Научно-исследовательская работа кафедры биологии

С момента образования кафедры биологии (20-е - 30-е годы прошлого столетия) научные исследования сотрудников были фрагментарны и не имели общего направления.

Круг научных интересов профессора А.С. Щепотьева включал проблемы иммунитета, а также исследование «микроскопической физики морского дна».

Профессор П.А.Мавродиади занимался изучением связи хромосом с явлениями наследственности, процессами созревания яиц и их оплодотворения, методикой исследования почвенной микрофауны.

В период руководства кафедрой профессором И.Г.Соболевым (1932-1937 г.г.) начинаются исследования влияния рентгеновского облучения на организм млекопитающих - на картину крови у кроликов, на потомство и молочные железы у крыс.

При заведовании кафедрой доцентом Е.Г. Станкевич (1937-1955 г.г.) проводились исследования некоторых аспектов развития головного мозга человека, возрастных изменений нервных клеток, изменений в надпочечниках и других органах млекопитающих при развивающемся С-авитаминозе, а также влияния температуры и УФ на организм млекопитающих и регенерацию кожи у лягушки.

В период заведования кафедрой доцента А.Д. Бухавцовой (1955 -1971 г.г.) появилось и в продолжении многих лет развивалось гельминтологическое направление исследований. Тема кандидатской диссертации А.Д. Бухавцовой - «Развитие яиц паразитических червей человека под влиянием УФ света» (научный руководитель - академик К.И. Скрябин). Изучались вопросы патогенеза (система «паразит-хозяин»), активность некоторых ферментов при экспериментальном трихинеллезе (О.-Я.Л. Бекиш, А.Д. Бухавцова), обмен тиамина при миграционном аскаридозе (Л.И. Каскевич), зараженность почв г. Минска яйцами гельминтов (А.А. Беляева). Ассистент Е.Г. Пуртова занималась исследованием экологии дождевых червей Белорусской ССР. Продолжались работы по изучению воздействия света и ионизирующего излучения на организм млекопитающих - развитие щитовидной железы, семенников, яичников и организма млекопитающих в ранний постнатальный период. Ассистент В.С. Никитин исследовал восстановление сухожильно-мышечных связей при репаративной регенерации.

В научных исследованиях проф. Р.Г. Зайца с использованием комплекса иммунохимических методов проводилось исследование тканей аскарид человека и свиньи. Установленные различия в их антигенном строении подтвердили самостоятельность этих видов аскарид. При изучении интенсивности поражения скелетных мышц личинками трихинелл и содержании иммуноглобулинов классов G, А, М в сыворотке крови крыс при лечении вермоксом и применении иммуносупрессанта циклофосфамида и иммуностимулятора - вакцины БЦЖ установлено, что вермокс обладает выраженным лярвоцидным действием, но повышает сенсибилизацию организма хозяина. Иммуносупрессоры, вводимые подопытным животным в период миграции личинок, снижают содержание иммуноглобулинов и повышают интенсивность инвазии мышц личинками. Обратное действие оказывают иммуностимуляторы. Установлено, что использование антигена с 0,18% раствором теофиллина значительно усиливает реакцию гиперчувствительности замедленного типа и позволяет диагностировать трихинеллез с 7-го дня после заражения.

При сотрудничестве с кафедрой биологии 1-го Московского медицинского института им. И.М.Сеченова и Лабораторией гельминтологии АН СССP И.В. Рачковская изучала тонкую структуру нематод (аскаридии, токсокары, гетеракисы) и тканей их хозяев (печень, тонкая и слепая кишка цыплят и кошек) при воздействии антигельминтиков различной химической структуры и механизма действия. Данные получены при комплексном исследовании тканей паразита и хозяина с применением морфологических (световая и электронная микроскопия), гистохимических и математических методов. Воздействие антигельминтных соединений  обнаруживает широкие колебания индивидуальной чувствительности в различных структурах у нематод. Деструктивные изменения выявляются в наружных покровах, пищеварительной трубке и репродуктивной системе. Под действием исследуемых соединений у нематод изменяется активность сукцинатдегидрогеназы, содержание липидов и нуклеиновых кислот. Существенным является факт нарушения структуры яиц нематод. Побочное действие исследуемых антигельминтиков  выражается в деструктивных изменениях в тканях цыплят и кошек, в снижении в них активности сукцинатдегидрогеназы, изменении уровня липидов и нуклеиновых кислот.

Впервые примененный в гельминтологии метод информационного анализа позволяет давать более объективную оценку ответной реакции биологических систем на действие фармакологических агентов.

В период заведования кафедрой И.С. Гусевой (с 1973 по 1987 г.г.) сама заведующая и группа сотрудников кафедры начали разрабатывать новую научную проблему 04.01 - 08.02 - генетика - морфология «Морфогенез и генетика гребешковой кожи человека», которая проходила через Проблемный Совет по генетике и цитологии АН БССР. Позже эта тема получила название «Онто- и филогенез гребешковой кожи в норме и патологии».

Доцент В.М.Стамбровская изучала гистохимию гребешковой кожи. Ассистент И.И.Жигунова, доцент Л.С.Гладкая и преподаватель Н.М.Ахремчик занимались изучением эмбриогенеза гребешковой кожи пальцев и ладоней человека.

Диссертация И.С. Гусевой на соискание ученой степени доктора биологических наук посвящена генетическим проблемам в дерматоглифике. В результате исследований показано, что развитие в филогенезе гребешковой кожи идет параллельно с совершенствованием осязательной рецепции в анализаторном и корковых звеньях. Формирование гребешковой кожи в онтогенезе происходит в первую половину плодного периода. Способ образования папиллярных структур наследуется как специфика гистогенеза. Гены папиллярного рельефа имеют общие поля действия и эффект их взаимодействия представляет широкий диапазон фенотипических вариаций. Выделена совокупность генов, обеспечивающих формирование папиллярного рельефа. Проверка гипотезы наследования папиллярных узоров проведена на фенетическом, эмбриологическом и медико-генетическом уровнях.

Гельминтологические исследования проводились в рамках проблемы 11.037 «Эпидемиология. Паразитарные и инфекционные болезни». В период с 1986 года по 2002 год на модели экспериментального трихинеллеза у белых крыс проведен целый ряд исследований. Изучали изменения в органах и тканях зараженных животных и при воздействии на них ряда антигельминтных препаратов, иммунодепрессантов и иммуностимуляторов (вермокс, мебендазол и циклоспорин А). У животных для изучения брали кровь, скелетные мышцы и мышцы сердца, диафрагму, печень, участки тонкой кишки, язык, тимус, селезенку, надпочечники, щитовидную железу. Исследование тучных клеток проводили на брыжейке крыс. Морфологические, морфометрические и гистохимические исследования проводили проф. И.В. Рачковская, доц. В.М. Стамбровская и ассистенты И.И. Жигунова и Е.И. Шепелевич, Д.В. Кузьменков. Морфологические, биохимические и кариометрические исследования - аспиранты кафедры В.Э. Бутвиловский, В.В.Давыдов и В.А.Толстой.

Микроморфологические изменения, которые зависели от тяжести инвазионного процесса, выявляли во всех исследуемых органах и тканях. Изменения содержания полисахаридов и нуклеиновых кислот были более выражены при средней степени инвазии. Объемы ядер энтероцитов при трихинеллезе резко увеличивались, по сравнению с контролем, в начале инвазии, затем их объемы уменьшались до конца эксперимента. Высокой степенью достоверности характеризовалось уменьшение объемов ядер гепатоцитов. В реакцию на трихинеллезную инвазию включались и железы внутренней секреции. Изменялись их структура и функциональная активность. Тучные клетки брыжейки крыс отвечали на ин вазию незначительным уменьшением объема и числа клеток (в поле зрения микроскопа) и выраженным повышением процента митотически делящихся клеток.

Сходное действие на объем ядер гепатоцитов и энтероцитов оказывали лечебные дозы вермокса и циклоспорина А у интактных и больных животных. Аналогичные изменения кариометрических показателей гепатоцитов цыплят и кошек при гельминтозах и введении лечебных доз антигельминтиков интактным животным отмечались в исследованиях И.В. Рачковской (материалы докторской диссертации). Впервые введенный проф. И.В. Рачковской в экспериментальную гельминтологию информационный анализ дает возможность оценивать полученные результаты на субклеточном уровне, позволяет дать количественную характеристику протекающим в организме процессам, дополняя классические методы морфологии. Показатель относительной энтропии, или коэффициент сжатия информации, различен (относительно контроля), при кишечных гельминтозах (цыплята и кошки) и при тканевом гельминтозе (белые крысы). Величины относительной энтропии для различных антигельминтиков свидетельствуют о различных механизмах их действия у птиц и млекопитающих.

Результаты многолетних исследований по проблеме 11.037 «Эпидемиология. Паразитарные и инфекционные болезни» изложены в печатных работах сотрудников кафедры, многочисленных выступлениях на съездах и конференциях и в успешно защищенных диссертациях: на соискание ученой степени доктора биологических наук доцента И.В. Рачковской; аспирантов кафедры: Р.Г. Зайца и В.Э. Бутвиловского - на соискание ученой степени кандидата медицинских наук, В.В. Давыдова и В.А. Толстого - на соискание ученой степени кандидата биологических наук.

В диссертации В.Э. Бутвиловского на тему: «Активность (изо) ферментов креатинфосфокиназы, лактатдегидрогеназы, содержание креатина в сыворотке крови и мышечной ткани, проницаемость эритроцитарных мембран при трихинеллезе различной степени тяжести (экспериментальное исследование)» отражены данные комплексного изучения изменений перечисленных морфологических и биохимических показателей при трихинеллезе различной степени тяжести в разных нейромоторных единицах скелетной мускулатуры и в миокарде. Показано, что изменения изучаемых показателей пропорциональны тяжести инвазионного процесса, а изменения активности ферментов зависят от стадии инкапсуляции личинок в скелетных мышцах. В качестве индикатора степени поражения мышечной ткани в динамике трихинеллезной инвазии рекомендовано определение содержания креатина. Восстановление сниженной осмотической резистентности эритроцитов позволяет говорить о развитии компенсаторных процессов инвазированного организма и может служить вспомогательным методом диагностики заболевания. Для оценки компенсаторных процессов различных нейромоторных единиц скелетной мускулатуры и сердечной мышцы рекомендуется определение всех исследуемых показателей.

Тема диссертации В.В. Давыдова «Влияние мебендазола, циклоспорина А и их сочетания на морфо-физиологические и биохимические показатели при экспериментальном трихинеллезе». Целью исследования было проведение сравнительного анализа эффективности различных схем лечения экспериментального трихинеллеза мебендазолом и циклоспорином А. Для углубления представлений о взаимоотношениях между паразитом и хозяином в процессе инвазии и лечения изучали выживаемость крыс, инвазированность мышечной ткани хозяина, осморезистентность мембран эритроцитов, структуру паразитарной гранулемы и площадь сечения личинок, активность ферментов креатинкиназы и лактатдегидрогеназы. Перечисленные показатели определяли в диафрагме, икроножной и четырехглавой мышцах, сыворотке крови и эритроцитах инвазированных трихинеллами крыс. Анализ результатов исследований привел к следующим основным выводам: оценку эффективности трихинеллоцидного действия антигельминтиков можно проводить по морфометрическим показателям патологического очага; мебендазол обладает выраженным трихинеллоцидным действием, но повышает смертность инвазированных животных и нарушает процессы энергообеспечения мышц хозяина; наиболее эффективной схемой лечения экспериментального трихинеллеза является совместное введение мебендазола и циклоспорина А на стадии инкапсулирующихся личинок. Для снижения сенсибилизации организма хозяина при специфической терапии трихинеллеза автор исследований рекомендует применять циклоспорин А.

Работа аспиранта В.А. Толстого была посвящена изучению эффективности комплексного применения мебендазола и витаминов-антиоксидантов АКβ (содержит витамины Е, А, С и  β-каротин) при экспериментальном трихинеллезе. Методами световой микроскопии определяли число эозинофилов в пробах крови и степень инвазированности личинками диафрагмы крыс. Биохимические методы использовали для определения осмотической резистентности мембран эритроцитов, содержания продуктов перекисного окисления липидов в крови и печени животных, активности супероксиддисмутазы и каталазы эритроцитов. Данные исследования углубляют представления о взаимоотношениях в  системе «паразит-хозяин» на молекулярном, клеточно-тканевом и организменном уровнях в процессе развития трихинеллеза и этиопатогенетической терапии. Экспериментальная разработка предложенного  автором  комбинированного способа дегельминтизации мебендазолом и антиоксидантным витаминным комплексом АКβ при трихинеллезе перспективна для клинической апробации.

Тема диссертации А.П. Веремейчик «Влияние низкоинтенсивного лазерного излучения и витамина е на процессы перекисного окисления липидов и антиоксидантную систему при аллергических дерматозах». Целью исследования было выяснение эффективности применения низкоинтенсивного лазерного излучения и витамина Е для лечения экспериментального аллергического дерматита на основании комплексного биохимического исследования (содержание продуктов ПОЛ, активность антиокислительных ферментов) и морфологического изучения кожи морских свинок, а также обоснование целесообразности сочетания лазеротерапии с традиционным лечением атопического дерматита и экземы.  Полученные результаты показали, что развитие аллергических реакций при экспериментальном аллергическом дерматите и у больных атопическим дерматитом и экземой сопровождается активизацией свободнорадикальных процессов и нарушением антиоксидантной защиты в клетках. Система «ПОЛ/АОС» - важное патогенетическое звено аллергодерматозов, и изменение ее состояния является показанием для использования низкоинтенсивного лазерного излучения при лечении атопического дерматита и экземы. Лазеротерапия при экспериментальном аллергическом дерматите и у больных атопическим дерматитом и экземой нормализует активность антиокислительных ферментов и содержание продуктов ПОЛ, а также повышает эффективность традиционного лечения.

Тема диссертации Л.М. Сычик «Биологический фактор в животноводческом производстве и особенности его  влияния на здоровье работников (гигиеническое исследование)». Целью исследований было научно обоснование и разработка комплекс мер по профилактике неблагоприятного воздействия биологического фактора на состояние здоровья работающих в современном промышленном животноводстве. Дана гигиеническая оценка и выявлены прямые взаимосвязи между составляющими биологического фактора; установлена нарастающая со стажем работы частота и глубина расстройств иммунитета, аутоиммунизация и аллергизация организма на белковый компонент органической пыли, обусловливающие высокую распространенность сочетанных нарушений здоровья. Показано, что аллергенный эффект является ведущим критерием вредного действия на организм, обоснована ПДКврз пыли свиноводческого производства по специфическому действию. Установлены критерии и ведущие механизмы вредного действия биологического производственного фактора, разработаны и апробированы подходы и методы нормирования белоксодержащих аэрозолей, в том числе по сокращенной схеме на примере пыли свиноводческого производства.

Тема диссертации Т.П.Новик «Биологические свойства термически обработанных микобактерий». В работе были исследованы микобактерии туберкулеза. Было выяснено, что микобактерии туберкулеза после автоклавирования (1210С), в том числе и в туберкулинах, сохраняют жизнеспособные структуры, которые после инкубации в специальном стимуляторе, дают рост на среде ВКГ в виде непатогенных, некислотоустойчивых кокков, палочек, сферо- и протопластов частично восстанавливающих кислотоустойчивость, обладающих с классическим возбудителем 35-51% общих антигенов и одинаковыми участками ДНК, способными персистировать у животных, индуцируя ГЗТ к туберкулину. Термостабильные формы микобактерий восстанавливали жизнеспособность в СПФ-эмбрионах, а также в 20-67,7% случаев в организме животных после введения туберкулина в диагностической дозе. Полная инактивация туберкулина приводит к 33-60% потере аллергической активности, несмотря на сохранение исходной концентрации туберкулопротеинов и серологической активности антигенов. Способность микобактерий туберкулеза образовывать терморезистентные формы, вызывает необходимость разработки новых подходов к процессу инактивации патогенных штаммов, используемых при изготовлении туберкулинов и обезвреживания продуктов скотоводства. Возможность персистенции термостабильных форм после введения туберкулина надо учитывать при бактериологической экспресс-диагностике туберкулеза.