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 25-75-10104
НазваниеИзучение роли макрофагов в развитии ишемии-реперфузии: в фокусе изменение межклеточной коммуникации макрофаг-кардиомиоцит, кардиомиоцит-кардиомиоцит.
Руководитель Ахметшина Марина Ринатовна, канд. биол. наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва
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; 05-102 - Патологическая анатомия, патологическая физиология
Ключевые слова Макрофаги, резидентные макрофаги, макрофаги моноцитарного происхождения, моноциты, воспаление, ишемия-реперфузия миокарда, вариабельность ритма сердца, коннексоны
Код ГРНТИ76.03.53
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Сердечно-сосудистые заболевания, в частности инфаркт миокарда (ИМ), являются основной причиной инвалидизации и смертности в мире. С каждым годом возраст развития ИМ уменьшается, снижая долю работоспособного населения, увеличивая затраты государства и семей на здравоохранение. Ключевым звеном в терапии ИМ является реперфузия, однако восстановление кровотока сопровождается развитием реперфузионного повреждения, характеризующегося гибелью кардиомиоцитов (КМЦ) и генерализацией воспаления. Воспаление расширяет зону гибели КМЦ, однако недостаточная изученность механизмов развития воспаления при ИМ не позволяет регулировать это звено при терапии ИМ.
Известно, что резидентные макрофаги (РМФ) сердца выполняют иммунную функцию: фагоцитируют погибшие клетки и продукты их деградации, секретируют провоспалительные цитокины и хемокины, привлекая в область повреждения моноциты. Моноциты в ткани сердца дифференцируются в макрофаги (ММФ), которые сперва имеют провоспалительный фенотип, затем репаративный, способствующий регенерации миокарда и формированию рубца. Современные данные показывают, что РМФ выполняют еще и гомеостатические функции: 1) регулируют электрическую активность клеток СА и АВ-узлов автоматии формируя коннексон-43-опосредованные контакты с КМЦ, деполяризующие КМЦ; 2) фагоцитируют выделяемые КМЦ поврежденные митохондрии, предотвращая повреждение ткани при активной работе сердца. В экспериментальных моделях было показано, что у животных с удалением РМФ, возникают многочисленные повреждения миокарда, развиваются аритмии.
Роль ММФ в этих процессах изучена мало. В совместном с коллегами из НМИЦ имени академика Е.И. Чазова исследовании, проведенном нами ранее, при введении крысам стимулятора миграции моноцитов в миокард после ишемии-реперфузии (ИР), было обнаружено, что повышенное количество ММФ ассоциировалось с увеличенной сократимостью миокарда. Мы предположили, что механизмом такого явления может быть образование прямых контактов между ММФ и КМЦ. С учетом новейших данных литературы о контактах РМФ и КМЦ, выкристаллизовываются две гипотезы изменения работоспособности миокарда при ИР. Первая гипотеза: ММФ, как и РМФ могут формировать прямые контакты с КМЦ и такие взаимодействия могут улучшать морфологическую картину и работоспособность миокарда после ИР. Вторая гипотеза заключается в возможном влиянии РМФ и ММФ на формирование контактов КМЦ-КМЦ.
Для определения роли макрофагов в регуляции работы сердца путем изменения числа щелевых контактов мы планируем проведение комплексного исследования на клеточном, тканевом, органном, организменном уровнях организации по изучению динамики после ИР:
1. локализации РМФ и ММФ в трех областях миокарда: СА, АВ-узлов и средней трети желудочков (гистологическими, иммуногистохимическими методами);
2. уровня экспрессии мРНК коннексонов Cx43 и Cx45 (РТ-ПЦР);
3. функциональной активности сердца (ЭХО-КГ, стресс-ЭХО-КГ, вариабельность ритма сердца в покое и после холодового стресс-теста), и размера поражения сердца (окрашивание трифенилтетразолия хлоридом);
4. функциональности сформированных щелевых контактов при сокультивации кардиомиоцитов с РМФ и ММФ (метод SL/DT).
Для получения крыс с наличием в инфарктном миокарде либо РМФ, либо и ММФ, и РМФ, либо отсутствием всех популяций макрофагов, будут применены селективные блокаторы. Сопоставляя полученные данные, мы сможем получить полную картину индивидуального влияния каждой популяции клеток как на здоровое, так и на инфарктное сердце.
Также в работе планируем получение трансгенных мышей с отсутствием РМФ, ММФ и полным отсутствием макрофагов. На изопротереноловой модели инфаркта миокарда, сопровождающейся развитием воспалительной реакции, планируем провести физиологические и морфологические исследования.
Проект формирует новый научный взгляд и новый терапевтический подход к лечению ИМ. Обнаруженные механизмы взаимодействия клеток и их эффекты можно будет рассматривать как потенциальную мишень для разработки новых препаратов.
Ожидаемые результаты
Значимость результатов
Ключевым приоритетом государственной политики является увеличение продолжительности и качества жизни, на это направлены национальные проекты, такие как “Активное долголетие”, “Продолжительная и активная жизнь”. Однако с ростом возраста увеличиваются и риски возникновения патологий сердечно-сосудистой системы, в частности, инфаркта миокарда. Кроме того, наблюдается снижение возраста развития ИМ. Высокая летальность пациентов с ИМ, широкий уровень распространенности и снижение возраста развития ИМ определяют необходимость поиска новых методов терапии.
В развитии ИМ важную роль играет воспаление, но в связи с недостаточной изученностью механизмов его развития, у пациентов оно фармакологически не корректируется. Изучение регулирующей роли популяций макрофагов на функцию КМЦ находится в самом начале пути и в основном известно о влиянии РМФ. При воспалении профиль макрофагов в сердце меняется, у них появляются новые функции, которые необходимо исследовать. Эти функции, что частично показано на СА- и АВ-узлах автоматии, могут зависеть от установления прямых контактов между клетками. В проекте мы планируем изучить влияние РМФ на рабочие КМЦ и провести подробный анализ воздействия ММФ на рабочие КМЦ и пейсмейкеры.
Подробное изучение влияния популяций макрофагов на функционирование сердца, механизма их взаимодействия, откроет возможность для разработки новых лекарственных препаратов.
Ожидаемые результаты
Для анализа селективного влияния на деятельность сердца после ИР РМФ и ММФ крысам будут в различной комбинации вводиться вещества: вызывающие инактивацию и гибель всех макрофагов липосомы с бисфосфонатом клодроновой кислоты (ЛипК) и блокирующий миграцию моноцитов в область повреждения клопидогрел (К). Таким образом, у животных с ИР и введением ЛипК и К (группа ИР+ЛипК+К) в миокарде будут полностью отсутствовать макрофаги, у животных с ИР и введением К в миокарде будут присутствовать только РМФ (группа ИР+К). Влияние на деятельность сердца только ММФ будем анализировать по различиям эффектов между группами ИР, ИР+ЛипК+К, ИК+К. Также для исследования влияния на состояние интактного сердца РМФ будет сформирована группа с отсутствием макрофагов (ИК+ЛипК). Предложенное сочетание макрофагов в миокарде разных групп крыс позволит оценить вклад каждого подтипа макрофагов в работу сердца как в отсутствии повреждения, так и после развитие ИР.
1. При проведении ЭХО-КГ и стресс- ЭХО-КГ у крыс разных групп мы ожидаем увидеть неоднородную динамику параметров работы сердца в течение 72 часов после операции. Исследование позволит понять, в каком направлении разные популяции макрофагов меняют работоспособность миокарда, а также оценить, как сердце будет реагировать на повышенную нагрузку, вызванную введением нарастающих доз добутамина.
2. Оценка размера поражения сердца через 72 часа после ИР позволит выявить возможное влияние макрофагов разных популяций на жизнеспособность КМЦ в области повреждения. Данные результаты будут сопоставлены с результатами ЭХО-КГ, динамика процесса позволит предложить модель влияния типа макрофагов на степень повреждения и работоспособность миокарда.
3. Оценка вариабельности ритма сердца (ВРС) будет проведена у крыс до ИР, а также через 24 и 72 часа после операции для анализа влияния макрофагов на регуляцию деятельности сердца вегетативной нервной системой. ВРС является довольно тонким инструментом, выявляющим даже незначительные изменения в работе сердца, поэтому изменения, которые могут быть не учтены при УЗИ, будут выявляться в этом эксперименте.
4. Окрашивание срезов сердец гематоксилином и эозином трех участках сердца через 8, 24 и 72 часа после операции позволит оценить влияние РМФ и ММФ на наличие и степень выраженности признаков воспаления и повреждения миокарда. Полученные данные охарактеризуют вклад РМФ и ММФ в морфологические изменения миокарда.
5. Иммуногистохимическое окрашивание срезов сердец в трех участках сердца через 8, 24 и 72 часа после операции позволит оценить влияние РМФ и ММФ на наличие маркерных молекул моноцитов и различных по фенотипу и происхождению макрофагов (CD68, CD11b, MERTK, CCL2, CD86, СD163, CD206). Окрашивание позволит оценить локализацию, соотношение и динамику инфильтрации миокарда про- и противовоспалительными типами макрофагов различного происхождения. Дополнительное окрашивание срезов на наличие маркеров Cx43 и Cx45 позволит оценить влияние макрофагов на формирование щелевых контактов между кардиомиоцитами и макрофагами и непосредственно между кардиомиоцитами.
6. В результате проведения РТ-ПЦР будет выявлен уровень экспрессии в сердцах крыс мРНК коннексинов Cx43 и Cx45 через 72 часа после операции. Соотношение мРНК и самих коннексинов на мембране кардиомиоцитов может не совпадать, вероятнее всего обнаружить превышение мРНК, что возможно, например, при нарушении сборки, встраивания коннексинов в мембрану клеток. Мы предполагаем, что уровень экспрессии коннексинов возрастет и в группе с РМФ, и в группе с ММФ.
7. При помощи метода scrape loading/dye transfer assay (SL/DT) будет проведена оценка работоспособности сформированных между кардиомиоцитами коннексон-подобных контактов в группах с разными популяциями макрофагов.
8. Физиологические и морфологические исследования на генно-модифицированных мышах с отсутствием в сердце либо РМФ, либо ММФ, либо полным отсутствием макрофагов на изопротереноловой модели инфаркта миокарда позволит подтвердить полученные на крысах результаты.