Сибирские ученые исследуют механизмы развития гипертонии на модели крыс НИСАГ
22.11.2022
Источник: НАУКА В СИБИРИ, 22.11.2022, Полина Кустова
Одной из основных
причин появления гипертонии (повышенного кровяного давления) является стресс.
Ее развитие ведет к поражению сердечно-сосудистой и центральной нервной систем,
почек и ряду других осложнений. Ученые Академгородка ищут возможные гены-мишени
для разработки новых подходов к лечению стресс-чувствительной формы этого
заболевания. Исследование будет проводиться в 2022—2024 годах на модели
крыс-гипертоников.
Ученые выполнят
серию экспериментов на двух линиях крыс: экспериментальной НИСАГ и контрольной
WAG, у которых разная реакция на одинаковые стрессовые условия. Обе линии
получены из популяции Вистар (Wistar). После многолетнего отбора (более 30
поколений скрещиваний) по приросту уровня артериального давления (АД) в условиях
стресса в 1990-х годах была получена линия крыс НИСАГ со стресс-чувствительной
формой артериальной гипертонии. Это значит, что гипертония у них развивается
без каких-либо дополнительных внешних воздействий. При норме систолического
(верхнего) АД 120 мм рт. ст., как у крыс WAG, у крыс НИСАГ к возрасту двух
месяцев оно достигает в среднем 175 мм рт. ст. в состоянии покоя и 200 мм рт.
ст. во время стресса. «НИСАГ — это инбредная линия, в которой крысы практически
идентичны друг другу по набору генов, что увеличивает вероятность установления
генетических причин этого заболевания», — сообщает заведующий лабораторией
эволюционной генетики ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» доктор
биологических наук Аркадий Львович Маркель. Он является автором этой линии
крыс, аналогов которой на момент ее появления в мире не было. В эксперименте
взрослые (трехмесячные) самцы НИСАГ и WAG будут исследованы как в состоянии
покоя, так и после воздействия эмоционального стресса. Самки не будут
задействованы, так как их лучше изучать отдельно из-за влияния гормональных циклов.
Для создания
условий стресса и повышения уровня АД крыс НИСАГ поместят на два часа в тесную
проволочную клетку в форме цилиндра, которая вызовет у них дискомфорт и состояние
эмоционального стресса из-за отсутствия возможности свободно передвигаться.
Сравнить это можно с человеком, который застрял в лифте: он будет испытывать
тревожность и беспокойство пока находится в кабине. Линия крыс WAG, с которой
ученые работают уже продолжительное время, используется в качестве контрольной
группы для сравнения результатов с крысами линии НИСАГ.
Крыса НИСАГ во время тестирования поведения
В норме уровень АД
позвоночных животных регулируется рефлекторно через барорецепторы — чувствительные
нервные окончания в стенках кровеносных сосудов, которые непрерывно
контролируют уровень АД и передают о нем информацию в регулирующие центры. В
условиях стресса к ним подключаются и дополнительные механизмы, включая
гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую систему, которая вместе с другими
схожими по функциям отделами поддерживает постоянство состава и свойств внутренней
среды организма. С учетом этого анализ реакции генов-кандидатов на воздействие
стресса планируется проводить в тканях мозга — гипоталамусе и гипофизе, а также
в надпочечниках.
После того как
крысы будут подвергнуты стрессовому воздействию, ученые при участии ООО
«Институт геномного анализа» проведут секвенирование транскриптомов (определят
первичную структуру молекул РНК) гипоталамуса, гипофиза и надпочечников и
выявят различия в уровне транскрипции (один из этапов экспрессии — синтеза
закодированных в гене белков) всех экспрессирующихся генов. Исследователи также
возьмут на анализ кровь у экспериментальной группы и оценят в ней концентрацию
катехоламинов (норадреналина и адреналина) и кортикостерона (аналог кортизола —
гормона стресса у человека) для физиологической характеристики уровня стресса.
АД будет измеряться при помощи тонометра через миниатюрную манжету на хвосте
грызунов. «При помощи специальных баз данных мы посмотрим, какие изменения
произойдут с экспрессией генов, ассоциируемых с гипертонией, и с какими
биологическими процессами в организме это может быть связано. Результаты нашей
работы позволят дать полную картину различий в реакции систем, регулирующих АД,
на стресс у двух линий крыс и выявить ключевые гены-кандидаты, контролирующие
резкое повышение давления у экспериментальной группы в условиях эмоционального
стресса», — объясняет заведующая лабораторией генетики стресс-реактивности при
артериальной гипертонии доктор биологических наук Ольга Евгеньевна
Редина.
Исследование
проводится при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант №
22-14-00082). Работа позволит определить новые молекулярные мишени для
потенциального использования в диагностике, терапии и профилактике последствий
стресса и откроет новые возможности для выхода к персонализированной медицине,
высокотехнологичному здравоохранению и технологиям здоровьесбережения. «Наше
исследование является фундаментальным, оно дает основу для дальнейших
экспериментов, которые приблизят нас к нахождению генов-мишеней для
терапевтического воздействия», — подчеркивает Ольга Редина. По результатам проекта
к 2024 году планируется опубликовать не менее девяти полнотекстовых статей в
таких базах данных, как Web of Science и Scopus.