Механизмы метаболического контроля в скелетных мышцах: новые пути коррекции метаболического синдрома

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-15-00118

НазваниеМеханизмы метаболического контроля в скелетных мышцах: новые пути коррекции метаболического синдрома

Руководитель Капилевич Леонид Владимирович, Доктор медицинских наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" , Томская обл

Конкурс №35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-207 - Эндокринология и обмен веществ

Ключевые слова скелетный мышцы, метаболические нарушения, инсулинорезистентность, циклические физические нагрузки, суточные биоритмы

Код ГРНТИ76.03.31

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
По оценкам Международной федерации диабета, к 2040 году число людей, живущих с диабетом, составит 415 миллионов человек, в основном в странах с низким и средним уровнем дохода, и к 2040 году это число возрастет до 642 миллионов человек (http://www.diabetesatlas.org). В период с 2011 по 2016 гг. число российских граждан, которые болеют диабетом увеличилось на 25% (https://www.rosminzdrav.ru//). Основная проблем, на решение которой направлен данный проект – увеличение продолжительности активной жизни, обеспечение здорового старения. Большую роль в этом аспекте играет профилактика таких метаболических расстройств, как ожирение, диабет II типа, саркопения. Данные метаболические расстройства, во-первых, снижают качество жизни и трудоспособность в предпенсионном возрасте, а во-вторых, опасны осложнениями, повышающими риск преждевременной смерти (болезни почек и сердечно-сосудистой системы). Особенно актуальной эта проблема представляется для людей пожилого возраста, когда на фоне метаболических нарушений встречаются, как правило, и другие заболевания и медикаментозная терапия не всегда показана и эффективна в силу наличия побочных эффектов. Инсулинорезистентность формируется на фоне ожирения, возрастных изменений и сниженной двигательной активности. Главной целью данного исследования является выявление молекулярных механизмов снижения инсулинорезистентности в ответ на увеличение физических нагрузок. Планируется найти ферменты-мишени, которые могут быть использованы для управления способностью мышечных клеток поглощать глюкозу и тем самым служить для профилактики возрастных изменений мышц и развития диабета 2-го типа. Определить, в какой период суточного цикла (в период активного бодрствования или в период отдыха) эффект физических упражнений на состояние метаболизма и уровень инсулинорезистентности является максимальным. Решение указанной задачи позволит добиться качественного прорыва в профилактике и лечении диабета 2-го типа, в обеспечении здорового старения и продления периода активной жизнедеятельности людей предпенсионного и пенсионного возраста. Данная задача является комплексной, так как наряду с чисто медицинскими вопросами (выяснение механизмов формирования, первичной и вторичной профилактики заболеваний), направлена на решение актуальных социальных проблем современного общества - здоровое старение, сохранение активности и трудоспособности в предпенсионном возрасте. Несмотря на множество исследований, остаются невыясненными внутриклеточные механизмов формирования метаболических расстройств, в том числе и у пожилых людей, при нарушении питания, при низком уровне двигательной активности, а также на фоне других заболеваний. Не менее актуальным остается и вопрос немедикаментозного лечения метаболических расстройств, в том числе и при помощи физических нагрузок. Метаболические изменения под влиянием физических нагрузок – очень сложный процесс, который одновременно включает интегративные и адаптивные реакции в нескольких тканях и органах на клеточном и системном уровне [Huh, 2018]. Для выяснения молекулярных механизмов, лежащих в основе метаболических эффектов физических упражнений, необходимо, прежде всего, выявить биомаркеры, отражающие состояние метаболизма и определить мишени фармакологического воздействия (drug target). Разработанный проект направлен на создание целостной картины влияния тренировок циклического характера на состояние организма при инсулинорезистентности и ожирении через ряд сигнальных путей, ключевые факторы которых предполагается исследовать в данной работе. Также планируется определить, в какой период суточного цикла (в период активного бодрствования или в период отдыха) эффект физических упражнений на состояние метаболизма и уровень инсулинорезистентности является максимальным. Новым также является подход изучения влияния циклической физической нагрузки на организм в соответствии с суточными биоритмами. Исследование данного аспекта в планируемой работе (тренировки лабораторных животных утром или вечером – в начале и в конце дневного периода активности) позволит ответить на вопрос, влияет ли время суток на эффект от циклической работы при инсулинорезистентности. Выявление роли сигнальных путей в реализации метаболических эффектов физических нагрузок позволит определить терапевтические мишени, моделируя которые возможно имитировать эффект тренировок. Это важно для категории пациентов, которым противопоказаны физические нагрузки высокой интенсивности. В качестве физической нагрузки будет применяться бег как наиболее доступный вид двигательной активности и чаще всего применяемый в экспериментах подобного рода. Это согласуется с текущими рекомендациями, что аэробные упражнения являются основным компонентом любого режима профилактики/лечения инсулинорезистентности [Colberg S.R. et al., 2016]. Известно, что при длительной физической нагрузке с фиксированным уровнем умеренной интенсивности скорости окисления углеводов снижаются по мере увеличения липолиза и окисления жира [Gabriel B.M., Zierath J.R., 2017]. В результате осуществления проекта: - Будут изучены новые молекулярные механизмы снижения инсулинорезистентности в ответ на увеличение физических нагрузок. - Будут впервые установлены ферменты-мишени, которые могут быть использованы для управления способностью мышечных клеток поглощать глюкозу и тем самым служить для профилактики возрастных изменений мышц и развития диабета 2-го типа.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Капилевич Л.В., Захарова А.Н., Дьякова Е.Ю., Кироненко Т.А., Милованова К.Г., Калинникова Ю.Г., Чибалин А.В. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ САХАРНОГО ДИАБЕТА II ТИПА У МЫШЕЙ НА ОСНОВЕ ДИЕТЫ С ИЗБЫТОЧНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ЖИРОВ Бюллетень сибирской медицины, 2019;18(3):53-61. (год публикации - 2019)
10.20538/1682-0363-2019-3-53-61

2. Орлова А.А. ВЕРИФИКАЦИЯ МОДЕЛИ САХАРНОГО ДИАБЕТА ТИПА 2 У МЫШЕЙ ЛИНИИ C57BL/6 ПРИ ПОМОЩИ ВЫСОКОЖИРОВОЙ ДИЕТЫ ФИЗИЧЕСКАЯ КУЛЬТУРА, ЗДРАВООХРАНЕНИЕ И ОБРАЗОВАНИЕ, Стр. 267-272 (год публикации - 2019)

3. Капилевич Л.В., Захарова А.Н., Дякова Е.Ы., Калинникова Ы.Г., Кироненко Т.А., Милованова К.Г., Орлова А.А., Чибалин А.В., Орлов С.Н. Physical activity as major factor of myokines producing: regulation mechanisms Skeletal muscle research – from cell to human, Р. 30-31. (год публикации - 2019)

4. Попкова И.А., Дьякова Е.Ю. Исследование веса экспериментальных животных ФИЗИЧЕСКАЯ КУЛЬТУРА, ЗДРАВООХРАНЕНИЕ И ОБРАЗОВАНИЕ, стр. 276-278 (год публикации - 2019)

5. Юрий С. Стафеев, Игорь А. Скляник, Камил А. Ячаев, Екатерина А. Шестакова, Анатолий В. Юрасов, Андрей В. Кармадонов, Александр В. Чибалин, Михаил Ю. Меншиков, Александр В. Воротников, Елена В. Парфёнова, Марина В. Шестакова Low AS160 and high SGK basal phosphorylation associates with impaired incretin profile and type 2 diabetes in adipose tissue of obese patients Diabetes Research and Clinical Practice (год публикации - 2019)

6. Захарова А.Н., Клинникова Ю.Г., Негоденко Е.С., Орлова А.А., Капилевич Л.В. Экспериментальное моделирование циклических физических нагрузок Теория и практика физической культуры, 2020, №10, С.26-27 (год публикации - 2020)

7. Пиркмайер С., Безяк К., Маткович У., Долинар К., Цзян К.Л., Миш К., Грос К., Милованова К., Пиркмайер К.П., Марш Т., Ка-пилевич Л., Чибалин А.В. OuabainSuppresses IL-6/STAT3 Signalingand Promotes Cytokine Secretionin Cultured Skeletal Muscle Cells FRONTIERS IN PHYSIOLOGY, 2020.V.11, art. 566584. (год публикации - 2020)
10.3389/fphys.2020.566584

8. Кравцова В.В, Бузинова Е.В., Чибалин А.В., Матчков В.В., Кривой И.И. Isoform-specific Na,K-ATPase and membrane cholesterol remodeling in motor endplates in distinct mouse models of myodystrophy AMERICAN JOURNAL OF PHYSIOLOGY-CELL PHYSIOLOGY, Volume 318, Issue 5, 1 May 2020, Pages C1030-C1041 (год публикации - 2020)
10.1152/ajpcell.00453.2019

9. Захарова А.Н., Кироненко Т.А., Милованова К.Г., Орлова А.А., Дьякова Е.Ю., Калинникова Ю.Г., Кабачкова А.В., Чибалин А.В., Капилевич Л.В. Treadmill Training Effect on the Myokines Content in Skeletal Muscles of Mice With a Metabolic Disorder Model Frontiers in Physiology, Front. Physiol. 12:709039. doi: 10.3389/fphys.2021.709039 (год публикации - 2021)
10.3389/fphys.2021.709039

10. А. Н. Захарова, Т. А. Кироненко, К. Г. Миловано-ва, А. А. Орлова, Е. Ю. Дьякова, Ю. Г. Калинни-кова, А. В. Чи-балин, Л. В. Ка-пилевич ВЛИЯНИЕ ПРИНУДИТЕЛЬНЫХ БЕГОВЫХ НАГРУЗОК НА СОДЕРЖАНИЕ МИОКИНОВ В СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦАХ МЫШЕЙ С МОДЕЛЬЮ САХАРНОГО ДИАБЕТА II ТИПА РОССИЙСКИЙ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ ИМ. И.М. СЕЧЕНОВА, Том: 107Номер: 6-7 Год: 2021 Страницы: 864-875 (год публикации - 2021)
10.31857/S0869813921060157

11. А. Н. Захарова, Т. А. Кироненко, К. Г. Милованова, А. А. Орлова, Е. Ю. Дьякова, Ю. Г. Калинникова, А. В. Чибалин, Л. В. Капилевич Effect of Forced Treadmill Running on Skeletal Muscle Myokine Levels in Mice with a Model of Type II Diabetes Mellitus Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology, Vol. 57, No. 4, pp. 904–912. © Pleiades Publishing, Ltd., 2021. (год публикации - 2021)
10.1134/S0022093021040141

12. Сергей Пиркмайер · Метка Петрич · Александр В. Чибалин The role of AMPK in regulation of Na+, K+‑ATPase in skeletal muscle: does the gauge always plug the sink? Journal of Muscle Research and Cell Motility, Том42 Выпуск1 Страница77-97 Специальный выпускSI (год публикации - 2021)
10.1007/s10974-020-09594-3

13. Метка Петрич, Аня Видович, Клемен Долинар, Катарина Миш, Александр В. Чибалин и Сергей Пиркмайер Phosphorylation of Na+, K+‑ATPase at Tyr10 of the α1‑Subunit is Suppressed by AMPK and Enhanced by Ouabain in Cultured Kidney Cells The Journal of Membrane Biology, 254, pages531–548 (2021) (год публикации - 2021)
10.1007/s00232-021-00209-7

14. Долинар К., Чибалин А.В., Пиркмайер С. ATIC as a link between antirheumatic drugs and regulation of energy metabolism in skeletal muscle Periodicum Biologorum, Том121 Выпуск3-4 Страница129-145 (год публикации - 2020)
10.18054/pb.v121i3-4.10802

15. Капилевич Л.В., Захарова А.Н., Кироненко Т.А., Милованова К.Г., Орлова А.А. ВЛИЯНИЕ БЕГОВЫХ НАГРУЗОК НА МАССУ ТЕЛА И СОДЕРЖАНИЕ МИОКИНОВ В СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦАХ ПРИ САХАРНОМ ДИАБЕТЕ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ) ИННОВАЦИОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ В СФЕРЕ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ, СПОРТА И ТУРИЗМА, Страницы: 220-224 (год публикации - 2021)

Публикации