Проекты

Изучение процессов старения, ассоциированных с голоданием, у мышей

Работа победителя открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Биотехнологии. Молекулярная биология. Генетика» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Медицинская генетика
Авторы работы: ГБОУ Школа № 429
Предметы: Биология
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 2020 года

Актуальность

На данный момент существует множество теорий, которые пытаются объяснить механизмы старения. Однако чётких и однозначных рекомендаций о том, какие коррективы необходимо внести в образ жизни для максимального продления и повышения качества жизни, пока нет. О таких рекомендациях, как правильное питание, отказ от вредных привычек, знает почти каждый. И если снижение продолжительности жизни курящих людей на данный момент можно считать доказанным, то достоверной связи продолжительности жизни с тем или иным режимом питания пока не установлено.

Цель

Выяснить, как изменение режима питания модельных объектов (мышей линии BCA) влияет на уровень процессов, вызывающих старение.

Задачи

  1. Провести окраску клеток крови для обнаружения пигмента липофусцина и выявить различия в контрольной и экспериментальных группах.
  2. Проанализировать частоту встречаемости гранул липофусцина в клетках крови в зависимости от режима питания.
  3. Оценить динамику накопления липофусцина с течением времени при различном рационе питания мышей.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Микроскоп Биомед-4
  • Камера Горяева
  • Фотокамера
  • Механические дозаторы
  • Клетки для содержания мышей
  • Лабораторная посуда
  • Шприцы
  • Реактивы
  • Программа обработки изображений LevenhukLite

Описание

Для проведения эксперимента были сформированы три группы мышей из 10 особей. Контрольная группа получала неограниченное количество стандартного лабораторного корма. Вторая группа получала 20% лабораторного корма от количества контроля. Третья группа питалась неограниченным количеством корма с пониженным содержанием белка. Каждый месяц проводился забор крови у мышей из хвостовой вены. Полученные образцы фиксировали 4%-м раствором параформальдегида в течение 20 минут, затем промывали раствором фосфатного буфера, после чего проводили дополнительную фиксацию и дегидратацию в метаноле 30 минут при -20 °С.

Для обнаружения липофусцина в клетках использовалась окраска насыщенным раствором нильского синего. Полученные препараты исследовали под микроскопом Биомед-4 при увеличении 40x и 100x. О присутствии липофусцина судили по синей окраске лизосом. Была использована камера Горяева для подсчёта клеток и количества гранул липофусцина в каждой клетке. Фотографии получены с помощью камеры и программы обработки изображений LevenhukLite.

Рисунок 1. Отсутствие окраски лимфоцита нильским синим в контрольной группе через 1 месяц после начала эксперимента. Черной пунктирной линией обозначены границы клетки, белой пунктирной линией – границы ядра. Фигурная скобка – вероятно, погибшая клетка крови (ее морфологическое строение не позволило однозначно идентифицировать данный объект). Увеличение 1000 раз.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2. Окраска лимфоцита нильским синим в контрольной группе через 2 месяца после начала эксперимента. Черной пунктирной линией обозначены границы клетки, белой пунктирной линией – границы ядра. Звездочкой обозначены обнаруженные гранулы липофусцина. Обращает на себя внимание слабая диффузная окраска по периферии ядра. Увеличение 1000 раз.

 

 

 

 

 

 

 

 

Результаты работы/выводы   

  1. В клетках крови мышей обнаружить липофусцин удалось только через 2 месяца после начала эксперимента. Время обнаружения не зависело от режима питания подопытных животных.
  2. Общее количество клеток, положительных по проводимой окраске, не отличалось во всех трёх группах.
  3. В группе мышей с пониженным содержанием потребляемого корма удалось установить достоверное снижение количества гранул липофусцина в отдельно взятой клетке крови.
  4. Предложена модель, объясняющая связь снижения содержания липофусцина при голодании с процессами аутофагии. Данная гипотеза требует дальнейшей экспериментальной проверки.

Перспективы использования результатов работы

Накопленная ранее информация о процессах аутофагии позволила сделать предположение, что данный процесс может вносить вклад в лечебный эффект голодания.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

ФГБУН Институт биологии гена РАН

Мнение автора

«Конференция «Наука для жизни» дарит всем школьникам прекрасную возможность оценить свои силы, попробовать себя в роли настоящего научного исследователя и получить много новых бесценных знаний и умений, которые обязательно пригодятся в будущем»