ИСТИНА

Проект посвящен изучению роли нестин-положительных клеток в ремоделинге сердца при ренокардиальном синдроме 4-го типа (РКС 4) - патофизиологическом состоянии, при котором первичная хроническая болезнь почек приводит к сердечной дисфункции. Белок промежуточных филаментов нестин играет важную роль в репаративном фиброзе и ангиогенезе и экспрессируется разными типами клеток в сердце (сердечные прогениторные клетки, кардиомиоциты, фибробласты). Роль разных типов нестин-положительных клеток при различных кардиомиопатиях до конца не изучена. Исследование патогенеза РКС 4 имеет большую значимость для фундаментальной и клинической медицины, поскольку в настоящее время существуют сложности со стратификацией рисков сердечно-сосудистых нарушений на фоне хронической болезни почек (ХБП), и остро стоит вопрос поиска новых терапевтических подходов. Анализ особенностей распределения нестин-положительных клеток в сердце в модели ренокардиального синдрома на животных, а также влияния уремических токсинов на клетки, несущие этот маркер, позволит в будущем применить полученные знания в разработке персонифицированных терапевтических стратегий при РКС и снизить уровень инвалидизации и смертности.

The intermediate filament protein nestin, originally discovered in the nervous system, is involved in a number of physiological processes occurring in heart tissue in the embryonic and postnatal development periods: cardiac embryogenesis, reparative fibrosis and angiogenesis, healing of the myocardium damaged by ischemia, etc. (Calderone, 2018). Nestin is one of the markers of cardiac progenitor/stem cells (CPC) significantly reduced in the postnatal development period (El-Helou et al., 2005, 2008). In addition, this protein is expressed in other cell types under different physiological conditions: fibroblasts, cardiomyocytes, endothelial cells (Hertig et al., 2018; Mokrý et al., 2004). The role of nestin-positive cells in chronic cardiac dysfunction and cardiomyopathies caused by various comorbid conditions has been poorly studied. Renal cardiac syndrome type 4 (RCS 4) is a pathophysiological condition in which primary chronic kidney disease (CKD) leads to cardiac dysfunction (ventricular hypertrophy, diastolic dysfunction and/or increased risk of cardiovascular disease) (Junho et al. 2022 ). About 50% of patients with CKD die due to heart problems (Buliga-Finis et al. 2022). To date, a universal biomarker for the diagnosis of renocardiac syndrome has not been determined, which complicates the search for a strategy for treatment and correction of the disease. In this project, we plan to study the role of nestin-positive cells in regenerative processes in the heart during RCS 4 development in a mouse model of obstructive nephropathy, analyzing the localization of these cells in the myocardium. An also important goal of this project is to analyze the colocalization of nestin with markers of cardiomyocytes and interstitial cells (desmin and vimentin, respectively). In addition, it is planned to characterize the features of myocardial damage in conditions of RCS 4, assessing the expression of markers of hypertrophic cardiomyopathy: brain natriuretic peptide (BNP), cardiac beta-myosin heavy chain (β-MHC), as well as isoforms of the giant sarcomeric protein titin. Uremic cardiomyopathy is common in CKD. Such patients are also predisposed to heart rhythm disturbances, especially atrial fibrillation. Traditional risk factors associated with CKD, such as anemia, are insufficient to explain cardiovascular disease complications in patients with CKD (Lekawanvijit, 2018). One of the mechanisms linking CKD with cardiac pathologies may be uremic toxins, but their role in cardiac remodeling has not been sufficiently studied. We plan to evaluate the effect of various uremic toxins on the proliferation of nestin-positive cells in a primary culture of cardiomyocytes obtained from transgenic mice carrying GFP under the nestin promoter. Thus, the proposed project will reveal the biological role of nestin-positive cells in conditions of pathophysiological remodeling of the heart in renocardiac syndrome.

2024-2025 гг. 1.Будет оценено распределение нестин-положительных клеток в миокарде мышей на разных сроках развития РКС4 с помощью конфокальной микроскопии. 2.Будет проанализирована колокализация нестина с маркерами кардиомиоцитов и соединительной ткани (десмин и виментин, соответственно) в миокарде мышей на разных сроках развития РКС4 с помощью конфокальной микроскопии. 3.Для оценки развивающейся сердечной дисфункции, вызванной обструктивной нефропатией, будет проанализирован изоформный состав титина N2BA/N2B с помощью электрофоретического разделения гомогената сердечной мышцы в условиях разной длительности развития РКС4. Сдвиг соотношения изоформ может свидетельствовать об увеличении жесткости саркомеров миокарда и развитии патологических процессов в сердце на белковом уровне. 4.Будет проанализирован тотальный уровень нестина в препаратах желудочкового миокарда на разных сроках развития РКС4 с помощью электрофореза в денатурирующих условиях. 5.Уровень мРНК BNP и β-MHC будет проанализирован с помощью ПЦР в реальном времени в миокарде мышей на разных сроках развития РКС4. В 2024-2025 гг. в ходе реализации Проекта предполагается подготовить к печати 1 статью в журнале Q2 по SJR 2025-2026 гг. 1.Будет получена первичная культура кардиомиоцитов из сердец новорожденных мышей, несущих GFP под промотором нестина. Предполагается, что часть выделенных клеток будет нестин положительна. 2.С целью создания in vitro модели ренокардиального синдрома (развитие сердечной дисфункции в ответ на воздействие уремических токсинов) культура кардиомиоцитов будет проинкубирована с различными уремическими токсинами (индоксилсульфат, p-крезилсульфат). 3.Будет оценено содержание нестин-положительных клеток и их колокализация с десмином и виментином в культуре кардиомиоцитов, подвергшихся воздействию уремических токсинов, с помощью конфокальной микроскопии. 4.С помощью вестерн-блоттинга будет проанализировано содержание маркера пролиферации PCNA в лизатах кардиомиоцитов, подвергшихся воздействию уремических токсинов. 5.Для анализа пролиферативной способности нестин-положительных клеток в культуре кардиомиоцитов будет оцениваться накопление GFP с помощью планшетного флуориметра ClarioStar. В 2025-2026 гг. в ходе реализации Проекта предполагается подготовить к печати 2 статьи в журналах Q1 и Q2 по SJR.

Руководитель проекта имеет значительный опыт в исследовании различных типов хронического повреждения почек, что подтверждается соответствующими публикациями (см. форму 2). Руководителем отработана и подробно охарактеризована модель обструктивной нефропатии (UUO), что подтверждается публикацией doi.org/10.1038/s41598- 023-39848-2.