Нейронутрициология: перспективное современное направление исследований алиментарно-зависимых заболеваний

Физиология и биохимия питания

Результаты. Воспроизведены in vivo модели вышеуказанных алиментарно-зависимых заболеваний. Разработаны, адаптированы или применены современные высокочувствительные и высокоспецифичные методики полно-транскриптомного анализа на ДНК-микрочипах, протеомного анализа, ПЦР в реальном времени и мультиплексного иммуноанализа для оценки ответа биомаркеров в образцах, полученных от экспериментальных животных. Результаты этих тестов были дополнены определением более 85 биохимических маркеров, интегральных, морфологических и постгеномных показателей организма лабораторных животных.

Обсуждение. На основе проведенных исследований разработана система in vivo моделирования вышеуказанных алиментарно-зависимых заболеваний, включающая научно обоснованный выбор оптимальной in vivo модели (вида, линии, пола лабораторных животных), набор информативных биомаркеров, отражающих изменения в ключевых звеньях метаболизма при развитии патологического процесса, вызванного пищевыми дисбалансами, алгоритм анализа и комплексной интерпретации получаемых данных. Указанная система может найти применение при доклинической апробации новых видов биологически активных веществ, являющихся эффекторами геномных и постгеномных механизмов поддержания гомеостаза энергии и контроля массы тела, специализированных пищевых продуктов и биологически активных добавок, предназначенных для коррекции метаболических нарушений, вызванных несбалансированным питанием, регуляции объема потребляемой пищи, чувства голода и насыщения.

Заключение. Выбраны наиболее информативные in vivo модели для различных алиментарно-зависимых заболеваний: гиперлипидемии, метаболического синдрома, цинкового гипоэлементоза и гиповитаминоза, связанного с недостатком витаминов группы B. Получен аннотированный перечень постгеномных молекулярных маркеров вышеуказанных алиментарно-зависимых заболеваний для дифференциальной диагностики в клинике и на экспериментальных in vivo моделях. Разработаны методические рекомендации «Применение молекулярных маркеров при проведении доклинических испытаний на in vivo моделях алиментарно-зависимых заболеваний» по использованию выявленных молекулярных маркеров для дифференциальной диагностики, прогноза и персонализации диетотерапии больных вышеуказанными патологиями в клинике и эксперименте. Методические рекомендации в настоящее время находятся на рассмотрении Межведомственного научного совета Миннауки РФ и РАН по медицинским проблемам питания.

Работа выполнена при финансовой поддержке Государственного задания ФАНО № 0529-2015-0006 «Поиск новых молекулярных маркеров алиментарно-зависимых заболеваний: геномный и постгеномный анализ».

Апрятин С.А.1, Шипелин В.А.1, Кирбаева Н.В.1, Трусов Н.В.1, Гайнетдинов Р.Р.2

НЕЙРОНУТРИЦИОЛОГИЯ: ПЕРСПЕКТИВНОЕ СОВРЕМЕННОЕ НАПРАВЛЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ АЛИМЕНТАРНО-ЗАВИСИМЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

1 ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», Москва

2 ФГБОУ ВО «Институт трансляционной биомедицины», Санкт-Петербург

Актуальность. Нейронутрициология - современное перспективное направление в науке, которое находится на стыке неврологии и нутрициологии и изучает влияние экзонутриентов (белков, углеводов, жиров, витаминов, микро- и макроэлементов и др.) и/или их метаболитов на регуляцию обменных процессов в организме. Нормальная работа нервной системы (головного и спинного мозга) зависит не только от передачи нервных импульсов нейронами, но и от рациона питания, интенсивности обменных (катаболических и анаболических) процессов, гормонального фона, что обуславливается взаимосвязью нервных и гуморальных процессов. Одной из главных причин развития алиментарно-зависимых заболеваний является патологическое действие дисбаланса поступающих с пищей экзонутриентов и/или их метаболитов на нейрорегуляторные функции, влияющие на обмен веществ. Потребление гиперкалорийных рационов оказывает влияние на активность серотонинергических и дофаминергических нейронов дугообразного ядра гипоталамуса, что в свою очередь влияет на поведенческие реакции (включая пищевое поведение, тревожность и память). В связи с этим важно понимать значимость разработки персонализированной формулы оптимального питания, определяющей индивидуальный пищевой статус индивидуума, для профилактики, коррекции и лечения вышеуказанных алиментарных патологий.

Цель - сравнительный анализ уровня тревожности, нейромоторной и когнитивной функции крыс различных линий на диет-индуцированных in vivo моделях ожирения.

Материал и методы. Исследования проводили на 12 самцах крыс (возраст 8-10 нед) линии Zucker (Z) (нарушение функции гена Lepr, кодирующего рецептор лептина), полученных из питомника «CharlesRiver» (Италия), 16 крысах самцах аутбредной линии Wistar (W) того же возраста, полученных изпитомника Филиала «Столбовая» ФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий ФМБА России» и 30 самцах крыс нокаутной линии DAT-KO (нокаут гена DAT, кодирующего транспортер дофамина) того же возраста [гомозиготы DAT-homo (n=10) и гетеро-зиготы DAT-hetero (n=20)], полученных из вивария Института трансляционной биомедицины (Санкт-Петербург). В течение 65 дней животные 1-й, 3-й и 5-й групп (контроль) получали контрольный сбалансированный рацион по AIN93M ad libitum, 2-й, 4-й и 6-й группы - контрольный рацион с добавочной квотой жиров (30% жиров) и 20% раствора фруктозы вместо воды (ВУВЖР) ad libitum.

Материалы XVII Всероссийского конгресса с международным участием «Фундаментальные и прикладные аспекты нутрициологии и диетологии. Лечебное, профилактическое и спортивное питание»

Оценку состояния нейромоторики (мышечного тонуса) крыс проводили с помощью определения силы хватки передних лап на 28-е сутки эксперимента. Исследование двигательной и поисковой активности животных проводили с использованием теста «открытое поле» на 23-е и 56-е сутки эксперимента на приборе «Panlab Harvard Apparatus» (Испания). Степень выраженности эмоциональной реакции страха и тревоги, поисковой активности, двигательную активность (подвижность), оценивали в тесте «приподнятый крестообразный лабиринт» (Panlab, Испания, ПКЛ). Тестирование проводили на 9-е (Тест I) и 50-е (Тест II) сутки эксперимента. Показатели кратко-и долгосрочной памяти животных изучали в тесте «условного рефлекса пассивного избегания» (УРПИ) на 37-е, 38-е и 59-е сутки на установке производства фирмы «Panlab Harvard Apparatus» (Испания).

Результаты. В эксперименте не установлено значимого влияния потребления ВУВЖР на нейромоторную функцию крыс всех изученных линий. При этом удельная мышечная сила сжатия достоверно снижалась у всех линий крыс в ряду D-homo>D-hetero= W>Z. Уровень тревожности в тесте ПКЛ у D-homc^bm выше, чем у остальных линий крыс. Двигательная активность достоверно снижалась с возрастом у крыс W, получавших контрольный рацион, и у Z, получавших как контрольный рацион, так и ВУВЖР. Потребление ВУВЖР крысами D-homo, наряду со снижением уровня тревожности в Тесте II ПКЛ на этом рационе, приводило к достоверному ухудшению кратковременной памяти в тесте УРПИ. Нарушение функции кратковременной памяти наблюдалось также у крыс Z. При этом для линии W в группе ВУВЖР этого эффекта не наблюдалось. Не выявлено статистически значимых изменений в функции долгосрочной памяти для всех исследованных линий крыс

Обсуждение. Нокаут гена транспортера дофамина ШТоказывает влияние на нейромоторную функцию и вышеуказанные поведенческие реакции крыс D-homo, причем потребление ВУВЖР существенно модифицирует направленность этих эффектов, что может быть связано с влиянием этого рациона в головном мозге на дофамин-опосредованные катаболические процессы, определяющие повышенные, в сравнении с W, энерготраты. Отсутствие функционально активного рецептора лептина у животных линии Z находит отражение в снижении нейромоторной функции, уровня тревожности, функции кратковременной памяти и общей двигательной активности на обоих рационах, в сравнении с линией W, где данный эффект наблюдался только на контрольном рационе.

Заключение. Показаны качественные и количественные различия в уровнях нейромоторной функции, тревожности и формировании краткосрочного памятного следадля различных линий крыс при диет-индуцированном ожирении. Результаты исследования могут быть использованы для изучения фундаментальных основ нейрорегуляции обменных процессов.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда № 17-16-01043 «Поиск эффекторных звеньев метаболизма, регулируемых алиментарными факторами при ожирении,

для разработки инновационных специализированных пищевых продуктов».

Атякшин Д.А.1, Никитюк Д.Б.2, Клочкова С.В.3, Алексеева Н.Т.1

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА НА ЭКСПРЕССИЮ TLR9 В ТУЧНЫХ КЛЕТКАХ ЖЕЛУДКА ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ

1 ФГБОУ ВО «Воронежский государственный медицинский университет им. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

2 ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», Москва

3 ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России

Актуальность. Тучные клетки являются активным участниками в механизмах адаптивных процессов внутренних органов животных на условия орбитального полета. Многокомпонентность секретома тучных клеток позволяет осуществлять в тканевом микроокружении тонкую настройку состояния клеточных и экстрацеллюлярных структур. Связь толл-подобных рецепторов (TLR) с эффективностью иммунного ответа позволяет считать их перспективными мишенями для исследований в космической биомедицине. Известна как внутриклеточная локализация толл-подобных рецепторов (TLR3, TLR7, TLR8 и TLR9), так и на плазматической мембране (TLR1, TLR2, TLR4, TLR5, TLR6 и TLR11). Однако в космической гастроэнтерологии экспрессия толл-подобных рецепторов тучных клеток ранее не исследовалась.

Цель исследования - определить экспрессию TLR4 и TLR9 в тучных клетках желудка лабораторных животных после космического полета различной продолжительности.

Материал и методы. Изучены TLR4 иTLR9на триптаза-позитивных тучных клетках желудка мышей C57BL/6N и монгольских песчанок Merionesun guiculatus после космического полета 30- и 12-суточной продолжительности соответственно. Экспрессия толл-подобных рецепторов на тучных клетках животных после полета сопоставлялась с результатами анализа групп виварийных контролей и групп моделирования полетных условий в наземных (синхронных) экспериментах. Экспрессия толл-подобных рецепторов в тучных клетках оценивалась с помощью множественного иммуномаркирования на триптазу и TLR4, либо данную протеазу и TLR9. Для морфологической идентификации TLR4 и TLR9 рецепторов применялись первичные антитела anti-TLR4 antibody (ab13867) и anti-TLR9 antibody (ab134368). Триптаза выявлялась первичными антителами anti-mastcelltryptaseantibody (ab2378). В слу-