Влияние структурно-функциональных свойств эритроцитов на формирование нестабильных атером в патогенезе атеросклероза

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 18-75-10030

НазваниеВлияние структурно-функциональных свойств эритроцитов на формирование нестабильных атером в патогенезе атеросклероза

Руководитель Конохова Анастасия Игоревна, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации , Новосибирская обл

Конкурс №30 - Конкурс 2018 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-202 - Сердечно-сосудистая система

Ключевые слова эритроциты, атеросклероз, нестабильная атерома, гликированный гемоглобин, проточная цитометрия

Код ГРНТИ76.03.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Несмотря на увеличение ежегодных показателей своевременной диагностики и развитие новых терапевтических методик, атеросклероз и его осложнения, приводящие к таким сердечно-сосудистым заболеваниям (ССЗ), как ишемическая болезнь сердца, инсульт и болезни периферических артерий, занимают лидирующие позиции среди непосредственных причин смерти не только на территории Российской Федерации, но и во всем мире. Именно по причине широкой распространённости, сохраняющейся тенденции к росту числа больных, высокой смертности и ранней инвалидизации атеросклероз и вызываемые им ССЗ представляют острейшую медико-социальную проблему. В связи с этим вопросы, связанные с диагностикой, профилактикой и терапией атеросклероза, призванных сократить темпы роста численности больных, а также значительно уменьшить риск развития сердечно-сосудистых осложнений, увеличить продолжительность жизни больных и минимизировать социально–экономические потери, представляет особую актуальность и поставлены во многих странах на государственный уровень. Одним из основных проявлений атеросклероза является формирование атеросклеротических бляшек (АБ), нестабильность которых во многом определяет риск развития фатальных сердечно-сосудистых событий. Несмотря на существенный прогресс в развитии клинических методов диагностики атеросклероза, дифференцирование стабильных и нестабильных АБ до сих остается наиболее сложной диагностической задачей, в решении которой особое место отводится выявлению новых факторов дестабилизации атером, которые имели бы наибольшую предсказательную ценность. Согласно имеющимся в литературным данным, среди множества процессов, способствующих дестабилизации АБ, важную роль играет возникновение гипоксических состояний в различных участках сосудов, которые так или иначе связаны с функцией эритроцитов. При этом, несмотря на множество разрозненных литературных данных, напрямую или косвенно указывающих на важную роль, которую могут играть эритроциты в патогенезе атеросклероза, вопросы об их вкладе в развитие патологии и о месте, которое они занимают в цепи событий, приводящих к кардиоваскулярным и атеротромботическим осложнениям, до сих пор остаются открытыми. Настоящий проект направлен на исследование роли эритроцитов в патогенезе атеросклероза и развития его осложнений, и, в частности, на проверку гипотезы, согласно которой нарушение газотранспортной функции эритроцитов, вследствие изменения морфологических и функциональных характеристик клеток, является одним из факторов риска дестабилизации атером и развития атеротромботических осложнений. Для решения поставленных задач, в данном проекте планируется проведение комплексного исследования морфологии и функциональных свойств эритроцитов в норме и при атеросклерозе с использованием самых современных методов оптического анализа дисперсных сред, а именно сканирующей проточной цитометрии. Данная технология позволяет измерять зависимость интенсивности рассеянного излучения от угла (индикатрису светорассеяния) для одиночных частиц в потоке с большой скоростью (до 1000 частиц в секунду). В совокупности с передовыми методами решения прямой и обратной задачи светорассеяния и математического моделирования внутриклеточных процессов (модель лизиса эритроцитов в изотоническом растворе), данный метод позволяет получить детальную информацию о форме клеток (диаметр, максимальная и минимальная толщина, объем, площадь поверхности, индекс сферичности, спонтанная кривизна), структурно-функциональных свойствах мембраны (эластичность, скорость анионного обмена) и содержании гемоглобина в одиночных эритроцитах. В рамках клинических исследований данного проекта будет проведен комплексный анализ эритроцитов у пациентов атеросклерозом брахиоцефальных артерий и условно здоровых волонтеров (контрольная группа). У испытуемых также будут определены стандартные диагностические показатели, включающие оценку липидных нарушений (ХС, триглицериды, α-ХС, β-ХС) и уровень гликированного гемоглобина. По результатам сопоставления совокупности полученных данных будут выявлены те характеристики эритроцитов, отклонения которых, во-первых, несут наибольший вклад в нарушение газотранспортной функции эритроцитов при атеросклерозе, а, во-вторых, имеют наибольший прогностический потенциал в оценке риска развития атеросклероза по результатам сопоставления со стандартными диагностическими показателями. У пациентов с доказанным атеросклерозом будет проведена оценка стабильности атером методами триплексного УЗИ и МРТ ангиографии, а также по результатам патоморфологического исследования бляшек, удаленных при каротидной эндартерэктомии. Сопоставление данных оценок с результатами комплексной характеризации эритроцитов, осуществленной с помощью сканирующего проточного цитометра (СПЦ), позволит выявить взаимосвязь между отклонениями морфофункциональных характеристик эритроцитов и риском развития нестабильных АБ. Таким образом, в результате проведения комплекса запланированных исследований будет подтверждена или опровергнута выдвигаемая гипотеза, согласно которой нарушение газотранспортной функции эритроцитов, вследствие изменения морфологических и функциональных характеристик клеток, является одним из факторов риска дестабилизации атером и развития атеротромботических осложнений при атеросклерозе. Помимо конкретных практических задач, перечисленных выше, в рамках проекта также подразумевается разработка нового подхода к оценке гликозилированного гемоглобина (HbA1c) в одиночных эритроцитах на основе прецизионного измерения показателя преломления одиночных клеток с СПЦ, и усовершенствование методики иммуннотурбидиметрической оценки уровня HbA1c в крови с помощью адаптивного поляризационного нефелометра. В рамках проекта планируется дальнейшее развитие метода сканирующей проточной цитометрии как в инструментальной части (модернизация оптического блока СПЦ, в т.ч. для измерения большого объема оптической информации от отдельных частиц), так и в алгоритмической части (развитие общих подходов решения параметрической обратной задачи светорассеяния с использованием нескольких одновременно измеряемых сигналов). С одной стороны, это приведет к улучшению точности характеризации эритроцитов, что будет способствовать решению вышеописанных задач. С другой стороны, данные методы находятся на переднем крае развития биомедицинской оптики и актуальны во многих других приложениях. В результате проведения запланированных исследований будет получена новая информация как о роли эритроцитов в патогенезе атеросклероза и сердечно-сосудистых заболеваний, так и о факторах, приводящих к дестабилизации атеросклеротических бляшек и развитию острых атеротромботических событий. Характеристики эритроцитов, которые по результатам исследований покажут наибольшую диагностическую ценность, могут послужить новыми независимыми факторами риска, оценка которых позволит повысить качество диагностики атеросклероза и его осложнений. Это приведет к увеличению вероятности выявления атеросклероза на ранних этапах развития, позволит прогнозировать течение заболевания и оценивать эффективность проводимой терапии для подбора корректирующего медикаментозного лечения.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Новикова О.А, Локтионов П.П., Карпенко А.А. The roles of mechanotransduction, vascular wall cells, and blood cells in atheroma induction Vascular (год публикации - 2018)
10.1177/1708538118796063

2. Конохова А.И., Ястребова Е.С., Строкотов Д.И., Чернышев А.В., Карпенко А.А., Мальцев В.П. Ultimate peculiarity in angular spectrum enhances the parametric solution of the inverse Mie problem Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer (год публикации - 2019)

3. Ястребова Е.С., Конохова А.И., Строктов Д.И., Карпенко А.А., Мальцев В.П., Чернышев А.В. Increase of HCO3-/Cl- transmembrane exchange rate in human erythrocytes by nifedipine Journal of Theoretical Biology (год публикации - 2019)

4. Романов А.В., Конохова А.И., Ястребова Е.С., Гилев К.В., Строкотов Д.И., Мальцев В.П., Юркин М.А. Sensitive detection and estimation of particle non-sphericity from the complex Fourier spectrum of its light-scattering profile Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer (год публикации - 2019)

5. Ястребова Е.С., Конохова А.И., Строкотов Д.И., Карпенко А.А., Мальцев В.П., Чернышев А.В. Proposed Dynamics of CDB3 Activation in Human Erythrocytes by Nifedipine Studied with Scanning Flow Cytometry Cytometry Part A, Cytometry. 2019. P. cyto.a.23918. (год публикации - 2019)
10.1002/cyto.a.23918

6. Конохова А.И., Ястребова Е.С., Строкотов Д.И., Чернышев А.В., Карпенко А.А., Мальцев В.П. Ultimate peculiarity in angular spectrum enhances the parametric solution of the inverse Mie problem Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 2019. Vol. 235. P. 204–208. (год публикации - 2019)
10.1016/j.jqsrt.2019.06.034

7. Ястребова Е.С., Долгих И., Гилев К.В., Вахрушева И.В., Лиза Е., Литвиненко А.И., Некрасов В.М., Строкотов Д.И., Карпенко А.А,, Мальцев В.П. Spectral approach to recognize spherical particles among non-spherical ones by angle-resolved light scattering Optics & Laser Technology (год публикации - 2021)
10.1016/j.optlastec.2020.106700

Публикации