Исследование механизмов нарушения регенерации скелетной мускулатуры и патологического замещения функциональной мышечной ткани на жировую.

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 16-15-10178

НазваниеИсследование механизмов нарушения регенерации скелетной мускулатуры и патологического замещения функциональной мышечной ткани на жировую.

Руководитель Дмитриева Рената Игоревна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр имени В.А. Алмазова" Министерства здравоохранения Российской Федерации , г Санкт-Петербург

Конкурс №13 - Конкурс 2016 года на получение грантов по приоритетному направлению деятельности РНФ «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-106 - Биология развития

Ключевые слова взрослая стволовая клетка, миобласты, скелетная мускулатура, регуляция миогенеза, регенерация, преадипоциты, регуляция адипогенеза, эпигенетический контроль, мышечная дистрофия, ламинопатия, сердечная недостаточность, инсулинрезистентность, персонализированные физические нагрузки, физическая реабилитация, биоинформатика

Код ГРНТИ34.03.37

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Выявление молекулярных механизмов регуляции патологического замещения функциональной мышечной ткани на жировую ткань является серьезной нерешенной проблемой фундаментальной медицины. Известно, что скелетные мышцы обладают значительным потенциалом к регенерации, который реализуется сателлитными клетками, локализованными между базальной ламиной и клеточной мембраной (сарколеммой) скелетного мышечного волокна. При нарушениях программы регенерации мышечная ткань деградирует и начинает замещаться жировой и фиброзной тканью. Спектр заболеваний и состояний, при которых происходит замещение мышечной ткани на жировую и фиброзную достаточно широк и включает в себя как заболевания, обусловленные генетическими нарушениями, например мышечная дистрофия и кардиомиопатии, вызванные мутациями в гене ламина LMNA/C, так и хронические заболевания, связанные с системными метаболическими нарушениями, в том числе сердечная недостаточность. Какие молекулярные механизмы отвечают за замещение мышечной ткани на жировую in vivo точно не известно, также не существует эффективных препаратов для лечения/предотвращения/замедления развития дегенеративных изменений мышечной ткани. Единственным терапевтическим подходом для замедления дегенеративных изменений в мышечной ткани является лечебная физкультура, однако, несмотря на то, что физиологические аспекты физических нагрузок исследуются на протяжении столетий, сведения о молекулярных механизмах терапевтических эффектов физических упражнений остаются ограниченными. Основной гипотезой, которую мы проверяем в предлагаемом проекте, является предположение о том, что жировая и мышечная ткани происходят из одного типа стволовой клетки и именно взрослая стволовая клетка может стать мишенью для эффективной терапии заболеваний, характеризующихся патологическим замещением функциональной ткани на жировую. Также, мы предполагаем, что эпигенетические механизмы играют важную роль как в развитии этой группы заболеваний, так и в механизмах, определяющих терапевтические эффекты физической реабилитации таких пациентов. В нашем проекте мы планируем определить роль отдельных сигнальных путей/генов в поддержании баланса между формированием жировой и мышечной клетки из клетки-предшественника при запуске естественной регенерации мышечной ткани, а также нарушения в результате которых происходит замещение мышечной ткани на жировую. Исследование будет выполнено с использованием двух моделей развития патологии: (а) дегенерация мышечной ткани как результат генетических нарушений: мутации R232E и А146D в гене ламина LMNA/C; (б) дегенерация мышечной ткани как результат системных метаболических нарушений, обусловленных хронической сердечной недостаточностью. Выявленные сигнальные пути могут стать мишенью для разработки и создания новых прогностических маркеров и терапевтических/профилактических стратегий и технологий, стимулирующих естественные регенеративные процессы мышечной ткани при патологиях, связанных с дегенерацией мышечной ткани. Общий дизайн проекта включает в себя: - Получение биопсии мышечной ткани от здоровых доноров и пациентов с сердечной недостаточностью. Забор биопсии у пациентов будет осуществляться до прохождения персонализированного курса физической реабилитации и через 16 недель после начала программы. Из материала биопсии будут получены и забанкированы: взрослые стволовые клетки мышечной ткани, образцы ДНК и РНК, препараты для иммуногистохимического анализа. Преимуществом предлагаемого проекта является возможность выполнить масштабное комплексное исследование полученного биологического материала. - Взрослые стволовые клетки мышечной ткани здоровых доноров и пациентов (сателлитные клетки и стромальные клетки-предшественники) будут охарактеризованы и использованы для получения in vitro моделей исследования механизмов дегенерации мышечной ткани, обусловленной хронической сердечной недостаточностью: будет выполнен анализ параметров миогенной дифференцировки, исследованы сигнальные пути, отвечающие за метаболизм мышечной ткани и ее регенерацию. - Изучение механизмов мышечной дегенерации, обусловленной мутациями ламина с использованием модели мышечной дифференцировки in vitro клеток линии эмбриональных миобластов человека Е6, трансдуцированных лентивирусными частицами, несущими ген ламина с мутациями R232E и А146D, которые вызывают конечностно-поясничную форму мышечной дистрофии. С использованием этой модели также будет выполнен анализ параметров миогенной дифференцировки, исследованы сигнальные пути, отвечающие за метаболизм мышечной ткани и ее регенерацию. - Для выяснения роли эпигенетических модификаций (метилирование ДНК) в развитии мышечной дегенерации при хронической сердечной недостаточности и в достижении терапевтического ответа на физические тренировки пациентов с сердечной будет выполнено полногеномное исследование метилирования ДНК с использованием образцов ДНК здоровых доноров, пациентов с хронической сердечной недостаточностью до прохождения курса физической реабилитации и после прохождения курса реабилитации. Будет исследована корреляции изменения паттерна метилирования с изменениями экспрессии РНК. Актуальность изучения механизмов мышечной дегенерации, вызванной хронической сердечной недостаточностью определяется широкой распространенностью заболевания, крайне неблагоприятным прогнозом и большими финансовыми затратами. Так, пациентов с сердечной недостаточностью только в Европейском Союзе зарегистрировано более 14 миллионов, а в России более 5 миллионов (при этом специалисты считают, что эта цифра занижена и людей, страдающих от сердечной недостаточности в России не менее 9 миллионов) и смертность в течение года в этой популяции в России остается высокой - до 26-29%. Мышечная дегенерация развивается примерно у 16% пациентов с сердечной недостаточностью и в этой когорте смертность составляет уже около 50%. Актуальность исследования механизмов развития мышечных ламинопатий продиктована крайне тяжелым течением болезни, неблагоприятным прогнозом и потенциальной возможностью разработки новых терапевтических подходов к лечению этой группы заболеваний.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Хромова Н., Перепелина К., Костарева А., Дмитриева Р. Maintenance and metabolism of lipid droplets is altered during muscle differentiation in myoblasts bearing LMNA G232E mutation CARDIOVASCULAR RESEARCH, т 114 стр 141-142 (год публикации - 2018)

2. А Предеус, О Иванова, Н Хромова, А Киселев, Д Полев, Т Смолина, А Костарева, Р Дмитриева Pathway analysis of RNA-sequencing of various stages of myodifferentiaion identifies conditions favoring type i and type II fibers, and highlights increased efficiency of combined differentiation CARDIOVASCULAR RESEARCH, том 114 стр. S16 (год публикации - 2018)

3. К Перепелина, Р Дмитриева, А Костарева, А Малашичева. Lamin A/C mutation associated with mandibuloacral dysplasia influences osteogenic differentiation of stem cells through interaction with Notch signaling CARDIOVASCULAR RESEARCH, т.114 стр.S109 (год публикации - 2018)

4. Галенко В., Лелявина Т. А., Ситникова М. Ю. Response predictors for physical training HFrEF patients/Предикторы ответа на физические тренировки у больных СНнФВ Кардиология, т.4 стр. 22-28 (год публикации - 2018)
10.18087/cardio.2434

5. Галенко ВЛ, Лелявина ТА, Ситникова МЮ Non-response predictors to physical rehabilitation in heart failure patients EUROPEAN JOURNAL OF HEART FAILURE, том 20(S1) стр.582 (год публикации - 2018)

6. Игнатьева Е.В., Смирнов Д.Д., Костарева А.А., Дмитриева Р.И. Особенности пробоподготовки в протоколах исследования роли эпигенетических модификаций хроматина (метилирования ДНК и модификаций гистонов) в регуляции экспрессии генов. Трансляционная Медицина, том 5, №2 (год публикации - 2018)
10.18705/2311-4495-2018-5-2-47-59

7. Дмитриева Р.И., Лелявина Т.А., Комарова М.Ю., Галеенко В.Л., Иванова О.А., Хромова Н.В., Головкин А.С., Борцова М.А., Сергушичев А., Ситникова М.Ю., Костарева А.А. Skeletal muscle resident progenitor cells co-express mesenchymal and myogenic markers and are not affected by chronic heart failure - induced dysregulations. Stem Cells International (год публикации - 2019)

8. Н.В. Хромова, К.И. Перепелина, О.А. Иванова, А.Б. Малашичева, А.А. Костарева, Р.И. Дмитриева Мутация гена LMNA R482L изменяет динамику мышечной дифференцировки С2С12 и стимулирует формирование внутримышечных липидных капель Биохимия/BIOCHEMISTRY (MOSCOW), т. 84 №3 in press (год публикации - 2019)

9. Перепелина К.И., Дмитриева Р.И., Малашичева А.Б. Взаимодействие ламина А/С с сигнальными путями NOTCH И WNT при дифференцировке клеток Гены и Клетки, Том ХII, N3, стр. 192 (год публикации - 2017)

10. Лелявина Т.А., Ситникова М.Ю., Галенко В.Л. Effects of aerobic interval training on quality of life and on exercise capacity in patients with heart failure and CRT EUROPEAN JOURNAL OF HEART FAILURE, Vol.18, pp 406, P1710 (год публикации - 2016)
10.1002/ejhf.539

11. Перепелина К., Дмитриева Р.И., Игнатьева Е., Бородкина А., Костаева А., Малашичева А. Lamin A/C mutation associated with lipodystrophy influences adipogenic differentiation of stem cells through interaction with Notch signaling Biochemistry and Cell Biology, e-first (год публикации - 2017)
10.1139/bcb-2017-0210

12. Изучена способность к восстановлению мышечной ткани у пациентов с сердечной недостаточностью (год публикации - )

13. Иванова О.А., Комарова М.Ю., Хромова Н.В., Костарева А.А., Дмитриева Р.И. Согласованная регуляция про-миогенных и про-адипогенных сигнальных путей в миобластах линии С2С12 Гены и Клетки, Том ХII, N3, стр. 104 (год публикации - 2017)

14. Лелявина Т.А., Ситникова М. Ю., Галенко В. Л., Козлов П.С., Борцова М. А. Длительные аэробные тренировки способствуют развитию физиологического обратного ремоделирования миокарда у больных хронической сердечной недостаточностью Медицинский алфавит. Кардиология., N13 (310), Том 1, стр. 16-20 (год публикации - 2017)

15. Лелявина Т.А., Ситникова М.Ю., Шляхто Е.В., Галенко В.Л. Exercise training heart failure rehabilitation program in Federal Almazov Medical Research Centre in Russia EUROPEAN JOURNAL OF HEART FAILURE, Vol.18, pp114, P458 (год публикации - 2016)
10.1002/ejhf.539

16. Комарова М.Ю., Иванова О.А., Галенко В.Л., Лелявина Т.А., Н.В., Дмитриева Р.И. Исследование влияния сердечной недостаточности на функциональные характеристики скелетной мускулатуры и резидентных стволовых клеток мышечной ткани Гены и Клетки, Том ХII, N3, стр. 125 (год публикации - 2017)

17. Хромова Н., Галенко В., Смирнов М., Тиканова П., Лелявина Т., Дмитриева Р. Alterations in natriuretic peptides system in adult stem cells in heart failure EUROPEAN JOURNAL OF HEART FAILURE, v. 19 S1 p.161 (год публикации - 2017)
10.1002/ejhf.833

18. Лелявина Т.А., Ситникова М.Ю., Галенко В.Л. Predictors of post-rehabilitation exercise capacity in heart failure patients. EUROPEAN JOURNAL OF HEART FAILURE, Vol.18, pp407, P1712 (год публикации - 2016)
10.1002/ejhf.539

19. Лелявина Т., Ситникова М., Галенко В., Борцова М. AEROBIC TRAINING IN HEART FAILURE PATIENTS WITH OPTIMAL HEART FAILURE THERAPY – A PROSPECTIVE RANDOMIZED STUDY World Journal of Pharmaceutical Research, v 6, Issue 02, 59-57 (год публикации - 2017)
10.20959/wjpr20170-7673

Публикации