|
Лаборатория была основана в 2003 г. по инициативе академика А.И. Григорьева; лабораторию возглавила д.б.н., проф. О.Л. Виноградова.
С 2019 г. лабораторией руководит д.б.н. Д.В. Попов.
История лаборатории
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
Лаборатория физиологии мышечной деятельности исследует физиологические и молекулярные механизмы адаптации к действию различных экстремальных факторов, как на уровне организма,
так и на уровне скелетной мышцы. Особое внимание уделяется исследованию повышенного и сниженного уровня двигательной активности, а также эффектов гравитационного воздействия.
Для этого в лаборатории проводятся комплексные исследования с участием добровольцев,
на грызунах и на клеточных культурах (миобласты) с использованием широкого набора физиологических, биохимических и молекулярно-биологических методик.
Механизмы регуляции гемодинамики
Рефлекторные механизмы регуляции гемодинамики обеспечивают адаптацию ее работы к функциональным потребностям организма. В исследованиях с участием добровольцев изучается роль барорефлекса,
а также центральной команды и прессорных рефлексов с работающих мышц в адаптации системной гемодинамики к осложненным условиям деятельности, таким как физическая нагрузка, гравитационное воздействие
(ортостаз, реальная и моделируемая микрогравитация). Для этого используются методики непрерывной регистрации АД, ЭКГ, частоты дыхания, и кровенаполнения различных тканей (ИК-спектроскопия),
а также разработанный в лаборатории подход к оценке функционирования барорефлекса с помощью анализа амплитудных и фазовых соотношений спонтанных низкочастотных колебаний артериального давления и сердечного ритма.
Для анализа механизмов регуляции системной гемодинамики с использованием фармакологических воздействий проводятся эксперименты с использованием животных (крыс и мышей).
Механизмы регуляции тонуса артерий различных скелетных мышц (диафрагма, локомоторные мышцы с различной композицией мышечных волокон) и других органов исследуются на изолированных
сегментах сосудов в системе wire myograph, с помощью Вестерн блоттинга, ПЦР в реальном времени и высокопроизводительных методов анализа. Разработаны уникальные методы прижизненной
регистрации кровоснабжения головного мозга, а также оценки сократительной активности венозных сосудов.
Молекулярные механизмы пластичности скелетных мышц человека
На долю скелетных мышц приходится 30-40% массы тела человека. При нормальном уровне двигательной активности скелетные мышцы играют ключевую роль в регуляции жирового и углеводного обмена
в организме и благоприятно регулируют функционирование различных тканей и органов, секретируя различные метаболически активные вещества. Хроническое снижение физической активности (гипокинезия) тесно
связано с развитием многих заболеваний, таких как сахарный диабет 2 типа и нарушения обмена веществ, сердечно-сосудистые заболевания, депрессия, некоторые неврологические заболевания,
синдром хронической усталости, кахексия и саркопения, а также с уменьшением продолжительности жизни.
Регулярная физическая активность является одним из ключевых подходов для профилактики и немедикаментозного лечения этих патологических состояний.
В лаборатории исследуется влияние однократных и регулярных физических нагрузок, а также изменений, происходящих при метаболических нарушениях (ожирение и сахарный диабет 2 типа) и гипокинезии,
на молекулярные механизмы регуляции углеводно-жирового обмена, митохондриального биогенеза, синтеза и распада мышечных белков, в том числе с использованием высокопроизводительных методов исследования
транскриптома и протеома. Это дает возможность оценить комплексные изменения, происходящие в скелетной мышце при различных воздействиях, и выявить ассоциированные с этим ключевые сигнальные пути и
транскрипционные регуляторы. Для подтверждения результатов проводятся эксперименты с электростимуляцией миотуб (модель сократительной активности скелетных мышц) на фоне
активации/подавления отдельных сигнальных белков или генов.
Регуляция экспрессии генов и их белковых продуктов
Скелетные мышцы человека – одна из немногих тканей, доступных для многократного взятия биопсических проб. Скелетная мышца очень пластична и ее легко подвергнуть стрессорному воздействию, например,
с помощью дозированной физической нагрузки. Это делает скелетную мышцу удобной моделью для изучения фундаментальных механизмов регуляции экспрессии генов и содержания белков в тканях человека.
Для этого в лаборатории используются масс-спектрометричекский протеомный анализ и секвенирование (секвенирование РНК и микроРНК, кэп-анализ экспрессии генов (CAGE), позволяющий определять
старты инициации транскрипции и энхансеры, метилирование ДНК). Биоинформатический анализ этих данных позволяет выявить ключевые транскрипционные факторы, регулирующие изменения транскриптома,
оценить вклад альтернативных стартов транскрипции в регуляции транскриптомного ответа,
а также оценить роль различных механизмов в регуляции экспрессии мышечных белков.
ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ
Эргометрические методы оценки энергообеспечения организма в покое и при физической нагрузке у грызунов и человека. Дыхание митохондрий (полярография) в мышечных волокнах.
Непрерывное измерение уровня произвольной двигательной активности грызунов (совместно с биологическим факультетом и факультетом фундаментальной медицины МГУ имени М.В. Ломоносова).
Измерение показателей центральной и периферической гемодинамики у человека и грызунов, включая непрерывное изменение артериального давления, ЧСС, ударного объема, кровенаполнения и оксигенации ткани скелетных мышц и головного мозга.
Прижизненная регистрация скорости кровотока в артериях и венах коры головного мозга грызунов методом лазерной спекл-контрастной визуализации.
Исследование регуляции тонуса сосудов грызунов in vitro (мелкие артерии и вены диаметром до 200 мкм).
Исследования экспрессии генов в культуре миотуб, электростимуляция миотуб.
ПЦР в реальном времени и секвенирование (секвенирование РНК и микроРНК, CAGE, метилирование ДНК и т.д.).
Гель-электрофорез и вестерн блоттинг, панорамный (фосфо)протеомный масс-спектрометрический анализ (совместно с НИИ биомедицинской химии им. Ореховича и ФНКЦ физико-химической медицины им. Ю.М. Лопухина).
|
