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 23-25-00344
НазваниеИсследование механизмов постишемического нейрогенеза под влиянием стимулятора на основе экстрактов Байкальских и немодельных организмов in vitro/in vivo
РуководительМоргунова Мария Михайловна,
Организация финансирования, регион Общество с ограниченной ответственностью "Гринтех Байкал", Иркутская обл
| Период выполнения при поддержке РНФ | 2023 г. - 2024 г. |
Конкурс№78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».
Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины, 05-106 - Нейробиология
Ключевые словаишемический инсульт, нейрогенез, нейродегенерация, окислительный стресс, масс-спектрометрия, протеомика
Код ГРНТИ34.57.21
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Основные причины смерти в мире связаны с тремя большими группами заболеваний: сердечно-сосудистые, респираторные и неонатальные патологические состояния. В 2019 г. на 10 основных причин смерти пришлось 55% от зарегистрированных в мире случаев. Инсульт является второй ведущей причиной смертности, на эту причину приходится приблизительно 11% от общего числа смертей. Серьезные опасения вызывает тот факт, что после перенесенной пневмонии, вызванной Covid-19, риск инсульта вырастает на 6 %. Таким образом, в группу риска в связи с пандемией попадают не только люди пожилого возраста, но и работоспособное население. Крайне важным аспектом на сегодняшний день является поиск способов успешной реабилитации после перенесенного инсульта и разработка новых подходов к стимуляции процессов регенерации нервных тканей головного мозга.
В настоящее время существует два основных подхода к изучению восстановления мозга после ишемического инсульта. Один из них связан с введением стволовых клеток в повреждённый мозг. Другой подход направлен на стимуляцию эндогенных процессов восстановления, в частности, постнатального нейрогенеза. Множество исследований на моделях животных демонстрируют, что нейрогенез в основном усиливается после ишемии, однако, несмотря на усиленную пролиферацию и миграцию нейрональных предшественников к зоне инсульта, большинство новых нейронов погибает, так и не успев созреть. Кроме того, усиление нейрогенеза в патологическом состоянии происходит в основном за счёт рекрутинга новых стволовых клеток, а не за счёт дополнительных делений клеток-предшественниц. Таким образом, эндогенных репаративных механизмов недостаточно, и необходим поиск новых активаторов пролиферации, выживания и созревания новых нейронов.
Настоящее исследование направленно на изучение влияния экстрактов немодельных организмов на процессы как постнатального нейрогенеза, вызванные ишемией мозга у крыс, так и изучение влияния экстрактов на процессы пролиферации, созревания и выживания культуры клеток in vitro в условиях окислительного стресса. Так же в ходе исследования будет определены возможные пути регуляции этих процессов. В качестве потенциальных регуляторов постишемического нейрогенеза в данном исследовании рассматриваются вторичные метаболиты немодельных организмов (водоросли, грибы) как активаторов нейрогенеза, протекторов апоптоза и противовоспалительных агентов. Ранее в наших исследованиях (результаты которых опубликованы в российских и международных научных изданиях) вторичные метаболиты, выделенные из эндемичных байкальских водорослей и грибов - деликатесов трюфелей, показывали противовоспалительные, антиоксидантные и антибиотические свойства. Испытание данных молекул на процессы постишемического нейрогенеза ранее не проводились, однако данное исследование может позволить выявить кандидатов для лечения последствий тяжелых нейродегенеративных заболеваний и будет иметь значимые научные результаты.
Ожидаемые результаты
Полученные результаты исследования представляются крайне значимыми для понимания механизма нейрогенезной активности, его возможных регуляторов, а так же возможных способов облегчения состояния людей, перенесших ишемию головного мозга.
Основными результатами проекта будут являться:
1) Оценка пути нейрогенеза в условиях окислительного стресса на моделях клеточных культур и оценка приживаемости образованных нервных клеток в ответ на использование экстрактов.
2) Оценка противовоспалительного, антиоксидантного эффекта экстрактов в процессах нейрогенеза в условиях окислительного стресса на моделях клеточных культур.
3) Оценка пути нейрогенеза в постишемический период у взрослых крыс и оценка приживаемости нервных клеток в ответ на использование экстрактов.
4) Оценка восстановления когнитивных способностей взрослых крыс после ишемического инсульта под воздействием стимуляторов на основе экстрактов грибов и водорослей
В совокупности, полученные данные могут первично охарактеризовать общий терапевтический эффект экстрактов, а так же идентифицировать соединения, обладающих нейрогенезной активностью в постинсультной терапии. Полученные данные могут стать заделом для дальнейших НИОКР по разработке лекарственных средств.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В ходе исследования для черного трюфеля, произрастающего на территории России, проведен качественный анализ вторичных метаболитов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии, сопряженной с масс-спектрометрией высокого разрешения. Для идентификации вторичных метаболитов столь малоизученного объекта как российский черный трюфель, в данном исследовании применили подход с использованием молекулярных сетей. Данный подход позволил идентифицировать новые, ранее не описанные для данного объекта химические соединения. Для черного трюфеля было идентифицировано 45 соединений. Использование правила пяти Липински позволило выделить 25 основных соединений - кандидатов, обладающих проницаемостью через клеточные мембраны, и способных стать предметом интереса в области медицинского использования. Дальнейшее проведенное исследование показало наличие биологически активных веществ в экстрактах черного трюфеля, способных взаимодействовать с ацетилхолинэстеразой, бутирилхолинэстеразой и моноаминоксидазой. Ингибирование активности холинэстераз и моноаминоксидазы является эффективной стратегией, применяемой при лечении основных нейродегенеративных заболеваний. С высокой вероятностью, обнаруженные вещества смогут контролировать патологические процессы, возникающие при ишемическом инсульте. Особый интерес вызывают такие соединения как Рускогенин, Поланразин Б, Пилокарпин, Изонерилгераниоловая кислота, которые обладают аффинностью к бутирилхолинэстеразе. Показано, что метиловый эфир гидроксикоричной кислоты, содержащийся в экстракте черного трюфеля обладает аффинностью по отношению к ацетилхолинэстеразе.
Впервые в черном трюфеле обнаружены такой класс веществ как циклические пептиды. Интерес к циклопептидам обусловлен их обширным биологическим действием, такими, как противомикробная, инсектицидная, цитотоксическая, противораковая активность. Поэтому они имеют большой потенциал в качестве лекарственных препаратов. Есть предположения, что ключевым свойством циклических пептидов является баланс между мембранной проницаемостью и растворимостью, так как их конформационная гибкость зависит от растворителя. В данном исследовании мы не использовали молекулярный докинг для данного класса веществ в виду вышеуказанной особенности данных соединений. Однако, коллектив проекта планирует провести дальнейшие исследования биологической активности выделенных соединений.
Впервые было показано, что черный трюфель является источником биогенных аминов, таких как дофамин, серотонин и гистамин. Вклад данных веществ в процессы нейрогенеза хорошо изучен и описан, что свидетельствует о вероятном влиянии экстрактов на процессы нейрогенеза в клеточных культурах.
В ходе проекта было показано, что основной вклад в химический состав перидия вносят стеролы и ненасыщенные жирные кислоты, в то время как основной состав глебы представлен ненасыщенными жирными кислотами. Все жирные кислоты и низкомолекулярные метаболиты обнаружены как в образцах перидия, так и в образцах глебы. В то же время был идентифицирован специфический маркер глебы плодового тела эргоста-4,6,8(14),22-тетраен-3-он. Данное химическое соединение идентифицировано только в образце глебы. Известно, что жирные кислоты могут обладать биологической активностью и могут быть использованы в медицинских целях. Жирные кислоты омега-3 и омега-6 являются биосинтетическими предшественниками эйкозаноидов, вследствие чего способны оказывать значительное влияние на метаболические функции организма. Таким образом, выявлено, что T. macrosporum, собранный в России, по качеству и количеству жирных кислот не уступает черному трюфелю, собираемому в Италии. Вместе с тем, ранее проведенные исследования выявили, что потребление жирных кислот может привести к снижению общего количества жиров в крови (холестерина) и снижать риск сердечно-сосудистых заболеваний. Недостаточное потребление незаменимых жирных кислот может вызвать множество проблем, таких как дерматит, иммуносупрессия и сердечная дисфункция.
В результате оценки антиоксидантной активности, показано, что общий метанольный экстракт плодовых тел черного трюфеля содержит 295,98 мг/г фенольных соединений. По содержанию фенольных веществ, 2 г трюфелевых грибов удовлетворяют суточную норму потребления фенольных соединений для взрослого человека по данным методических рекомендаций ВОЗ.
Таким образом, работы, проведенные в первый год проекта были направлены на всестороннее изучение состава экстрактов природного происхождения.
Публикации
1. Моргунова М.М., Шашкина С.С., Малыгина Е.В., Дмитриева М.Е., Тигунцева Н.П., Белышенко А.Ю., Власова А.А., Евстафьев С.Н., Аксёнов-Грибанов Д.В. Preliminary Assessment of Fatty-Acid Composition and Low-Molecular-Mass Natural Compounds from Russian Truffle Tuber macrosporum Chemistry of Natural Compounds, Т. 59. – №. 4. – С. 759-761. (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1007/s10600-023-04103-7