Кардиальные маркеры в ротовой жидкости: неинвазивный подход в идентификации повреждения кардиомиоцитов, связанного с занятиями спортом

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 23-75-01039

НазваниеКардиальные маркеры в ротовой жидкости: неинвазивный подход в идентификации повреждения кардиомиоцитов, связанного с занятиями спортом

Руководитель Овчинников Александр Николаевич, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" , Нижегородская обл

Конкурс №84 - Конкурс 2023 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-310 - Персонифицированная медицина

Ключевые слова повреждение миокарда, кардиальные маркеры, слюна, спорт, спортсмены

Код ГРНТИ76.35.41

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Разработка неинвазивных подходов, связанных с количественной оценкой уровня кардиальных маркеров, которые, в свою очередь, способны предоставить наиболее точную информацию об индуцированном физической нагрузкой повреждении миокарда имеет очевидное практическое значение для спортивной медицины. По этой причине количество исследований, где предпринимаются попытки детектировать различные биомаркеры в ротовой жидкости, рассматривая ее в качестве наиболее доступной для биохимического и молекулярного скрининга и информативной биологической среды организма, прогрессивно увеличивается. Диагностический потенциал слюны объясняется ее молекулярным профилем, который отражает физиологический статус организма на момент ее сбора. Молекулы попадают в слюну из крови путем пассивной диффузии через капилляры, активного транспорта через секреторные клетки и ультрафильтрации через промежутки между ацинарными и протоковыми клетками. Таким образом, компоненты сыворотки крови могут быть обнаружены в слюне. Неинвазивный характер сбора образцов слюны позволяет персонализировать время забора биоматериала, уменьшить риск потенциального перекрестного инфицирования, не привлекать квалифицированного специалиста (флеботомиста) для получения образца, а также, что самое важное, предоставляет возможность многократного получения образцов биоматериала как в процессе тренировочного занятия, так и после его завершения, в разных временных точках, что невозможно в случае использования крови, мочи и иных биологических жидкостей организма. Более того, дополнительное преимущество слюны по сравнению с забором крови можно объяснить простотой оборудования для сбора биоматериала. Для забора крови требуется специальное помещение и оборудование, в то время как сбор слюны предполагает исключительно наличие стерилизованной пробирки. Вместе с тем, инвазивные процедуры также связаны с возникновением болезненных ощущений и определенного уровня стресса для спортсмена, что, безусловно, может сказываться на результативности выполнения упражнений как в рамках тренировочного процесса, так и в соревновательной деятельности. Предыдущие исследования однозначно продемонстрировали неприятные коннотации, связанные с процедурой забора крови: комментарии от «крайне тревожных» у юных спортсменов до «страха» у 10% опрошенных спортсменов указывают на то, что предпочтение отдается неинвазивным процедурам при проведении сбора образцов биоматериала. В сложившихся условиях слюна представляет собой потенциально все более перспективную диагностическую среду по причине относительной простоты и безболезненности протокола сбора, особенно в условиях систематичности тренировочных занятий, а также когда забор крови очевидным образом невозможен. Совершенствование диагностической методологии позволяет разрабатывать специфические и чувствительные тест-системы, определяющие возможность проведения биохимического и молекулярного скрининга посредством использования слюны в качестве ключевого субстрата в практике спортивной подготовки. Несколько недавних исследований с использованием современных иммуноанализов показали, что уровни высокочувствительного тропонина I и мозгового натрийуретического пептида в слюне пациентов с острым инфарктом миокарда и сердечной недостаточностью выше, чем у лиц без соответствующих патологий. Эти исследования доказывают существование механизма элиминации молекул этих кардиальных маркеров через гематосаливарный барьер и намечают пути для дальнейших исследований. Таким образом, в рамках реализации проекта впервые будет предпринята попытка: - оценить согласованность измерений кардиальных маркеров в крови и ротовой жидкости спортсменов, испытывающих физические нагрузки различной направленности; - описать механизмы элиминации молекул кардиальных маркеров через гематосаливарный барьер.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Овчинников А.Н. Measurement Of Troponin-I Levels In Saliva Of Male Recreational Runners At Rest And Following Exercise Medicine & Science in Sports & Exercise, 56(10S):728-729. (год публикации - 2024)
10.1249/01.mss.0001058804.53946.09

2. Овчинников А.Н., Паоли А. Saliva as a Diagnostic Tool for Early Detection of Exercise-Induced Oxidative Damage in Female Athletes Biomedicines, 12(5):1006 (год публикации - 2024)
10.3390/biomedicines12051006

3. Овчинников А.Н. Saliva as a diagnostic tool for early detection of elevated cardiac troponin-I in athletes after strenuous exercise Clinica Chimica Acta, 558(SI):118115 (год публикации - 2024)
10.1016/j.cca.2024.118115

4. Овчинников А.Н., Сульдин П.А. Quantification of cardiac troponin-I in saliva of student-athletes at rest and following a multistage 20-m shuttle run test Clinica Chimica Acta, 558(SI):118112 (год публикации - 2024)
10.1016/j.cca.2024.118112

5. Овчинников А.Н. Utilizing Saliva for Non-Invasive Detection of Exercise-Induced Myocardial Injury with Point-of-Care Cardiac Troponin-I medRxiv, preprint (год публикации - 2024)
10.1101/2024.12.02.24318327

6. Овчинников А.Н. Exercise-induced cardiac troponin-I elevations in saliva: a non-invasive diagnostic tool in assessing myocardial damage in athletes Clinical Chemistry and Laboratory Medicine, 63(s1):S1067 (год публикации - 2025)
10.1515/cclm-2025-8043

7. Овчинников А.Н. Post-exercise Cardiac Troponin-I Concentrations In Saliva: Non-invasive Detection Of Exercise-induced Myocardial Injury With Point-of-care Testing Medicine & Science in Sports & Exercise, 57(10S):529-530. (год публикации - 2025)
10.1249/01.mss.0001159296.35422.fb

8. Овчинников А.Н. Utilizing saliva for non-invasive detection of exercise-induced myocardial injury with point-of-care cardiac troponin-I Scientific Reports, 15:27283 (год публикации - 2025)
10.1038/s41598-025-12380-1

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В рамках реализации второго этапа проекта проведено: 1. Сравнение уровня кардиальных маркеров (сердечного тропонина I, миоглобина, сердечного N-терминального мозгового натрийуретического пептида типа В, креатинкиназы-МВ) в крови и ротовой жидкости квалифицированных спортсменов разных видов спорта, испытывающих физические нагрузки различной направленности и имеющих одно или несколько сердечно-сосудистых отклонений, регистрируемых с помощью ЭКГ. Установлено, что интенсивное выполнение физического упражнения аэробной направленности (бег на дистанцию 5 км на время) может приводить к значительному повышению уровня кардиальных маркеров, в частности сердечного тропонина I, в ротовой жидкости спортсменов, имеющих сердечно-сосудистые отклонения. 2. Исследование согласованности между измерениями кардиальных маркеров, выполненными в двух биологических жидкостях организма спортсменов, имеющих сердечно-сосудистые отклонения. По результатам этого исследования определены кардиальные маркеры (сердечный тропонин I), демонстрирующие низкую вариабельность разницы кровь/слюна, по уровню которых в ротовой жидкости можно объективно судить о повреждении кардиомиоцитов в ответ на физическую нагрузку без забора крови. Расширенный график пределов согласия Бланда–Альтмана для каждой временной точки (до физической нагрузки, сразу после физической нагрузки, 4 часа после физической нагрузки, 24 часа после физической нагрузки) показал, что имело место отрицательное дифференциальное смещение нового подхода к измерению (т.е. измерение концентрации сердечного тропонина I в слюне) для значений предполагаемого уровня скрытого признака (т.е. наилучшего линейного несмещенного прогноза (BLUP) x). Графики смещения показали, что смещение было отрицательным для всех значений предполагаемого уровня скрытого признака (т.е. BLUP x). Кроме того, на графиках смещения, созданных для всех четырех временных точек (до физической нагрузки, сразу после физической нагрузки, 4 часа после физической нагрузки, 24 часа после физической нагрузки), показано, что смещение было более отрицательным для более высоких значений, чем для более низких значений истинного скрытого признака. Графики точности показали, что после повторной калибровки новый подход к измерению (т.е. измерение концентрации сердечного тропонина I в слюне) был менее точным, чем референтный стандарт (т.е. измерение концентрации сердечного тропонина I в плазме крови) в целом. Однако новый подход к измерению (т.е. измерение концентрации сердечного тропонина I в слюне) имел схожую (почти равную) точность с референтным методом (т.е. измерением концентрации сердечного тропонина I в плазме крови) в следующих временных точках: сразу после физической нагрузки, 4 часа после физической нагрузки, 24 часа после физической нагрузки. Следует отметить, что дисперсия ошибок измерения в обоих подходах измерения (т.е. измерение концентрации сердечного тропонина I в слюне и плазме крови) была почти постоянной на всем протяжении диапазона истинного латентного признака. На сравнительных графиках, созданных для всех четырех временных точек (до физической нагрузки, сразу после физической нагрузки, 4 часа после физической нагрузки, 24 часа после физической нагрузки), можно увидеть, что повторная калибровка нового метода измерения (т.е. измерение концентрации сердечного тропонина I в слюне) была эффективна для устранения существующего смещения. Также, в рамках реализации второго этапа проекта описан механизм элиминации молекул сердечного тропонина I через гематосаливарный барьер. Исследования с использованием иммуноанализов сердечного тропонина предоставили четкие доказательства того, что молекулы сердечного тропонина способны пересекать барьер клубочковой фильтрации. В свою очередь, перенос сердечных тропонинов в ротовую жидкость через гематосаливарный барьер опосредован параллельным транспортным механизмом. Учитывая, что сердечный тропонин I был идентифицирован в слюне, в которой его концентрация была ниже, чем в крови, пассивная диффузия в ротовую жидкость через гематосаливарный барьер, по всей видимости, является одним из ключевых механизмов элиминации сердечного тропонина I и его фрагментов из кровотока. По результатам проведенных исследований руководителем проекта опубликован 1 препринт на medrxiv.org (на рецензировании в научном журнале Scientific Reports (Q1)) и 2 научные работы в рецензируемых высокорейтинговых зарубежных научных изданиях (Clinical Chemistry and Laboratory Medicine, Medicine & Science in Sports & Exercise), индексируемых в базах данных Web of Science Core Collection и Scopus, и входящих в первый квартиль (Q1) по импакт-фактору JCR Science Edition, по SJR. Результаты исследований представлены руководителем проекта на XXVI Европейском конгрессе клинической химии и лабораторной медицины (XXVI IFCC-EFLM European Congress of Clinical Chemistry and Laboratory Medicine) в г. Брюссель (Бельгия) в мае 2025 года, а также на Ежегодном собрании Американского колледжа спортивной медицины (2025 ACSM Annual Meeting) в г. Атланта (США) в мае 2025 года.

Публикации