![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Изучение электрон-транспортных цепей. Методами быстрой кинетики показано, что ингибирующее действие ионов Са на митохондриальную ЦО определяется торможением переноса электронов как между двумя гемами а и а3, так и поступлением их на гем а и свидетельствует, что перенос электронов через гем а в митохондриальной ЦО может быть сопряжен с движением протонов в выходной части канала H. Несколькими независимыми способами показано, что сероводород, являющийся типичным ингибитором гем-медных оксидаз, не действует на цитохромы bd-I и bd-II из кишечной палочки, что демонстрирует существенные отличия цитохромов bd, которые не имеют медных центров и содержат хлорин вместо гема. Генерация АФК. Показано, что активация под действием митохондриальных АФК играет ключевую роль, как в воспалительной активации эндотелия, так и в повышении его проницаемости для макромолекул. Митохондриально-направленные антиоксиданты типа SkQ1 и разобщители окислительного фосфорилирования могут служить прототипами противовоспалительных и ангиопротекторных лекарственных средств. Показано, что деградация миоглобина позволяет преодолеть почечную недостаточность при рабдомиолизе (миоглобинурии или краш-синдроме). Протеолитическая деградация гемоглобина несет полезную, вероятно, репарирующую функцию. Показано, что вальпроат, как и соли лития могут защищать мозг от ишемического повреждения. Направление возможного использования – медицина: терапия патологий, вызванных окислительным стрессом и старением. Глазные капли «визомитин», созданные на основе SkQ1, уже широко применяются для лечения болезни «сухого глаза» и катаракты.
Electron-transfer chains. Kinetic studies using “stopped-flow” spectrophotometer demonstrate that Ca2+ impedes electron transfer between hemes a and a3 as well as electron input to heme a which is the evidence that proton movement through exit part of proton channel H might be involved in electron transport. Several independent ways have been used to show that hydrogen sulfide, a typical inhibitor of heme-copper oxidases, does not affect cytochromes bd-I and bd-II from E.coli. This phenomenon demonstrates that bd-oxidases in which heme is replaced by chlorine differ essentially from heme-copper oxidases. ROS generation. It has been shown that the effect of mitochondrial ROS plays a key role in inflammatory activation of endothelium as well as in increase of its permeability to macromolecules. Mitochondrially-targeted antioxidants of SkQ1 type and uncouplers of oxidative phosphorylation might serve as a prototypes for anti-inflammatory and angioprotective drugs. It has been shown that myoglobin degradation allowed to overcome renal unsufficiency upon rhabdomyolisis (myoglobinuria or crush-effect). Proteolytic degradation of myoglobin has a useful, probably reparating function. Valproat as well as lithium salts were shown to protect brains from ischemic damage. Direction of possible utilization – medicine in therapy of patologies induced by oxidative stress and aging. Eye drops “visomitin” are already used for therapy of “dry eye” desease and cataract.
Планируется продолжить исследования механизмов противовоспалительного действия мягкого разобщения. Полученные подтверждения антиоксидантного действия разобщителей будут подкреплены измерениями продукции активных форм кислорода (АФК). Планируется сравнить действие разобщителей и низкомолекулярных антиоксидантов с эффектом повышенной продукции одного из главных антиоксидантных ферментов в митохондриях, марганцевой супероксиддисмутазы (MnSOD). Роль комплексов I и III дыхательной цепи в генерации АФК при воспалении будет исследована с помощью специфических ингибиторов этих комплексов. Будет продолжено изучение механизмов «контроля качества» митохондрий и возможного участия мягкого разобщения в их регуляции. Планируется завершить исследования роли АМРК в противовоспалительном действии катионных разобщителей и антиоксидантов с использованием активаторов фосфорилирования АМРК. Будет также продолжено исследование роли Са2+ в регуляции митохондриально-зависимой активации NFkB. Предполагается завершить исследование противовоспалительного действия катионных соединений в модели заживления кожных ран у мышей с диабетом 2 типа, и у мышей в модели острого воспаления с использованием каррагинана.
Данные по использованию антиоксидантов типа SkQ для лечения воспалений и заживления ран. Положительное влияние родамиеновых производных SkQ на почечную недостаточность, вызванную окислительным стрессом.
Результаты по изучению механизма работы терминальных оксидаз и возможностей их регуляции. Изучение роли митохондрий в продукции АФК и возможностей использования митохондриально-адресованных антиоксидантов для лечения патологий, обусловленных окислительным стрессом.
госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
# | Сроки | Название |
2 | 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Исследование механизмов функционирования электрон-транспортных цепей, продукции активных форм кислорода и их роли в физиологии клетки |
Результаты этапа: Изучаются возможности применения SkQ для терапии труднозаживающих ран. Эта работа ведется совместно с кафедрой цитологии и гистологии МГУ. Результаты опытов с кожными ранами у старых мышей и мышей с диабетом 2ого типа вселяют в нас большие надежды. Эффект SkQ основан, по-видимому, на подавлении воспалительных и стимуляции регенеративных процессов в ране. Исследования в этом направлении тесно связаны с изучением про-дифференцировочных и антивоспалительных эффектов SkQ. Эндотелий сосудов является основной мишенью действия провоспалительных цитокинов. Экспрессия молекул адгезии на поверхности клеток и повышение проницаемости эндотелия необходимы для инфильтрации иммунных клеток в очаг воспаления. Избыточная активация эндотелия лежит в основе многих патологических воспалительных процессов. Воспалительная реакция эндотелия зависит от активации транскрипционного фактора NFkB. Установлено, что митохондриально-направленные антиоксиданты семейства SkQ предотвращают активацию NFkB под действием провоспалительных цитокинов, что указывает на важную роль митохондриальной продукции активных форм кислорода (АФК) в воспалительном ответе . Митохондриально-направленные антиоксиданты предотвращают экспрессию молекул адгезии, разрушение межклеточных контактов и повышение проницаемости эндотелия, а так же апоптоз, вызванные провоспалительными цитокинами в модели in vitro . Длительный прием SkQ ведет к снижению экспрессии молекул адгезии в аортах и подавлению избыточного локального воспаления у старых мышей и у мышей генетически предрасположенных к диабету (линия db/db). SkQ так же стимулирует миофибробластную дифференцировку фибробластов, что ведет к повышению продукции ростового фактора TGF и белков внеклеточного матрикса, а так же к ускоренному формирования грануляционной ткани в ранах. Благодаря повышению продукции TGF и других ростовых факторов SkQ стимулирует ангиогенез в ранах. В то же время длительный прием SkQ не ведет к формированию патологических рубцов и других признаков фиброза тканей. Комбинированное действие SkQ на воспалительные и регенеративные процессы существенно ускоряет заживление кожных ран у старых и диабетических мышей. Продолжено изучение прямого ингибиторного действия ионов кальция на цитохромоксидазу, выделенную из митохондрий сердца быка. Ингибирование наблюдается только в диапазоне скоростей работы ЦО менее 10 об/сек, которые близки к числу оборотов фермента в нормальных физиологических условиях в составе энергизованной мембраны и полностью отсутствует при скоростях 100 об/сек и более, обычных при измерении активности выделенной ЦО в растворе детергента, в результате чего эффект кальция не был обнаружен ранее. Подробно изучена зависимость ингибирующего действия кальция от скорости работы ЦО, обусловленной изменением концентрации цитохрома с либо ионной силы среды. Более детально исследована ионная специфичность Цента связывания кальция (ЦСК). Оказалось, что кальций не конкурирует с протоном за ЦСК, как предполагалось в более ранних работах. | ||
3 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Исследование механизмов функционирования электрон-транспортных цепей, продукции активных форм кислорода и их роли в физиологии клетки |
Результаты этапа: В 2015г завершена работа по изучению действия митохондриально-направленного антиоксиданта SkQ1 у старых мышей. Показано, что длительный прием SkQ1 ускоряет заживление полнослойных кожных ран. Обнаружено, что ускоряется как разрешение воспалительной фазы, так и регенеративные процессы. SkQ1 ускоряет формирование грануляционной ткани, стимулируя накопление в ней миофибробластов и неоангиогенез. На клеточных моделях in vitro показано, что SkQ1 симулирует превращение фибробластов в миофибробласты. Эти клетки вырабатывают коллаген и другие белки внеклеточного матрикса, необходимые для заживления раны. Кроме того, под действием SkQ1 фибробласты секретируют факторы, стимулирующие подвижность клеток эндотелия, и это, по-видимому, определяет стимуляцию ангиогенеза. Показано, что противовоспалительное действие SkQ1 направлено как на иммунные клетки, так и на клетки эндотелия. Изучение механизмов действия SkQ1 на эти типы клеток продолжается. По результатам работы опубликованы статьи в журналах Aging и Биохимия. Сотрудники лаборатории структуры и функций митохондрий в 2015 году получили целый ряд важных результатов. 1. Было показано, что стромальные мезенхимальные мультипатентные клетки повышают эффективность после их сокультивации с нейронами. Эффективность оценивалась по степени уменьшения размера очага инсульта головного мозга. 2. Сравнили эффективность при внутривенном и внутриартериальном способе введения стромальных прогенитарных клеток. Показана более высокая эффективность при внутриартериальном введении. 3. На модели экспериментального инсульта головного мозна оценена степень защиты мозга после введения разных митохондриально-направленных антиоксидантов и их производных (последние оценивались по способности к мягкому разобщению). Аналогичная оценка производилась для внутриврюшинного и интраназального введения. 4. Показана высокая эффективность SkQR1 и других митохондриально направленных антиоксидантов в предотвращении повреждения мозга. Эффективная защита отмечена также при интраназальном введении в мозг, что позволяет рекомендовать ряд агентов для клинического использования. 5.На модели травмы головного мозга опробована методика введения стромальных мезенхимальных прогентарных клеток и показана ее высокая эффективность. 6.Используя магнитно-резонансную спектроскопию целого мозга нормальных животных и животных с экспериментальным инсультом, которым вводили соли лития, были отмечены сильные изменения биохимического содержания в поврежденном мозгу, которые сопровождались ацидозом. Ионы лития в значительной степени нивелировали эти изменения. Получена оригинальная трактовка причин ацидоза в ишемическом мозге и механизма защитного действия ионов лития на клетки мозга.6. Сделан анализ природы различий в механизмах заболеваемости и старения в зависимости от пола (у животных и человека). 7.Проведен анализ механизмов транспорта митохондрий между клетками. 8.Разобран механизм фрагментации митохондриального ретикулума, и сделан вывод о временной кинетике протекания процесса и ассиметричном разделении фрагментов.На основании полученных данных сделан анализ нефропротекторного действия митохондриально-направленных веществ, включая антиоксиданты и мягкие разобщители. Анализ позволяет предложить для клинической практики ряд митохондриально-направленных веществ.. | ||
4 | 11 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Исследование механизмов функционирования электрон-транспортных цепей, продукции активных форм кислорода и их роли в физиологии клетки |
Результаты этапа: Изучение электрон-транспортных цепей. Методами быстрой кинетики показано, что ингибирующее действие ионов Са на митохондриальную ЦО определяется торможением переноса электронов как между двумя гемами а и а3, так и поступлением их на гем а и свидетельствует, что перенос электронов через гем а в митохондриальной ЦО может быть сопряжен с движением протонов в выходной части канала H. Несколькими независимыми способами показано, что сероводород, являющийся типичным ингибитором гем-медных оксидаз, не действует на цитохромы bd-I и bd-II из кишечной палочки, что демонстрирует существенные отличия цитохромов bd, которые не имеют медных центров и содержат хлорин вместо гема. Генерация АФК. Показано, что воздействие митохондриальных АФК играет ключевую роль, как в воспалительной активации эндотелия, так и в повышении его проницаемости для макромолекул. Митохондриально-направленные антиоксиданты типа SkQ1 и разобщители окислительного фосфорилирования могут служить прототипами противовоспалительных и ангиопротекторных лекарственных средств. Показано, что деградация миоглобина позволяет преодолеть почечную недостаточность при рабдомиолизе (миоглобинурии или краш-синдроме). Протеолитическая деградация гемоглобина несет полезную, вероятно, репарирующую функцию. Показано, что вальпроат, как и соли лития могут защищать мозг от ишемического повреждения. Направление возможного использования – медицина: терапия патологий, вызванных окислительным стрессом и старением. Глазные капли «визомитин», созданные на основе SkQ1, уже широко применяются для лечения болезни «сухого глаза» и катаракты. | ||
5 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Исследование механизмов функционирования электрон-транспортных цепей, продукции активных форм кислорода и их роли в физиологии клетки |
Результаты этапа: Было проведено исследование фотолиза и последующей рекомбинации CO с полностью восстановленным цитохромом bd-I из E. сoli с помощью абсорбционной спектроскопии с микросекундным разрешением, что внесло существенный вклад в расшифровку механизма работы этого фермента. Ингибирование дыхания митохондриальной цитохромоксидазы ионами Ca2+ исследовано в условиях, приближенных к физиологическим в среде, близкой по солевому составу к цитоплазме (150 мM K+, 12 мM Na+ и 1 мM Mg2+). Показано, что кажушаяся Ki в этих условиях увеличивается с ~1 µM до ~20-26 µM в соответствии с тем, как Na+ влияет на связывание Ca2+ по данным спектральных измерений. Следовательно, покоящаяся клетка защищена Na+ от ингибирующего действия ионов Ca2+ , которое, однако, может вступить в игру на пике выброса Ca2+ эндоплазматическим ретикулумом (ЭР) в приграничное с мембранами митохондрий пространство в ответ на разные стимулы, например, во время Са спайков в сокращающемся сердце. Получены важные результаты по противовоспалительному действию митохондриально-направленных соединений типа SkQ1 на клетки эндотелия сосудов. Использованы две экспериментальных модели воспаления, вызванного у мышей: SIRS (синдром системной воспалительной реакции организма) и диабет 2-го типа. Предполагается, что защита от SIRS обусловлена ингибированием ФНО-зависимой активации эндотелия и защитой от повышения проницаемости эндотелия, а заживление кожных ран у животных с диабетом 2го типа происходит за счет ускорения процесса смены нейтрофильной инфильтрации на макрофагальную. Кроме того, под действием SkQ1 наблюдалась морфологическая нормализация опухолевых клеток, что открывает новые возможности для применения митохондриально-направленных антиоксидантов в терапии рака. Группой Зорова было обнаружено, что система ишемической тренировки почки, которая отлично работает на молодых животных (крысах), совершенно не эффективна и даже вредна для старых животных или животных, имеющих признаки преждевременного старения. В связи с этим даются рекомендации не использовать ишемическую тренировку почки для пожилых пациентов в клинических условиях. Для диагностики почечной недостаточности предлагается использовать новые маркеры, NGAL и KIM-1, обладающие большей чувствительностью, и которые появляются в крови на более раннем этапе нежели традиционные маркеры, креатинин и мочевина. Показано также, что использование анестетиков при проведении хирургических операций, приводит к эффектам, которые маскируют полезные свойства удаленного ишемического прекондиционирования мозга. | ||
6 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Исследование механизмов функционирования электрон-транспортных цепей, продукции активных форм кислорода и их роли в физиологии клетки |
Результаты этапа: В ходе работы в 2018 году было исследовано восстановление митохондриальных функций при транспорте митохондрий из МСК (мезенхимальные стволовые клетки, получены из костного мозга) в астроциты и нейроны головного мозга, а также нейроно-подобные клетки РС12. Проанализирована эффективность межклеточной передачи митохондрий при индукции повреждения митохондрий, а также при повышении экспрессии белка Miro1, отвечающего за транспорт митохондрий. Были продолжены исследования, направленные на разработку подходов для защиты почечной ткани от острых патологий. Выявлено, что неонатальная почка обладает значительно большим регенеративным потенциалом с более высоким уровнем клеточной пролиферации, чем у взрослых животных, у которых антиген пролиферирующих клеток PCNAвозрастает лишь на вторые сутки после И/Р. Продолжены исследования механизмов противовоспалительного действия мягкого разобщения. Разработаны новые митохондриально-направленные рациометрические зонды, регистрирующие окисление липидов. Показано, что эти зонды эффективно регистрируют окисление кардиолипина в мембране митохондрий. Продолжено изучение участия мягкого разобщения в регуляции аутофагии и митофагии. Показано, что митохондриально-направленные катионы индуцируют аутофагию благодаря снижению мембранного потенциала митохондрий. Предполагается, что эффект важен в защитном и противовоспалительном действии этих катионов, включая митохондриально-направленные антиоксиданты семейства SkQ.Продолжена работа по выяснению механизмов участия митохондрий в регуляции аутофагии. Исследована роль белка р53 в митохондриально-зависимой регуляции аутофагии. Показано, что торможение переноса электронов в Комплексе III дыхательной цепи вызывает ингибирование начальных этапов аутофагии независимо от уровня р53. В длительных опытах повышение уровня р53 при таком ингибировании приводит к активации аутофагии. Методом фемтосекундной абсорбционной спектроскопии исследована цитохром с-оксидаза. Измерены и проанализированы спектрально-временные характеристики дифференциальных спектров во временном интервале 80 фс 20 пс. Показано, что электронная релаксация энергии возбуждения в геме а осуществляется последовательно в виде трех стадий. После завершения этих стадий гем а оказывается в возбужденном колебательном состоянии основного электронного состояния. Колебательная релаксация (остывание гема) длится несколько пикосекунд. Обнаружен вызываемый ионами Са сдвиг потенциала полувосстановления гема а ЦО, который, однако, не участвует в ингибировании Са активности митохондриальной ЦО. Получено Свидетельство (Номер: RU2019610515, дата: 25 декабря 2018 г.; авторы: Хитрин Н.В., Мунтян М.С., Скулачев В.П.; название: Создание и применение ПО "PHM250-PC" для исследования биоэнергетических характеристик биологических образцов) о государственной регистрации прав на электронное программное средство (ПО), обеспечивающее информационную связь между лабораторным прибором рН-метром/милливольтметром (модель "РНМ250", Radiometer) и персональной ЭВМ. ПО может быть использовано в биологии, химии и медицине. |
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".
№ | Имя | Описание | Имя файла | Размер | Добавлен |
---|---|---|---|---|---|
1. | Свидетельство о регистрации прав на ПО | Svidetelstvo_na_PO.pdf | 2,9 МБ | 28 января 2019 [Muntyan] |