Пономарева биология 6 класс ответы на вопросы: ГДЗ по биологии 6 класс Пономарева, Корнилова, Кучменко еуроки ответы. Задание: § Стр. 102 ответы

Содержание

ГДЗ по биологии 6 класс Пономарева, Корнилова, Кучменко еуроки ответы. Задание: § Стр. 102 ответы

На данной странице представлено детальное решение задания § Стр. 102 по биологии для учеников 6 классa автор(ы) Пономарева, Корнилова, Кучменко

§ Стр. 102

Вопросы в конце параграфа

№ 1. При каких условиях происходит нормальный рост растения?

Для нормального роста растения важны такие условия: достаточное количество света, тепла, влаги, питательных веществ.

№ 2. На примере тополя (клена или березы) укажите признаки сезонного ритма развития растения, которые вы наблюдали в определенное время года (весной, осенью).

Поясним на примере тополя. Листья у тополя меняют свой цвет, в зависимости от сезона. Весной появляются молодые листочки, летом они становятся ярко-зелеными. К осени цвет листьев становится желтым, светло-коричневым. А к зиме они опадают полностью. Происходит так, потому что в холодное время года дерево не может получить достаточное количество питательных веществ из почвы, снижается температура, становится меньше солнечного света.

№ 3. Каково принципиальное отличие роста растения от его развития?

Рост растения виден за счет увеличения размеров листьев, стебелька. Это происходит из-за увеличения количества клеток в тканях. Если речь идет о развитии, то главным является формирование функций растения, образование новых тканей, появление органов.

№ 4. Почему одуванчик, растущий в высокой траве на лугу, отличается от одуванчика, выросшего на открытом месте?

Одуванчик, который рос в высокой траве на лугу, отличается маленькой в диаметре розеткой с листочками, тонкой и длинной цветоножкой и мелким цветочком. Поясняется это тем, что на лугу растет много травянистых растений, а значит, и конкуренция за солнечный свет, тепло и питание из почвы там больше. Одуванчик, который рос на открытом месте, больше по размеру, с плотной цветоножкой и крупными листьями, однако ниже по высоте.

№ 5. В чем проявляется взаимосвязь между процессами роста и развития растений?

Взаимосвязь между ростом и развитием растения очень тесная. Рост и развитие зависят друг от друга, хотя могут протекать в разном сочетании. При интенсивном росте можно наблюдать медленное развитие. Аналогично и при замедленном росте возможно активное развитие.

ГДЗ по биологии 6 класс Пономарева, Корнилова, Кучменко еуроки ответы. Задание: § Стр. 118 ответы

На данной странице представлено детальное решение задания § Стр. 118 по биологии для учеников 6 классa автор(ы) Пономарева, Корнилова, Кучменко

§ Стр. 118

Вопросы в конце параграфа

№ 1. Чем печеночники отличаются от листостебельных мхов?

У листостебельных мхов хорошо виден стебель и мелкие зеленые листья. Также у них есть ризоиды, которые помогают растению крепиться к месту произрастания и поглощают воду. Тело печеночников имеет вид разветвленного плоского зеленого слоевища, которое прикреплено к почве ризоидами. В слоевище у них имеется разделение ткани на основную и фотосинтезирующую.

№ 2. По каким признакам мхи относят к высшим растениям?

Мхи относят к высшим растениям из-за того, что их тело имеет деление на органы, в них могут формироваться хоть и примитивные, но растительные ткани. Также у мхов есть простые органы – листики, побеги, и размножаются они спорами.

№ 3. Как происходит образование торфа на сфагновых болотах?

Образование торфа на сфагновых болотах происходит в несколько этапов. Болотный мох – сфагнум впитывает большое количество влаги, нарастает верхушками. Нижние слои его со временем отмирают, но из-за содержания карболовой кислоты он практически не гниет. Накапливаясь, слой за слоем, отмершие частички сфагнума и других растений и образуют торф.

№ 4. Почему мхи, растущие в воде, нельзя отнести к водорослям?

Мхи являются высшими споровыми растениями. У них есть четко выраженные листья, стебли, ризоиды. Несмотря на то, что растут они в воде, их нельзя назвать водорослями, которые не имеют дифференциации на ткани и органы.

№ 5. Установите взаимосвязь строения мхов со средой их обитания.

Чтобы мох мог расти, а со временем могло происходить размножение и прорастание зиготы, важным является наличие достаточного количества влаги. Влага также нужна мхам в качестве транспортирующего средства для половых клеток.

Стр. 118

Параграф 22. Плауны. Хвощи. Папоротники. Их общая характеристика

Вспомните

№ 1. Как размножаются мхи?

Размножаются мхи половым и бесполым способами. При половом размножении происходит слияние мужских и женских клеток, в результате которого образуется зигота на женских особях, а в ней – споры.

При бесполом размножении возможно два способа – спорами и вегетативно.

№ 2. Где в природе вы встречали плауны, хвощи и папоротники?

Плауны, хвощи и папоротники можно увидеть на болотах, в тенистых и очень влажных местах, у водоемов.

№ 3. По каким признакам растения можно определить, хвощ это или папоротник?

Хвощи – это невысокие и жесткие растения – травы с мутовчатым расположением чешуевидных мелких листьев. Папоротники же имеют крупные, сильно рассеченные листья.

▶▷▶ решебник по биологии 6 класс учебник пономарева подведем итоги

▶▷▶ решебник по биологии 6 класс учебник пономарева подведем итоги

решебник по биологии 6 класс учебник пономарева подведем итоги — Yahoo Search Results Yahoo Web Search Sign in Mail Go to Mail» data-nosubject=»[No Subject]» data-timestamp=’short’ Help Account Info Yahoo Home Settings Home News Mail Finance Tumblr Weather Sports Messenger Settings Yahoo Search query Web Images Video News Local Answers Shopping Recipes Sports Finance Dictionary More Anytime Past day Past week Past month Anytime Get beautiful photos on every new browser window Download ГДЗ по биологии 7 класс Пономарева учебник ответы на вопросы yagdzcom › 7 класс › Биология ГДЗ решебник к учебнику по биологии 7 класс Пономарева Корнилова Кучменко Ответы на вопросы и задания, обсудите проблему в классе, выскажите свое мнение, ваша позиция и др на сайте ЯГДЗ ГДЗ по биологии 6 класс рабочая тетрадь Пономарева 1, 2 часть yagdzcom › 6 класс › Биология ГДЗ решебник к рабочей тетради по биологии 6 класс Пономарева Корнилова Кучменко ФГОС Часть 1 и 2 Зеленая Вентана Граф ГДЗ (решебник) по биологии 5 класс Пономарева, Николаев gdzmaniacom/gdz/303-biologiya-5-klass-ponomarevahtml Cached ГДЗ (готовые домашние задания) и решебник по биологии за 5 класс ( учебник ), авторы: Пономарева ИН, Николаев ИВ, Корнилова ОА ГДЗ по биологии 7 класс Пономарева учебник gdz-putinainfo › 7 класс › Биология ГДЗ готовые домашние задания к учебнику по биологии 7 класс Пономарева Корнилова Кучменко ФГОС от Путина Подведем итоги — (ответы) — pobioru pobioru//podvedem-itogi 6 html Cached 9 класс Группа Вконтакте Главная » 7 класс » Рабочая тетрадь по биологии для 7 класса часть 1 (СВ Суматохин, ВС Кучменко) » Подведем итоги Решебник по биологии 6 класс Пономарева Корнилова Кучменко ГДЗ spishime › ГДЗ › 6 класс › Биология Рабочая тетрадь по биологии за 6 класс авторов Пономаревой ИН, Корниловой ОА, Кучменко В ГДЗ по биологии 5 класс учебник Пономарева ответы на вопросы gdz-putinainfo › … › Природ/Биология ГДЗ решебник ответы к учебнику по биологии 5 класс Пономарева Николаев Корнилова ФГОС от Путина Учебник Биология 6 класс ИН Пономарева, ОА Корнилова, ВС vklasseonline › … › Биология Цифровое пособие по биологии Все шестиклассники могут без труда найти на нашем интернет-ресурсе учебник Билогия 6 класс ИН Пономарева , ОА Корнилова, ВС Кучменко 2008 года Ответы к рабочей тетради по биологии 6 класс 1 часть pobioru/ 6 -klass/rabochaya-tetrad-po-biologii Cached Рабочая тетрадь по биологии для 6 класса часть 1 ( Пономарева ИН, Корнилова ОА, Кучменко bc) (Ответы на вопросы) ГДЗ по биологии 6 класс Пономарёва, Корнилова, Кучменко 1, 2 mnogo-reshebnikovcom › … › Биология ГДЗ по биологии за 6 класс Пономарёва, Корнилова, Кучменко 1, 2 часть В данном пособии даны решения абсолютно всех заданий из рабочей тетради части 1 и 2 ИН Promotional Results For You Free Download | Mozilla Firefox ® Web Browser wwwmozillaorg Download Firefox — the faster, smarter, easier way to browse the web and all of Yahoo 1 2 3 4 5 Next 4,260 results Settings Help Suggestions Privacy (Updated) Terms (Updated) Advertise About ads About this page Powered by Bing™

решебник по биологии 6 класс учебник пономарева подведем итоги — Все результаты Гдз по биологии 6 класс учебник Пономарёва, Корнилова, Кучменко Подробные ответы и гдз к учебнику по биологии за 6 класс , авторов ИН к тестам, отличные к итоговым вопросам каждой главы ( подведём итоги ) Подведём итоги 1 Гдз по биологии 6 класс учебник Пономарёва Решебник по биологии за 6 класс для учебника авторов Пономарёва , Корнилова, Кучменко издательство Вентанта-Граф Задание: подведём итоги к §1 Гдз по биологии 6 класс учебник Пономарёва, Корнилова Решебник по биологии за 6 класс для учебника авторов Пономарёва , к тестам, отличные к итоговым вопросам каждой главы ( подведём итоги ) §8 Гдз по биологии 6 класс учебник Пономарёва, Корнилова Решебник по биологии за 6 класс для учебника авторов Пономарёва , к тестам, отличные к итоговым вопросам каждой главы ( подведём итоги ) ГДЗ по биологии 6 класс рабочая тетрадь Пономарева Корнилова › 6 класс › Биология ГДЗ ответы на вопросы к рабочей тетради по биология 6 класс рабочая тетрадь Пономарева Корнилова Кучменко 1 и 2 часть ФГОС решебник от Путина ФГОС от Путина Решебник ( ответы на вопросы и задания) учебников и рабочих тетрадей необходим для проверки правильности Подведём итоги Учебник Биология 6 класс ИН Пономарева, ОА Корнилова, ВС › Учебники за 6 класс › Биология Полный и качественный учебник Биология 6 класс ИН Пономарева , ОА Корнилова, ВС Кучменко 2008 скачать 6 Микроскоп и лупа — приборы для изучения строения растенийстр Правильные ответы и утверждения стр ГДЗ по Биологии за 6 класс Пономарева ИН, Корнилова ОА › ГДЗ › 6 класс › Биология › Пономарёва ИН Подробный решебник (ГДЗ) по Биологии для 6 класса , Авторы учебника : Пономарева ИН, Корнилова ОА, Кучменко ВС Не найдено: подведем Подведем итоги Что вы узнали из материалов главы 2 «Органы Подведем итоги Что вы узнали из материалов главы 2 «Органы растений»? — Пономарева , Корнилова, Кучменко 1 часть 6 класс ( ответы ) Задание 1 Учебник Биологии 6 Класс Фгос Пономарева 2013 — bookspsychic 25, 1 из заданий (по выбору) – подведём итоги , 26-27 Глава 2 Гдз По Биологии 6 Класс Пономарева Учебник 2013 По биология 6 класс 2 часть ФГОС Видео 1:47 ГДЗ по биологии 6 класс Пономарева Корнилова Кучменко Maximiliana Gotz Милогия — 13 апр 2018 г 6:38 Биология 5 класс § 10 Значение бактерий в природе и для Уроки вместе с Sunny Life YouTube — 3 дек 2017 г 10:21 Биология 7 класс, 1 часть, 1 параграф Mini School YouTube — 5 февр 2015 г Все результаты биология 6 класс wwwsc109ru/content/distant/bio/6html Похожие 6 класс Ребята! В 6 классе вы начинаете изучать систематический курс биологии №3 из учебника 1-ой части учебника « Биология » 6 класс ИН Пономаревой , (Самопроверка знаний о семени, его строении и значении – ответы на Материалы рубрики « Подведем Итоги » в рабочей тетради №1: с ГДЗ по биологии за 9 класс И Н Пономарева, О А Корнилова › ГДЗ › 9 класс › Биология › Пономарева Данное пособие ГДЗ по биологии за 9 класс учебник авторы: ИН Пономарева , ОА Корнилова, НМ Чернова заключает в себе весь необходимый Рабочая программа по биологии (6 класс) на тему: Рабочая 14 июн 2014 г — Учебник (рабочая тетрадь к учебнику): биологии , 6 класс_______________________________ Подведем итоги 1-610 Ответы на итоговые вопросы образовательном стандарте основного общего образования;; ИН Пономарева , ИВ Николаев, ОА Корнилова, Биология 6 класс Биология 6 класс учебник авт Пономарева ИН, Корнилова ОА › › Биология 6 класс › Учебники по биологии 6 класс Описание, отзывы, лучшие цены на учебное пособие биология 6 класс учебник на сайте Корпорации Российский учебник (издательство Дрофа ГДЗ по биологии 7 класс Пономарева учебник ответы на вопросы › 7 класс › Биология ГДЗ решебник к учебнику по биологии 7 класс Пономарева Корнилова Кучменко Ответы на вопросы и задания, обсудите проблему в классе , выскажите Картинки по запросу решебник по биологии 6 класс учебник пономарева подведем итоги «cr»:6,»id»:»lZHobvGUytZHvM:»,»ml»:»600″:»bh»:90,»bw»:68,»oh»:986,»ou»:» «,»ow»:766,»pt»:»mnogo-reshebnikovcom/jpeg/bio/6klass/kornilova/%C»,»rh»:»mnogo-reshebnikovcom»,»rid»:»LI4wcMGciOZUhM»,»rt»:0,»ru»:» «,»sc»:1,»st»:»Много решебников ком»,»th»:94,»tu»:» \u003dtbn:ANd9GcTOzsbe7HJq8ud7jG_Ca0fo-hw1RzlPLZfklPnCfpVPIE_JMSHtEP—iQ»,»tw»:73 «id»:»rfe-TeBGlL9mQM:»,»ml»:»600″:»bh»:90,»bw»:58,»oh»:1274,»ou»:» «,»ow»:819,»pt»:»mnogo-reshebnikovcom/jpeg/bio/6klass/kornilova/%D»,»rh»:»mnogo-reshebnikovcom»,»rid»:»LI4wcMGciOZUhM»,»rt»:0,»ru»:» «,»sc»:1,»st»:»Много решебников ком»,»th»:104,»tu»:» \u003dtbn:ANd9GcTNcKBsVtpGb-ElGETAC3tfakM3SYYsnMy61QnZNUuIsFVdEDpxeh0rXQ»,»tw»:67 «cr»:6,»id»:»O5Q4o6eOpYYAPM:»,»ml»:»600″:»bh»:90,»bw»:62,»oh»:1084,»ou»:» «,»ow»:766,»pt»:»gdz-putinainfo/jpeg/bio/6klass/kornilova/%C2%A7%2″,»rh»:»gdz-putinainfo»,»rid»:»96lAmWu1GQrEjM»,»rt»:0,»ru»:» «,»sc»:1,»st»:»ГДЗ от Путина»,»th»:99,»tu»:» \u003dtbn:ANd9GcRqFZgxHi_rF8dbSt7o3NfLQ0qtYOKYs-i_eHbQf-HRW27kp0QcuWlV3g»,»tw»:70 «cr»:3,»id»:»iZETjVWqbh6gqM:»,»ml»:»600″:»bh»:90,»bw»:107,»oh»:647,»ou»:» «,»ow»:794,»pt»:»mnogo-reshebnikovcom/jpeg/bio/6klass/kornilova/%D»,»rh»:»mnogo-reshebnikovcom»,»rid»:»LI4wcMGciOZUhM»,»rt»:0,»ru»:» «,»sc»:1,»st»:»Много решебников ком»,»th»:90,»tu»:» \u003dtbn:ANd9GcQCwYOoDgXW1WCqWQBy1p9ZRn2mxyEtEIe752rK2xXHEWeohqdDl_v2PB8″,»tw»:110 «cr»:6,»id»:»bBXAHAayx1Bs6M:»,»ml»:»600″:»bh»:90,»bw»:65,»oh»:1030,»ou»:» ,%20%D0%B5%D0%B3%D0%BE%20%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D0%B8%20%D0%B7%D0%BD%D0%B0%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5jpg»,»ow»:766,»pt»:»mnogo-reshebnikovcom/jpeg/bio/6klass/kornilova/%C»,»rh»:»mnogo-reshebnikovcom»,»rid»:»LI4wcMGciOZUhM»,»rt»:0,»ru»:» «,»sc»:1,»st»:»Много решебников ком»,»th»:97,»tu»:» \u003dtbn:ANd9GcSWiE6zXTTNlGVQCiAnFmZ3uyXCHn3m7vdXpwmTMZo4ZHSueLeNyQRac-g»,»tw»:72 «cr»:3,»id»:»qAlhA1bYmgAE0M:»,»ml»:»600″:»bh»:90,»bw»:97,»oh»:726,»ou»:» «,»ow»:810,»pt»:»gdz-putinabiz/gdz_biologiya/6klass/ponomareva/tet»,»rh»:»gdz-putinabiz»,»rid»:»qWLp7FyETXFQeM»,»rt»:0,»ru»:» «,»sc»:1,»st»:»ГДЗ-Путинабиз»,»th»:91,»tu»:» \u003dtbn:ANd9GcQzySiXHndirHrbQy2ho818rKQ_SrLq_oSQpZ4AJ8xesyKYhI3idpwVAQ»,»tw»:102 «id»:»67I8w1jjjacDNM:»,»ml»:»600″:»bh»:90,»bw»:119,»oh»:593,»ou»:» «,»ow»:800,»pt»:»gdz-putinainfo/wp-content/uploads/2014/08/6-klass»,»rh»:»gdz-putinainfo»,»rid»:»96lAmWu1GQrEjM»,»rt»:0,»ru»:» «,»sc»:1,»st»:»ГДЗ от Путина»,»th»:90,»tu»:» \u003dtbn:ANd9GcRp7erYFcg9lvRyaNzarRIasipOje84-TF9CJNWthwHFKjpCAfyimbF8oc»,»tw»:121 Другие картинки по запросу «решебник по биологии 6 класс учебник пономарева подведем итоги» Жалоба отправлена Пожаловаться на картинки Благодарим за замечания Пожаловаться на другую картинку Пожаловаться на содержание картинки Отмена Пожаловаться Все результаты ГДЗ по биологии 5 класс Пономарева Ответы 5-го класса от ГДЗ ЛОЛ к учебнику биологии автора Пономарева онлайн решебник для учебника по предмету биологии 5 класс автора Пономарева Пособие с готовыми Биология 5- 6 классы Сухова (рабочая тетрадь) ГДЗ по биологии 6 класс рабочая тетрадь Пономарева, Корнилова › Биология/Окр мир › 6 класс Похожие Решебник по биологии за 6 класс авторы Пономарева , Корнилова, Кучменко издательство Вентана-Граф Не найдено: подведем Ответы на вопросы учебника по биологии 5 класса (Пономарева biogdzru/klass/otvety-na-voprosy-uchebnika-po-biologii-5-klassa-ponomareva-nik Похожие Ответы на вопросы учебника по биологии 5 класса ( Пономарева , 5class biol ponomareva §2 § 6 Химический состав клетки §7 Процессы жизнедеятельности клетки Жизнь организмов в морях и океанах — Подведём итоги Рабочая программа по биологии 6 класс ИР Пономарёва › Биология Биологии : 6 класс : учебника для учащихся общеобразовательных вести записи в тетради и делать рисунки через монологические ответы на уроках; на вопросы» и «Выполните задания» раздела « Подведём итоги » со с Рабочая программа по биологии, 6 класс, УМК авторов — Инфоурок › Биология 24 янв 2016 г — Пономарева , ОА Корнилова, ВС Кучменко » Биология : 6 класс : учебник для учащихся Содержание курса биологии в 6 классе направленно на Выдвигать версии решения проблемы, осознавать конечный результат, материал учебника после каждого раздела « Подведем итоги » Гдз по биологии 9 класс пономарева панина корнилова учебник 23 сент 2018 г — Биология , 6 класс , Пономарёва И Учебник входит в систему «Алгоритм Разнообразие и значение плодов Подведём итоги Глава 3 [PDF] Рабочая программа по биологии на 2016–2017 учебный год школа178екатеринбургрф/file/download/1256 Биология : Растения: Учебник для 6 класса общеобразовательной школы Под ред ОА Корни- лова, ВС Кучменко, Кучменко ВС, Пономарева ИН 5 класс пути решения этих проблем; Подведем итоги с73-74 3 ГДЗ от Путина Биология Похожие Перейти к разделу класс — Биология 11 класс Пономарева базовый уровень легко использовать ГДЗ по биологии за 5, 6 ,7,8,9,10 и 11 классы в Кроме подробного решения каждого задания из школьного учебника , авторы Биология 7 класс Пономарева ИН, Корнилова ОА, Кучменко ВС allengorg/d/bio/bio318htm Учебник даёт возможность углублённого изучения биологии в 7 классе Соответствует 6 Клетка — основная единица живого 30 § 7 Особенности строения растительной клетки 33 § 8 Ответы к итоговым заданиям 269 Решебник ГДЗ по биологии 9 класс Пономарева, Корнилова гдз-классрф/load/9_klass/biologija/gdz_poklass_ponomareva/104-1-0-2093 14 сент 2018 г — Ответы по предмету Биология здесь находится ГДЗ по биологии 9 класс ГДЗ по биологии рабочая тетрадь 6 класс Пономарева , Биология 6 класс Методическое пособие Валерия Кучменко , ‎ Людмила Симонова , ‎ Ирина Пономарёва — 2018 — ‎Study Aids Валерия Кучменко, Людмила Симонова, Ирина Пономарёва растений и закономерностях их развития для формирования современных представлений Тесты по биологии — Videourokinet Биология , прохождение бесплатно, без регистрации Возможно создать свои тесты и получать результаты их выполнения в виде удобной таблицы Книга: «Биология 6 класс Учебник» — Пономарева, Кучменко › › Биология Экология › Биология Экология (5-9 классы) Книга: Биология 6 класс Учебник Автор: Пономарева , Кучменко, Корнилова Аннотация, отзывы читателей, иллюстрации Купить книгу по Ответы по биологии на учебник инпономарева оакорнилова вс Ответы по биологии на учебник ин пономарева оакорнилова вскучменко 6 класс Печатная тетрадь по истории 6 класс 30 параграф крючкова ГДЗ решебник по Биологии 6 класс Пономарева Корнилова gdzmonsternet › 6 класс › Биология Биология 6 класс Пономарева Корнилова Кучменко 2015; Информатика 6 класс Босова 2015 · Рабочая тетрадь по Используя рисунки 1 и 2 учебника , приведите по три примера растений каждой группы Подведём итоги Учебник по биологии 6 класс читать пономарёва корнилова Учебник по биологии 6 класс читать пономарёва корнилова кучменко See more Тетрадь по обществознанию иванова хотеенкова 6 класс ответы ГДЗ рабочая тетрадь по биологии 6 класс Пономарева Корнилова › Решебники › 6 класс › Биология Первая и вторая часть рабочей тетради по биологии для 6 класса И Пономаревой , О Корниловой и В Кучменко продолжает тематику растений и ГДЗ ответы по биологии 6 класс рабочая тетрадь Пономарева Ответы к рабочей тетради по биологии 6 класс Пономарева Корнилова Кучменко Подведём итоги Что вы узнали из материалов главы 1 «Наука о Решебник по биологии 6 класс › ГДЗ › 6 класс › Биология Похожие Самые подробные решения и гдз по биологии для 6 класса на 2018 учебный год Биология 6 класс рабочая тетрадь Пономарева Корнилова авторы: ГДЗ по Биологии за 6 класс рабочая тетрадь Пономарева ИН Сборник готовых домашних заданий (ГДЗ) рабочая тетрадь по Биологии за 6 класс , решебник Пономарева ИН, Корнилова ОА, Кучменко ВС самые Пояснения к фильтрации результатов Мы скрыли некоторые результаты, которые очень похожи на уже представленные выше (44) Показать скрытые результаты В ответ на официальный запрос мы удалили некоторые результаты (1) с этой страницы Вы можете ознакомиться с запросом на сайте LumenDatabaseorg В ответ на жалобу, поданную в соответствии с Законом США «Об авторском праве в цифровую эпоху», мы удалили некоторые результаты (1) с этой страницы Вы можете ознакомиться с жалобой на сайте LumenDatabaseorg Вместе с решебник по биологии 6 класс учебник пономарева подведем итоги часто ищут гдз по биологии 6 класс пономарева учебник лабораторные работы гдз по биологии 6 класс пономарёва учебник гдз по биологии шестой класс пономарёва учебник биология 6 класс пономарева учебник гдз по биологии 6 класс пономарева рабочая тетрадь гдз по биологии 6 класс пономарева корнилова кучменко учебник 2013 гдз по биологии 6 класс учебник пономарева корнилова кучменко ответы учебник по биологии 6 класс пономарева фгос читать онлайн Ссылки в нижнем колонтитуле Россия — Подробнее… Справка Отправить отзыв Конфиденциальность Условия Аккаунт Поиск Карты YouTube Play Новости Почта Контакты Диск Календарь Google+ Переводчик Фото Ещё Документы Blogger Hangouts Google Keep Подборки Другие сервисы Google

Страница не найдена

Новости

16 мар

В Калининградской области стали известны участники региональной сборной Всероссийской олимпиады школьников.

15 мар

Большинство российских родителей (55%) в целом удовлетворены уровнем школьного образования, следует из результатов опроса, проведённого Skysmart.

15 мар

Педагог дошкольного и начального образования, логопед Анна Мельникова рассказала, нужно ли обучать выпускника детского сада чтению перед поступлением в первый класс.

14 мар

Самым популярным предметом по выбору на ЕГЭ в Московской области в 2022 году стало обществознание. Его намерены сдавать почти 20 тыс. человек.

14 мар

В Тюменской области 600 школьников стали победителями и призёрами регионального этапа Всероссийской олимпиады школьников.

14 мар

Из-за сообщений о минировании были эвакуированы ученики и сотрудники всех школ, техникумов и колледжей Камчатского края. Об этом сообщили в пресс-службе правительства региона.

11 мар

В Министерстве внутренних дел Германии прокомментировали поджог входа в спортзал германо-российской школы Ломоносова в Берлине.

Урок 15. Жизнедеятельность корня. Раздел 4. Корень

Методическое пособие разработки уроков биологии 6класс

Тип урока — комбинированный

Методы: частично-поисковый, про­блемного изложения, репродуктивный, объясни­тельно-иллюстративный.

Цель:

— осознание учащимися значимости всех обсуждаемых вопросов, умение строить свои отношения с природой и обществом на основе уважения к жизни, ко всему живому как уникальной и бесценной части биосферы;

Задачи:

Образовательные: показать множественность факторов, действующих на организмы в природе, относительность понятия «вредные и полезные факторы», многообразие жизни на планете Земля и варианты адаптаций живых существ ко всему спектру условий среды обитания.

Развивающие: развивать коммуникативные навыки, умения самостоятельно добывать знания и стимулировать свою познавательную активность; умения анализировать информацию, выделять главное в изучаемом материале.

Воспитательные: 

Формирование экологической культуры на основе признания ценности жизни во всех её проявлениях и необ­ходимости ответственного, бережного отношения к окру­жающей среде.

Формирование понимания ценности здорового и без­опасного образа жизни

УУД

Личностные:

воспитание российской гражданской идентичности: патриотизма, любви и уважения к Отечеству, чувства гордости за свою Родину;

Формирование ответственного отношения к учению;

    3) Формирование целостного мировоззрения, соответ­ствующего современному уровню развития науки и обще­ственной практики.

    Познавательные: умение работать с различными источниками информации, пре­образовывать её из одной формы в другую, сравнивать и анализировать информацию, делать выводы, готовить сообщения и презентации.

    Регулятивные: умение организовать самостоятельно выполнение заданий, оценивать правильность выполнения работы, рефлексию своей деятельности.

    Коммуникативные: Формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками, старшими и младшими в процессе образовательной, общественно полезной, учебно-исследовательской, творческой и дру­гих видов деятельности.

    Планируемые результаты

    Предметные: знать — понятия «среда обитания», «экология», «экологические факторы» их влияние на живые организмы, «связи живого и неживого»;. Уметь — определять понятие «биотические факторы»; характеризовать биотические факторы, приводить примеры.

    Личностные: высказывать суждения, осуществлять поиск и отбор информации; анализировать связи, сопоставлять, находить ответ на проблемный вопрос

    Метапредметные:.

    Умение самостоятельно планировать пути достиже­ния целей, в том числе альтернативные, осознанно выби­рать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач.

    Формирование навыка смыслового чтения.

      Форма организации учебной деятельности – индивидуальная, групповая

      Методы обучения: наглядно-иллюстративный, объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, самостоятельная работа с дополнительной литературой и учебником, с ЦОР.

      Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в другой, обобщение.

      Цели: дать представление о жизнедеятельности корня, об усло­виях, необходимых для его нормальной жизнедеятельности; по­знакомить с составом и основными свойствами почвы, значением почвы для растений, с основными удобрениями и способами их применения; дать представление о гидропонике как одном из спо­собов выращивания растений.

      Оборудование и материалы: таблицы: «Клеточное строение корня», «Проводящая ткань растений», гербарии растений; обо­рудование, необходимое для опытов, а также результаты опытов, которые невозможно провести в течение урока.

      Ключевые слова и понятия: корневое давление, поглощение воды и минеральных веществ корнем, дыхание корней, значение темпе­ратуры для жизнедеятельности корней, почва, гидропоника.

      Ход урока

      Актуализация знаний

        Ответьте на вопросы.

        Что такое зона деления корня?

        Что такое ткань?

        Какой тканью представлена зона роста корня?

        Опишите строение корневого волоска.

        Для какой зоны корня характерно наличие корневых во­лосков?

        Что такое сосуды?

        Какие сосуды присутствуют в корне растения?

        В чем состоит основное отличие сосудов древесины и луба?

          Изучение нового материала

            Рассказ учителя с элементами беседы

              Каковы основные функции корня? (Ответы учащихся. )

              Мы уже говорили, что основной функцией корня, кроме

              укрепления растения в почве, является поглощение воды с рас­творенными в ней минеральными веществами.

              Но как это доказать? (Учащиеся высказывают свои пред­положения.)

              Наглядно продемонстрировать, что корни поглощают воду, можно на очень простом опыте. Надо взять проросток фасоли, гороха или тыквы, аккуратно выкопать его, промыть корневую систему и поместить в пробирку с водой. Вода должна покрывать только корневую систему растения. На поверхность воды нальем


               

              тонкий слой подсолнечного масла для того, чтобы вода не испа­рялась. Отметим на стекле уровень воды в пробирке. Через один- два дня уровень воды в пробирке станет заметно ниже. Это корни нашего проростка поглотили воду и доставили ее наверх, к стеблю и листьям.

              Для того чтобы поднять воду даже на небольшую высоту, нужна определенная сила. Силу, обеспечивающую подачу воды от корней растения вверх, к стеблям и листьям, называют кор­невым давлением.

              Вода никогда не пойдет из колодца вверх, если не создать давление в шланге при помощи насоса. Так и корни. Поглощая воду из почвы, они подают ее вверх под давлением. Представьте, каким должно быть давление, чтобы доставить влагу от корней к верхушке большого дерева! Давайте проведем опыт, наглядно демонстрирующий силу корневого давления.

              Опыты

                ОПЫТ, ПОКАЗЫВАЮЩИЙ СИЛУ КОРНЕВОГО ДАВЛЕНИЯ

                Оборудование: трех-, четырехнедельное растение фасоли; стек­лянная трубка чуть большего диаметра, чем диаметр стебля; рези­новая пробка; пластилин; штатив.

                Ход опыта

                Срежем растение на расстоянии 2—4 см от уровня почвы очень острым ножом. Наденем на него резиновую пробку с отвер­стием. Сверху на пробку наденем стеклянную трубку и укрепим ее на штативе в вертикальном положении. Место соединения стеб­ля растения и пробки для герметичности залепим пластилином.

                  Польем растение теплой водой.

                    Итог. Через некоторое время заметим, что в стеклянной труб­ке появилась жидкость.

                    Вывод. Корни поглощают воду из почвы и поднимают ее по сосудам вверх, к стеблям и листьям.

                    Но как доказать, что растения поглощают не только воду, но и растворенные в ней минеральные вещества? Для этого про­ведем следующий опыт.

                    Самостоятельная работа учащихся с учебником

                    Пользуясь текстом учебника перечислите основные минеральные соли, необходимые ра­стениям, а также основные минеральные удобрения и пра­вила их внесения.

                    Закрепление знаний и умений

                    Ответьте на вопросы.

                    Каковы основные функции корня?

                    Что такое корневое давление?

                    Опишите опыт, показывающий силу корневого давления.

                    Опишите опыт, доказывающий, что корень поглощает воду.

                    Опишите опыт, доказывающий, что минеральные вещества поглощаются корнем и перемещаются по стеблю к листьям.

                       

                      Жизнедеятельность корня. Корневое давление

                       

                       

                       

                       

                      Корневое давление и транспирация

                       

                       

                      Ресурсы:

                      И. Н. Пономарёва, О.А. Корнило­ва, В.С. Кучменко Биология : 6 класс : учебник для учащихся общеобразо­вательных учреждений

                      Серебрякова Т.И., Еленевский А. Г., Гуленкова М. А. и др. Биология. Растения, Бактерии, Грибы, Лишайники. Пробный учебник 6—7 классов средней школы

                      Н.В. Преображенская Рабочая тетрадь по биологии к учебнику В В. Пасечника «Биология 6 класс. Бактерии, грибы, растения»

                      В.В. Пасечника. Пособие для учителей общеобразовательных учреждений Уроки биологии. 5—6 классы

                      Калинина А.А. Поурочные разработки по биологии 6класс

                      Вахрушев А.А., Родыгина О.А., Ловягин С.Н. Проверочные и контрольные работы к

                      учебник «Биология», 6-й класс

                      Биоуроки http://biouroki.ru/material/lab/2.html

                      Сайт YouTube: https://www.youtube.com /

                      Хостинг презентаций

                      — http://ppt4web. ru/nachalnaja-shkola/prezentacija-k-uroku-okruzhajushhego-mira-vo-klasse-chto-takoe-ehkonomika.html

                      Развитие области для исследования дальнего космоса

                      Abstract

                      Исследования здоровья космонавтов и модельных организмов выявили шесть особенностей биологии космических полетов, которые определяют наше текущее понимание фундаментальных молекулярных изменений, происходящих во время космических путешествий. Особенности включают окислительный стресс, повреждение ДНК, нарушение регуляции митохондрий, эпигенетику (включая регуляцию генов), изменения длины теломер и сдвиги микробиома. Здесь мы рассмотрим известные опасности пилотируемых космических полетов, как космический полет влияет на живые системы посредством этих шести фундаментальных особенностей, а также связанные с этим риски для здоровья, связанные с исследованием космоса.Мы также обсуждаем важные вопросы, связанные со здоровьем и безопасностью астронавтов, участвующих в будущих миссиях, особенно запланированных длительных и марсианских миссиях.

                      Ключевые слова: космический полет, космическая биология, аэрокосмическая медицина, мультиомика, окислительный стресс, повреждение ДНК, митохондрии, эпигенетика, теломеры, микробиом от молекулярного до физиологического уровня и определить ключевые проблемы, связанные с обеспечением совместимости космических исследований со здоровьем человека.

                      Введение

                      С тех пор как в 1957 году в космос была запущена первая собака (лайка), исследования биологии космических полетов и аэрокосмической медицины привели к новым открытиям уникальных биологических реакций на космическую среду. Основная цель Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) и других космических агентств, таких как Японское агентство аэрокосмических исследований (ДЖАКСА), Европейское космическое агентство (ЕКА), Государственная корпорация космической деятельности «Роскосмос» (РОСКОСМОС), Китайское национальное космическое управление (CNSA). ) исторически заключалась в расширении научных знаний на благо человечества (Национальный закон об аэронавтике и космосе, 1958 г. ; Управление научной миссии НАСА, 2020 г.).Это включает в себя более глубокое понимание Вселенной, а также перепрофилирование космических исследований для развития науки и технологий на Земле. Например, технология, разработанная в ходе космических полетов, привела к созданию телефонов с камерами, липучок и протезов (NASA, 2019). Аналогичным образом биология космических полетов создает богатство научных знаний и технологий, которые вносят вклад в земные медицинские и биологические науки.

                      Большая часть исследований космической биологии посвящена рискам космической среды для здоровья человека.В частности, двумя основными опасностями для здоровья, связанными с космическими полетами, являются космическая радиация и микрогравитация. Космическое излучение в основном состоит из протонов высоких энергий, образующихся в результате событий с солнечными частицами (SPE), тяжелых ионов, содержащихся в галактических космических лучах (GCR), и вторичных частиц, возникающих в результате взаимодействия с защитой космического корабля (Chancellor et al. , 2014). Примечательно, что Международная космическая станция (МКС) совершает кругосветное путешествие по низкой околоземной орбите (НОО), как и все предыдущие миссии с экипажем, кроме Аполлона.Миссии на НОО выигрывают от защитного воздействия магнитосферы Земли (Hassler et al., 2014), но предстоящие исследовательские миссии на Луну, Марс и за их пределы подвергнут членов экипажа повышенному GCR и, вероятно, высокоинтенсивному SPE. Кроме того, риски для здоровья от космической радиации усугубляются микрогравитацией, ограниченным контактом с Землей и физиологическими и психологическими последствиями длительного изолированного заключения в закрытой и враждебной экосистеме ().

                      Поток информации из космической среды.

                      Космическая среда представляет собой несколько различных опасностей (расстояние, заключение, враждебная/закрытая среда, радиация и микрогравитация), которые имеют риски для здоровья и последствия, затрагивающие несколько систем органов. Мониторинг космической среды и астронавтов помогает в наземных симуляциях и летных испытаниях. Эти итоговые анализы и эксперименты приводят к разработке контрмер, точно нацеленных на использование результатов моделей риска и прогнозов для снижения рисков и последствий для здоровья, связанных с опасностями космической среды.Этот информационный поток представляет собой замкнутый цикл с обратной связью на нескольких уровнях, например, модели могут выявить новые риски, а реализация контрмер может изменить модели.

                      В этом обзоре мы обрисовываем основные биологические особенности, связанные с космическими полетами, которые связаны с риском для здоровья человека и аэрокосмической медициной (). Эти функции могут служить руководством для будущих фундаментальных и прикладных исследований в области космической биологии, включая персонализированную медицинскую терапию для космонавтов и разработку мер противодействия.Мы также перечисляем биологические данные космических полетов и ресурсы биологических образцов, находящиеся в открытом доступе, доступные по запросу научного сообщества.

                      Биологические особенности космического полета.

                      Эксперименты и анализы были разработаны как на Земле, так и в космосе для изучения влияния космических полетов на биологию и физиологию человека. Субъекты варьируются от растений, клеточных культур, нечеловеческих животных и людей. В космосе опасности, изложенные в общих чертах, выделены здесь, поскольку они представляют риск для здоровья и вызывают многие физиологические изменения, наблюдаемые во время космического полета.На Земле эти опасности моделируются в различных экспериментах и ​​средах. Например, постельные исследования, облучение больных раком и альпинистов помогают имитировать некоторые опасности, с которыми сталкиваются в экстремальных условиях космоса, и дают некоторое представление об их влиянии на физиологию человека. Эти эксперименты включают несколько анализов в нескольких системах, включая познание, зрение, отходы, кровь, жидкость и посмертные измерения тканей. В совокупности эти эксперименты и анализы выявляют значительные повторяющиеся молекулярные и клеточные особенности космического полета, включая повреждение ДНК, окислительный стресс, нарушение регуляции митохондрий, сдвиги микробиома, эпигенетические изменения и динамику длины теломер. Эти особенности помогают понять, что движет некоторыми системными и физиологическими последствиями космического полета.

                      Опасности, связанные с полетом человека в космос

                      Фундаментальные биологические особенности, связанные с космической средой, возникают в ответ на многочисленные опасности, связанные с космическим полетом. Основные опасности космических полетов, влияющие на биологию человека (), описаны ниже.

                      Космическая радиация

                      Воздействие ионизирующего излучения () является серьезным риском для здоровья во время предстоящих полетов в дальний космос.Космическая радиационная среда включает энергичные солнечные частицы, испускаемые во время солнечных вспышек и корональных выбросов массы, и ГКЛ, состоящие из электронов и позитронов (2%), протонов (85%), ядер гелия (12%) и более тяжелых ионов, отнесенных к как частицы с высоким зарядом и высокой энергией (HZE; 1%) (Durante and Cucinotta, 2008). В то время как ТПЭ возникают спорадически и могут быть экранированы космическими кораблями (Nelson, 2016), воздействие на здоровье хронического воздействия GCR, особенно частиц HZE, вызывает особую озабоченность из-за их ионизирующей природы, высокой проникающей способности и выделения высокой энергии (Niemantsverdriet et al. ., 2012). На МКС астронавты частично защищены магнитным полем Земли, но продолжают получать среднюю дозу облучения 100–200 мЗв/год (Cucinotta and Durante, 2006), в то время как годовой предел облучения для профессиональных радиационных работников составляет 50 мЗв/год (Cucinotta, 2010). Дозы, полученные во время будущего полета на Марс, будут еще выше, до 350 мЗв/год в течение ~3-летней миссии (Zeitlin et al., 2013; Iosim et al., 2019), и будут в основном состоять из высокобиологически активных ГКЛ. Поэтому понимание биологических эффектов GCR и их компонентов имеет центральное значение для планирования миссий за пределами защиты магнитосферы Земли.Кроме того, воздействие ионизирующего излучения во время космического полета происходит при очень низкой мощности дозы (менее 1 мЗв/день) (Zeitlin et al., 2013), поэтому необходимы дополнительные исследования, чтобы понять последствия для здоровья, вызванные хронической низкой мощностью дозы. радиационное облучение (Acharya et al., 2019).

                      Микрогравитация и измененная гравитация

                      Вся жизнь на Земле эволюционировала и приспособилась к единому нисходящему вектору гравитации. В космической среде этот вектор в основном удаляется, что приводит к условиям микрогравитации ().Кроме того, существует ряд различных уровней гравитации на других планетарных телах, с которыми будут сталкиваться космические путешественники, например, на Луне Земли (1/6 G) и Марсе (1/3 G). Кроме того, во время выхода и спуска через атмосферу часто возникают интенсивные силы, во много раз превышающие силу гравитации (3–6 G), которые подвергают биологические системы стрессу. Микрогравитация вызывает клеточную и молекулярную адаптацию и изменения в геноме, эпигеноме, а также протеоме, и эти изменения создают риски для ряда патологий (Demontis et al., 2017). На уровне организма биологические процессы, которые эволюционировали, чтобы реагировать на гравитацию, могут вызывать аномальные физиологические реакции в условиях микрогравитации. Например, жидкости, включая кровь, смещаются вверх к голове и грудной клетке, что приводит к уменьшению объема ног и компенсаторным изменениям сердечно-сосудистой системы (Hughson et al. , 2018). Кости и мышцы также больше не испытывают гравитационной нагрузки и атрофируются в результате процессов ремоделирования, молекулярные механизмы которых изучены лишь частично.Кроме того, синергетические эффекты продолжительной микрогравитации в сочетании с другими опасностями космической среды могут усугубить сложные проблемы со здоровьем у астронавтов, отправляющихся в длительные миссии (Jillings et al., 2020).

                      Заключение и изоляция

                      Путешествие в дальний космос будет ограничивать и изолировать астронавтов в космическом корабле ограниченного размера в течение длительных периодов времени. Длительная физическая и социальная изоляция, а также беспрецедентное расстояние от Земли, вероятно, увеличат психологические, поведенческие и физиологические риски для здоровья (Pagel and Chouker, 2016).Социальная изоляция () была изучена на Земле с использованием аналоговой среды на людях (Basner et al., 2014), а также на животных моделях, демонстрируя, что она может привести к неврологическим нарушениям, включая нарушение функций гиппокампа (Leser and Wagner, 2015) и повышенная тревожность (Wallace et al. , 2009). Кроме того, судя по результатам аналоговых миссий в Арктике, сделанных человеком, изоляция может напрямую способствовать нарушению регуляции иммунитета (Crucian et al., 2014a). Социальная изоляция в сочетании с другими опасностями космического полета может ухудшить результаты, о чем свидетельствуют результаты исследований на животных, подвергавшихся искусственной микрогравитации в сочетании с социальной изоляцией (Tahimic et al., 2019).

                      Враждебная и закрытая среда

                      Непрерывное и продолжительное пребывание в закрытой экосистеме космического корабля представляет собой биологически неблагоприятную и закрытую среду для здоровья космонавтов. Обитаемость космического корабля должна контролироваться на предмет температуры, качества воздуха, микробных обитателей, давления, освещения и шума, чтобы обеспечить эффективные контрмеры для здоровой окружающей среды. Постоянный шум, высокий уровень углекислого газа и ограниченные экосистемы микроорганизмов вместе могут повлиять на сердечно-сосудистое, неврологическое и иммунное здоровье. Например, было продемонстрировано, что уровни окружающего шума способствуют сердечно-сосудистым нарушениям, нарушениям сна и когнитивным нарушениям (Munzel et al., 2020). Кроме того, из-за ограниченной эффективности систем рециркуляции воздуха повышенное содержание CO 2 является обычным явлением на космических кораблях и может привести к гипоксической/гиперкапнической реакции (Beheshti et al., 2018). Наконец, длительное заключение, вероятно, снизит изменчивость микробиома окружающей среды, что может отрицательно сказаться на иммунных функциях и метаболизме астронавтов (Voorhies and Lorenzi, 2016).

                      Расстояние от Земли

                      Последней серьезной опасностью космического полета является расстояние от самой Земли (Longnecker and Molins, 2006) (), которое вызывает психологический стресс и нарушает командную динамику (Stuster, 1996). Расстояние от Земли дополнительно ограничит возможности медицинского лечения и другого оборудования из-за задержек связи, ограниченных медицинских возможностей на борту и отсутствия быстрой эвакуации или немедленного спасения во время миссий за пределами низкой околоземной орбиты. Таким образом, существует неудовлетворенная потребность в разработке автономной поддержки здоровья для летных медицинских работников, которая может включать хирургические вмешательства (Panesar & Ashkan, 2018), дальнейшее развитие мониторинга состояния здоровья и носимых датчиков (Bellisle et al., 2020), медицинской диагностики с помощью искусственного интеллекта, бортовой генетики и возможностей секвенирования (Castro-Wallace et al., 2017, McIntyre et al., 2019), а также моделей прогнозирования риска для здоровья (Chancellor et al., 2018; Scott и др., 2020 [неопубликованные данные]).

                      Проблемы симуляции и моделирования космической среды

                      С самого начала полета человека в космос НАСА и международные партнеры следят за здоровьем астронавтов и отправляют в космос эксперименты с биологической полезной нагрузкой.Помимо исследований на людях, различные организмы летали в полезной нагрузке для характеристики биологических эффектов космических полетов: морские ежи, перепела, стволовые клетки, соя, бактерии, медузы, арабидопсис thaliana, нематоды, дрожжи, плодовые мушки, крысы, тритоны, редис и мыши. Хотя последние системы доставки полезной нагрузки для космических запусков снизили затраты, расходы на отправку людей в космос и проведение экспериментов с полезной нагрузкой в ​​космическом полете по-прежнему несколько экстраординарны по сравнению с экспериментами на Земле. Кроме того, чтобы продвинуть область знаний, научные данные ограничены ограниченным экспериментальным N и общим ограниченным объемом данных и экспериментов космических полетов.Таким образом, есть необходимость в расширении этих исследований, проводимых в космосе.

                      Моделирование наземных космических полетов, аналоги земной окружающей среды и наземные исследования нарушений здоровья, связанных с космическими полетами, могут ускорить открытие эффективных контрмер и базовой биологической адаптации (). Некоторые опасности и факторы стресса, такие как социальная изоляция и окружающий шум, сравнительно легко воспроизвести в среде, аналогичной человеческой (Nasrini et al., 2020), но моделировать микрогравитацию и ионизирующее излучение на Земле значительно сложнее. Хотя истинной микрогравитации достичь невозможно, вектор гравитации можно рассредоточить с помощью лабораторных приближений, включая сосуды с вращающимися стенками, клиностаты и машины случайного позиционирования для клеточных, растительных и тканевых моделей (Grimm et al., 2018; Kiss et al. , 2019). Существуют также подвесные устройства для животных моделей (Globus and Morey-Holton, 2016; Mortreux et al., 2018) и имитирующие воздействие на кровоток в космосе с помощью постельного режима для людей (Koppelmans et al., 2017). Смоделированная микрогравитация у людей и грызунов успешно сочеталась с другими факторами стресса, связанными с космосом, такими как повышенный уровень CO 2 (Lee et al., 2019), ионизирующее излучение (Kwok et al., 2019) и социальная изоляция (Tahimic et al., 2019).

                      Космическую радиационную среду сложно смоделировать на Земле, поскольку она включает в себя хроническое длительное воздействие смешанных полей ионизирующего излучения с низкой мощностью дозы. Обычно на земле она приблизительно равна той же общей дозе острого облучения, например гамма-лучей и рентгеновских лучей. Недавно разработанный метод моделирования ГКЛ в Лаборатории космической радиации НАСА (NSRL) (Simonsen et al., 2020) показал многообещающие результаты на клеточных, тканевых и животных моделях (Malkani et al., 2020 [неопубликованные данные]; Пол и др., 2020 г.; Вуу и др., 2020). Доступные в настоящее время имитаторы облучения с низкой мощностью дозы включают источники гамма-излучения (Bellone et al., 2016), помещение для животных с хроническим нейтронным облучением (Borak et al., 2019) и серию низкодозовых фракционированных облучений в NSRL.

                      Шесть фундаментальных молекулярных и клеточных характеристик космического полета

                      В литературе описано множество характеристик биологической реакции космического полета, которые возникают в результате шести основных изменений на молекулярном и клеточном уровне.Здесь мы сопоставили биологические реакции с их известными биологическими механизмами и связали эти изменения с фенотипическим и физиологическим воздействием (1).

                      Окислительный стресс

                      Первой особенностью биологии космических полетов является повышенный окислительный стресс (), который является одной из основных реакций на условия космического полета, которые могут вызвать повреждение ДНК. Окислительный стресс возникает, когда количество свободных радикалов превышает естественные антиоксидантные возможности клетки (Spitz et al., 2004). Воздействие космической радиации, гипоксии и микрогравитации увеличивает выработку клетками активных форм кислорода и азота (АФК, АФК), что было измерено у 13 астронавтов в длительных (> 4 месяцев) миссиях МКС (Гудвин и Кристофиду-Соломиду, 2018 г.) и уровни 8-оксо-гуанозина в моче 59 астронавтов (da Silveira et al., 2020). Сосредоточившись на радиационно-индуцированном окислительном повреждении, LET-зависимая реакция окислительного стресса также наблюдалась в иммунных клетках человека ex vivo (Pariset et al., 2020a [неопубликованные данные]). На физиологическом уровне окислительный стресс и окислительно-восстановительный дисбаланс способствуют связанным с космическим полетом нарушениям регуляции сердечно-сосудистой, иммунной, неврологической и метаболической систем.

                      Повреждение ДНК

                      Второй особенностью является повреждение ДНК (). Повреждение ДНК создается ионизирующим излучением, которое вызывает разрывы ДНК либо путем прямого взаимодействия с молекулой ДНК, либо посредством непрямого радиолиза (Hall and Giaccia, 2006).В то время как одноцепочечные разрывы легко репарируются с помощью механизмов эксцизионной репарации (Hall and Giaccia, 2006), двухцепочечные разрывы (DSBs) включают более сложные процессы репарации. Риск неправильного восстановления может вызвать остановку клеточного цикла, гибель клеток, мутации, хромосомные перестройки (Costes et al., 2010; Sridharan et al., 2015) и последующий канцерогенез (Tang et al., 2015).

                      В отличие от излучения с низкой ЛПЭ, частицы HZE в космической среде отдают свою энергию вдоль плотно ионизирующих дорожек, пересекая тысячи клеток и доставляя повышенные локальные дозы в ядрах клеток (Magee and Chatterjee, 1980).Этот отчетливый характер энерговыделения отвечает за высокую относительную биологическую эффективность (ОБЭ) в отношении канцерогенеза, особенно для компонентов GCR с высокой ЛПЭ, таких как 12 C, 20 Ne, 28 Si, 48 Ti и 56 . Fe (Какао и др., 2016). Действительно, DSB, генерируемые частицами HZE, группируются в радиационно-индуцированные очаги (RIF) (Chiolo et al., 2011) и, как правило, восстанавливаются медленнее по сравнению с отдельными DSB, индуцированными излучением с низкой ЛПЭ (Pariset et al., 2020b). Поскольку один RIF может содержать несколько разрывов, его интерпретация сложна и учитывает способность распознавания повреждений, эффективность репарации, сложность повреждения и функцию меченого белка (Costes et al., 2006; Han et al. др., 2006).

                      Повреждение ДНК было недавно впервые продемонстрировано у космонавтов на основе направленной геномной гибридизации, которая выявила увеличение внутрихромосомных инверсий во время и после космического полета, что потенциально связано с повреждением стволовых клеток, клональным гематопоэзом и/или нестабильностью. Гарретт-Бакельман и др., 2019; Luxton et al., 2020a [неопубликованные данные]; Luxton et al., 2020b [неопубликованные данные]; Trinchant et al. , 2020 [неопубликованные данные]). Изучение чрезвычайно радиотолерантных организмов, таких как тихоходки, выявило уникальный белок-супрессор повреждений, который потенциально может помочь защитить ДНК от повреждений, возникающих в результате хронического воздействия космической радиации (Westover et al., 2020 [неопубликованные данные]).

                      Нарушение регуляции митохондрий

                      Третьей важной особенностью биологической реакции на космический полет является дисфункция митохондрий, которая также тесно связана с окислительным стрессом ().На митохондриальную дисфункцию может указывать снижение экспрессии генов митохондриального окислительного фосфорилирования (OXPHOS), кодируемых ядерной ДНК (яДНК), с выраженной компенсаторной индукцией генов OXPHOS, кодируемых мтДНК. Недавно было показано, что митохондриальный OXPHOS и связанное с ним окисление жирных кислот нарушены у космонавтов, что согласуется с их повышенным системным уровнем липидов (Garrett-Bakelman et al., 2019). Дополнительные данные от мышей, летающих в космос, также показали, что функция печени напрямую регулирует уровни углеводов и липидов (da Silveira et al. , 2020). Таким образом, изменения в системной митохондриальной функции, которые изменяют окисление субстрата, должны изменять уровни субстрата и функцию печени. Дополнительные доказательства митохондриального нарушения у астронавтов включают повышенную продукцию митохондриальных АФК, связанную с повышенным уровнем 8-гидроксидезоксигуанозина (продукта окисления ДНК) и простагландинов, снижение механизмов антиоксидантной защиты и измененные циркадные ритмы со сниженным соотношением НАД+/НАДН, нарушающим деацетилирование Sirt1 BMAL (Накахата и др., 2008). Фактически, мультиомический анализ реакции человека и мыши на космический полет показал, что одним из наиболее важных физиологических изменений является нарушение регуляции митохондрий (da Silveira et al., 2020).

                      Ионизирующее излучение индуцирует АФК не только в клеточной цитоплазме, но и в митохондриях, которые занимают значительную площадь клетки и, таким образом, являются частой мишенью радиационного воздействия (Leach et al., 2001). Амплификация митохондриальных АФК с помощью ионизирующего излучения приводит к мутациям в митохондриальной ДНК и последующему нарушению экспрессии критических белков для митохондриальных и клеточных функций (Azzam et al., 2012). Примечательно, что окислительные повреждения в митохондриальной ДНК (мтДНК) в несколько раз выше, чем в ядерной ДНК (Richter, 1992), что может быть связано с отсутствием защитных гистоновых белков и менее эффективными механизмами репарации ДНК для мтДНК (Wiseman and Halliwell, 1996). ). Кроме того, между образцами волос космонавтов до и после полета наблюдалось значительное снижение соотношения между мтДНК и ядерной ДНК, а также значительное снижение экспрессии генов, связанных с окислительным стрессом (Indo et al., 2016), и еще больше мтДНК и мтРНК в полете наблюдалось в периферической крови во время первой годовой миссии НАСА (Garrett-Bakelman et al., 2019). Микрогравитация может также привести к другому источнику митохондриального окислительного стресса, независимого от воздействия радиации (Zhang et al. , 2014b).

                      Следует отметить, что астронавты подвергаются хроническому низкоуровневому излучению широкого спектра ионизирующих частиц, в том числе ГКЛ. Помимо разрушения мтДНК, ионизирующее излучение создает митохондриальные АФК, которые повреждают мтДНК, белки и липиды.Центры железа и серы в митохондриальных комплексах OXPHOS I, II и III и митохондриальная аконитаза остро чувствительны к АФК, что приводит к нарушению транспорта электронов и дальнейшему увеличению АФК (Melov et al., 1999). Митохондриальные АФК также модулируют функцию повреждающего ДНК белка ATM, связывающего повреждение ДНК и функцию митохондрий (Sharma et al., 2014). Учитывая, что нарушение функции митохондрий является постоянным следствием космического полета, вполне возможно, что эти изменения объясняют некоторые аспекты риска для здоровья.

                      Эпигенетические изменения и изменения регуляции генов

                      Четвертой особенностью космической биологии являются эпигенетические (включая регуляцию генов) изменения. Следует отметить, что многие эпигенетические изменения и изменения экспрессии генов были обнаружены во время годовой миссии Скотта Келли (Garrett-Bakelman et al., 2019), но большинство из них вернулись к норме по возвращении на Землю, а некоторые участки были изменены даже меньше, чем на наземный контроль (его брат-близнец Марк Келли, за то же время). Например, общий ландшафт метилирования ДНК Скотта был менее разнообразным, чем у Марка, даже после года в космосе.Это указывает на то, что жесткое и надежное регулирование сна, приема пищи, ежедневных упражнений и взаимодействия с окружающей средой на МКС может фактически ограничивать эпигенетические изменения. Тем не менее, другие работы по ландшафтам хроматина из отсортированных клеток и секвенированию отдельных клеток (scATAC-seq, scRNA-seq) показали значительные различия в доступности хроматина и уровнях эпитопов до и после космического полета (Gertz et al., 2020; Malkani et al., 2020).

                      В частности, деконденсация хроматина после индукции DSB (Krawczyk et al. , 2012) улучшает доступность белков репарации ДНК (Chiolo et al., 2011) и поиск гомологии во время репарации (Miné-Hattab and Rothstein, 2012). Как следствие, деконденсация хроматина является основным механизмом радиационно-индуцированной эпигенетики, стимулируя транскрипцию генов (Handy et al., 2011). В дополнение к DSB было показано, что АФК непосредственно модулируют конденсацию хроматина (Coluzzi et al., 2019), что указывает на то, что окислительный стресс, вызванный как радиацией, так и микрогравитацией (Adrian et al., 2013), может вызывать эпигенетические изменения посредством релаксации хроматина.

                      Динамика длины теломер

                      Пятая особенность космического полета представлена ​​изменениями в теломерах. Концы хромосом человека покрыты теломерами, тандемными наборами повторяющихся G-богатых последовательностей и ассоциированных белков, которые служат для защиты концов хромосом от деградации. Теломеры также сохраняют стабильность генома, предотвращая распознавание естественных концов хромосом как DSB и запуская несоответствующие DDR. Из-за «проблемы конечной репликации» длина теломер сокращается при делении клеток и, следовательно, при старении.Окислительный стресс, инфекция и воспаление также способствуют укорочению теломер, как и множество факторов образа жизни, включая стресс (например, пищевой, физический, психологический) и воздействие окружающей среды (например, загрязнение воздуха, радиация). Таким образом, динамика длины теломер (изменения во времени) представляет собой актуальный и интегративный биомаркер для астронавтов, поскольку они могут отражать комбинированные воздействия и опыт, с которыми они сталкиваются в экстремальных условиях космоса. Кроме того, лонгитюдный анализ длины теломер обеспечивает информативный индикатор общего состояния здоровья, старения и траекторий старения, поскольку измененная длина теломер связана с возрастными патологиями, включая деменцию, сердечно-сосудистые заболевания и рак, все состояния, которые потенциально могут повлиять на астронавтов. здоровье и производительность во время и после длительных миссий.

                      Вопрос о старении, связанном с длительным космическим полетом, впервые был рассмотрен у астронавтов путем оценки динамики длины теломер и стабильности генома у близнецов Скотта и Марка Келли, находящихся в космосе и на Земле (Garrett-Bakelman et al., 2019) . В аналогичных исследованиях образцы крови собирали до, во время и после космического полета у группы из десяти неродственных астронавтов и совпадающих по возрасту и полу субъектов наземного контроля [Luxton et al., 2020a [неопубликованные данные]. Самым поразительным наблюдением было удлинение теломер во время космического полета у всех членов экипажа, у которых были доступны образцы в полете, независимо от продолжительности полета, типа образца или средств измерения (Luxton et al., 2020b [неопубликованные данные]). Длина теломер также быстро сокращалась по возвращении на Землю, и в целом у членов экипажа после космического полета было гораздо больше коротких теломер, чем до этого. Хроническое воздействие космической радиации и тесно связанные DDR, а также различные стрессовые реакции потенциально способствуют теломеразозависимым и/или независимым путям поддержания теломер (Bezdan et al. , 2020 [неопубликованные данные]; da Silveira et al., 2020; Grigorev et al., 2020 [неопубликованные данные]; Luxton et al., 2020a [неопубликованные данные]; Luxton et al., 2020b [неопубликованные данные]; Trinchant et al., 2020 [неопубликованные данные]). Хотя окончательные механизмы и временные последствия для здоровья таких резких сдвигов в динамике длины теломер, связанных с космическим полетом, еще предстоит определить, результаты подчеркивают важность мониторинга длины теломер и стабильности генома отдельных членов экипажа как средства оценки общего состояния здоровья, риска заболеваний и старения. ; информацию, которую затем следует учитывать для разработки персонализированной аэрокосмической медицины и контрмер для будущих космонавтов.

                      Сдвиги микробиома

                      Последняя функция вращается вокруг опосредованных космическим полетом сдвигов во взаимодействиях хозяин-микроб. Микробиом — это динамическая экосистема микроорганизмов, которые живут в нас, на нас и вокруг нас, и ее изменения обусловлены несколькими различными факторами. Есть два основных компонента микробиома для изучения в биологии космических полетов. Во-первых, микробиом самих астронавтов может измениться, охватив кишечный, кожный, оральный и другие нишевые микробиомы тела. Результаты исследования NASA Twins продемонстрировали обратимый сдвиг в соотношении Firmicutes к Bacteroidetes (F/B), но общее разнообразие кишечного микробиома сохранилось (Garrett-Bakelman et al., 2019). Астронавты в миссиях продолжительностью от 6 до 12 месяцев также продемонстрировали стабильное или значительное увеличение богатства и разнообразия кишечного микробиома (Voorhies et al., 2019). Точно так же исследование фекалий мышей, летающих на космических челноках и МКС, выявило последовательные сдвиги в микробиоме, связанные с космическими полетами, и увеличение соотношения F/B с увеличением микробного разнообразия (Jiang et al., 2019). Несмотря на эти первоначальные исследования, многое еще не до конца изучено в отношении влияния космических полетов на динамику микробиома и последствия для здоровья (Voorhies et al. , 2019), включая изменения микробиома слюны и реактивацию вирусов (например, герпеса) (Urbaniak et al., 2020).

                      Второй компонент — микробиом среды космического корабля. Секвенирование метагенома дробовика в среде ISS выявило наличие жизнеспособных микробных сообществ (Singh et al., 2018), выявляя случайное увеличение генных факторов устойчивости к противомикробным препаратам и вирулентности. Сравнительный анализ микробного состава МКС с земными аналогами показал, что поверхности окружающей среды МКС отличаются по микробному составу (Lang et al., 2017а; Сингх и др., 2018). Кроме того, исследования показали, что микробиом окружающей среды МКС больше всего напоминает микробиом кожи экипажа (Avila-Herrera et al., 2020). Более того, последовательности полных геномов нескольких сотен штаммов образцов поверхности окружающей среды МКС привели к открытию новых видов. К ним относятся Solibacillus kalamii (Sielaff et al., 2017), Kalamiella piersonii (Singh et al., 2019) и клада Bacillus creus-anthracis (Venkateswaran et al. , 2017).

                      Системные и физиологические риски для здоровья при космических полетах

                      Вышеописанные клеточные и молекулярные реакции при космических полетах имеют серьезные физиологические и системные последствия для здоровья космонавтов. Как указано в , риски для здоровья охватывают несколько различных систем органов и характеризуются риском для астронавтов во время их миссии, а также долгосрочными рисками для здоровья после миссии. Здесь мы рассмотрим наиболее изученные и важные системы органов, на которые повлиял космический полет, и связанные с ним риски для здоровья.К ним относятся сердечно-сосудистая система, центральная нервная система, повышенный риск рака, опорно-двигательный аппарат, иммунная система, желудочно-кишечный тракт, нарушение регуляции циркадной системы и изменения особого зрения.

                      Миссия космонавта или долгосрочные риски для здоровья.

                      (A) Риски для здоровья описываются в зависимости от типа миссии, а также в долгосрочной перспективе. Типы миссий включают в себя низкую околоземную орбиту, вылет и путешествие в дальний космос, посещение Луны и планет.Эти миссии определяются их характеристиками, включая продолжительность миссии, продолжительность возвращения, радиационное воздействие и силу тяжести. Риски для здоровья астронавтов, охватывающие несколько систем органов, включены в цветовую шкалу для обозначения определенных НАСА общих оценок риска безопасности (от низкого до высокого, от зеленого до красного, соответственно) для риска миссии и долгосрочного риска. Далее риски определяются следующим образом: Аэробный = риск снижения физической работоспособности из-за сниженной аэробной способности, аритмия = риск нарушений сердечного ритма, ОЛБ = риск острого радиационного синдрома из-за событий с солнечными частицами (SPE), BMed = риск Неблагоприятные когнитивные или поведенческие расстройства и психические расстройства, рак = риск радиационного канцерогенеза, ЦНС = риск острых (в полете) и поздних эффектов воздействия радиации на центральную нервную систему, DCS = риск декомпрессионной болезни, дегенерация = риск сердечно-сосудистых заболеваний и Другие дегенеративные эффекты тканей от воздействия радиации и вторичных стрессоров космического полета, Пыль = риск неблагоприятного воздействия небесной пыли на здоровье и работоспособность, Выход в открытый космос = риск травм и снижения производительности из-за операций в открытом космосе, Гипобарическая гипоксия = риск ухудшения здоровья и работоспособности экипажа к гипобарической гипоксии, иммунитет = риск неблагоприятного события для здоровья из-за измененного иммунного ответа, медицинский = риск неблагоприятного воздействия lth Результаты и снижение работоспособности из-за заболеваний в полете, Микрохозяин = риск неблагоприятных последствий для здоровья из-за взаимодействия хозяин-микроорганизм, Мышца = риск ухудшения работоспособности из-за снижения мышечной массы, силы и выносливости, Защита пассажиров = риск травмы от динамического воздействия Нагрузки, OI = риск ортостатической непереносимости во время повторного воздействия гравитации, Renal = риск образования камней в почках, SANS = риск нейроглазного синдрома, связанного с космическим полетом (SANS), сенсомоторный = риск нарушения управления космическим кораблем/связанными системами и снижение Мобильность из-за вестибулярных/сенсомоторных изменений, связанных с космическим полетом, сон = риск снижения производительности и неблагоприятных последствий для здоровья в результате потери сна, циркадной десинхронизации и перегрузки на работе, стабильность = риск неэффективных или токсичных лекарств из-за длительного хранения, команда = риск ухудшения работоспособности и поведенческого здоровья из-за неадекватного сотрудничества, координации, общения и психозов Социальная адаптация в команде. B) Будущие запланированные пилотируемые миссии на низкую околоземную орбиту (НОО), Луну и Марс в течение следующего десятилетия до 2030 года. Миссии МКС планируются на протяжении всех лет на НОО.

                      Сердечно-сосудистая дисрегуляция

                      Космический полет устраняет нормальные эффекты нагрузки от силы тяжести на сердечно-сосудистую систему и инициирует «стареющее» ухудшение состояния, включая потерю физической формы, повышение жесткости артерий и развитие резистентности к инсулину. Острые эффекты на физиологию сердечно-сосудистой системы включают снижение объема циркулирующей крови, снижение диастолического давления артериальной крови, уменьшение размера левого желудочка, ортостатическую непереносимость после полета и снижение сократительной способности сердца (Patel, 2020; Walls et al., 2020 [неопубликованные данные]). Космическая радиация усугубляет эффекты микрогравитации, наблюдаемые в сердце и сосудах, наряду с повреждением ДНК и окислительным стрессом (Patel, 2020; Bishawi et al. , 2020 [неопубликованные данные]) ().

                      Ортостатическая непереносимость обычно возникает после полета, когда у многих астронавтов возникают обмороки и тахикардия (Buckey et al., 1996). Космическое излучение у мышей вызывает жесткость аорты (Soucy et al., 2011), ускоренный атеросклероз (Yu et al., 2011), наряду с повышенным окислением ДНК, фиброзом миокарда и изменением сердечной функции (Yan et al., 2014). Мелкие сосуды также реагируют на космическое излучение: происходит потеря микроциркуляторного русла гиппокампа после воздействия ионов железа (Mao et al., 2010), и аналогичным образом в трехмерных моделях микрососудов человека тяжелые ионы вызывают коллапс микрососудов (Grabham et al. ., 2011; Malkani et al., 2020 [неопубликованные данные]).

                      Кроме того, космическое излучение также ингибирует ангиогенез в моделях микрососудов человека и делает это с помощью двух различных механизмов в зависимости от того, состоит ли излучение из легких или тяжелых ионов (Grabham et al., 2013). Легкие ионы в первую очередь ингибируют ранние подвижные стадии образования микрососудов, тогда как тяжелые ионы предотвращают более поздние стадии развития, хотя они также действуют синергетически (Wuu, et al., 2020). В мелких кровеносных сосудах торможение ангиогенеза вызывает постепенную гибель сосудов из-за отсутствия замещения поврежденной сосудистой сети (разрежение), что приводит к патологиям в лишенных ткани (Vernice et al., 2020). На уровне организма разрежение в конечном итоге вызывает боль в конечностях, высокое кровяное давление, долгосрочное повышение риска артериальной гипертензии, артериальной тромбоэмболии, сердечной ишемии и сердечной дисфункции (Abdel-Qadir et al., 2017). Поскольку микрососуды в центральной нервной системе (ЦНС) также повреждаются космической средой, они также могут способствовать нарушениям ЦНС, описанным ниже.

                      Нарушения ЦНС

                      Повреждение ЦНС, вызванное длительным воздействием ГКЛ за пределами магнитного поля Земли, является признанным критическим риском для здоровья при предстоящих миссиях (). Текущие знания о нейротоксичности GCR основаны на моделировании наземных грызунов (Simonsen et al., 2020). Эти моделирующие GCR и их наиболее биологически активные компоненты, частицы HZE, вызывают когнитивный и поведенческий дефицит (Krukowski et al., 2018) коррелирует с нейровоспалением и повреждением нейронов (Parihar et al., 2018). Эти физиологические и поведенческие нарушения продолжаются в течение длительного периода после облучения ГКЛ (Parihar et al., 2018), что указывает на возможность дополнительных неврологических повреждений во время послеполетной реакклиматизации к наземным условиям.

                      Космический полет, имитация микрогравитации и облучение ГКЛ на грызунах и других модельных организмах вызывают одни и те же эффекты ЦНС: воспаление и окислительный стресс на клеточно-тканевом уровне (Santucci et al., 2012), наряду с поведенческими нарушениями (Acharya et al., 2019; Bellone et al., 2016). Таким образом, можно ожидать, что во время полетов в дальний космос комбинированные стрессоры космического полета усугубят повреждение ЦНС. Недавно это было продемонстрировано нарушениями исполнительной функции, вызванными длительным воздействием нейтронов и усугубленными фрагментацией сна (Britten et al., 2019).

                      На основе моделей на животных реакции ЦНС на космический полет и имитацию облучения GCR напоминают различные земные расстройства, включая нормальное неврологическое старение и нейродегенерацию (Clement et al., 2020). Следовательно, воздействие GCR может усугубить возрастное повреждение головного мозга. С другой стороны, механистическое сходство между космическими полетами и неврологическими заболеваниями побуждает к использованию недавно разработанных вычислительных инструментов для перепрофилирования лекарств (Nelson et al., 2019) для обнаружения новых терапевтических целей и одобренных FDA контрмер.

                      Ожидается, что нарушения ЦНС будут перекрываться системными эффектами космического полета, включая иммунную дисфункцию (Mehta et al., 2017), которая может усугубить нейровоспаление через гематоэнцефалический барьер. Это взаимодействие между ЦНС и системным иммунитетом подтверждается открытием, что периферический иммунный фенотип может служить биомаркером поведенческих нарушений после облучения частицами HZE (Krukowski et al., 2018). Таким образом, будет крайне важно оценить гематоэнцефалический барьер как в качестве цели повреждения ЦНС (Bellone et al., 2016), так и в качестве потенциального места для доставки системно применяемых контрмер в мозг (Kariolis et al., 2020). .

                      Повышенный риск рака

                      Рак, вызванный радиацией, является одним из основных рисков при исследовании дальнего космоса (), и космические агентства всего мира установили предельную дозу для карьеры в 1 Зв, связанную с 5.Увеличение риска смертельного рака на 1% (Cucinotta, 2010). За исключением вторичных опухолей, вызванных лучевой терапией на основе частиц (Chung et al., 2013), на Земле нет эквивалента для оценки риска рака от компонентов GCR. По этой причине эпидемиологические исследования выживших после атомных бомбардировок, подвергшихся острой дозе излучения с низкой ЛПЭ, были масштабированы для прогнозирования риска рака от излучения с высокой ЛПЭ с использованием концепции ОБЭ (Cucinotta and Durante, 2006), несмотря на различную картину энерговыделения между фотоны и частицы HZE (Costes et al. , 2006).

                      Из-за сходства заболеваемости раком, вызванным радиацией, у грызунов и человека (Storer et al., 1988), моделирование компонентов ГКЛ на Земле широко применялось к моделям грызунов, показывая более высокую индукцию некоторых опухолей по сравнению с излучением с низкой ЛПЭ. (Кучинотта и др., 2013). В частности, сообщалось о высокой ОБЭ частиц HZE при индукции опухолей молочной железы (Illa-Bochaca et al., 2014), опухолей хардериановой железы (Kennedy et al., 2008), опухоли кожи (Burns et al., 2007), кишечной колоректальный рак (Datta et al., 2013), лейкемогенез (Peng et al., 2009) и гепатоцеллюлярную карциному (Weil et al., 2014). С другой стороны, ионы HZE не более эффективны, чем гамма-лучи, для индукции острого миелоидного лейкоза (Weil et al., 2014) и рака яичников (Watanabe et al., 1998), что может указывать на различные лежащие в основе механизмы индукции эти типы опухолей. Важно отметить, что у грызунов, подвергшихся воздействию ионов HZE, не наблюдалось новых типов опухолей по сравнению со спонтанными опухолями и опухолями, индуцированными низкой ЛПЭ (Bielefeldt-Ohmann et al. , 2012). Требуются дополнительные данные, чтобы лучше понять влияние фракционирования дозы на канцерогенез, учитывая текущие несоответствия (Bielefeldt-Ohmann et al., 2012; Burns et al., 2007; Weil et al., 2014).

                      У людей прогнозы риска развития рака в основном основывались на вычислительных моделях взаимодействия между частицами GCR и биологическими мишенями (Cucinotta et al., 2013). Недавно реакция человека на компоненты GCR была оценена in vitro в большой когорте из более чем 600 здоровых доноров, чтобы принять во внимание индивидуальную изменчивость (Pariset et al., 2020 [неопубликованные данные]). Появление новых 3D-моделей тканей (Low and Giulianotti, 2020) и комплексный анализ системной биологии (Barcellos-Hoff, 2008) предоставят дополнительные данные о реакции человека на реальные условия космического полета для улучшения прогнозов риска рака.

                      Дегенерация мышц

                      Воздействие микрогравитации вызывает потерю мышечной массы, объема и работоспособности (). Этот эффект особенно проявляется в ногах как при коротких, так и при длительных полетах (Fitts et al., 2000). Как и в случае с костями, региональные изменения потери мышц, по-видимому, зависят от роли каждой области в противодействии силе тяжести, и хотя нижние конечности значительно затронуты, мышцы шеи — нет (McNamara et al., 2019). Биохимическое профилирование астронавтов до, во время и после космического полета выявило воспалительные маркеры, управляющие мышечным и костным метаболизмом, что продемонстрировало не только неблагоприятное воздействие микрогравитации во время полета, но и последствия возвращения к гравитации (Gertz et al., 2020).

                      Потеря мышечной массы, вызванная космическим полетом, будь то фактический полет или наземные аналоги, имеет сходство с катаболическими пациентами, переживающими метаболический сбой. Это критическая и сбивающая с толку проблема, потому что недостаточное потребление энергии приведет к тем же самым эффектам. Учитывая, что многие, если не подавляющее большинство, астронавтов не соблюдают требования к потреблению энергии и теряют массу тела, остается вопрос, в какой степени космический полет сам по себе вызывает потерю мышечной массы и производительности, или же эти выводы ошибочны. при неправильном питании.Этот метаболический распад и потребление энергии тесно связаны с митохондриальным биогенезом, и сообщалось, что митохондриальная дисфункция играет центральную роль в этом процессе (Wallace, 2005). Сообщалось даже, что взаимодействие между окислительным повреждением и митохондриальной дисфункцией может привести к мышечной дегенерации в клинике (Civitarese et al., 2007).

                      Упражнения — наиболее очевидная контрмера для здоровья мышц, костей и сердечно-сосудистой системы (Lang et al., 2017b). Однако во время полетов на российской космической станции «Мир» члены экипажа значительно различались по частоте и интенсивности упражнений в полете, но потеря объема мышц ног у всех испытуемых составила почти 20% (LeBlanc et al., 1996). Беговая дорожка второго поколения вместе с усовершенствованным устройством для упражнений с сопротивлением (ARED) была запущена на МКС в 2008 году, что продемонстрировало успех в увеличении мышечной массы тела (Smith et al., 2012; Smith et al. , 2014).

                      Потеря костной массы

                      Потеря костной массы во время космического полета остается главной проблемой для здоровья экипажа из-за множества сопутствующих рисков, включая риск образования камней в почках во время миссии и повышенный риск перелома костей после полета (Smith et al., 2015b; Сибонга и др., 2020) (). Кость теряется во время космического полета в основном из костей, несущих вес, и в среднем за месяц космического полета теряется около 1–1,5% общей плотности костей (Sibonga et al., 2017). Это похоже на количество костей, потерянных за год женщиной в постменопаузе на Земле. Индивидуальная изменчивость является ключевой характеристикой потери костной массы, вызванной космическим полетом (Sibonga et al., 2017), и может дать представление о том, как найти средства для смягчения этой потери. То есть астронавтов можно оценить, чтобы определить, что они сделали по-другому, что привело к потере большей (или меньшей) кости, чем у других астронавтов (например, астронавтов). г., упражнения, диета).

                      Метаболически активная ткань, кость постоянно подвергается обновлению посредством процессов разрушения (резорбции) и формирования. Резорбция кости, оцениваемая прежде всего по экскреции поперечных связей коллагена, увеличивается во время космического полета (Smith et al., 2005; Smith et al., 2015b), независимо от противодействия физической нагрузке. С другой стороны, костеобразование обычно не изменяется или уменьшается во время космического полета без эффективной физической нагрузки на кость (Smith et al., 2005). Вместе повышенный уровень резорбции кости и сниженный или неизменный уровень образования кости во время космического полета приводят к общему отрицательному балансу кальция и приводят к потере костной массы и повышенному риску образования камней в почках (Smith et al., 2015a).

                      Тренировки с отягощениями с использованием ARED на борту МКС позволили астронавтам поддерживать минеральную плотность костей (Smith et al., 2012; Smith et al., 2014), хотя остаются вопросы и опасения относительно костной архитектуры, обмена веществ, качественных силовых воздействий и медикаментозная терапия (Leblanc et al. , 2013). Многие питательные вещества были изучены на предмет их способности уменьшать потерю костной массы, включая кальций (Zorbas et al., 2008), омега-3 жирные кислоты, натрий, белок, калий и витамин K (Smith et al., 2015b). Существуют доказательства того, что радиация, окислительный стресс и здоровье костей также связаны (Tian et al., 2017).

                      Иммунная дисфункция

                      Космический полет вызывает у космонавтов сложную картину иммунной дисфункции (). Эта дисфункция в первую очередь состоит из снижения функции Т- и NK-клеток, изменений в системе распознавания образов моноцитов и гранулоцитов, а также изменений уровня цитокинов.Это проявляется в смещении баланса цитокинов Th2/Th3 в сторону Th3-клеточного иммунитета и легкого персистирующего воспаления, что приводит к субклинической реактивации латентных герпесвирусов (Crucian et al., 2014b; Mehta et al., 2017; Ponomarev et al. , 2017). К неблагоприятным клиническим проявлениям у некоторых членов экипажа относятся легкие инфекционные заболевания, атипичная аллергия и атопический дерматит (Crucian et al. , 2016). Подобный тип иммунной дисфункции наблюдался в животных моделях космических полетов и наземных аналогах (Tahimic and Globus, 2017), в крови космонавтов (Barrila et al., 2016) и спленоциты космических мышей (Baqai et al., 2009). Наблюдения, полученные в результате космических полетов и наземных исследований, показывают, что механические силы могут модулировать пороги стимулирующей реакции Т-клеток человека (Hauschild et al., 2014), что может частично объяснить эффекты космического полета.

                      Кроме того, космический полет, послеполетная реакклиматизация на Земле и имитация дальнего космоса могут вызвать легкое хроническое системное воспаление. О транскриптомных сигнатурах, связанных с воспалением, сообщалось в исследовании Twins Study (Garrett-Bakelman et al., 2019), что согласуется с умеренным повышением уровня воспалительных цитокинов в других исследованиях плазмы астронавтов (Crucian et al., 2014b; Gertz et al., 2020). Точно так же имитация GCR также нарушает иммунные функции на животных моделях, усиливая сердечно-сосудистое воспаление (Boerma et al. , 2015) и нейровоспаление с сопутствующим повреждением нейронов (Acharya et al., 2019; Krukowski et al., 2018).

                      Примечательно, что непрерывные исследования иммунитета, начиная со строительства МКС и заканчивая сегодня, показывают, что более поздние орбитальные экипажи могут иметь улучшенный иммунный статус (Crucian et al., 2020), что было приписано развертыванию на борту МКС определенных поведенческих, физических упражнений и диетических контрмер. Международная группа недавно опубликовала протокол контрмер, специально предназначенный для поддержания иммунной компетентности во время миссий в дальний космос, состоящий из пищевых добавок, особого режима упражнений, методов снятия стресса и фармакологических вмешательств (Makedonas et al., 2019). Дальнейшие контрмеры могут быть разработаны на основе сходства между иммунной дисфункцией, опосредованной космическим полетом, иммунодефицитом и аутоиммунными расстройствами (Crucian et al., 2014б; Mehta et al., 2017), что может позволить использовать лекарства от земных болезней для использования в космических полетах.

                      Повышение заболеваемости печени и нарушение регуляции липидов

                      В последнее время начали накапливаться данные, свидетельствующие о ключевых изменениях печени, связанных с космическим полетом. Наземные аналоги печени животных ISS, Shuttle и микрогравитации имели повреждения, способствующие усилению переработки липидов и жирных кислот (Beheshti et al., 2019; Jonscher et al., 2016). Эти изменения могут привести к фиброзу и неалкогольной жировой болезни печени (НАЖБП).да Силвейра и др. (da Silveira et al., 2020) продемонстрировали, что у астронавтов во время космического полета (в общей сложности 180 дней) отмечалось повышение уровня холестерина (липопротеинов низкой и высокой плотности), причем уровни оставались повышенными до 30 дней после полета. Этот вывод согласуется с повышенным уровнем глюкозы в плазме и диабетогенными реакциями у астронавтов во время космического полета (Tobin et al., 2002), которые были связаны с повышенным риском повреждения печени и НАЖБП в клинике (Xia et al. , 2019) и эстеразы (Schmidt et al., 2020). Кроме того, митохондриальная дисфункция во время космического полета (da Silveira et al., 2020) и повреждение митохондрий из-за повышения АФК могут вызывать накопление липидов, а также могут приводить к развитию НАЖБП (Paradies et al., 2014). Вместе эти результаты указывают на важность разработки контрмер для смягчения потенциального повреждения печени при полетах в дальний космос.

                      Нарушение регуляции циркадных ритмов

                      Отличительной особенностью ограниченной и замкнутой среды космического корабля является нарушение циклов свет-темнота.Например, на МКС интервал от восхода до восхода солнца составляет 90 минут. Кроме того, интервалы интенсивной деятельности на космическом корабле («сменки», такие как запуск вокруг, стыковка, выходы в открытый космос) могут подвергать членов экипажа эквиваленту сменной работы и лишать их сна. Циркадные ритмы присутствуют в различных процессах: от молекулярных (например, экспрессия генов) до системных (например, уровень кортизола) и поведенческих (например, настроение). -24-часовая периодичность или наличие противоречивых сигналов.

                      Изменения циркадных ритмов в космосе были обнаружены у различных модельных организмов. Изменения циркадианных ритмов и экспрессии генов в космическом полете были описаны у Drosophila melanogaster (Ma et al., 2015). Связанные с космосом изменения ритма температуры тела были обнаружены у нечеловеческих приматов в ходе миссий «Космос» (Fuller et al., 1996) и у крыс во время миссий Neurolab (Fuller et al., 2003). Измененная экспрессия генов и путей, связанных с циркадными ритмами, была идентифицирована в образцах грызунов из космических полетов, включая скелетные мышцы (Allen et al., 2009) и ткани печени (Beheshti et al., 2019). Наконец, изменения в циркадных поведенческих ритмах были зарегистрированы в изменениях экспрессии генов астронавтов (Garrett-Bakelman et al., 2019), других астронавтов (Flynn-Evans et al., 2016) и у работающих посменно авиадиспетчеров на Земле (Mizuno и др., 2016).

                      Однако, поскольку значительная часть белков или транскриптов в данной ткани может демонстрировать суточные или циркадные изменения (Zhang et al. , 2014a), с образцами в один момент времени невозможно провести различие между различиями в циркадной фазе, рассогласованием , снижение амплитуды или другие нарушения циркадной системы (Braun et al., 2018). Из-за отсутствия данных о режимах сна и бодрствования во время сбора образцов интерпретация данных ограничена (Skene et al., 2018). Необходимы дальнейшие исследования с модельными организмами, в том числе сравнение образцов, собранных в разное время суток, или продольных образцов (например, исследование близнецов), чтобы понять природу воздействия космического полета на циркадные ритмы.

                      Общепризнанно, что циркадные ритмы влияют на многочисленные состояния здоровья, в том числе многие связанные с космическими полетами ().Было обнаружено, что нарушение циркадных ритмов нарушает здоровье костей (Song et al., 2018), метаболизм (Panda, 2016), функцию митохондрий (Sardon Puig et al., 2018), а также воспаление и функцию иммунной системы (Gachon et al. , 2018). Кроме того, сон и циркадная организация имеют решающее значение для желудочно-кишечной функции (Godinho-Silva et al. , 2019). Как экспериментально индуцированные циркадные (Deaver et al., 2018), так и нарушения сна (Maki et al., 2020) могут изменить нормальный микробиом кишечника, а сам микробиом кишечника демонстрирует циркадные или суточные ритмы (Kuang et al., 2019). Учитывая функцию системы циркадных часов во временной координации ядерных, митохондриальных, клеточных и системных процессов, циркадные ритмы могут быть общим знаменателем, связывающим многие особенности биологии космических полетов с рисками для здоровья.

                      Нейроокулярный синдром, связанный с космическим пространством (SANS)

                      Почти сразу после космического полета происходит перемещение жидкости из нижней части тела в верхнюю (Thornton and Rummel, 1977). Смещение около 2 литров жидкости вперед может воздействовать на многие системы, включая увеличение сердечного выброса (Norsk et al., 2015) и функции желудочно-кишечного тракта (Lane et al., 1993). Они способствуют застою, влияющему на восприятие особыми органами чувств вкуса и запаха, и могут быть фактором, способствующим САНС.

                      SANS характеризуется отеком диска зрительного нерва, складками сосудистой оболочки и сетчатки, уплощением задней области склеры и гиперметропическими сдвигами аномалий рефракции (Lee at al., 2020). Хотя точный механизм еще полностью не изучен, существует несколько опубликованных теорий, некоторые из которых предполагают участие смещения жидкости в головном мозге (Lee et al., 2020).

                      Предполагается, что повышенное внутричерепное давление (ВЧД) является фактором, способствующим развитию SANS, но до сих пор нет данных, подтверждающих этот предполагаемый механизм, и астронавты обычно сообщают о небольшом числе симптомов или об отсутствии симптомов (например, головных болей), связанных с повышенным ВЧД (Laurie и др., 2020; Лоули и др., 2017). С другой стороны, как космический полет, так и строгий постельный режим с наклоном головы вниз задокументировали случаи отека диска зрительного нерва (Laurie et al., 2020), а измененный одноуглеродный метаболизм был связан с глазными изменениями в обеих этих моделях (Zwart). и другие., 2019). Недавние исследования показывают, что некоторые биологические процессы, которые могут быть ответственны за SANS, связаны с митохондриальной дисфункцией и окислительным стрессом в результате системных реакций (da Silveira et al., 2020).

                      Важно отметить, что не у всех членов экипажа, выполнявших длительные полеты, развивается SANS (Laurie et al., 2020), и это чаще встречается у мужчин, поэтому причина, вероятно, многофакторная. Например, влияние сдвига жидкости в краниальном направлении может различаться у членов экипажа из-за геномных различий (Zwart et al., 2016; Гаррет-Бакельман и др., 2019). Генетические различия в одноуглеродном метаболизме в сочетании с другими нарушениями, такими как сдвиг жидкости, радиационное воздействие, CO 2 , более высокий индекс массы тела или диета с низким содержанием витаминов группы В, могут способствовать эндотелиальной дисфункции, что может способствовать более негерметичной сосуды и отек (Smith and Zwart, 2018). Однако необходимы дальнейшие исследования, чтобы выяснить, в какой степени эти геномные факторы и факторы окружающей среды способствуют развитию SANS.

                      Прогнозирование рисков для здоровья с помощью точного анализа на платформах Multi-Omics

                      Хотя многие из этих системных и физиологических рисков для здоровья, связанных с космическими полетами, хорошо задокументированы, многое еще предстоит выяснить.Поскольку планируются длительные полеты в дальний космос на Марс и дальше, неясно, как длительное пребывание в космической среде изменит известные физиологические реакции. Кроме того, индивидуальная чувствительность к стрессовым факторам космического полета может значительно модулировать биологические реакции в зависимости от генетических, демографических особенностей и образа жизни. Таким образом, крайне важно установить и использовать мультиомический подход, как указано в, для дальнейшего изучения этих рисков для здоровья и индивидуальных реакций, включая всесторонний мониторинг этих молекулярных и клеточных реакций, чтобы сделать возможной персонализированную аэрокосмическую медицину даже на Марсе (Nangle et al. , 2020). Кроме того, на основе этого многокомпонентного подхода было математически смоделировано влияние опасностей космического полета на индивидуальные реакции для прогнозирования рисков (Heuskin et al., 2016) и защиты (Cortese et al., 2018). Эти модели становятся все более точными по мере поступления данных измерений и мониторинга биомаркеров реальной среды космонавтов с помощью телеметрии, дозиметрии, микробиологии и даже секвенирования в условиях микрогравитации (McIntyre, et al., 2016). Чтобы способствовать успеху этих подходов в продвижении исследований с использованием более ортогональных источников данных, существует несколько общедоступных ресурсов и баз данных, включая платформу NASA GeneLab и Архив данных НАСА о жизни (LSDA), а также ресурсы из других космосов. агентств по всему миру (т.грамм. ДЖАКСА, ЕКА, РОСКОСМОС) (вставка 1 и ).

                      Платформа мониторинга Multi-Omics.

                      Схема многоомного подхода к наблюдению за астронавтами. Каждые омические данные имеют свой уровень локализации (внеклеточный, внутриклеточный, физиологический, системный или внешний) и дают уникальную информацию, которую можно использовать для регулярного мониторинга и наблюдения. Однако молекулярные взаимодействия, выделенные между различными омическими данными, демонстрируют необходимость интеграции всех этих измерений в одну платформу для наиболее полной характеристики и точного мониторинга состояния здоровья космонавта.

                      Таблица 1.

                      Данные и ресурсы биообразцов.

                      Сводная таблица доступных данных и репозиториев биологических образцов для дальнейшей характеристики и изучения признаков космической биологии.

                      https://lsda. jsc.nasa.gov/Request/dataRequestFAQ
                      https://lsda.jsc.nasa.gov
                      Данные репозитории Тип Исследования или полезные нагрузки Факторы Видов Объем Объем ссылок
                      Насыщенное наблюдение за пожизнению NASA астронавта (LSAH) Chanious Clinical Астронавт Специалисты корпуса и полезной нагрузки Профессия и опасности, риски для жизни Человек 50 Категории собираемых данных https://lsda. jsc.nasa.gov/Request/dataRequestFAQ
                      https://lsda.jsc.nasa.gov
                      Архив данных наук о жизни НАСА (LSDA) Метаданные миссии или эксперимента или биообразца, данные анализа эксперимента, технические характеристики оборудования, телеметрия окружающей среды, научные отчеты миссии, изображения Apollo, BION, Biosatellite, Cosmos, Gemini, Mercury, МИР, Skylab, Shuttle, ISS, SpaceX, Bedrest, Human Research Facility, NEEMO, Ground Analogs Различные Человек, Обезьяна, Крыса, Мышь, Рыба, Лягушка, Муха, Нематода, Перепел, Растение, Микроб, Прочее Записи набора данных
                      1239 Человек
                      748 Грызуны
                      54 Растение
                      48 Микробы
                      Записи экспериментов
                      1490 Человек
                      50 Обезьяна
                      613 Грызуны
                      143 Растение
                      74 Микробы
                      8
                      NASA GeneLab Omics Шаттл, МКС, Параболический полет, NASA Space Radiation Lab (NSRL) 278 исследований (322 набора данных) https://genelab.nasa.gov
                      База данных живой астробиологии NASA (AHED; под разработкой) Химия, биология, астрофизика, геология, планетарная наука поле, лаборатория, вычислительное моделирование, миссии Различные н.э. https://www. nasa.gov/ames/ahed
                      JAXA-ToMMo Integrated Biobank for Space Life Science (ibSLS) Omics МКС Микрогравитация, искусственная гравитация Мышь 5 миссий МКС8 https://rhizochem.sb.ecei.tohoku.ac.jp/RC/SpaceMouse/
                      Европейское космическое агентство (ЕКА) – Архив экспериментов Эразмус (ЕАОС) Описание исследований МКС, Шаттл, Мир, Салют, Скайлэб, Аполлон-Союз, Аполлон, Фотон, Бион, Эврика, Зондирующие ракеты, Параболик Flights, Drop Tower, Concordia, Bed Rest, Simulation Studies Очень разные Человек, микробы, растения, клетки, другие ~2550 Экспериментальные записи по наукам о жизни.
                      Нет наборов данных
                      http://eea.spaceflight.esa.int/
                      Роскосмос Государственная корпорация космической деятельности и Институт медико-биологических проблем (ИБМП; в разработке) Исходные данные, годовые/фазовые/заключительные отчеты эксперимента МКС, Биоспутники (БИОН), Фотон, наземные аналоги Низко- Космический полет, полет в дальний космос, искусственная гравитация Человек, животное, муха, микроб, грибок, клетка Н/Д В разработке
                      Институциональная научная коллекция НАСА (ISC) в Исследовательском центре Эймса и Программа обмена биообразцами (BSP) Животные, микробы Космос, шаттл, МКС, исследования грызунов, наземные аналоговые исследования Микрогравитация, разгрузка задних конечностей, центрифуга , Частичная нагрузка, другие Мышь, крыса, перепел, микробы 32 000 Образцы https://lsda. jsc.nasa.gov/Request/dataRequestFAQ https://www.nasa.gov/ames/research/space-biosciences/isc-bsp
                      Отслеживание микробов на МКС Мониторинг внутри МКС МКС Воздух, поверхность, вода Микробы 27 миссий МКС https://lsda.jsc.nasa.gov/Request/dataRequestFAQ
                      https://lsda.jsc.nasa.gov/Experiment/exper/13823#data
                      HRP космический радиационный элемент NASA пространство радиационной лаборатории (NSRL) Biospecimens мышь, крыса наземные исследования Enegry, доза, частицы мышь, крыса> 150 000 образцов https://lsda. jsc.nasa.gov/Request/dataRequestFAQ
                      https://www.nasa.gov/hrp/elements/radiation/about
                      NASA Planetary Protection Космический корабль Bioburden Viking, Pathfinder, Odyssey, Exploration Rovers, Phoenix, Mars Science Laboratory, InSight, Mars 2020 Лаборатория реактивного движения (JPL) и Kennedy Sapce Rooms (KSC02) Clean5s Center (KSC02) Микробы 5 674 Культуры https://planetaryprotection.jpl.nasa.gov/biological-materials-archive
                      Биохранилище ДЖАКСА в Космическом центре Цукуба Животное, микробиология Мышиная среда обитания, лаборатория для экспериментов с водными животными В разработке
                      Институт медико-биологических проблем (ИБМП; в разработке) Человек, животные, микробы, клетки, грибы Наземные исследования Имитация микрогравитации Изоляция, радиация, гипомагнитные условия, Человек, животные, грибы Н/Д В разработке

                      Вставка 1.

                      Биологические данные космических полетов и ресурсы биообразцов

                      Неомические данные НАСА и нечеловеческие биообразцы доступны для поиска и доступны через Архив данных НАСА о жизни (LSDA) (). LSDA предоставляет информацию о десятилетиях космических исследований с участием людей, микробов, растений и животных. LSDA в Космическом центре Джонсона НАСА (JSC) отвечает за сбор и предоставление доступа к данным исследований человека. Точно так же НАСА пожизненное наблюдение за здоровьем астронавтов (LSAH) в JSC собирает и предоставляет доступ к клиническим данным и данным мониторинга профессионального здоровья астронавтов через LSDA.Данные исследований растений архивируются через LSDA в Космическом центре Кеннеди НАСА. Последний узел LSDA, Архив данных по наукам о жизни Эймса (ALSDA) в Исследовательском центре Эймса (ARC) НАСА, архивирует данные и биообразцы из экспериментов на млекопитающих и микробах, а также курирует биорепозиторий в рамках Институциональной научной коллекции НАСА в ARC, содержащий более 32 000 в основном млекопитающих. биообразцы преимущественно из МКС, Шаттла и наземных исследований. Лаборатория космической радиации НАСА в Брукхейвенской национальной лаборатории подвергает грызунов искусственному космическому излучению с помощью 150 000 тканей грызунов, доступных по запросу.Инженеры NASA Planetary Protection отслеживали бионагрузку на космических кораблях и связанных с ними поверхностях с момента миссии Viking I в 1975 году. Все изоляты (около 6000) хранятся в микробной коллекции Лаборатории реактивного движения. NASA GeneLab в ARC собирает геномные, транскриптомные, протеомные и метаболомные данные любых видов, включая растения и микробы. Это мультиомный репозиторий и платформа для совместных открытых научных биоинформационных подходов. База данных астробиологии и обитаемых сред находится в стадии разработки в ARC в качестве репозитория и платформы для хранения, обнаружения и анализа данных, относящихся к области астробиологии (эволюция и распространение жизни во Вселенной).На международном уровне Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) хранит более 600 биообразцов, оставшихся после космического полета, в космическом центре JAXA Tsukuba. JAXA также создает репозиторий на основе omics в сотрудничестве с Tohoku Medical Megabank (ToMMo), который называется JAXA-ToMMo Integrated Biobank for Space Life Science. Эти усилия свяжут молекулярные механизмы, обнаруженные в экспериментах JAXA ISS, с крупномасштабными исследованиями на людях. В Европе Архив экспериментов Erasmus представляет собой базу данных экспериментов, финансируемых или совместно финансируемых Европейским космическим агентством, охватывающих широкий спектр научных областей за последние 60 лет.Государственная корпорация по космической деятельности «Роскосмос» совместно с Институтом медико-биологических проблем (ИМПБ) РАН на протяжении десятилетий занимается разработкой систем медицины и жизнеобеспечения, а также проведением космических биотехнологических экспериментов. Многолетняя успешная серия биоспутниковых миссий «БИОН» привела к проведению многих экспериментов в области наук о жизни, в том числе в рамках международного сотрудничества. ИМБП ведет работу по дальнейшему обмену данными и биообразцами.

                      Новые нуклеиновые кислоты и белковые биомаркеры космического полета

                      Здесь мы обобщаем недавние открытия, касающиеся нуклеиновых кислот и белков, присутствующих в крови в качестве циркулирующих факторов и участвующих в регуляции и измерении биологических характеристик, связанных с космическим полетом (). Эти циркулирующие молекулы включают микроРНК, экзосомы и генетические маркеры клонального кроветворения (Malkani et al., 2020 [неопубликованные данные]; Paul et al., 2020; Wuu et al., 2020). Их можно использовать в качестве биомаркеров для оценки рисков для здоровья во время космического полета и служить потенциальными мишенями для разработки новых контрмер против системных и физиологических рисков для здоровья (и ).

                      МикроРНК (миРНК) как ключевые регулирующие факторы реакции на стрессоры космического полета

                      МикроРНК представляют собой один из типов малых некодирующих РНК длиной примерно 22 нуклеотида, которые участвуют в посттранскрипционном молчании и модуляции генов (Gebert and MacRae, 2019) . МикроРНК обнаруживаются в каждом организме, включая млекопитающих, беспозвоночных, микробов, вирусов, растений, и отличаются высокой консервативностью между видами (Moran et al., 2017). Кроме того, микроРНК стабильны и функционируют практически во всех жидкостях организма (Silva et al., 2015). Сообщалось, что 10% микроРНК, обнаруженных в жидкостях организма, упакованы в экзосомы, а оставшиеся 90% микроРНК свободно плавают в жидкостях с другими белками, такими как Ago2 (Silva et al., 2015). В недавнем обзоре важности miRNAs для космических полетов Вандербурга и Бехешти (Vanderburg and Beheshti, 2020) описано, как miRNAs могут влиять на все аспекты биологии, связанные с космической средой, у многих организмов, включая млекопитающих, микробов и растений. Здесь мы описываем, как циркулирующие микроРНК могут реагировать и влиять на особенности биологии космических полетов, основываясь на недавних публикациях, не вошедших в этот обзор.

                      В целом было проведено ограниченное количество исследований циркулирующих микроРНК в биологии космических полетов, но появляется все больше свидетельств их важной регулирующей роли. Недавно Малкани и соавт. (Malkani et al., 2020 [неопубликованные данные]), продемонстрировали, что циркулирующие сигнатуры микроРНК, состоящие из 13 микроРНК, связаны с рисками для здоровья, вызванными космической средой. Эти микроРНК были связаны с биологическими путями, участвующими в митохондриальной регуляции и окислительном повреждении, посредством множества различных факторов, таких как TGFβ1 и mTOR, которые, как известно, индуцируют митохондриальное окислительное фосфорилирование и продукцию АФК (Abe et al., 2013). Кроме того, эти микроРНК коррелируют с метаболизмом и биосинтезом жирных кислот, который связан с митохондриальной дисфункцией, окислительным повреждением и повреждением ДНК. Также было показано, что подмножество микроРНК участвует в ингибировании ангиогенеза и сердечно-сосудистых функций (Wuu et al., 2020), на которые влияют некоторые особенности биологии космических полетов ().

                      Точно так же Paul et al., (2020) недавно продемонстрировали, как циркулирующие микроРНК от мышей, подвергшихся искусственному космическому облучению (острая доза 0. 5 Гр моделируемой ГКЛ) и моделируемой микрогравитации связаны с подавлением иммунитета, что опять-таки связано с некоторыми особенностями биологии космического полета. Было показано, что микроРНК прямо и косвенно участвуют в сдвигах микробиома, эпигенетических изменениях и повреждении ДНК, при этом изменения кишечного микробиома и микроРНК во время космического полета указывают на то, что микроРНК играют роль в определении микробных профилей (Vanderburg and Beheshti, 2020). Клинические исследования рака и лучевой терапии показали, что микроРНК связаны с хромосомными аберрациями и связью с космическим излучением.Интересно, что дополнительные клинические данные показали, как miRNAs могут воздействовать на функцию и структуру теломер, вызывая хромосомную нестабильность (Dinami et al., 2014), что может потребовать дальнейшего изучения того, как микрогравитация влияет на целостность теломер. В целом, циркулирующие микроРНК могут быть ключевым фактором, который следует учитывать в системной регуляции биологических реакций на космический полет, оптимальным биомаркером, указывающим на возникновение рисков для здоровья, и потенциально используемым для контрмер.

                      Экзосомы и внеклеточная ДНК: наноносители клеточного стресса

                      Экзосомы представляют собой нановезикулы, секретируемые большинством типов клеток в качестве средства межклеточной коммуникации посредством дальней циркуляции в большинстве биологических жидкостей (Yáñez-Mó et al., 2015). Экзосомальный груз инкапсулирован в фосфолипидный бислой и включает нуклеиновые кислоты (включая микроРНК), а также белки и липиды, происходящие из исходной клетки и доставляемые в клетки-мишени (Pariset et al., 2017). Содержание экзосом зависит от состояния донорской клетки и модулируется стрессорами окружающей среды, такими как космическая радиация и микрогравитация. Эксперименты космических полетов показали гиперпродукцию экзосом (Bradamante et al., 2018) и усиленный перенос мРНК, опосредованный экзосомами (Li et al., 2018). В частности, ионизирующее излучение вызывает повышенное высвобождение экзосом (Kumar Jella et al., 2014) и клеточное поглощение (Hazawa et al., 2014). Экзосомы из облученных клеток участвуют в эффектах свидетелей радиации благодаря синергетическому эффекту микроРНК (Abramowicz et al. , 2020), а также белков (Jelonek et al., 2015). Радиационно-индуцированные изменения экзосомального груза вызывают хромосомную и геномную нестабильность (Du et al., 2020), окислительный стресс (Kumar Jella et al., 2014), воспаление (Szatmári et al., 2019), апоптоз (Mrowczynski et al., 2018) и усиление миграции в клетках-реципиентах (Mutschelknaus et al., 2017). В условиях искусственной микрогравитации экзосомы, происходящие из остеокластов, участвовали в ингибировании остеогенной пролиферации и дифференцировки (Huyan et al., 2019). Недавние данные профилей экзосом исследования близнецов (Bezdan et al., 2020 [неопубликованные данные]) показали связанные с мозгом пептиды, уникальные для экзосом после полета, а также многие другие сдвиги после полета. Таким образом, следует тщательно рассмотреть роль экзосом в биологическом ответе на космический полет, чтобы лучше понять воздействие радиации и микрогравитации на здоровье, особенно с учетом продольных данных, полученных до, во время и после полета.

                      Соматический мозаицизм и клональное гематопоэз

                      Начавшись пренатально, врожденные дефекты в процессе нормальной репликации ДНК приводят к накоплению мутаций в тканях и органах, которые в остальном кажутся здоровыми (Blokzijl et al. 2016; Vattathil and Scheet, 2016). Большинство этих мутаций являются нейтральными и поэтому не дают избирательного преимущества в нормальных физиологических условиях (Martincorena et al. 2017). Однако по мере старения людей мутационные процессы, напоминающие часы, вызывают увеличение репертуара соматических мутаций и, следовательно, генетического разнообразия внутри каждого человека (Александров и др., 2015). Кроме того, дезаминирование 5-метилцитозина может привести к изменению «эпигенетических часов». Таким образом, стареющие клетки становятся мозаикой из мутантных клеток и эпигенетических дрейфов, которые могут индивидуально реагировать на избирательное давление.

                      Например, в системе кроветворения клетки крови с полезными мутациями размножаются быстрее, чем их немутировавшие аналоги в процессе, называемом клональным гематопоэзом (КГ). Эти мутации связаны как с онкологическим риском (Desai et al., 2018), так и с дополнительным сердечно-сосудистым риском (Calvillo-Arguelles et al., 2019). В целом было показано, что СН связан со смертностью от всех причин (Jaiswal et al., 2014). Первая характеристика СН бывших астронавтов (Trinchant et al., 2020 [неопубликованные данные]) указывает на наличие мутаций СН. Следует отметить, что СН, наблюдаемый у исследованных до сих пор астронавтов, оказался почти на два десятилетия моложе среднего возраста, в котором обычно обнаруживаются эти мутации, что позволяет предположить, что определенные факторы космической среды могут ускорить этот процесс, но для более крупных когорт потребуется больше контроля и контекста. чтобы быть уверенным.Действительно, лонгитюдный мониторинг СН и приобретенного генетического риска следует считать важными показателями для дальнейшего понимания воздействия космических полетов на биологию, наряду с оценкой общего риска заболеваний и здоровья астронавтов.

                      Будущие направления космических исследований в области биологии

                      Таким образом, набор известных опасностей для здоровья, связанных с космическими полетами, совокупно влияет на несколько биологических систем, включая космическую радиацию, микрогравитацию, ограничение свободы/изоляцию, враждебную/закрытую среду и расстояние от Земли. Эти опасности провоцируют повторяющиеся биологические особенности космического полета, включая окислительный стресс, повреждение ДНК, нарушение регуляции митохондрий, эпигенетические/регуляторные изменения, динамику длины теломер и сдвиги во взаимодействиях хозяин-микроб. Нарушения здоровья охватывают несколько физиологических систем, включая сердечно-сосудистую, ЦНС, опорно-двигательный аппарат, печень и иммунную систему, а также повышенный риск развития рака/мутаций и нарушение циркадных ритмов. Хотя за последнее десятилетие были достигнуты значительные успехи в понимании этих опасностей и рисков для здоровья, необходимы дополнительные исследования, чтобы обеспечить более безопасное исследование космоса человеком за пределами НОО, включая полеты на Луну, Марс и в дальний космос.Кроме того, необходимы прикладные исследования, чтобы помочь в разработке контрмер и эффективном мониторинге биомаркеров для здоровья космонавтов. Области космической биологии и аэрокосмической медицины выиграют от мультиомного продольного профилирования, которое фиксирует комбинированные эффекты от воздействия множества опасностей и взаимодействия между несколькими биологическими особенностями и системами органов. Каждая особенность биологии космических полетов сама по себе может дать лишь ограниченное представление, но коллективный анализ нескольких моделей и исследований человека может привести к более полному пониманию физиологических и связанных со здоровьем человека воздействий космической среды.Эта концепция подчеркивает важность использования множества космических и наземных аналоговых моделей и интегративного анализа, описанных в, а также мультиомных подходов () для изучения этих особенностей ().

                      Отправка экспериментов и организмов в космос — дорогостоящее мероприятие (~ 10 000 долларов США за кг). Чтобы максимизировать научную отдачу, необработанные данные и метаданные из космических и наземных аналоговых экспериментов, а также биообразцы, не требуемые главными исследователями, хранятся на различных платформах.Хранилища данных и биологических образцов доступны для публичного поиска, при этом большая часть данных находится в открытом доступе, хотя некоторые части доступны только по запросу (). В целом открытый доступ к этим ресурсам позволяет исследователям искать новые открытия посредством фундаментальных исследований, прикладных исследований, биоинформатики и трансляционной науки. Повторное использование данных, полученных в результате исследований и мониторинга космических полетов, открывает перспективы для моделирования рисков для здоровья во время космических полетов, создания полуавтономных систем медицинской поддержки, создания научных баз данных для диагностической поддержки, связанной со здоровьем, и анализа неблагоприятных последствий для здоровья при одновременном возникновении опасностей в космическом полете.Дальнейшее описание имеющихся данных и ресурсов биологических образцов можно найти во вставке 1.

                      В 2004 г. НАСА выпустило «Концепцию космических исследований», в которой изложены цели исследования Марса человеком (НАСА, 2004 г.). Он предлагает, чтобы все усилия были направлены на Марс в качестве предполагаемой цели, включая открытия в области наук о жизни и аналоги миссий. Текущие исследования, финансируемые государством, обычно с участием международного сотрудничества, сосредоточены на изучении человеком Луны в качестве плацдарма в сочетании с исследованиями и подготовкой к основной цели Марса.изображает некоторые из запланированных миссий, охватывающих НАСА, международные и коммерческие предприятия, связанные с рисками для здоровья, которые также могут основываться на непрерывных запланированных миссиях, которые будут выполняться на МКС в течение многих лет вперед. Хотя некоторые из этих запланированных миссий имеют большую продолжительность и находятся дальше от Земли, LEO по-прежнему вносит свой вклад в поддержку лунных и марсианских миссий. Следует отметить, что миссии биологических наук о жизни на Луне или Марсе или на их орбите (например, марсианский базовый лагерь) будут играть ключевую роль в научных исследованиях по полному выяснению GCR и космической радиации как риска для здоровья в глубоком космосе.Ориентированные на Луну эксперименты и лабораторные платформы будут далеки от радиозащитных эффектов, обеспечиваемых магнитосферой Земли. Уже существуют обширные планы долгосрочного заселения Луны и Марса (Nangle et al., 2020), и большинство миссий вращается вокруг этих типов научных усилий и исследований человека.

                      Наконец, появление коммерциализации и туризма на НОО создает возможности для исследований, которые являются совершенно беспрецедентными в исследованиях биологии космических полетов, а именно: большие размеры выборки, больше наборов данных и большее разнообразие изучаемых групп.Кроме того, наземные аналоги пилотируемых космических полетов являются многообещающими областями будущих исследований, поскольку они дешевле и дают результаты быстрее, чем космические полеты. Проблемы, стоящие перед наземными аналоговыми исследованиями, включают осуществимость и точность, как сообщается в Инструменте оценки аналогов НАСА (2011 г.). Эти проблемы распространяются и на аналоги модельных организмов, и они важны при изучении биологических особенностей космических открытий. В заключение отметим, что особенности биологии космических полетов, которые мы описали, являются основополагающими, но, вероятно, это только начало того, что будет открыто. Понимание последствий этих особенностей для здоровья и разработка эффективных контрмер и систем здравоохранения являются ключевыми шагами, позволяющими человечеству выйти на следующий этап освоения космоса.

                      Границы | Роль нейрональных факторов в эпигенетическом репрограммировании микроглии в нормальной и пораженной центральной нервной системе

                      Введение

                      Микроглия представляет собой резидентные в центральной нервной системе (ЦНС) миелоидные клетки, происходящие из общих эритромиелоидных клеток-предшественников (ЭМП), которые сами происходят из эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) в желтке.Микроглия заселяет мозг в период раннего развития плода (Kierdorf et al., 2013; Пономарев и др., 2013). Позднее микроглия обладает способностью локально самообновляться и оставаться в микроокружении ЦНС на протяжении всей жизни, где они составляют 10–15% всех клеток головного и спинного мозга. В этом отношении микроглия отличается от резидентных макрофагов в других тканях, происходящих из гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) (Li and Barres, 2018), хотя резидентные миелоидные клетки Лангерганса в некоторых тканях, таких как кожа, представляют собой смесь клеток, полученных из ESC и HSC (Collin and Milne, 2016). При патологических состояниях, таких как облучение или воспаление, миелоидные клетки, происходящие из ГСК, могут также проникать в ЦНС и приобретать характеристики микроглии, происходящие из ЭСК, что приводит к смешанной популяции макрофагов, происходящих из ГСК и ЭСК, резидентных в ЦНС. дермальные клетки Лангерганса (Пономарев и др., 2013).

                      В настоящее время мы понимаем, что на фенотипы и функции микроглии сильно влияет локальное микроокружение ЦНС. Даже в пораженной ЦНС микроглия в непораженных участках демонстрирует нормальный фенотип и называется гомеостатической микроглией, тогда как микроглия проксимальнее поврежденного участка демонстрирует отчетливый фенотип, ассоциированный с заболеванием (Dubbelaar et al., 2018). В нормальных условиях гомеостатическая микроглия поддерживается с соответствующей плотностью в различных областях мозга, в основном за счет локального самообновления (Li and Barres, 2018; Hammond et al., 2019). Во время болезни микроглия в поврежденных участках часто проявляет гетерогенные и смешанные фенотипы активации и может играть положительную или вредную роль в зависимости от области, степени и характера повреждения нейронов и стадии заболевания (Li and Barres, 2018; Szepesi). и др., 2018; Хаммонд и др., 2019). Следовательно, важно понять, как фенотипы и функции микроглии определяются специфическими сигналами от других резидентных клеток ЦНС, таких как астроциты и нейроны. В данном обзоре обсуждается природа таких сигналов и механизмы адаптации к местной микросреде.

                      Эпигенетические изменения, опосредующие адаптацию микроглии к тканеспецифичному микроокружению

                      Современные исследования показали, что адаптация макрофагов к локальному микроокружению ткани опосредована эпигенетическими изменениями хроматина (т.д., ремоделирование хроматина). Этот процесс обеспечивает связывание нескольких ключевых транскрипционных факторов (TF), которые опосредуют дифференцировку микроглии (Gosselin et al., 2017; Holtman et al., 2017). Подобно другим резидентным в тканях макрофагам, микроглия находится в ЦНС под влиянием тканевых факторов, которые управляют экспрессией клон-специфических TF, таких как PU.1 и CEBPα (Gosselin et al., 2014). Как CEBPα, так и PU. 1 индуцируются макрофагальным колониестимулирующим фактором-1 (CSF-1) или его аналогом, интерлейкином (IL)-34 (Ponomarev et al., 2013), которые продуцируются астроцитами и нейронами (Frei et al., 1992; Mizuno et al., 2011). Эти факторы управляют выживанием, обновлением и специфичной для линии дифференцировкой микроглии (Li and Barres, 2017). Помимо линейно-специфических TF, тканеспецифические TF дополняют и модулируют функции основных клонально-специфических факторов (Gosselin et al., 2014; Holtman et al., 2017), включая TF семейства SMAD, управляемые трансформирующим фактором роста (TGF). ) β, продуцируемый астроцитами и нейронами (Dobolyi et al., 2012). Мы обнаружили, что зрелая микроглия очень сильно экспрессирует мРНК TGFβ1 (неопубликованное наблюдение), что указывает на то, что собственный TGFβ1 может поддерживать экспрессию SMAD2/3 аутокринным образом. Несколько других факторов, включая, но не ограничиваясь этим, V-Maf мышечно-апоневротическую фибросаркому, гомолог B (MAFB), фактор ответа на интерферон (IRF)8, Sal-подобный (SALL)1 и рецептор, активируемый пролифератором пероксисом (PPAR)γ, способствуют транскрипционный контроль идентичности микроглии в нормальной ЦНС (Gosselin et al. , 2014, 2017; Холтман и др., 2017). В условиях воспаления другие индуцируемые ТФ, такие как ядерный фактор (NF)kB, NF-активированных Т-клеток (АТ) и преобразователь сигнала и активатор транскрипции (STAT)1/3, вносят дополнительный вклад в фенотипы активированной микроглии. Холтман и др., 2017). Кооперативное связывание различных клонально- и тканеспецифичных ТФ, таких как PU.1, CEBPα, IRF8, SMAD2/3 и SALL1, вызывает модификацию хроматина и образование праймированных энхансеров для экспрессии генов, которые характеризуются монометилированным h4K4. (h4K4me1).В пораженной ЦНС воспалительные стимулы [например, IL-6, фактор некроза опухоли (TNF)] индуцируют связывание дополнительных факторов, таких как NFκB, NF-AT и STAT1/3, и ацетилирование h4K27 (h4K27Ac). Холтман и др., 2017). Таким образом, действие множественных ТФ индуцирует эпигенетические изменения, приводящие к ремоделированию хроматина и формированию специфического фенотипа зрелой микроглии. Точный механизм, лежащий в основе этого очень сложного процесса, остается неясным.

                      Эпигенетические изменения в активации и поляризации макрофагов и микроглии

                      Фенотипы и функции иммунных клеток, таких как микроглия и макрофаги, зависят от типа активации.Одним из примеров является существование провоспалительных М1-подобных макрофагов, которые активируются интерфероном (ИФН)γ и/или липополисахаридом (ЛПС), и М2-подобных макрофагов, которые активируются ИЛ-4 и/или ИЛ-13. и связаны с разрешением воспаления и восстановлением поврежденных тканей (Sica and Mantovani, 2012; Ley, 2017). Фенотипы макрофагов М1 и М2 пластичны, и существующая модель спектра активации и поляризации чрезмерно упрощает фенотипическую дихотомию М1-М2, особенно in vivo (Martinez and Gordon, 2014; Ransohoff, 2016).Тем не менее, 90 536 исследований in vitro 90 537 четко определили отчетливую картину специфической экспрессии TF в макрофагах M1, которая характеризуется STAT1, STAT2, IRF4 и NFκB. Напротив, фенотип макрофагов M2 опосредован STAT6, GATA3 и PPARγ (Lawrence and Natoli, 2011; Cherry et al. , 2014; Li et al., 2018). Что касается специфических маркеров, макрофаги M1 экспрессируют оксид азота (NO), продуцируемый ферментом NOS2, высокие уровни главной гистосовместимости (MHC) класса II и рецепторов CD86, а также цитокины TNF и IL-6.Напротив, макрофаги M2 экспрессируют аргиназу (Arg1), лектин, связывающий внеклеточный матрикс (Ym1/Chi3l3), и хемокин CCL22, белок, связывающий гепарин (Lawrence and Natoli, 2011; Krzyszczyk et al., 2018).

                      Метилирование и ацетилирование гистонов связаны как с M1-, так и с M2-состояниями активированных макрофагов и микроглии (Cheray and Joseph, 2018; Groot and de Pienta, 2018). Было показано, что метилирование h5R3 положительно регулирует M2, индуцируя экспрессию M2-ассоциированного TF PPARγ в мышиных перитонеальных макрофагах (PM), активированных IL-4 (Tikhanovich et al., 2017). Метилирование h4K4 также положительно регулирует поляризацию М2 в макрофагах человека, активированных M-CSF и IL-4 (Kittan et al., 2013). Было показано, что фермент JMJD3, известный также как деметилаза h4K27, имеет решающее значение для активации IRF4 и Arg1 в макрофагах, происходящих из костного мозга мыши (BMDM), стимулированных IL-4 (Satoh et al. , 2010). Экспрессия JMJD3 также повышается в обработанной IL-4 мышиной микроглии, что приводит к деметилированию h4K27 (Tang et al., 2014). Более того, ацетилирование h4K9 и h4K14 в промоторных областях Tnf, IL6 , Nos2 и h3Ab (MHC класса II) является критическим индуктором экспрессии этих M1-ассоциированных молекул в микроглии мыши, стимулированной ЛПС. (Чаухан и др., 2015).

                      Подобно другим тканям, ЦНС продуцирует ИЛ-4 через нейроны и, возможно, астроциты. Этот цитокин способствует экспрессии М2-подобных маркеров, а также может индуцировать экспрессию ассоциированного с М2 ТФ PPARγ в зрелой микроглии (Veremeyko et al., 2015, 2018b; Zhao et al., 2015). Мы обнаружили, что нормальная микроглия экспрессирует Ym1 зависимым от ЦНС IL-4 образом (Ponomarev et al., 2007). Более поздние исследования, основанные на секвенировании РНК одиночных клеток, показали, что мышиная микроглия экспрессирует Arg1 , особенно на эмбриональной и ранней постнатальной стадиях (Hammond et al. , 2019). Однако первоначальная концепция поляризации микроглии недавно подверглась критике, поскольку было показано, что микроглия одновременно экспрессирует маркеры M1 и M2 на уровне одной клетки (Ransohoff, 2016). Мы нашли это неудивительным, так как давно обнаружили, что микроглия демонстрирует двойную активацию и смешанный фенотип M1/M2 в контексте экспериментального аутоиммунного энцефалита (Ponomarev et al., 2007). Мы полагаем, что критика концепции поляризации микроглии в основном была связана с неправильным представлением о том, что микроглия должна существовать в одном из двух взаимоисключающих состояний (М1 или М2).Более поздние исследования макрофагов и микроглии показали, что эти состояния активации непостоянны и несколько динамичны. Мы также показали, что ИЛ-4-активированные макрофаги проявляют высокий уровень пластичности, что связано с высоким уровнем Egr2, который позволяет клеткам реагировать на другие активационные стимулы (Веремейко и др., 2015). Интересно, что мышиная и человеческая микроглия экспрессируют множественные гены раннего ответа, включая Egr2, даже на уровне одной клетки, что свидетельствует о высоком уровне клеточной пластичности (Masuda et al. , 2019). Поэтому важно, что микроглия подвергается воздействию среды различных цитокинов (например, IL-4, TNF) во время воспаления, и состояние активации представляет собой динамическую суперпозицию различных путей активации, а не взаимное исключение состояний M1 и M2. .

                      Роль микроРНК в фенотипах и функциях микроглии

                      Помимо метилирования и ацетилирования гистонов, другие эпигенетические механизмы регулируют экспрессию генов в микроглии. Один хорошо известный механизм включает подавляющее действие регуляторных микроРНК (миРНК) на экспрессию генов.МиРНК представляют собой короткие (22–23 нуклеотида) некодирующие РНК, которые комплементарно связываются с мРНК генов-мишеней и либо репрессируют трансляцию, либо индуцируют деградацию этих мРНК (Ponomarev et al., 2013). В обоих случаях снижается трансляция гена-мишени и экспрессия белка. Роль miRNAs в функциях микроглии была недавно рассмотрена (Guo et al., 2019). Более того, недавнее исследование продемонстрировало микроглиально-нейрональный перенос miRNAs, ассоциированных с экзосомами. Было показано, что M1-активированная микроглия продуцирует внеклеточные везикулы, содержащие специфичную для микроглии миРНК miR-146a-5p, которая не обнаруживается в нейронах.При переносе эта микроРНК подавляла экспрессию генов, кодирующих пресинаптический синаптотагмин-1 и постсинаптический нейролигин-1 (Prada et al., 2018). В этом обзоре мы сосредоточимся на роли двух нейрональных miRNAs, miR-124 и miR-9, которые передаются от нейронов к микроглии и/или макрофагам. Наш скрининг микроРНК, которые экспрессируются в микроглии, но не в резидентных PM или BMDM, выявил сильную экспрессию miR-124 в микроглии (Ponomarev et al., 2011). Интересно, что miR-124 сильно экспрессируется в нейронах и отвечает за дифференцировку клеток-предшественников нейронов (NPC) в зрелые нейроны (Ponomarev et al., 2013). Мы определили, что miR-124 нацелена на CEBPα, критический TF для дифференцировки макрофагов и микроглии. CEBPα экспрессировался в мышиной эмбриональной (до E14) и ранней постнатальной микроглии (E15-P14), но не в зрелой микроглии (P60), тогда как miR-124 сильно экспрессировался в зрелой микроглии, но не в эмбриональной и ранней постнатальной микроглии. Трансфекция BMDM miR-124 снижала экспрессию CEBPα и PU.1 и провоспалительных цитокинов TNF и IL-6, а также увеличивала экспрессию противовоспалительных факторов Arg1, Fizz1 и TGFβ1 (Ponomarev et al., 2011). Действительно, воздействие провоспалительных стимулов TNF и IL-6 увеличивало экспрессию и связывание с ДНК CEBPα и PU.1, что, в свою очередь, увеличивало индукцию нижележащей экспрессии генов (Crotti et al., 2014). Активация Arg1, Fizz1 и TGFβ1 в макрофагах, трансфицированных miR-124, согласуется с фенотипами M2-подобных макрофагов, активированных IL-4 или IL-13 (Ponomarev et al., 2011). Действительно, мы обнаружили, что IL-4 или IL-13 индуцировали экспрессию более длинных транскриптов pre-miR-124 в BMDM и резидентных макрофагах легких STAT6-зависимым образом, тогда как этот процесс не наблюдался в зрелой микроглии нормальной ЦНС. Веремейко и др., 2013). Следовательно, микроглиальная экспрессия нейрональной miR-124 повышалась с помощью механизмов, отличных от внутренней транскрипции более длинных предшественников miR-124 и последующего процессинга и созревания в функциональную miR-124. Дальнейшие эксперименты показали горизонтальный перенос miR-124 и miR-9 из нейронов в микроглию (Veremeyko et al., 2018a). Подобно миР-124, миР-9 сильно экспрессируется в нейронах. Эта миРНК деактивирует макрофаги и микроглию, воздействуя на NFκB, экспрессия которого индуцируется в микроглии воспалительными стимулами (Veremeyko et al., 2018а). Следовательно, как miR-124, так и miR-9 способствуют противовоспалительному фенотипу в нормальной ЦНС. Эти результаты также указывают на то, что нормальные нейроны посылают непрерывные сигналы микроглии, чтобы поддерживать последние клетки в состоянии покоя.

                      Горизонтальный перенос мирны из нейронов в микроглию

                      Наше понимание индукции экспрессии miR-124 в зрелой микроглии привело нас к гипотезе, что эта miRNA переносится из зрелых нейронов в микроглию. Хотя в предыдущих сообщениях описывался перенос микроРНК между типами клеток (Barteneva et al., 2013, 2017), большинство продемонстрировали перенос микроРНК через экзосомы или микрочастицы (Zhang et al. , 2015). Мы подробно исследовали наличие распространенных в нейронах микроРНК, миР-124 и миР-9, во внеклеточном пространстве. Примечательно, что как miR-124, так и miR-9 активно секретировались электрически активными нейронами, что было подтверждено использованием тетродотоксина (TTX) для блокирования секреции (Veremeyko et al., 2018a). Однако обе miRNA секретировались в различных формах, включая голую одноцепочечную РНК (ssRNA), голую двухцепочечную РНК (dsRNA) и ssRNA или dsRNA в комплексе с белками и внутри экзосом.Важно отметить, что некоторая часть miR-9 была совместно локализована с экзосомами, тогда как miR-124 не была связана с экзосомами. Скорее, miR-124 образовывала комплексы с липопротеинами высокой плотности (HDL), которые продуцируются в ЦНС астроцитами. Эти комплексы HDL-miR-124 эффективно перемещались в цитоплазму микроглии и макрофагов через рецепторы-мусорщики. Это открытие подчеркивает важный механизм, с помощью которого функциональные нейроны посылают непрерывные сигналы в микроглию, чтобы обеспечить инструкции и поддерживать покоящийся (неактивированный) фенотип в нормальной ЦНС (Veremeyko et al. , 2018а). Мы предполагаем, что электрическая и синаптическая активность нейронов снижается, секреция миР-124 и миР-9 блокируется, а фенотип микроглии смещается от покоящегося к активированному во время нейродегенерации.

                      Аналогичная регуляция экспрессии генов в микроглии и нейронах

                      Мы предположили, что экспрессия генов регулируется сходным образом в нейронах и микроглии, поскольку оба типа клеток тесно связаны друг с другом и находятся в одном и том же микроокружении. Несколько находок подтверждают нашу гипотезу.Во-первых, мы наблюдали, что микроглия экспрессирует нейронные миРНК, такие как миР-124 и миР-9 (Veremeyko et al., 2018a). Во-вторых, микроглия продуцирует нейрональные трофические факторы, такие как мозговой нейротрофический фактор (BDNF) (Parkhurst et al., 2013). В-третьих, микроглия экспрессирует Egr1, c-Jun и c-Fos, которые являются продуктами генов нейронального раннего ответа (Holtman et al., 2017). В-четвертых, микроглия экспрессирует Sall1, который вместе с Egr1 связан с созреванием нейронов и сокращением синапсов (Buttgereit et al. , 2016). Egr1, c-Jun и c-Fos являются отличительными чертами нейрональной синаптической активности (Духинова и др., 2018), тогда как Egr2 участвует в активации, поляризации и пластичности макрофагов (Веремейко и др., 2015). Однако c-Fos образует комплексы с c-Jun, образуя активаторный белок-1 (AP-1), очень мощный TF, связанный с активацией макрофагов (Hop et al., 2018). AP-1 индуцирует экспрессию провоспалительных генов в макрофагах и микроглии (Matcovitch-Natan et al., 2016; Holtman et al., 2017). Сам по себе c-Fos подавляет экспрессию M1-ассоциированных генов, таких как Nos2 , Tnf и Il6 (Okada, 2003; Ray et al., 2006). CEBPβ ​​— еще один интересный ТФ, который регулируется в макрофагах с помощью Egr1–3 и пути цАМФ (Veremeyko et al., 2015, 2018b). CEBPβ ​​важен для кортикального нейрогенеза и, таким образом, может индуцировать экспрессию как миелоидных, так и нейрональных генов (Ménard et al., 2002). Sall1 также регулирует корковый нейрогенез (Harrison et al., 2012) и служит уникальным маркером микроглии. МикроРНК miR-124 инактивирует репрессор транскрипции REST, который, в свою очередь, ингибирует экспрессию нейронных генов в ненейрональных типах клеток (Visvanathan et al., 2007). Мир-124 экспрессируется в микроглии и макрофагах М2. Sall1-дефицитная микроглия или микроглия, обработанная ингибитором миР-124, теряют отростки, типичные для взрослой микроглии в нормальной ЦНС (разветвленная форма), и принимают более активную амебоидную форму, что указывает на то, что покоящийся фенотип микроглии может поддерживаться нейронными генами (Ponomarev et al. и др., 2011; Косо и др., 2016, 2018). Другими словами, нейроны и зрелая микроглия имеют схожие паттерны экспрессии нескольких генов. Мы считаем, что эти нейрональные гены могут вносить вклад в уникальные фенотипы микроглии в ЦНС.Однако индукция экспрессии нейрональных генов в микроглии остается неясной и требует изучения. Мы предполагаем, что экспрессия генов нейронов в микроглии связана со сходными эпигенетическими изменениями, происходящими в обоих типах клеток во время развития. Во время фиксации нейронной линии h4K27 в промоторных областях многих генов нервной линии деметилируется ферментом JMJD3 (Choi et al., 2015), подобно эффектам IL-4 на мышиные BMDM. Одновременно h4K27 метилируется в ненейрональных клетках (включая неактивированные периферические макрофаги) (Satoh et al., 2010). Эти результаты указывают на сходные эпигенетические изменения в микроглии, макрофагах М2 и нейрональных клетках.

                      Помимо деметилирования h4K27 в макрофагах М2, miR-124 активируется путями IL-4 и цАМФ при BMDM мыши (Veremeyko et al., 2018b), в то время как микроглия получает горизонтальные переносы miR-124 и miR-9 от нейронов (Веремейко и др., 2018а). Таким образом, мы предполагаем, что нейрональные миР-124 и миР-9 ингибируют REST в микроглии, что приводит к экспрессии нескольких нейрональных генов, подобно последствиям гиперэкспрессии миР-124 и миР-9 в фибробластах (Lee et al., 2018). Поскольку было показано, что деактивация REST и активация миР-124 связаны с модификацией комплекса ремоделирования хроматина нейронов BAF во время детерминации нейрональной линии (Choi et al. , 2015), мы предположили, что BAF также будет модифицироваться в микроглии. , по сравнению с неактивированным BMDM. Чтобы проверить эту гипотезу, мы исследовали нейрональный комплекс ремоделирования хроматина BAF (Choi et al., 2015), который регулирует экспрессию нейрональных генов во время дифференцировки от эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) до клеток-предшественников нейронов (НПК), от НПК до зрелых нейронов. (Shimomura and Hashino, 2013), в нейронах, перитонеальных макрофагах (PM), BMDM и микроглии (рис. 1А).На стадии ЭСК существует комплекс esBAF, и преимущественно экспрессируются кофакторы BAF53A и SMARCC1 . На стадии NPC комплекс npBAF сохраняет BAF53A , но включает два новых фактора, BAF45A и SMARCC2. Наконец, в зрелых нейронах комплекс nBAF включает BAF45B и BAF53B . Экспрессия нейронных генов BEX , SYT1 , MAP2 и TUBB3 постепенно возрастала во время пути перехода нейрона ESC→ N P C → 1A. Мы аналогичным образом сравнили уровни экспрессии транскриптов, кодирующих факторы в комплексах esBAF, npBAF и nBAF, в зрелой микроглии, BMDM, PM и культивируемых зрелых нейронах коры, как описано в наших более ранних исследованиях (Veremeyko et al., 2015, 2018a; Духинова). и др., 2018, 2019). Мы наблюдали аналогичную экспрессию BAF53A и SMARCC1 , которые кодируют компоненты esBAF, между микроглией и нейронами и между микроглией и BMDM. Однако эти гены были экспрессированы на значительно более высоких уровнях в микроглии, чем в PM (рис. 1B, E).Мы наблюдали аналогичную картину в экспрессии BAF45A и SMARCC2 , которые кодируют компоненты npBAF. Эти гены были одинаково экспрессированы в микроглии и нейронах, на аналогичных или немного более высоких уровнях в микроглии по сравнению с BMDM и на значительно более высоких уровнях в микроглии, чем в PM (рис. 1C, F). Однако BAF53B и BAF45B , которые кодируют компоненты nBAF, экспрессировались только на обнаруживаемых уровнях в нейронах и микроглии, но не в BMDM и PM (рис. 1D, G).Нейрональные гены BEX , SYT1 и MAP2 экспрессировались в нейронах и микроглии, но не в BMDM и PM (рис. 1H). TUBB3 , наиболее распространенный нейрональный ген, не экспрессировался в микроглии, что указывает на то, что предыдущие результаты нельзя объяснить загрязнением препаратов микроглии нейрональными клетками (рис. 1H, TUBB3 ). Поэтому, в отличие от других макрофагов, микроглия экспрессирует факторы, связанные с комплексом nBAF, а также несколько нейрональных генов.Хотя роль продуктов нейрональных генов, таких как MAP2, в фенотипе микроглии остается неясной, мы предполагаем, что эти факторы способствуют уникальному фенотипу зрелой микроглии в нормальной ЦНС.

                      Рисунок 1. Сравнение экспрессии факторов ремоделирования хроматина комплексов БАФ на стадии эмбриональных стволовых клеток (esBAF), клеток-предшественников нейронов (npBAF) и нейронов (nBAF), а также анализ экспрессии генов нейронов в микроглии, макрофаги костного мозга, перитонеальные макрофаги и культивируемые кортикальные нейроны. (A) Схематическая диаграмма комплекса ремоделирования хроматина Brm/Brg-associated factor (BAF) для трех стадий дифференцировки нейронов от эмбриональных стволовых клеток (ESC) до клеток-предшественников нейронов (NPC) и до зрелых нейронов (нейронов) (адаптировано из «Эпигенетическая регуляция дифференцировки нейронов из эмбриональных стволовых клеток», авторы Ацуши Шимомура и Эри Хасино с разрешения, 2013 г. Шимомура А., Хасино Э. Опубликовано в Trends in Cell Signaling Pathways in Neuronal Fate Decision согласно CC BY 3.0 лицензия. Доступно по: 10.5772/53650). (B-G) Эксплуатация факторов комплекса BAF BAF53A (B) , BAF45A (C) , BAF53B , (D) , SMARCC1 , (E) , SMARCC2 (F) и BAF45B (G) в микроглии (MG), макрофагах костного мозга (BMDM), перитонеальных макрофагах (PM) и культивируемых корковых нейронах (N). (H) Экспрессия нейрональных генов BEX , SYT1 , MAP2 и TUBB3 i n микроглии (MG), макрофагов костномозгового происхождения (BMDF), перитонеальных макрофагов (PM) и культивируемых кортикальных клеток нейроны (Н).

                      Роль нейрональных растворимых факторов в поддержании микроглиального фенотипа

                      После нашего открытия горизонтального переноса нейрональных миР-9 и миР-124 от электрически активных нейронов к микроглии мы предположили, что на фенотип микроглии сильно влияют растворимые нейрональные факторы (таблица 1 и рисунок 2). Соответственно, эти растворимые нейрональные факторы обладают большим потенциалом для будущих терапевтических вмешательств, направленных на нейродегенеративные заболевания.Как астроциты, так и нейроны могут продуцировать IL-4, TGFβ1 и IL-34, которые сильно влияют на фенотип микроглии, как обсуждалось ранее (таблица 1). Нейрональный IL-4 может дополнительно способствовать деметилированию h4K27 в микроглии (Cheray and Joseph, 2018). Нейроны также продуцируют хемокины CCL2, CCL12 и CX3CL1 (как мембраносвязанные, так и растворимые формы), которые могут вызывать миграцию микроглии к нейронам (CCL2 и CCL12) и деактивацию микроглии (CX3CL1) (Haas et al., 2019). Фактор роста нейронов (NGF) и BDNF также вносят вклад в противовоспалительный фенотип микроглии (таблица 1; Lai et al., 2018; Фоделианаки и др., 2019). Нейротрансмиттеры — это другие важные молекулы, высвобождаемые электрически активными нейронами, которые могут непосредственно воздействовать на микроглию. Обычные нейротрансмиттеры, такие как серотонин, дофамин и ГАМК, дезактивируют микроглию, а глутамат активирует эти клетки (таблица 1; Liu et al., 2016). АТФ высвобождается активированными и поврежденными нейронами и способствует активации микроглии и воспалению (Davalos et al., 2005). Нейрональные микроРНК miR-124 и miR-9 переносятся в цитоплазму микроглии, где они подавляют экспрессию CEBPα и NFκB и дезактивируют клетки (таблица 1; Veremeyko et al., 2018а). Наконец, компоненты комплемента C1q и C3 опосредуют обрезку аксонов нейронов микроглией через рецепторы комплемента (таблица 1). Интересно, что экспрессия C1q индуцируется в нейронах с помощью TGFβ1-опосредованного механизма, в то время как C3 присутствует в синапсах нейронов (Luchena et al. , 2018). Таким образом, многие факторы, включая про- и противовоспалительные стимулы, влияют на связь между нейронами и микроглией. Баланс этих стимулов определяет окончательный фенотип микроглии в нормальной или пораженной ЦНС (рис. 2).

                      Таблица 1. Растворимые факторы нейронного происхождения, влияющие на состояние активации микроглии в нормальной ЦНС, а также при нейровоспалении и нейродегенерации.

                      Рисунок 2. Нейронорастворимые факторы, определяющие конечный фенотип микроглии в нормальной или пораженной ЦНС.

                      Заключительные замечания

                      Микроглия представляет собой уникальную популяцию резидентных миелоидных клеток в ЦНС. Фенотипы этих клеток сильно зависят от местного микроокружения и определяются специфической регуляцией экспрессии генов на эпигенетическом уровне.В настоящее время считается, что нейрональные клетки активно влияют на фенотипы микроглии. В нормальной ЦНС электрически и синаптически активные нейроны поддерживают микроглию в деактивированном состоянии, тогда как изменения баланса тормозных и активирующих стимулов в контексте нейровоспалительных и нейродегенеративных заболеваний вызывают немедленные изменения фенотипа микроглии и вызывают активацию. Дальнейшее понимание взаимодействий нейронов и микроглии в нормальной ЦНС в конечном итоге приведет к открытию новых путей.Эта информация может предложить потенциальные механизмы восстановления гомеостаза в патологических условиях, а также потенциальные варианты лечения нейродегенеративных заболеваний, таких как рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона.

                      Вклад авторов

                      TV и EP задумали обзор и исследование. TV, AY и MD провели эксперименты. TV, TS и EP проанализировали данные. TS и EP подготовили рукопись.

                      Финансирование

                      Эта работа была поддержана Советом по исследовательским грантам – Общий исследовательский фонд, ссылка №.14113316 (Правительство Гонконга, Гонконг), а также грант Совета по исследовательским грантам – Фонд повышения квалификации (Правительство Гонконга, Гонконг), номер ссылки. Область/M-604/16.

                      Конфликт интересов

                      Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как представляющие потенциальный конфликт интересов.

                      Ссылки

                      Бартенева Н.С., Байкен Ю., Фаслер-Кан Э., Алибек К., Ван С., Мальцев Н. и др. (2017). Внеклеточные везикулы при раке желудочно-кишечного тракта в сочетании с микробиотой: на границе царств. Биохим. Биофиз. Acta Rev. Рак 1868, 372–393. doi: 10.1016/j.bbcan.2017.06.005

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Бартенева Н.С., Фаслер-Кан Э., Бернимулин М., Стерн Дж.Н.Х., Пономарев Э.Д., Дакетт Л. и соавт. (2013). Циркулирующие микрочастицы: квадрат круга. BMC Cell Biol. 14:23. дои: 10.1186/1471-2121-14-23

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Buttgereit, A., Lelios, I., Yu, X., Vrohlings, M., Krakoski, N.R., Gautier, E.L., et al. (2016). Sall1 является регулятором транскрипции, определяющим идентичность и функцию микроглии. Нац. Иммунол. 17, 1397–1406. doi: 10.1038/ni.3585

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Чаухан, А. , Кенум, Ф. З., Аббас, А., Брэдли, Д.С., Нечаев С., Сингх Б.Б. и соавт. (2015). Эпигенетическая модуляция микроглиальных локусов воспалительных генов при подавлении иммунитета, вызванном гельминтами: значение для иммунной регуляции при нейроцистицеркозе. АСН Нейро 7:175

                      15592126. дои: 10.1177/175

                      15592126

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Черри, Дж. Д., Ольшовка, Дж. А., и О’Бэнион, М. К. (2014). Нейровоспаление и микроглия М2: хорошие, плохие и воспаленные. Дж.Нейровоспаление 11:98. дои: 10.1186/1742-2094-11-98

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Чой, К.-Ю., Ю, М., и Хан, Дж.-Х. (2015). К пониманию роли нейрон-специфического комплекса ремоделирования хроматина BAF в формировании памяти. Экспл. Мол. Мед. 47, е155–е155. doi: 10.1038/emm.2014.129

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Кротти А., Беннер К. , Керман Б. Э., Госселин Д., Lagier-Tourenne, C., Zuccato, C., et al. (2014). Мутантный гентингтин способствует автономной активации микроглии через факторы, определяющие миелоидную линию. Нац. Неврологи. 17, 513–521. doi: 10.1038/nn.3668

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Davalos, D., Grutzendler, J., Yang, G., Kim, J.V., Zuo, Y., Jung, S., et al. (2005). АТФ опосредует быстрый ответ микроглии на локальное повреждение головного мозга in vivo. Нац. Неврологи. 8, 752–758. дои: 10.1038/nn1472

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Добольи А., Винче К., Пал Г. и Ловас Г. (2012). Нейропротекторные функции бета-белков трансформирующего фактора роста. Междунар. Дж. Мол. науч. 13, 8219–8258. дои: 10.3390/IJMS13078219

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Духинова М., Кузнецова И., Копейкина Е., Вениаминова Е., Юнг А. В.Ю., Веремейко Т. и соавт. (2018). Тромбоциты опосредуют защитное нейровоспаление и способствуют пластичности нейронов в месте повреждения нейронов. Поведение мозга. Иммун. 74, 7–27. doi: 10.1016/j.bbi.2018.09.009

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Духинова М., Веремейко Т., Юнг А.В.Ю., Кузнецова И.С., Лау Т.Ю.Б., Копейкина Е. и соавт. (2019). Свежие доказательства использования основных ганглиозидов головного мозга в качестве мишени для лечения болезни Альцгеймера. Нейробиол. Старение 77, 128–143. doi: 10.1016/j.neurobiolaging.2019.01.020

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Фоделианаки, Г., Lansing, F., Bhattarai, P., Troullinaki, M., Zeballos, M.A., Charalampopoulos, I., et al. (2019). Фактор роста нервов модулирует индуцированный ЛПС микроглиальный гликолиз и воспалительные реакции. Экспл. Сотовый рез. 377, 10–16. doi: 10.1016/J.YEXCR.2019.02.023

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Фрей К. , Нохава К., Малипьеро У.В., Швердель К. и Фонтана А. (1992). Продукция макрофагального колониестимулирующего фактора астроцитами и макрофагами головного мозга. J. Нейроиммунол. 40, 189–195. дои: 10.1016/0165-5728(92)

                      -6

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Госселин, Д., Линк, В.М., Романоски, С.Е., Фонсека, Г.Дж., Эйхенфилд, Д.З., Спанн, Н.Дж., и соавт. (2014). Окружающая среда управляет выбором и функцией энхансеров, контролирующих идентичность тканеспецифических макрофагов. сотовый 159, 13:27–13:40. doi: 10.1016/j.cell.2014.11.023

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Госселин, Д., Skola, D., Coufal, N.G., Holtman, I.R., Schlachetzki, J.C.M., Sajti, E., et al. (2017). Зависимая от окружающей среды транскрипционная сеть определяет идентичность микроглии человека. Наука 356:eaal3222. doi: 10.1126/science.aal3222

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Гроот, А. Э., и де Пьента, К. Дж. (2018). Эпигенетический контроль поляризации макрофагов: последствия для нацеливания на макрофаги, связанные с опухолью. Онкоцель 9, 20908–20927.doi: 10.18632/ONCOTARGET.24556

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Guo, Y., Hong, W., Wang, X., Zhang, P., Körner, H., Tu, J., et al. (2019). МикроРНК в микроглии: как микроРНК влияют на активацию, воспаление, поляризацию микроглии и опосредуют взаимодействие между микроглией и глиомой? Перед. Мол. Неврологи. 12:125. doi: 10.3389/fnmol.2019.00125

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Хаас, А.H., de, Weering, H.R.J., van, Jong, E.K., de Boddeke, H.W.G.M., et al. (2019). Нейрональные хемокины: универсальные мессенджеры во взаимодействии клеток центральной нервной системы. Мол. Нейробиол. 36, 137–151. doi: 10.1007/S12035-007-0036-8

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Hammond, T. R., Dufort, C., Dissing-Olesen, L., Giera, S., Young, A., Wysoker, A., et al. (2019). Секвенирование одноклеточной РНК микроглии на протяжении всей жизни мыши и в поврежденном мозге выявляет сложные изменения состояния клеток. Иммунитет 50, 253.e6–271.e6. doi: 10.1016/j.immuni.2018.11.004

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Харрисон, С.Дж., Нишинакамура, Р., Джонс, К.Р., и Монаган, А.П. (2012). Sall1 регулирует корковый нейрогенез и спецификацию ламинарных судеб у мышей: значение для нейронных аномалий при синдроме Таунса-Брокса. Дис. Модель мех. 5, 351–365. doi: 10.1242/dmm.002873

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Хоп, Х.T., Arayan, L.T., Huy, T.X.N., Reyes, A.W.B., Vu, S.H., Min, W., et al. (2018). Ключевая роль c-Fos для иммунной регуляции и бактериальной диссеминации в инфицированных бруцеллами макрофагах. Перед. Клетка заражает микробиол. 8:287. doi: 10. 3389/fcimb.2018.00287

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Кирдорф, К., Эрни, Д., Гольдманн, Т., Сандер, В., Шульц, К., Пердигуэро, Э. Г., и соавт. (2013). Микроглия возникает из эритромиелоидных предшественников через Pu.1- и Irf 8-зависимые пути. Нац. Неврологи. 16, 273–280. doi: 10.1038/nn.3318

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Киттан, Н.А., Аллен, Р.М., Даливал, А., Кавассани, К.А., Шаллер, М., Галлахер, К.А., и соавт. (2013). Цитокин-индуцированные фенотипические и эпигенетические признаки являются ключом к установлению специфических фенотипов макрофагов. PLoS One 8:e78045. doi: 10.1371/journal.pone.0078045

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Косо, Х., Нишинакамура, Р., и Ватанабэ, С. (2018). Sall1 автономно регулирует морфологию клеток микроглии в развивающейся сетчатке. Доп. Эксп. Мед. биол. 1074, 209–215. дои: 10.1007/978-3-319-75402-4_26

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Косо Х., Цухако А., Лай С.-Ю., Баба Ю., Оцу М., Уэно К. и др. (2016). Условная абляция стержневых фоторецепторов выявляет Sall1 как микроглиальный маркер и регулятор морфологии микроглии в сетчатке. Глия 64, 2005–2024 гг. doi: 10.1002/glia.23038

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Кшищик П., Шлосс Р., Палмер А. и Бертиом Ф. (2018). Роль макрофагов в остром и хроническом заживлении ран и вмешательствах, способствующих фенотипам, способствующим заживлению ран. Перед. Физиол. 9:419. doi: 10.3389/fphys.2018.00419

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Лай, С.-В., Чен, Дж.-Х., Лин, Х.-Ю., Лю, Ю.-С., Цай, К.-Ф., Чанг, П.-К., и соавт. (2018). Регуляторные эффекты нейровоспалительных реакций посредством передачи сигналов нейротрофического фактора головного мозга в клетках микроглии. Мол. Нейробиол. 55, 7487–7499. doi: 10.1007/s12035-018-0933-z

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Ли, С.В., О, Ю.М., Лу, Ю.-Л., Ким, В.К., и Ю, А.С. (2018). МикроРНК преодолевают барьер клеточной судьбы за счет снижения стабильности REST, контролируемой EZh3, во время нейрональной конверсии фибробластов взрослого человека. Дев. Ячейка 46, 73.e7–84.e7. doi: 10.1016/j.devcel.2018.06.007

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Ли, Х., Цзян, Т., Ли, М.-К., Чжэн, С.-Л., и Чжао, Г.-Дж. (2018). Транскрипционная регуляция поляризации макрофагов микроРНК. Перед. Иммунол. 9:1175. doi: 10.3389/fimmu.2018.01175

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Лучена, К., Зуасо-Ибарра, Дж., Альберди, Э., Матуте, К.и Капетильо-Сарате, Э. (2018). Вклад нейронов и глиальных клеток в опосредованное комплементом удаление синапсов в процессе развития, старения и болезни Альцгеймера. Медиаторы воспаления. 2018, 1–12. дои: 10.1155/2018/2530414

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Масуда, Т., Санковски, Р., Сташевски, О., Бётчер, К., Аманн, Л., и Сагар, и др. (2019). Пространственная и временная неоднородность микроглии мыши и человека при разрешении одной клетки. Природа 566, 388–392. doi: 10.1038/s41586-019-0924-x

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Маткович-Натан О., Винтер Д. Р., Гилади А., Варгас Агилар С., Спинрад А., Саррацин С. и др. (2016). Развитие микроглии следует поэтапной программе регулирования гомеостаза мозга. Наука 353, aad8670. doi: 10.1126/science.aad8670

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Менар, К., Hein, P., Paquin, A., Savelson, A., Yang, X.M., Lederfein, D., et al. (2002). Существенная роль пути MEK-C/EBP во время коркового нейрогенеза, регулируемого фактором роста. Нейрон 36, 597–610. doi: 10.1016/S0896-6273(02)01026-7

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Mizuno, T., Doi, Y., Mizoguchi, H., Jin, S., Noda, M., Sonobe, Y., et al. (2011). Интерлейкин-34 избирательно усиливает нейропротекторное действие микроглии, чтобы ослабить нейротоксичность олигомерного амилоида-β. утра. Дж. Патол. 179, 2016–2027 гг. doi: 10.1016/j.ajpath.2011.06.011

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Окада, С. (2003). Доминантно-негативное влияние продуктов генов семейства c-fos на индуцибельную экспрессию NO-синтазы в макрофагах. Междунар. Иммунол. 15, 1275–1282. doi: 10.1093/intimm/dxg126

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Паркхерст, К. Н., Ян, Г., Нинан, И., Савас, Дж. Н., Йейтс, Дж.R., Lafaille, J.J., et al. (2013). Микроглия способствует формированию зависимого от обучения синапса через нейротрофический фактор головного мозга. Сотовый 155, 1596–1609. doi: 10.1016/j.cell.2013.11.030

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Пономарев, Е. Д., Марес, К., Тан, Ю., и Диттель, Б. Н. (2007). Интерлейкин-4 ЦНС необходим для регуляции аутоиммунного воспаления и индуцирует состояние альтернативной активации в клетках микроглии. J. Neurosci. 27, 10714–10721. doi: 10.1523/JNEUROSCI.1922-07.2007

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Пономарев, Е. Д., Веремейко, Т., Бартенева, Н., Кричевский, А. М., и Вайнер, Х. Л. (2011). МикроРНК-124 способствует успокоению микроглии и подавляет EAE путем дезактивации макрофагов через путь C/EBP-α-PU.1. Нац. Мед. 17, 64–70. дои: 10.1038/nm.2266

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Пономарев Е.Д., Веремейко Т. и Вайнер Х.Л. (2013). МикроРНК являются универсальными регуляторами дифференцировки, активации и поляризации микроглии и макрофагов в нормальной и пораженной ЦНС. Глия 61, 91–103. doi: 10.1002/glia.22363

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Prada, I., Gabrielli, M., Turola, E., Iorio, A., D’Arrigo, G., Parolisi, R., et al. (2018). Перенос микроРНК из глии в нейрон через внеклеточные везикулы: новый механизм, лежащий в основе синаптических изменений, вызванных воспалением. Акта Нейропатол. 135, 529–550. doi: 10.1007/s00401-017-1803-x

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Ray, N., Kuwahara, M., Takada, Y., Maruyama, K., Kawaguchi, T., Tsubone, H., et al. (2006). c-Fos подавляет системную воспалительную реакцию на эндотоксин. Междунар. Иммунол. 18, 671–677. doi: 10.1093/intimm/dxl004

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Сато Т., Такеучи О., Ванденбон А., Yasuda, K., Tanaka, Y., Kumagai, Y., et al. (2010). Ось Jmjd3-Irf4 регулирует поляризацию макрофагов M2 и ответы хозяина на гельминтную инфекцию. Нац. Иммунол. 11, 936–944. doi: 10.1038/ni.1920

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Шимомура, А., и Хашино, Э. (2013). «Эпигенетическая регуляция дифференцировки нейронов из эмбриональных стволовых клеток», в Trends in Cell Signaling Pathways in Neuronal Fate Decision , ed.С. Уислет (Лондон: IntechOpen Limited), 305–325.

                      Академия Google

                      Сепеси, З., Манучерян, О., Бачиллер, С., и Дейерборг, Т. (2018). Двунаправленная связь между микроглией и нейронами в норме и при патологии. Перед. Клеточные нейробиологи. 12:323. doi: 10.3389/fncel.2018.00323

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Тан, Ю., Ли, Т., Ли, Дж., Ян, Дж., Лю, Х., Чжан, X. Дж., и др. (2014). Jmjd3 необходим для эпигенетической модуляции фенотипов микроглии в иммунном патогенезе болезни Паркинсона. Гибель клеток. Отличаться. 21, 369–380. doi: 10.1038/cdd.2013.159

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Тиханович И. , Чжао Дж., Олсон Дж., Адамс А., Тейлор Р., Бриджес Б. и соавт. (2017). Белок аргинин-метилтрансфераза 1 модулирует врожденные иммунные ответы посредством регуляции дифференцировки макрофагов, активируемых пролифератором пероксисом, γ-зависимых макрофагов. J. Biol. хим. 292, 6882–6894. дои: 10.1074/JBC.M117.778761

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Веремейко Т., Кузнецова И.С., Духинова М., Юнг А.В.Ю., Копейкина Е., Бартенева Н.С.П.Е. и соавт. (2018а). Нейрональные внеклеточные микроРНК миР-124 и миР-9 опосредуют межклеточную связь между нейронами и микроглией. J. Neurosci. Рез. 97, 162–184. doi: 10.1002/jnr.24344

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Веремейко Т., Юнг А.В.Ю., Духинова М., Кузнецова И.С., Помыткин И., Люндуп А. и соавт. (2018б). Циклический путь АМФ подавляет аутоиммунное нейровоспаление путем ингибирования функций энцефалитогенных Т-клеток CD4 и усиления поляризации макрофагов М2 в месте воспаления. Перед. Иммунол. 9:50. doi: 10.3389/fimmu.2018.00050

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Веремейко Т., Сиддики С., Сотников И., Юнг А. и Пономарев Э. Д. (2013). ИЛ-4/ИЛ-13-зависимая и независимая экспрессия миР-124 и ее вклад в фенотип М2 моноцитарных клеток в норме и при аллергическом воспалении. PLoS One 8:e81774. doi: 10.1371/journal.pone.0081774

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Веремейко Т., Юнг, А.В.Ю., Энтони, Д.К., Стрекалова, Т., и Пономарев, Е.Д. (2015). Ген-2 ответа на ранний рост необходим для активации и пластичности макрофагов M1 и M2 путем модуляции фактора транскрипции CEBPβ. Перед. Иммунол. 9:2515. doi: 10.3389/fimmu.2018.02515

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Вишванатан Дж., Ли С., Ли Б., Ли Дж. В. и Ли С.-К. (2007). МикроРНК miR-124 противостоит анти-нейронному пути REST/SCP1 во время эмбрионального развития ЦНС. Гены Дев. 21, 744–749. doi: 10.1101/gad.1519107

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Zhang, J., Li, S., Li, L., Li, M., Guo, C., Yao, J., et al. (2015). Экзосомы и экзосомальные микроРНК: транспортировка, сортировка и функция. Геном. протеом. Биоинформа 13, 17–24. doi: 10.1016/j.gpb.2015.02.001

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Чжао, X., Ван, Х., Сунь, Г., Чжан, Дж., Эдвардс, Н.Дж. и Ароновски Дж. (2015). Нейрональный интерлейкин-4 как модулятор микроглиальных путей и ишемическое повреждение головного мозга. J. Neurosci. 35, 11281–11291. doi: 10.1523/JNEUROSCI.1685-15.2015

                      Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

                      Достижения в терагерцовой и инфракрасной оптоэлектронике

                      В этом специальном разделе представлены последние результаты в области инфракрасной (ИК) и терагерцовой (ТГц) оптоэлектроники, которые быстро развивались в последние десятилетия. Развитие ИК- и ТГц-технологий затрагивает множество фундаментальных проблем материаловедения, астрофизики, химии и биологии, медицинской диагностики, методов получения изображений с высоким разрешением и мультиспектральных изображений.

                      Новые и усовершенствованные ИК и ТГц источники, детекторы и оптические компоненты, предназначенные для фильтрации и волноводов, произвели революцию в ИК и особенно ТГц технологиях, где проблема ограниченной эффективности и высокой стоимости все еще нуждается в решении. Появление терагерцовых и инфракрасных квантово-каскадных лазеров, неохлаждаемых и многоэлементных детекторов, новых типов фотопроводящих антенн, волноводов с малыми потерями, передовых метаматериалов может решить эти проблемы и, в свою очередь, порождает дальнейшие применения терагерцового и инфракрасного излучения. оптоэлектроника, включая визуализацию в ближнем поле и в реальном времени, а также микроскопию высокого разрешения.Увеличение мощности новых источников ставит вопрос о безопасности и дозиметрии ТГц.

                      Специальная секция посвящена передовым фундаментальным и прикладным направлениям, включая новые материалы, взаимодействие ТГц и ИК излучений с биологическими тканями, ТГц квантово-каскадные лазеры, нелинейные эффекты и оптическое удержание света в средах, ТГц и ИК спектроскопические и системы визуализации и усовершенствованные источники ТГц.

                      Рыжий и др. предложили фотодетекторы дальнего ИК-диапазона, использующие массивы графеновых нанолент и базовые слои черного фосфора (BP) в качестве фоточувствительного элемента.Работа детектора заключается в межзонной фотогенерации электронно-дырочных пар в массиве графеновых нанолент с последующей туннельной инжекцией либо электронов, либо дырок в широкозонный базовый слой БП. Ожидается, что детектор будет иметь довольно короткое время отклика.

                      Кручунина и др. применил ТГц спектроскопию и диэлектрофорез для исследования эритроцитов больных диффузными заболеваниями печени с применением для диагностики и дифференциации фиброза печени. Авторы получили сильные корреляции показателей ТГц-спектроскопии с электрическими и вязкоупругими параметрами эритроцитов. Они также показали, что увеличение степени фиброза печени связано с увеличением количества деформированных клеток, склонных к агрегации и разрушению.

                      Дорофеев и др. сообщили о роли тангенциальной составляющей электрического поля в терагерцовой струе и о искривленных волнах, которые могут возникать при прохождении световой волны через диэлектрический прямоугольный параллелепипед или сферу.Авторы показали, что величина плотности потока мощности после прохождения объекта выше у прямоугольного параллелепипеда, но характеристики фокусировки лучше у сферы. Они также продемонстрировали, что влияние экрана сводится к минимуму, когда экран находится в тени прямоугольного параллелепипеда. Тераджет-эффект также применялся для улучшения характеристик точечного детектора.

                      Минин и др. продемонстрировали повышение чувствительности детектора на 6 дБ при снижении эквивалентной мощности шума в 1,5 раза. Результаты могут быть использованы для уменьшения размера и повышения чувствительности различных ТГц систем, в том числе установок обработки изображений для приложений в медицине, биологии и астрономии.

                      Растущий интерес к гетероструктурам с квантовыми ямами HgCdTe привел к разработке полупроводниковых излучателей среднего ИК-диапазона. Этот диапазон спектра имеет первостепенное практическое значение, так как содержит линии поглощения обычных загрязняющих газов. Фадеев и др. продемонстрировали стимулированное излучение гетероструктур HgCdTe при комнатной температуре в районе не менее 2.5  мкм. Румянцев и др. исследовали спектры фотопроводимости, зависящие от температуры, в тонких пленках HgCdTe и показали, что крутизна края поглощения в узкозонных эпитаксиальных слоях HgCdTe приближается к фундаментальному пределу. Важно отметить, что они показали, что энергия «Урбаха» намного меньше пороговой энергии оже-рекомбинации. Этот результат предполагает, что рабочие длины волн за пределами 20  мкм возможны для оптоэлектронных устройств на основе структур HgCdTe.

                      Ли и др. изучили механизм переноса носителей MoS2 с помощью терагерцовой спектроскопии во временной области.Авторы обнаружили, что многослойный MoS2 обладает более высокой проводимостью и подвижностью по сравнению с монослойным MoS2. Для анализа экспериментальных результатов они также оценили оптическую проводимость, используя модели Друде и Друде-Смита.

                      Исмагилов и др. предложил широкополосный терагерцовый излучатель на основе жидкостной струи. В основе системы лежит трапециевидное щелевое сопло, выход которого ограничивается двумя параллельными лопастями. Авторы изучили эффективность преобразования оптического излучения в ТГц для различных жидкостей и продемонстрировали эффективность, равную 0.1% с использованием двойного импульсного возбуждения α-пинена.

                      Катыба и др. разработал ТГц сканирующий зонд ближнего поля оптический микроскоп, работающий в режиме пропускания и использующий гибкое сапфировое волокно. Разрешение микроскопа зависит от поляризации управляемой моды по отношению к плоскости изображения, но всегда остается сильно субволновой, преодолевая дифракционный предел Аббе, равный 0,5λ. Такой субволновой, высокоэффективный ТГц микроскоп на основе сапфирового волокна с гибкой конструкцией найдет множество применений в фундаментальных исследованиях ТГц и прикладных технологиях.

                      Ширяев и др. исследовал возможность постускорения релятивистских электронов в вакууме с использованием моноциклических электромагнитных импульсов ТГц, дополненных постоянными магнитными полями. Авторы показали, что такой подход может обеспечить жизнеспособную альтернативу традиционным конструкциям лазерных ускорителей, в которых используются чрезвычайно мощные лазерные системы.

                      Разработка новых материалов находится в центре внимания двух статей этого раздела. Кузнецов и др. изучена комплексная проводимость топологического изолятора (ТИ) Bi2-xSbxTe3-y Sey различной толщины и химического состава.Авторы продемонстрировали самое первое экспериментальное наблюдение уменьшения проводимости ТИ в терагерцовом диапазоне частот по мере приближения химического состава к кривой Рена. Буряков и др. изучали генерацию эллиптически поляризованного ТГц-излучения кристаллитами БП. Они наблюдали насыщение в зависимости терагерцовой интенсивности от интенсивности падающей оптической накачки для флюенсов выше 6  мДж/см2.

                      Дубинов и др. использовал удвоитель частоты волновода на основе InP: Fe для получения субтерагерцового излучения.Авторы показали, что оптимальная конфигурация может обеспечить эффективность преобразования до 4,5% при умеренной мощности 1 кВт на основной частоте.

                      Булгакова и др. продемонстрировали генерацию терагерцового излучения с помощью фотопроводящей антенны (PCA) с большой апертурой на основе ZnGeP2. Авторы измерили зависимость энергии терагерцового импульса от энергии оптической накачки и оценили флюенс насыщения и подвижность носителей ППШ.

                      Фуфурин и др. предложены численные методы анализа ИК-спектров органических и неорганических летучих соединений для биомедицинских приложений.Они продемонстрировали возможность использования комбинации машинного и глубокого обучения для спектрального анализа многокомпонентных газовых смесей. Авторы показали, что нейронные сети, обученные на синтетических спектрах, могут распознавать синтетические газовые смеси и экспериментальные отдельные газообразные вещества.

                      Лю и др. описал программу многосегментного моделирования и показал, что терагерцовые спектрометры, использующие плазмонные полевые транзисторы (TeraFET), могут использоваться для преобразования частоты в цифру.Их моделирование предсказало частоту кроссовера, которая чувствительна к длине канала и почти нечувствительна к смещению затвора в областях слабой и умеренной инверсии, в то время как рабочая частота частотно-цифровых преобразователей с использованием Si TeraFET может варьироваться от 110 ГГц до 4 ТГц для TeraFET с размерами элементов от 20 до 130 нм.

                      Соболев и др. описал извлечение параметров для сети с сосредоточенными элементами, представляющей резонансные туннельные диоды. Метод основан на внутрикристальных измерениях коэффициента отражения в широком диапазоне частот от 1 кГц до 60 ГГц в сочетании с измерениями дифференциального сопротивления. Они получили разумное согласие между экспериментальными кривыми и кривыми, рассчитанными по эквивалентной сосредоточенной сети.

                      Лобанов и др. продемонстрировали измерения с временным разрешением ватт-амперных характеристик и конкуренции мод в импульсных ТГц квантово-каскадных лазерах (ККЛ), используемых в качестве ТГц излучателей. Обнаружение ТГц импульсов осуществлялось с помощью сверхпроводящего болометра на горячих электронах NbN, в то время как ток смещения лазера качался в течение одного управляющего импульса. Разработанная методика может быть использована для быстрой характеризации импульсных ТГц ККЛ.

                      Наконец, Iomdina et al. предложил алгоритм воксельной обработки изображений оптической когерентной томографической ангиографии (ОКТА) для повышения точности количественной оценки объема сосудов сетчатки и хориоидеи. Авторы продемонстрировали эффективность алгоритма, применяя его для определения соотношения показателей объемного кровотока сосудистой сети хориоидеи и общей сосудистой сети поперек сетчатки и хориоидального слоя.