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 23-15-00061

НазваниеВыявление взаимосвязи между митохондриальными мутациями и воспалительным ответом моноцитов/макрофагов при метаболическом синдроме

РуководительЛитвинова Лариса Сергеевна, Доктор медицинских наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта", Калининградская обл

Период выполнения при поддержке РНФ 2023 г. - 2025 г. 

Конкурс№80 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины, 05-101 - Экспериментальная медицина

Ключевые словаметаболический синдром, воспаление, моноциты, макрофаги, толерантность, ожирение, сахарный диабет 2 типа, атеросклероз, гетероплазмия митохондриальных мутаций, провоспалительные цитокины, мтДНК

Код ГРНТИ76.29.30


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Глобальная пандемия метаболического синдрома (МС), ассоциированная с колоссальными расходами на ведение пациентов и лечение сопутствующих заболеваний, является важной проблемой общественного здравоохранения и ставит перед научным сообществом задачи, направленные на разработку протоколов для систематического скрининга, ранней диагностики, клинической оценки пациентов, выявления высокого риска развития сахарного диабета 2 (СД 2) типа или сердечно - сосудистых заболеваний (ССЗ) и внедрение терапевтических подходов, базирующихся на понимании патофизиологии и генетической основы заболевания, ориентированных на комплексные нарушения, а не на критерии отдельных компонентов МС. Концепция МС идентифицирует определенную группу пациентов с общей патофизиологией под диагностическим кодом МКБ-9: 277.7. МС рассматривается Национальной образовательной программой по холестерину (NCEP) ATP III (2002) как эквивалент риска развития сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ). Так, прогрессирование МС приводит к развитию CCЗ, печеночной дисфункции, ретинопатии, почечной недостаточности, снижению когнитивных функций, развитию инфекционных и онкологических заболеваний, значительно снижая уровень жизни пациентов, способствуя их инвалидизации и высокому риску ранней смертности от осложнений (около 4 миллионов смертей в год). МС затрагивает около 25% населения мира (1959 миллиарда человек) и ежегодно этот показатель увеличивается. МС ассоциируют со старением иммунной системы, митохондриальной дисфункцией, повышенной продукцией активных форм кислорода, вызывающих хроническое вялотекущее воспаление, на фоне метаболической активации костного мозга, индукции гемопоэза, в частности моноцитоза. Существует тесная связь между ожирением, диабетом и лейкоцитозом, особенно миелоидного происхождения. Так, гипергликемия приводит к гликозилированию различных белков и неспецифической провоспалительной активации моноцитов и макрофагов; при этом макрофагальные клетки приобретают фенотип, близкий к М1-поляризованным макрофагам, начинают активно продуцировать широкий спектр провоспалительных цитокинов. Вместе с тем изменяется и метаболический профиль клеток, запускаются анаэробные процессы, приводящие к синтезу большого количества активных форм кислорода. В итоге, происходит повреждение митохондрий и прогрессирование митохондриальной гетероплазмии, что снижает эффективность работы иммунокомпетентных клеток. Таким образом, формируется «порочный круг», поддерживающий хроническое воспаление. Наличие гетероплазмии мтДНК в моноцитах является, с одной стороны, фактором риска развития компонентов МС (ожирение, СД 2 типа, ГБ), а с другой - может значительно усугублять течение заболевания. В целом, проект направлен на решение научной проблемы, касающейся поиска новых факторов риска и диагностических маркеров МС. Исследование феномена гетероплазмии митохондриальных мутаций в циркулирующих моноцитах позволит установить связи между наличием мутантных копий мтДНК и развитием воспалительной реакции (на основе анализа продукции моноцитами медиаторов воспаления), а также выявить роль митохондриальной дисфункции в контексте стерильного воспаления при МС. Разработка новых подходов к прогностике, диагностике и терапии, на основе полученных данных, позволит снизить количество осложнений и смертность у пациентов с МС. Научная новизна планируемого нами исследования определяется выявлением новых / неспецифических факторов риска развития компонентов метаболического синдрома, а также потенциальных биомаркеров - митохондриальных мутаций, показателей воспалительного ответа моноцитов/макрофагов, с идентификацией значимых взаимосвязей между исследуемыми параметрами.

Ожидаемые результаты
Ожидаемые результаты проекта: 1. Будут оценены гетероплазмия митохондриальных мутаций, провоспалительная активация моноцитов/макрофагов и толерантность иммунного ответа моноцитов/макрофагов у 180 участников, вошедших в группы исследования (100 пациентов с метаболическим синдромом и 80 условно здоровых доноров)" 2. Будет изучена взаимосвязь гетероплазмии митохондриальных мутаций с провоспалительной активацией моноцитов/макрофагов и толерантностью иммунного ответа моноцитов/макрофагов у пациентов с метаболическим синдромом. 3. Будет выявлен комплекс наиболее значимых факторов риска метаболического синдрома в ходе анализа роли гетероплазмии митохондриальных мутаций, провоспалительной активации моноцитов/макрофагов и толерантности их иммунного ответа, наряду с классическими факторами риска МС. 4. По результатам проекта будут опубликованы статьи в российских и международных рецензируемых изданиях (не менее 10-и публикаций). Результаты, полученные в рамках проекта, будут доложены и обсуждены на региональных, всероссийских, международных российских и зарубежных конференциях, симпозиумах (участие не менее, чем в 10-и мероприятиях). В результате реализации данного проекта впервые будет исследована роль гетероплазмии митохондриальных мутаций во взаимосвязи с провоспалительной активацией моноцитов/макрофагов и толерантностью их иммунного ответа в патогенезе метаболического синдрома. МС характеризуется комплексом факторов риска, таких как абдоминальное ожирение, атерогенная дислипидемия, повышенное кровяное давление, протромботическое и провоспалительное состояние, инсулинорезистентность и более высокие уровни глюкозы, которые, в совокупности, связаны с повышенным риском развития хронических заболеваний и их осложнений: СД 2 и ССЗ, занимающих лидирующие позиции в структуре смертности в развитых странах. Не смотря на успехи современной диагностики и лечения МС, поиск новых диагностических маркеров и терапевтических стратегий имеет высокую экономическую и социальную значимость. Ожидаемые результаты настоящего проекта являются крайне актуальными и не имеющими аналогов в мире; используемый нами подход, направленный на изучение роли воспаления и его механизмов в формировании МС, позволит выявить принципиально новые фундаментальные аспекты его патогенеза и более четко определить ключевые факторы заболевания и акцентировать внимание на них, способствуя, тем самым, развитию патогенетически обоснованной таргетной и персонифицированной терапии МС. Кроме того, в перспективе, выявляемые нами потенциально новые биомаркеры МС могут быть использованы для создания не имеющих аналогов в мире систем диагностики, для возможной оценки риска его прогрессирования и развития серьезных осложнений.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В исследование были включены 80 пациентов с МС (ИМТ=35,79±4,9 кг/м2; cредний возраст=44±10,69; окружность талии 105,1±14 см.; 54 женщины, 26 мужчин, удовлетворяющие разработанным критериям включения; разрешение lдя проведения исследования получено в независимом этическом комитете Центра клинических исследований «БФУ им. И. Канта», протокол №40 от 26.06.2023 г.), прошедшие обследование и верификацию диагноза в областной клинической больнице г. Калининград, а также в клинико-диагностическом центре БФУ им. И. Канта. На основании протокола исследования была разработана база данных клинико-лабораторных характеристик участников исследования. В базу данных вносились следующие показатели: пол, возраст, рост, вес, индекс массы тела, национальность, стаж СД 2 типа, наличие сопутствующих патологий/осложнений, терапия пациента, показатели биохимического анализа крови, в том числе показатели липидного профиля, инсулина, результаты сканирования сонных артерий. Нарушения углеводного обмена в виде инсулинорезистентности обнаружены у 48 человек, сахарный диабет 2 типа диагностирован у 14 человек; 18 индивидуумов не имели выраженных нарушений углеводного обмена. Стаж сахарного диабета в группе исследуемых, в среднем, составил 4,62 года. Гипертоническая болезнь была диагностирована у 14 пациентов. Всем пациентам было проведено комплексное исследование биохимических показателей крови (оценка углеводного, белкового и жирового обменов, уровня активности печеночных ферментов, вСРБ, индексы HOMA-IR и ИА) и инсулина. Анализ показателей углеводного обмена позволил выявить, что у пациентов с МС уровень глюкозы в сыворотке крови был выше нормы у 16,7% мужчин, у 2,8% женщин. Повышение содержания инсулина регистрировалось только у 3,8% мужчин, у женщин данный показатель находился в пределах нормы. Индекс HOMA-IR был повышен у 19% мужчин и 13% женщин. Уровень П-амилазы входил в референсный коридор значений. Уровень АЛАТ и АСАТ был выше у 34,6% и 23,1% мужчин, 22,2% и 22,2% женщин, соответственно. Концентрация общего билирубина превышала референсные значения у 23,1% мужчин и у 13% женщин; прямого билирубина - у 11,5% мужчин и 25,9% женщин; непрямого билирубина - у 3,8% мужчин и у 1,9% женщин. Оценка показателей липидного спектра свидетельствовала о значительном дисбалансе липидных фракций. Значения общего холестерина, в среднем, были выше у 50% мужчин и 50% женщин. Уровень ЛПВП был выше референса у 11,5% мужчин и у 5,6 % женщин. Значения ИА у 50% мужчин и 29,6% женщин превышали референсные значения. Проатерогенная фракция липидов (ЛПНП) была выше у 34,6% мужчин и у 22,2% женщин. Показатели белкового обмена имели следующие отклонения от нормы: уровень мочевой кислоты у 7,7% и у 26% женщин был выше значений нормы. Уровень СРБ-в, в среднем, был выше у 80% женщин и 80% мужчин относительно значений референса. Уровень креатинина был повышен, в среднем, у 6% у мужчин и 5% женщин. У пациентов, включенных в исследование, регистрировались изменения электролитного состава крови. Так, уровень железа у 50% мужчин и у 21 % женщин был ниже нормы. Уровень кальция в сыворотке крови у мужчин не изменялся, а у 2% женщин был выше значений референсной нормы . Ультразвуковое сканирование сонных артерий с определением толщины комплекса интима-медия (ТКИМ) и общих сонных артерий (ОСА), с оценкой степени стеноза при наличии атеросклеротической бляшек (АСБ) в бассейне сонных артерий у пациентов, вошедших в исследование позволило выявить, что значения комплекса ТКИМ ОСА справа составили - 0,80±0,25 мм, ТКИМ ОСА слева - 0,79±0,25 мм. Следует отметить, что средние значения ТКИМ (среднее значение между ТКИМ справа и слева) были статистически значимо повышены у пациентов после 40 лет (p = 0,0016) относительно пациентов до 40 лет. Помимо этого, стеноз был диагностирован у 15,6% пациентов. Средняя величина степени стеноза в устье составила 25,5%, средняя степень стеноза дистальнее устья - 31,3%. При выполнении культурального блока исследований, было проведено: - выделение и культивирование моноцитов (CD14), полученных из образцов крови пациентов, вошедших в исследование (80 пациентов с МС); - создана коллекция супернатантов культуральной жидкости для дальнейшего анализа уровней провоспалительных цитокинов (IL-1β, IL-6, IL-8, IFN-γ, MCP-1, TNF-α). Дизайн эксперимента подробно представлен на рисунке 1 (дополнительные материалы). В результате реализации культурального блока работ, для проведения следующего этапа, направленного на оценку провоспалительной активности моноцитов/макрофагов и толерантности их иммунного ответа, от каждого пациента с МС были получены образцы по следующим точкам оценки концентрации цитокинов: Образец 1: базальная секреция через 24 ч инкубации; Образец 2: ЛПС-стимулированная секреция через 24 ч инкубации; Образец 3: базальная секреция на 7-е сутки культивирования; Образец 4: повторно стимулированная секреция на 7-е сутки культивирования. Образец 5: первично стимулированная секреция на 7-е сутки культивирования. Также, согласно протоколу и дизайну исследования, для всех пациентов с МС получены препараты ДНК из их цельной крови стандартными методами, для последующего определения гетероплазмии митохондриальных мутаций. Создан банк образцов ДНК больных МС (80 образцов) для определения гетероплазмии митохондриальных мутаций. В рамках работы по проекту были подготовлены и опубликованы 2 статьи в международных высокорейтинговых журналах, входящих в 1-й квартиль по Scopus: 3. Todosenko N., Khaziakhmatova O., Malashchenko V., Yurova K., Bograya M., Beletskaya M., Vulf M., Mikhailova L., Minchenko A., Soroko I., Khlusov I., Litvinova L. Adipocyte- and Monocyte-Mediated Vicious Circle of Inflammation and Obesity (Review of Cellular and Molecular Mechanisms). International Journal of Molecular Sciences, 2023, V. 24(15), p. 12259. Q1 – SJR 2022. 4. Todosenko, N., Khaziakhmatova, O., Malashchenko, V., Yurova K., Bograya M., Beletskaya M., Vulf M., Gazatova N., Litvinova L. Mitochondrial Dysfunction Associated with mtDNA in Metabolic Syndrome and Obesity. International Journal of Molecular Sciences, 2023, V. 24(15), p. 12012. Q1 – SJR 2022. Опубликовано учебно-методическое пособие: Кириенкова Е.В., Вульф М.А., Турсунов Р.М., Литвинова Л.С. Патофизиология типовых патологических процессов. Калининград: Издательство Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта, 2023. 141 c. Статья в журнале РИНЦ: Сафиуллина Л.А., Вульф М.А., Газатова Н.Д., Литвинова Л.С. (Safiullina L.A., Vulf M.A., Gazatova N.D., Litvinova L.S.) Взаимосвязь полиморфных вариантов гена VDR с уровнем витамина D и цитокинов у больных сахарным диабетом 2 типа с ожирением Вестник уральской медицинской академической науки (2023 г., в печати, РИНЦ, ВАК, справка о принятии публикации в печать). Результаты, полученные в рамках проекта, были доложены и обсуждены на следующих мероприятиях: 1. Третья Международной Конференции «Врач – Пациент – Общество: иммунология, генетика и закон», приуроченной к 20-летию Института иммунологии и физиологии УрО РАН. (29-30.06.2023, Екатеринбург) Устный доклад: Вклад генов сигнального пути ErBB и микроРНК в патогенез заболеваний печени при СД 2 типа (Вульф М.А.). 2. Девятой научно-практической школе-конференции: Аллергология, клиническая иммунология и инфектология для практикующих врачей (1-7.10.2023, Сочи). Устный доклад: Митохондриальная дисфункция, связанная с мтДНК при метаболическом синдроме (Литвинова Л.С.). Постерный доклад: Новые аспекты патогенеза метаболического синдрома: акцент на микроРНК (Вульф М.А.). 3. II международная научно-практическая конференция «Разработка лекарственных средств – традиции и перспективы» (г. Томск, 04-06 октября 2023 г.). Устный доклад: Mir-191-5P и mir-192-5P в печени пациентов: протекторы или патогенетические факторы развития в НАЖБП? (Бограя М.М.).

 

Публикации

1. Сафиуллина Л.А., Вульф М.А., Газатова Н.Д., Литвинова Л.С. Взаимосвязь полиморфных вариантов гена VDR с уровнем витамина D и цитокинов у больных сахарным диабетом 2 типа с ожирением Вестник уральской медицинской академической науки, Вестник уральской медицинской академической науки №4, 2023, спецвыпуск (год публикации - 2023)

2. Тодосенко Н.М., Хазиахматова О.Г., Малащенко В.В., Юрова К.А., Бограя М.М., Белецкая М.М., Вульф М.А., Михайлова Л.В., Минченко А., Сороко И.В., Хлусов И.А., Литвинова Л.С. Adipocyte- and Monocyte-Mediated Vicious Circle of Inflammation and Obesity (Review of Cellular and Molecular Mechanisms) MDPI. International journal of molecular sciences, Int J Mol Sci; 31;24(15):12259 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.3390/ijms241512259

3. Тодосенко Н.М., Хазиахматова О.Г., Малащенко В.В., Юрова К.А., Бограя М.М., Бецекая М.А., Вульф М.А., Газатова Н.Д., Литвинова Л.С. Mitochondrial Dysfunction Associated with mtDNA in Metabolic Syndrome and Obesity MDPI. International journal of molecular sciences, Int J Mol Sci; 24(15):12012 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.3390/ijms241512012

4. Е.В. Кириенкова, М.А. Вульф Р.М. Турсунов, Л.С. Литвинова ПАТОФИЗИОЛОГИЯ ТИПОВЫХ ПАТОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Калининград: Издательство Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта, Калининград: Издательство Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта, 2023. 141 с. (год публикации - 2023)

5. - Доклад ученых БФУ признали лучшим на конференции «Врач — Пациент — Общество: иммунология, генетика и закон» Сайт организации - БФУ им. И. Канта, https://www.kantiana.ru/news/doklad-uchenykh-bfu-priznali-luchshim-na-konferentsii-vrach-patsient-obshchestvo-immunologiya-geneti/ (год публикации - )

6. - Ученые БФУ выступили с докладами на конференции для практикующих врачей в Сочи Сайт организации - БФУ им. И. Канта, https://www.kantiana.ru/news/uchenye-bfu-vystupili-s-dokladami-na-konferentsii-dlya-praktikuyushchikh-vrachey-v-sochi/ (год публикации - )