БИОФИЗИКА, 2022, том 67, № 4, с. 700-706

БИОФИЗИКА КЛЕТКИ

УДК 577/591.3

ЯЙЦЕКЛЕТКИ СЕРЫХ МОРСКИХ ЕЖЕЙ Strongylocentrotus intermedius

КАК ТЕСТ-ОБЪЕКТ И ИСТОЧНИК ГИПОМЕТАБОЛИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Т.В. Крамарова*, Э.Н. Гахова***^{, ##}

*Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН,

ул. Институтская, 3, Пущино Московской области, 142290, Россия

^#E-mail: luda_kramarova@rambler.ru

**Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН,

ул. Миклухо-Маклая, 16/10, Москва, 117997, Россия

***Институт биофизики клетки - обособленное подразделение ФИЦ «Пущинский научный центр биологических

исследований РАН», ул. Институтская, 3, Пущино Московской области, 142290, Россия

^##E-mail: gakhova@gmail.com

Поступила в редакцию 06.02.2022 г.

После доработки 14.04.2022 г.

Принята к публикации 19.04.2022 г.

Интенсивный поиск факторов, способных индуцировать и/или регулировать процесс перехода к

состоянию временной, пониженной жизнедеятельности различных организмов, ведется в течение

многих десятилетий. В работе изучены гипометаболические свойства фракций уксуснокислого экс-

тракта с молекулярной массой ≤ 1 кДа, 1-10 кДа и ≥ 10 кДа, полученных из яйцеклеток серых мор-

ских ежей Strongylocentrotus intermedius и мозга зимоспящих сусликов Spermophilus undulates. Найде-

но, что вещества, содержащиеся во фракции с молекулярной массой 1-10 кДа, выделенной из не-

оплодотворенных яйцеклеток морских ежей, в дозе 0.05 (весовых эквивалентах ткани)/мл морской

воды замедляли развитие оплодотворенных яйцеклеток морских ежей на 5-6 стадий через 40 ч по-

сле оплодотворения по сравнению с контролем. Аналогичная фракция с молекулярной массой 1-

10 кДа, выделенная из мозга сусликов в состоянии спячки, обладала более мощным гипометаболи-

ческим эффектом и в дозе 0.05 (весовых эквивалентах ткани)/мл морской воды через 40 ч после

оплодотворения яйцеклеток морских ежей замедляла их развитие на 15-16 стадий по сравнению с

контролем. Эта же фракция из мозга летне-активных животных или из оплодотворенных яйцекле-

ток морских ежей не влияла на развитие оплодотворенных яйцеклеток. Мы полагаем, что клетки

организмов в состоянии пониженной жизнедеятельности способны синтезировать гипометаболи-

ческие вещества, которые могут участвовать в индукции и/или регуляции состояния гипобиоза да-

же у эволюционно далеких видов животных.

Ключевые слова: яйцеклетки морских ежей, гипометаболические факторы, гипобиоз, мозг зимоспящих

сусликов.

DOI: 10.31857/S0006302922040081, EDN: ITDGZI

Внимание ученых многих стран привлекли зи-

Поиск эндогенных веществ, способных регу-

моспящие животные (суслики, сурки, сони, бу-

лировать процессы инициации и вхождения в со-

рундуки, хомяки и др.), которые во время пере-

стояние временной пониженной жизнедеятель-

живания неблагоприятных условий окружающей

ности (гипобиоз/гипометаболизм/оцепенениe) у

среды (низкие температуры, отсутствие воды и

различных животных и человека, является одним

пищи), способны к избирательному и активно

из приоритетных направлений в области совре-

контролируемому подавлению многих физиоло-

менной медицины и биологии.

гических функций организма: угнетению общего

Сокращения: вэт - весовой эквивалент ткани; МСС (1-10) -

метаболизма, снижению частоты сердечных со-

фракция экстракта с молекулярной массой

1-10 кДа,

кращений и температуры тела, изменению актив-

полученная из мозга сусликов в состоянии спячки; НЯМЕ ности нейронов [1-5]. В тканях зимоспящих жи-

(1-10)

- фракция с молекулярной массой

1-10 кДа,

вотных во время гибернации резко снижена про-

выделенная из неоплодотворенных яйцеклеток морских

ежей.

лиферативная активность клеток [6-8].

700

ЯЙЦЕКЛЕТКИ СЕРЫХ МОРСКИХ ЕЖЕЙ

701

На протяжении последних десятилетий были

ограничения может быть использование различ-

предприняты попытки выделения и идентифика-

ных клеточных процессов для оценки влияния

ции факторов из различных тканей гетеротерм-

выделяемых факторов. Оплодотворенные яйце-

ных животных, которые могли бы у гомойотерм-

клетки морских ежей - необычайно удобный

ных и гетеротермных животных индуцировать со-

тест-объект благодаря хорошей проницаемости

стояние гипобиоза или вызывать отдельные его

мембраны, высокой биологической чувствитель-

проявления. Основанием для многих подобных

ности, простоте инкубации зародышей в есте-

работ явилась гипотеза Г. Свона [9, 10], предпо-

ственной для них среде и легкости прижизнен-

ложившего, что явление оцепенения в природе -

ных наблюдений, поскольку нормальный эм-

сложившаяся в процессе эволюции универсаль-

бриогенез зародышей детально описан. Большим

ная стратегия регуляции метаболизма для выжи-

преимуществом является тот факт, что с момента

вания организмов и, следовательно, не должно

оплодотворения начинается формирование и

быть видовой специфичности факторов, вызыва-

развитие яйцеклетки как организма [20, 21].

ющих это состояние. Накопившиеся данные о

В данной работе мы выделили пептидные

значительной роли регуляторных пептидов в ин-

фракции с молекулярным весом ≤1 кДа, 1-10 кДа

дукции и поддержании состояния зимнего оцепе-

и ≥10 кДа, из оплодотворенных и неоплодотво-

нения, а также сезонная динамика их содержания

ренных яйцеклеток серых морских ежей и из моз-

в тканях, явились причиной выделения пептид-

га зимоспящих сусликов, находящихся в состоя-

ных фракций из тканей животных, находящихся

нии спячки и летне-активном состоянии. Далее

в состоянии гипобиоза [11-16].

было проведено сравнение действия выделенных

Ранее мы сообщали о выделении низкомоле-

фракций на развитие оплодотворенных яйцекле-

кулярной пептидной фракции уксуснокислого

ток морских ежей.

экстракта (молекулярная масса 1-10 кДа) кишеч-

ника и мозга зимоспящих сусликов различных

видов и ее гипометаболическом-гипотермиче-

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

ском действии при введении гомойотермным жи-

Источник ткани. Серые морские ежи (Strongy-

вотным [17, 15]. Факторы, входящие в состав дан-

locentrotus intermedius) были отловлены в сезон их

ной фракции, инициировали снижение уровней

размножения в заливе Петра Великого (Японское

различных физиологических процессов у орга-

море) на биологической станции «Витязь» ДВНЦ

низмов, эволюционно значительно удаленных

РАН (рис. 1). Неоплодотворенные яйцеклетки и

друг от друга. К примеру, вещества, содержавши-

сперму получали путем электрического раздра-

еся во фракции кишечника зимоспящих сусли-

жения животного (постоянный ток, 10 В) и мно-

ков, влияли на клеточный цикл плазмодия ис-

гократной смены морской воды для получения

тинного миксомицета (Physarum polycephalum) и

только зрелых яйцеклеток (~95%) (рис. 1б). Полу-

подавляли его двигательную активность [18]. Ис-

ченные яйцеклетки оплодотворяли добавлением

следование влияния подобных факторов на рабо-

нескольких капель разбавленной спермы (рис.

ту изолированного сердца лягушки (Rana tempo-

1в). В пределах одного эксперимента использова-

raria) выявило их дозозависимое ингибирующее

ли один образец спермы с наиболее подвижными

действие вплоть до полной остановки сердца [19].

сперматозоидами в конечной концентрации

Было продемонстрировано, что подобные

~1 : 60000. Собранные оплодотворенные яйце-

биологически активные факторы синтезируются

клетки, которые прошли несколько начальных

у рыб в состоянии оцепенения и у генотипически

стадий развития, и неоплодотворенные яйце-

адаптированной якутской лошади [9, 15]. В связи

клетки немедленно замораживали в жидком

с этим мы провели работу по получению анало-

азоте.

гичных факторов из яйцеклеток морских ежей,

Суслики (Spermophillus undulatus) были отлов-

которые, по нашему предположению, в период

лены в Якутии в августе месяце, перевезены в Ин-

перед оплодотворением находятся в состоянии

ститут биофизики клетки РАН (Пущино, Мос-

пониженной жизнедеятельности и, возможно,

ковская область) и помещены в индивидуальные

синтезируют гипометаболические факторы.

клетки при температуре окружающей среды 15-

Основным лимитирующим фактором поиска

20°C. Пищу, воду и гнездовой материал живот-

гипометаболических-гипотермических факторов

ные получали в достаточном количестве. В нояб-

является необходимость расходования большого

ре месяце все животные были перенесены в тем-

количества выделяемых веществ на промежуточ-

ную комнату с температурой 2-4°C. Целый мозг

ных стадиях очистки в тестах на лабораторных

от активных животных забирали в июле, от спя-

животных. Одним из путей преодоления этого

щих животных - в январе-феврале (на третий-пя-

БИОФИЗИКА том 67

№ 4

2022

702

КРАМАРОВА и др.

Рис. 1. Морские ежи (S. intermedius): (а) - получение яйцеклеток морских ежей; (б) - (д) - стадии развития яйцеклеток:

(б) - неоплодотворенные яйцеклетки морских ежей, (в) - оплодотворенные яйцеклетки, (г) - стадия бластулы, (д) -

стадия плутеус I.

тый день баута спячки). Животных забивали де-

при 95°С. Далее смесь охлаждали и центрифуги-

капитацией, мозг быстро извлекали и заморажи-

ровали 1 ч при 40000 g. Затем супернатант фрак-

вали в жидком азоте. Весь процесс от

ционировали ультрафильтрацией на фильтре

декапитации до замораживания занимал от 60 до

PM-10 (Amicon, США), который задерживает ве-

90 с.

щества с молекулярной массой ≥10 кДа. Фильтрат

фракционировали на фильтре UM-2 (Amicon,

Выделение биологически активных фракций.

США), который задерживает вещества с молеку-

Выделение экстрактов и фракций с молекуляр-

лярной массой ≥1 кДа. Такое последовательное

ной массой ≤1 кДа, 1-10 кДа и ≥10 кДа проводили

фракционирование уксуснокислого экстракта

по методике, описанной ранее и модифициро-

позволяет получить три фракции, содержащие

ванной нами [15, 22]. Для удаления липидного

вещества с различными молекулярными масса-

материала замороженные яйцеклетки или мозг

ми: 1) ≥10 кДа, 2) 1-10 кДа, 3) ≤1 кДа. Используе-

переносили в ацетон при температуре -10°С. От-

мый метод экстракции биологически активных

ношение веса сырого материала к объему ацетона

факторов обеспечивает хороший выход пептид-

составляло 1 : 10. Биоматериал в ацетоне гомоге-

ных фракций, относительно свободных от жиров

низировали при 14000 об/мин в течение одной

и белков.

минуты в гомогенизаторе типа «Рo1ytron». Гомо-

генат центрифугировали 15 мин при 3000 g и тем-

Тестирование фракций. Все испытуемые фрак-

пературе 4°С. Супернатант отбрасывали, к осадку

ции были растворены в фильтрованной морской

добавляли свежую порцию ацетона, гомогенизи-

воде, тщательно размешаны и отцентрифугиро-

ровали и центрифугировали при тех же условиях.

ваны (5 мин, 3000 g при 4°С). Осадок отбрасыва-

Для более полной экстракции липидного матери-

ли, а надосадочную жидкость в соответствующих

ала обработку ацетоном проводили трижды. Оса-

дозах добавляли в инкубационную среду (мор-

док после центрифугирования лиофильно высу-

ская вода) с дозированным количеством яйцекле-

шивали и хранили при температуре жидкого азота

ток (~100 яйцеклеток на 1 мл инкубационной сре-

(-I96°С). К ацетоновому порошку добавляли 1 M

ды) немедленно после оплодотворения. Количе-

уксусную кислоту (из расчета 30 мл раствора на

ство добавляемых фракций выражали в весовых

1 г ацетонового порошка), смесь гомогенизиро-

эквивалентах ткани (вэт) на мл морской воды.

вали и затем кипятили на водяной бане 30 мин

Один весовой эквивалент ткани равен количеству

БИОФИЗИКА том 67

№ 4

2022

ЯЙЦЕКЛЕТКИ СЕРЫХ МОРСКИХ ЕЖЕЙ

703

Рис. 2. Развитие оплодотворенных яйцеклеток морских ежей под действием фракции МСС (1-10), в дозах 0.05 вэт/мл

морской воды (кривая 3) и 0.005 вэт/мл морской воды (кривая 2). В качестве контроля были взяты оплодотворенные

яйцеклетки, развивающиеся в морской воде (кривая 1). На графике представлено развитие оплодотворенных яйцеклеток

морских ежей, полученных в одном эксперименте (n = 7).

биологически активного материала, выделяемого

ки (МСС (1-10)), обладала способностью замед-

из одного мозга взрослого животного (сырой вес

лять развитие зародышей морских ежей (рис. 2).

5 г) или из равного этому весу яйцеклеток мор-

Из рис. 2 видно, что фракция МСС (1-10) в дозе

ских ежей. Длительность эксперимента составля-

0.05 вэт/мл морской воды вызывала сильное за-

ла ~40 ч при 18-20°C. Оценку действия фракций

медление в развитии оплодотворенных яйцекле-

проводили непрерывно до 10-й стадии развития

ток, которые через 20 ч находились на стадии

яйцеклеток в контроле (стадия бластулы по клас-

восьми бластомеров, а через 40 часов - на стадии

сификации Бузникова [20]), а затем через каждые

ранней бластулы. Через 40 ч отставание в разви-

15, 20, 30 и 40 ч. В качестве контроля использова-

тии зародышей морских ежей составляло 16 ста-

ли оплодотворенные яйцеклетки морского ежа,

дий относительно контроля. Необходимо отме-

тить, что фракция 1-10 кДа из мозга активных

развивающиеся в морской воде. Наблюдения

животных в дозе 0.05 вэт/мл морской воды не вы-

проводили с помощью оптического микроскопа

зывала замедления развития оплодотворенных

Биолам (ЛОМО, Санкт-Петербург).

яйцеклеток. Данная доза была взята нами на ос-

Необходимо отметить, что после получения

новании предварительных экспериментов на бе-

половых продуктов морские ежи возвращались в

лых мышах, где был продемонстрирован мощный

естественную среду обитания. Для тестирования

гипометаболический-гипотермический эффект

каждой из фракций были взяты семь самок для

при внутрибрюшинном введении МСС (1-10) в

получения неоплодотворенных яйцеклеток и

дозе 0.05 вэт/г веса животного.

семь самцов для получения спермы; каждый экс-

перимент был проведен в трех повторах.

Фракция МСС (1-10) в дозе 0.005 вэт/мл мор-

ской воды (рис. 2, кривая 2) обладала гораздо

меньшим ингибирующим эффектом и через 20 ч

РЕЗУЛЬТАТЫ

яйцеклетки находились на стадии поздней бла-

стулы; через 40 ч - на стадии ранней гаструлы.

Гипометаболические факторы из мозга сусли-

ков. Были выделены три фракции с различной

Гипометаболические факторы из яйцеклеток

молекулярной массой ≤1 кДа, 1-10 кДа и ≥10 кДа)

морских ежей. Мы сравнили эффект низкомоле-

из уксуснокислых экстрактов мозга сусликов, на-

кулярных фракций с различной молекулярной

ходившихся в состоянии спячки и летне-актив-

массой (1-10 кДа, ≥10 кДа и ≤1 кДа), выделенных

ном состоянии, и изучено их влияние на развитие

из уксуснокислого экстракта оплодотворенных и

оплодотворенных яйцеклеток морских ежей.

неоплодотворенных яйцеклеток серых морских

Было показано, что только фракция 1-10 кДа,

ежей, на развитие оплодотворенных яйцеклеток

полученная из мозга сусликов в состоянии спяч-

морских ежей этого же вида (рис. 3).

БИОФИЗИКА том 67

№ 4

2022

704

КРАМАРОВА и др.

практически без отставания от контроля при от-

мывании от фракции НЯМЕ (1-10).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

В данной работе мы показали, что низкомоле-

кулярная фракция (1-10 кДа), выделенная из

двух источников - мозга сусликов, находящихся

в состоянии зимней спячки, и неоплодотворен-

ных яйцеклеток морских ежей, способна замед-

лять развитие зародышей морских ежей. При

сравнении кривых развития оплодотворенных

яйцеклеток, представленных на рис. 2 и 3, видно,

что факторы мозга гибернирующего суслика об-

ладают более мощным гипометаболическим эф-

фектом и соответственно более выраженной спо-

собностью замедлять дробление и прохождение

Рис. 3. Развитие оплодотворенных яйцеклеток морских

последующих стадий развития зародышей по

ежей в отсутствие (контроль, кривая 1) и в присутствии

сравнению с факторами, выделенными из не-

фракции НЯМЕ (1-10) в дозе 0.05 вэт/мл морской воды

(кривая 2). В качестве контроля использовали оплодо-

оплодотворенных яйцеклеток морских ежей. Вы-

творенные яйцеклетки, развивающиеся в морской воде.

деляемые факторы нетоксичны, поскольку после

На графике представлено развитие оплодотворенных

удаления данной фракции из инкубационной

яйцеклеток в одном из семи экспериментов.

среды происходило нормальное дробление яйце-

клеток с некоторым отставанием от контроля.

Показано, что способностью замедлять разви-

Наши ранние эксперименты по влиянию ук-

тие оплодотворенных яйцеклеток морских ежей

суснокислого экстракта мозга гибернирующих

обладала только фракция с молекулярной массой

сусликов на метаболизм и температуру белых мы-

1-10 кДа, выделенная из неоплодотворенных яй-

шей показали, что вещества, входящие в состав

цеклеток (НЯМЕ (1-10)) в дозе 0.05 вэт/мл мор-

экстракта, вызывали понижение температуры у

ской воды (рис. 3). Через 30 ч яйцеклетки находи-

животных в среднем на 10-12°С при температуре

лись на стадии ранней гаструлы, а через 40 ч - от-

окружающей среды 23°С [23]. Грубые экстракты и

ставание в развитии зародышей морских ежей

компоненты фракции с молекулярной массой 1-

составляло пять-шесть стадий относительно кон-

10 кДа из мозга и тонкого кишечника сусликов в

троля (морская вода). Данная фракция (НЯМЕ

состоянии спячки оказывали заметное угнетение

(1-10)) в дозе 0.005 мг/мл морской воды не оказы-

потребления кислорода этими животными, сни-

вала достоверного снижения развития яйцекле-

жали частоту и амплитуду сокращений сердца ля-

ток. Фракции ≥10 кДа и ≤1 кДа, полученные из

гушки, и влияли на формы покоя первичного сна

неоплодотворенных яйцеклеток морских ежей,

этого животного [19, 24]. Это согласуется с ре-

не обладали замедляющим эффектом. Следует

зультатами, полученными в данной работе, и еще

отметить, что фракция с молекулярной массой 1-

раз подтверждает гипотезу о невидоспецифично-

10 кДа (вэт/мл морской воды), выделенная из

сти гипометаболических факторов.

оплодотворенных яйцеклеток морских ежей, ко-

Было обнаружено, что в тканях сусликов во

торые прошли несколько начальных стадий, не

замедляла их развитие.

время гипобиоза резко снижена пролифератив-

ная активность клеток [8]. Исследования с ис-

Для исключения возможного токсического

пользованием метода проточной флуориметрии

эффекта фракций МСС (1-10) и НЯМЕ (1-10) бы-

показали, что на протяжении зимних месяцев

ла проверена обратимость их действия в дозе

клетки различных органов сусликов (Citellus susli-

0.05 вэт/мл морской воды путем многократной

cus), а именно роговицы глаза, надпочечников,

смены инкубационной среды. Отмывание от

щитовидной железы и лимфатических узлов, на-

фракций МСС (1-10) и НЯМЕ (1-10) начиналось

ходятся в фазе G₁, либо в фазе покоя G₀ клеточ-

через 5-6 ч после оплодотворения и добавления

фракции. После многократной смены морской

ного цикла [8]. Мы предположили, что ради со-

воды происходило нормальное дробление яйце-

хранения энергии яйцеклетки морских ежей до

клеток и развитие их до стадии плутеуса, но с от-

оплодотворения находятся в состоянии гипобио-

ставанием по времени на одну-две стадии от кон-

за и, следовательно, могут содержать гипометабо-

троля при отмывании от фракции МСС (1-10) и

лические вещества.

БИОФИЗИКА том 67

№ 4

2022

ЯЙЦЕКЛЕТКИ СЕРЫХ МОРСКИХ ЕЖЕЙ

705

Исходя из собственных и литературных дан-

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ НОРМ

ных о значительном снижении пролиферации

Все применимые международные, националь-

клеток в состоянии гипобиоза животных и замед-

ные и/или институциональные принципы ухода

лении движения клеток по фазам клеточного

и использования животных были соблюдены.

цикла под действием низкомолекулярных фрак-

ций из мозга зимоспящих животных, нам пред-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ставлялось целесообразным использовать в каче-

стве клеточной тест-системы оплодотворенные

C. Kayser, The Physiology of Natural Hibernation (Per-

яйцеклетки морских ежей. Исследования показа-

gamon Press, N.-Y., 1961).

ли, что применение данного теста в процессе

C. Lyman, J. Willis, A. Malan, and L. Wang, Hiberna-

фракционирования и выделения гипометаболи-

tion and torpor in mammals and birds (Academic Press,

ческих факторов не только удобно для оценки их

N. Y., 1982).

биологической активности, но и открывает боль-

Н. И. Калабухов, Спячка млекопитающих (Наука,

шие перспективы для исследования механизмов

М., 1985).

действия испытуемых веществ, включая онтоге-

L. C. H. Wang, in Advances in comparative and environ-

нетические и филогенетические аспекты.

mental physiology (Springer-Verlag, Berlin,

1988),

pp. 1-45.

Механизмы действия биологически активных

Л. И. Крамарова, Р. Х. Зиганшин, и Э. Н. Гахова,

компонентов, синтезирующихся в мозге гибер-

Биоорган. химия, 35, 597 (2009).

нирующих животных и в неоплодотворенных яй-

S. Adelstein, C. Lyman, R. O. Brein, and S. Ito, in

цеклетках морских ежей, на процессы развития

Mammalian hibernation III (Oliver and Lloyd, Edin-

морских ежей остаются неисследованными. Мы

burgh, 1967), pp. 398-408.

предполагаем, что они могут быть связаны как с

В. М. Юнкер, Г. В. Алексеева, А. Ф. Никифоров и

ингибированием специфических механизмов

А. П. Селезнева, Зимняя спячка и сезонные ритмы

синтеза макромолекул, таких как ДНК, РНК и

физиологических функций (Наука, Новосибирск,

белков, так и с подавлением процессов клеточно-

1971).

го энергообеспечения.

S. G. Kolaeva, L. I. Kramarova, E. N. Iliasova, and

F. E. Iliasov, Intern. Rev. Cytol., 66, 147 (1980).

Факт однонаправленности эффектов низко-

H. Swan, D. Jenkins, and K. Knox, Nature, 217, 671

молекулярных факторов у филогенетически отда-

(1968).

ленных организмов, находящихся в состоянии

10.

10. H. Swan and C. Schatte, Science, 195, 84 (1977).

сниженной жизнедеятельности, позволяет пред-

11.

T. L. Stanton, A. L. Beckman, and A. N. Winikur, Reg.

положить существование в природе универсаль-

Pept. 3, 135 (1982).

ного эволюционно закрепленного фактора(ов)

гипобиоза.

12.

L. I. Kramarova, S. G. Kolaeva, V. V. Rozanetz, and

R. C. Yuchananov, Comp. Bioch. Physiol., 74, 31

(1983).

БЛАГОДАРНОСТИ

13.

L. I. Kramarova, Y. Cui, T. F. Lee, and L. C. H. Wang,

Life Sci., 48, 175 (1991).

Работа выполнена при поддержке Экспери-

14.

L. C. H. Wang, in Life in the Cold (Westview Press,

ментального генетического криобанка Института

Boulder, USA, 1993), pp. 297-303.

биофизики клетки РАН (Пущино, Московская

15.

Р. Х. Зиганшин, В. И. Свиряев, Б. В. Васьковский

область).

и др., Биоорган. химия, 20, 899 (1994).

16.

Л. И. Крамарова, Р. Х. Зиганшин и Э. Н. Гахова,

Биоорган. химия, 35, 597 (2009).

ФИНАНСИРОВАНИЕ РАБОТЫ

17.

L. I. Kramarova, S. G. Kolaeva, S. G. Bronnikov, et al.,

Can. J. Physiol. Pharmacol., 71 (3), 293 (1993).

Работа выполнялась в рамках государственных

18.

М. А. Белявский, Н. Б. Матвеева и С. Е. Бейлина,

научно-исследовательских заданий № 075-01027-

в кн. Механизмы зимней спячки (НЦБИ, Пущино,

22-00 и ФИЦ № 075-01512-22-00.

1987), сс. 133-137.

19.

Г. С. Сухова, Д. А. Игнатьев, А. К. Ахременко и др.,

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Журн. эволюц. биохимии и физиологии, 26, 623

(1990).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

20. Г. А. Бузников и В. К.Подмарев, в кн. Объекты

интересов.

биологии развития (Наука, М., 1975), сс. 188-216.

БИОФИЗИКА том 67

№ 4

2022

706

КРАМАРОВА и др.

21. N. Kobayashi, in Ecotoxicological Testing for the Marine

23. Г. Р. Иваницкий, С. Г. Колаева, Ю. Ф. Пастухов и

Environment (State Univ. Ghent and Inst. Mar. Scient.

др,. ДАН СССР, 267 (4), 978 (1982).

Res., Belgium, 1984), pp. 341-405.

24. И. Г. Карманова, С. Г. Колаева, Л. И. Крамарова

22. D. Amorese, H. Swan, and J. Bamburg, Proc. Natl.

и др., Криобиология и криомедицина,

15,

Aca. Sci. USA, 79, 6З75 (1982).

(1984).

Eggs of Gray Sea Urchins Strongylocentrotus intermedius as a Test-Object and a Source

of Hypometabolic Factors

LI. Kramarova*, R.Сh. Ziganshin**, V.K. Uteshev***, Т.V. Kramarova*, and E.N. Gakhova***

*Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences,

Institutskaya ul. 3, Pushchino, Moscow Region, 142290 Russia

**Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences,

ul. Miklukho-Maklaya 16/10, Moscow 117997 Russia

***Institute of Cell Biophysics, Russian Academy of Sciences, Institutskaya ul. 3, Pushchino, Moscow Region, 142290 Russia

Over very long time periods, an intensive search has been performed to find factors that can induce and/or

regulate the transition to a temporary state of decreased physiological activity in different animals. This paper

represents a study that is focused on hypometabolism of the fractions of the acetic acid extract with molecular

mass of ≤1 kDa, 1-10 kDa and ≥10 kDa, obtained from eggs of gray sea urchins Strongylocentrotus interme-

dius, and from brain tissue of ground squirrels Spermophilus undulates that hibernate during winter. It was

found that components of the low-molecular weight fraction (1-10 kDa) isolated from the unfertilized eggs

of sea urchins at a dose of 0.05 wet/ml of sea water are able to delay the development of fertilized sea urchins

by 5-6 stages 40 hours after fertilization as compared to control. The similar low (1-10 kDa) molecular

weight fraction isolated from brain tissue of ground squirrels during torpor demonstrated more pronounced

hypometabolic effect and at a dose of 0.05 wet/ml of sea water 40 hours after egg fertilization in the sea ur-

chins this fraction delayed the development of fertilized sea urchins by 15-16 stages as compared to control.

A similar fraction, isolated from the brain of summer-active animals or from fertilized eggs of sea urchins, had

no effect on the development of fertilized eggs. It is suggested that cells and organisms that are in a state of

decreased physiological activity are able to synthesize substances that can participate in the induction and/or

regulation of a state of cell hypobiosis even in evolutionary distant animal species.

Keywords: eggs of sea urchins, hypometabolic factors, hypobiosis, brains of ground squirrels that hibernate through

the winter

БИОФИЗИКА том 67

№ 4

2022