Институту физиологии со рамн 40 лет

ИНСТИТУТУ ФИЗИОЛОГИИ СО РАМН 40 ЛЕТ

В 2007 году Институту физиологии Сибирского отделения Российской академии медицинских наук исполняется сорок лет. Официальная дата основания Института — 22 апреля 1967 года. Однако началом его образования можно считать 1957 год, когда в составе Сибирского Отделения Академии Наук СССР был организован Институт экспериментальной биологии и медицины (директор — д.м.н., профессор, академик РАМН Мешалкин Е.Н.). ИЭБиМ СО АН СССР был создан в числе первых институтов Сибирского Отделения АН СССР и состоял из двух отделов — клинического и Отдела экспериментальной биологии. Отделом экспериментальной биологии заведовала д.м.н., профессор Есипова И.К. — морфолог, ученица известного патофизиолога Давыдовского И.В. В центре исследований вновь созданного Института был человек, наличие клинического и экспериментального отделов должно было обеспечить комплексный подход для всестороннего изучения механизмов жизнедеятельности организма человека.

В 1963 году Институт экспериментальной биологии и медицины СО АН СССР был передан в систему научно-исследовательских учреждений М3 РСФСР, а 8 лабораторий Отдела экспериментальной биологии ИЭБиМ были присоединены в качестве самостоятельного подразделения с собственным Ученым советом к Институту цитологии и генетики СО АН СССР. В 1967 г. распоряжением Совета министров РСФСР № 985-р Отдел экологической физиологии человека и животных был преобразован в Институт физиологии Сибирского Отделения АН СССР. Иод руководством первого директора д.м.н., профессора Слонима А.Д. в Институте физиологии получило развитие новое направление научных исследований — экологическая физиология. В момент создания исследования велись в трех научных отделах — физиологии адаптации человека, центральных механизмов регуляции, физиологии висцеральных систем. Деятельность Института в этот период, в основном, была посвящена изучению физиологических

и онтогенетических механизмов приспособления человека и животных к среде обитания — низким и высоким температурам, гипоксии, физической нагрузке, изучению биологических

ритмов. В институте проводились совместные морфо-физиологические работы, создавались экспериментальные модели адаптации, проводились экспедиционные исследования. Методический уровень исследований соответствовал требованиям того времени — к гистохимическим методам изучения ткани прибавилась ультрамикроскопия, появились газообменные, температурные камеры, установки для изучения тканевого дыхания, водно-солевого гомеостаза, электромиографии.

В 1973 году для усиления исследований механизмов адаптации человека к среде обитания, проводимых в Сибирском филиале АМН СССР, Институт физиологии был передан в состав СФ АМН СССР. В разные годы Институтом руководили: член-корр. РАМН Соба-кин М.А. (1973-1977); академик РАМН Матю-хин В.А. (1977-1988); член-корр. РАМН Виноградов В.В. (1988-1990); к.м.н. Афтанас Л.И. (1990-1992); академик РАМН Труфакин В.А. (1992 и по настоящее время).

После передачи в СО АМН в Институте были организованы пяти научных отделов: экологической физиологии, центральных механизмов регуляции, физиологии висцеральных систем, функциональной морфологии, медико-социальных и физиологических проблем освоения Севера Западной Сибири, в которые входили 18 лабораторий. В этот период Институт физиологии занял лидирующие позиции в стране по изучению проблем психофизиологических механизмов адаптации человека в условиях вахтового труда. Институт являлся головным учреждением по реализации программ АМН СССР «Медико-биологические проблемы вахтовой организации труда в районах нового промышленного освоения Востока страны» и по проблеме АН СССР «Экологическая физиология человека северных регионов». При институте был создан Координационный Совет по медико-биологической проблеме «Вахта», объединяющий свыше 40 научноисследовательских учреждений, работающих по этому направлению. Значительная часть исследований в Институте выполнялась методом экспедиционных исследований в районах Сибири, Дальнего Востока, Крайнего Севера, в Антарктиде.

В настоящее время Институт физиологии остается многопрофильным коллективом, в ко-

тором работают ученые различных специальностей, изучающие биопотенциалы головного мозга человека, психологию, поведение человека, центральную регуляцию иммунитета, терморегуляцию, внешнее дыхание и кровообращение человека, микроциркуляцию, нейро-медиаторные механизмы сердечной деятельности, биоритмы клеток, клеточные ферменты, эндокринологию стресса, фармакологическое воздействие на поведение животных. В структуре Институте — 15 научных лабораторий, 1 филиал в г. Барнауле, клиника психосоматического профиля на 70 коек. Исследования проводят 93 научных сотрудника, в том числе 3 академика РАМН, 1 член-корреспондент

РАМН, 22 доктора и 35 кандидатов наук. Деятельность Института осуществляется в рамках ведущей проблемы «Физиологические механизмы деятельности, развития и устойчивости организма человека и животных» по трем основным направлениям: изучение динамики

функционального состояния организма в норме и при воздействии субэкстремальных и экстремальных факторов; изучение нейрохимических регуляторных механизмов памяти и приспособительных реакций; изучение физиологии висцеральных систем.

В Институте в рамках основного направления «Изучение нейрохимических регуляторных механизмов памяти и приспособительных реакций» в лаборатории психофизиологии (рук. — д.м.н., профессор, чл.-корр. РАМН Афтанас Л.И.) впервые получены приоритетные данные о нейрофизиологических и нейровегетативных механизмах мотивационного внимания и их индивидуальной вариабельности у человека. Установлена ведущая роль распределенных нейронных тета-осцилляторов в опознании эмоциогенности сигнала и выделена система «немедленного реагирования» на мотивационно значимые стимулы. С использованием методов теории нелинейных динамических систем впервые изучены нелинейные механизмы корковых проявлений эмоций. Разработаны и внедрены на предприятиях Министерства путей сообщения и Министерства внутренних дел оригинальные подходы к индивидуально ориентированной психофизиологической профилактике и коррекции индуцированных эмоциональным стрессом нарушений (артериальная гипертония, язвенная болезнь и др.). При исследовании психофизиологических и социально-экономических факторов приспособленности детей и подростков и ее нарушений уста-

новлено, что выраженные нарушения встречаются у 15-20% российских детей и подростков. Наиболее распространенными являются эмоциональные и поведенческие расстройства, а третье место занимает гиперактивность.

В лаборатории физиологии когнитивной деятельности (рук. — д.б.н., профессор Вольф Н.В.). впервые выявлены частотно-пространственные характеристики биоэлектрической активности головного мозга, лежащие в основе полового диморфизма в стратегиях обработки речевой информации, свидетельствующие об использовании мужчинами преимущественно левополушарных, а женщинами — правополушарных стратегий. Показано, что в основе этих различий может лежать конкурентное взаимодействие полушарий у мужчин и кооперативное — у женщин.

В экспериментальных исследованиях установлены пространственно-временные паттерны корковой активности, а также приоритетность ГАМК и дофаминовых рецепторов в механизмах селективного внимания, угашения следа памяти и амнезии в зависимости от индивидуального психоэмоционального статуса. Показана избирательность связей корковой активности в разных частотных диапазонах ЭЭГ с показателями личностной тревожности и импульсивности взрослых испытуемых, а также активностью систем положительного и отрицательного подкрепления и выраженностью психопатологии подростков. Установлено, что высокая активность системы активации поведения с десинхронизацией корковой активности в альфа-2 и альфа-3 диапазонах электроэнцефалограммы, в то время как низкая активность — с синхронизацией (лаборатория механизмов регуляции памяти, рук. — д.б.н. Дубровина Н.И.).

В лаборатории нейрохимической модуляции (рук. — д.б.н. Идова Г.В.) выявлено участие центральных нейромедиаторных систем в механизмах контроля иммунной функции. Впервые установлена важная роль психоэмоционального состояния для процесса иммуномодуляции при стрессорных и фармакологических воздействиях, влияющих на отдельные типы рецепторов дофаминовой и серотониновой систем мозга.

В рамках направления «Физиологические механизмы индивидуальной резистентности организма к действию экстремальных факторов и при пограничных состояниях» в лаборатории функциональных резервов организма (рук. — д.м.н. проф. Кривощеков С.Г.) на основе

многопараметрического анализа функционального состояния физиологических систем изучены процессы перенастройки в регуляции вегетативных функций, гипоксической и гиперкапнической чувствительности, газообмена, периферического кровоснабжения и терморегуляции при сильных кратковременных и повторяющихся воздействиях факторов среды (холод, гипоксия, физическая нагрузка). Выявлено и описано новое состояние — незавершенная адаптация, — которое

характеризуется комплексом неослабевающих остаточных компенсаторных реакций в центральной нервной и сердечно-сосудистой системах, в системах регуляции внешнего дыхания и газообмена при параллельно снижающемся пуле периферической афферен-тации. Состояние незавершенной адаптации оказывает отрицательное влияние на функциональные резервы и уровень стресс-резистентности организма. В определенной степени оно проявляется и у больных с хроническими заболеваниями сердечно-сосудистой системы (гипертония, ИБС, диабет).

Учеными Алтайского филиала Института (рук. — чл.-корр. РАМН Киселев В.И.) проводятся исследования физиологических закономерностей реакций мозговой гемодинамики на физическую нагрузку. Установлено, что мозговая перфузия при физической нагрузке сохраняется на постоянном уровне в широком диапазоне изменений артериального давления и отражает состоятельность механизма ауторегуляции мозгового кровообращениия. Разработан допплерографический тест оценки ауторегуляции мозгового кровообращения, основанный на выполнении физической нагрузки — транскраниальная стресс-допплерография.

В лаборатории физиологии дыхания (рук. — д.м.н. Гришин О.В.) впервые установлены основные стадии адаптации системы внешнего дыхания к действию повреждающих экологических факторов. Определены диапазоны нормальных значений показателей внешнего дыхания у жителей Западной Сибири. Установлена связь между периферической терморецепцией и параметрами внешнего дыхания у человека, свидетельствующая об участии температурных рецепторов в формировании паттерна дыхания как в норме, так и при адаптации организма к холоду. Впервые показано, что легочной патологии предшествует замедление газообмена в респираторных отделах, которое может исполь-

зоваться как ранний критерий проявления патологических процессов в легких.

В лаборатории микроциркуляции (рук. — к.б.н. Баранов В.И.), созданной в 1978 г. профессором, д.м.н. Шошенко К.А., исследованы особенности организации кровообращения диких и лабораторных грызунов, моллюсков, лягушек, рыб, тюленей, кур, сформулированы главные принципы организации сосудистых систем млекопитающих, птиц и рыб. В настоящее время основное внимание уделяется изучению микроциркуляторной части кровеносного русла. Исследуются процессы, обеспечивающие внутритканевой баланс запроса, доставки и потребления кислорода, функциональные и струк-турные резервы микроциркуляторной системы органов. В лаборатории впервые получены данные о диффузионных и функциональных параметрах транспорта кислорода, позволившие определить критический размер клеток, выше которого возникает некомпенсируемая кровотоком гипоксия. В частности, данные об эффективных коэффициентах диффузии кислорода в мышцах и в мышечных волокнах позволяют оценивать критический диаметр кардио-миоцита при патологических гипертрофиях. После него эффективность работы сердечной мышцы резко снижается.

В лаборатории термофизиологии (рук. — д.б.н. Козырева Т.В.) впервые получены данные о закономерностях формирования адаптивных изменений в организме при длительном действии холода и роли симпатической нервной системы в этих процессах, об изменении экспрессии генов при температурной адаптации организма. Получен ряд фундаментальных результатов в области нейрофизиологии терморецепции — о переработке температурной информации в гипоталамусе и коре головного мозга, механизмах модуляции периферических и центральных терморецепторов биологически активными веществами, а также о роли периферических терморецепторов в формировании эффекторных термозащитных реакций у человека и животных. В последние годы получены новые данные о взаимодействии терморегуляторной и иммунной систем в условиях холодового воздействия на организм. Эти исследования представляют теоретический интерес для фундаментальных исследований межсистемных взаимодействий, а также практический — для оценки толерантности организма к температурным воздействиям. В лаборатории развиваются

исследования нейрогеномных механизмов модуляции температурной чувствительности и поддержания температурного гомеостаза.

В лаборатории регуляции адаптационных процессов (рук. — д.б.н. Гилинский М.А.) исследован феномен массированного выброса норадреналина в миокард при ишемии. Обосновано представление об этом феномене как возможной нейрохимической основе лавинообразного развития событий. Установлено, что даже длительная ишемия не уничтожает запасы миокардиального норадреналина, однако механизмы ишемического выброса медиатора при этом нарушаются.

В рамках направления «Изучение вопросов физиологии висцеральных систем» изучены механизмы нейроэндокринной регуляции наследственной, индуцируемой стрессом, гипертонической болезни. Показано, что изменение условий воспитания животных с отягощенной наследственностью, либо кратковременное воздействие на них в критические периоды раннего постнатального онтогенеза фармакологических средств оказывает модулирующее влияние на реализацию наследственно обусловленной программы формирования и развития артериальной гипертензии, смягчая ее проявления у взрослых животных. Впервые установлена биологическая значимость надпочечниковых андрогенов дегидроэпиандростерона и дегидроэпианд-ростерон-сульфата в регуляторном обеспечении стрессоустойчивости организма и предупреждении развития идуцированных хроническим стрессом патологий (лаборатория патофизиологии, рук. — академик РАМН Якобсон Г.С., лаборатория электронной микроскопии,

и.о. зав. лабораторией — к.б.н. Бузуева И.И.).

При изучении экспериментальных опухолей животных и злокачественных опухолей человека в лаборатории клеточной физиологии и биохимии (рук. — д.м.н., проф. Короленко Т.А.). подтверждена гипотеза о важной роли цистеи-новых и аспартильных протеаз в их развитии и метастазировании; выявлено нарушение регуляции активности цистеиновых протеаз как следствие дефицита их эндогенных ингибиторов (цистатина С, стефина А) в ткани опухоли. Нарушения соотношения катепсинов В и L и цистатина С сыворотки крови предложены как новые прогностические показатели эффективности лечения гемобластозов человека.

В лаборатории функциональной нейроморфологии (рук. — д.м.н. Спиридонов В.К.) в исследованиях роли первичных афферентных нейронов

в тканевом гомеостазе выявлена значимость пептидергических афферентных нейронов в поддержании структурно-функциональной целостности тканей с вовлечением Са2+- и N0-механизмов. Показано, что повреждение кап-саицином пептидсодержащих афферентных нервов вызывает развитие дистрофических и некротических процессов в тканях, изменения белков крови — снижение содержание а1;2 и у-глобулинов, активности ингибитора сериновых протеиназ а1-антитрипсина и повышение содержания альбумина и уровня метаболитов N0 в крови. В ткани печени выявлено повышение активности Са2+-зависимой протеиназы на фоне снижения ее эндогенного ингибитора кальпа-статина.

Во вновь организованной лаборатории хронофизиологии (ранее группа иммуноморфологии, рук. — академик РАМН Труфакин В.А.) планируются комплексные исследования временной организации метаболических и иммунных процессов и функционального состояния внутренних систем организма в норме, при заболеваниях иммунного и метаболического ге-неза и при нарушениях суточных биоритмов.

На основании фундаментальных исследований в Институте созданы методические разработки и оборудование, предназначенные как для научных исследований, так и для практического здравоохранения. Разработаны межотраслевые методические рекомендации союзного и ведомственного значения по профилактике и коррекции нарушений здоровья работников вахтового труда. Предложены новейшие методы коррекции психосоматических взаимоотношений, основанные на регуляции физиологических функций с помощью немедикаментозных воздействий — метод аудио-визуальной стимуляции путем слабых ритмических воздействий в частотном диапазоне биоэлектрической активности мозга и интервальная нормобарическая гипок-сическая терапия. Создана комплексная система оценки пограничных форм психоэмоциональных нарушений с учетом индивидуального профиля функциональной асимметрии мозга — скрининг-метод индивидуальной экспресс-диагностики психоэмоциональных расстройств и скрытых невротических состояний, позволяющий обследовать большие группы людей и выявлять группы риска по неврозам. Разработан метод светотерапии сезонных аффективных расстройств. Разработаны прибор «Осциловазо-метр-2К» для измерения периферического кровотока и упругих свойств артериальных сосудов;

«Дыхательный тренажер», предназначенный для лечения и профилактики заболеваний, связанных с нарушением обмена веществ, зависимого от функции дыхания, и для тренировки спортсменов; «Спирометаболический комплекс для измерения газообмена» для измерения уровня энергетического обмена путем определения потребления кислорода.

В 1994 году была открыта Клиника Института, деятельность которой направлена на решение фундаментальных и прикладных задач психосоматической медицины. В ее составе три отделения — взрослое терапевтическое, педиатрическое и консультативно-диагностическое. Основное направление научной и лечебной работы клиники — создание и внедрение в медицинскую практику современных нейротехнологий с целью коррекции и профилактики психосоматических заболеваний у детей и взрослых. В 2004 г. в клинике создан единственный в Новосибирске «Сомнологический Центр», задачей которого является диагностика и коррекция нарушений сна. В Центре выполняются полисо-мнографические исследования (длительное мо-ниторирование физиологических функций во время сна), лечение расстройств дыхания во сне методом неинвазивной вспомогательной вентиляцией легких с помощью аппаратов постоянного положительного давления (СРАР терапия). Разработанные и внедренные в клинике методы нейротехнологической коррекции используются в комплексной терапии артериальной гипертензии, нейроциркулярной дистонии, ишемической болезни сердца, язвенной болезни желудка, бронхиальной астме, головных болях напряжения, депрессивных и тревожных расстройствах.

С 1984 г. в Институте физиологии работает диссертационный совет по защите кандидатских диссертаций, с 1992 г. — докторский совет по двум специальностям — физиология и психофизиология. Институт готовит научные кадры высшей квалификации в аспирантуре по специальностям «физиология», «патологическая физиология», «психофизиология», «медицинская психология», «анатомия человека»,

«биохимия», «гистология, цитология, клеточная биология», и в клинической ординатуре — по специальностям «терапия», «клиническая лабораторная диагностика».

В институте проводятся комплексные исследования с научными коллективами Новосибирска и других городов России и СНГ. Совместные исследования ведутся с НИИ РАН, РАМН, НИИ Сибирского Отделения РАН

и РАМН, с коллективами медицинских ВУЗов. Международное научное сотрудничество осуществляется в рамках совместных исследований с Университетами США штатов Аляска, Канзас, Коннектикут, Вашингтон; с медицинским Колледжем Пенсильванского университета (США); с Международным Центром исследований детства, молодежи и семей (США); с Химическим Институтом г. Братиславы (Словакия); с Будапештским университетом Венгерской АН; Неврологической клиникой университета г. Фрайбурга, с Университетом г. Мюнхена (Германия).

Институт физиологии СО РАМН продолжает выполнять функции ведущего учреждения, координирующего физиологические исследования в Сибири и на Дальнем Востоке. С момента создания в 1983 г. Научного Совета АМН СССР по медицинским проблемам Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера Институт физиологии осуществлял координацию научных исследований НИУ и ВУЗов Сибири и Дальнего Востока по двум проблемам союзного значения в качестве головного учреждения Проблемных комиссий: «Общая и прикладная физиология» и «Возрастная и функциональная морфология». В рамках Научного Совета АН и АМН СССР по проблемам прикладной физиологии человека Институт был головным учреж -дением ПК «Экологическая физиология человека в северных регионах». Институт являлся также головным учреждением по координации исследований в рамках региональной программы АМН СССР «Медико-биологические проблемы вахтовой организации труда в районах нового промышленного освоения» («Вахта»). В настоящее время Институт физиологии — головное учреждение ПК 56.02 «Нормальная и патологическая физиология» Научного совета РАМН и М3 РФ N56 по медицинским проблемам Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера. Институтом физиологии было организовано и проведено 4 Съезда физиологов Сибири и Дальнего Востока, более 30 Всесоюзных конференций, совещаний и симпозиумов.

Результаты исследований научных сотрудников отражены в более чем 40 научных сборниках, 90 монографиях, получено свыше

30 авторских свидетельств на изобретения и патенты. В целом за годы существования Института из его стен вышли 2 академика и 4 члена-корреспондента РАМН, подготовлено 215 кандидатов наук и 50 докторов наук. Научные достижения Института широко известны в стране

и за рубежом благодаря научным публикациям в отечественных и международных журналах, участию в международных научных конференциях, чтению лекций в научных центрах.

Такова краткая история и основные достижения ГУ НИИ физиологии. В заключение хочется отметить, что полученные в Институте новые данные о закономерностях функционирования систем кровообращения, дыхания, терморегуляции, центральной нервной системы, нейроэндокринной системы в норме и при развитии патологических состояний, а также при воздействии различных факторов среды — гипоксии, холода, физической нагрузки, небла-

гоприятных социальных факторов — имеют фундаментальную значимость, являются перспективными для изучения медико-биологических проблем здоровья человека, а также представляют научно-практическую ценность для разработки новых методов диагностики и коррекции дизадаптивных и патологических состояний, для создания системы профилактических и реабилитационных мероприятий в целях сохранения здоровья человека. Мы надеемся, что исследования, проводимые в НИИ физиологии, и впредь будут служить решению актуальных проблем медицины и здравоохранения.