Получены фундаментальные результаты, связанные с раскрытием адаптационных механизмов животного организма, регулирующих физиологию, строение систем органов и их восстановительный потенциал, созданием моделей патологических состояний человека и животных, исследованием физиологических, биохимических механизмов патологии и поиском путей коррекции.
Под руководством д.б.н. Н.А.Ушаковой получены фундаментальные данные с выходом в прикладной результат по созданию научных основ биоконверсии органических субстратов, включая отходы агропромышленного комплекса; основ технологии получения кормовых добавок; новых методов диагностики нейродегенеративных заболеваний, методов их профилактики.
В лаборатории были исследованы особенности влияния комплексного пробиотика с бактериями рода Bacillus и биомассой личинок Hermetia illucens на молодь красной тиляпии (Oreochromis mossambicus x O. Niloticus) и русского осетра (Acipenser gueldenstaedti). Полученные в ходе проведенных исследований данные показывают, что введение в состав искусственных кормов для молоди тиляпии и осетров комплексного пробиотического препарата с бактериями рода Bacillus и гомогенатом биомассы личинок Hermetia illucens оказало значительное воздействие на рыб двух разных видов в условиях выращивания в УЗВ: улучшило обмен веществ, повысило усвояемость питательных веществ корма, привело к повышению накопления массы и стимуляции развития репродуктивных органов, способствовало поддержанию нормального физиологического состояния рыб и обеспечило их высокую выживаемость.
В лаборатории разработаны условия разведения культуры мухи Hermetia illucens с подтвержденными морфологическими и генетическими характеристиками. Установлена способность личинок мухи активно развиваться на растительных субстратах при поддержании температуры воздуха (280С) и 60% влажности субстрата. Генетическая близость использованной культуры Hermetia illucens популяциям, выделенным из Yangyang, Bonghwa, Gurae (Южная Корея), указывают на вероятное происхождение насекомого из юго-восточной части Азии. При этом показана возможность использования личинок Hermetia illucens для биопереработки твердых растительных отходов АПК в условиях северных широт в закрытых помещениях с поддержанием необходимых параметров жизнеобеспечения. Массовая доля клетчатки в кормовом субстрате является фактором, с одной стороны, лимитирующим рост личинки, но с другой клетчатка может стимулировать пищеварение насекомого и повышать эффективность процесса биоконверсии.
Получен фундаментальный результат, показавший наличие у личинок мухи черная львинка Hermetia illucens эумеланина, обладающего антибактериальной активностью. Впервые обнаружено повышенное содержание в личинках марганца, который присутствует в предкуколках в виде биологически активной двухвалентной форме. Высказано предположение о связи Мn2+ с активным синтезом меланина, обеспечивающего защиту от УФ- и радиации солнечного света при миграции предкуколок на поверхность субстрата для окукливания. По-видимому, биологически активный марганец стимулирует половое созревание рыб в аквукультуре при введении микродозы высушенных термовакуумно-импульсным (ТВИ)-способом предкуколок в рацион молоди русского осетра и мозамбикской тиляпии.
Изучены биологические особенности жука-чернотелки Alphitobius diaperinus при развитии в культуре в искусственных условиях. Из биомассы взрослого жука Alphitobius diaperinus получены экстракты. Достоверно установлено, что водный экстракт обладает способностью снижать развитие сенсомоторных нарушений, возникавших у мышей линии С57 после системного введения пронейротоксина МФТП, вызывающего симптомы болезни Паркинсона. Разделение экстракта на фракции приводит к снижению биологической эффективности экстрактов.
В составе лаборатории активно работает группа В.М. Ковальзона. В.М. Ковальзон является сотрудником АН СССР/РАН с 1967 г., сотрудником ИЭМЭЖ/ИПЭЭ с 1973 г., где прошел путь от младшего научного сотрудника – кандидата наук до главного научного сотрудника – доктора наук. В.М. Ковальзон является ведущим специалистом по физиологии и нейрохимии цикла бодрствование-сон, экспертом РАН, руководителем секции сомнологии Физиологического общества им. И.П. Павлова, председателем правления Национального сомнологического общества, почетным членом Европейского и Американского обществ по изучению сна. Выполнил в качестве руководителя ряд проектов, поддержанных грантами РФФИ и РГНФ, программами Президиума РАН и Отделения физиологии РАН. В настоящее время (2017 г.) проводит исследования в рамках проекта РНФ №17-15-01433 «Паннексин-1 - новый участник системной регуляции цикла сон-бодрствование». Основной партнер – лаборатория нейробиологии бодрствования и сна Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН.
В группе В.В. Вознесенской с использованием широкого набора современных методов выполняются междисциплинарные фундаментальные и прикладные исследования в области межвидовой и внутривидовой химической коммуникации млекопитающих. Определена химическая структура ряда соединений, содержащих серу, несущих информацию о переуплотнении популяции у грызунов и о диете потенциального хищника. Охарактеризована биологическая активность феромона кошачьих L-фелинина в отношении подавления размножения у домовой мыши и серой крысы. Вышеуказанные соединения являются регуляторными факторами в естественной среде обитания грызунов и могут быть применены на практике для регуляции численности целевых популяций. Ведутся исследования по разработке методологии применения такого рода соединений на практике.
Генетическая модель специфической аносмии к летучему стероиду андростенону была разработана при сотрудничестве научных групп В.В. Вознесенской и Ч. Вайсоки (Monell Chemical Senses Center, США) на основе двух инбредных линий мышей NZB/B1NJ (NZB) и CBA/J (CBA), контрастных по этому признаку. Был картирован ряд предположительных локусов, контролирующих чувствительность к летучим стероидам и межсамцовую агрессию (Klyuchnikova, Voznessenskaya, 2011; Klyuchnikova et al, 2015). Хотя специфическая аносмия генетически детерминирована, фенотип динамичен (Voznessenskaya, Klyuchnikova, 2017). Ежедневные экспозиции приводят к индукции чувствительности. Был описан новый феномен – индуцированная чувствительность к обонятельным стимулам - и экспериментально доказана его универсальность и справедливость как для отдельных веществ (биологически значимых и незначимых), так и для сложных смесей, каковыми являются выделения животных (Voznessenskaya et al., 1995; Соколов, Вознесенская, Вайсоки, 1996). Данный феномен отражает пластичность процессов химической коммуникации животных. Пластичность процессов в обонятельном анализаторе в значительной мере расширяет адаптивные возможности организма. Возможность модификации чувствительности животного к различного рода одорантам в зависимости от окружающей запаховой среды и предшествующей истории обонятельных контактов может расширять такие адаптивные возможности животного, как, например, поиск потенциального брачного партнера или дистантно удаленных источников пищи, или определение сигналов о потенциальной опасности, что, в конечном итоге, определяет приспособляемость животного к данной конкретной среде. Индуцированная чувствительность к обонятельным стимулам носит высокоспецифический характер и не оказывает влияния на общую обонятельную чувствительность и чувствительность к веществам, структурно или функционально не связанным с искомым веществом-стимулятором (Voznessenskaya, Wysocki, 1994). Двухнедельный период с момента открытия глаз у грызунов является критическим как для индукции чувствительности, так и для модификации чувствительности к веществам и сложным смесям (Voznessenskaya et.al., 1999). По времени границы чувствительного периода совпадают с периодом синаптогенеза в головном мозге. Длительные экспозиции (1 неделя и более) вызывают долговременные изменения в обонятельной чувствительности домовых мышей на уровне поведения и необратимые изменения на уровне обонятельной выстилки (Voznessenskaya et al., 1999; Voznessenskaya, Wysocki, 2001). В процессы индукции чувствительности к одорантам вовлечены как периферические, так и центральные структуры головного мозга (Voznessenskaya et al., 2010). В группе В.В. Вознесенской разработан первый в России стандартизированный количественный тест для оценки обонятельной функции населения РФ на основе теста Пенсильванского университета (Smell Identification TestTM). Тест предназначен для внедрения в медицинскую практику для выявления различного рода нарушений обоняния. Нарушения обоняния являются маркером целого ряда нейродегенеративных заболеваний, в т.ч. болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона. Тест пригоден как для широкомасштабных популяционных исследований, так и для использования в полевых и экспедиционных условиях.
Была исследована взаимосвязь характеристик полового поведения и показателей конкурентоспособности спермы самцов у таксонов надвидового комплекса Mus musculus s.l. Было показано, что отбор, повышающий конкурентоспособость спермы самцов, может действовать как на уровне поведения, так и на уровне физиологии репродуктивной системы, обуславливая изменения как в половом поведении так и физиологических характеристиках спермы самцов домовых мышей (Амбарян А.В. и др., 2015).
С момента образования лаборатории работа молодых сотрудников была удостоена нескольких наград.
На 9-м Международном биотехнологическом форуме «РосБиоТех-2015» получена Золотая медаль за работу «Получение биомассы личинок мухи Черная львинка Hermetia illucens наорганических субстратах, переработка в кормовой продукт и введение в состав комплексного пробиотического препарата» (А.И. Бастраков).
Молодым учёным лаборатории неоднократно присуждались гранты международными профессиональными организациями для представления результатов своих исследований намеждународных конгрессах: от Европейской организации по хеморецепции (ECRO) – Т.В. Маланьиной (2011), И.Г. Кваше (2012), А. Б. Клинову (2013), Т.К. Лактионовой (2014, 2015); от Международного общества по нейрогенетике и генетике поведения (IBANGS) – М.А. Ключниковой (2014), от Международного Общества по экспериментальной биологии (SEB) – И.Г. Кваше (2016). Представленные на международных конференциях работы также были отмечены наградами: на 4-й конференции Международного общества по эндокринологии диких видов животных (Чикаго, США, 2013) была получена награда за 1 место в конкурсе постерных докладов (Лактионова Т.К., Вознесенская А.Е., Ключникова М.А., Вознесенская В.В.); н аМеждународной конференции “Chemical Signals in Vertebrates” (Berlin, 2011) - награда за 2-е место в конкурсе постерных докладов (Клинов А.Б., Маланьина Т.В., Кваша И.Г., Вознесенская В.В.).