordon Equation and Equilibrium Vortex Structure in Josephson Junctions

The problem of vortex structure in a single Josephson junction in an external magnetic field, in the absence of transport currents, is reconsidered from a new mathematical point of view. In particular, we derive a complete set of exact analytical solutions representing all the stationary points (minima and saddle-points) of the relevant Gibbs free-energy functional. The type of these solutions is determined by explicit evaluation of the second variation of the Gibbs free-energy functional. The stable (physical) solutions minimizing the Gibbs free-energy functional form an infinite set and are labelled by a topological number Nv=0,1,2,... Mathematically, they can be interpreted as nontrivial ''vacuum'' (Nv=0) and static topological solitons (Nv=1,2,...) of the sine-Gordon equation for the phase difference in a finite spatial interval: solutions of this kind were not considered in previous literature. Physically, they represent the Meissner state (Nv=0) and Josephson vortices (Nv=1,2,...). Major properties of the new physical solutions are thoroughly discussed. An exact, closed-form analytical expression for the Gibbs free energy is derived and analyzed numerically. Unstable (saddle-point) solutions are also classified and discussed.Comment: 17 pages, 4 Postscript figure

First Passage Time Distribution and Number of Returns for Ultrametric Random Walk

In this paper, we consider a homogeneous Markov process \xi(t;\omega) on an ultrametric space Q_p, with distribution density f(x,t), x in Q_p, t in R_+, satisfying the ultrametric diffusion equation df(x,t)/dt =-Df(x,t). We construct and examine a random variable \tau (\omega) that has the meaning the first passage times. Also, we obtain a formula for the mean number of returns on the interval (0,t] and give its asymptotic estimates for large t.Comment: 20 page

МикроРНК и малые интерферирующие РНК как инструменты направленной регуляции клеточных процессов для терапии онкологических заболеваний

MicroRNAs and small interfering RNAs (siRNAs) belong to an extensive class of small non-coding RNAs and play an important role in gene expression regulation in cells. It is shown that changes in the amount or activity of these molecules may lead to the development of various diseases, including cancer. This made it possible to consider them as promising diagnostic and prognostic markers, as well as tools for the directed regulation of protein synthesis in the cell and targets for therapy. This review summarizes the basic knowledge about the biogenesis, distribution and the mechanisms of action of microRNA and siRNA, as well as currently used ways of target genes expression management with their help. Possible methods of these molecules delivery into the cell in vitro and in vivo are considered.МикроРНК и малые интерферирующие РНК (миРНК) относятся к обширному классу малых некодирующих РНК и играют важную роль в регуляции экспрессии генов в клетках. Показано, что изменения в количестве или эффективности воздействия этих молекул могут сопровождать развитие различных заболеваний, включая онкологические. Это позволило рассматривать их как перспективные диагностические и прогностические маркеры, а также инструменты для направленной регуляции синтеза белков в клетке и мишени для терапии. В данном обзоре суммированы основные знания о биогенезе, распространении и механизмах воздействия микроРНК и миРНК, а также способы направленного влияния на экспрессию генов с их помощью, используемые в настоящее время. Рассмотрены возможные варианты доставки молекул в клетку in vitro и in vivo

Bulk and surface properties in the critical phase of the two-dimensional XY model

Monte Carlo simulations of the two-dimensional XY model are performed in a square geometry with various boundary conditions (BC). Using conformal mappings we deduce the exponent $\eta_\sigma(T)$ of the order parameter correlation function and its surface analogue $\eta_\|(T)$ as a function of the temperature in the critical (low-temperature) phase of the model.Comment: 26 pages, iop macro, one reference added, typos correcte

Причины неопределённости в палеоклиматических реконструкциях по изотопному составу кислорода ледникового льда Эльбруса (Западное плато)

A study of the isotope signature of glacial ice in the Western Elbrus Plateau (the Caucasus) was made on the basis of five ice cores obtained in different years with high resolution. It was shown that the isotopic characteristics of ice are associated with the processes of accumulation and wind scouring of snow. Three ice cores were obtained in 2013 (C–1, C–2 and C–3), one in 2017 (C–4) and one more in 2018 (C–5). Core sampling was performed with a resolution of 5 cm. Isotopic analysis was done at the CERL laboratory (AARI) using a Picarro L2130-i isotope analyzer, the accuracy was 0.06‰ for δ18O and 0.30‰ for δ2Н. The values of d18О and δ2Н of the ice of the Western Plateau generally vary from –5 to –30‰ and from –18.7 to –225.8‰, respectively, with well-defined seasonality. Comparison of the isotope record for all cores showed that the differences in accumulation for individual seasons reach 0.3 m w. eq., differences in accumulation for individual seasons averaged over 5 years is approximately 0.2 m w.eq. The absolute differences in the average seasonal values of d associated with wind scouring and spatial redistribution of snow (deposition noise), averaged over 5 years, reached 1.38‰. The irregularity of precipitation amount within the season and errors in core dating are an additional contribution to non-climate variance (noise of definition). The absolute difference in the average seasonal values of δ18O associated with this type of noise averaged over 5 years is 1.7‰. Thus, the total uncertainty for two different types of noise can be estimated at 2.2‰, which is about 20% of the annual seasonal amplitude of δ18O values of the glacier ice in the Western Plateau (the average difference between the δ18O values of warm and cold seasons is ~10–11‰). One of the problems of linking the isotope record to the annual temperature record at the weather station was solved by using ammonium concentrations for dating the C-1 ice core and calculating the “ide+al” annual variation of δ18O values by a cosine function of the annual amplitude. Using ammonium ion (NH4) concentration each annual layer in C-1 ice core was divided into two parts associated to snow deposition in winter and in summer. It also showed δ18O values associated to change of seasons. The calculation of the cosine function showed the simplified δ18O values for each month of a particular year, due to which the δ18O values of the season boundaries in the ice core were linked to calendar months. This assimilation allowed us to compare the obtained average seasonal values of δ18O from the core with instrumental observations at the Klukhorskiy Pass meteorological station. The δ18O values of winter seasons have a weak relationship with surface temperatures, not only due to wind erosion, but also due to the high interannual variability of snow accumulation. At the same time, the average δ18O values of the warm seasons are significantly positive correlated with surface temperature (r = 0.7, p = 0.1), so ice core δ18O records can be used as a temperature proxy of the warm period.Выполнены измерения изотопного состава кислорода в неглубоких кернах, полученных в разные годы на Западном плато Эльбруса. Совмещение изотопной записи (δ18O) по глубине для трёх кернов показало, что в пределах локального участка Западного плато до 330 мм вод. экв. в слое годовой аккумуляции, т.е. около 20% средней годовой аккумуляции может быть сформировано за счёт перераспределения выпавшего снега. Неточности в реконструкции температур по среднесезонным значениям δ18O связаны с изменением сезонных пропорций в накоплении снега и с неравномерностью выпадения осадков внутри сезонов.

Пространственно-временнáя изменчивость снегонакопления на Западном плато Эльбруса (Центральный Кавказ)

Cold glaciers in the middle latitudes are considered unique archives of environmental and climate change. However, alpine ice cores are difficult to interpret, since dynamic changes can occur over very short distances. Detailed radar survey can be used to assess the effect of ice inflow from areas with different conditions of snow accumulation on the surface compared to the drilling point on the isotopic and chemical record in the glacier core. The results of radar studies on the Western plateau of Elbrus (Central Caucasus), located at an altitude of 5100–5150 m above sea level, are presented. A high-frequency ground-based radar survey was carried out in the summer of 2017 to assess the spatial and temporal changes in snow accumulation in the upper (near the top area) part of Elbrus. The ZOND 12-e GPR (ground-penetrating radar, Radar Systems, Inc.) with 500 and 300 MHz shielded antennas was used. The receiving time window was set to 100 ns (500 MHz antenna) and 470 ns (300 MHz) to obtain reflection in the depth range of about 10 m and 50 m, respectively. The results of the GPR sounding are confirmed by data on the stratigraphy, density and chemical composition of the snow-firn thickness from a shallow (24 m) borehole. The density profile made it possible to identify peaks and corresponding ice crusts of 1–2 cm thick that formed during warm periods. The internal reflections, clearly visible on the radar profiles up to 50 m deep, are of isochronous origin and have been interpreted as the boundaries of annual and seasonal layers. Detailed maps of the distribution of snow accumulation covering the cold and warm seasons of 2015–2017 have been obtained. The average thickness of seasonal snow cover on the plateau during this period was equal to 2.07 m, with minimum and maximum values of 0.2 and 3.9 m, respectively. The average values of the water storage in seasonal horizons range from 754 to 1126 mm W.E., while the annual accumulation for the 2015/16 and 2016/17 balance years amounted to 2004 and 1874 mm W.E., respectively. The data obtained were used in 2018 to determine the optimal location for deep core drilling and will further serve as the basis for modeling the age of ice on the Western Plateau of Elbrus.По данным наземного высокочастотного радиозондирования летом 2017 г. на Западном ледниковом плато Эльбруса (Центральный Кавказ) установлено, что аккумуляция снега в привершинной области характеризуется значительной изменчивостью, а также имеет сезонные различия. Анализ полей аккумуляции показал, что в средней части плато снега накапливается меньше, чем в восточной и западной, но распределение снега по площади плато аналогично из года в год. В тёплый период снегонакопление в среднем больше, чем в холодный, и происходит оно более равномерно по площади плато

ПОВЫШЕНИЕ УРОВНЯ ЭКСПРЕССИИ miR-204-5P В КЛЕТКАХ МЕЛАНОМЫ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ ДАКАРБАЗИНА

Various types of tissues was analyzed, and the algorithm for summing neutron and photon doses in neutronMiRNA s are involved in the regulation of numerous critical biological processes, including cell proliferation, differentiation, migration and invasion. They function as oncogenes or tumor suppressors according to the nature of the target. It has been previously determined that miR-204-5p miRNA is characterized by the increased level in melanoma. The aim of this study was to determine the effects of changes in the level of microRNA expression when dacarbazine was exposed to melanoma cells in vitro and synthetic miR-204-5p in vivo. The expression levels of miR-204-5p and miR-211 in melanoma cells were determined by real-time PCR. Antitumor effects in vivo were verified in assessing the growth dynamics of the tumor node. Toxic effects were assessed by animal behavior, fluid intake, feed, and ALT , AST , creatinine, urea levels. In the model of melanoma C57BL6, it was revealed that the introduction of the synthetic miR-204-5p did not cause significant changes in the investigated microRNA in tumor cells. At the same time, the antitumor effects of dacarbazine in melanoma cells in vitro led to an increase in the level of the investigated microRNA by more than 20 times. The results of the study indicated the possibility of compensating the level of miR-204-5p under the influence of cytostatic therapy. Taking into account the previously revealed miR-204-5p inhibitory effect on the proliferation of melanoma cells, we can assume that this miRNA can play a role in maintaining the dermal state of tumor cells. Further studies are required to understand the metastasis development and predict the response to antitumor therapy for melanoma.МикроРНК участвуют в регуляции на эпигенетическом уровне многочисленных критических биологических процессов, включая клеточную пролиферацию, дифференцировку, миграцию и инвазию, функционируя в качестве онкосупрессоров или онкогенов. Ранее было определено, что микроРНК miR-204-5p характеризуется сниженным уровнем при меланоме. Основной целью данного исследования явилось определение эффектов изменения уровня экспрессии микроРНК при воздействии на клетки меланомы цитостатическим агентом дакарбазином in vitro, а также синтетическим аналогом miR-204-5p in vivo. Уровень экспрессии miR-204-5p и miR-211 в клетках меланомы оценивали с помощью ПЦР в реальном времени. Противоопухолевые эффекты in vivo определялись при оценке динамики роста опухолевого узла. Токсические эффекты оценивались по поведению животных, потреблению жидкости, корма, а также по уровню АЛТ, АСТ, креатинина, мочевины. На модели меланомы C57BL6 определено, что введение синтетического аналога miR-204-5p не вызвало значимых изменений исследуемой микроРНК в опухолевых клетках. Вместе с тем противоопухолевый препарат дакарбазин в клетках меланомы in vitro приводил к повышению уровня исследуемой микроРНК более чем в 20 раз. Полученные результаты исследования указывают на возможность восстановления уровня miR-204-5p под воздействием цитостатической терапии. С учетом выявленного нами ранее ингибирующего эффекта miR-204-5p на пролиферацию клеток меланомы стоит предположить, что данная микроРНК может играть роль в поддержании дормантного состояния опухолевых клеток. Полученные данные требуют дальнейшего разъяснения, так как это может иметь значение для понимания развития метастазирования, а также прогнозирования эффективности противоопухолевой терапии при меланоме