ИСТИНА

Проект направлен на выявление вазомоторной роли эндогенных активных форм кислорода (АФК) в артериях большого круга кровообращения в период раннего постнатального онтогенеза.

The project aims to identify the vasomotor role of endogenous reactive oxygen species (ROS) in the arteries of the systemic circulation during early postnatal ontogenesis. ROS, highly reactive molecules, have been considered for many years as negative regulators that have a detrimental effect on the functioning of many systems, including the cardiovascular system. Indeed, the development of a number of cardiovascular diseases is associated with excessive production of ROS. The newborn body during the transition from placental to pulmonary respiration is faced with a high amount of oxygen in the environment, which increases the risk of oxidative stress. Hyperproduction of ROS in this case is often accompanied by the development of persistent pulmonary hypertension in newborns. At the same time, it has been shown that ROS have an important regulatory role in the same pulmonary vessels of newborns. The redistribution of blood flow to the lungs at the time of birth occurs due to two processes occurring at the same time: a decrease in the resistance of the pulmonary vessels and a contraction of the arterial duct connecting the pulmonary trunk and the fetal aorta. It has been proven that ROS participate in these processes. However, almost nothing is known about the vasomotor role of ROS in the arteries of the systemic circulation, which play a key role in the regulation of systemic arterial pressure, during early postnatal ontogenesis, which determines the scientific novelty of the proposed project. It is important to note that both the level of systemic arterial pressure and the mechanisms of regulation of arterial tone in newborns differ significantly from those in adult animals. Moreover, recent studies have demonstrated an important regulatory role of ROS in the growth and proliferation of vascular cells, processes that actively occur in the body at the early stages of postnatal ontogenesis. At the same time, antioxidant therapy is used in the clinic to level out the harmful effects of oxidative stress in newborns. It is not known how such therapy can affect the development of the cardiovascular system and the functioning of its systemic part. Thus, this project is relevant from both fundamental and practical points of view. When solving the problems of the project, a complex of modern functional, biochemical and molecular biological methods will be used, which will make it possible to compile the most complete picture of the physiological role of ROS in the regulation of systemic arterial tone in a young organism compared to an adult.

В результате проведенных исследований: (1) будут получены данные о функциональной роли продуцируемых NOX и SOD АФК в артериях крыс в период раннего постнатального онтогенеза и взрослых животных. По нашим предварительным данным, ингибитор NOX VAS2870 ослабляет сократительные ответы подкожной артерии крысят, но не взрослых крыс, что указывает на (1) более выраженную вазомоторную роль АФК в артериях крысят и (2) на просократительное влияние АФК, продуцируемых NOX, в артериях крысят. Поскольку, по крайней мере, одна из изоформ NOX – NOX4 продуцирует H2O2, мы полагаем, что эффекты ингибитора SOD (также продуцирующих H2O2) DETC будут качественно схожи с эффектами VAS2870 и более выражены в артериях крысят. (2) будет охарактеризовано, на каком уровне АФК реализуют свое влияние: на уровне гладкомышечных или эндотелиальных клеток (или же на обоих уровнях). Наши предварительные эксперименты на сосудах с удаленным эндотелием свидетельствуют о том, что АФК, продуцируемые NOX, обладают проконстрикторным влиянием в гладкомышечных клетках артерий крысят. Мы не исключаем, что АФК способны реализовывать свое влияние и на уровне эндотелия, поскольку по данным литературы NOX и SOD содержатся и в эндотелии. Однако предсказать «знак» этого влияния довольно сложно, так как в литературе описаны как просократительные, так и сосудорасширяющие эффекты АФК, продуцируемых в эндотелии. (3) данные функциональных экспериментов будут дополнены молекулярно-биологическими исследованиями, посвященными оценке экспрессии мРНК и содержания белка разных изоформ NOX и SOD в подкожной артерии крысят и взрослых крыс. Мы ожидаем обнаружить положительные корреляции в степени выраженности функционального вклада АФК, продуцируемых NOX и SOD, с уровнем экспрессии этих ферментов. (4) будет охарактеризовано, какой эндотелиальный путь в наибольшей степени задействован в опосредуемых АФК эффектах на сосудистый тонус. Показано, что АФК способствуют качественному изменению работы eNOS: она начинает продуцировать суперкосидный анион-радикал вместо NO. В результате антиконстрикторное влияние NO уменьшается. Кроме того, в норме антиконстрикторное влияние NO более выражено в сердечно-сосудистой системе крысят по сравнению со взрослыми. Таким образом, мы полагаем, что вазомоторные эффекты АФК в эндотелиальных клетках подкожной артерии крысят могут реализовываться путем модуляции пути NO. (5) будет выявлен механизм просократительного влияния АФК в гладкомышечных клетках подкожной артерии. По нашему мнению наиболее подходящим «кандидатом» на эту роль является фермент Rho-киназа. Во-первых, вызванные АФК активация Rho-киназы и, как следствие, усиление сокращения показаны в ряде исследований на артериях взрослых животных. Во-вторых, известно, что Rho-киназа обладает более выраженным просократительным влиянием в артериях 1-2-недельных крысят по сравнению со взрослыми крысами. Мы ожидаем, что просократительное влияние АФК в артериях крысят также может реализовываться с участием Rho-киназы. (6) данные функциональных и молекулярно-биологических исследований будут дополнены экспериментами по оценке продукции АФК в артериях крыс разного возраста, что позволит составить наиболее полную картину физиологической роли АФК в регуляции тонуса артерий большого круга кровообращения у молодого организма по сравнению со взрослым. Мы надеемся, что данные, полученные в разных блоках исследования (оценка продукции АФК, влияния ингибиторов продуцирующих АФК ферментов на тонус артерий, содержания мРНК и белка изоформ этих ферментов) будут комплементарными в плане высокой значимости АФК для регуляции тонуса артерий в период раннего постнатального онтогенеза.

Руководитель проекта в совершенстве владеет большинством методик, в том числе необходимыми для выполнения данного Проекта. Измерение продукции АФК в ткани артерий является новым методом для нашего коллектива, однако опыт в освоении не менее трудоемких методик описанных выше не вызывает сомнений в успешности освоения и нового экспериментального подхода. Руководитель проекта обладает большим опытом не только в исследовании тонких механизмов регуляции сосудистого тонуса, но и специализируется на исследовании артериальной функции в раннем постнатальном онтогенезе, что подтверждается многочисленными публикациями в высокорейтинговых журналах. В составе научных коллективов руководителю удалось выявить как более выраженное антиконстрикторное влияние NO и ряда калиевых каналов, так и более выраженное просократительное влияние хлорных каналов в гладкомышечных клетках артерий крысят. Наряду с этим, руководитель участвовал в исследованиях, в рамках которых были продемонстрированы негативные последствия различных патологий беременности на функционирование сердечно-сосудистой системы крысят. Руководитель проекта участвовал во многих проектах, посвященных изучению механизмов регуляции тонуса сосудов и поддержанных РФФИ и РНФ. Руководитель Проекта являлся и является исполнителем Государственного задания «Механизмы физиологических адаптаций» (МГУ имени М.В.Ломоносова, № 28-3-16, № 28-3-21). Необходимо отметить, что участники проекта имеют совместный опыт проведения исследований, посвященных изучению функциональной роли АФК в артериях. Руководитель проекта является научным руководителем одного из участников предполагаемого проекта - Хлыстовой М.А. Выпускная квалификационная работа Хлыстовой М.А. была посвящена анализу роли АФК в артериях, снабжающих кровью дыхательные и локомоторные мышцы. Еще один участник проекта – студентка магистратуры Печкова М.Г. также владеет данной методикой, а также методом оценки содержания мРНК с использованием ПЦР в реальном времени.