КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
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 16-15-00039

НазваниеПоиск средств фармакологической коррекции регенераторных процессов при экспериментальном моделировании сахарного диабета.

РуководительДанилова Ирина Георгиевна, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регионфедеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина", Свердловская обл

Годы выполнения при поддержке РНФ 2016 - 2018  , продлен на 2019 - 2020. Карточка проекта продления (ссылка)

КонкурсКонкурс 2015 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по приоритетным тематическим направлениям исследований» (11)

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины, 05-101 - Экспериментальная медицина

Ключевые словаСахарный диабет, поджелудочная железа, регенерация, антиоксиданты, тиадиазин, иммуномодуляторы.

Код ГРНТИ76.03.00


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Проект направлен на формирование новых подходов к профилактике и лечению сахарного диабета на основе поиска и синтеза новых химических соединений противодиабетического действия, обоснования механизма их действия на уровне, клетки, ткани, органа и организма в целом. Сахарный диабет 1 типа - заболевание лиц преимущественно трудоспособного возраста, приводящее к инвалидизации населения. Трудности достижения показателей гликемии, характерных для здоровых лиц, приводят к прогрессированию хронических осложнений заболевания. Гипергликемия при сахарном диабете вызывает активацию оксидативного стресса, неферментативного гликозилирования белков, секрецию провоспалительных цитокинов клетками-продуцентами, что способствует формированию осложнений сахарного диабета. Остаются лишенными фармакологической коррекции механизмы аутоиммунной агрессии, определяющие манифестацию и прогрессирование болезни. Это определяет важность поиска новых фармакологических средств, направленных на предупреждение развития заболевания и его осложнений. В связи с этим привлекают внимание химические соединения, сочетающие способность корригировать метаболические (оксидативный стресс, неферментативное гликозилирование белков) и иммунологические нарушения (индукция аутоиммунных реакций, системный воспалительный ответ) при сахарном диабете. Соединения, блокирующие данные патогенетические механизмы, могут стать потенциальными лекарственными средствами для терапии этого социально значимого заболевания. Проект предусматривает поиск новых противодиабетических соединений среди производных 1,3,4-тиадиазина, обладающих свойствами ингибиторов неферментативного гликозилирования белков и антиоксидантов, выявление закономерностей взаимосвязи строения, физико-химических свойств и биологической активности этих соединений. Комплексная оценка биохимических, морфологических, иммунологических показателей при экспериментальной коррекции сахарного диабета производными 1,3,4-тиадиазина позволит выявить механизмы их действия и предложить оптимальные схемы их применения. Таким образом, заявляемый проект имеет целью предложить новые подходы к профилактике и фармакотерапии сахарного диабета 1 типа, основанные на данных современных иммунобиохимических, морфологических исследований.

Ожидаемые результаты
В результате выполнения проекта ожидается отбор соединений ряда 1,3,4-тиадиазина с антиоксидантным, противогликозилирующим и противодиабетическим действием, а также выяснение механизмов этих видов фармакологической активности. Впервые в ходе трехэтапного эксперимента in silico – in vitro – in vivo будет проведено комплексное сравнительное исследование производных 1,3,4-тиадиазина, на предмет прогнозирования их противодиабетической активности, выявления антиоксидантной активности и способности блокировать неферментативное гликозилирование белков, а также корригировать морфо-биохимические механизмы регенерации клеток поджелудочной железы и органов, с которыми связаны осложнения СД 1 типа (почки, глаз). Данные результаты могут послужить основой формирования нового подхода к терапии сахарного диабета, основанного на применении препаратов, сочетающих свойства антиоксиданта, блокатора неферментативного гликозилирования белков ииммуномодулятора, и будут иметь приоритетный характер в мировом масштабе. По результатам проекта будет опубликовано 8 статей в журналах, индексируемых в базах данных Web of Science или Scopus, с импакт-факторами от 0,5 до 2,5 и 3 статьи в журналах, индексируемых в РИНЦ.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2016 году
Понимание механизмов взаимосвязи метаболических нарушений при сахарном диабете и регенераторных процессов β-клеток поджелудочной железы, а также органов-мишеней сосудистых осложнений, представляется необходимым условием для разработки новых подходов к фармакологической коррекции данного заболевания. Основной целью проекта явилось выяснение указанных механизмов и возможностей их коррекции синтетическими гетероциклическими соединениями ряда 1,3,4-тиадиазина. Для решения поставленных задач проекта в 2016 г. были проведены эксперименты in silico (прогнозирование механизмов коррекции экспериментального сахарного диабета соединениями ряда 1,3,4-тиадиазина), in vitro (оценка антиоксидантной и антигликирующей активности соединений ряда 1,3,4-тиадиазина) и in vivo (оценка влияния иммуномодулятора, антиоксиданта и соединения ряда 1,3,4-тиадиазина на биохимические, гематологические и морфологические показатели при экспериментальном сахарном диабете у крыс). Впервые проведено прогнозирование in silico возможных механизмов корригирующего действия соединений ряда 1,3,4-тиадиазина при развитии экспериментального сахарного диабета. Показано, что для 23 из 77 соединений прогнозируется противодиабетическая активность, установлены также соединения с прогнозируемой множественной активностью - противовоспалительной, иммуномодулирующей и антистрессорной. На модели гликирования бычьего сывороточного альбумина установлено, что среди соединений с наивысшей антигликирующей активностью преобладают 1,3,4-тиадиазины, содержащие в положении 2- морфолиновый или циклоалкиламиновый фрагмент, а в положении 5- фенил или пара-галогензамещенный фенил. На модели ингибирования окисления аскорбиновой кислоты кислородом воздуха in vitro показана антиоксидантная активность соединений ряда 1,3,4-тиадиазина и дана их сравнительная характеристика по рассчитанной концентрации полумаксимального ингибирования (IC50). Соединение L-17 (2-морфолино-5-фенил-1,3,4-тиадиазина гидробромид), сочетающее высокую антигликирующую и антиоксидантную активность, исследовано в эксперименте in vivo, в котором впервые дана комплексная сравнительная оценка способности соединения L-17, антиоксиданта липоевой кислоты (ЛК) и иммуномодулятора аминофталгидразида (АФГ) корригировать метаболические и гематологические нарушения, а также морфологические изменения в поджелудочной железе, почке и структурах органа зрения при развитии аллоксанового сахарного диабета у крыс. Установлено, что все тестируемые соединения корригируют гипергликемию, снижают накопление гликированных белков крови и модулируют состояние оксидативного стресса при развитии аллоксанового диабета у крыс. Исследуемое соединение L-17 из ряда 1,3,4-тиадиазинов обладает способностью к коррекции гематологических и метаболических нарушений при аллоксановом СД, сопоставимой с таковой антиоксиданта ЛК и иммуномодулятора АФГ. Коррекция метаболических нарушений соединением L-17, антиоксидантом ЛК и иммуномодулятором АФГ приводила к снижению выраженности морфологических изменений в поджелудочной железе, почке и органе зрения животных с аллоксановым сахарным диабетом. Применение в качестве корректора веществ, обладающих различным механизмом действия, приводило к увеличению количества сохраненных островков и содержания в них β-клеток, что способствовало коррекции метаболических нарушений показателей крови. Соединение L-17, которое обладает множественными механизмами действия, также снижало степень повреждения островкового аппарата поджелудочной железы, однако увеличивало клеточность панкреатического островка. Эта особенность действия соединения L-17 может быть уникальным механизмом его противодиабетического действия. Введение всех исследуемых соединений при аллоксановом диабете способствует снижению доли поврежденных клубочков почек. Существенное восстановление размеров клубочков и мочевого пространства установлено при введении ЛК и АФГ на фоне аллоксанового диабета. В почках крыс с введением L17 на фоне развития аллоксанового диабета уменьшается доля поврежденных клубочков, но средняя площадь сосудистого клубочка не отличается от значений группы с аллоксановым диабетом. Введение животным с аллоксановым сахарным диабетом исследуемых соединений (АФГ, ЛК, L-17) вызывает уменьшение выраженности морфологических нарушений в исследуемых структурах глаза, что обусловлено восстановлением (полным или частичным) структуры стенки сосудов микроциркуляторного русла и их кровенаполнения. Наиболее полное восстановление структур глаза и в частности толщины сетчатки отмечается при сахарном диабете на фоне введения АФГ и ЛК. Введение препарата L-17 приводит лишь к частичному восстановлению морфологической структуры и микроциркуляторного русла глаза, однако не оказывает влияния на восстановление толщины сетчатки. Таким образом, на первом этапе исследования показана перспективность дальнейшего поиска механизмов противодиабетического действия соединений ряда 1,3,4-тиадиазина. Особенность корригирующего действия соединения L-17 заключалась в сочетании его благоприятных метаболических эффектов (антигликирующее и антиоксидантное действие) с успешной коррекцией нарушений обмена веществ (снижение гипергликемии, оксидативного стресса) и морфологических структурных показателей in vivo (увеличение клеточности панкреатических островков и частичной коррекции дегенеративных изменений в почках и сетчатке глаза). Перечень публикаций за год по результатам проекта 1. Блинкова Н.Б., Данилова И.Г., Гетте И.Ф., Смирных С.Е., Пьянкова З.А., Булавинцева Т.С. Реакция тучных клеток на повреждение печени при аллоксановом диабете у крыс // Российский иммунологический журнал- 2016. №2(1). Т. 10(19).- С. 543-545. 2. Емельянов В.В., Леонтьев Д.В., Ищенко А.В., Булавинцева Т.C., Cаватеева Е.А., Данилова И.Г. Атомно-cиловая микроскопия эpитpоцитов и метаболические нарушения пpи экспериментальном cаxаpном диабете и его коррекции липоевой кислотой // БИОФИЗИКА - 2016, Т. 61(5). - С. 922–926. 3. Емельянов В.В., Саватеева Е.А., Сидорова Л.П., Цейтлер Т.А., Гетте И.Ф., Булавинцева Т.С., Смирных С.Е., Максимова Н.Е., Мочульская Н.Н., Чупахин О.Н., Черешнев В.А. 2-морфолино-5-фенил-6Н-1,3,4-тиадиазин корригирует метаболические нарушения при формировании аллоксанового сахарного диабета у крыс // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины – 2016. Т. 162(7).- С.42-45. 4. Гетте И.Ф., Данилова И.Г. Влияние иммуномодулятора макрофагов на содержание нуклеиновых кислот в лимфоцитах периферической крови в условиях аллоксанового диабета // Российский иммунологический журнал - 2016. №2(1). Т.10(19).- С. 65-67. 5. Alexey P. Sarapultsev, Oleg N. Chupakhin, Petr A. Sarapultsev, Larisa P. Sidorova, Tatiana A. Tseitler. Pharmacologic Evaluation of Antidepressant Activity and Synthesis of 2-Morpholino-5-phenyl-6H-1,3,4-thiadiazine Hydrobromide Pharmaceuticals 2016, 9, 27. Представление достигнутых научных результатов на научных мероприятиях (конференциях, симпозиумах и пр.) 1. Blinkova N.B., Danilova I.G., Gette I.F., Abidov M.T.1, Pozdina V.A. Features of the regenerative processes in the rat liver exposed to alloxan diabetes with stimulation of macrophages functional activity. Устное выступление. Российская конференция с международным участием «ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И КОМПЬЮТЕРНАЯ БИОМЕДИЦИНА» памяти члена-корреспондента РАН Владимира Семеновича Мархасина, Екатеринбург, 2016 г. 2. Emelianov V.V., Savateeva E.A., Sidorova L.P., Tseitler T.A., Gette I.F., Bulavintseva T.S., Smirnyh S.E., Danilova I.G., Maksimova N.E., Mochulskaya N.N., Chupakhin O.N., Chereshnev V.A. 1,3,4‐thiadiazine derivates – antioxidants and protein glycation blockers – for correction of experimental diabetes mellitus. Устное выступление. Российская конференция с международным участием «ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И КОМПЬЮТЕРНАЯ БИОМЕДИЦИНА» памяти члена-корреспондента РАН Владимира Семеновича Мархасина, Екатеринбург, 2016. 3. Smirnyh S.E., Chereshneva M.V., Danilova I.G. The dynamics of the regenerative processes in the retina in rats with alloxan diabetes and after injection of tetrahydrophthalazine derivatives. Стендовый доклад. Российская конференция с международным участием «ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И КОМПЬЮТЕРНАЯ БИОМЕДИЦИНА» памяти члена-корреспондента РАН Владимира Семеновича Мархасина, Екатеринбург, 2016. 4. Булавинцева Т.С., Данилова И.Г. Влияние модуляции функциональной активности макрофагов на развитие компенсаторных процессов при аллоксановом диабете. Устное выступление. V ежегодная международная научно-практическая конференция «Актуальные вопросы медицины», Баку, 2016 г. 5. Смирных С.Е. Особенности повреждения собственно сосудистой и сетчатой оболочек глазного яблока при экспериментальном сахарном диабете и способы их коррекции. Устное выступление. V ежегодная международная научно-практическая конференция «Актуальные вопросы медицины», Баку, 2016 г. 6. Емельянов В.В., Иванов А.В., Саватеева Е.А., Сидорова Л.П., Цейтлер Т.А., Гетте И.Ф., Булавинцева Т.С., Данилова И.Г., Максимова Н.Е., Мочульская Н.Н., Чупахин О.Н., Черешнев В.А.Стендовый доклад. Взаимосвязь «структура - активность» в ряду 1,3,4-тиадиазинов, корригирующих метаболические нарушения при экспериментальном сахарном диабете. XX МЕНДЕЛЕЕВСКИЙ СЪЕЗД ПО ОБЩЕЙ И ПРИКЛАДНОЙ ХИМИИ, Екатеринбург, 26-30 сентября 2016 г. 7. Гетте И.Ф. Влияние иммуномодулятора макрофагов на содержание нуклеиновых кислот в лимфоцитах периферической крови в условиях аллоксанового диабета. Устное выступление. I-й Калининградский научный иммунологический форум 27-30 июня 2016 г. 8. Данилова И.Г. Реакция тучных клеток на повреждение печени при аллоксановом диабете у крыс. Устное выступление. I-й Калининградский научный иммунологический форум 27-30 июня 2016 г.

 

Публикации

1. - Лекарство множественного действия газета "Уральский рабочий", 24 ноября 2016 (год публикации - ).

2. Блинкова Н.Б., Данилова И.Г., Гетте И.Ф., Смирных С.Е., Пьянкова З.А., Булавинцева Т.С. Реакция тучных клеток на повреждение печени при аллоксановом диабете у крыс РОССИЙСКИЙ ИММУНОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, - (год публикации - 2016).

3. Гетте И.Ф., Данилова И.Г. Влияние иммуномодулятора макрофагов на содержание нуклеиновых кислот в лимфоцитах периферической крови в условиях аллоксанового диабета РОССИЙСКИЙ ИММУНОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, - (год публикации - 2016).

4. Емельянов В.В., Леонтьев Д.В., Ищенко А.В., Булавинцева Т.С., Cаватеева Е.А., Данилова И.Г. Атомно-cиловая микроскопия эpитpоцитов и метаболические нарушения пpи экспериментальном cаxаpном диабете и его коррекции липоевой кислотой Биофизика, - (год публикации - 2016).

5. Емельянов В.В., Саватеева Е.А., Сидорова Л.П., Цейтлер Т.А., Гетте И.Ф., Булавинцева Т.С., Смирных С.Е., Максимова Н.Е., Мочульская Н.Н., Чупахин О.Н., Черешнев В.А. 2-морфолино-5-фенил-6Н-1,3,4-тиадиазин корригирует метаболические нарушения при формировании аллоксанового сахарного диабета у крыс Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, - (год публикации - 2016).

6. Сарапульцев А.П., Чупахин О.Н., Сарапульцев П.А., Сидорова Л.П., Цейтлер Т.А. Pharmacologic Evaluation of Antidepressant Activity and Synthesis of 2-Morpholino-5-phenyl-6H-1,3,4-thiadiazine Hydrobromide Pharmaceuticals, - (год публикации - 2016).


Аннотация результатов, полученных в 2017 году
С применением методов математического моделирования in silico (расчеты в ИТ «Микрокосм», нейросетевое моделирование, квантово-химические расчеты) был проведен поиск структур в ряду 1,3,4-тиадиазинов, обладающих сочетанной антиоксидантной и антигликирующей активностью. Обучающая выборка для прогноза антигликирующей активности была получена на основании результатов исследования антигликирующей активности in vitro 59 1,3,4-тиадиазинов, испытанных на 1-м этапе выполнения проекта. Осуществлен консенсусный прогноз антигликирующей активности 163 новых производных 1,3,4-тиадиазина, в результате чего для последующего синтеза и экспериментального изучения отобрано 13 наиболее перспективных производных 1,3,4-тиадиазина с возможной высокой антигликирующей активностью. С помощью ИТ «Микрокосм» проведен прогноз уровня антиоксидантной активности 222 1,3,4-тиадиазинов и отобрано 60 перспективных соединений. Были сформированы базы данных из 243 возможных продуктов окисления гидроксильным радикалом отобранных 60 производных 1,3,4-тиадиазина. Для указанных 243 соединений построены 3D-модели с оптимизацией их конформации методами молекулярной механики и квантово-химического моделирования, проведён расчёт термодинамических параметров этих соединений. Выполнен кластерный анализ значений свободной энергии Гиббса ΔG реакции окисления 60 перспективных производных 1,3,4-тиадиазина гидроксильным радикалом и определена граница класса соединений с высокой антиоксидантной активностью, в соответствии с условием ΔG < -136,8 кКал/моль, а также было выявлено 19 наиболее перспективных по прогнозу 1,3,4-тиадиазинов с возможной высокой антиоксидантной активностью. Консенсусный виртуальный скрининг 1,3,4-тиадиазинов с возможной сочетанной высокой антигликирующей и антиоксидантной активностями выявил 16 наиболее перспективных соединений для последующего синтеза и экспериментального изучения. Исследование механизмов регуляции регенераторных процессов в панкреатических островках при сахарном диабете (СД) создает базу для разработки перспективных стратегий фармакологической коррекции данной патологии. Гипергликемия приводит к развитию низкоинтенсивного системного хронического воспаления, формированию хронических осложнений СД, таких, как микроангиопатии, нефропатия, ретинопатия Известно, что в патогенезе СД 1 типа имеют место воспалительные и аутоиммунные реакции, контролируемые иммунокомпетентными клетками крови и тканей и опосредованные цитокинами. Регуляция воспалительных реакций при СД иммунокомпетентными клетками осуществляется посредством секреции таких провоспалительных цитокинов, как интерферон-гамма (IFN-γ), интерлейкин-1 (IL-1) и интерлейкин-6 (IL-6). В настоящее время интенсивно проводится фармакологический скрининг химических веществ с плейотропным действием, сочетающих способность корригировать метаболические (оксидативный стресс, неферментативное гликирование белков) и иммунологические нарушения (индукция аутоиммунных реакций, системный воспалительный ответ) при СД. Соединения, блокирующие данные патогенетические механизмы, могут стать потенциальными лекарственными средствами для терапии этого социально значимого заболевания. Основной целью проекта в 2017 году явилось выяснение возможности коррекции системного воспалительного ответа, морфологических и биохимических нарушений при моделировании аллоксанового СД с помощью синтетических гетероциклических соединений ряда 1,3,4-тиадиазина. Для достижения поставленной цели был выполнен комплекс исследований на трех уровнях: in silico (направленный поиск производных 1,3,4-тиадиазина с сочетанной антигликирующей и антиоксидантной активностями), in vitro (исследование антигликирующего действия композиций 1,3,4-тиадиазинов, отличающихся природой заместителей в положениях 2- и 5- гетероцикла, с аскорбиновой кислотой), in vivo (влияние 1,3,4-тиадиазинов, отличающихся природой заместителей в положениях 2- и 5- гетероцикла, а также их композиций с аскорбиновой кислотой, на морфологические, биохимические, иммунологические и гематологические показатели у крыс при моделировании аллоксанового сахарного диабета). Учитывая установленную ранее способность 1,3,4-тиадиазинов к трансформации в тиольные производные, проявляющие синергизм с аскорбиновой кислотой в антиоксидантной системе, представляет интерес сравнить результаты коррекции аллоксанового сахарного диабета 1,3,4-тиадиазинами и их фармацевтическими композициями с аскорбиновой кислотой. Возможность усиления антигликирующего действия 1,3,4-тиадиазинов путем комбинации с аскорбиновой кислотой была исследована в модельной системе in vitro. Установлено, что усиление антигликирующего действия не является универсальным и наблюдается только для 2-пирролидино-5-[2,5-дихлортиенил]-1,3,4-тиадиазина и 2-пиперидино-5-[2,5-дихлортиенил]-1,3,4-тиадиазина. В проведенном эксперименте впервые установлено, что введение 2-морфолино-5-фенил-1,3,4-тиадиазина (соединение L-17), его композиции с аскорбиновой кислотой и веществ сравнения (липоевая кислота, аскорбиновая кислота, иммуномодулятор аминофталгидразид (АФГ)) приводит к снижению уровней IFN-γ, IL-1α, IL-10 при аллоксановом СД у крыс. Наибольшим эффектом при этом обладает соединение L-17. Композиция соединения L-17 с аскорбиновой кислотой не приводит к усилению его действия. В условиях аллоксанового СД нами выявлена макрофагальная инфильтрация поджелудочной железы. При введении соединения L-17, его композиции с аскорбиновой кислотой и липоевой кислоты количество макрофагов снижается только в экзокринной части поджелудочной железы. При оценке иммунофенотипа макрофагов, инфильтрирующих поджелудочную железу, обнаружено снижение количества макрофагов фенотипа М2. Введение соединений ряда 1,3,4-тиадиазина, отличающихся природой заместителей в положениях 2- и 5- гетероцикла, а также их композиций с аскорбиновой кислотой, приводило к коррекции биохимических показателей крови и функциональной активности β-клеток островков Лангерганса. Установлена способность исследуемых соединений уменьшать гипергликемию, накопление гликированного гемоглобина и фруктозамина, корригировать состояние оксидативного стресса и предотвращать снижение концентрации инсулина в плазме крови крыс при развитии аллоксанового СД. Это подтверждается морфологическими и морфометрическими исследованиями, согласно которым соединение L-14 (2-пропилморфолино-5-фенил-1,3,4-тиадиазин) предотвращает разрушение островков и снижение количества β-клеток в них. Аскорбиновая кислота при одновременном введении с соединением L-17 усиливает его регенерирующее действие на островковый аппарат, а при введении с L-14 – снижает. Отмечено также положительное влияние исследуемых соединений на гематологические показатели, что проявляется увеличением содержания эритроцитов, гемоглобина и гематокрита у диабетических крыс. Таким образом, в проведенном исследовании впервые показана возможность совместной коррекции гипергликемии, гипоинсулинемии, гликирования белков, оксидативного стресса и системного воспалительного ответа, а также структурных показателей островкового аппарата поджелудочной железы, при помощи 1,3,4-тиадиазинов и их фармацевтических композиций с аскорбиновой кислотой. Оксидативный стресс, гликирование белков и системный воспалительный ответ являются универсальными признаками СД и наблюдаются не только при 1-м, но и при 2-м типе заболевания. В связи с этим, нами была апробирована модель СД 2 типа с внутрибрюшинным введением никотинамида и стрептозотоцина [Спасов А.А. и соавт., 2011], что позволит в дальнейшем оценить действие исследуемых в проекте соединений при моделировании СД 2 типа. Учитывая доказанную плейотропность действия 1,3,4-тиадиазинов данные соединения являются высоко перспективными для дальнейшего углубленного исследования возможности их применения при СД. Перечень публикаций за 2017 год по результатам проекта: 1. Данилова И.Г., Емельянов В.В., Гетте И.Ф., Медведева С.Ю., Булавинцева Т.С., Черешнева М.В., Сидорова Л.П., Черешнев В.А., Соколова К.В. Цитокиновая регуляция регенеративных процессов в поджелудочной железе при аллоксановом сахарном диабете у крыс и его коррекция соединением ряда 1,3,4-тиадиазина и липоевой кислотой // Медицинская иммунология. - 2018. 2. Емельянов В. В., Шмакова С. Е., Черешнев В. А. Иммуно-эндокринные взаимодействия при аллоксановом сахарном диабете у крыс и его коррекции липоевой кислотой // Российский иммунологический журнал. - 2017. – Т. 11-20. - № 2. – С. 372 – 374. 3. Емельянов В.В., Иванов А.В., Саватеева Е.А., Сидорова Л.П., Цейтлер Т.А., Гетте И.Ф., Булавинцева Т.С., Данилова И.Г., Максимова Н.Е., Мочульская Н.Н., Чупахин О.Н., Черешнев В.А. Взаимосвязь структура—активность в ряду 1,3,4-6Н-тиадиазинов, корригирующих метаболические нарушения при экспериментальном сахарном диабете // Известия Академии наук. Серия химическая. - 2017. - № 10. – С. 1873 – 1875. 4. Булавинцева Т.С., Данилова И.Г. Роль макрофагов в локальной регенерации островкового аппарата поджелудочной железы при аллоксановом диабете // Медицинская Иммунология. – 2017. – Том 19. – С. 18. 5. Данилова И.Г., Булавинцева Т.С., Гетте И.Ф., Медведева С.Ю., Емельянов В.В., Абидов М.Т. Partial recovery from alloxan-induced diabetes by sodium phthalhydrazide in rats Biomedicine & Pharmacotherapy // 2017. - № 95. – С. 103 – 110. 6. Блинкова Н.Б., Данилова И.Г., Абидов М.Т. Модуляция макрофага как фактор регуляции регенераторных процессов в печени крыс с аллоксановым диабетом // Клетки и Гены. - 2017. – Том XII. - № 3. – С. 44. 7. Блинкова Н. Б., Данилова И. Г., Гетте И. Ф., Булавинцева Т. С. Реакция иммунокомпетентных клеток на структурные повреждения почки при экспериментальном аллоксановом диабете // Российский иммунологический журнал. – 2017. – Т. 11 (20). - № 2. – С. 257 – 258. 8. Емельянов В.В., Булавинцева Т.С., Сидорова Л.П., Цейтлер Т.А., Чупахин О.Н., Черешнев В.А. Уровень цитокинемии при аллоксановом сахарном диабете у крыс и его коррекция соединением ряда 1,3,4 – тиадиазина // Медицинская иммунология. – 2017. – Том 19. – С. 28.

 

Публикации

1. Блинкова Н. Б., Данилова И. Г., Гетте И. Ф., Булавинцева Т. С. Реакция иммунокомпетентных клеток на структурные повреждения почки при экспериментальном аллоксановом диабете Российский иммунологический журнал, Т. 11 (20). - № 2. - С. 257 - 258. (год публикации - 2017).

2. Блинкова Н.Б., Данилова И.Г., Абидов М.Т. Модуляция макрофага как фактор регуляции регенераторных процессов в печени крыс с аллоксановым диабетом Клетки и Гены, Том XII. - № 3. - С. 44. (год публикации - 2017).

3. Булавинцева Т.С., Данилова И.Г. Роль макрофагов в локальной регенерации островкового аппарата поджелудочной железы при аллоксановом диабете Медицинская Иммунология, Том 19. - С. 18. (год публикации - 2017).

4. Данилова И.Г., Булавинцева Т.С., Гетте И.Ф., Медведева С.Ю., Емельянов В.В., Абидов М.Т. Partial recovery from alloxan-induced diabetes by sodium phthalhydrazide in rats Biomedicine & Pharmacotherapy, # 95.- P. 103–110 (год публикации - 2017).

5. Данилова И.Г., Емельянов В.В., Гетте И.Ф., Медведева С.Ю., Булавинцева Т.С., Черешнева М.В., Сидорова Л.П., Черешнев В.А., Соколова К.В. Цитокиновая регуляция регенеративных процессов в поджелудочной железе при аллоксановом сахарном диабете у крыс и его коррекция соединением ряда 1,3,4-тиадиазина и липоевой кислотой Журнал «Медицинская иммунология»., - (год публикации - 2018).

6. Емельянов В. В., Шмакова С. Е., Черешнев В. А. Иммуно-эндокринные взаимодействия при аллоксановом сахарном диабете у крыс и его коррекции липоевой кислотой Российский иммунологический журнал, Т. 11(20). - № 2. - С. 372 - 374. (год публикации - 2017).

7. Емельянов В.В., Булавинцева Т.С., Сидорова Л.П., Цейтлер Т.А., Чупахин О.Н., Черешнев В.А. Уровень цитокинемии при аллоксановом сахарном диабете у крыс и его коррекция соединением ряда 1,3,4 – тиадиазина Медицинская иммунология, Том 19. - С.28. (год публикации - 2017).

8. Емельянов В.В., Иванов А.В., Саватеева Е.А., Сидорова Л.П., Цейтлер Т.А., Гетте И.Ф., Булавинцева Т.С., Данилова И.Г., Максимова Н.Е., Мочульская Н.Н., Чупахин О.Н., Черешнев В.А. Взаимосвязь структура—активность в ряду 1,3,4-6Н-тиадиазинов, корригирующих метаболические нарушения при экспериментальном сахарном диабете Известия Академии наук. Серия химическая, № 10. - С. 1873 - 1875. (год публикации - 2017).

9. Емельянов В.В., Сидорова Л. П., Саватеева Е.А., Булавинцева Т.С., Гетте И. Ф., Максимова Н.Е., Мочульская Н.Н., Черешнев В.А., Чупахин О.Н. Применение фармацевтической композиции 2-морфолино-5-фенил-6Н-1,3,4-тиадиазина с аскорбиновой кислотой в качестве средства коррекции аллоксанового сахарного диабета -, 2626677 (год публикации - ).


Аннотация результатов, полученных в 2018 году
С применением методов математического моделирования in silico были отобраны 15 соединений ряда замещенных 1,3,4-тиадиазинов, проявивших в консенсусном прогнозе наивысшую вероятность сочетания антиоксидантной, антигликирующей и антидиабетической активности. Для этой группы соединений проведен компьютерный прогноз широкого спектра показателей ADMET (LD50 и класса токсичности; специфической токсичности: канцерогенности, мутагенности, гепатотоксичноти, цитотоксичности, иммунотоксичности, кардиотоксичности, нефротоксичности, нейротоксичности, гематотоксичности; некоторых видов побочного действия: гипертензивного, гиперхолестеринемического, седативного, депрессивного, влияния на ЦНС; основных показателей лекарственного подобия: drug-likeness, липофильности, водорастворимости, размера молекулы и других; фармакокинетических параметров: проникновения через гематоэнцефалический барьер, белкового и трансмембранного транспорта, всасываемости через ЖКТ, кажущего объема распределения, общего клиренса, способности выводится почками; способности метаболизироваться изоформами цитохрома P450). Для каждого из новых веществ рассчитаны консенсусные интегральные токсикологические индексы, характеризующие приемлемость соединений в качестве кандидатов на создание новых лекарственных препаратов. Выполнен прогноз фармакокинетических показателей новых соединений: проникновения через ГЭБ, связывания с сывороточным альбумином, мембранной проницаемости, межклеточной проницаемости, возможности активного транспорта P гликопротеином, всасываемости через ЖКТ, кажущегося объема распределения, общего клиренса, способности выводится почками. Основной целью проекта в 2018 году явилось выяснение возможности коррекции соединениями ряда 1,3,4-тиадиазина, отличающимися химической природой заместителей в положениях 2- и 5- тиадиазинового цикла (2-морфолино-5-фенил-1,3,4-тиадиазин, гидробромид, соединение L-17, и 2-пропилморфолино-5-фенил-1,3,4-тиадиазин, гидробромид, соединение L-14), их комбинаций с аскорбиновой кислотой, а также веществами сравнения, повреждений в поджелудочной железе и органах-мишенях диабетических ангиопатий в условиях моделирования аллоксанового сахарного диабета (СД). Морфологические, иммуногистохимические, биохимические исследования были выполнены во всех экспериментальных группах, а также в контрольных группах с моделированием СД и воздействием изучаемых соединений на здоровых животных. В результате проведенных исследований были сформированы представления о механизмах коррекции регенераторных процессов в поджелудочной железе и органах-мишенях диабетических ангиопатий при коррекции аллоксанового СД соедиениями ряда 1,3.4-тиадиазина. Дополнительно с целью углубления представлений о механизмах действия и безопасности исследованных соединений были произведены расчеты in silico, выявляющие особенности фармако- и токсикокинетики соединений ряда 1,3,4-тиадиазина. В условиях аллоксанового СД введение соединений L-14 и L-17 не влияют на уровень общего апоптоза и пролиферации клеток и β-клеток островков Лангерганса. Пролиферативная активность β-клеток уменьшается при введении крысам с экспериментальным СД 1 типа при липоевой кислоты, аскорбиновой кислоты и L-14. Введение комбинаций L-14 и L-17 с аскорбиновой кислотой приводит к разнонаправленному эффекту: в первом случае отмечается нивелирование угнетающего действия на пролиферативную активность инсулинсинтезирующих клеток в островке, а во втором – наоборот, наблюдается снижение данного показателя относительно интактных животных, животных без коррекции и групп сравнения. Введение соединений L-17 и L-14 ряда 1,3,4-тиадиазина не влияет на программируемую гибель β-клеток панкреатических островков при аллоксановом диабете, а введение композиций изучаемых соединений с аскорбиновой кислотой блокирует апоптоз инсулинсинтезирующих клеток островка. При оценке структурных изменений в почках у крыс с аллоксановым диабетом на фоне введения соединений L-17 и L-14 наблюдался отек, который выражался расширением капсулы клубочков и мочевого пространства. Наблюдались очаговые изменения клубочков и деструктивные изменения нефроэпителия. При введении соединений L-14 структурные нарушения гломерулярного аппарата почек и нефроэпителия были более выраженными. Введение соединения совместно с аскорбиновой кислотой уменьшало степень повреждения, так как определялись единичные канальцы с дистрофическими изменениями эпителия, но сохранялся отек коркового и мозгового слоя почек. При морфометрическом анализе было установлено корректирующее действие соединений ряда L-17 и L-14 с аскорбиновой кислотой, что проявлялось в частоте увеличения площади сосудов клубочков и капсулы Шумлянского – Боумена. Снижался уровень программируемой гибели клеток (оценка методом TUNEL) как в клубочках, так и в капсулах клубочков. Введение диабетическим крысам соединения L-17 приводило к усилению пролиферативной активности мезангиоцитов (Ki-67), активируя пул стволовых клеток почечного сосочка. При введении соединения L-14 наблюдался срыв клеточных регуляторных механизмов. В нефроэпителии отмечался уровень пролиферации значимо ниже, чем у клеток животных на фоне резко увеличенного уровня апоптоза. Таким образом, при сравнении свойств соединений L-17 и L-14 и их композиций с аскорбиновой кислотой можно утверждать, что соединение L-17 обладает более выраженным протекторным действием и снижает выраженность повреждений почек, характерных для экспериментального СД. Введение соединения L-14 не привело к значимому снижению деструктивных изменений в почке, более того, он увеличил степень апоптоза, в ответ на это увеличилась пролиферативная активность клеток. Учитывая широкую распространенность СД 2 типа и высокую актуальность поиска новых противодиабетических средств, нами была произведена оценка степени развития деструктивно-дегенеративных изменений в островковом аппарате поджелудочной железы и возможность их коррекции 1,3,4-тиадиазинами, отличающимися природой заместителя в положении 2- и 5-гетероцикла, при экспериментальном моделировании данной патологии. Установлено, что развитие стрептозотоцин-никотинамидной модели СД 2 типа не приводило к достоверным изменениям диаметра панкреатических островков, их количества на единицу площади поджелудочной железы и общей клеточности островков по сравнению с интактными значениями, а соединения L-17 и L-14 не влияют на морфометрические показатели островкового аппарата поджелудочной железы. Различия между интактными и диабетическими животными, а также получавшими соединения L-17 и L-14, обнаружены в отношении количества β-клеток в панкреатических островках Введение L – 17 при диабете 2 типа практически не изменяет количества β- клеток, а введение L-14 резко снижает его. Поскольку развитие СД 2 типа сопровождается развитием системной воспалительной реакции нами произведен анализ цитокинемии у экспериментальных животных с СД 2. Так как мы исследовали ранние сроки развития диабета, уровень провоспалительных цитокинов (IL-1α, IL-6, TNF-α) оставался в пределах значений интактных животных. Это свидетельствует об отсутствии значительного по своей интенсивности и распространенности воспалительного процесса. Исключение составляет IFN-γ, содержание которого в плазме крови увеличилось. Известно, что IFN-γ усиливает цитотоксическую активность лимфоцитов, активирует макрофаги М1 типа, усиливает апоптоз клеток. Другим аспектом действия IFN-γ является ослабление действия инсулина, что приводит к резистентности к инсулину. При введении 1,3,4-тиадиазинов концентрация IFN-γ в крови резко снижается, что отражается на показателях гипергликемии, содержания инсулина, снижения уровня апоптоза в тканях. Совокупность полученных на данном и предшествующих этапах выполнения проекта результатов позволяет выделить ряд новых биологических эффектов соединений класса 1,3,4-тиадиазина и уровней их реализации на аллоксановой модели СД 1 типа у крыс. Полученные результаты позволяют утверждать наличие на молекулярном уровне метаболического действия замещенных 1,3,4-тиадиазинов, проявляющегося в антигликирующем, антиоксидантном и антигипергликемическом эффекте. Если антиоксидантный и антигликирующий эффект являются следствием химической структуры замещенных 1,3,4-тиадиазинов, то антиглипергликемичексий эффект не может быть объяснен без анализа действия соединений на эндокринные клетки, вовлеченные в регуляцию уровня глюкозы в крови. На клеточном уровне прослеживается частичная способность соединений к защите клеток от апоптоза и сохранению их пролиферативной активности, а также противовоспалительный эффект, проявляющийся снижением содержания в плазме крови провоспалительных цитокинов. Гормоноподобное системное действие цитокинов оказывает не только влияние на деструктивные процессы в островках Лангерганса при моделировании СД, но и влияет на чувствительность к инсулину периферических тканей и может вносить вклад в антигипергликемическое действие. Совокупность эффектов на метаболическом и клеточном уровнях позволяет осуществлять протективный эффект на уровне органов и тканей (поджелудочной железы и органов-мишеней диабетической микроангиопатии - почек), коррекции гистологической картины, нарушенной при моделировании СД, и снижения выраженности абсолютной инсулиновой недостаточности. Все виды корригирующего действия 1,3,4-тиадиазинов на аллоксановой модели СД 1 типа были более выражены для соединения L-17, чем для соединения L-14. При этом, комбинирование L-17 с аскорбиновой кислотой усиливало его положительные свойства. Перечень публикаций за 2018 год по результатам проекта: 1) Duru K.C., Kovaleva E.G., Danilova I.G., P. van der Bijl, Belousova A.V. The potential beneficial role of isoflavones in type 2 diabetes mellitus // Nutrition Research. –2018. № 59. – P. 1 – 15. DOI: 10.1016/j.nutres.2018.06.005 2) Емельянов В.В., Данилова И.Г., Гетте И.Ф., Соколова К.В., Сидорова Л.П., Цейтлер Т.А. «New approaches to the correction of metabolic disorders in experimental diabetes mellitus» // материалы конференции май 2018 New approaches to the correction of metabolic disorders in experimental diabetes mellitus Viktor Emelianov, Irina Danilova, Irina Gette, Ksenia Sokolova, Larisa Sidorova and Tatyana Tseitler. New approaches to the correction of metabolic disorders in experimental diabetes mellitus // Proceedings - 2018 Ural Symposium on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology, USBEREIT 2018. 13 June 2018, Pp. 111-112. 3) Данилова И.Г., Емельянов В.В., Сидорова Л.П., Блинкова Н.Б., Шмакова С.Е. Влияние соединения L – 17 и липоевой кислоты на морфологию почки при аллоксановом диабете у крыс // Морфология. - 2018. – Том 153. - № 3. – С. 90-91. 4) Данилова И.Г., Черешнев В.А., Блинкова Н.Б., Медведева С.Ю., Гетте И.Ф., Белоусова А.В., Абидов М.Т. Морфологическая перестройка почки у крыс с аллоксановым диабетом при стимуляции функциональной активности макрофагов // Морфология. – 2018. – Том 154. - № 4. – С. 58 – 64. 5) Sokolova K., Gette I., Danilova I., Abidov M. Extra-islet insulin-producing cells in experimental diabetes mellitus and at modulation activity of macrophages // Virchows Archiv (2018) 473 (Suppl 1):S 68. – PS-03-015 6) Gette I., Emelyanov V., Danilova I., Bulavintseva T., Sidorova L. Impact of thiadiazines and lipoic acid on protection of pancreatic islets, liver and kidney in diabetic rats // Virchows Archiv (2018) 473 (Suppl 1):S 67. – PS-03-011

 

Публикации

1. Гетте И.Ф., Емельянов В.В., Данилова И.Г., Булавинцева Т.С.. Сидорова Л.П. Impact of thiadiazines and lipoic acid on protection of pancreatic islets, liver and kidney in diabetic rats Virchows Archiv, (2018) 473 (Suppl 1):S 67. – PS-03-011 (год публикации - 2018).

2. Данилова И.Г., Емельянов В.В., Сидорова Л.П., Блинкова Н.Б., Шмакова С.Е. Влияние соединения L – 17 и липоевой кислоты на морфологию почки при аллоксановом диабете у крыс Морфология, 2018. – Том 153. - № 3. – С. 90-91. (год публикации - 2018).

3. Данилова И.Г., Медведева С.Ю., Шмакова С.Е., Сарапульцев А.П., Сарапульцев П.А. Pathological changes in the cellular structures of retina and choroidea in the early stages of alloxan-induced diabetes World Journal of Diabetes, - (год публикации - 2018).

4. Данилова И.Г., Черешнев В.А., Блинкова Н.Б., Медведева С.Ю., Гетте И.Ф., Белоусова А.В., Абидов М.Т. Морфологическая перестройка почки у крыс с аллоксановым диабетом при стимуляции функциональной активности макрофагов Морфология, Том 154. - № 4. – С. 58 – 64. (год публикации - 2018).

5. Дуру К.С., Ковалёва Е.Г., Данилова И.Г., ван дер Бижл П., Белоусова А.В. The potential beneficial role of isoflavones in type 2 diabetes mellitus Nutrition Research, # 59. – P. 1 – 15. (год публикации - 2018).

6. Емельянов В.В., Бриллиант С.А., Гетте И.Ф., Данилова И.Г., Сидорова Л.п., Цейтлер Т.А. Влияние препаратов группы 1,3,4-тиадиазины на фракции лейкоцитов крыс с сахарным диабетом 2 типа Российский иммунологический журнал, - (год публикации - 2019).

7. Емельянов В.В., Данилова И.Г., Гетте И.Ф., Соколова К.В., Сидорова Л.П., Цейтлер Т.А. New approaches to the correction of metabolic disorders in experimental diabetes mellitus IEEE Xplore, 2018. - 13 June 2018. - Pp. 111-112. (год публикации - 2018).

8. Соколова К.В., Гетте И.Ф., Данилова И.Г., Абидов М.Т. Extra-islet insulin-producing cells in experimental diabetes mellitus and at modulation activity of macrophages Virchows Archiv, 473 (Suppl 1):S 68. – PS-03-015 (год публикации - 2018).

9. Черешнев В.А., Белоусова А.В., Соколова К.в., Данилова И.Г., Гетте И.Ф. ВЛИЯНИЕ МОДУЛЯЦИИ АКТИВНОСТИ МАКРОФАГОВ НА СОСТОЯНИЕ ИНСУЛИНОЦИТОВ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ САХАРНОГО ДИАБЕТА 2 ТИПА РОССИЙСКИЙ ИММУНОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2018, том 12 (21), №4? c/ 782 -784 (год публикации - 2018).


Возможность практического использования результатов
Полученные в результате выполнения проекта научные результаты могут быть использованы при планировании программ доклинических исследований соединений ряда 1,3,4-тиадиазина как потенциальных лекарственных средств для терапии социально значимой патологии – сахарного диабета 1 и 2 типа. Это может стать основой для разработки нового отечественного конкурентоспособного продукта - лекарственных средств для лечения сахарного диабета, по механизму действия не имеющих аналогов в мировом масштабе.