ИСТИНА

Изучить влияние сахарного диабета на ишемическое повреждение мозга у мышей и участие в этом процессе белка паннексина-1 (Panx1)

Diabetes mellitus (DM) currently has all the properties of a disease with an epidemiological nature of distribution: In 2017, 425 million people with diabetes were registered in the world and, according to forecasts, by 2045 this value will increase by 48% to 629 million people. (IDF Diabetes Atlas, 2017). The main cause of death in patients with diabetes is the development of macrovascular complications. So in the structure of mortality in patients with diabetes, the main place is occupied by myocardial infarction (55%) and stroke (29%). All this has provided diabetes mellitus with the status of the most important priority medical and social problem in many countries of the world. An equally important problem is vascular diseases of the brain, in particular strokes, from which about 5 million people. Despite the steady downward trend in mortality from cerebral stroke in developed countries, extremely high mortality rates remain in Eastern Europe, including Russia. The slowdown in mortality is associated precisely with the high prevalence of stroke risk factors - arterial hypertension, diabetes mellitus, cardiac arrhythmias, alcohol abuse, etc. Diabetes mellitus can be considered as one of the main risk factors for stroke. the dysfunction of the endothelium caused by it is the cause of vascular diseases. Thus, diabetes mellitus is an independent modifiable risk factor for chronic cerebrovascular pathology and can be considered as an independent comorbid pathology. This determines the severity of the condition of stroke patients with a history of diabetes mellitus, and an urgent need to improve the effectiveness of treatment of such patients. The solution to the problem of effective care for patients with ischemic stroke on the background of diabetes mellitus is possible only on the basis of a clear understanding of all the mechanisms of this comorbid pathology. One of such mechanisms may be processes mediated by the recently discovered protein pannexin-1 (Panx1) (Panchin et al., 2000) and the channels formed by it. According to the few published data available, Panx1 may provide a significant contribution to the development of ischemic brain damage. The channels formed by it affect the development of neuroinflammation through the activation of the inflamasome, potentiate glutamate excitotoxicity, contribute to the disruption of ion homeostasis, and also aggravate the BBB damage. Despite the existing data on the involvement of channels formed by Panx1 in the development of ischemic damage, in vivo experiments do not give an unambiguous idea of ​​the protective role of Panx1 blockade or knockout of its gene. Moreover, we found no data on the role of Panx1 in comorbid pathology - cerebral ischemia in diabetes mellitus. Thus, the identification of the participation of Panx1 channels in the development of ischemic brain lesions against the background of diabetes mellitus using a wide range of methods and approaches both in in vivo and in vitro models will not only expand our knowledge of the mechanisms of this pathology, but also with a high is likely to provide the development of a new direction in the therapy of this severe comorbid pathology. The presented project is aimed at solving this problem. Fulfillment of the tasks set during the project will allow obtaining new data on the potentiating effect of diabetes mellitus and hyperglycemia on the severity of ischemic brain damage in photoinduced ischemia and astrocytes against the background of pro-inflammatory and toxic activation. Using pannexin-1 knockout animals, new data will be obtained on the pathogenic role of this protein not only in ischemia, but also in combination with the pathological effect of diabetes. As a result of the project, pioneering data will be obtained on the role of pannexin-1 in comorbid pathology caused by the combined action of diabetes mellitus and ischemia, which will allow defining a new aprouches of effective therapy based on modulation of pannexin functions in severe brain lesions. As a result of the project, pioneering data will be obtained on the role of pannexin-1 in comorbid pathology caused by the combined action of diabetes mellitus and ischemia, which will allow defining a new approache of effective therapy based on modulation of pannexin functions in severe brain lesions.

Выполнение данного проекта позволит определить роль паннексина-1 в развитии ишемических поражений головного мозга на фоне сахарного диабета с использованием широкого спектра методов и подходов как в моделях in vivo, так и in vitrо, расширит наши знания о механизмах данной патологии и с высокой степенью вероятности обеспечит разработку нового направления в терапии этой тяжелой коморбидной патологии. Именно на решение этой проблемы направлен представленный проект. Выполнение поставленных в ходе проекта задач позволит получить новые данные о потенцирующим влиянии сахарного диабета и гипергликемии на выраженность ишемического повреждения мозга при фотоиндуцированной ишемии и астроцитов на фоне провоспалительной и токсической активации. Использование животных с нокаутом по гену паннексина-1 позволит впервые установить патологический вклад данного белка в повреждение мозга не только при ишемии, но и в комплексе с повреждающим действием сахарного диабета. В результате выполнения проекта будут получены пионерские данные о роли паннексина-1 в коморбидной патологии, вызванной сочетанным действием сахарного диабета и ишемии, что позволит определить новое направление эффективной терапии на основе модулирования функций паннексинов при тяжелых поражениях мозга.

Авторами проекта в течение многих лет проводятся комплексные исследования механизмов действия сериновых протеаз гемостаза и функций их рецепторов ПАР в регуляции функций клеток при разных типах повреждений. Нами получены новые данные о регуляции сериновыми протеазами процесса астроглиозиса. Установлено, что высокие концентрации тромбина потенцируют развитие астроглиозиса, а АПС предотвращает данный процесс (Иванова и др., 2014). Показано ПАР1-опосредованное протекторное действие АПС на нейроны в модели нейровоспаления in vitro (Бабкина и др., 2016). Неканонические агонисты ПАР1 защищают клетки при моделировании нейровоспаления in vitro как при сокультивировании нейронов гиппокампа с активированными тучными клетками, так и при совместном культивировании астроцитов и тучных клеток. Новым направлением исследований стала модель фотоиндуцированного тромбоза, которая позволяет адекватно и комплексно оценить развивающиеся в ходе данной патологии повреждения головного мозга. С помощью данной модели начаты исследования молекулярных механизмов участия протеаз системы гемостаза в регуляции повреждений мозга при ишемии (Галков и др., 2020). Использование разных экспериментальных подходов позволило нам получить значительный объем данных о существенном вкладе ПАР и их агонистов в клеточные процессы, в том числе и процессы, индуцируемые ишемией. Несомненно, что рецепторы, активируемые протеазами, можно рассматривать как перспективную фармакологическую мишень в терапии целого ряда заболеваний, связанных с воспалением и дегенерацией клеток, например, инсульта. Опыт совместного выполнения проектов. Галков М.Д. являлся соисполнителем по гранту РФФИ 19-015-00529а (руководитель Горбачева Л.Р.)

Выполнение данного проекта позволит определить роль паннексина-1 в развитии ишемических поражений головного мозга на фоне сахарного диабета с использованием широкого спектра методов и подходов как в моделях in vivo, так и in vitrо, расширит наши знания о механизмах данной патологии и с высокой степенью вероятности обеспечит разработку нового направления в терапии этой тяжелой коморбидной патологии. Именно на решение этой проблемы направлен представленный проект. Выполнение поставленных в ходе проекта задач позволит получить новые данные о потенцирующим влиянии сахарного диабета и гипергликемии на выраженность ишемического повреждения мозга при фотоиндуцированной ишемии и астроцитов на фоне провоспалительной и токсической активации. Использование животных с нокаутом по гену паннексина-1 позволит впервые установить патологический вклад данного белка в повреждение мозга не только при ишемии, но и в комплексе с повреждающим действием сахарного диабета. В результате выполнения проекта будут получены пионерские данные о роли паннексина-1 в коморбидной патологии, вызванной сочетанным действием сахарного диабета и ишемии, что позволит определить новое направление эффективной терапии на основе модулирования функций паннексинов при тяжелых поражениях мозга.