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 23-75-00009

НазваниеАссоциация прямых ультраструктурных характеристик митохондрий в кардиомиоцитах и косвенных признаков митохондриальной дисфункции с клиническим течением и исходами хронической сердечной недостаточности

Руководитель Гарганеева Алла Анатольевна, Доктор медицинских наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук" , Томская обл

Конкурс №79 - Конкурс 2023 года по мероприятию «Проведение исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

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

Ключевые слова Хроническая сердечная недостаточность, прогноз, митохондриальная функция, митохондриальная ДНК, кардиомиоцит, электронная микроскопия, ОФЭКТ, цитохром С, кардиореспираторный нагрузочный тест

Код ГРНТИ76.29.30


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Несмотря на достижения современной медицинской науки, остаточный риск сердечно-сосудистых осложнений при хронической сердечной недостаточности (ХСН) характеризуется высоким уровнем, а смертность больных с ХСН в 10 раз превышает общепопуляционный показатель [Greene S.J. et al. Circ Heart Fail. 2020; 13(6): e007132]. Согласно современным представлениям, митохондриальная дисфункция может быть фундаментальной основой развития и прогрессирования ХСН, в том числе у пациентов, перенесших реваскуляризацию миокарда [Holley CT, et al. J Card Surg. 2015;30(2):224-31. doi: 10.1111/jocs.12477 Bøtker H.E., et al. J Cell Mol Med. 2020;24(5):2717-2729. doi: 10.1111/jcmm.14953]. Процессы слияния, деления митохондрий и митофагии направлены на поддержание клеточного гомеостаза. Изменение баланса этих процессов может привести к накоплению поврежденных органелл с нарушенными функциями. У пациентов с ХСН дисфункциональные митохондрии характеризуются дисперсией размеров, дезорганизацией крист, изменением локализации относительно миофибрилл [Unno K, et al. Eur Heart J. 2009;30(15):1853-62. doi: 10.1093/eurheartj/ehp184]. Вместе с тем, на сегодняшний остается дискутабельной тема о влиянии митохондриальной дисфункции на прогноз и клиническое течение ХСН. Прямое изучение структурно-функциональных особенностей митохондрий в кардиомиоцитах человека является крайне сложной задачей, в связи с чем, подобные исследования проводятся крайне редко и на очень ограниченных когортах [Hayashi D, et al. J Am Coll Cardiol. 2013;61(19):2007-17. doi: 10.1016/j.jacc.2013.01.074]. В планируемом исследовании, благодаря продолжительному времени набора исследуемого материала, будет изучена ультраструктура митохондрий в крупной когорте пациентов, составляющей от 45 до 60 человек. Коллектив исследователей более 10 лет занимается изучением вопросов клинического течения и исходов ХСН, в том числе после реваскуляризации миокарда. Исследователи принимали участие в крупных российских и международных эпидемиологических программах по ХСН (ЭПОХА-О-ХСН, ID-CHF, EORP Heart Failure III Registry). Были изучены ассоциации ряда генетических полиморфизмов, маркеров апоптоза и воспаления с развитием неблагоприятных сердечно-сосудистых событий у больных с ХСН, перенесших реваскуляризацию миокарда. Вместе с тем, для понимания фундаментальных основ развития и прогрессирования ХСН ишемической этиологии необходимо масштабное прямое изучение ультраструктуры кардиомиоцитов с акцентом на состояние митохондрий в данной когорте больных. В связи с этим, целью настоящего исследования является изучение ассоциации митохондриальной дисфункции с клиническим течением и исходами ХСН ишемической этиологии, а также оценка степени соответствия косвенных критериев митохондриальной дисфункции прямым ультраструктурным характеристикам митохондрий в кардиомиоцитах. Выполнимость поставленной цели обусловлена высокой квалификацией членов мультидисциплинарной научной команды, наличием опыта проведения совместных исследований, сотрудничеством с ведущей лабораторией по электронной микроскопии биологических тканей в России (ЦКП "Субдиффракционная микроскопия" НИИ ФХБ имени А.Н.Белозерского МГУ). Планируется проспективное одноцентровое исследование с включением 45-60 пациентов. У всех больных будет производиться забор биоптатов из ушка правого предсердия, а также забор и консервация крови и ее производных. Будет осуществлена электронная микроскопия образцов миокарда для оценки ультратруктуры митохондрий кардиомиоцитов. Результаты прямого исследования митохондрий будут сопоставлены с косвенными признаками митохондриальной дисфункции: регистрацией феномена усиленного вымывания радиофармпрепарата из миокарда, увеличением числа копий митохондриальной ДНК и концентрации цитохрома С в крови, принадлежностью митохондриальной ДНК к гаплогруппе К. Полученные результаты в каждой из задач исследования будут иметь высокую научную значимость и публикационный потенциал.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


 

Публикации

1. Гарганеева А.А., Кужелева Е.А., Тукиш О.В., Витт К.Н., Андреев С.Л., Муслимова Э.Ф., Корепанов В.А., Афанасьев С.А., Гуля М.О., Сыромятникова Е.Е., Владимирова Е.А., Степанов И.В. Возможности диагностики митохондриальной дисфункции при хронической сердечной недостаточности Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины, Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины. 2024;39(3):51–57 (год публикации - 2024)
10.29001/2073-8552-2024-39-3-51-57


Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В 2024 году все запланированные работы выполнены в полном объеме. Продолжен набор исследуемой группы: за отчетный период в исследование включено 20 пациентов (100% от запланированного количества). Всем пациентам проведено комплексное клиническое обследование, кардиопульмональный нагрузочный тест, однофотонная эмиссионная компьютерная томография миокарда (ОФЭКТ). Произведен забор крови на этапе до проведения коронарного шунтирования (КШ), а также на третий, пятый, седьмой и десятый день после КШ. Проведены процедуры по выделению митохондриальной ДНК (мтДНК) из образцов крови. Проведен иммуноферментный анализ с определением концентрации NTproBNP (270 (170;375) пг/мл) и цитохрома С (21 (17,4; 30) нг/мл). Проведено определение полиморфизмов мтДНК: 9055GA, 3010GA, 7028CT. Все пациенты были носителями замены 9055G; 12 пациентов – 3010A, 21 пациент – 3010G; 12 пациентов – 7028С, 14 пациентов – 7028T. Осуществлено определение числа копий мтДНК в плазме крови и в лейкоцитах периферической крови. Произведена оценка дыхательной функции изолированных митохондрий (МТХ) лейкоцитов периферической крови. Было установлено снижение степени сопряжения процессов окисления и фосфорилирования в митохондриях лейкоцитов периферической крови у всех пациентов, включенных в исследование (2,3 (1,5;2,8) усл.ед.). У всех пациентов осуществлен интраоперационный забор участка миокарда из ушка правого предсердия, с последующей пробоподготовкой и электронной микроскопией. Осуществлено проспективное наблюдение за пациентами, включенными в исследование в 2023 году. За годичный период наблюдения, повторная госпитализация в связи с прогрессированием заболевания потребовалась 6 пациентам. У трех пациентов развился летальный исход. Был предложен новый количественный показатель оценки структурного состояния МТХ кардиомиоцитов ушка правого предсердия – «Общая площадь межфибриллярных митохондрий» - Sмтх, равный отношению суммарной площади MTX, расположенных между сократительными волокнами кардиомиоцита, к общей площади межфибриллярного пространства. Убедительно показана связь данного показателя с общим функциональным статусом пациентов с ХСН, характеризующимся пройденной дистанцией в тесте 6-минутной ходьбы (r=0,478, p=0,002) и величиной пикового потребления кислорода при нагрузке (r=0,478, p=0,002). Установлена связь Sмтх с характером клинического течения ХСН: при наличии у пациента эпизода острой декомпенсации ХСН (ОДСН) в течение 12 месяцев до включения в исследование, показатель Sмтх оказался существенно меньше, чем у пациентов со стабильным течением ХСН («точка отсечения» Sмтх < 32% (чувствительность 79 % и специфичность 48 %)). Была выявлена обратная корреляционная связь Sмтх с уровнем NTproBNP (r=-0,345, р=0,002), что подтверждает значимость нарушений митохондриальной структуры в развитии и прогрессировании ХСН. Изучены корреляционные связи Sмтх с косвенными признаками митохондриальной дисфункции: с концентрацией цитохрома С (r=0,3, р=0,009), числом копий мтДНК в лейкоцитах крови (r=0,385, р=0,022) и величиной дыхательного контроля в МТХ лейкоцитов крови (r=0,281, р=0,024). Таким образом, исследованные косвенные признаки митохондриальной дисфункции статистически значимо коррелируют с показателем общей площади межфибриллярных митохондрий по данным электронной микроскопии, что свидетельствует о перспективности их использования в рутинной клинической практике. На основании количественной оценки протяженности мембран МТХ рассчитывали показатель, равный соотношению длин внешней и внутренней мембран МТХ. Среднее значение длины внешней мембраны МТХ составило 12,5 ± 3,3 пикселей, внутренней мембраны - 53,5±27,6 пикселей, соотношения длины внешней мембраны к внутренней - 0,27±0,1. Данный показатель продемонстрировал статистически значимую положительную корреляционную связь (r = 0,32; р=0,05) со скоростью вымывания радиофармпрепарата из миокарда по результатам ОФЭКТ, что обладает высокой степенью научной и практической значимости. Проект был выбран в числе лучших для представления в рамках Всероссийской онлайн-конференции «Научные мосты: результаты грантополучателей РНФ». Были доложены промежуточные результаты работы, которые получили положительную оценку присутствующих экспертов и представителей Российского научного фонда (https://docs.google.com/document/u/0/d/1Jt06ubTWAIHCD4JvUfYfAbC_-phtR4fvP4UQ6ULwgFU/mobilebasic?pli=1). Опубликовано/принято к публикации три статьи в журналах, индексируемых в Web of Science/Scopus. Представлено три устных и два постерных доклада на российских конференциях с международным участием. Таким образом, запланированный объем работ на 2024 год полностью выполнен. Полученные научные результаты обладают высокой значимостью и опубликованы или приняты к публикации в ведущих российских журналах, индексируемых в международных базах данных, а также доложены на всероссийских конференциях с международным участием, в том числе Российском национальном конгрессе кардиологов.

 

Публикации

1. Кужелева Е.А., Гарганеева А.А., Тукиш О.В., Витт К.Н., Андреев С.Л., Сыромятникова Е.Е., Владимирова Е.А. Общая площадь межфибриллярных митохондрий в кардиомиоцитах ушка правого предсердия как показатель функционального состояния сердечно-сосудистой системы при хронической сердечной недостаточности Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 2024, Том 178, № 10, 497-502. DOI 10.47056/0365-9615-2024-178-10-497-502 (год публикации - 2024)
10.47056/0365-9615-2024-178-10-497-502

2. Гарганеева А.А., Тукиш О.В., Кужелева Е.А., Муслимова Э.Ф., Гуля М.О., Жаргасова В.А., Попов С.В. Сердечная недостаточность и митохондриальная дисфункция: методы исследования в эксперименте и клинической практике ACTA BIOMEDICA SCIENTIFICA, Acta biomedica scientifica. 2025; 10(1): 103-114 (год публикации - 2025)
10.29413/ABS.2025-10.1.11


Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В 2025 году в исследование было включено 20 пациентов, что соответствует плану работы. Всем пациентам проведен полный комплекс запланированного лабораторно-инструментального обследования, продолжено создание биобанка крови и ее производных, митохондриальной ДНК. Всего за три года работы в исследуемую когорту включено 60 пациентов. Получено более 500 микрофотографий КМЦ при увеличении 5000 и 15000 раз. Таким образом, настоящее исследование является одним из крупнейших в мире по изучению ультраструктуры митохондрий кардиомиоциотов (КМЦ) при хронической сердечной недостаточности (ХСН). Клинические, лабораторные, инструментальные данные, результаты проспективного наблюдения и показатели ультраструктуры митохондрий внесены в базу данных Excel. Получено свидетельство о регистрации базы данных (№ 2025625399, от 22.11.2025 Бюл. № 12). Коллективом авторов за время выполнения проекта разработано 3 новых показателя для количественного описания ультраструктуры митохондрий КМЦ, убедительно доказана их клиническая значимость. В частности, для предложенного ранее в рамках выполнения данного проекта показателя Общей площади межфибриллярных митохондрий в текущем году подтверждено наличие статистически значимых ассоциаций с клиническими проявлениями ХСН при увеличении численности когорты исследования. Так, данный параметр коррелировал с толерантностью к физической нагрузке по данным теста с шестиминутной ходьбой (ТШХ) (r=0,483, p = 0,002) и кардиопульмонального нагрузочного тестирования (r=0, 0,593, p = 0, 0,033), пиковым потреблением кислорода при нагрузке (r=0, 0,395, p = 0, 0,012) и уровнем NT-proBNP (r=0, –0,472, p = 0,017). В отчетный период продолжен анализ внутренней структуры митохондрий, рассчитываемый как отношение длины внешней мембраны митохондрий, к длине внутренней мембраны. Согласно проведенному анализу, медиана данного параметра в исследуемой группе составила 31 (25;37) %. Продемонстрирована его связь с величиной фракции выброса (ФВ) левого желудочка (r=–0,593, p = 0,033). Впервые в мире предложен суммарный расчетный показатель, отражающий как количество и плотность расположения митохондрий между миофибриллами, так и внутреннюю структуру данных органелл, рассчитанный как отношение показателя «Общая площадь межфибриллярных митохондрий» к показателю «Отношение длины внешней мембраны к длине внутренней мембраны». Медианные значения суммарного показателя составили - 1,4 (0,95; 2). Его клиническая значимость была подтверждена наличием статистически значимых различий у пациентов с наличием и отсутствием фибрилляции предсердий (ФП): 1,75 (1,28; 2,39) – в группе пациентов без ФП и 0,96 (0,89; 1,54) – при наличии ФП (р=0,021). За отчетный период проанализированы ассоциации полиморфизмов мтДНК (C7028T, G3010A и G9055A) с тяжестью течения ХСН. Выявлено, что среди пациентов с умеренно сниженной ФВ аллель 7028T встречался в 2 раза чаще, чем среди пациентов с низкой ФВ (78,9% против 34,9%, p = 0,002). При низкой ФВ среди пациентов с дилатацией правого предсердия частота аллеля 7028С составила 8 (44,4%), аллеля 7028T – 10 (55,6%); без дилатации – 20 (80,0%) и 5 (20,0%) (p = 0,024). Частота аллеля 3010A была меньше среди пациентов с потребностью в диуретической терапии, чем среди лиц, не принимавших диуретики (8,6% против 30,8%, p = 0,005). Проанализирована динамика числа копий митохондриальной ДНК в крови в периоперационном периоде аортокоронарного шунтирования (АКШ) и изучены ассоциации данного показателя с клиническим течением ХСН. Согласно полученным результатам, медиана числа копий мтДНК в плазме крови составила 4,7 (3,2; 7,57) млн копий на 1 мл до АКШ. На 3 день после операции число копий мтДНК в плазме составило 2,7 (2,24; 5,93) млн копий на 1 мл, на 5 день — 9,7 (3,3; 13,1) млн копий на 1 мл, на 7-й день — 11,3 (7,27; 19,85) млн копий на 1 мл, и на 10 день — 11,8 (11,45; 18,01) млн копий на 1 мл. У пациентов с развитием послеоперационных осложнений регистрировалось значительное увеличение числа копий мтДНК в плазме на 129,9% (17,23; 231,4) на 10 день после АКШ. Тогда как в группе пациентов без развития осложнений значение данного параметра оставалось стабильным (динамика — 11,36% (-47,48; 57,70) (p=0,04)). Относительно другого косвенного маркера митохондриальной дисфункции - цитохрома С, также получены новые научные данные, свидетельствующие об ассоциации его повышенных концентраций с уменьшением дистанции ТШХ (р=0,048), более низкими показателями качества жизни (р=0,046) и ФВ левого желудочка (р=0,029). В рамках реализации проекта в 2025 году опубликовано 2 статьи (одна в журнале Q2 - JOURNAL OF GERIATRIC CARDIOLOGY), принято к публикации – 3 статьи в журналах, индексируемых в международных базах данных WoS/Scopus, что соответствует заявленному плану работы на 2025 год. Представлено 6 устных докладов на международных и российских конференциях. Исполнитель проекта Сыромятникова Е.Е. под руководством Гарганеевой А.А. удостоена 2 места в конкурсе молодых ученых Российского национального конгресса кардиологов с докладом «Митохондрии и сердечная недостаточность: исследование ассоциации количественных параметров ультраструктуры митохондрий кардиомиоцитов с тяжестью клинических проявлений сердечной недостаточности», что подтверждает актуальность и высокую научную значимость данного исследования. Таким образом, запланированный объем работ на 2025 год полностью выполнен. Полученные научные результаты обладают высокой и практической значимостью, позволяют сформулировать новые научные гипотезы и раскрывают перспективы практического внедрения маркеров митохондриальной дисфункции в клиническую практику.

 

Публикации

1. Гарганеева А.А., Корепанов В.А., Кужелева Е.А., Тукиш О.В., Витт К.Н., Муслимова Э.Ф., Афанасьев С.А. Chronic heart failure with reduced and mildly reduced left ventricle ejection fraction: relationship between mitochondrial respiratory dysfunction of peripheral blood mononuclear cells and iron deficiency JOURNAL OF GERIATRIC CARDIOLOGY, J Geriatr Cardiol 2025; 22(9): E1–E6 (год публикации - 2025)
10.26599/1671- 5411.2025.09.004

2. Муслимова Э.Ф., Кужелева Е.А., Гарганеева А.А., Афанасьев С.А. Ассоциация полиморфизмов C7028T, G3010A, G9055A митохондриальной ДНК и тяжести течения хронической сердечной недостаточности ишемического генеза СИБИРСКИЙ ЖУРНАЛ КЛИНИЧЕСКОЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МЕДИЦИНЫ (год публикации - 2025)

3. Кужелева Е.А., Гарганеева А.А., Тукиш О.В., Сыромятникова Е.Е., Доржиева Б.Б., Кондратьев М.Ю., Андреев С.Л. Новый количественный метод оценки ультраструктуры митохондрий кардиомиоцитов ушка правого предсердия Современные технологии в медицине (год публикации - 2026)

4. Гарганеева А.А., Кужелева Е.А., Казаков Е.П., Сыромятникова Е.Е., Тукиш О.В., Киреев И.И. Ассоциация ультраструктурных характеристик митохондрий кардиомиоцитов с выраженностью клинических проявлений хронической сердечной недостаточности Кардиология (год публикации - 2025)

5. Кужелева Е.А., Гарганеева А.А., Тукиш О.В., Сыромятникова Е.Е., Доржиева Б.Б., Огуркова О.Н. МАРКЕР МИТОХОНДРИАЛЬНОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ – ЦИТОХРОМ С: АССОЦИАЦИИ С КЛИНИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ И КАЧЕСТВОМ ЖИЗНИ ПАЦИЕНТОВ С СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТЬЮ ИШЕМИЧЕСКОЙ ЭТИОЛОГИИ Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний, Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2025;14(4): 18-27 (год публикации - 2025)
10.17802/2306-1278-2025-14-4-18-27