|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Физико-химические свойства биомембран в норме, при патологии и воздействии факторов окружающей средыНИР
Physico-chemical properties of biomembranes are normal, at pathology and influence of factors of the environment
- Руководители НИР: Котелевцев С.В., Максимов Е.Г., Орлов С.Н.
- Участники НИР: Акимова О.А., Кольцова С.В., Котелевцев С.В., Новиков К.Н., Остроумов С.А., Селищева А.А., Сергеев В.И., Сидоренко С.В., Смольянинова Л.В., Твердислова И.Л., Тверской А.М., Шиян А.А.
- Подразделение: Лаборатория физико-химии биологических мембран
- Срок исполнения: 1 января 2016 г. - 31 декабря 2020 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 07-1-16
- Номер ЦИТИС: АААА-А16-116021660034-6
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Физико-химические основы биологии и биотехнологии
- ПН России: Науки о жизни
- Направление технологического прорыва России: Стратегические информационные технологии
-
Рубрики ГРНТИ:
- 34.17.27 Искусственные и биологические мембраны
- 34.45.05 Методы доклинического исследования и отбора лекарственных средств
- Классификатор OECD: Биофизика, Цитология, Биология
-
Ключевые слова:
ионный транспорт, липоевая кислота, афк, экспрессия миокинов, эндотелий
expression of myokines -
Описание:
Провести определение изменения соотношения Na+i/K+i-при электростимуляции и действии уабаина (ингибитора Na,K-ATPазы) в нейроно-подобных клетках. Расширить представления о роли моновалентных ионов (Na+i и K+i) в процессе электростимуляции и инициируемых сигнальных каскадах при электростимуляции нейронов. Определить роль повышенной концентрации ионов Na+ на события, происходящие в нейронах. Изучить действие электростимуляции и уабаина на концентрацию Na+ и K+ и влияние Са2+ на исследуемые изменения концентраций Na+ и К+ в нейроно-подобных клетках линии. Провести идентификацию ион-транспортирующих систем, вовлеченных в увеличение внутриклеточной концентрации Na+, а также полного набора Na+-чувствительных генов, чья экспрессия регулируется при изменении объема клеток эндотелия в условиях гиперосмотического сжатия. Оценить полученные результаты наряду с существенным вкладом в фундаментальные аспекты клеточной и молекулярной физиологии и их первостепенное значение в разработке новых подходов лечения соответствующих заболеваний. Продолжить исследования по испытаниям ингаляционных приборов NanoVi Exo производства компании Eng3 (г. Сиэтл, США) при их воздействии на цельную неразведенную кровь лёгочных больных и здоровых доноров хемилюминесценции (ХЛ). Приборы предназначены для ингаляций и могут быть использованы в домашних условиях, в спортзалах, офисах и медицинских учреждениях. Один из приборов являются увлажнителем воздуха и производит водно-воздушный аэрозоль по запатентованной технологии. Исследовать НАДФН-оксидазное активирующее (fMLP) и ингибирующее (апоцинин) действие в фагоцитарных клетках планарий в процессе их регенерации при изменении морфогенетических параметров регенерации планарий и повременную динамику их биофотонной эмиссии. Разработать новые антигипертензивные средства на основе водорастворимых аналогов фактора агрегации тромбоцитов (ФАТ), позволяющие добиться нормализации артериального давления у значительной части больных гипертонией без комбинирования нескольких классов препаратов. Изучить и анализировать химико-биотические взаимодействия в биосфере на примерах, имеющих значение для проблем, связанных с сохранением окружающей среды и экологической безопасностью. Продолжить разработки различных наноформ двух антиоксидантов: а) липоевой кислоты и ее синтетических производных на основе глицерина, б) астаксантина и его эфиров на основе наноэмульсий из фосфатидилхолина, детергентов и плюроников. Определить физико-химические характеристики полученных наноформ и предельные сроки хранения при различных режимах.
-
Планируемые результаты:
Будет определена роль изменения соотношения Na+i/K+i-при электростимуляции и действии уабаина (ингибитора Na,K-ATPазы) в нейроно-подобных клетках.Будет идентифицирован механизм увеличения внутриклеточной концентрации натрия при сжатии клеток эндотелия, путем применения ингибиторов основных Na+-транспортирующих систем на объем клеток, внутриклеточную концентрацию Na+ и К+ и транскрипцию исследовавшихся ранее генов раннего ответа. Функциональная принадлежность Na+-чувствительных генов будет установлена при помощи анализа протеома. Будет проведено испытание новых, на основе полученного ранее патента, антигипертензивных средств – водорастворимых аналогов ФАТ. Будут исследованы механизмы взаимодействия ФАТ с мембранами эритроцитов и системой цитохрома Р-450 для выбора наименее токсичных форм препаратов, снижающих артериальное давление на длительный срок. Будет определено различие между параметрами АФК-зависимых процессов в крови (по ХЛ) пациентов и эдоровых доноров в процессе её обработки приборами NanoVi Exo. Будет исследовано различие в эффективности действия двух типов ингаляции. Будет оценена коррелятивная связь воздействия fMLP и апоцинина на морфогенетические параметры регенерации планарий и повременную динамику их биофотонной эмиссии. Будут продолжены исследования и проанализированы аспекты контроля опасности факторов антропогенного воздействия, детоксикации окружающей среды, с вопросами изучения и охраны окружающей среды; взаимодействий в биосфере химических веществ и живых систем,связанные с экотоксикологией, в том числе теоретические аспекты. Будут определены физико-химические характеристики полученных наноформ и предельные сроки хранения при различных режимах. Будут определены условия образования разных типов агрегатов астаксантина и его эфиров и сопоставлены полученные данные с характеристиками этих соединений в клетках микроводоросли. Будет проведено исследование образования цис-изомеров и продуктов окислительной деструкции астаксантина и его эфиров при облучении. Будет изучена возможность защиты хлорофилла от облучения с помощью мономерных форм астаксантина и агрегатов.
-
Научный задел:
Нами был установлен молекулярный механизм цитотоксического действия кардиотонических стероидов (КСТ), их влияние на дифференцировку фибробластов легких человека и экспрессию рецепторов TGFb. Установлено, что КТС являются возможными субстанциями для лечения идиопатического фиброза легких. Впервые получены результаты по влиянию гипоксии на состав белков мембраны эритроцитов, вовлеченных в регуляцию сосудистого тонуса и оценена роль Na+i,K+i сигнального каскада в регуляции экспрессии миокинов. Показали, что люцигенин-зависимая хемилюминесценции (ЛЦХЛ) крови больных хронической обструктивной болезнью лёгких (ХОБЛ) достоверно уменьшается после ее активного обдувания прибором Nanovi® (США). В результате неактивного обдувания, у неподверженной воздействию крови и крови здоровых доноров нет достоверных изменений в ЛЦХЛ. Результаты морфометрических измерений планарий при регенерации после их перерезки или кормления коррелировали с изменениями в длительной сверх-низкой ЛЦХЛ. Обнаружена коррелятивная связь действия пептидов в сверх-высоких разведениях и КВЧ на фототонную эмиссию и морфогенетические параметры регенерирующих планарий. Проведён синтез и исследованы антигипертезивные свойства водорастворимого предшественника фактора активации тромбоцитов. Изучены механизмы накопления мутагенных соединений с учётом их метаболической активации в прилегающих к дорогам почвах. Проанализированы химико-биотические взаимодействия в биосфере на примерах, имеющих значение для сохранения окружающей среды и экологической безопасности. Впервые было показано, что стеариламин (СА) в составе липосом способен активировать нейтрофилы. Установили, что только СА-липосомы индуцируют образование внеклеточных ловушек. Методами флуоресцентной микроскопии и ХЛ исследованы взаимодействия нейтрофилов со СА-содержащими липосомами в качестве основы для включения липоевой кислоты, как лекарства.
-
Основные результаты:
Будут установлены комплементарные межмолекулярные взаимодействия в мембранных системах, являющиеся первичным механизмом, формирующим отклик на хиральные отклонения. Установить роль изменений внутриклеточ ной концентрации Na и K в изменения транскриптома клеток при ишемических состояниях и в условиях повышенной активности ионных каналов(терапия ишемических состояний). Предполагается получить параметры АФК – зависимых процессов (интенсивность ХЛ и др.) при действии лекарств и др. активных воздействий на пациентов по реакции их цельной неразведённой крови. Показать, что мeтод ХЛ крови имеет диагностическое значение (диагностика лёгочных заболеваний). Будет оценена коррелятивная связь и определены ее механизмы при регенерации планарий между морфогенетическими параметрами и повременной динамикой их биофотонной эмиссии. Проводится испытание новых, антигипертензивных средств – водорастворимых аналогов ФАТ. Будут выбраны наименее токсичные формы препаратов, снижающих артериальное давление на длительный срок и доведение их до лекарственных форм. Планируется выявить основные механизмы накопления, метаболической активации и детоксикации мутагенных и канцерогенных соединений в некоторых компонентах окружающей среды. Исследовать взаимодействия в биосфере химических веществ и живых систем, связанных с экотоксикологией, и предложить теоретические аспекты. Разработать фундаментальные элементы научных основ экологической безопасности и осуществить вклад в создание научных основ инновационных экотехнологий. Будут исследованы механизмы взаимодействия нейтрофилов со стеариламин-содержащими липосомами в качестве основы для включения липоевой кислоты, как лекарства. Исследовать эту возможную лекарственную форму в до- и клинических испытаниях.
- Добавил в систему: Ратанина Мария Александровна
Источник финансирования НИР
| госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Физико-химические свойства биомембран в норме, при патологии и воздействии факторов окружающей среды |
| Результаты этапа: | ||
| 2 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Физико-химические свойства биомембран в норме, при патологии и воздействии факторов окружающей среды |
| Результаты этапа: Нами был установлен молекулярный механизм цитотоксического действия кардиотонических стероидов (КСТ), их влияние на дифференцировку фибробластов легких человека и экспрессию рецепторов TGFb. Нами получены новые данные по установлению роли ионов кальция в регуляции транскриптома КСТ из результатов сравнительного действия ингибиторов и активаторов Са2+-транспортирующих и Са2+-зависимых сигнальных систем на транскрипцию генов в клетках эндотелия человека, обработанных уабаином. Установлено также действие деоксигенации на высвобождение АТФ и гемоглобина из эритроцитов человека и крысы. Установлена роль пептидов в ускорении (замедлении или нормализации) АФК-генерирующих процессов в крови по скорости ее хемилюминесценции (ХЛ)в зависимости от состояния здоровья больных ХОБЛ.Получены первичные результаты по воздействию продуктов курения электронных сигарет на АФК-зависимые процессы в крови (по ХЛ) пациентов c ХОБЛ in vitro. Результаты морфометрических измерений планарий при регенерации после их перерезки или кормления коррелировали с изменениями в длительной люцигенин-зависимой сверх-низкой ХЛ, которая отражает скорость генерации активных форм кислорода. При действии растительного пептида RTV в сверх-высоких разведениях на планарии в процессе их регенерации установили, что пептид ускоряет вдвое время релаксации, а после перерезки более, чем на две части в кинетике излучения начинает образовываться пологая волна, продолжающаяся до 20 часов и соответствующая значимым перестройкам планарий на начальных этапах развития регенерации. Изучены механизмы накопления мутагенных и канцерогенных соединений с учётом их метаболической активации в прилегающих к дорогам почвах, подвергающихся загрязнению выбросами различных транспортных средств. Исследована возможность биосорбции и иммобилизации химических веществ, в том числе обладающих токсичными свойствами, биогенным материалом. Продолжен анализ проблем экотоксикологии, существенных для детоксикации компонентов окружающей среды, в том числе для улучшения качества водной среды Впервые было показано, что стеариламин (СА) в составе липосом способен активировать нейтрофилы, что было зарегистрировано методом хемилюминесценции (ХЛ) по появлению нового пика. Эффект СА-липосом – появление отсроченного пика ХЛ люминола – обнаружили в присутствии и в отсутствие классических индукторов кислородного взрыва - зимозана и ФМА. Состояние клеток при длительной инкубации с СА-липосомами изменялось: происходила потеря сегментированности ядра, увеличение его размеров и выход ДНК во внеклеточное пространство, что говорит о том, что только СА-липосомы индуцируют образование внеклеточных ловушек. | ||
| 3 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Физико-химические свойства биомембран в норме, при патологии и воздействии факторов окружающей среды |
| Результаты этапа: Впервые изученный вклад анионных каналов в патогенез идиопатического фиброза легких на примере культуральной модели и генетически модифицированных мышей может способствовать эффективным терапевтическим подходам лечения этого заболевания. Изучен молекулярный механизм устойчивости клеток эндотелия (по изменению транскриптома) человека и крысы к цитотоксическому действию кардиотонических стероидов (КТС), как возможных субстанций для лечения идиопатического фиброза легких. Впервые получены результаты по влиянию гипоксии на состав белков мембраны эритроцитов, вовлеченных в регуляцию сосудистого тонуса и оценена роль Na+i,K+i сигнального каскада в регуляции экспрессии миокинов. Были проведены исследования по испытанию американского прибора Nanovi® при его воздействии на цельную неразведенную кровь больных хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) и здоровых доноров в процессе ее обдувания, как активированными в воде активными формами кислорода (АФК), так и без активации. Показали, что люцигенин-зависимая хемилюминесценции (ЛЦ-ХЛ) крови больных ХОБЛ достоверно увеличивается после ее активного обдувания. В результате неактивного обдувания, у неподверженной воздействию крови и крови здоровых доноров нет достоверных изменений в ЛЦ-ХЛ. Обнаружена коррелятивная связь действия пептидов в сверх-высоких разведениях и КВЧ на фотонную эмиссию и морфогенетические параметры регенерирующих планарий. Проведён синтез и исследованы антигипертезивные свойства водорастворимого предшественника фактора активации тромбоцитов. Препарат приводил к резкому снижению АД у гипертензивных крыс с постепенным его восстановлением до начального уровня. Анализированы химико-биотические взаимодействия в биосфере на примерах, имеющих значение для сохранения окружающей среды и экологической безопасностью. Методами флуоресцентной микроскопии и хемилюминесценции исследованы взаимодействия нейтрофилов со стеариламин-содержащими липосомами в качестве основы для включения липоевой кислоты, как лекарства. | ||
| 4 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Физико-химические свойства биомембран в норме, при патологии и воздействии факторов окружающей среды |
| Результаты этапа: Изучали роль Na+i,K+i-опосредованного, Са2+i-независимого сигналь- ного каскада в регуляции экспрессии генов гранулярных клеток мозжеч- ка в присутствии уабаина. Исследовали роль объема клеток в регуляции экспрессии генов: роль Na+i,K+i-чувствительного механизма сопряжения возбуждения и транскрипции. Изучение влияния внеклеточного натрия на содержание моновалентных ионов в клетках эндотелия.Определили меха- низм секреции миокинов клетками скелетной мускулатуры в условиях по- вышенной физической нагрузки. Исследовали связи воздействия пептидов в сверх-высоких разведениях и КВЧ на морфогенетические параметры ре- генерации планарий и повременную динамику их биофотонной эмиссии (по люцигенин-зависимой хемилюминесценции – ЛЦХЛ). Проведены исследо- вания по испытаниям прибора NanoVi Exo производства компании Eng3 (г. Сиэтл, США) при его воздействии на цельную неразведенную кровь больных хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) и здоровых доноров. Прибор предназначен для ингаляций и может быть использован в домаш- них условиях, в спортзалах, офисах и медицинских учреждениях. Прибор яв- ляется увлажнителем воздуха и производит водно-воздушный аэрозоль по запатентованной технологии. Исследовали метаболизм и накопление мута- генных ксенобиотиков в тканях морских рыб (пикша, треска, макрорус), а также их накопление в пищевых жирах, в выделяемых из печени этих рыб и используемых для получения биологически активных пищевых добавок. Изучали и анализировали химико-биотические взаимодействия в биосфе- ре на примерах, имеющих значение для проблем, связанных с сохранени- ем окружающей среды и экологической безопасностью. Получили нанофор- мы низкомолекулярных соединений, влияющих на функциональную актив- ность нейтрофилов, в том числе липоевой кислоты, стеариламина и расти- тельного антиоксиданта астаксантина. Обнаружил индукцию образования нейтрофильных внеклеточных ловушек под действием стеарил-содержащих липосом. Выработаны подходы для повышения содержания липоевой кис- лоты в водной фазе при ее включении в различные наноформы (липосомы и наноэмульсии). Исследовали механизм действия липоевой кислоты на кис- лородный взрыв нейтрофилов. | ||
| 5 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Физико-химические свойства биомембран в норме, при патологии и воздействии факторов окружающей среды |
| Результаты этапа: В 2020 году нам удалось выполнить ряд работ связанных с актуальными темами лаборатории, а также сформулировать новые задачи и в значительной мере улучшить приборную базу. Так, например, нами был собран мультифотонный конфокальный лазерный сканирующий микроскоп, работающий по принципу детектирования единичных фотонов в ответ на фемтосекундную вспышку света. Это позволяет визуализировать флуоресцирующие объекты в режиме регистрации времен жизни флуоресценции, что в совокупности с перестройкой длины волны возбуждения обеспечивает возможность исследовать широкий круг объектов. Для работы с клеточными культурами нами было проведено оборудование чистого помещения и закупка необходимого оборудования. В ходе работ 2020 года были изучены различные биологические системы: (1) фотосинтетические организмы способные накапливать астаксантин; (2) каротиноидные белки и методы их использования для доставки каротиноидов в мембраны человеческих клеток; (3) фотоактивные белки, в том числе ряд ионных насосов и гибридные структуры на их основе; (4) флуоресцентные белки и особенности модификации их спектральных характеристик; (5) гибридные конструкции из фотосенсибилизаторов и наночастиц, а также методы их получения и оптимизации для доставки фотосенсибилизаторов к бактериальным или раковым клеткам; изучены механизмы Na+/K+ опосредованной регуляции экспрессии генов; (6) исследованы оптические свойства новых материалов для перовскитных солнечных элементов. Основные результаты опубликованы в научных рецензируемых журналах (BBA - Bioenergetics, Scientific Reports, Antioxidants, FEBS Journal, JPC:C и ряде других). Сотрудники лаборатории подготовили и подали заявки на 4 конкурса грантов РНФ. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
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".