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 22-15-00252

НазваниеИзучение роли микробиома, мутаций митохондриального генома и воспалительного ответа моноцитов в развитии ИБС при ожирении

РуководительСтародубова Антонина Владимировна, Доктор медицинских наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи, г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ 2022 г. - 2024 г. 

Конкурс№68 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины, 05-202 - Сердечно-сосудистая система

Ключевые словамикробиом, воспалительные цитокины, ожирение, ишемическая болезнь сердца, алиментарно-зависимые заболевания

Код ГРНТИ76.29.30


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Научной проблемой, на решение которой направлен проект, является выявление роли нетрадиционных факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ), в частности микробиома кишечника и ротовой полости, мутаций митохондриального генома и провоспалительного ответа моноцитов в развитии ишемической болезни сердца (ИБС) у пациентов с ожирением. Ожирение является хроническим многофакторным заболеванием, которое обусловлено факторами поведенческого, социально-экономического, а также генетического характера, при этом ожирение является фактором риска ССЗ. Известно, что риск развития ИБС увеличивается с увеличением индекса массы тела. В последние годы исследование микробиома представляет большой научный интерес как в области изучения сердечно-сосудистой патологии, так и ожирения. Есть данные о взаимосвязи кишечного микробиома с развитием ИБС и ожирения, при этом микробиом ротовой полости в этой связи практически не изучен. Воспаление является широко известным и крайне важным фактором патогенеза ССЗ. В то же время, взаимосвязь воспаления с ожирением подтверждена в ряде исследований, но вопрос, участвуют механизмы воспаления в развитии ожирения или являются его следствием, остается недостаточно изученным. Исследование воспалительного ответа моноцитов при ожирении и ИБС представляет большой научный интерес, так как позволит охарактеризовать предрасположенность к развитию хронического воспаления в данных группах пациентов. Митохондриальная дисфункция часто сопутствует ожирению, так как избыток питательных веществ может нарушать цикл Кребса и приводить к повышенному образованию активных форм кислорода, вызывающих окислительный стресс и прогрессирование воспалительного процесса при ожирении. Мутации митохондриального генома, которые могут быть одним из факторов, вызывающих дисфункцию митохондрий у пациентов с ожирением и ИБС, также являются предметом изучения в данном проекте. Ранее было показано, что ряд мутаций митохондриального генома, выявленных в моноцитах, высоко коррелирует с развитием ССЗ, в частности, атеросклероза. Существуют данные о взаимосвязи микробиома с воспалительным статусом организма хозяина при ССЗ, в частности, при атеросклерозе, однако данных о взаимодействии этих факторов при ожирении и сопутствующей ИБС нет. Для решения научной проблемы данного проекта поставлены следующие задачи: 1. Выявление вариантов микробиома, ассоциированных с развитием ИБС и ожирением. Микробиом кишечника и ротовой полости будет исследован в группах пациентов с ИБС и ожирением, ИБС без ожирения, при ожирении без ИБС и в контрольной группе без ИБС и ожирения. Впервые будет проведено сравнение вариантов микробиома, ассоциированных с ИБС и ожирением в соответствующих группах. 2. Изучение взаимосвязи проатеросклеротических мутаций митохондриального генома и провоспалительного ответа моноцитов с развитием ИБС и ожирением в вышеуказанных группах пациентов. Данное исследование также будет проведено впервые. 3. Комплексная оценка взаимодействия данных факторов в развитии ожирения и сопутствующей ИБС. Таким образом, данное исследование направлено на разработку нового диагностического подхода, основанного на анализе микробиома кишечника и ротовой полости, воспалительного ответа моноцитов, совокупности точечных мутаций митохондриального генома и традиционных факторов риска ССЗ у лиц с ИБС и ожирением для раннего выявления индивидуальной предрасположенности к развитию этих заболеваний. В перспективе это позволит осуществлять раннюю идентификацию лиц, имеющих высокую вероятность развития ожирения и ассоциированных с ним ССЗ, а также проводить своевременные меры неспецифической и специфической профилактики для снижения рисков заболеваемости, инвалидизации и смертности от ожирения и сопутствующих ССЗ.

Ожидаемые результаты
В ходе выполнения данного проекта планируется получить следующие результаты: 1. Будут выявлены варианты микробиома, ассоциированные с развитием ИБС и ожирением. 2. Будет выявлена взаимосвязь провоспалительного ответа моноцитов с ИБС и ожирением. 3. Будут выявлены проатеросклеротические мутации митохондриального генома, ассоциированные с ИБС и ожирением. 4. Будут выявлены наиболее значимые факторы при сравнении с традиционными факторами риска ССЗ. Результаты данного проекта позволят оценить роль микробиома, провоспалительной активности моноцитов и мутаций митохондриального генома в развитии ожирения и сопутствующей сердечно-сосудистой патологии. Актуальность и медико-социальная значимость проекта объясняется важностью разработки новых стратегий для выявления предрасположенности и своевременной профилактики данных состояний. Выявление вариантов микробиома, ассоциированных с меньшим риском ожирения и ИБС может стать основой для дальнейшей разработки персонализированной профилактики этих заболеваний на основе диетотерапии и пробиотиков. Научный коллектив проекта обладает инфраструктурой, необходимой для успешной реализации проекта, а также имеет опыт проведения исследований с использованием заявляемых методов и подходов, поэтому риск невыполнения задач, поставленных в проекте, отсутствует. Члены коллектива имеют публикации по теме проекта в ведущих международных высокорейтинговых журналах.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2022 году
На первом этапе проекта была разработана документация для проведения клинико-лабораторного исследования роли микробиома кишечника и ротовой полости, мутаций митохондриального генома и воспалительного ответа моноцитов в развитии ИБС у пациентов с ожирением. Проведен скрининг 103 человек и включение в исследование 88 участников: 40 человек с ИБС и ожирением (группа 1) и 48 человек с ожирением без ИБС (группа 2). Средний возраст пациентов с ИБС и ожирением был статистически значимо выше 62,4 (1,1) против 59,2 (1,1) лет в группе пациентов с ожирением без ИБС, p<0,05. В группе пациентов с ожирением и ИБС были статистически значимо более низкие значения общего холестерина: 173,9 (7,3) мг/дл против 198,0 (6,4) мг/дл в группе пациентов с ожирением без ИБС, р<0,05, что объяснялось достоверно большим числом пациентов с ИБС, получающих терапию статинами, р<0,05. Остальные измеренные клинико-лабораторные показатели, такие как индекс массы тела, артериальное давление, толщина КИМ, семейный анамнез ССД, курение статистически значимо не отличались. У всех пациентов первого этапа исследования были получены образцы микробиома кала, слюны и зубного налета. Из данных образцов была выделена ДНК для проведения 16S-RNA секвенирования на втором этапе. Были выделены образцы ДНК из цельной крови участников исследования для определения мутаций митохондриального генома. Уровни гетероплазмии митохондриальной ДНК m.15059G>A, m.14846G>A, m.12315G>A, m.13513G>A, m.14459G>A, m.652delG, m.1555A>G, m.3336T>C, m.3256C>T, m.5178C>A определяли методом ПЦР в режиме реального времени. Выявлено, что уровень мутаций митохондриальной ДНК статистически значимо отличался между группами пациентов с ИБС и без ИБС по одной мутации: уровень варианта m.15059G>A был достоверно выше в группе 1 (пациенты с ИБС) - 51(7)%, в группе 2 (пациенты без ИБС) - 34(1)%, p<0,05. Значения уровней гетероплазмии по остальным исследуемым мутациям статистически значимо не различались в группах пациентов с ожирением с ИБС и без ИБС. В первичной культуре моноцитов/макрофагов крови участников исследования было выявлено, что базальная секреция ФНО-α у пациентов с ИБС была значительно выше, чем в группе пациентов без ИБС: 156,1(26,0) пг/мл и 120,7(11,2) пг/мл, соответственно, данные различия были статистически не значимы, р=0,219. ЛПС-стимулированная секреция ФНО-α у пациентов с ИБС была значимо выше, чем у пациентов без ИБС: 4854,8(451,8) пг/мл против 2982,2(337,1) пг/мл, соответственно, p<0,01. Нестимулированная секреция ФНО-α на 7 сутки инкубации в группе с ИБС была статистически значимо выше, чем у пациентов без ИБС и составила 119,9(7,4) пг/мл и 92,0(6,9) пг/мл, соответственно, p<0,01. Повторно стимулированнная секреция ФНО-α в группе с ИБС была также статистически значимо выше, чем у пациентов 2 группы и составила 128,4(7,5) пг/мл и 95,5(5,9) пг/мл соответственно, p< 0,01. Секреция ФНО-α, измеренная на 7 сутки после смены среды у первично стимулированных ЛПС клеток, составила 141,3 (12,9) пг/мл и 93,4 (7,1) пг/мл у пациентов с и без ИБС, соответственно, данные различия были статистически значимыми, p<0,001. Аналогично измеренные концентрации ИЛ-1β имели статистические значимые различия только при измерении на 7 сутки после смены среды у стимулированных ЛПС клеток и составили 145,3 (18,4) пг/мл у пациентов с ИБС и ожирением против 97,8 (12,5) пг/мл у пациентов с ожирением без ИБС, p<0,05. Остальные различия измеренной концентрации ИЛ-1β во всех исследуемых образцах были статистически не значимы. Были опубликованы 2 обзора «The Role of Adipokines in Inflammatory Mechanisms of Obesity» в журнале International Journal of Molecular Sciences с импакт-фактором 6,208 и «Atheroprotective Effects of Glycyrrhiza glabra L.» в журнале Molecules с импакт-фактором 4,927. Оба журнала входят в 1 квартиль по Scopus. Также по результатам проекта опубликованы тезисы «Monocyte activation in patients with carotid atherosclerosis and obesity», представленные в виде электронного постера на конференции European Atherosclerosis Society 2022.

 

Публикации

1. Кириченко Т.В., Маркина Ю.В., Богатырева А.И., Толстик Т.В., Вараева Ю.Р., Стародубова А.В. The Role of Adipokines in Inflammatory Mechanisms of Obesity International Journal of Molecular Sciences, 23, 14982. (год публикации - 2022) https://doi.org/10.3390/ijms232314982

2. Маркина Ю.В., Кириченко Т.В., Маркин А.М., Юдина И.Ю., Стародубова А.В., Собенин И.А., Орехов А.Н. Atheroprotective Effects of Glycyrrhiza glabra L. Molecules, 27, 4697 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.3390/molecules27154697

3. Кириченко Т.В., Шапошникова Н.Н., Вараева Ю.Р., Толстик Т.В., Маркина Ю.В., Маркин А.М., Орехов А.Н., Стародубова А.В. Monocyte activation in patients with carotid atherosclerosis and obesity Atherosclerosis, 355, p19 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1016/j.atherosclerosis.2022.06.285


Аннотация результатов, полученных в 2023 году
1. В исследование роли микробиома кишечника и ротовой полости, мутаций митохондриального генома и воспалительного ответа моноцитов в развитии ИБС у пациентов без ожирения включено 85 участников: 46 пациентов с ИБС (группа 3) и 39 участников контрольной группы без ожирения и ИБС (группа 0). Участники исследования в группе ИБС не имели достоверных отличий от контрольной группы по полу, возрасту, индексу массы тела, артериальному давлению, статусу курения. Средний возраст пациентов с ИБС составил 63,6 (2,3) лет, в контрольной группе 60,3 (2,0) лет, p>0,05, индекс массы тела составил 25,4 (2,2) в группе ИБС и 26,1 (0,2) кг/м2, p>0,05. По параметрам липидного спектра крови группы статистически значимо не отличались. Уровень общего холестерина составил 5,5 (1,9) ммоль/л в контрольной группе и 5,1 (1,6) ммоль/л в группе ИБС, р>0,05; уровень ЛПНП составил 3,7 (1,7) в группе ИБС и 3,6 (0,6) в контрольной группе, р>0,05. Пациенты в группе ИБС достоверно отличались от контрольной группы по показателям атеросклероза: толщина КИМ сонных артерий составила 0,938 (0,105) мм в группе ИБС и 0,699 (0,211) мм в контрольной группе, р<0,05. В группе пациентов с ИБС были более высокие показатели шкалы АСБ: 1,8 (0,9) против 0,8 (0,3) в контрольной группе, однако данные различия были статистически не значимы, р<0,05. 2. Получены коллекция образцов кала, слюны и зубного налета у участников исследования для изучения состава микробиома. Из данных образцов была выделена ДНК. 3. Уровни гетероплазмии митохондриальной ДНК m.1555A>G, m.3336T>C, m.3256C>T, m.5178C>A определяли в образцах цельной крови участников исследования. Выявлено, что уровень гетероплазмии митохондриальной ДНК 1555A>G не отличался достоверно между группами: 33 (4)% в группе ИБС и 31 (6)% в контрольной группе, р>0,05. Уровень гетероплазмии митохондриальной ДНК 5178C>A был достоверно выше в группе ИБС, 28 (7)% и 19 (7)% в контрольной группе, р<0,05. Уровень гетероплазмии митохондриальной ДНК 12315G>A был выше в группе ИБС, 44 (38)% и 31 (29)%, но отличия между группами не были статистически достоверными ввиду большой вариабельности данных внутри групп, р>0,05. Уровень гетероплазмии митохондриальной ДНК 3336T>C был достоверно выше в группе ИБС, 23 (3)% и 16 (6)% в контрольной группе, р<0,05. 4. Концентрацию цитокинов в первичной культуре моноцитов участников исследования определяли для характеристики воспалительного ответа моноцитов. Выявлено, что базальная и ЛПС-стимулированная секреция ФНО-α у пациентов с ИБС была значимо выше, чем в контрольной группе: в группе ИБС 186,2 (36,5) и 5539 (792) пг/мл, соответственно; в контрольной группе 111,7 (21,9) и 2673 (499) пг/мл, соответственно, р<0,05. Рестимулированная секреция ФНО-α на 7 сутки составила 212,8 (78,5) пг/мл в группе ИБС и 109,4 (24,3) пг/мл в контрольной группе, различия были статистически незначимы, p>0,05. Базальная секреция ИЛ-1β не отличалась достоверно в группах ИБС и контроля, 97,7 (16,2) и 100,4 (10,3) пг/мл, соответственно, p>0,05. ЛПС-стимулированная секреция ИЛ-1β была значимо выше в группе ИБС 1473 (295) пг/мл, чем в контрольной группе, 984 (101) пг/мл, р<0,05. Рестимулированная секреция ИЛ-1β не отличалась достоверно между группами ИБС и контроля, 98,6 (12,8) и 93,6 (15,4) пг/мл, соответственно, p>0,05.

 

Публикации

1. Леонов Г.Е., Вараева Ю.Р., Ливанцова Е.Н., Стародубова А.В. Особенности микробиома ротовой полости при различных соматических заболеваниях Вопросы питания, Т. 92 №4, с. 6-19 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.33029/0042-8833-2023-92-4-6-19

2. Леонов Г.Е., Вараева Ю.Р., Ливанцова Е.Н., Стародубова А.В. The Complicated Relationship of Short-Chain Fatty Acids and Oral Microbiome: A Narrative Review Biomedicines, 11 (10), 2749 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.3390/biomedicines11102749

3. Маркина Ю.В., Вараева Ю.Р., Кириченко Т.В., Толстик Т.В., Богатырева А.И., Маркин А.М., Стародубова А.В. Association of carotid intima-media thickness with monocyte activation in obese patients. Atherosclerosis, 379, 1, S13-S14 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1016/j.atherosclerosis.2023.06.092

4. Шапошникова Н.Н., Кириченко Т.В., Вараева Ю.Р., Толстик Т.В., Стародубова А.В. Секреция TNF-α культивируемыми моноцитами у пациентов с ожирением и ишемической болезнью сердца. Кардиологический вестник, Т. 18, №2-2, с. 32-33 (год публикации - 2023)