Мультимодальная визуализация сетчатки в изучении взаимосвязи диабета и нейродегенеративных заболеваний

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 25-75-10130

НазваниеМультимодальная визуализация сетчатки в изучении взаимосвязи диабета и нейродегенеративных заболеваний

Руководитель Дрёмин Виктор Владимирович, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева" , Орловская обл

Конкурс №111 - Конкурс 2025 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными, приоритетного направления деятельности Российского научного фонда «Поддержка молодых ученых»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-602 - Физические методы медицинской диагностики. Томография

Ключевые слова сахарный диабет, нейродегенерация, болезнь Алицгеймера, сетчатка, оптическая визуализация, время жизни флуоресценции, гиперспектральная визуализация, лазерная спекл-контрастная визуализация, поляризация

Код ГРНТИ76.13.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект предлагает принципиально новую мультимодальную методологию, использующую фотонные технологии для диагностики осложнений сахарного диабета (СД) и развития связанной с ним деменции, в частности болезни Альцгеймера (БА). Проект направлен на изучение сосудистой сети сетчатки при СД и БА, впервые устанавливая, как изменяются параметры церебральной микрососудистой сети и метаболизма при этих заболеваниях. Также планируется доказать, что сетчатка глаза может служить мишенью для ранней диагностики обоих патологических состояний. В рамках проекта поставлено два основных научных вопроса. Первый – какова связь между СД и БА? Деменция, в частности БА, и СД – два заболевания, стремительно распространяющиеся среди населения мира. Связь между ними в последние годы стала объектом пристального изучения. В научном сообществе всё чаще рассматривается гипотеза, что БА можно считать «диабетом третьего типа». Когнитивные нарушения и деменция при СД могут быть обусловлены сосудистыми факторами, в частности развитием микроангиопатии. Многие исследования сосредоточены на изменении инсулиновой сигнальной системы в мозге как возможном механизме связи между СД и БА, но влиянию сосудистой дисфункции на развитие БА уделяется значительно меньше внимания. Сосудистые проблемы способствуют развитию воспаления и окислительного стресса в головном мозге, что, в свою очередь, может вести к повреждению нейронов и прогрессированию БА. Хотя взаимосвязь между СД и БА очевидна, она многокомпонентна и сложна, поэтому требует глубокого изучения. Второй научный вопрос – как оценить развитие СД и БА на ранних стадиях? Известно, что сетчатка и головной мозг имеют общий эмбриологический источник – они формируются из нервной трубки. Следовательно, сетчатка является единственной частью центральной нервной системы, которую можно неинвазивно визуализировать оптическими методами с субклеточным разрешением. Это делает её «окном в мозг». Недавние исследования показали, что у людей с СД и БА могут наблюдаться структурные и функциональные изменения сетчатки, включая истончение слоя нервных волокон, изменения в кровеносных сосудах сетчатки (изменение жёсткости, диаметра сосудов, структуры ветвления и фрактальной размерности). Кроме того, в сетчатке пациентов с БА обнаружен токсичные бета-амилоиды (Aβ). Таким образом, визуализация сетчатки обладает потенциалом как неинвазивный и экономически эффективный метод для раннего выявления диабета и деменции. Также она может помочь проследить взаимосвязь между этими двумя патологическими состояниями. Таким образом, проект направлен на изучение сосудистой сети сетчатки лабораторных животных с СД и БА, впервые устанавливая, как изменяются параметры церебральной микрососудистой сети при этих заболеваниях.

Ожидаемые результаты
В ходе реализации проекта будет разработана принципиально новая мультимодальная система визуализации сетчатки, объединяющая лазерную спекл-контрастную визуализацию, измерение времени жизни флуоресценции, гиперспектральную и поляризационную визуализацию. Это позволит впервые провести комплексное исследование сосудистых и метаболических изменений сетчатки, ассоциированных с СД и БА, а также выявить ранние биомаркеры данных заболеваний. Разработанная система обеспечит неинвазивный способ оценки патологических изменений, связующих механизмы диабета и нейродегенерации, что создаст научную основу для новых диагностических подходов. Исследование механизмов, связывающих СД и БА, позволит уточнить их патофизиологические основы и выявить объективные диагностические критерии, способные прогнозировать риск развития деменции у пациентов с диабетом. Будут созданы экспериментальные модели, позволяющие изучить динамику сосудистых и метаболических изменений при данных патологиях. Это обеспечит переход от гипотез к практическому пониманию механизмов заболеваний и откроет перспективы разработки новых терапевтических стратегий. Научная значимость проекта заключается в расширении границ знаний о диабете и нейродегенеративных заболеваниях через изучение их сосудистых и метаболических аспектов. Будет предложена инновационная концепция диагностики, в рамках которой сетчатка рассматривается как «окно в мозг», что позволит выявлять патологические изменения на ранних стадиях с высокой точностью. Общественная и экономическая значимость результатов проекта заключается в потенциале ранней диагностики и мониторинга заболеваний, что позволит своевременно назначать эффективное лечение и значительно снизить медицинские и социальные затраты. В будущем внедрение подобных технологий в клиническую практику обеспечит доступные и точные методы диагностики, снижая потребность в дорогостоящих и инвазивных процедурах. Это не только повысит качество жизни пациентов, но и оптимизирует ресурсы здравоохранения. Помимо непосредственного влияния на медицину, результаты проекта будут полезны для дальнейших исследований в смежных областях – нейронауке, онкологии, биофотонике, биомедицинской инженерии. Предложенные методы могут найти применение в различных стратегически важных направлениях науки и техники, расширяя возможности диагностики и лечения широкого спектра заболеваний.