ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2022. №12
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.12.2
УДК: 535.343.4, 616-008.84
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ТЕРАГЕРЦОВОЙ ГАЗОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ
ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СОСТАВА ПРОДУКТОВ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ
БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ (УРИНЫ) КРЫС С ДИСБАКТЕРИОЗОМ
В.Л. Вакс 1,2, Е.Г. Домрачева 1,2, М.Б. Черняева 1,2, В.А. Анфертьев 1,2, Е.С. Жукова 3, Р.Н. Храмов 4, А.Б. Гапеев 5, Т.Г. Щербатюк 3
1 ИФМ РАН, филиал ФИЦ ИПФ РАН, 603950, Нижний Новгород, ГСП-105
2 Нижегородский госуниверситет им. Н. И. Лобачевского
603022, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23
3 ФБУН "ННИИГП" Роспотребнадзора, 603005, г. Нижний Новгород, ул. Семашко, 20
4 Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН
142290, г. Пущино, ул. Институтская, д. 3
5 Институт биофизики клетки РАН - обособленное подразделение ФГБУН
«Федеральный исследовательский центр «Пущинский научный центр биологических исследований РАН»
142290, г. Пущино, ул. Институтская, д. 3
Статья поступила в редакцию 8 декабря 2022 г.
Аннотация. В современной медицине развивается диагностический подход на основе выявления метаболического профиля заболевания. При этом выявляется набор метаболитов – конечных или промежуточных продуктов обмена веществ в живом организме (человека или подопытных животных), специфичных для данного заболевания или патологического состояния. Перспективными анализируемыми образцами для выявления характерных метаболитов являются биологические жидкости, поскольку они наиболее быстро реагируют на изменение состояния организма, и специфические вещества могут содержаться в них в больших концентрациях, чем в газообразных выделениях организма. В работе исследован состав продуктов термического разложения линейки образцов биологических жидкостей урины крыс с искусственно вызванным дисбактериозом. Перспективным подходом для исследования многокомпонентных газовых смесей различного происхождения, в том числе биологического, является молекулярная спектроскопия поглощения, в частности нестационарная спектроскопия терагерцового (ТГц) частотного диапазона. При детектировании излучения, прошедшего через газообразный образец, в спектре регистрируются линии поглощения, являющиеся однозначной характеристикой конкретных веществ. По наличию зарегистрированных линий поглощения можно говорить о присутствии данных веществ в исследуемой многокомпонентной газовой смеси, а, следовательно, выявить потенциальные маркеры патологий, заболеваний и маркеры, характеризующие эффекты различного воздействия на живой организм, включая медикаментозное. В работе выявлена совокупность метаболитов, появляющихся при термическом разложении образцов урины крыс (здоровых особей, с искусственно вызванным дисбактериозом, с различными схемами воздействия и лечения), проведено сравнение состава газообразных продуктов термического разложения урины для разных состояний лабораторных животных. Представленный подход является перспективным для разработки метода неинвазивного исследования, позволяющего выявить маркеры, отражающие нарушение метаболизма при дисбактериозе, а также оценить воздействие на организм в процессе проводимой терапии.
Ключевые слова: терагерцовая нестационарная газовая спектроскопия высокого разрешения, продукты термического разложения, метаболиты, дисбактериоз.
Финансирование: Российский научный фонд – грант №21-72-30020.
Автор для переписки: Черняева Мария Борисовна, masha@ipmras.ru
Литература
1. Amann A., de Lasy Castello B., Miekish W., Schubert J., et al. The human volatilome: volatile organic compounds (VOCs) in exhaled breath, skin emanations, urine, feces and saliva. J. Breath Res. 2014. V.8. P.034001. https://doi.org/10.1088/1752-7155/8/3/034001
2. Deda O., Gika H.G., et al. Impact of Exercise and Aging on Rat Urine and Blood Metabolome. An LC-MS Based Metabolomics Longitudinal Study. Metabolites. 2017. V.7. №1. P.10(1-15). https://doi.org/10.3390/metabo7010010
3. Вакс В.Л., Домрачева Е.Г., Собакинская Е.А., Черняева М.Б. Анализ выдыхаемого воздуха: физические методы, приборы и медицинская диагностика. Успехи физических наук. 2014. Т.184. №7. С.739-758. https://doi.org/10.3367/UFNe.0184.201407d.0739
4. Norris V., Molina F., Gewirtz A.T. Hypothesis: Bacteria control host appetites J. Bacteriol. 2013. V.195. №3. P.411-416. https://doi.org/10.1128/JB.01384-12
5. Вакс В.Л., Анфертьев В.А., Балакирев В.Ю., Басов С.А., Домрачева Е.Г., Иллюк А.В., Куприянов П.В., Приползин С.И., Черняева М.Б. Спектроскопия высокого разрешения терагерцевого частотного диапазона для аналитических приложений. Успехи физических наук. 2020. Т.190. С.765-776. https://doi.org/10.3367/UFNr.2019.07.038613
6. Черняева М.Б., Вакс В.Л., Анфертьев В.А., Домрачева Е.Г., Приползин С.И., Баранов А.Н., Тессье Р., Айзенштадт А.А., Гаврилова К.А. О продвижении метода нестационарной газовой спектроскопии, реализованного путем быстрого свипирования частоты, вверх по ТГц диапазону. Изв.ВУЗов. Радиофизика. (в печати).
7. Биомедицинское (доклиническое) изучение лекарственных средств, влияющих на физическую работоспособность. Методические рекомендации. ФМБА России. МР.21.43-2017. Москва. 2017. 134 с.
8. Pickett H.M., et al. Submillimeter, millimeter, and microwave spectral line catalog. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 1998. V.60. №5. P.883-890.
9. Endres C.P., Schlemmer S., Schilke P., Stutzki J., Müller H.S.P. The Cologne Database for Molecular Spectroscopy, CDMS, in the Virtual Atomic and Molecular Data Centre, VAMDC. J. Mol. Spectrosc. 2016. V.327. P.95-104. https://doi.org/10.1016/j.jms.2016.03.005
10. Таунс Ч., Шавлов А. Радиоспектроскопия. Москва, Издательство иностранной литературы. 1959. 757 с.
Для цитирования:
Вакс В.Л., Домрачева Е.Г., Черняева М.Б., Анфертьев В.А., Жукова Е.С., Храмов Р.Н., Гапеев А.Б., Щербатюк Т.Г. Применение метода терагерцовой газовой спектроскопии высокого разрешения для исследования состава продуктов термического разложения биологической жидкости (урины) крыс с дисбактериозом. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2022. №12. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.12.2