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 18-15-00049

НазваниеДинамическое исследование активации тромбоцитов и лейкоцитов человека с целью выявления клеточных механизмов патогенеза микрососудистых осложнений сахарного диабета и создания новых неинвазивных методов их терапии

РуководительМоскаленский Александр Ефимович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет", Новосибирская обл

Период выполнения при поддержке РНФ

2018 г. - 2020 г.

, продлен на 2021 - 2022. Карточка проекта продления (ссылка)

Конкурс№28 - Конкурс 2018 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины, 05-213 - Болезни периферических сосудов

Ключевые словасахарный диабет, тромбоциты, лейкоциты, активация, оксид азота, микроваскулярные осложнения диабета

Код ГРНТИ76.03.29

СтатусУспешно завершен

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
За последние десятилетия количество лиц, страдающих сахарным диабетом, многократно увеличилась и продолжает расти во всем мире. Сахарный диабет продолжает занимать лидирующие позиции среди причин слепоты и сердечно-сосудистых катастроф. В основе осложнений сахарного диабета, таких как диабетическая ретинопатия, нефропатия, синдром диабетической стопы и другие, лежит поражение мелких и крупных сосудов (микро- и макроангиопатии). Процесс формирования диабетической микроангиопатии на молекулярном и клеточном уровне активно изучается в последние несколько десятилетий, при этом основная роль традиционно отводится дисфункции клеток эндотелия, изменению процессов клеточной адгезии, оксидативному (окислительному) стрессу. Однако, несмотря на длительную историю изучения, в настоящее время далеко не все механизмы развития ангиопатии понятны и рассмотрены в качестве мишени для терапии. Сравнительно хорошо изучены нарушения в работе эндотелиальных клеток, которые приводят к уменьшению продукции оксида азота. Однако гиперреактивность тромбоцитов и повышенная адгезия лейкоцитов к стенкам сосудов у больных сахарным диабетом остаются лишь частично объяснёнными, вероятно, в связи с отсутствием достаточно точных методов характеризации функционального состояния клеток. Между тем, эти механизмы, очевидно, вносят существенный вклад в развитие осложнений. Проект направлен на выяснение механизмов поражения микрососудистого русла при сахарном диабете. В частности, с помощью исследования ряда свойств клеток крови будет объяснена гиперреактивность тромбоцитов и лейкоцитов. В литературе имеются предварительные данные о нарушении динамики цитоскелета в результате влияния гипергликемии, что может являться причиной дисфункции клеток крови. Для подтверждения (или опровержения) данной гипотезы требуются новые подходы для экспериментального и теоретического исследования активации на малых временных масштабах. Для этого будут разработаны новые методы исследования клеток: методики их фотоактивации с помощью молекул-посредников и регистрации клеточного ответа с помощью оптических технологий высокого разрешения. Такие методики необходимы для точного пространственно-временного контроля активации, что, в свою очередь, нужно для детальной характеризации функционального состояния клеток. С использованием разработанных методов будут исследованы клетки крови здоровых доноров и лиц с диагностированным сахарным диабетом. Высокая точность методов позволит выявить нарушения, вызванные заболеванием, и разработать подходы к более эффективной антитромбоцитарной терапии. Будет проведена оценка возможности терапии микроваскулярных осложнений с использованием разработанных подходов для фотодинамической генерации биологически активных соединений. В частности, важнейшей задачей является создание локальной физиологической концентрации оксида азота в сосудистом русле, так как при сахарном диабете понижается его производство и ускоряется деградация. Для решения данной задачи будет создан новый класс соединений-доноров NO, активируемых излучением в видимом или инфракрасном диапазоне, способном проникать глубоко в ткани организма. Такие соединения позволят управлять локальной концентрацией NO in vivo. Применимость данной технологии будет продемонстрирована на лабораторных животных с использованием неинвазивных методов оценки кровотока и интенсивности обменных процессов на основе лазерной допплеровской флоуметрии и измерения флуоресценции. В случае невозможности использования подобных доноров NO будет предпринята попытка создания соединений, действующих непосредственно на эндотелиальные клетки или другие участки биохимической цепи деградации оксида азота.

Ожидаемые результаты
1. Будет разработан метод активации тромбоцитов и лейкоцитов с помощью фотопереключаемых соединений (фотолабильные аналоги аденозиндифосфата (АДФ), арахидоновой кислоты, эпинефрина) с высокой пространственной и концентрационной точностью. Этот метод позволит проводить активацию тромбоцитов непосредственно во время наблюдения и получить принципиально новую информацию об этом весьма быстром процессе (например, его кинетические параметры). В широком смысле такой подход открывает совершено новые возможности для динамического исследования реакции клеток. 2. Будут получены новые данные о внутриклеточных процессах, происходящих при активации тромбоцитов и лейкоцитов, и их нарушениях при сахарном диабете. Изучение динамики цитоскелета клеток имеет самостоятельную научную ценность и активно обсуждается в научной литературе в связи с появлением методов сверхвысокого разрешения для исследования живых клеток (см, например, (Diagouraga et al., 2014; Sadoul, 2015)). Недавно было показано, что повышенная прокоагулянтная активность тромбоцитов при диабете связана с усилением полимеризации тубулина (Rusak et al., 2017). 3. Будет проведено исследование нарушений реактивности тромбоцитов и лейкоцитов у группы здоровых доноров и больных сахарным диабетом с помощью разработанных методов. Речь идёт о пилотном исследовании, которое в силу новизны применяемых методов с высокой вероятностью даст новую информацию. В будущем это позволит ответить на вопрос, с чем связано понижение порога активации тромбоцитов и повышенная адгезия лейкоцитов, и найти принципиально новый путь предотвращения поражения капилляров при сахарном диабете, что имело бы высокую социальную значимость. 4. Будет разработан метод фотодинамического выделения оксида азота непосредственно в повреждённых сосудах. Для этого будут получены химические соединения – доноры NO, активируемые излучением в красной или инфракрасной области спектра. Использование такого спектрального диапазона («терапевтического окна») необходимо для глубокого проникновения управляющего излучения внутрь тканей. Идея терапии микроваскулярных осложнений с помощью NO не нова; более того, развиваются методики терапевтического ангиогенеза на основе применения данного соединения. Важнейшей задачей для принципиального повышения эффективности терапии является обеспечение локального присутствия NO в строго определённой концентрации (Nguyen et al., 2016). Это особенно важно при сахарном диабете, так как избыточная концентрация оксида азота при данном заболевании приводит к образованию активных форм кислорода и дополнительному окислительному стрессу (Potenza et al., 2009). Предложенный подход является многообещающим для точного контроля локальной концентрации NO.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---