Поглед към миналото

ПОГЛЕД КЪМ МИНАЛОТО

Следват експерименти за криоконсервация на сперма при -79⁰С през 1954г., извършени от Калев и Венков при коч и пръч и получаване на първите приплоди след изкуствено осеменяване с дълбоко замразена сперма. През 1976г. Отделът по Изкуствено осеменяване се преименува в секция Криобиология на половите клетки и изкуствено осеменяване и започва многостранно изучаване на размножителния процес и замразяването на сперма при ниски и ултраниски /-196⁰С/ температури. Ръководството на секцията се поема последователно от Г. Калев /до 1980г./, от. П. Маринов /до 1987г./, от Др. Загорски /до 1996г./, от С. Златарев /до 2001г./, от З. Захариев /до 2004г./. Резултатите от тези изследвания водят до коренна промяна в технологиите за получаване, съхраняване и изкуствено осеменяване със сперма от високо продуктивни разплодници и бърз генетичен прогрес в животновъдството С участието на съществуващите 12 районни станции се създават нови центрове за изкуствено осеменяване, пристъпва се към тяхното окрупняване, селекциониране на най-ценните в генетично отношение разплодници от различни видове и породи и замразяване на милиони дози семенен материал.

През следващите години продължават усилията за усъвършенстване на технологиите за криоконсервация на сперматозоидите и изкуствено осеменяване на различните видове селскостопански животни. Разработват се методи за замразяване на сперма от бици по гранулния метод върху сух сняг, в ампули и фиолки /Г. Калев, Др. Загорски/. Доказва се предимството на херметически затворените технологии /П. Корвалан/. Разработват се нови методи и нормативи за определяне биологичните качества на сперматозоидите ин витро /Д. Загорски, Н. Бобадов, П. Маринов, З. Захариев, Г. Кичев/, както и такива за асептично получаване и съхранение на спермата /П. Маринов/. Създават се високоефективни среди за съхранение и криоконсервация на сперма от бици: ГХ₂₂Л от Г. Кичев и сътр, ГХ-А от Ал-Ханак и сътр., Миллакт от П. Маринов; среди за разреждане и съхраняване на сперма от нерези от Д. Загорски и Н. Бобадов; за кочове: Полизахариден от З. Захариев, Златно руно от Ст. Златарев, ЕПГ-20 от Ч. Грудова и сътр; за птици от И. Николов, Герзилов и Димитров. Създадените среди и технологии за криоконсервация на гамети позволява съхраняването им в продължение на години и прави възможно формирането на криобанка с гамети от ценни разплодници, а разработените репродуктивни биотехнологии за изкуствено осеменяване на различни видове селскостопански животни са внедрени широко в животновъдната практика с висок икономически ефект.

В по-ново време проучванията по тези проблеми се насочват върху криорезистентността на гаметите, разкриване механизмите на анабиоза при ултраниски температури и криопротективното действие на различни субстанции върху тяхната структура и функция, които са особено актуални днес, в условията на престуктуриране на животновъдството. Тези изследвания са необходими във връзка със създаване на система за запазване генетичния потенциал на ценните индивиди от различните породи животни и прилагане на научните постижения в частния сектор. Последните включват изследвания върху поведението на определени повърхностни и вътреклетъчни биомолекули и метаболитни процеси, имащи значение за адаптационните механизми на гаметите в условия на съхранение и криоконсервация.

С оглед изследване механизмите на взаимодействие между гаметите и имунологично-обусловеното безплодие, както и възможностите за регулиране на фертилитета, започват интензивни изследвания върху биологичната роля на антителата срещу антигенни детерминанти на гаметите, ролята на локалния и системен имунен отговор и участието на специфични и неспецифични модулаторни молекули и имунокомпетентни клетки в репродуктивния процес, имплантацията и бременността. Идентифицирани и характеризирани са специфични за сперматозоидите антигенни молекули с роля в оплодителния процес /М. Моллова, М. Иванова, С. Кюркчиев, М. Стаменова, И. Батова, М. Дъбова, Цв. Джаркова/ и такива с функция при престуктурирането на сперматозоидния геном в процеса на оплождане /И. Батова/. Характеризирана е специфичната роля на разположени върху зона пелуцида епитопи, като лиганди за сперматозоидни рецептори, като е установена ролята на определени гликопротеини за регулиране на фертилитета /Цв. Накова, Л. Наков, М. Иванова/. Получени са моноклонални антитела срещу свинска зона пелуцида, едното от които реагира и с човешка зона пелуцида и проявява инхибираща прикрепването и пенетрацията на сперматозоидите активност /Цв. Накова, М. Иванова, С. Кюркчиев/.

Изяснени са някои от факторите и механизмите на регулиране на имунните реакции по време на имплантацията и бременността при свинете /Р. Георгиева/. Получени са данни за ролята на системни и локализирани в плацентата и дрениращите матката лимфни възли, фактори, участващи в поддържане на имунната толерантност през бременността и морфофункционалните особености на епителиохориалния тип плацента /Р. Георгиева, Д. Стефанов и др./; изолирани и имунохимично характеризирани са видово-неспецифични имуномодулаторни трофобластни протеини, участващи в регулиране на локалните имунни реакции /Р. Георгиева, А. Михайлова, Р. Фичорова/. Проучена е експресията на интегрини, ЕСМ протеини и матриксни металопротеинази, което допринася за изясняване на молекулните събития, участващи в структурното ремоделиране по време на имплантацията при свинете /П. Рашев, Р. Георгиева, Т. Димова, Д. Рес/. Получени са нови оригинални данни за наличието на Т клетъчен отговор и формиране на Т-клетъчни клъстери, намаляване количеството на NK клетките и тяхната релокализация далеч от зоната на плацентата и активиране на локалните имунни клетки по време на имплантацията при свинете, данни, които допринасят за изясняване механизмите на имунната толерантност на майката спрямо семиалогенния фетус и успешна бременност /Т. Димова, Р. Георгиева, А. Михайлова и др./ Разработени са и са приложени диференцирани схеми за имунопрофилактика и терапия на рекурентните спонтанни аборти при жената /Р. Георгиева, Д. Белчев, С. Кинкина/.

През последните години научните разработки в секцията по проблема са насочени към регулаторните фактори и механизми на имунното разпознаване и клетъчните взаимодействия при гаметогенезата, оплождането, имплантацията и бременността, имунологично-медиираните нарушения в тези процеси и идентифицирането на клетъчно-специфични маркери с прогностично значение за фертилитета.

В разкритата през 1948г. секция Физиология и ендокринология с ръководител ст.н.с I ст. Рашко Прахов, започват изследвания върху интензификация на размножителния процес в овцевъдството и говедовъдството. С активното участие на акад. К. Братанов, усилията на учените от секцията /Р. Прахов, Ст. Дойчев, Н. Банков, Л. Кънчев/ се концентрират върху хормоналната регулация на репродуктивния процес, в резултат на което са разработени технологични схеми за синхронизация на еструса с последващо програмирано осеменяване, преодоляване на физиологичния анеструс и уплътняване на ражданията, повишаване на плодовитостта, диагностика на ранна бременност при крави – методи, навлезли широко във ветеринарната практика със значителен икономически ефект. След Р. Прахов, ръководители на секцията са последователно Ст. Дойчев, Н. Банков /1976-1991/, В. Пъчев /1991-1992/, Л. Кънчев /1992-1997/. Създаването на Радиоизотопна лаборатория към секцията /която е от първите в България и функционира и днес пряко под контрола на Агенцията за ядрено регулиране и Международната атомна агенция във Виена/ и внедряването на радиоимунологични и радиорецепторни анализи дава значителен тласък на изследванията в репродуктивната ендокринология и невроендокринология. Изучени в детайли са: хормоналната регулация и механизмите на невроендокринния контрол на половия цикъл при женски селскостопански животни /Н. Банков/; модели на пулсова секреция на ГнРХ от хипоталамуса и гонадотропини от хипофизата (ЛХ, ФСХ и Пролактин) периовулаторно и пост-партум /Л. Кънчев, Б. Станков/; механизми на лактацията при едри преживни /Ф. Станчев/; влияние на стреса и глюкокортикоидите върху репродуктивния капацитет /Хр. Маринова/ и върху ендокринния контрол на репродуктивния цикъл /Р. Конакчиева/ при селскостопански животни. Върху значителен клиничен материал е установено, че вирусът на епидемичния паротит предизвиква дълбоки смущения в екзо- и ендокринната функция на тестиса /П. Цветкова/. Под ръководството на проф. Л. Кънчев в секцията са създадени оригинални радиоимунологични и имуноензимни методи, включително и за рецепторен анализ, с приложение във фундаменталната наука и в практиката.

Следвайки новите научни открития в областта на ендокринния контрол на сезонното размножаване и по-специално ролята на мелатонина в регулиране на ендокринните взаимодействия, контролиращи половия цикъл в зависимост от фотопериода, през 1990г. в секцията постепенно се утвърждава ново научно направление – хронобиология и имуноневроендокринология. Това става основание за преименоване на секцията в Имуноневроендокринология. Тези изследвания придобиват своето значение в международен план чрез оригиналните приноси на Б. Станков /физиология, фармакология и локализация на рецептор за мелатонин в нервна система/, на С. Персенгиев и В.Пъчев /имуномодулаторни взаимоотношения между мелатонин, адренални и полови стероиди/, на Р. Конакчиева /роля на мелатонин в контрола на хипоталамо-хипофизо-адреналната ос и стресовия отговор/. Едни от първите в тази област с широка цитируемост в международен план са стартираните изследвания върху антипролиферативните ефекти на мелатонин в имунна система в модели на митогенна стимулация /Л. Кънчев, Р. Конакчиева, П. Таушанова/. Съвременната тематика на секцията включва клинична и приложна репродуктивна физиология и ендокринология с акцент върху мултидисциплинарната област невроимунология, имаща за обект сложните взаимоотношения между невроендокринната и имунната система в осъществяване на хомеостатичен контрол върху жизнените функции.

През 1948г. към Института се създава Лаборатория по биохимия, която през 1979г. прераства в секция Биохимия и последователно се ръководи от К. Йосифов, Н. Иванов, Г. Георгиев и П. Георгиев. Проучени са метаболитните процеси в сперматозоидите, изследвана е активността на ключови за метаболизма ензимни системи, разкрити са някои криогенни въздействия върху активността на ензимите /К. Йосифов, Н. Иванов, Г. Георгиев, Б. Георгиев, Е. Кондакова/. Получени са данни относно влиянието на определени ксенобиотици върху активността на ензимите, свързани с обезвредителните функции на клетката, върху концентрацията на субстрати, определящи клетъчния редокс потенциал и върху сперматогенезата при животните.

През 1948г. се създава и секция Физиология и патология на новородените, в която се провеждат проучвания върху особеностите в онтогенетичното развитие на различни животни и връзката му с някои заболявания, профила на дихателни ензими и белтъчен състав на кръвен серум и плодни течности, проучвания за стимулиране развитието и имунната резитентност през феталното и постнаталното развитие, създават се ефикасни имуностимулиращи препарати за приложение през бременността и при новородени срещу редица заболявания, широко прилагани в клиничната практика /К. Геров, Т. Радев, П. Чушков, Р. Георгиева/. Въвеждат се ензимохистохимични методи на широк набор ензими от основните обменни пътища и се провеждат проучвания върху морфологичната и функциналната диференциация и развитие на клетъчни и тъканни структури от храносмилателния и репродуктивния апарат в онтогенеза /Р. Георгиева, К. Геров/. Сътрудници от секцията са работили в тясно сътрудничество със сътрудници от създадената по същото време секция Патология на репродукцията, по проблеми на ендометрити и аборти при крави, бруцелоза при кочове и др. /М. Дойчева, К. Петков, Г. Георгиев, К. Геров, Р. Георгиева/. През 1973г. двете секции се закриват и част от състава им преминава в Институт по незаразни болести.

Във връзка с необходимостта от провеждането на изследвания върху обмяната на веществата в организма и тяхното влияние върху репродукцията, през 1976г. се създава Лаборатория по Обмяна на веществата и диететика с ръководител проф. Хр. Гановски, утвърдена през 1980г. като секция с ръководител С. Симеонов. Колективните изследвания на С. Симеонов, И. Калудин, А.Савов, П. Иванов и останалите членове на секцията допринасят за изясняване влиянието на различни екзогенни и ендогенни фактори върху метаболитните процеси в организма по отношение на размножаването, здравословното състояние и развитието на животните, както и ролята на различни диетични и етиологични фактори за подобряване на продуктивността и репродукцията. Секцията съществува до 1990г.

Създадената през 1980г. Лаборатория по морфология с електронна микроскопия се ръководи последователно от Д. Данов и К. Ковачев. Научните разработки в секцията са насочени към изследвания върху морфологията на сперматозоидите и тяхното повлияване от нискотемпературни въздействия на ултраструктурно ниво, върху токсикобиохимията на репродуктивния процес и динамиката в локализацията и организацията на калциевите депа в сперматозоидите при подготовката им за оплождане.

През 1977г. по инициатива на акад. К. Братанов и акад. Ц. Хинковски в Института започват изследвания върху трансфера на ембриони, като първите експерименти и първите успешни опити за трансплантация се провеждат от екип в състав: К. Влахов, Д. Качева, Хр. Караиванов, М. Петров и Е. Сапунджиев, включен все още в секция Физиология и ендокринология. Във връзка с успешната работа на екипа, постигнатите резултати и перспективността от прилагането на тази биотехнология в животновъдната репродуктивна практика, през 1981г. се създава Лаборатория по трансплантация на яйцеклетки и зиготи, прераснала по-късно в секция Ембриотрансфер с ръководител К. Влахов. С активното участие на акад. К. Братанов, създаденият вече научен колектив продължава експериментите, свързани с микроманипулация, оценка на предимплантационни ембриони и ебриотранфер при различни видове животни. Плод на тази дейност са извършените първи у нас успешни опити за трансплантация на свежи и замразени ембриони от овце /1979г./, крави /1980 и 1982г./ и биволи /1986г./, като е получено и първото в Европа малаче-трансплантант. Успешно е извършен експериментален международен обмен на замразени ембриони от овце с Полша /1979 и 1986г./, Югославия /1988г./ и от крави с ЧССР /1982 и 1984г./. През 1988г. са получени първите у нас агнета от микрохирургически разделени ембриони, а с учени от Полската академия на науките е създадена междувидова агрегационна химера между овца и коза. Същата година в Индия е родено първото малаче-трансплантат след съвместен експеримент на учени от ИБИР, Института по биволовъдство - Шумен и колеги от Индия. По това време Институтът представлява страната ни в Международната “мрежа” по биволовъдство към FAO и работи в съвместен колектив по трансплантация към СИВ. Голяма част от горепосочените експерименти са извършени в сътрудничество с Институт по планинско животновъдство и земеделие-Троян, Институт по биволовъдство-Шумен, Институт по животновъдство-Костинброд, с бившите социалистически страни в рамките на СИВ, а по-късно и с редица страни от Европа и Азия. След структурни реформи в Института през 1999г. изследванията на екипа продължават в секция Функционална морфология с ръководител Д. Качева. През 2007г., във връзка с основния си предмет на дейност, секцията се преименува в секция Ембриобиотехнологии при животните.

Изследванията в областта на ембриотехнологията продължават целенасочено върху отделни нейни етапи, включващи: суперовулация и синхронизация на еструса между донори и реципиенти, разработване на хирургически и нехирургически методи за получаване и трансфер на ембриони, изучаване морфологичните характеристики на ооцити и ембриони от различни видове на клетъчно и субклетъчно ниво, динамика на предимплантационното развитие на ембриони, както и възможностите за тяхното дългосрочно съхраняване.

Значителният напредък на изследванията в областта на репродуктивната имунология на молекулярно ниво в Института настъпва след създаване на секция Молекулярна имунология /1989г./, с ръководител И. Кехайов, като след назначаването му за директор на ИБИР през 1998г., ръководството на секцията се поема от С. Кюркчиев. Заслуга на секцията и специално на С. Кюркчиев е внедряването в Института на хибридомната технология за производството на моноклонални антитела, които правят възможни изследванията върху: механизмите на автоимунитета при използване като модел различни заболявания, свързани с инфертилитета и патологията на бременността /С. Кюркчиев, И. Кехайов, М. Стаменова, В. Манолова/; автореактивността срещу протеина на топлинния стрес /Hsp90/ /И. Кехайов, С. Кюркчиев, А. Пашов, А. Кендеров/; характеристиката на антигени, специфични за гаметите /М. Моллова, М. Иванова, С. Кюркчиев, М. Стаменова, И. Батова/; експресията и локализацията на човешкия атриален натриуретичен пептид в клетъчни култури и в онтогенезата на репродуктивната система на плъх /И. Кехайов, С. Кюркчиев, М. Мурджева/. С получени анти-хаптенови моноклонални антитела е създаден оптимизиран биологичен експериментален модел за изследвания върху структурните и функционални взаимодействия между антиген-свързващия участък на имуноглобулиновата молекула и съответната антигенна детерминанта /И. Кехайов, С. Кюркчиев, С. Тютюлкова/. Характеризирани са уникални идиотипи върху инсулинови автоантитела /С. Кюркчиев, М. Стаменова, Д. Копчалийска/ и е установено тяхното разпространение в серумите на болни от различни групи автоимунни заболявания, както и имуногенността им при физиологични условия. Изследвано е влиянието на не-ензимно гликолизирани протеини върху адхезията на лимфоидни клетки /С. Кюркчиев, И. Кехайов, Г. Иванов/ и върху значителен експериментален материал е доказана хипотезата, че AGEs-свързаните протеини могат да изпълняват както рецепторни функции, така и функции на клетъчно-адхезивни молекули. Установени са нови маркери на клетъчна пролиферация и злокачествена трансформация; експресията на тъканно-специфични и туморно-свързани антигени в женската и мъжка репродуктивна система; автоимунните механизми при ендометриоза /И. Кехайов, С. Кюркчиев, С. Хайрабедян/ и карцином на простатата /С. Кюркчиев, К. Тодорова/. Особено актуални са провежданите през последните години изследвания върху човешки стволови клетки, ефекта на репродуктивните стероидни хормони върху пролиферацията и диференциацията на човешки мезенхимни стволови клетки и тяхната пластичност.

С внедряването на съвременните молекулярно-биологични и имунологични методи в експерименталната работа, в Института възниква необходимостта от разкриването на секция Имунохимия, през 2001г., с ръководител М. Стаменова. В секцията се провеждат изследвания върху: имунохимичната характеристика на специфични за мъжките гамети антигени /М. Стаменова, М. Моллова, С. Кюркчиев/; имунохимични подходи за изучаване имунния отговор срещу собствени модифицирани протеини и имуномодулаторни фактори при репродукцията /М. Стаменова, К. Кирякова/; нискомолекулни стресови протени в репродукцията /М. Стаменова, И. Минева/; биологично активни молекули, участващи в патогенеза на ендометриозата /Р. Димитров, М. Стаменова, Д.Зашева/; маркери и имунни механизми, имащи отношение към реализиране на нормален оплодителен процес и успешно протичане на бременността.