В Санкт-Петербурге проходит XXIV съезд Физиологического Общества имени И. П. Павлова
В Санкт-Петербурге проходит XXIV съезд Физиологического Общества имени И. П. Павлова
Пять дней его работы посвящены обсуждению различных аспектов фундаментальной физиологии, а также достижений российских физиологов, которые лягут в основу разработки новых высокотехнологичных решений в медицине.
Первую пленарную лекцию «Неорганические ионы — стержень физиологических систем» представил академик Юрий Наточин из Института эволюционной физиологии и биохимии имени И. М. Сеченова РАН.
В начале своего доклада Юрий Викторович обратил внимание участников Съезда на роль физиологии в современной науке: «Физиология — наука, которая будет всегда, пока будет человечество. Физиология — наука о “смыслах” живого существа, которые определяют его целостность».
Затем академик объяснил, почему, по его мнению, калий в процессе появления и развития протоклеток был выбран в качестве ключевого неорганического иона, присутствующего в клетках. Дело в том, что внутри живых клеток преобладают ионы калия, а во внеклеточной среде — натрия.
По словам Юрия Наточина, основной вопрос о формировании первых клеток связан с тем, как калий попал в клетку, если полагать, что протоклетки сформировались в океане, богатом ионами натрия. «На момент формирования первых клеток не существовало транспортеров, подобных современным Na/K-АТФазы), поэтому более вероятно, что жизнь возникла не в океане, а в калиевых озерах», — заключил докладчик. Он также упомянул исследования, которые показали, что такие озера действительно существовали. В качестве еще одного подтверждения того, что протоклетки развивались в среде, богатой ионами калия, Юрий Викторович назвал то, что среда, богатая ионами магния и калия оказывается единственно благоприятной для формирования коротких цепочек аминокислот — пептидов, а также более длинных — полноценных белков. В результате исследовательская группа под руководством Наточина пришла к выводу, что выбор калия как основного иона в клетке связан именно с тем, что он способствует созданию полипептидов, то есть белков.
От вопросов возникновения простейших живых структур докладчик перешел к проблемам существования многоклеточных организмов. Юрий Викторович отметил, что жизнь многоклеточных неразрывно связана с поддержанием гомеостаза — постоянства внутренней среды. Содержание и соотношение неорганических ионов в жидкостях внутренней среды у всех многоклеточных организмов поддерживается на определенном уровне, поскольку отклонения приводят к нарушению многих физиологических процессов.
Сначала Наточин рассказал о механизмах поддержания гомеостаза у позвоночных животных и человека, у которых в жидкостях внутренней среды (крови) среди неорганических катионов преобладают ионы натрия. Основным органом, обеспечивающим у позвоночных баланс ионов, служит почка. Докладчик поделился со слушателями собственным пониманием роли почки. Он придерживается позиции, что почка — не просто орган выделения, как принято считать, а орган «удержания» нужных организму веществ в идеальных для его существования концентрациях.
В поддержку своей идеи физиолог отметил, что в почечных канальцах после фильтрации в кровь реабсорбируются (обратно всасываются) органические соединения, например глюкоза, а также неорганические ионы — калий, натрий и другие в строго установленных соотношениях. Роль почек подчеркивается еще и тем, что у наиболее сложно организованных организмов, в частности, млекопитающих почки лучше всего развиты. При этом они «берут на себя» все функции, связанные с поддержанием гомеостаза, тогда как у земноводных, например, наряду с почками работают дополнительные железы.
Затем докладчик рассказал о тех животных, у которых в жидкостях организма преобладают ионы калия. К таким относятся некоторые насекомые. У них вместо почки за поддержание гомеостаза отвечают мальпигиевы сосуды. Интересно, что у животных, имеющих «калиевые» жидкости внутренней среды осмоляльность этих жидкостей (так называемой гемолимфы) очень высокая. Это позволяет, несмотря на высокие концентрации калия, поставлять в клетки и ионы натрия, которых там гораздо меньше. В результате даже у этих организмов сохраняется необходимый для нормального функционирования клеток баланс ионов. В заключение докладчик обратил внимание на то, что колебание соотношения неорганических ионов тесно связано с физиологическим состоянием организма. Так, наблюдения за больными тяжелой формой коронавируса показали, что соотношение Na+/K+ изменяется по мере развития патологического состояния и окончательно нарушается при неблагоприятных исходах болезни. Поэтому, по словам докладчика, подобные показатели можно использовать в клинической практике для оценки состояния пациентов и прогрессирования болезней.
Второй день съезда открыла пленарная лекция заместителя академика-секретаря Отделения физиологических наук РАН Павла Балабана на тему «Клеточные и молекулярные механизмы памяти».
Павел Балабан начал свой доклад следующими словами: «Работа мозга и в частности одна из основных его функций – формирование долговременной памяти – процесс сложный и часто рассматриваемый исследователями не в пространстве и времени, а на плоскости. Но важно учитывать, что фактор времени обязательно присутствует и его нужно учитывать.
Также докладчик обратил внимание на то, что важно правильно понимать и различать термины «память» и «обучение». Так, обучение – это процесс формирования адаптивных изменений в организме, а память представляет собой результат обучения и механизм адаптации организма.
Механизмы, лежащие в основе памяти, давно интересуют физиологов. В середине прошлого века ученые задумались о том, можно ли «переносить» память от одного животного другому. Докладчик рассказал об интересных экспериментах того времени, проведенных на беспозвоночных животных – плоском черве планарии и брюхоногих моллюсках. Американский ученый Джеймс Мак-Коннелл показал, что у регенерировавших «кусочков» разрезанной планарии – головы и хвоста – остаются признаки памяти, которая была у исходного организма. Джеймс Мак-Коннелл стал искать, за счет чего может осуществляться «перенос памяти», и пришел к заключению, что эту роль могут выполнять молекулы РНК. Подобные результаты показали и эксперименты на брюхоногих моллюсках.
Однако вопрос о том, как на самом деле связаны те или иные молекулы (РНК, белки и другие) и память, долгое время оставался нерешенным. На сегодняшний день известно, что в основе формирования памяти лежит синаптическая пластичность, то есть определенные изменения в синаптических связях между нейронами. Поэтому, вероятно, должны существовать определенные «молекулы памяти», которые могли бы появляться в синапсах и существовать там длительное время, вплоть до конца жизни (пока сохраняется память).
Исследователи описали многочисленные молекулярные системы и сигнальные каскады, обеспечивающие способность нервных клеток долгое время хранить информацию. В частности, в качестве основы запоминания рассматривают изменения, которые происходят в активности киназ – ферментов, переносящих фосфорный остаток с одних молекул на другие. Оказалось, что клетки глии, окружающие нейроны, синтезируют в синапс протеинкиназу mζ (PKmζ). Эта молекула отвечает за перемещение рецепторов на постсинаптической мембране нейронов.
Съезд посвящен 300-летию Российской академии наук. О его мероприятиях, которые продолжатся до 15 сентября, рассказывают ежедневные репортажи портала Neuronovosti.Ru и объединенной редакции Indicator.Ru и Inscience.News.Источники: Inscience.News и Neuronovosti.Ru.