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 20-75-10006
НазваниеМитохондриальные транспортные системы при дистрофии Дюшенна: поиск молекулярных мишеней и разработка подходов для коррекции патологии
Руководитель Дубинин Михаил Васильевич, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Марийский государственный университет" , Республика Марий Эл
Конкурс №50 - Конкурс 2020 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-401 - Молекулярная и клеточная медицина
Ключевые слова мышечная дистрофия Дюшенна, митохондрии, кальций, митохондриальная пора, митохондриальный АТФ-чувствительный К+ канал, пермеабилизация мембран, апоптоз, ионный транспорт
Код ГРНТИ34.15.35
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Мышечная дистрофия Дюшенна – наследственное прогрессирующее заболевание мышечной системы, в основе развития которой лежат мутации гена дистрофина, расположенного в локусе Xp21.2. Это приводит к тяжелому отсутствию (<5%) дистрофина, белка мембраны мышечных клеток, необходимого для поддержания структуры и функции мышц. В свою очередь, это вызывает патологические изменения в структуре и функциях как скелетной, так и сердечной мышечной ткани, сопровождающейся снижением мышечной силы и выносливости организма, а также развитием кардиомиопатии, аритмии и умственной отсталости. Известно, что развитие внутриклеточных патологических процессов, сопровождающих дистрофию Дюшенна, ассоциировано с дисфункцией митохондрий. При мышечной дистрофии Дюшенна эти органеллы претерпевают значительные морфологические и функциональные изменения. В частности, установлено, что миопатия сопровождается нарушением работы системы окислительного фосфорилирования митохондрий, гиперпродукцией активных форм кислорода, открытием MTP поры, что приводит к митоптозу и, в конечном счете, некрозу клетки. Считается, что изменения в работе митохондрий при целом ряде патологий (в том числе при миодистрофии Дюшенна) преимущественно обусловлены дисрегуляцией гомеостаза ионов кальция и калия. Таким образом, можно полагать, что коррекция работы систем транспорта ионов кальция и калия будет приводить к ослаблению патологических последствий дистрофии Дюшенна. В связи с этим основной целью данного проекта является изучение молекулярных механизмов дисфункции митохондрий сердечной и скелетной мускулатуры при развитии дистрофии Дюшенна и исследование возможности коррекции этой патологии с помощью метаболических и фармакологических модуляторов митохондриальных каналов и пор. В качестве эффекторных структур, которые могут быть использованы для коррекции митохондриальной дисфункции при дистрофии Дюшенна, будут рассмотрены кальций-транспортирующие системы митохондрий (MCU, NCLX), калиевые каналы (кальций-активируемый калиевый канал BKCa, Kv1.3 и АТФ-зависимый калиевый канал), а также такое патологическое явление как открытие MPT поры (Mitochondrial Permeability Transition pore). Как известно, эти митохондриальные системы участвуют в регуляции ионного гомеостаза клетки, скорости образования активных форм кислорода (митохондральный АТФ-зависимый К+ канал) и активации клеточной гибели (MPT пора). Открытия недавнего времени (в частности, определение молекулярной структуры митохондриального кальциевого унипортера и АТФ-зависимого калиевого канала, а также некоторых возможных компонентов порового комплекса МРТ) позволяют по-новому оценить механизмы возникновения и развития многих патофизиологических процессов, связанных с митохондриями, и понять, как можно их можно регулировать. В настоящем проекте на модели дистрофин-дефицитных мышей линии C57BL/10ScSn-mdx будут продолжены работы по выяснению особенностей транспорта ионов Са2+, а также индукции MPT поры в митохондриях скелетной мускулатуры и сердца. Наряду с этим впервые будут установлены функциональные параметры транспорта К+ в митохондриях дистрофин-дефицитных животных и проведен сравнительный анализ количества белков, входящих в состав калиевых каналов (АТФ-зависимый калиевый канал, Kv1.3, кальций-активируемый калиевый канал BKCa) у контрольных и mdx животных, а также определен уровень экспрессии генов, кодирующих эти белки. Важной задачей данного проекта будет исследование того, как применение модуляторов данных структур in vivo влияет на развитие митохондриальной дисфункции и патологические изменения тканей сердца и скелетной мускулатуры при дистрофии Дюшенна. Выполнение этой части проекта позволит ответить на вопрос о роли данных митохондриальных структур в прогрессирующем развитии этой патологии. В рамках этой задачи будет оценено действие нового ингибитора MPT поры алиспоривира, обладающего кардиопротекторным эффектом. Также будет оценено влияние модуляторов митохондриальных калиевых каналов – уридина и NS1619 на митохондриальную дисфункцию. Будет определено, как эти соединения влияют на изменения в экспрессии генов PGC-1α (белка, ответственного за митохондриальный биогенез), митофузина 2 и DRP1 (белков, ответственных за процессы слияния и деления митохондрий) в модели дистрофии Дюшенна. С помощью электронной микроскопии будет установлено влияние этих модуляторов in vivo на ультраструктурные изменения митохондрий при данной патологии. Будет определено, как введение данных соединений животным влияет на основные параметры функционирования митохондрий скелетной мускулатуры и сердца дистрофин-дефицитных мышей (процессы дыхания и окислительного фосфорилирования), а также степень резистентности митохондрий к открытию MPT поры, ионный транспорт и продукцию активных форм кислорода. Перспективным направлением настоящего проекта станет разработка нового подхода для лечения патологии скелетной мускулатуры при миодистрофии Дюшенна, основанного на заместительной терапии митохондрий. Планируется отработать методику ускоренного получения чистой фракции интактных и функционально-активных митохондрий, пригодных для трансплантации в ткани животных с патологией. Планируется исследовать, как трансплантированные аллогенные митохондрии влияют на энергетический метаболизм клеток скелетной мускулатуры мышей с миодистрофией. В частности, будет установлено влияние инъекций функционально-активных аллогенных митохондрий на физическую мышечную активность животных с миодистрофией. Таким образом, полученные в проекте данные позволят оценить перспективность использования модуляторов митохондриальных функций, а также заместительной терапии митохондриального материала для комплексной терапии миодистрофии.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ