Роль нарушения структуры и организации тканевого матрикса в механизме независимой от клеток кальцификации сосудов эластического типа.

Номер гранта:14-04-32191
Область научного знания:биология и медицинские науки
Тип конкурса: («мол_а»)(«мол_а») конкурс научных проектов, выполняемых молодыми учеными
Год выполнения:2014г.
Руководитель: Фадеева И.С.
Статус заявки:поддержана

Аннотация к заявке:

Растущий интерес к изучению механизмов патологического кальциноза сосудов объясняется прямым влиянием различных вариаций эктопической минерализации артерий на частоту и риск развития сердечно-сосудистых осложнений. Наиболее серьезные осложнения, такие как стенозирующий кальциноз устья аорты и клапанов сердца, разрыв кальцинированного участка аневризмы или атеросклеротической бляшки приводят к возникновению таких тяжелых последствий как геморрагический инсульт или инфаркт соответствующего органа или ткани. Указанные осложнения являются главной причиной смертности среди всех сердечно-сосудистых заболеваний. Именно поэтому исследование механизмов минерализации сосудистой ткани является одной из важнейших задач современной биологии и фундаментальной медицины, и необходимо для понимания причин кальцификации не только собственных кровеносных сосудов организма, но и трансплантатов сосудов и клапанов сердца. Предлагаемый проект направлен на выяснение степени обоснованности гипотезы о роли нарушений структуры и организации тканевого матрикса в развитии пассивной, независимой от клеток организма кальцификации сосудов эластического типа. В проекте будут использованы оригинальные модификации подходов изучения кальцификации фрагментов стенок аорты in vitro, а также in vivo в модели гетеротопической подкожной имплантации крысам в камерах, препятствующих миграции клеток реципиента к имплантированной ткани. Применяя известные и оригинальные, разработанные нами, способы девитализации/децеллуларизации, а также полученные ранее знания о степени повреждения матрикса стенок аорты этими способами, будет исследована солокализация кальциевых депозитов и конкретных поврежденных структур матрикса после инкубации в экспериментах in vivo и in vitro. Для выявления специфики солокализации будут применяться методы световой и конфокальной микроскопии, а также широкий набор методов гистохимической, иммуноцитохимической и флуоресцентной идентификации различных компонент тканевого матрикса (коллаген, эластин, гликозаминогликаны, липиды), минерализованного кальция и целостности различных структур матрикса. Кроме этого, используя добавление в среду инкубации in vitro различных белковых составляющих, меченных Evans blue или флуоресцентными зондами, будет исследована роль отдельных белков плазмы и тканевой жидкости в пассивной кальцификации поврежденных структур тканевого матрикса. Также планируется выяснить, в какой степени вакантное замещение аффинных к кальцию участков на поврежденных волокнах матрикса или структурная стабилизация «расплетенных» эластиновых волокон в составе ламелл может предотвращать развитие пассивной минерализации поврежденного тканевого матрикса. На основе полученных результатов планируется получить детальное представление о роли различных молекулярных компонентов поврежденного матрикса стенок аорты в их кальцификации. Полученные нами предварительные оригинальные результаты позволяют быть уверенными в успешном выполнении проекта.

Аннотация к отчету по результатам реализации проекта:

За отчетный 2014 г. год коллективом обнаружено, что кальцификация коллагеновых фибрилл в условиях свободного притока тканевой жидкости начинается сразу после нарушения целостности межламеллярных ГАГ-слоев. При этом наблюдается прямая корреляция между степенью повреждения ГАГ ВКМ девитализированной ткани и степенью интенсивности минерализации коллагена. При этом, при избирательном повреждении ГАГ (но не коллагена) степень минерализации коллагенового матрикса была практически в 2 раза более выраженной, чем при повреждении и ГАГ и коллагена. Таким образом, полученные данные свидетельствуют о протекторной роли ГАГ для предотвращения эктопической кальцификации нативного сосудистого коллагена. Полученные данные свидетельствуют о том, что для минерализации коллагеновых фибрилл необходимо сохранении их целостности и нарушение связи с протекторными ГАГ. Обнаружено, что минерализации эластиновых ламелл при сохранении целостности коллаген-фибулинового «футляра» не наблюдается даже в условиях гиперкальци- и фосфатемии. При этом, повреждение защитного коллагенового слоя приводит к тотальной кальцификации всей эластиновой ламеллы. Обнаружено, что массивное нарушение связи и упаковки эластиновых волокон в составе эластиновых ламелл в модели ограничения доступа клеток приводит в выраженному (более, чем в 2 раза) увеличению степени минерализации ламелл. Однако та же степень повреждения внутрилямеллярных связей при имплантации экспериментальных фрагментов крысам в условиях свободного доступа клеток реципиента приводит к интенсивной воспалительной реакции клеток реципиента и массивному кальцинозу матрикса девитализированной ткани (в 10 и более раз). Полученные данные свидетельствуют о том, что продукты распада эластинового матрикса оказывают мощное инициирующее действие на развитие кальциноза по клеточному механизму. За отчетный период 2015 г. исследована и выявлена опосредующая роль мажорных сывороточных белков в развитии пассивной избирательной минерализации коллагеновых или эластиновых волокон девитализированных сосудов. Показано, что в образовании связи между эластином и кальцификатами, максимальную опосредующую роль играет связанный с жирный кислотой сывороточный альбумин, опосредующий образование образование ассоциатов: альбумин-ЖК-Са-эластин-Х. Данный механизм является совершенно новым и нуждается в детальном исследовании. На основании полученных результатов авторами проекта предложена новая концепция научного исследования, обеспечивающая получение результатов передового мирового уровня. Также при инкубации фрагментов стенок аорты с избирательно поврежденной структурой в модельных средах, содержащих сывороточные белки альбумин, фетуин А, ALPL в сравнении с их инкубацией в безбелковых растворах установлено, что при сохранении интактности коллагена при одновременном неизбирательным повреждении/удалении ГАГ при инкубации в модельных средах с фетуином А и ткане-неспецифической щелочной фосфатазой наблюдается исключительно кальцификация коллагеновых структур. Полученные данные соотносятся с полученными на первом этапе проекта результатами, а также напрямую коррелируют с опубликованными научными данными для иных природных коллагенсодержащих матриц – деминерализованного костного матрикса и сухожилий; полученные результаты являются совершенно новыми для девитализированной сосудистой ткани. На основании массива полученных данных разработана новая технология предимплантационной обработки биоматериалов для ССХ, обеспечивающая полное сохранение интактной структуры матрикса биоматериалов и одновременно полное подавление способности указанных материалов к кальцинозу. Эффективность разработанной технологии подтверждена как в модели гетеротопической имплантации крысам, так и в модели ортотопической имплантации свиньям. Разработанный способ передан на этап начала производства биоматериалов для сердечно-сосудистой хирургии.
Аннотации к заявке и отчету приведены в авторской редакции. по состоянию на 22.11.2019.
Помог ли вам материал?
0    0