Бажанова Татьяна Валентиновна

Ульяновский государственный университет

Постановка задачи в модели поиска компромисса при свободно-радикальном стрессе на примере болезни Дауна

В работе описывается постановка задачи установления зависимости продолжительности жизни от свободно-радикального стресса, генетически определяемого уровнем супероксиддисмутазы (СОД), установившимся в ходе природного эволюционного отбора в человеческой популяции (у больных синдромом Дауна концентрация супероксиддисмутазы в организме заметно выше, чем у контрольной группы).

Организм представляет собой совокупность подсистем, зависящих как друг от друга, так и от случайных внешних факторов. При этом аналитическое исследование биологических процессов, происходящих в организме человека, часто является невозможным. Одним из эффективных и актуальных способов исследования является применение стохастического имитационного моделирования. Данная работа посвящена постановке задачи в имитационной модели поиска компромисса при свободно-радикальном стрессе, генетически определяемым уровнем супероксиддисмутазы (СОД), установившимся в ходе природного эволюционного отбора в человеческой популяции, на примере больных даунизмом. Даунизм - одна из форм геномной патологии, при которой чаще всего хромосомы 21-й пары, вместо нормальных двух, представлены тремя копиями. При синдроме Дауна возможно значительное увеличение активности супероксиддисмутазы [1] (далее - СОД), поскольку ее ген располагается в 21 хромосоме. Супероксиддисмутаза – металлофермент, который защищает мембраны клеток от повреждающего действия свободных радикалов, образующихся при активации перекисного окисления липидов, и является одним из основных антиоксидантов в организме человека [2, 3].

Моделированию свободнорадикального дисбаланса у больных синдромом Дауна посвящено некоторое количество работ. Особенность предлагаемого автором исследования состоит в том, что теоретическое описание дается в семимартингальных терминах. Подобные исследования активно развиваются за рубежом медиками, но моделирование этих процессов представлена достаточно скромно [4-6]. В России подобные исследования также имеют место, но данный аспект проблемы (поиск компромисса при свободнорадикальном стрессе в контексте синдрома Дауна) анализируется фактически впервые, так как даунизм - это хромосомная болезнь, а не генетическая. Моделирование собственно хромосомных нарушений проводилось, анализировался механизм их вероятностного возникновения и наследования. Моделирование развития болезней, связанных с хромосомными нарушениями, представлено, насколько можно судить, слабо.

Задача состоит в том, чтобы обосновать в ходе имитационного компьютерного моделирования на основе математической модели существование найденного природой в эволюционном отборе оптимального уровня СОД (а значит, и концентрации свободных радикалов), при котором сохраняется баланс «скорость старения человека» ─ «степень подверженности человеческого организма инфекционным заболеваниям со смертельным исходом».

Работа выполнена при поддержке грантами РГНФ (№ 11-36-00334a2) и ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России».

Использованная лмтература:

1. Garaiova Iveta. The relationship between antioxidant systems and some markers of oxidative stress in persons with Down syndrome / Garaiova Iveta, Muchova Jana, Sustrova Maria, Blazicek V., Sivonova Monika, Kvasnicka Peter, Pueschel Siegfried, Durackova Zdenka. // Biologia, Bratislava, 2004. Vol. 59. No. 6, pp. 787—794.

2. Анисимов, В. Н. Молекулярные и физиологические механизмы старения / В. Н. Анисимов // Наука, 2003 г., Санкт-Петербург.

3. Анисимов, В. Н. Средства профилактики преждевременного старения (геропротекторы) / В. Н. Анисимов // Успехи геронтологии, вып. 4, 2000, с. 275-277.

4. Tao Yu, Zhongyou Li, Zhengping Jia, Steven J. Clapcote, Chunhong Liu, Shaomin Li, Suhail Asrar, Annie Pao, Rongqing Chen, Ni Fan, Sandra Carattini-Rivera, Allison R. Bechard, Shoshana Spring, R. Mark Henkelman, George Stoica, Sei-Ichi Matsui, Norma J. Nowak, John C. Roder, Chu Chen, Allan Bradley, and Y. Eugene Yu. A mouse model of Down syndrome trisomic for all human chromosome 21 syntenic regions. Hum. Mol. Genet., 15 July 2010; 19: 2780 - 2791.

5. Keiichi Ishihara, Kenji Amano, Eiichi Takaki, Atsushi Shimohata, Haruhiko Sago, Charles J. Epstein, and Kazuhiro Yamakawa. Enlarged Brain Ventricles and Impaired Neurogenesis in the Ts1Cje and Ts2Cje Mouse Models of Down Syndrome. Cereb Cortex, May 2010; 20: 1131 - 1143.

6. M. Dierssen, R. Benavides-Piccione, C. Martínez-Cué, X. Estivill, J. Flórez, G.N. Elston, and J. DeFelipe. Alterations of Neocortical Pyramidal Cell Phenotype in the Ts65Dn Mouse Model of Down Syndrome: Effects of Environmental Enrichment. Cereb Cortex, Jul 2003; 13: 758 - 764.