ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИПМех РАН |
||
Воспаление – это защитная реакция организма на инфекции и повреждения (внешние или внутренние). При нарушении воспалительного ответа (из-за генетических повреждений, в процессе старения, в результате воздействия факторов окружающей среды и др.), происходит сбой программ защиты организма, приводящий к развитию различных заболеваний. Такие болезни как артрит, астма, хроническая обструктивная болезнь легких, атеросклероз, диабет 2 типа и другие, хотя имеют разную этиологию, являются примерами заболеваний, связанных с нерегулируемой воспалительной реакцией. Современная стратегия лечения воспалительных заболеваний основана главным образом на подавлении факторов, вызывающих острое воспаление. Основными подходами является использование стероидов, нестероидных противовоспалительных препаратов (NSAIDs), антител к цитокинам воспаления, таким как интерлейкин 6 (IL-6), фактор некроза опухоли альфа (TNFalpha). Применение таких методов терапии для значительной части пациентов не приводит к исчезновению болезни и лишь облегчает симптомы заболевания. Таким образом, существует необходимость в разработке более эффективных и действенных терапевтических средств. Один из подходов заключается в том, чтобы использовать стимуляцию процессов разрешения воспаления, которые уже существуют в организме, в том числе усиливать синтез антивоспалительных цитокинов и низкомолекулярных метаболитов – сигнальных липидов. Для разработки таких методов терапии необходимо выяснение молекулярных механизмов разрешения воспаления, что является целью проекта. Фокус проекта направлен на исследования на клеточном уровне ответов глиальных клеток, астроцитов, на действие провоспалительных стимулов. Исследования воспалительных процессов имеет особую актуальность для нейробиологии, поскольку эти процессы сопровождают и/или являются причиной развития нейродегенеративных заболеваний и различных патологий центральной нервной системы, которые являются причиной смертности и инвалидности во всем мире. Астроциты играют важную роль в регуляции функций нейронов, в том числе при активации сигнальной системы толл-подобных рецепторов (TLR), наиболее изученной на молекулярном уровне системе клеточного ответа при действии провоспалительных стимулов. Изменения сигнальной системы TLR на астроцитах связывают с развитием нейродегенеративных заболеваний и других патологий мозга. Установление возможностей регуляции сигналинга при активации TLR на астроцитах является проблемой, активно исследуемой в современной нейробиологии. Следует отметить, что воспалительные процессы на астроцитах относительно хорошо охарактеризованы, однако большинство исследований связано с изучением стадии активации ответа, процессы разрешение воспаления в астроглии остаются мало изученными и являются научной проблемой, на решение которой направлен проект. Выбор объекта исследования определяется также тем, что участники проекта имеют опыт исследований воспалительных процессов на астроцитах более десятилетия, что нашло свое отражение в публикациях в высокорейтинговых журналах в области нейробиологии. В ходе исследований в 2016-2018 гг. коллективом участников проекта были получены динамические кривые ответов астроцитов при стимуляции и предварительные характеристики изменения ответов при действии различных низкомолекулярных модуляторов. В данном проекте планируется обобщение полученных результатов и построение общих схем сигнальных путей, сопрягающих TLR сигналинг и синтез оксилипинов. Опор на предварительные результаты позволяет планировать публикацию количества статей, требуемых для успешного выполнения проекта. Важным результатом, полученным нами в 2018 г., является обнаружение возможности управления синтезом оксилипинов глиальных клеток с помощью дейтерированных по разным положениям полиненасыщенных жирных кислот. Это явление ранее не исследовалась и открывает новые возможности в направленной регуляции синтеза оксилипинов астроцитами. На данный момент нами исследована и опубликована возможность модуляции с помощью дейтерированных аналогов арахидоновой кислоты на уровне ферментов. В дальнейшем необходимо показать модуляцию на уровне клеток при активации сигнального пути TLR. Наличие в нашей исследовательской группе поставленного метода детекции оксилипинов масс-спектрометрическим методом позволяет количественно определять 174 оксилипина. Для анализа таких сложных по композиции липидных профилей необходима разработка специальных методов анализа, которые будут сделаны, в рамках выполнения данного проекта. При анализе TLR сигнального пути мы используем стимул бактериальной природы, активирующий рецепторы плазматической мембраны (TLR4), и стимул вирусной природы, активирующий рецепторы внутренних мембран (TLR3). Такое сравнение активаторов рецепторов, имеющих как схожие, так и различные участки внутриклеточных путей проведения сигналов, позволяет эффективнее оценить вклад активации TLR разной природы при регуляции воспалительного ответа. Таким образом, цель данного проекта: выявление основных молекулярных механизмов процесса терминации (разрешения, резолюции) воспаления в астроглии мозга и возможностей направленной модуляции процессов резолюции с помощью низкомолекулярных веществ. Для достижения целей выделены следующие задачи: 1) оценка влияния низкомолекулярных модуляторов на систему проведения сигналов при активации TLR с помощью многофакторного анализа ; 2) анализ профилей липидного метаболизма с учетом перераспределения субстратов между отдельными ветвями метаболизма оксилипинов; 3) оценка возможности управления метаболизмом сигнальных липидов через воздействие на субстрат, единый для различных ветвей метаболизма оксилипинов. Научная значимость и масштабность получаемых результатов позволяет планировать их публикацию в международных журналах ранга Q1-Q2.
Inflammation is the body’s defensive reaction to infection and damage (external or internal). When the inflammatory response is disturbed (due to genetic damage, in the process of aging, as a result of exposure to environmental factors, etc.), protection programs of the body fail, leading to the development of various diseases. Diseases such as arthritis, asthma, chronic obstructive pulmonary disease, atherosclerosis, type 2 diabetes, and others, although having different etiologies, are examples of diseases associated with an unregulated inflammatory response. Modern strategy for the treatment of inflammatory diseases is mainly based on the suppression of the factors causing acute inflammation. The main approaches are the use of steroids, nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs), antibodies to inflammatory cytokines, such as interleukin 6 (IL-6), tumor necrosis factor alpha (TNFalpha). The use of such methods of therapy for a significant proportion of patients does not lead to the disappearance of the disease and only alleviates the symptoms of the disease. Thus, there is a need to develop more effective and effective therapeutic agents. One approach is to use the stimulation of inflammation resolution processes that already exist in the body, including enhancing the synthesis of anti-inflammatory cytokines and low molecular weight metabolites - signal lipids. To develop such methods of therapy, it is necessary to clarify the molecular mechanisms for resolving inflammation, which is the goal of the project. The focus of the project is to research at the cellular level the responses of glial cells, astrocytes, to the action of pro-inflammatory stimuli. Research on inflammatory processes is of particular relevance to neurobiology, since these processes accompany and / or are responsible for the development of neurodegenerative diseases and various pathologies of the central nervous system, which are the cause of death and disability worldwide. Astrocytes play an important role in regulating the functions of neurons, including the activation of the signal system of toll-like receptors (TLR), the most studied cellular response system at the molecular level under the action of pro-inflammatory stimuli. Changes in the TLR signaling system on astrocytes are associated with the development of neurodegenerative diseases and other brain pathologies. Establishing the possibilities of regulating signaling when TLR is activated on astrocytes is a problem that is actively studied in modern neuroscience. It should be noted that inflammatory processes in astrocytes are relatively well characterized, however, most studies are related to the study of the activation stage under the action of pro-inflammatory stimuli, the processes of resolving inflammation in astroglia remain little studied and are a scientific problem addressed by the project. The choice of the object of study is also determined by the fact that the project participants have experience in studying inflammatory processes on astrocytes for more than a decade, which is reflected in publications in high-rating journals in the field of neurobiology. In the course of research in 2016-2018. The team of the project participants obtained dynamic response curves of astrocytes during stimulation and preliminary characteristics of the response changes under the action of various low molecular weight modulators. In this project, it is planned to summarize the results obtained and to construct general schemes of signal paths that interlink TLR signaling and synthesis of oxylipins. Reliance on preliminary results allows you to plan the publication of the number of papers required for the successful implementation of the project. An important result obtained by us in 2018 is the discovery of the possibility of controlling the synthesis of oxylipins using polyunsaturated fatty acids deuterated in different positions. This phenomenon has not previously been investigated and opens up new possibilities in the directional regulation of the synthesis of oxylipins by astrocytes. At the moment, we have investigated and published the possibility of modulation with the help of deuterated analogs of arachidonic acid at the enzyme level. In the future, it is necessary to show modulation at the cellular level when the TLR signaling pathway is activated. The presence in our research group of the delivered method for the detection of oxylipins by mass spectrometry makes it possible to quantify 174 oxylipin. To analyze such complex lipid profiles, it is necessary to develop special methods of analysis that will be made as part of this project. When analyzing the TLR signaling pathway, we use a bacterial stimulus that activates plasma membrane receptors (TLR4) and a viral stimulus that activates receptors of the inner membrane (TLR3). Such a comparison of receptor activators, which have both similar and different parts of the intracellular signal pathways, makes it possible to more effectively evaluate the contribution of TLR activation of a different nature in the regulation of the inflammatory response. Thus, the goal of this project is to identify the main molecular mechanisms of the termination process (resolution, resolution) of inflammation in the astroglia and estimate the possibilities of directed modulation of the resolution processes with the help of low-molecular weight substances. To achieve the goals, the following tasks are highlighted: 1) application of multifactor analysis to assess the effect of low molecular weight modulators on the TLR signaling pathways; 2) analysis of lipid metabolism profiles, taking into account the redistribution of substrates between individual branches of the oxylipins metabolism; 3) assessment of the ability to control the signal lipids metabolism via the substrate, which is the same for different branches of the oxylipins metabolism. The scientific importance and scale of the results obtained allows us to plan their publication in international journals with rank Q1-Q2.
Результаты предлагаемого исследования сигнального пути толл-подобных рецепторов (TLR) системы врожденного иммунитета на неиммунных клетках (глиальных клетках мозга) представляют большой интерес как для фундаментальной науки, так и с точки зрения общественной значимости, поскольку связаны с выяснением молекулярных и клеточных механизмов нейровоспаления, процесса сопровождающего практически все патологии центральной нервной системы. При выполнении проекта будут получены следующие результаты: при стимуляции TLR4 и TLR3 агонистами будут охарактеризованы ответы астроцитов по высвобождению TNFalpha, IL-10, оксилипинов и оценен характер изменения ответов при действии на систему низкомолекулярных веществ, модуляторов ключевых участков передачи провоспалительных сигналов и развитии процессов резолюции. Разработаны подходы к к анализу многофакторного влияния низкомолекулярных модуляторов и построения сети взаимодействующих при внутриклеточном проведении сигнала TLR участников (белки, РНК, липидные метаболиты). Выявлены теоретически возможные узлы управления TLR сигналингом и метаболизмом оксилипинов. В том числе, уточнены схемы внутриклеточных процессов регуляции факторов резолюции (IL-10, аргиназа 1, аннексин А1, циклопентеноновые простагландины), роль регуляции через циклы фосфорилирования-дефосфорилирования р38 и JNK митогенактивируемых протеинкиназ, через регуляцию деградации мРНК. Получена характеристика изменения ферментов, ответственных за метаболизм оксилипинов СОХ-1, СОХ-2, iPLA2, cPLA2 5-LOX, 12-LOX, эпоксигеназы P450 при действии TLR4, TLR3 агонистов на астроциты. Проведен анализ профилей липидного метаболизма с учетом перераспределения субстратов между отдельными ветвями метаболизма оксилипинов. Получена зависимость липидных профилей от специфических ингибиторов СОХ-1 и СОХ-2, ингибиторов других ферментов, меняющих перераспределение субстратов между ветвями метаболизма оскилипинов. Составлена схема управления системой метаболизма арахидоновой кислоты в оксилипины с помощью низкомолекулярных ингибиторов. Охарактеризована динамика насыщения дейтерированными аналогами полиненасыщенных жирных кислот клеток и последующее изменение функций клеток при стимуляции TLR4 и TLR3 агонистами. Получена характеристика воздействия на систему элонгации и десатурации полиненасыщенных жирных кислот. Проведена оценка возможности управления метаболизмом сигнальных липидов через воздействие на субстрат, единый для различных ветвей метаболизма оксилипинов. Полученные результаты имеют практическое применение, поскольку выявление молекулярных механизмов процесса резолюции воспаления на астроглии мозга и возможностей направленной модуляции этих процессов с помощью низкомолекулярных веществ позволят в дальнейшем разработать новые подходы к терапии целого ряда системных нейропатологий с воспалительной компонентой. Планируется опубликовать 8 статей в журналах из списка Web of Science, что указывает на соответствие запланированных результатов мировому уровню исследований.
грант РНФ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Молекулярные механизмы разрешения воспаления в астроглии мозга |
Результаты этапа: | ||
2 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Молекулярные механизмы разрешения воспаления в астроглии мозга |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".