Viss sākās ar interesi par šūnas fizioloģiju un biofiziku
Juris Imants Aivars dzimis Jēkabpilī. Abiem ar vecāko brāli Andri pusaudžu gados bija daudzveidīgas intereses un aizraušanās, tomēr profesijas izvēlē, ņemot vērā ģimenes tradīciju, uzvarēja medicīna. Pēc Rīgas Medicīnas institūta absolvēšanas seko īslaicīga ķirurģijas prakse, bet 1965. gada nogalē Juris Aivars izlemj studijas turpināt aspirantūrā biofizikas specialitātē Ļeņingradas Valsts universitātē.
Viss sācies ar šūnas fizioloģiju un biofiziku. Interese par šo jomu pavada visus Jura Aivara darba mūža zinātniskos pētījumus, izzinot šūnu regulatoros faktorus un ietekmes dažādos organisma reģionos. “Topā” ir asinsvadu sieniņas šūnas: asinsvadu muskulatūra, asinsvadu gludās muskulatūras reaktivitāte dažādos reģionos un, protams, endotēlijs kā polifunkcionālas šūnas.
Studijas aspirantūrā sākas ar vardes Rana temporaria olšūnu membrānas potenciāla izpēti. Tēmas aktualitāte, kā norādīts autoreferātā, saistīta ar to, ka nav pārliecinošu datu par jonu mehānismu darbības potenciāla izcelsmē. Izmantojot mikroelektrodu tehniku, 20 sērijās ar atšķirīgu kālija, nātrija un hlora jonu šķīdumu koncentrāciju tiek noteiktas membrānas potenciāla ģenerēšanas likumsakarības ovocītos dažādās nobriešanas stadijās. Pētījuma atrades liecina, ka vēlīniem izolētiem ovocītiem membrānas potenciālu nosaka galvenokārt kālija un hlora jonu gradients abpus membrānai, bet, ovocītam nobriestot, membrānas depolarizācija saistās ar nātrija gradienta palielināšanos, savukārt beigu stadijā nav izteiktu membrānas potenciāla lieluma un īpašību pārmaiņu. Noteikti arī darbības potenciāla laika parametri (latentais periods, ātrā depolarizācija, stabilais maksimums un sekojošas pretējas izmaiņas) neapaugļotam ovocītam un secināts, ka dūriens ovocīta virsmā ir efektīvs aktivācijas stimuls.
Te jāpiezīmē, ka membrānas potenciāla izmaiņas dzīvas šūnas aktivācijā ir nozīmīgas tās funkcionālajā aktivitātē, jo finālā rosina jebkuras šūnas funkciju — ovocīta aktivācijai pirms apaugļošanas, muskuļšūnām — kontrakciju, sekretorajām šūnām — sekrēciju, nervu šūnām — impulsa veidošanos un pārvadi.
Pirmā uzstāšanās zinātniskā konferencē Ļeņingradā 1967. gadā, pirmā nozīmīgākā zinātniskā darba publikācija krievu valodā 1969. gadā publicēta žurnālā “Biofizika”. Tajā pašā gadā sekmīgi aizstāvēta bioloģijas zinātņu kandidāta disertācija “Vardes Rana temporaria olšūnu membrānas potenciāla izpēte”. Vadītājs profesors P. Makarovs. Specialitāte — biofizika.
Akadēmiskā darbība
Jura Aivara akadēmiskā darbība sākās 1969. gadā Rīgas Medicīnas institūta (RMI) Normālās fizioloģijas katedrā: lekcijas, praktiskie darbi, mācību līdzekļi, studentu zinātnisko darbu vadīšana, ikgadējās studentu olimpiādes “Asinsrite” organizēšana un vērtēšana. Īpaši jāatzīmē jaunieviestais, netradicionālais kurss medicīniskajā biofizikā. Tam visam līdztekus līdzdalība mācību grāmatas “Cilvēka fizioloģija “ (”Zvaigzne”, 1986) atsevišķu nodaļu uzrakstīšanā. Piecpadsmit akadēmiskā un zinātniskā darba gados Normālās fizioloģijas katedrā Juris Aivars iesaistās katedras zinātnisko pētījumu klāstā, piedaloties RMI fiziologu organizētajās tematiskajās konferencēs (1976—1998) ar 17 publikācijām, kas saistītas ar asinsriti, sfigmogrāfiju, augoša organisma asinsrites īpatnībām, muskuļdarbības servisa funkciju nodrošinājumu, kustību aktivitāti un sirds—asinsvadu sistēmu. No 1975. līdz 1984. gadam Juris Aivars publicē 26 populārzinātniskus rakstus un rakstus enciklopēdijās. Galvenā Jura Aivara daudzu gadu (1971—1984) zinātniskā sistemātisko pētījumu tēma izseko nieru asinsvadu gludās muskulatūras šūnu funkcionālajām īpatnībām un tiek atspoguļota 27 zinātniskās publikācijās. Starp tām visnozīmīgākā ir nodaļa par nieres asins apgādi apjomīgā grāmatā “Asinsrites fizioloģija. Asinsvadu sistēmas fizioloģija” (krievu val., “Zinātne”, Ļeņingrada, 1984, 501.—522. lpp.).
Eksperimentālie pētījumi
Sistemātiskie eksperimentālie pētījumi daudzu gadu garumā tika veikti “dienas otrajā pusē” vai naktī, un tas bija laiks, kad nebija zinātniskajam darbam specifiska finansējuma, datoru, parocīgu statistikas programmu un viegli iegūstamu ārzemju literatūras avotu, bet zinātniskai publikācijai krievu valodā vajadzēja saņemt gan īpašu atļauju publicēt datus, gan apliecinājumu neko svarīgu neizpaust.
Šie daudzu gadu sistemātiskie pētījumi apkopoti Jura Aivara otrajā disertācijā krievu valodā 1985. gadā, lai iegūtu bioloģijas doktora zinātnisko grādu (Dr. habil. biol., 1992) specialitātē “Cilvēka un dzīvnieka fizioloģija” (darba konsultants profesors R. Orlovs). Zinātniskais darbs (248 lpp.) reprezentēts krievu valodā, satur 25 tabulas un ilustrēts ar 47 pašrocīgiem zīmējumiem, izmantoti un citēti 473 zinātniskās literatūras avoti.
Pētījuma aktualitāti nosaka tas, ka nav datu par nieres asinsvadu gludās muskulatūras funkcionālajām īpatnībām, nav datu par rezistīvo asinsvadu reģionālajām īpatnībām, iztrūkst vispusīga nieres asinsvadu un gludās muskulatūras novērtējuma. Darbā izvirzīti un risināti septiņi uzdevumi par asinsvadu morfometriskajiem parametriem dažādos asinsvadu reģionos, to biomehāniskajām īpašībām un bazālo tonusu ietekmējošiem faktoriem, par gludās muskulatūras aktivācijas īpatnībām, reģionālo reaktivitāti, par kālija, pH, pO2, pCO2 ietekmi uz funkciju un par nieres asinsvadu funkcionālo dinamiku ontoģenēzē. Pētījumā izmantoti izolēti svaigi asinsvadu segmenti (2—4 cm), izolētas gredzenveida strēmelītes (1—1,5 mm) un noteikta asinsvadu rezistogrāfija, asinsvadu strēmelīšu miogrāfija, kā arī noteikts elektrolītu saturs, muskuļšūnu daudzums (tilpums) un šķiedrveidīgo struktūras artēriju sieniņā. Pētījuma sērijās kopumā pagatavoti 1590 preparāti un kā objekti izmantoti kaķi, suņi, truši, liellops, arī cilvēks.
Izpētot morfometriskos parametrus un biomehāniskās īpašības 589 paraugos no vēdera aortas, kopējās miega artērijas, ciskas, nieres starpdaivu un loka artērijām, pierādīta universāla likumsakarība: sazarojoties asinsvadam, ievērojami pieaug asinsvada sieniņas relatīvais biezums, galvenokārt uz muskuļslāņa rēķina. Jo sīkāks ir nieres asinsvada sazarojums, jo mazāks ir cirkulārais saspringums un diferenciālās elastības modulis pie vienāda asinsspiediena, jo lielāka stiepjamība un mazāk stāva ir diferenciālā elastības moduļa atkarība no stiepjamības. Asinsvadu sieniņas šķiedrveidīgo struktūru un elektrolītu pētījums (376 paraugi) atklāj interesantu un, manuprāt, klīniski nozīmīgu secinājumu, ka gludās muskulatūras reaktivitātes pārmaiņas kālija jonu ietekmē kompensē nātrija rosinātas pretējas pārmaiņas, proti, realizējas negatīva atgriezeniskā saite, kas ir visbiežākais un raksturīgākais homeostātisko sistēmu kontroles un regulācijas veids.
Pētījuma atrade 567 preparātos par nieres asinsvadu gludās muskulatūras specifiskajām īpatnībām liecina par spēju noteiktos apstākļos ģenerēt ritmisku aktivitāti, galvenie provocējošie faktori ir kateholamīnu ietekme un pēkšņa pCO2 paaugstināšanās. Savukārt spontāno aktivitāti nomāc pH un kalcija jonu samazināšanās ārpusšūnu šķidrumā. Tātad Juris Aivars viens no pirmajiem pētīja un aprakstīja jaunu fenomenu — spontānu ritmisku aktivitāti un norādīja, ka tā ir variabla, īslaicīga un saistīta ar gludās muskulatūras oksidatīvo metabolismu. Pētījums 1985. gadā liecina arī par specifiskām īpatnībām gludajā muskulatūrā, proti, augstu jutību pret kateholamīniem, angiotensīnu II, kas ir funkcionāli nozīmīgi faktori. Te jāpiebilst, ka vēl pat 2009. gadā ASV hipertensijas žurnālā autoru kolektīva pētījums apraksta asinsvadu gludās muskulatūras kontrakcijas molekulāro mehānismu līmeni, norādot, ka angiotensīna II receptori saistīti ar adventīciju asinsvada sieniņā.
Jura Aivara pētījuma atrades liecina, ka pastāv un saglabājas pozitīva korelācija starp cirkulāro sieniņas saspringumu un gludās muskulatūras kontraktilitāti visā arteriālā asinsspiedienu pārmaiņu fizioloģiskajā diapazonā un nieres asinsvadu muskulatūras relatīvais spēks ir lielāks (pie vienāda iestiepuma uz šķērsgriezuma laukuma vienību), salīdzinot ar tāda paša kalibra ciskas un miega artērijām.
Gludās muskulatūras reaktivitāte ontoģenēzē izpētīta 55 gadījumos 1—2 nedēļas veciem kaķiem un sunim, 6 nedēļas veciem kaķiem un sunim (51) un 66 gadījumos pieaugušiem kaķiem un 2 mēnešus vecam sunim. Pētījums liecina, ka ontoģenēzē izmainās ne tikai statiskās mehāniskās sieniņas īpašības nieres artērijās, bet vienlaicīgi palielinās gludās muskulatūras kontraktilitāte un reaktivitāte, palielinās jutība pret vazoaktīvām vielām. Gludajā muskulatūrā jau no pirmajām nedēļām funkcionē gan elektromehāniskais, gan farmakomehāniskais sajūgs un ar vecumu dominē farmakomehāniskais sajūgs, kas ir nozīmīgi reģiona asinsrites nodrošinājumam.
Būtisks ir secinājums, ka gludās muskulatūras reaktivitāti un kontraktilitāti ietekmē nespecifiskie mehāniskie un humorālie faktori ārpusšūnas vidē, kas norāda uz pētījuma atrades klīnisko nozīmi saistībā gan ar ūdens—sāļu līdzsvara, gan izvadfunkcijas traucējumiem, jo šī vide regulē nieres hemodinamiku un līdz ar to specifiskās funkcijas.
Pētījuma biomehānikas datus, kā norāda autors, var izmantot maģistrālo asinsvadu efektīvai ķirurģiskai rekonstrukcijai un funkcionālai diagnostikai. Te jāpiebilst: ja tajā laikā būtu bijusi 3D tehnika, tad Latvija varētu ierindoties starp pirmajām šajā jomā. Pētījuma dati tika izmantoti, izstrādājot neinvazīvu metodi sirds—asinsvadu sistēmas funkcionālā stāvokļa novērtējumam. Pieteikums izgudrojumam N 3408521/13 saņēma pozitīvu lēmumu 26.04.1985. un patentu 1986. gadā.
Jurim Aivaram pētījumā izdevās noskaidrot un aprakstīt visu morfoloģisko, fizikālo un fizioloģisko īpatnību kopumu, kas nieru arteriālos asinsvadus atšķir no citu orgānu asinsvadiem un nodrošina nierēm to pamatfunkcijām atbilstošu asins apgādi.
Fundamentālais darbs “Nieres asinsvadu gludās muskulatūras funkcionālās īpatnības” 1985. gada nogalē spīdoši aizstāvēts Ļeņingradā PSRS ZA I. Sečenova vārdā nosauktajā evolucionārās fizioloģijas un bioķīmijas institūtā. Vadošā organizācija ir PSRS ZA I. Pavlova vārdā nosauktais fizioloģijas institūts, oponenti — PSRS vadošie speciālisti Moskaļenko, Nozdračevs, Ovsjaņņikovs.
Trīsdesmit auglīgi zinātniskās un akadēmiskās domas gadi
No 1986. gada Juris Imants Aivars ir Latvijas Valsts universitātes (vēlāk Latvijas Universitātes) profesors, vada Bioloģijas fakultātes Cilvēka un dzīvnieku fizioloģijas katedru. Seko 30 auglīgi zinātniskās un akadēmiskās domas gadi. Garš ir arī visu citu pienākumu un amatu saraksts: Latvijas Fiziologu biedrības priekšsēdētājs vairāk nekā desmit gadus, LU senators, Bioloģijas fakultātes Domes priekšsēdētājs, Latvijas Zinātnes Padomes eksperts, recenzents utt.
Profesors, studentu iecienīts, lasa lekcijas, organizē studijas un izdod mācību līdzekļus cilvēka un dzīvnieku fizioloģijas pamatkursos Bioloģijas un Medicīnas fakultātes studiju programmās, kā arī maģistra un doktora studiju programmu speciālajos priekšmetos. Profesora sagatavoti un vadīti ir daudzu zinātnisko pētījumu projekti. Latvijas Zinātnes padomes finansēto pētījumu tēmas: olnīcu un kaulu asinsvadu reaktivitāte; adaptīvo izmaiņu mehānismi (1990—1996), asinsvadu reaktivitātes modulatoru regulatoro ietekmju mehānismi (1997—2000), artēriju un arteriolu vazomocija — izcelsme un ietekmējošie faktori u.c. Domāju, ka īsti nav novērtēts Jura Aivara zinātniskais un akadēmiskais devums, lai gan avīzē “Neatkarīgā Cīņa” 1990. gadā Latvijas Zinātņu Akadēmijas publicēto ZA korespondētājlocekļu kandidātu sarakstā ir Juris Aivars — bioloģijas zinātņu doktors, profesors ķīmijas un bioloģijas zinātņu nodaļā, bet apstiprinājums neseko, un tikai 2015. gadā LZA apstiprina profesoru J. I. Aivaru kā valsts emeritēto zinātnieku. 2013. gadā Juris Aivars saņem LU gada balvu zinātnē.
Profesora zinātniskās domas virzība iezīmējas un ir saskatāma gandrīz visos LU Bioloģijas un Medicīnas fakultātes bakalauru, maģistru un doktorantu darbos. Vairākus no tiem man bijis gods recenzēt. Profesionāls azarts un erudīcija, nerimstoša interese raksturo profesora vadītos zinātniskos un akadēmiskos pētījumus par asinsvadiem: olnīcas rezistīvie asinsvadi, sintētisko dzimumhormonu ietekme uz asinsvadu gludo muskulatūru, endotēlijs kā polifunkcionāli audi, signālmolekulas, citokīni, adhēzijas molekulas, miokīni, magnētiskā lauka ietekme uz smadzeņu funkcijām (ierīce galvas smadzeņu darbības traucējumu magnētterapijai (1999. gadā patents LV12285 B), sistēmiskās asinsrites reakcijas muskuļdarbībā, fiziskā slodze un hemodinamika skeleta muskuļos.
Iecienīts, atsaucīgs, zinošs biologu, fiziologu un mediķu saimē, darba kolektīvā un LU — tāds bija Juris Imants Aivars, aizrautīgi darbojoties ap savu zinātniskā mūža konceptu “Asinsvada sieniņa — tā ir vesela pasaule pasaulē (organismā).”
Literatūra
1. Aivars J. K, Na un Cl jonu ietekme uz membrānas potenciālu R. Temporaria ovocītos // Biofizika, 1969, 14. sēj., N2: 362-364 (krievu val.).
2. Aivars J. Membrānas potenciāla pētījums vardes Rana temporaria ovocītos: disertācijas autoreferāts zinātņu kandidāta grāda iegūšanai bioloģijas zinātnē specialitātē: 091-biofizika. Ļeņingrada, 1969: 20 (krievu val.).
3. Aivars J. Nieres asinsapgāde // Asinsrites fizioloģija. Asinsvadu sistēmas fizioloģija. Ļeņingrada: Zinātne, 1984: 501-522 (krievu val.).
4. Aivars J. Nieres asinsvadu gludās muskulatūras funkcionālās īpatnības: 03.00.13.-cilvēka un dzīvnieku fizioloģija: disertācija doktora zinātniskā grāda iegūšanai bioloģijas zinātnē. Rīga; Ļeņingrada, 1985: 248 (krievu val.).
5. Profesors Juris Imants Aivars. Bibliogrāfiskais rādītājs // Latvijas Universitāte, Rīga, 2001: 51.
6. Wynne BM, Chiao CW, Webb RC. Vascular Smooth Muscle Cell Signalling Mechanisms for contraction to Angiotensin II and Endothelin-1 // J Am Soc Hypertens, 2009; 3(2): 84-95.
