AP19575254 «Влияние мелатонина на фенотипические и функциональные характеристики миелоидных супрессорных клеток в модели ожирения в сочетании с нарушением циркадных ритмов»

AP19575254 «Влияние мелатонина на фенотипические и функциональные характеристики миелоидных супрессорных клеток в модели ожирения в сочетании с нарушением циркадных ритмов».

Актуальность

Известно, что нарушение циркадных ритмов ведет к развитию воспалительных реакций и ухудшает иммунные функции, а также являются фактором риска развития и/или прогрессирования различных заболеваний, включая ожирение. Ожирение как заболевание сегодня стало широко распространенной и серьезной проблемой общественного здравоохранения во всем мире. Показано, что ожирение увеличивает риск некоторых заболеваний, таких как диабет 2 типа, рак и т. д., и приводит к снижению качества жизни. Ожирение характеризуется не только увеличением массы тела и избыточным накоплением жировой ткани, но и хроническим воспалительным процессом, обусловленным выбросом воспалительных адипокинов из жировой ткани, иммунных клеток и молекулярных медиаторов воспаления. Недавно было продемонстрировано, что миелоидные супрессорные клетки (MDSC) являются одним из наиболее важных промоторов хронического воспаления. Уровень этих клеток значительно повышен при нарушении циркадных ритмов и ожирении. Нарушение циркадных ритмов приводит к нарушению регуляции секреции мелатонина, который может регулировать функции различных клеток адаптивной и врожденной иммунной системы, дифференцировку клеток в костном мозге и их накопление на периферии, а также продукцию воспалительных цитокинов. Мы предположили, что мелатонин может участвовать и в модуляции дифференцировки и активности MDSC. Таким образом, данное исследование направлено на изучение влияния мелатонина на миелоидные супрессорные клетки на модели циркадных нарушений в сочетании с ожирением.

Цель

Цель проекта — оценить влияние мелатонина на индукцию MDSC, а также на их фенотипические и функциональные характеристики при экспериментальном ожирении в сочетании с нарушением циркадных ритмов. Это открывает путь к пониманию иммунорегуляторных механизмов, лежащих в основе патологических процессов, развивающихся на фоне ожирения и нарушения циркадных ритмов.

Ожидаемые результаты

В ходе реализации проектной работы предполагается доказать следующие вопросы: 1) нарушение циркадного ритма влияет на иммунный ответ и пролонгирует воспалительный процесс при ожирении, способствуя накоплению MDSC; 2) регулятор циркадного ритма мелатонин ингибирует функции MDSC и/или усиливает иммунный ответ. Полученные результаты помогут выявить причины и механизмы иммунных нарушений, связанных с ожирением и циркадными нарушениями. Таким образом, результаты исследования могут предоставить необходимую информацию для эффективного лечения хронических заболеваний, связанных с нарушением циркадных ритмов и ожирением. Это, в свою очередь, позволит найти эффективные способы борьбы с хроническими заболеваниями.

Национальное и международное значение проекта

Установлена четкая эпидемиологическая связь между циркадными нарушениями и патогенезом ожирения. Ожирение — распространенная и глобальная проблема, которая увеличивает риск осложнений и смерти от других хронических заболеваний, включая диабет, болезни сердца и некоторые виды рака. Это снижает качество и продолжительность жизни людей. Усугубляет национальные и глобальные проблемы здравоохранения и экономики. Поэтому изучение фенотипических и функциональных изменений миелоидных супрессорных клеток в динамике развития ожирения в сочетании с циркадными нарушениями и определение влияния мелатонина на накопление и функциональную специфичность MDSC помогут понять причину и механизмы иммунных нарушений при связанных с этим заболеваниях. циркадные нарушения. В свою очередь, это позволяет создавать эффективные способы борьбы и лечения хронических заболеваний как в Казахстане, так и за рубежом.

Информация для потенциальных пользователей

По оценкам ВОЗ, избыточный вес и ожирение являются пятой по значимости причиной смертности в мире. Более 2 миллиардов человек в мире живут с патологией ожирения. Кроме того, по меньшей мере 2,8 миллиона взрослых умирают каждый год из-за избыточного веса или ожирения, и это число продолжает расти. Кроме того, из-за избыточной массы тела и ожирения развиваются и другие патологии, в том числе 44% сахарный диабет, 23% ишемическая болезнь сердца, 7% — 41% некоторые онкологические заболевания. Рост ожирения наблюдался и в Казахстане. В Казахской академии питания сообщили, что за последние 20 лет распространенность избыточного веса и ожирения среди детей до 5 лет выросла с 9% до 13,4%. Данное исследование важно для определения клеточных механизмов регуляции иммунного ответа в динамике развития ожирения, связанного с экспериментальным циркадным нарушением. Результаты, полученные в ходе реализации данного Проекта, будут способствовать пониманию процессов, участвующих в иммунном патогенезе не только метаболических нарушений или ожирения, но и других хронических заболеваний, развивающихся при них, а также научному прогрессу в области профилактики и лечения. лечение этих заболеваний.

Область применения: клеточная и молекулярная иммунология. Иммунологический механизм хронического воспаления

Исполнители проекта:

Абдолла Н., PhD (биология), руководитель проекта, и.о. заведующего лабораторией. Индекс Хирша: 6. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4769-7824. Scopus ID: 57194001982.Web of Science ID: R-2193-2016.

Перфильева Ю.В. — PhD (биология), ведущий научный сотрудник. Индекс Хирша: 7. ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6803-0773. Scopus ID: 56823500600. Web of Science ID: AAF-9666-2020.

Остапчук Е. О. – PhD (биология), ведущий научный сотрудник. Индекс Хирша: 9. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3771-423X. Scopus ID: 56823472400. Web of Science ID: D-1254-2015.

Нармуратова Г.Х. – PhD- докторант (биомедицина) биологического факультета КазНУ им. Аль-Фараби,

Абен Д. — магистр

Абдусаттарова Ю. – магистр

В ходе реализации проекта на 2023 год была проведена работа по изучению уровней и фенотипических характеристик MDSC среди других иммунных клеток селезенки на модели ожирения, сочетающейся с циркадными нарушениями.

С использованием 2-месячных мышей CD1 была получена модель ожирения, модель циркадного нарушения и модель ожирения в сочетании с циркадными нарушениями. На 8-й неделе наблюдения установлено, что вес животных в модели ожирения в сочетании с циркадными нарушениями был достоверно выше, чем вес животных в модели ожирения. Методом проточной цитометрии оценивали фенотипические особенности MDSC селезенки мышей на модели ожирения в сочетании с циркадными нарушениями по экспрессии маркеров CCR2, F4/80, CD40, CD62L, CD244, CD11b, Ly6G и Ly6C. На основании полученных результатов были идентифицированы две субпопуляции CD11b⁺Ly6G⁺Ly6C^low и CD11b⁺Ly6G^—Ly6C^high фенотипов MDSC.

В ходе исследования уровень субпопуляции CD11b⁺Ly6G⁺Ly6C^low фенотипа MDSC был значительно увеличен в модели мышей с нарушенными циркадными ритмами, а также доля с фенотипом CD11b⁺Ly6G^—Ly6C^high моноцитарных популяций и с фенотипом CD11b⁺Ly6G⁺Ly6C^low гранулоцитарных популяций MDSC в селезенке мышей с ожирением по сравнению с контрольными мышами значительно увеличились. В результате исследования установлена фенотипическая особенность MDSC, индуцируемых при ожирении в сочетании с циркадными нарушениями. Оценена корреляция между уровнем/активностью MDSC и величиной иммунного ответа.

При реализации проекта на 2024 год во первом полугодии была проведена работа по изучению супрессорной активности MDSC, индуцированного ожирением в сочетании с циркадным нарушением , на пролиферацию Т-клеток в условиях in vitro.

С использованием мышей линий CD1 и C57BL/C, были получены модели ожирения в сочетании с циркадными нарушениями. На 16 неделе наблюдения было обнаружено, что вес животных в группе ожирения в сочетании с нарушением циркадного ритма значительно превышает вес животных в контрольной группе. Используя метод иммуномагнитной сепарации, из селезенки мышей, являющихся моделями ожирения в сочетании с циркадным расстройством, были выделены Gr1⁺ клетки (MDSC), Ly6G⁺ клетки (гранулоцитарный MDSC) и Ly6G-Gr1⁺ клетки (моноцитарный MDSC), а из селезенки мышей контрольной группы были выделены CD3⁺ T клетки. Супрессорная активность MDSC на пролиферацию Т-клеток оценивалась методом теста CFSE, а супрессорная активность на функции Т-клеток оценивалась по секреции Т-внутриклеточных цитокинов методом цитометрического анализа в условиях in vitro. В ходе анализа полученных результатов было обнаружено, что при ожирении в сочетании с циркадным нарушением индуцированные MDSC клетка ингибирует секрецию TNF-α и IFN-γ СD4⁺ Т-клеток

При реализации проекта на 2024 год во втором полугодии была проведена работа по изучению влияния мелатонина на индукцию MDSC, генерируемых из мононукеарных клеток костного мозга в условиях in vitro. Из костного мозга интактных CD1 мышей, с использованием 5-7 мл PBS, дополненных 3% FBS, 2 мМ EDTA, были получены мононуклерные клетки. Для генерации MDSC из этих клеток были определены оптимальная плотность клеток, эффективные концентрации компонентов питательной среды RPMI и важных цитокинов (GM-CSF и IL-6 ), а также оптимальное время инкубации (96 часов). Кроме того, была определена эффективная время инкубации (96h). Влияние мелатонина на дифференциацию MDSC оценивается в цитометрии по экспрессии маркеров CD11b, Gr1, CD11c, MHCII и F4-80. Полученные данные показывают, что мелатонин оказывает влияние на индукцию MDSC клеток, которые дифференцируются из костного мозга.