Изучение механизмов ишемического повреждения миокарда и мозга с определением новых мишеней для фармакологической коррекцииНИР

Mechanisms of cardiac and brain ischemic damage with determination of novel targets for pharmacological correction

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 9 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Разработка экспериментальной модели гемато-энцефалического барьера с целью количественного изучения проникновения через него различных препаратов для борьбы с последствиями ишемического инсульта
Результаты этапа: Освоена экспериментальная модель гемато-энцефалического барьера in vitro, проведены пробные эксперименты по изучению проникновения через него окисленной и восстановленной формы коэнзима Q10(совместно с каф. Биохимии Красноярского Государственного университета). Оценка проницаемости ГЭБ проводилась посредством измерения трансэндотелиального сопротивления на трех-клеточной модели ГЭБ in vitro. Убихинол в концентрации 10мкМоль способен повышать трансэндотелиальное сопротивление и тем самым снижать проницаемость гематоэнцефалического барьера. Эффект наступает в течение 15 минут и длится около 2-4х часов. После 8-ми часов, наблюдается снижение трансэндотелиального сопротивления и, следовательно, наступает обратный эффект повышения проницаемости ГЭБ относительно исходного значения. Действие убихинона было статистически незначимым. При оценке экспрессии белка Rac-1(внутриклеточный белок из суперсемейства ГТФаз, участвует в регуляции продукции активных форм кислорода, а также функциональной активности клеток эндотелия) на трех-клеточной модели ГЭБ in vitro было установлено снижение экспрессии Rac1 в течение 2х часов с последующим восстановлением на исходный уровень. Было установлено угнетающее действие убихинола на проявления апоптоза в структурах головного мозга (энторинальной коре, гиппокампе и миндалине) на 4е и 8е сутки после введения препарата. В настоящее время проводятся эксперименты по установлению механизма проникновения коэнзима Q10 через ГЭБ с помощью иммуногистохимического анализа срезов мозга крыс антителами GSK3, CD31, Pgp, ClDN5. Опубликованы данные по исследованию экспрессии гена фермента UbiAd1, ответственного за синтез не-митохондриальной части коэнзима Q10. В ходе исследования на модели постоянной локальной ишемии головного мозга крыс (модель Chen et al., 1986) было установлено изменение экспрессии гена как в ипсилатеральном , так и контрлатеральном полушариях головного мозга крыс.Слудует отметить, что при ишемии головного мозга происходит изменение проницаемости ГЭБ, в т.ч. и для коэнзима Q10, оказывающего нейропротекторное действие. Парентеральное введение коэнзима Q10 у животных с ишемией головного мозга приводило к статистически значимым изменениям экспрессии гена UbiAd1 преимущественно в ипсилатеральном полушарии по сравнению с контрольной группой. Полученные результаты о влиянии коэнзима Q10 на экспрессию гена UbiAd1 в условиях локальной ишемии головного мозга являются дополнительным вкладом в понимании нейропротекторного действия коэнзима Q10. Опубликована обзорная статья о биологических свойствах токотриенолов, входящих в состав, в частности, пальмового масла. Токотриенолы являются структурными компонентами витамина Е,обладают антиоксидантным действием, снижают риск развития гиперхолестеринемии и атеросклеротических изменений кровеносных сосудов. Проведено исследование влияния диет ( в течение 6 недель)с различным содержанием жиров или быстроусвояемых углеводов на липидный профиль, степень жировой дистрофии печени у крыс с экспериментальной моделью артериальной гипертонии (SHR). Были выявлены различия в метаболизме животных с эссенциальной гипертензией и крысами нормотензивной линии на фоне различных диет. Следует отметить благоприятное влияние приема диеты, обогащенной транс-жирами, на массу животных линии WKY. Несмотря на общепринятое мнение о неблагоприятном влиянии жиров в рационе питания на липидный профиль, в ходе исследования было установлено дислипидемическое влияние диеты, обогащенной карбогидратами. За представленный стендовый доклад на XVII Всероссийском конгрессе диетологов и нутрициологов с международным участием "Фундаментальные и прикладные аспекты нутрициологии и диетологии, Россия, сотрудник НИЛ Иванова А.Ю. была награждена дипломом III степени в конкурсе молодых ученых. Получены результаты исследования о влиянии постоянной локальной церебральной ишемии на антиоксидантный статус ткани головного мозга(исследование активности ферментов каталазы, супероксиддисмутазы, глутатионпероксидазы, уровня малонового диальдегида) через 24 после окклюзии средней мозговой артерии. Результаты находятся в процессе обработки и подготовки к публикации.
2 8 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Фармакологическая коррекция модифицируемых факторов риска развития ишемического повреждения миокарда и головного мозга в условиях эксперимента
Результаты этапа: Введение По данным ВОЗ сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) являются основной причиной смертности во всем мире. Так, в 2008 году от ССЗ умерло 17,3 млн человек, что составило 30 % всех глобальных случаев смерти. Из них 7,3 млн случаев произошло в результате ишемической болезни сердца, 6,2 млн- от инсульта. В последние годы отмечается «омоложение случаев сердечно-сосудистых заболеваний, с увеличением числа пациентов, получивших инвалидность после перенесенного инфаркта, инсульта и т.д. Можно выделить много причин, способствующих поддержанию данной тенденции на определенном негативном уровне : это неправильный образ жизни, вредные привычки, плохое питание, стрессы, наследственность и другое. Согласно принятой еще в 60-е годы прошлого столетия Концепции факторов риска и развития хронических неинфекционных заболеваний (ХНИЗ), включающих и ССЗ, выделяют модифицируемые и немодифицируемые факторы риска. Немодифицируемые факторы риска не могут быть скорректированы, но могут и должны учитываться при определении степени риска развития данного заболевания. При этом на модифицируемые факторы риска можно и нужно воздействовать, что при правильной тактике может привести к снижению заболеваемости и инвалидизации населения от ССЗ. Примером модифицируемых поведенческих факторов риска является неправильное питание, низкая физическая активность. При длительном воздействии этих факторов на организм человека (особенно в детском возрасте) происходит формирование биологических факторов риска: избыточная масса тела, ожирение, дислипидемия, артериальная гипертензия и т.д. За отчетный период совместно с сотрудниками Смоленской областной детской клинической больницы было проведено клиническое исследование уровня коэнзима Q10 в плазме детей с ожирением и избыточной массой тела, проведена корреляция с другими биохимическими параметрами метаболического синдрома. Следует отметить, что в зарубежной литературе отмечается важная роль кишечной микрофлоры в патогенезе ожирения(. Проведено исследование на животных с оценкой влияния питания( в корм добавляли жиры с различным жирнокислотным составом) на функциональное состояние микробиоты и уровень основных маркеров метаболического синдрома в плазме крови. Основная часть 1. На базе Смоленской областной детской клинической больницы проведено проспективное обсервационное исследование сывороточного уровня коэнзима Q10 у детей с избыточной массой тела, с ожирением. В группу контроля были включены дети (n=32) с нормальной массой тела, находившиеся в стационаре в ортопедическом отделении. В основную группу вошли дети с повышенной массой тела, с диагнозом ожирение(n=37). В ходе наблюдения у детей проводился анализ антропометрических параметров, а также биохимических показателей (плазменный уровень коэнзима Q10, липидный профиль, показатель инсулинорезистентности –HOMA-IR, ферменты печени). В ходе анализа была выявлена достоверная корреляционная связь между уровнем коэнзима Q10 и уровнем холестерина; уровнем коэнзима Q10 и ЛПНП, а также коэнзимом Q10 и соотношением АЛТ/АСТ в контрольной группе. В группе с ожирением данной взаимосвязи не было установлено. Одной из возможных причин нарушения данной взаимосвязи у пациентов с ожирением может быть изменение синтетической функции печени, что может быть связано с развивающейся неалкогольной жировой болезнью печени, как одного из осложнений ожирения. В группе с ожирением несмотря на нормальные показатели уровня глюкозы натощак отмечалось достоверное повышение показателя инсулинорезистентности HOMA-IR, который напрямую коррелировал с индексом массы тела (ИМТ). Результаты исследования находятся в процессе обработки и подготовки к публикации. Опубликован обзор литературы о современных мировых тенденциях в диагностике ожирения у детей и взрослых, как одного из факторов риска развития ССЗ. Большое внимание было уделено основным метаболическим маркерам и окислительному стрессу в патогенезе ожирения. Одной из современных тенденций диагностики инсулинорезистентности, как одного из осложнений ожирения, является оценка соотношения АЛТ/АСТ. Данное соотношение может также отражать степень повреждения печени при неалкогольной жировой болезни печени, как одного из осложнений ожирения. Литературный обзор «Метаболические маркеры и окислительный стресс в патогенезе ожирения у детей представлен в первом номере журнала «Вестник перинатологии и педиатрии» 2020 г. 2. Проведено исследование о влиянии жиров с различным жирнокислотным составом на функциональное состояние микробиоты и уровень основных маркеров метаболического синдрома (триглицериды, глюкоза, общий холестерин) в плазме крови. Перед началом эксперимента крысы-самцы (60 шт.) были разделены на шесть групп (n = 10). На протяжении 18 недель группа контроль получала стандартный корм, остальные группы - корм с дополнительным содержанием жиров с различным жирнокислотным составом (11% от калорийности). Перед завершением периода кормления всем крысам был проведен водородный дыхательный тест. При сравнении средних значений количества водорода в выдыхаемом воздухе, измеренного в точках 0 ч, 3 ч, 6 ч, 8 ч на фоне неограниченного доступа к еде, выявлены статистически значимые высокие значения в группах «Эколакт» 32,43±6,24 ppm и «Пальмовое масло» 23,45±3,01 ppm по отношению к группе «Контроль» 15,82±1,72 ppm(р<0,05). Сравнение площадей под кривыми динамики концентрации водорода в выдыхаемом воздухе после лактулозной нагрузки натощак выявило достоверно высокое значение в группе «Эколакт» 150,9±42,77 ppm*ч по отношению к группе «Контроль» 67,17±10,98ppm*ч (р<0,05). Результаты проведенного исследования подтверждают возможность модуляции активности микробиоты в сторону большего выделения молекулярного водорода, который всасываясь в кровь способен оказывать антиоксидантное действие и об уровне которого можно судить по его концентрации в выдыхаемом воздухе. Подобный результат служит научной основой для таких рекомендаций по здоровому питанию, как увеличение потребление растительных масел , содержащих большую долю моно- и полиненасыщенных жирных кислот. Можно сделать заключение о механизмах негативного влияния транс-изомеров жирных кислот на здоровье, которое, как теперь понятно, связано не только с увеличением уровня липопротенов низкой плотности, но и со снижением ферментативной активности микробиоты, сопровождающейся снижением образование водорода, как одного из компонентов антиоксидантной защиты организма. Результаты работы были представлены на V Междисциплинарной конференции «Молекулярные и Биологические аспекты Химии, Фармацевтики и Фармакологии» (Судак, 2019), статья находится на этапе рецензирования. На кафедре проводятся исследования по имплантации крысам отечественного многоканального телеметрического датчика, позволяющего круглосуточно проводить мониторинг биологических параметров (температуру, ЧСС, АД), двигательную активность и мышечные сокращения (в месте фиксации канала миографии). Результаты работы могут быть применены в доклинических исследованиях различных препаратов с нейропротекторной и кардиопротекторной активностью у животных в режиме бодрствования. Так, в настоящий момент ведется работа по определению влияния молекулярного водорода на течение легочной гипертензии у крыс(монокроталиновая модель). 3. Учитывая современные литературные данные, подтверждающие важное значение микрофлоры кишечника в патогенезе ожирения, совместно с сотрудниками ГБУЗ МО МОНИКИ им. М. Ф. Владимирского начато клиническое исследование состояния микробиоты у пациентов с ожирением, перенесших бариатрическую операцию. Состояние микробиоты оценивается по газовому составу выдыхаемого воздуха пациентов до и после операции. Работа находится в состоянии набора данных. 4. Одним из проявлений левожелудочковой недостаточности при инфаркте миокарда может стать легочная гипертензия. Сотрудниками кафедры было изучено влияние убихинола на развитие легочной гипертензии. В экспериментах на крысах на модели монокроталиновой формы ЛГ было показано, что трёхкратное внутривенное введение солюбилизированной формы убихинола снижало степень гипертрофии правого желудочка сердца и увеличивало эндотелий-зависимое расширение изолированных сегментов легочных сосудов. Заключение 1. За период 2019 года на кафедре проведены исследования, направленные на выявление влияния модифицируемых факторов риска (неправильное питание, как следствие избыточная масса тела) на состояние липидного профиля, состояние микробиоты кишечника в эксперименте на животных. Было выявлено, что добавление в пищу растительных масел, обогащенных полиненасыщенными жирными кислотами благоприятно влияет на функцию микрофлоры, способствует повышенной продукции водорода, как одного из компонентов антиоксидантной защиты организма. Результаты были представлены(доклад, тезисы) на V Междисциплинарной конференции «Молекулярные и Биологические аспекты Химии, Фармацевтики и Фармакологии» (Судак, 2019) 2. В ходе проспективного обсервационного исследования у детей с избыточной массой тела, ожирением ( сформировавшиеся биологические факторы риска ССЗ) исследовался плазменный уровень коэнзима Q10, ферментов печени, липидного профиля. У пациентов с ожирением были выявлены достоверные изменения соотношения АЛТ/АСТ, что по современным литературным данным обсуждается в качестве современного показателя инсулинорезистентности. У пациентов с ожирением несмотря на нормальные уровни глюкозы натощак, отмечалось достоверное повышение показателя HOMA-IR. Результаты исследования находятся в обработке, планируется публикация. 3. Опубликован обзор о современных мировых тенденциях в диагностике ожирения у детей и взрослых, как одного из факторов риска развития ССЗ. Большое внимание было уделено основным метаболическим маркерам и окислительному стрессу в патогенезе ожирения. Литературный обзор «Метаболические маркеры и окислительный стресс в патогенезе ожирения у детей представлен в первом номере журнала «Вестник перинатологии и педиатрии» 2020 г. 4. В экспериментах на крысах на модели монокроталиновой формы ЛГ было показано, что трёхкратное внутривенное введение солюбилизированной формы убихинола снижало степень гипертрофии правого желудочка сердца и увеличивало эндотелий-зависимое расширение изолированных сегментов легочных сосудов. Результаты представлены на международном конгрессе Heart Failure 2019 and the World Congress on Acute Heart Failure, Афины, Греция, 25-28 мая 2019, XV Всероссийском конгрессе "Артериальная гипертония – 2019", г. Москва, Россия, 13 марта - 14 апреля 2019. Результаты были опубликованы в журнале «Экспериментальная и клиническая фармакология», 2019, т.85, №5, стр 20-23.
3 8 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Оценка нейропротекторных свойств новых лекарственных веществ с антиоксидантной активностью
Результаты этапа: ВВЕДЕНИЕ Несмотря на достижения современной медицины инсульт остается социально-значимой проблемой (Campbell BCV, Khatri P. Stroke. Lancet. 2020 Jul 11;396(10244):129-142 ), тем более что является одним из осложнений вирусной инфекции, вызванной SARS CoV2 (Trejo-Gabriel-Galán JM. Stroke as a complication and prognostic factor of COVID-19. Neurologia. 2020 Jun;35(5):318-322.). В этой связи продолжается поиск новых препаратов, оказывающих нейропротекторный эффект (Chamorro Á. et al. The future of neuroprotection in stroke. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2020 Nov 4:jnnp-2020-324283). Учитывая важную патогенетическую роль окислительного стресса в развитии ишемического повреждения головного мозга, одним из перспективных направлений терапии является применение антиоксидантов (Kumar S, et al Review on antioxidants and evaluation procedures. Chin J Integr Med. 2017 Oct 6. doi: 10.1007/s11655-017-2414-z). На протяжении нескольких десятилетий не уменьшается научный интерес к эндогенному антиоксиданту- коэнзиму Q10(Sood B, Keenaghan M. Coenzyme Q10. 2020 Apr 16. In: StatPearls [Internet]). Следует отметить, что внутривенное введение восстановленной формы коэнзима Q10 способствует более быстрому нейропротекторному эффекту, что имеет стратегическое значение именно в острый период инсульта. 1.За отчетный период были опубликованы результаты доклинических исследований нейропротекторного действия солюбилизированной формы убихинола для внутривенного введения на двух моделях: модели дистальной необратимой окклюзии средней мозговой артерии по методике Chen и модели обратимой окклюзии проксимального отдела средней мозговой артерии (интралюминальная модель Longa). 1. Было выявлено, что внутривенное введении убихинола в дозе 30 мг/кг в остром периоде 24 ч необратимой фокальной ишемии (через 45 минут после электрокоагуляции средней мозговой артерии) головного мозга приводит к уменьшению объёма очага некроза на 30 % относительно контрольной группы животных . Антиоксидантный эффект убихинола проявился в виде задержки роста липидных гидроперекисей в ткани мозга, прилежащей к очагу некроза, снижении скорости окисления липидов в плазме крови на фоне повышения общей антиоксидантной активности как в мозге, так и крови экспериментальных животных, сопоставимой с ложнооперированными животными. В экспериментах in vitro показана способность убихинола предотвращать гибель нейронов первичной культуры коры больших полушарий головного мозга крысы в условиях 4 ч глюкозо-кислородной депривации с 20 ч реоксигенацией. Результаты исследования опубликованы в статье T.Н. Федорова, В.C. Гусаков, А.А. Девятов, О.А. Музычук, А.В. Лопачев, М.А. Белоусова, С.Л. Стволинский, О.В. Поварова, М.В. Гуляев, О.С. Медведев, В.А. Тутельян. Исследование нейропротекторных механизмов действия убихинола при экспериментальной фокальной ишемии головного мозга. Биомедицинская химия, 2020 том 66, вып. 2, с. 145-150. 2. У животных с интралюминальной моделью инсульта (проксимальной обратимой окклюзией средней мозговой артерии по методике Longa) в остром периоде (на 45 минуте инсульта за 15 минут до реперфузии) вводились внутривенно тестируемые препараты (убихинон или убихинол из расчета 30 мг/кг). Исследование состояло из двух серий: в первой серии экспериментов животные наблюдались в течение 24 часов после ишемии. Оценивали неврологический дефицит по шкале mNSS, тканевое содержание CoQ10 в ткани головного мозга с помощью ВЭЖХ с электрохимическим детектированием; очаг повреждения головного мозга с помощью окраски срезов головного мозга метаболическим красителем ТТХ, а также с помощью МРТ на 1 сутки. Во второй серии экспериментов оценивалась динамика зоны повреждения головного мозга животных контрольной группы(n=25) и группы животных, получавшей внутривенно убихинол (n=5) на 1 и 4 сутки после ишемии с помощью окраски ТТХ и неинвазивным методом МРТ. В ходе исследования было выявлено, что внутривенное введение убихинола и убихинона в остром периоде инсульта увеличивало выживаемость животных: смертность составила 0% и 8% соответственно. Смертность в группе животных контрольной группы составила 41%. Введение убихинола и убихинона приводило к улучшению. неврологического статуса животных с ишемией за счет моторного и сенсорного компонентов: в группе убихинола средний балл составил 11,2, в группе убихинола - 10,6, а в контроле 7,1 балл соответственно. На первые сутки внутривенное введение коэнзима Q10 приводило к ограничению размеров очага некроза головного мозга( в группа убихинол 18,7%, в группе убихинона 20,7%, vs контроль 32,2%). Внутривенное введение коэнзима Q10 приводило к стойкому повышению его уровня в обоих полушариях мозга на протяжении 24 часов. На протяжении 4 суток в группе животных, получавших физиологический раствор (n=25) отмечалось увеличение зоны повреждения мозга на 96%. В группе животных получавших раствор убихинола(n=5) такого прироста обнаружено не было - размер повреждения оставался в пределах значений, полученных на 1 сутки после ишемии. Результаты исследования опубликованы в статье Obolenskaia O. N., Gorodetskaya E. A., Kalenikova E. I. , Belousova M. A., Gulyaev M. V. , Makarov V. G., Pirogov Y. A., Medvedev O. S. Intravenous Administration of Coenzyme Q10 in Acute Period of Cerebral Ischemia Decreases Mortality by Reducing Brain Necrosis and Limiting Its Increase within 4 Days in Rat Stroke Model Antioxidants 2020, 9, 1240. 2. Опубликованы результаты нейропротекторного механизма действия убихинола на модели гематоэнцефалического барьера in vitro в статье Шаповал Н.С., Медведев О.С., Медведева Н.А., Моргун А.В., Бойцова Е.Б., Осипова Е.Д., Салмина А.Б. Влияние окисленной и восстановленной форм коэнзима Q10 (убихинона и убихинола) на клетки церебрального эпителия в модели гематоэнцефалического барьера. Цитология, издательство Наука (СПб.), том 62, № 6, с. 428-437. Шаповал Н.С., Малиновская Н.А., Моргун А.В., Салмина А.Б., Оболенская О.Н., Медведева Н.А., Медведев О.С.Влияние убихинола на состояние церебральных эндотелиоцитов в различных структурах головного мозга крыс. Цитология, издательство Наука (СПб.), том 62, № 12, с. 894-902. 3. На кафедре продолжаются исследования микробиоты как одного из важнейших показателей нормального состояния макроорганизма. В последние годы в зарубежной литературе большое внимание уделяется изучению микробиоты при различных патологических состояниях. При этом одним из продуктов жизнедеятельности микробиоты является молекулярный водород. Интерес к молекуле водорода связан с опубликованными данными антиоксидантного и протекторного действии в условиях окислительного стресса. На кафедре продолжаются исследования, направленные на изучение микробиоты крыс на фоне диеты с различным содержанием жиров, а таже у животных с монокроталин индуцированной легочной гипертензией. В ходе исследования было установлено, что уровень водорода в выдыхаемом воздухе у крыс не изменялся на фоне развития патологии и был сопоставим с группой здоровых животных: в начале эксперимента составлял 12,4±2,56 ppm и 14±1,7 ppm на 21-й день эксперимента; уровень метана возрастал на 21 день эксперимента в 1.72 раза по сравнению с исходными значениями (р=0,0107). Результаты исследования были представлены на Всероссийской конференции с международным участием МОБИ-ХимФАРМА2020 в виде тезисов6 «Куропаткина Т.А., Иванова А. Ю., Трунов С. С., Медведева Н. А., Медведев О.С. Оценка уровней газообразных кишечных метаболитов на фоне развития монокроталин индуцированной легочной гипертензии у крыс». Результаты исследования микробиоты на фоне диет с различным содержанием жиров были озвучены на симпозиуме 2020 Ural Symposium on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology (USBEREIT) в виде устного доклада Shirokov I.V., Ivanova A.Yu, Trunov S.S., Luzhnov P.V., Medvedev O.S. Experimental Setup for Measurements the Hydrogen Concentration in Exhaled Rat's Air. , а также в виде публикации статьи в сборнике симпозиума (Shirokov I.V., Ivanova A.Yu, Trunov S.S., Luzhnov P.V., Medvedev O.S. Experimental Setup for Measurements the Hydrogen Concentration in Exhaled Rat's Air. Ural Symposium on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology (USBEREIT), 2020, p.54-57); на международной выставке 33rd International Workshop on Helicobacter&Microbiota in Inflammation&Cancer в виде постерного доклада Ivanova A.Yu, Shirokov I.V., Trunov S.S., Medvedev O.S Impact of high fat diets with different content of unsaturated fatty acids on hydrogen gas generation by the gut microbiota in rats. Подготовлены и находятся в печати две статьи: 1) Иванова А. Ю., Рысенкова Е. Ю., Афанасьев М. А., Чумаченко П.В., Попов В. С., Постнов А.Ю., Медведева Н. А., Медведев О.С. Изменения морфофункциональных параметров сердечно-сосудистой системы на фоне рациона питания с повышенной калорийностью у спонтанно гипертензивных крыс. Клиническая и экспериментальная морфология (принята в печать), 2020 2) Иванова А.Ю., Трунов С. С., Широков И.В., Белоусова М.А., Медведева Н. А, Медведев О.С. Изменение функциональной активности микробиоты кишечника на фоне диеты с повышенным содержанием жировых продуктов с различным жирнокислотным составом. Технологии живых систем (принята в печать), 2020. Подана заявка № 2020120883 от 23.06.2020 на получение патента: название изобретения: СПОСОБ ИНСУФФЛЯЦИИ ВОДОРОДА Заключение 1. За период 2020 года на кафедре проведены исследования нейропротектортного действия эндогенного антиоксиданта восстановленной формы коэнзима Q10 - 1 % раствора убихинола для внутривенного введения - на моделях локальной ишемии головного мозга (проксимальной окклюзии с реперфузией и дистальной постоянной окклюзии средней мозговой артерии). Публикации представлены в тексте. 2. Опубликованы результаты исследований микробиоты кишечника, а также уровня молекулярного водорода в эксперименте на животных на фоне диет с различным составом жиров, а также у животных с легочной гипертензией. Публикации представлены в тексте. 3. Продолжаются исследования молекулярного водорода в качестве потенциального протекторного вещества при различных патологических состояних.
4 4 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Роль микробиома в антиоксидантной защите организма от ишемического повреждения
Результаты этапа: Основная часть 1. за отчетный период создана экспериментальная установка для сбора проб выдыхаемого воздуха у крыс. Система оснащена датчиком для контроля уровня кислорода, патронами, заполненными натронной известью и гидрогелем, для поглощения углекислого газа и влаги, соответственно. Система позволяет проводить измерения у животных разного веса, разработаны фиксаторы для шеи с отверстиями размером от 18 до 24 мм. 2. Проанализирована научная литература по влиянию кишечной микробиоты на состояние сердечно-сосудистой системы и результатом анализа стали публикации: 1. Иванова А.Ю., Рысенкова Е.Ю., Смирнова М.Д., Фофанова Т.В., Медведев О.С. Антиоксидантный компонент влияния кишечной микробиоты на сердечно-сосудистую систему. Кардиологический вестник. 2021;16(2):15-21. 2. Медведев О. С., Иванова А. Ю., Куропаткина Т. А. Молекулярный водород. Польза и биологические эффекты терапевтического газа H2.Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2021. Т. 28, № 3-2, с. 126 В последние годы стало понятно, что при ферментации пищевых волокон микрофлорой в кишечнике образуются не только КЦЖК, но и выделяются большие количества молекулярного водорода, обладающего антиоксидантными свойствами. Результаты первого исследования, продемонстрировавшего терапевтические возможности молекулярного водорода, были опубликованы под руководством Ohta S. в 2007 г. [Ohsawa I, Ishikawa M, Takahashi K, et al, 2007]. Ингаляционное применение водорода в концентрации 2% достоверно обеспечивало нейропротекторный эффект на экспериментальной модели ишемии-реперфузии. Последующие фундаментальные исследования показали защитное действие вводимого экзогенного водорода в виде насыщенной водородом воды или ингаляции в модельных опытах на животных, клеточных культурах в условиях оксидативного стресса. Было показано антиатеросклеротическое действие молекулярного водорода в опытах на мышах [Ohsawa I, Nishimaki K, Yamagata K, et al., 2008; Iketani M, Sekimoto K, Igarashi T, et al., 2018], замедление развития хронической сердечной недостаточности у крыс [Chi J, Li Z, Hong X, Zhao T, et al., 2018] (64).Отмечено кардиопротективное действие на модели ишемии/реперфузии миокарда у крыс [Li X, Li L, Liu X, et al., 2019] и антистрессорный эффект высоких концентраций водорода в опытах на мышах [Gao Q, Song H, Wang XT, et al., 2017]. Клинические испытания антиоксидантных свойств молекулярного водорода в основном подтвердили результаты ранее выполненных фундаментальных исследований на животных [Sakai T, Sato B, Hara K, 2014;Ishibashi T, Kawamoto K, Matsuno K, et al., 2020]. 3. Получены данные о влиянии перорального применения Кудесана- форте в дозе 30 мг/кг в течение 21 дней на генерацию водорода и метана в эксперименте со сбором суммарного воздуха. На фоне лактулозной нагрузки в группе «Контроль» не было изменений в скорости выработки водорода до и после эксперимента; группах «Носитель» и «Коэнзмим Q10» был отмечен рост приблизительно в 1.3 раза. В скорости образования метана наблюдались следующие изменения: в группе «Контроль» наблюдался наибольший прирост в 2.2 раза, тогда как в группе «Коэнзим Q10» прирост был наименьшим 1.5 раза. Определение таксономического состава в микробном сообществе методом высокопроизводительного секвенирования на платформе Illumina MiSeq в работе. 3.3. Получены данные о влиянии перорального применения Кудесана- форте в дозе 30 мг/кг в течение 21 дней на генерацию водорода и метана в эксперименте со сбором только выдыхаемого воздуха. Выявлено, что на фоне получаемого стандартного рациона питания у крыс в группе «Коэнзим Q10» происходило увеличение выработки водорода в 2 раза (p=0,0004). Тогда как у крыс в группе «Контроль» после трех недель эксперимента происходило статистически значимое снижение уровня водорода в выдыхаемом воздухе (p=0,04). В ходе лактулозного теста получены данные об увеличении скорости образования водорода в выдыхаемом воздухе у крыс на фоне приема Кудесана-форте в 3 раза, тогда как скорость образования метана не изменялась. Определение таксономического состава в микробном сообществе методом высокопроизводительного секвенирования на платформе Illumina MiSeq в работе. 4. На кафедре продолжаются исследования, направленные на изучение микробиоты крыс на фоне диеты с различным содержанием жиров, а таже у животных с монокроталин индуцированной легочной гипертензией. По результатам исследований была опубликована статья: 1) Иванова А. Ю., Рысенкова Е. Ю., Афанасьев М. А., Чумаченко П.В., Попов В. С., Постнов А.Ю., Медведева Н. А., Медведев О.С. Изменения морфофункциональных параметров сердечно-сосудистой системы на фоне рациона питания с повышенной калорийностью у спонтанно гипертензивных крыс. Клиническая и экспериментальная морфология (2021), Т. 10, № 1, с. 50-57 Заключение 1.За отчетный период проведен анализ научной литературы по теме «Роль микробиома в антиоксидантной защите организма от ишемического повреждения» и опубликованы обзорные статьи (публикации представлены в тексте). 2. Опубликованы результаты исследований микробиоты кишечника, а также уровня молекулярного водорода в эксперименте на животных на фоне диет с различным составом жиров, а также у животных с легочной гипертензией (публикации представлены в тексте).
5 10 января 2022 г.-30 декабря 2022 г. Разработка модели метаболического синдрома в условиях эксперимента in vivo с последующей фармакологической коррекцией повреждений головного мозга и миокарда
Результаты этапа: ТЕМА НИР: Изучение механизмов ишемического повреждения миокарда и мозга с определением новых мишеней для фармакологической коррекции ТЕМА НИР на 2022 год: Разработка модели метаболического синдрома в условиях эксперимента in vivo с последующей фармакологической коррекцией повреждений головного мозга и миокарда Введение Согласно определению ВОЗ метаболический синдром (МС) представляет собой комплекс взаимосвязанных и модифицируемых факторов риска развития сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) и сахарного диабета (СД) 2 типа, что определяет социальную значимость данного состояния. Основоположником современной концепции МС является Джеральд Ривен (Jerald Reaven), который первоначально предложил в качестве ключевого фактора МС считать состояние инсулинорезистентности, затем через несколько лет добавил фактор «висцерального ожирения». В настоящий момент согласно международным рекомендациям основными компонентами МС у взрослых, у детей и подростков являются нарушения углеводного обмена (инсулинорезистентность), липидного обмена (дислипидемия), «висцеральное ожирение» и артериальная гипертензия. В настоящее время отмечается всемирная пандемия ожирения, затрагивающая не только взрослое население планеты, но и детей и подростков. По статистике за 2016 г., избыточная масса тела и ожирение имелись почти у 41 млн детей младше 5 лет и около 340 млн детей и подростков в возрасте от 5 до 19 лет (Garwood P., Chaib F., Brogan C. Tenfold increase in childhood and adolescent obesity in four decades: new study by Imperial College London and WHO. http://www.whogis.com/mediacentre/news/releases/2017/increase-childhood-obesity/en/). Данная ситуация требует комплексного социального и медицинского подхода, включающего в себя разработку профилактических и терапевтических мероприятий, совместное сотрудничество врачей разных специальностей (педиатров, терапевтов, кардиологов, эндокринологов, диетологов, врачей ЛФК и т.д.). Патогенез развития метаболического синдрома на фоне ожирения до конца не изучен, но точно установлено, что важное значение имеет развивающийся окислительный стресс. В последние годы в литературе уделяют все большее значение микробиоте человека на фоне ожирения и развивающихся метаболических нарушений (Scheithauer TPM, Rampanelli E, Nieuwdorp M, Vallance BA, Verchere CB, van Raalte DH and Herrema H (2020) Gut Microbiota as a Trigger for Metabolic Inflammation in Obesity and Type 2 Diabetes. Front. Immunol. 11:571731). Для тестирования новых лекарственных средств для профилактики и терапии метаболического синдрома актуален поиск адекватных экспериментальных моделей. Основная часть 1. за отчетный период на экспериментальной установке для сбора проб выдыхаемого воздуха у крыс проведено пилотное исследование уровня водорода в выдыхаемом у животных на фоне диеты с повышенным содержанием углеводов (выпаивали 10 % раствором сахарозы в течение 10 дней). Акарбоза- лекарственный препарат, применяемый для терапии сахарного диабета 2 типа, а также для лечения ожирения. В последние годы в зарубежной литературе появились данные о влияние акарбозы на микробиом кишечника, что также вносит вклад в терапию сахарного диабета 2 типа (Ding Q-Y, Tian J-X, Li M, Lian F-M, Zhao L-H, Wei X-X, Han L, Zheng Y-J, Gao Z-Z, Yang H-Y, Fang X-Y and Tong X-l (2020) Interactions Between Therapeutics for Metabolic Disease, Cardiovascular Risk Factors, and Gut Microbiota. Front. Cell. Infect. Microbiol. 10:530160). В эксперименте оценивали влияние акарбозы (зондовый метод введения) на уровень водорода в выдыхаемом воздухе. Отмечалось повышение уровня водорода в группах животных, получающих акарбозу, на 14-21 день исследования. Уровень глюкозы в группе животных, принимающих сахарозу был достоверно выше по сравнению с другими группами (контрольной, группой – акарбоза, группой акарбоза+сахароза). Прирост массы тела на 21 день в группе животных, получающих акарбозу был достоверно ниже по сравнению с другими группами. Полученные результаты исследования находятся в стадии обработки. 2. За отчетный период были опубликованы результаты клинического исследования плазменного уровня коэнзима Q10 у детей с ожирением как одного из компонентов антиоксидантной защиты в корреляционной взаимосвязи с изменениями биохимических показателей,характеризующих нарушения липидного обмена и функционального состояния печени. В одноцентровое одномоментное исследование были включены дети (средний возраст12 лет) 2 групп: основной (n=40; SD индекса массы тела (ИМТ) >+2,0) и контрольной (n=32; -1,0≤SD ИМТ≤+1,0). У всех детей оценивали SD ИМТ, УЗИ печени, липидограмму, ферменты печени (аланинаминотрансферазу (АЛТ), аспартатаминотрансферазу (АСТ)), плазменный уровень коэнзима Q10. Уровни коэнзима Q10 в сравниваемых группах были сопоставимы (p>0,05) и не отличались у пациентов с различной степенью ожирения. У пациентов основной группы уровень липопротеидов высокой плотности был ниже, а уровень липопротеидов низкой плотности — выше показателей группы контроля. Самые высокие показатели липопротеидов высокой плотности были у пациентов с 1-й степенью ожирения, а триглицеридов — у пациентов с 4-й степенью ожирения. Повышенный уровень холестерина чаще отмечался у детей основной группы (8 (20%);р=0,037). 15 (37,5%) пациентов основной группы имели дислипидемию (р<0,001). В контрольной группе установлена прямая взаимосвязь уровня коэнзима Q10 и общего холестерина (r=0,474; р=0,009), в основной группе подобная вза-имосвязь отмечалась только у пациентов с 1-й степенью ожирения (r=0,548; р=0,035). Показатели АСТ в обследуемых группах не различались, однако уровни АЛТ и соотношения АЛТ/АСТ были выше у пациентов основной группы (p<0,001). При этом самые высокие показатели АЛТ и соотношения АЛТ/АСТ отмечались у пациентов с 4-й степенью ожирения. У 18 (45%) детей основной группы отношение АЛТ/АСТ было ≥1 (p<0,001), приэтом у 14 (80%) из них по данным УЗИ печени отмечалось увеличение обеих долей и изменение ее структуры. В контрольной группе установлена прямая взаимосвязь уровня коэнзима Q10 и отношения АЛТ/АСТ (r=0,412; р=0,023), в основной группе — индекса атерогенности и АЛТ/АСТ (r=0,436; р=0,006), а у пациентов с 1-й степенью ожирения также коэнзима Q10 и АЛТ (r=0,875; р<0,001). Таким образом, нарушение адекватного обеспечения холестерина коэнзимом Q10 у детей с экзогенно-конституциональным ожирением отражает патогенетическую роль окислительного стресса в развитии дислипидемий и неалкогольной жировой болезни печени и может служить показанием для назначения препаратов коэнзима Q10 с целью коррекции данных осложнений. По результатам исследования опубликована статья: Поварова О.В., Городецкая Е.А., Куляк О.Ю., Демяненко А.Н., Алимова И.Л., Каленикова Е.И., Медведев О.С. Обоснование подходов к коррекции нарушений липидного обмена и неалкогольной жировой болезни печени у детей с экзогенно-конституциональным ожирением. Ожирение и метаболизм. 2022;19(1):19-26. https://doi.org/10.14341/omet12802 3. Опубликованы обзоры литературы: • Е. И. Каленикова, Е. А. Городецкая, О. Н. Оболенская, О. С. Медведев. Роль и возможности антиоксидантной терапии ишемического инсульта / // Экспериментальная и клиническая фармакология. — 2022. — Т. 85, № 8. — С. 34–39. В обзоре приведены современные представления о патогенетических механизмах, ведущих к гибели клеток при ишемическом инсульте, и раскрывается инициирующая роль окислительного стресса для большинства из них. На примерах нейропротекторов, уже вошедших в клиническую практику, обоснована актуальность поиска новых лекарственных средств, обладающих нейропротекторными свойствами и имеющих в спектре биологических эффектов антиоксидантную активность. • Медведев О. Роль водорода и метана микробиома человека и животных в обеспечении антиоксидантной защиты организма // Успехи современной биологии. — 2022. — Т. 142, № 4. — С. 349–364. В обзоре описаны современные представления о микробиоме желудочно-кишечного тракта и особенностях его ферментативной активности. Дана информация о типах металл-протеиновых гидрогеназ, необходимых как для продукции, так и для утилизации молекулярного водорода. Гидрогеназы метаногенных архей участвуют только в утилизации свободного водорода. Рассмотрены особенности строения архей и их принципиальные отличия от бактерий микробиоты. В настоящее время доказательства антиоксидантной активности молекулярного водорода провоцируют повышенный интерес к исследованиям и механизмов его действия, и его эффективности при многих патологических состояниях, в патогенезе которых участвует оксидативный стресс. Приведены данные о кинетике образования и утилизации водорода и метана, описаны неинвазивные способы их изучения в эксперименте и клинике. Указывается на перспективность ингибирования метаногенных архей с целью уменьшения отрицательного влияния промышленного животноводства на процессы глобального потепления. Предлагаются подходы для оптимального сочетания экзогенного и эндогенного (из микробиоты) водорода для персонифицированной профилактики неинфекционных болезней путем повышения уровня водорода в крови с целью усиления антиоксидантной защиты организма человека Заключение 1.За отчетный период проведен анализ научной литературы по теме «Роль и возможности антиоксидантной терапии ишемического инсульта», а также «Роль водорода и метана микробиома человека и животных в обеспечении антиоксидантной защиты организма» и опубликованы обзорные статьи (публикации представлены в тексте). 2. Опубликованы результаты клинического исследования результаты клинического исследования плазменного уровня коэнзима Q10 у детей с ожирением как одного из компонентов антиоксидантной защиты в корреляционной взаимосвязи с изменениями биохимических показателей, характеризующих нарушения липидного обмена и функционального состояния печени. (публикации представлены в тексте).
6 2 января 2023 г.-29 декабря 2023 г. Фармакологическая модуляция функции микробиоты в профилактике неинфекционных заболеваний
Результаты этапа: Суммируя полученные в ходе проведенных за 2023 год экспериментальных и клинических исследований можно сделать следующие выводы: 1. Полученные в ходе проведенных экспериментальных исследований результаты на животных из различных питомников подтвердили диагностическую ценность молекулярного водорода в оценке состояния микробиоты. Данное исследование позволило разделить животных на преимущественно продуцирующих водород и преимущественно продуцирующих метан, что является экспериментальной моделью отражения разнообразия человеческой популяции и может служить поводом для проведения скрининга людей с помощью неинвазивных дыхательных тестов на H2 /CH4, с последующим составлением индивидуальных рекомендаций по здоровому питанию, в т.ч. потреблению пищевых волокон. Следует отметить, что участие животных двух питомников увеличивает разнообразие выборки, приближая полученные данные к популяционным данным генеральной совокупности. Считается, что среди метанопродуцентов наиболее часто наблюдаются риск развития метаболических нарушений, что также нужно учитывать в дальнейшем при интерпретации результатов и составлении рекомендаций. 2. В ходе проведенных исследований на популяции больных с СД 2 типа подтверждена диагностическая ценность молекулярного водорода в диагностике состояния микрофлоры кишечника на фоне приема лактулоза и различных типов пищевых волокон (инулин и гуаровая камедь (PHGG), (Optifiber®)). Полученные корреляционные связи отражают зависимость метаболических нарушений, наблюдающихся при СД 2 типа, с функциональным состоянием микробиоты кишечника. В частности избыточная продукция метана, как предиктор метаболических нарушений, коррелировала с гипергликемией. При этом повышение продукции водорода на фоне пониженного уровня метана, за счет положительных свойств водорода оказывала нормализующее действие на уровень глюкозы. Было принято решение о продолжении исследований с использованием неинвазивных дыхательных тестов на H2 /CH4 для получения персонализированных рекомендаций для предупреждения постпрандиальной гипергликемии. 3. В ходе экспериментальных исследований по изучению влияния коэнзима Q10 на функциональную активность микробиома крыс, было уставлено модулирующее влияние CoQ10 на таксономический состав микробиоты кишечника, в частности увеличение вида Lachnospiraceae AC 2044 в 7,5 раза и снижению относительной представленности Helicobacter в 2,8 раза. Данный факт представляется наиболее интересным в свете недавно опубликованных результатов клинического исследования микробиома пациентов с ишемическим поражением головного мозга с использованием MR теста (менделеевской рандомизации) (29). Авторы выявили два типа бактерий, присутствие которых ассоциировалось с высокой степенью достоверности с низким риском ишемического поражения головного мозга. Одним из этих типов явилась бактерия Lachnospiraceae. Также интересным является тот факт, что прием CoQ10 сопровождался повышенной продукцией микрофлорой кишечника бутирата (КЦЖК) и молекулярного водорода, обладающих нейро и кардиопротекторным действием (2;14). Полученные результаты можно интерпретировать как дополнительный механизм действия CoQ10 в качестве кардио- и нейропротектора. 4. В ходе проведенных клинических исследований у пациентов, перенесших COVID-19, было установлено, что ингаляционная терапия активной формой водорода (АФВ) приводит к изменению белкового состава конденсата выдыхаемого воздуха, что является отражением противовоспалительного и антиоксидантного действия водорода, определяющего переключение ряда физиологических процессов в организме пациентов, перенесших Covid-19, что может повлиять на успех восстановительного лечения при постковидном синдроме. Следует отметить, что проведенное исследование дает более четкое представление о терапевтическом потенциале молекулярного водорода при постковидном синдроме. Cumpstey, A.F. назвал Covid-19 заболеванием, связанным с дисбаласом окислительно-восстановительного равновесия в организме, что вызывает нарушение функции митохондрий, метаболическую, эндотелиальную и иммунную дисфункцию(30). Молекулярный водород за счет малой молекулярной массы и неполярного состояния легко диффундирует через клеточные мембраны, проникает в клеточные органеллы, подавляет передачу NFkB, индуцирует антиоксидантный путь Nrf2/keap1, улучшает функцию митохондрий (11). Результаты проведенного исследования дополняют уже опубликованные данные (28) о механизме терапевтического действия молекулярного водорода при таком состоянии как постковидный синдром, в патогенезе которого главенствующее значение имеет окислительный стресс.
7 2 января 2024 г.-30 декабря 2024 г. Фармакологическая модуляция функции микробиоты в профилактике неинфекционных заболеваний
Результаты этапа:
8 2 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Yyyyyy
Результаты этапа:
9 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. Zzzzzzz
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".