Активные формы кислорода: роль в регуляции тонуса системных артерий в период раннего постнатального онтогенеза

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 23-25-00056

НазваниеАктивные формы кислорода: роль в регуляции тонуса системных артерий в период раннего постнатального онтогенеза

Руководитель Швецова Анастасия Алексеевна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва

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; 05-104 - Физиология

Ключевые слова активные формы кислорода, артерии, онтогенез, гладкая мышца, эндотелий, регуляция сосудистого тонуса

Код ГРНТИ34.39.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на выявление вазомоторной роли эндогенных активных форм кислорода (АФК) в артериях большого круга кровообращения в период раннего постнатального онтогенеза. АФК, молекулы с высокой реакционной способностью, на протяжении многих лет рассматривались в качестве негативных регуляторов, оказывающих пагубное влияние на функционирование многих систем, в том числе и сердечно-сосудистой. Действительно, развитие ряда сердечно-сосудистых заболеваний связывают с избыточной продукцией АФК. Новорожденный организм при переходе от плацентарного дыхания к легочному резко сталкивается с высоким количеством кислорода в окружающей среде, что повышает риск окислительного стресса. Гиперпродукция АФК в таком случае часто сопровождается развитием персистирующей легочной гипертензии новорожденных. В то же время, показано, что АФК обладают важной регуляторной ролью в тех же легочных сосудах новорожденных. Перераспределение кровотока к легким в момент рождения происходит за счет двух процессов, происходящих единовременно: снижения сопротивления легочных сосудов и сокращения артериального протока, соединяющего легочный ствол и аорту плода. Доказано, что данные процессы происходят с участием АФК. Тем не менее, практически ничего не известно о вазомоторной роли АФК в сосудах большого круга кровообращения, играющих ключевую роль в регуляции системного артериального давления, в период раннего постнатального онтогенеза, что определяет научную новизну предполагаемого проекта. Важно отметить, что и уровень системного артериального давления, и механизмы регуляции тонуса артерий у новорожденных в значительной степени отличаются от таковых у взрослых животных. Более того, исследования последних лет продемонстрировали важную регуляторную роль АФК в процессах роста и пролиферации клеток сосудов – процессах, активно протекающих в организме на ранних этапах постнатального онтогенеза. В то же время для нивелирования пагубных последствий окислительного стресса новорожденных в клинике применяют антиоксидантную терапию. Неизвестно, как такая терапия может повлиять на развитие сердечно-сосудистой системы и функционирование ее системного отдела. Таким образом, данный проект является актуальным как с фундаментальной, так и с практической точек зрения. При решении задач проекта будет использован комплекс современных функциональных, биохимических и молекулярно-биологических методик, что позволит составить наиболее полную картину физиологической роли АФК в регуляции тонуса артерий большого круга кровообращения у молодого организма по сравнению со взрослым.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Швецова А.А., Гайнуллина Д.К., Тарасова О.С. РОЛЬ АКТИВНЫХ ФОРМ КИСЛОРОДА В РЕГУЛЯЦИИ ТОНУСА КРОВЕНОСНЫХ СОСУДОВ В ПЕРИНАТАЛЬНОМ И РАННЕМ ПОСТНАТАЛЬНОМ ОНТОГЕНЕЗЕ Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова, Том 109, № 12 (2023), С. 1742-1762 (год публикации - 2023)
10.31857/S0869813923120105

2. Швецова А.А., Борзых А.А., Кузьмин И.В., Кирюхина О.О., Селиванова Е.К., Гайнуллина Д.К., Тарасова О.С. ФИЗИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ САМОК КРЫС ВО ВРЕМЯ БЕРЕМЕННОСТИ ПРИВОДИТ К УВЕЛИЧЕНИЮ СОКРАТИТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ АРТЕРИЙ ПОЧКИ НОВОРОЖДЕННОГО ПОТОМСТВА Рецепторы и внутриклеточная сигнализация. Сборник статей., Том 1, стр. 120-125 (год публикации - 2023)

3. Швецова А.А., Хлыстова М.А., Макуха Ю.А., Шатеева В.С., Борзых А.А., Гайнуллина Д.К., Тарасова О.С. Reactive oxygen species augment contractile responses of saphenous artery in 10-15-day-old but not adult rats: Substantial role of NADPH oxidases Free Radical Biology and Medicine, Free Radical Biology and Medicine. — 2024. — Vol. 216. — P. 24–32. (год публикации - 2024)
10.1016/j.freeradbiomed.2024.03.005

4. Шатеева В.С., Симоненко С.Д., Хлыстова М.А., Селиванова Е.К., Борзых А.А., Гайнуллина Д.К., Швецова А.А. Perinatal hypoxia augments contractile impact of NADPH oxidase-derived ROS in early postnatal rat arteries Pediatric Research (год публикации - 2024)
10.1038/s41390-024-03466-z

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
За 2024 год (второй год выполнения Проекта) нам удалось сравнить продукцию активных форм кислорода (АФК, а именно – супероксидного анион-радикала O2•-) в ткани подкожной артерии (артерии системного кровообращения) крысят в периоде раннего постнатального онтогенеза и взрослых животных. Мы показали, что для сосудов крысят характерна гораздо более высокая продукция O2•- по сравнению с сосудами взрослых животных. Примечательно, что существенная часть этих АФК в сосудах крысят продуцируется NADPH-оксидазным ферментативным комплексом. Кроме того, впервые мы изучили механизмы вазомоторного влияния продуцируемых NADPH оксидазами АФК в артериях крыс раннего постнатального периода. Оказалось, что продуцируемые NADPH оксидазами АФК опосредуют свое мощное сосудосуживающее действие путем активации потенциал-управляемых кальциевых каналов L-типа (LTCC). Наконец, мы впервые показали, что среди всех изоформ NADPH оксидаз основной функциональный вклад в регуляцию тонуса артерий крысят вносит вторая изоформа NOX2. Помимо NADPH-оксидаз, еще одним важным источником АФК в клетках сосудов являются ферменты супероксиддисмутазы (SODs), которые обеспечивают превращение супероксидного анион-радикала в пероксид водорода (H2O2). Полученные нами результаты указывают на то, что продуцируемый Cu,Zn-SODs H2O2 обладает проконстрикторным (сосудосуживающим) действием в артериях крысят. Мы впервые продемонстрировали, что в сосудах крысят функциональный вклад цитоплазматической и внеклеточной изоформ супероксиддисмутаз (Cu,Zn-SODs) напрямую зависит от активности эндотелия. А именно, в присутствии эндотелия активность Cu,Zn-SODs оказываются существенно подавлены. Данные проведённого нами ингибиторного анализа показали, что эндотелиальный NO негативно влияет на функциональный вклад Cu,Zn-SODs в сосудах крысят. Наши данные указывают на то, что последнее связано с прямым нитрозилированием Cu,Zn-SODs, а не с фосфорилированием их киназами, активирующимися в ходе запуска NO-зависимого сигнального пути в гладкомышечных клетках сосудов.

Публикации

Возможность практического использования результатов
Результаты, полученные в рамках данного Проекта, могут быть полезны специалистам отделений интенсивной терапии и реанимации новорожденных, а также отделениям патологии новорожденных и недоношенных детей. Известно, что антиоксидантная терапия широко используется в клинике для нейтрализации последствий «кислородно-радикальной болезни» новорожденных. Результаты нашего исследования показывают, что АФК могут играть важную регуляторную роль в периферических артериях в раннем постнатальном периоде, обеспечивая «физиологическое» сокращение артерий. Таким образом, необходимо учитывать возможное влияние антиоксидантной терапии на тонус системных артерий новорожденных, который является ключевым фактором, определяющим уровень системного артериального давления.