Шановні колеги, вітаю Вас! Науковий семінар Інституту біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України «Актуальні проблеми сучасної біохімії» продовжує свою роботу. 28-го травня (вівторок) 2024 р. о 10-30 в Актовій залі Інституту будемо слухати доповідь провідного інженера відділу хімії та біохімії ферментів нашого Інституту Василя БІЛОУСА «МОЛЕКУЛЯРНІ МЕХАНІЗМИ РОЗВИТКУ ПАТОЛОГІЧНИХ СТАНІВ РОГІВКИ ТА РОЗРОБКА ПІДХОДІВ ДО ЇХ КОРЕКЦІЇ». Мова йде за апробацію дисертації на здобуття наукового ступеня доктора філософії.
Традиційно до цього інформаційного листа додаємо авторські тези доповіді.
При цьому повідомляємо, що прийняти участь у роботі семінару можна буде й у дистанційному форматі відповідно до наступної адреси:
https://meet.google.com/kve-dcnn-pfr
Запрошуємо Вас до участі у роботі нашого семінару.
З повагою - С.О.Костерін
АВТОРСЬКІ ТЕЗИ
«МОЛЕКУЛЯРНІ МЕХАНІЗМИ РОЗВИТКУ ПАТОЛОГІЧНИХ СТАНІВ РОГІВКИ ТА РОЗРОБКА ПІДХОДІВ ДО ЇХ КОРЕКЦІЇ»
Доповідач: Василь БІЛОУС, провідний інженер відділу хімії та біохімії ферментів Інституту біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України
e-mail:
Актуальність. Рогівка є аваскулярною структурою за норми, що необхідне для підтримання її рефракційних та бар’єрних властивостей. Зважаючи на широке розповсюдження і різноманітність патогенетичних факторів (травматизація, опіки, метаболічні розлади), що спричиняють ушкодження рогівки, розробка підходів до діагностики та терапії неоваскулярних захворювань рогівки має важливе фундаментальне та прикладне значення. Порушення балансу між про- та антиангіогенними факторами, що лежить в основі патогенезу неоваскулярних захворювань рогівки, може бути причиною вад зору та його втрати. Тому збереження ангіогенез-привілейованого стану рогівки є важливим для підтримання нормальної зорової функції. Розуміння молекулярних механізмів, що лежать в основі патологічних змін у рогівці за дії несприятливих факторів різного ґенезу, є важливою умовою для розроблення ефективних стратегій терапії та діагностики цілої низки офтальмологічних хвороб, асоційованих з неоваскуляризацією рогівки
Мета роботи: з’ясувати молекулярні механізми розвитку патологічних станів рогівки та розробити підходи до їх корекції. Для досягнення поставленої мети необхідно було виконати наступні завдання:
- Оцінити біологічну активність та біосумісність фрагментів плазміногену (ангіостатинів) в експериментальних моделях пошкодження рогівки тварин і тестах in vitro.
- Визначити вплив ангіостатинів на рівень ключових протеїнів-маркерів, асоційованих з гіпоксією, ангіогенезом, ремоделюванням тканин, апоптозом, автофагією та стресом ендоплазматичного ретикулуму в рогівці тварин в експериментальній моделі лужного опіку рогівки.
- Дослідити антиапоптотичні та нейропротекторні ефекти вітаміну В1 (тіаміну) у рогівці щурів за умов хронічної інтоксикації етиловим спиртом.
- Отримати та охарактеризувати поліклональні антитіла до лактоферину людини.
- Провести імунохімічний аналіз рівня лактоферину та протеїнів-біомаркерів у слізній рідині пацієнтів з непроникними травмами рогівки.
Методи дослідження. Для виконання поставлених завдань було використано сучасні біохімічні та імунохімічні методи, такі як: гель-електрофорез протеїнів, імуноблотинг, імуноензимний аналіз, афінна хроматографія, ензим-форез (желатинова зимографія), спектрофотометричні методи, гістологічні методи, а також методи культивування евкаріотичних клітин, імунізація тварин та отримання поліклональних антитіл, визначення ступеня неоваскуляризації за шкалою Ефрона, методи статистичної обробки результатів.
Результати. 1. Доведено антиангіогенну активність отриманих фрагментів плазміногену, що полягає у пригніченні неоваскуляризації рогівки кролика за умов експериментальної моделі лужного опіка та інгібуванні активності макрофагів. В експериментах in vitro встановлено, що фрагменти плазміногену К1-3 та К5 у діапазоні концентрацій 2-100 нМ не чинять цитотоксичних ефектів по відношенню до клітин пігментного епітелію сітківки (RPE).
2. Показано, що застосування ангіостатинів сприяє зменшенню рівня протеїнів-маркерів, асоційованих з гіпоксією (HIF-1α), ангіогенезом (VEGF), ремоделюванням і фіброзом тканин (MMP-9), автофагією (beclin-1), а також стресом ендоплазматичного ретикулума (GRP-78), які становлять основні ланки патологічного процесу за хімічного пошкодження рогівки. K1-3 сприяє зростанню рівня ZO-1, протеїну щільних контактів, що свідчить про реепітелізацію рогівки після хімічного опіку.
3. Встановлено, що введення тіаміну (вітаміну В1) щурам, що отримували етанол у хронічному режимі, сприяє репаративним процесам у тканині рогівки за рахунок зменшення інтенсивності проапоптотичного сигналювання та коригування патологічних процесів, асоційованих з гіпоксією, ангіогенезом та ремоделюванням тканини. Показано нейропротекторну активність тіаміну в рогівці щурів, що полягає у зменшенні ступеня нейродегенерації, аберантних змін цитоскелету нейрональних клітин та надактивації сателітної глії, індукованих тривалим впливом етанолу.
4. Отримано та охарактеризовано високоафінні поліклональні кролячі антитіла до лактоферину людини. Отримані антитіла були використані у пілотному скринінговому дослідженні для детекції вмісту лактоферину в слізній рідині пацієнтів з непроникною травмою рогівки. Встановлено, що зниження рівня лактоферину за умов травматизації може слугувати діагностично-прогностичним маркером пошкодження рогівки.
5. Встановлено, що підвищення рівня MMP-9, HIF-1α та ангіостатинів у слізній рідині пацієнтів з непроникними травмами рогівки можуть використовуватися як релевантні біомаркери ступеня пошкодження тканини та використовуватися для моніторингу репаративних процесів.
Висновки. Досліджено молекулярні механізми розвитку патологічних станів рогівки, асоційованих з неоваскуляризацією, індукованих впливом чинників різної природи. Показано плейотропні ефекти фрагментів плазміногену (ангіостатинів), зокрема, доведена їх антиангіогенна активність, яка проявляється у зменшенні ступеня неоваскуляризації рогівки, індукованої лужним опіком. Встановлено антиапоптотичну та нейропротекторну активність тіаміну (вітаміну В1) у тканині рогівки в модельному експерименті хронічної інтоксикації етиловим спиртом. Отримані результати становлять наукове підґрунтя для використання ангіостатинів та вітаміну В1 як ефективних засобів корекції патологічних станів рогівки.
Список публікацій здобувача за темою дисертації
1. V. L. Bilous, L. G. Kapustianenko, A. A. Tykhomyrov. Production and application of angiostatins for the treatment of ocular neovascular diseases. Biotechnologia Acta, 2021 V. 14, N 1. P. 5-24.
https://doi.org/10.15407/biotech14.01.005
2. I. V. Gavrylyak, N. K. Greben, V. L. Bilous, V. V. Korsa, D. G. Zhaboiedov, C. A. Ağca, A. O. Tykhomyrov The levels of hypoxia- and angiogenesis-related regulators and matrix metalloproteinase 9 activity in tear fluid of patients with non-penetrating ocular traumas. Medicni perspektivi, 2022 V. 27, N 4, P. 168-176.
https://doi.org/10.26641/2307-0404.2022.4.271217
3. A. Tykhomyrov, O. Yusova, L. Kapustianenko, V. Bilous, T. Drobotko, I. Gavryliak, N. Greben, C. A. Ağca. Production of anti-lactoferrin antibodies and their application in analysis of the tear fluid in health and corneal injuries. Biotechnologia Acta, 2022, V. 15, N. 5, P. 31-40.
https://doi.org/10.15407/biotech15.05.031
4. O. S. Pavlova, V. L. Bilous, V. V. Korsa, S. P. Stepanenko, Yu. M. Parkhomenko, A. O. Tykhomyrov. Changes in the levels of neurospecific proteins and indices of apoptosis in the rat cornea at chronic ethanol consumption: protective effects of thiamine administration. Neurophysiology, 2022, V. 54, N. 1–2, P. 25-36.
https://doi.org/10.1007/s11062-023-09932-4
5. V. L. Bilous, L. G. Kapustianenko, O. I. Yusova, V. V. Korsa, V. S. Nedzvetsky, C. A. Ağca, S. V. Ziablitsev, A. O. Tykhomyrov. Angiostatins modulate ACE2 and GFAP levels in injured rat cornea and do not affect viability of retinal pigment epithelial cells. Biopolymers and Cell, 2023, V. 39, N. 4, P. 299-310.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.000AA1
6. V. Bilous, A. Tykhomyrov. Multiple effects of angiostatins in injured cornea. Ukr. Biochem. J. 2024, V. 96, N. 1, P. 37-48.
https://doi.org/10.15407/ubj96.01.037
7. V. Bilous, N. Greben, I. Gavryliak, C. A. Ağca. Angiostatin K1-3 and lactoferrin alleviate overexpression of pathology markers in alkali-burned corneal injury in rabbits. Biotechnologia Acta, 2024, V. 17, N. 3 (in print).