Обмен веществ (метаболизм) обеспечивает функционирование не только организма в целом, но и отдельных его систем, в частности иммунной системы. Так, защита от болезнетворных агентов опосредована процессами, протекающими за счет энергии, субстратов и сигнальных молекул, формируемых исключительно в процессе клеточного метаболизма.

Изменение в работе метаболических программ иммунных клеток может приводить к развитию аутоиммунных заболеваний, таких как диабет 1 типа, ревматоидный артрит, рассеянный склероз, или способствовать образованию первичных и вторичных опухолей. В настоящее время исследования роли клеточного метаболизма в развитии разнообразных болезней как никогда актуальны.

Ученые молодежной лаборатории молекулярной иммунологии ИЭГМ УрО РАН (филиал ПФИЦ УрО РАН) исследуют обмен веществ в иммунных клетках ВИЧ-инфицированных больных. Особенности клеточного метаболизма при ВИЧ-инфекции вызывают неподдельный интерес научного сообщества, так как вирус способен ловко уходить из-под надзора иммунной системы, уничтожать CD4+ Т-лимфоциты и сохраняться в организме вопреки лечению. Важно, что в ходе своих исследований сотрудникам молодежной лаборатории впервые удалось выявить возможный механизм нарушения восстановления CD4+ Т-лимфоцитов у ВИЧ-инфицированных лиц, получающих антиретровирусную терапию. До настоящего момента причина развития этого феномена, получившего название «иммунологический неответ», была неизвестна, а попытки его коррекции – безуспешны.

Сайдакова Евгения Владимировна – заведующая лабораторией молекулярной иммунологии ИЭГМ УрО РАН (филиал ПФИЦ УрО РАН), доктор биологических наук:
«При иммунологическом неответе на антиретровирусную терапию лекарственные препараты успешно снижают количество ВИЧ в организме зараженных, что, однако, не сопровождается ожидаемым приростом числа CD4+ Т-лимфоцитов – иммунных клеток без которых невозможен слаженный иммунный ответ. В результате у «иммунологических неответчиков» повышается риск развития сердечнососудистых нарушений, болезней печени и почек, злокачественных новообразований, оппортунистических инфекций, СПИД и смерти.
Нам удалось установить, что в CD4+ Т-лимфоцитах иммунологических неответчиков изменена работа основных метаболических путей: гликолиза и окислительного фосфорилирования, что сопровождается аномалиями в структуре митохондрий. Более того, в CD4+ Т-лимфоцитах были установлены нарушения химического состава, а именно дефицит ключевых белков, липидов и углеводов. Эти дефекты сопряжены с гибелью клеток в процессе деления, что препятствует увеличению количества малочисленных CD4+ Т-лимфоцитов. Наиболее важно, что согласно предварительным данным выявленные метаболические изменения могут быть обратимыми».

Тесная связь между метаболизмом и функцией CD4+ Т-лимфоцитов дает основания полагать, что воздействуя на обменные процессы можно стимулировать регенерацию иммунной системы ВИЧ-инфицированных больных, получающих лечение.

Развитие этого вектора исследований может привести к появлению терапевтических препаратов, регулирующих иммунитет не только при ВИЧ-инфекции, но и при других состояниях. Например, усиление иммунного ответа поможет в борьбе с опухолями, а его ослабление будет способствовать купированию симптомов аутоиммунных заболеваний.

#ПФИЦ_УрО_РАН
#ИЭГМ_УрО_РАН

Учёные из лаборатории фотоники Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН в составе научной группы повысили чувствительность распределённых волоконно-оптических датчиков для акустической дефектоскопии.

В таких исследованиях изучаемый механизм, конструкция или новый материал "опутываются" сенсорным оптическим волокном. Каждая его потенциальная поломка — это колебания на определённой частоте. Именно эти частоты, а также пространственные координаты точек, откуда исходит звук, улавливает оптическое волокно и передаёт в систему. После этого сигнал подвергается специальной обработке.

Константинов Юрий – кандидат технических наук, заведующий лабораторией фотоники ПФИЦ УрО РАН:
«Наш успех состоит в том, что мы разработали и использовали гибкий метод подавления шумов, который отделяет полезный сигнал от помехи по определённому закону. В качестве этого закона была выбрана функция активации нейрона, так называемая GELU-функция, в нашем случае связывающая параметры исходного сигнала с параметрами фильтрации. Причём к помощи самих нейронных сетей прибегать не пришлось. Тем более, каждый новый исследуемый объект и соответственно каждый новый дефект в нём — индивидуальны, а значит, такую нейросеть практически не на чем обучать. Поэтому здесь могут помочь только аналитические методы».

Туров Артём – младший научный сотрудник лаборатории фотоники ПФИЦ УрО РАН, ответственный исполнитель направления акустических датчиков:
«Нововведения, привнесённые в программную часть системы, позволили нам не только добиться увеличения отношения сигнал-шум более чем в 10 раз, но и избавиться от артефактов на акустических картах. Это позволит исследователям не фокусировать внимание на «ложных» дефектах, которые иногда проявляются на испытаниях».

Результаты исследования опубликованы в журнале Algorithms (https://dx.doi.org/10.3390/a16090440).

#ПФИЦ_УрО_РАН

Ученые ИМСС УрО РАН (филиал ПФИЦ УрО РАН) провели двухосные циклические испытания бутадиен-стирольного каучука (БСК) с различными наполнителями: технический углерод и детонационные наноалмазы (3D нанозерна), нанографен (2D нанопластинки) и углеродные нанотрубки (1D нановолокна).

Данные наполнители являются новыми и перспективными компонентами эластомерных композитов. Пока на сегодняшний день их воздействие на физико-механические свойства композитов изучено недостаточно.

Проведенные в ИМСС УрО РАН теоретические исследования позволили разработать для экспериментального изучения механических свойств таких композитов специальные крестообразные образцы веерного типа с квадратной рабочей зоной, от которой с каждой стороны отходит по 10 стержнеобразных тяг из того же материала что и образец.
Такие образцы оптимальны с точки зрения получения однородных полей деформаций и напряжений на их рабочей части и минимизации размеров тяг (нерабочей части).
Гаришин Олег Константинович – доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник ИМСС УрО РАН (филиал ПФИЦ УрО РАН):
«Эксперименты показали, что чистый ненаполненный эластомер ведет себя практически как нелинейно-упругий изотропный материал. Добавка любого из выше перечисленных наполнителей приводит к тому, что материал становится не только вязкоупругим, но и анизотропным. То есть в нем развивается наведенная механическая анизотропия - изменение свойств изначально изотропного материала при его деформировании в разных направлениях. Особенно выраженно эти эффекты проявились для композитов с углеродными нанотрубками. По нашему мнению это связано с тем, что длинные и гибкие 1D нановолокна намного эффективнее влияют на ориентационные процессы в микроструктуре наполненного эластомера при его деформировании по сравнению 2D и 3D наполнителями».

Эксперименты проводились на уникальном четырехвекторном испытательном стенде Zwick/Roell.
Это единственная в России разрывная машина, которая позволяет проводить механические испытания по двум взаимно перпендикулярным направлениям одновременно.

Стенд обладает широкими возможностями по программированию сложных траекторий нагружения: монотонное и циклическое растяжение – сжатие, изменение скорости деформирования на любом этапе приложения нагрузки, остановки на релаксацию в любой момент цикла и т.д. Максимальный ход захватов составляет 800 мм, а скорость перемещения варьируется от 0.001 до 7500 мм/мин. Машина практически идеально подходит для испытания относительно "мягких" эластомерных материалов, способных деформироваться на десятки и сотни процентов.

По мнению исследователей, в перспективе эти материалы можно использовать на практике для различного рода резиновых амортизаторов, причем наиболее подходящими будут композиты, наполненные углеродными нанотрубками.

#ПФИЦ_УрО_РАН
#ИМСС_УрО_РАН