Основные достижения

Регуляция активности миелопнроксидазы с целью выявления механизмов направленного синтеза гипогалоидных кислот в очагах воспаления и уменьшения их повреждающего действия в здоровых тканях
Миелопероксидаза (МПО) – гемсодержащий фермент, который секретируется активированными нейтрофилами и моноцитами во внеклеточное пространство в очагах воспаления. Основной функцией МПО является продукция сильных окислителей – гипогалоидных кислот (HOCl, HOBr). С одной стороны, благодаря этой ферментативной активности, МПО осуществляет антимикробную функцию, защищая организм от патогенов, с другой – участвует в целом ряде событий, вовлеченных в повреждение собственных тканей организма. Изучены факторы, которые in vivo могут оказывать влияние на галогенирующую активность миелопероксидазы. Показано, что понижение рН среды, а также присутствие небольших количеств пероксидазных субстратов фенольной природы могут увеличивать продукцию HOCl миелопероксидазой.

Установлено, что белок острой фазы воспаления – церулоплазмин (ЦП), связываясь с МПО, ингибирует ее активность. Это было доказано тремя независимыми методами: хемилюминесценцией, определением хлорирующей активности МПО с помощью таурина, а также измерением ее пероксидазной активности. Установлено, что ЦП тем эффективнее ингибирует пероксидазную активность МПО, чем бо'льшие молекулярные размеры имеет субстрат. Таким образом, ингибирующий эффект ЦП на уровне комплекса МПО-ЦП связан со стерическими препятствиями для связывания субстратов миелопероксидазы, возникающими за счет белок-белковых взаимодействий.

Роль миелопероксидазы в модификации липопротеинов крови и развитии атеросклероза
Липопротеины низкой плотности (ЛНП) крови человека, модифицированные в присутствии HOCl, вызывали накопление холестерина в клетках сосудистой стенки, способствуя развитию атеросклероза. HOCl образуется в цикле галогенирования фермента миелопероксидазы (МПО). В работе методом аффинной хроматографии на МПО-Сефарозе было показано, что МПО связывается с поверхностью ЛНП. Это связывание разобщается при ионной силе раствора выше 0,3 М NaCl или рН ниже 3,6, что свидетельствует в пользу ионной природы взаимодействия МПО с ЛНП. Использование спиновых зондов липидной природы, показало, что взаимодействие с МПО не оказывает существенного влияния на липидные компоненты ЛНП, свидетельствуя об отсутствии их участия в образовании контактов между МПО и ЛНП. В то же время, антитела против апоВ-100 полностью разобщали связыванием МПО с поверхностью ЛНП. Среди анионных синтетических пептидов, имитирующих фрагменты апоВ-100 (1EEEMLEN7, 53VELEVPQ59 и 445EQIQDDCTGDED456), МПО из комплекса с ЛНП вытеснил только последний пептид. Таким образом, вероятным сайтом взаимодействия МПО с ЛНП является участок апоВ-100 – 445-456.

Было исследовано влияние пептида 445EQIQDDCTGDED456 (Р445-456), а также ингибиторов и модуляторов галогенирующей активности MПO: церулоплазмина (ЦП), гидразида 4-аминобензойной кислоты (ABAH) и тиоцианата (SCN?), на аккумуляцию моноцитами/макрофагами холестерина и его эфиров после инкубации с ЛНП, подвергнутыми различным вариантам MПO-зависимой окислительной/галогенирующей модификации. На основании полученных данных можно предложить обобщенную схему участия MПO, продуцируемых ею активных форм галогенов, а также разобщителя ее связывания с ЛНП (P445-456) и ингибиторов/модуляторов галогенирующей активности (ABAH, ЦП, SCN?) в проатерогенной модификации ЛНП и формировании пенистых клеток (см. рис. ниже).

Роль миелопероксидазы в модификации липопротеинов и развитии атеросклероза

Связывание MПO с ЛНП приводит к их сайт-специфической модификации, заключающейся в повреждении главным образом белка, а также галогенирования/пероксидации липидов под действием HOCl и HOBr, образующихся в ходе функционирования галогенирующего цикла MПO. Модифицированные ЛНП являются стимулом для лейкоцитов, провоцируя респираторный взрыв и экзоцитоз МПО нейтрофилами и моноцитами (на рис. указано в случае моноцитов). Секретируемая MПO связывается с ЛНП, и, используя в качестве субстрата продуцируемый лейкоцитами Н2О2, усиливает их повреждение, замыкая тем самым «порочный круг» образования модифицированных ЛНП. Модифицированные ЛНП в комплексе с MПO захватываются моноцитами/макрофагами, приводя к накоплению в них холестерина и трансформации их в пенистые клетки. Ингибиторы/модуляторы галогенирующей активности MПO (ЦП, ABAH и SCN?), равно как и разобщитель комплекса ЛНП-MПO (P445-456) препятствуют окислительной/галогенирующей модификации ЛНП, что, с одной стороны, уменьшает их захват клетками и снижает аккумуляцию внутриклеточного холестерина и его эфиров, с другой, размыкает «порочный круг» активации моноцитов (нейтрофилов) и образования модифицированных ЛНП. Данную гипотезу подтверждает факт обнаружения нами комплексов апоВ-100-содержащих липопротеинов с МПО у больных атеросклерозом, уровень МПО в плазме которых превышал 800 нг/мл.

Галогенированные липиды, белки и липопротеины – модуляторы клеточной активности и воспаления
Галогенированные липиды, образующиеся в реакциях, катализируемых миелопероксидазой (МПО), могут выполнять роль регуляторов функциональной активности клеток. Мы исследовали влияние хлор- и бромгидринов, полученных в реакциях соответственно HOCl и HOBr с 1-пальмитоил-2-олеоил-sn-глицеро-3-фосфохолином (РОРС), на три различных функциональных ответа нейтрофилов человека: продукцию Н2О2, дегрануляцию (экзоцитоз МПО) и агрегацию. Показано, что хлор- и бромгидрины РОРС вызывали прайминг нейтрофилов, что проявлялось в заметном усилении ответов клеток на действие таких стимуляторов нейтрофилов, как N-формил-Met-Leu-Phe и лектин Solanum tuberosum. Результаты работы позволяют говорить о галогенированных липидах, образующихся in vivo в МПО-зависимых реакциях, как о новом классе биологически активных веществ, потенциально способных оказывать праймирующее действие на клетки миелоидного происхождения в очагах воспаления, а значит, являющихся важными модуляторами воспалительного ответа.

Секреторная фосфолипаза А2 группы IIA (секФлА2-IIA) является активным участником воспаления. Фермент разрушает клеточные стенки бактерий и индуцирует образование биоактивных липидных медиаторов. Галогенированные фосфолипиды (хлор- и бромгидрины) образуются совместно с окисленными фосфолипидами в результате взаимодействия HOCl и HOBr с ненасыщенными связями ацильных цепей. В настоящей работе изучалось влияние хлор- и бромгидринов 1-пальмитоил-2-олеоил-sn-глицеро-3-фосфохолина (POPC) на активность секФлА2-IIA. Хлор- и бромгидрины РОРС (РОРС-Сl и РОРС-Br соответственно) в отличие от РОРС не гидролизовались секФлА2-IIA. Кроме того, фосфолипиды, являющиеся субстратами секФлА2-IIA, не расщеплялись ферментом в присутствии РОРС-Сl и РОРС-Br. В отличие от окисленных фософлипидов, которые стимулируют активность секФлА2-IIA, галогенгидрины РОРС ингибировали как очищенную секФлА2-IIA, так и секФлА2-IIA в сыворотке крови пациентов. Результаты работы позволяют говорить о галогенированных фосфолипидах, образующихся in vivo в МПО-зависимых реакциях, как о новом классе биологически активных веществ, потенциально способных регулировать активность секФлА2-IIA в очагах воспаления, а значит, являющихся важными модуляторами воспалительного ответа.

Показано, что альбумин cывоpотки кpови человека, пpедваpительно модифициpованный HOCl или HOBr (ЧСА-Cl/Br), индуцирует дегрануляцию азурофильных (выход МПО) и специфических (выход лактоферрина) гранул, активацию НАДФН-оксидазы (продукция Н2О2 и супероксид анион-радикала), изменение формы нейтрофилов и усиливает люминол-зависимую хемилюминесценцию нейтрофилов в ответ на добавление активатора – фоpбол-12-миpиcтат-13-ацетата. Кроме того, действие ЧСА-Cl/Br на нейтрофилы сопровождается реорганизацией актинового цитоскелета. ЧСА-Cl/Br-индуцированная активация нейтрофилов (продукция Н2О2 и экзоцитоз МПО) ингибировались в присутствии анти-CD18, антитела к ?-субъединице интегрина ?2, а также в присутствии генестеина, ингибитора тирозинкиназ, и ворталамина, ингибитора фосфатидилинозитол-3-киназы (PI3K). Таким образом, модифицированный в МПО-зависимых реакциях ЧСА, интегрин-зависимым образом через активацию тирозинкиназ, PI3K и реорганизацию цитоскелета стимулирует эффекторные функции нейтрофилов, действуя по принципу положительной обратной связи и выступая в качестве медиатора воспаления.

При взаимодействии нейтрофилов с липопротеинами низкой плотности крови человека (ЛНП), модифицированными HOCl или HOBr, достоверно повышался выход МПО – маркера азурофильных гранул, что выявлялось по увеличению вне клетки концентрации и активности этого фермента, но при этом мало изменялось содержание внеклеточного лактоферрина – маркера специфических гранул. Полученные результаты свидетельствуют о том, что обнаруживаемые в очагах воспаления ЛНП, модифицированные в условиях окислительного/галогенирующего стресса, выполняют роль регулятора селективного экзоцитоза МПО.

Обнаpужена доcтовеpная положительная коppеляция между активноcтью МПО в плазме кpови детей c тяжелыми ожогами и cтепенью уcиления люминол-завиcимой xемилюминеcценции нейтpофилов, выделенныx из кpови здоpовыx доноpов и активиpованныx фоpбол-12-миpиcтат-13-ацетатом в пpиcутcтвии альбуминовой фpакции, полученной из cоответcтвующего обpазца плазмы больныx c ожогами. Полученные pезультаты подтвеpждают гипотезу, cоглаcно котоpой белки, модифициpованные пpи учаcтии МПО в уcловияx pазвития окиcлительного/галогениpующего cтpеccа, cтимулиpуют нейтpофилы, что пpиводит к экзоцитозу МПО, ключевому звену галогениpующего cтpеccа, и замыканию «поpочного кpуга» активации нейтpофилов в очаге воcпаления.

Показано, что в плазме крови больных сахарным диабета 2 типа без сосудистых осложнений и с ишемической болезнью сердца достоверно повышена концентрация и активность фермента миелопероксидазы – маркера азурофильных гранул нейтрофилов. В то же время концентрация в плазме этих же больных лактоферрина – маркера специфических гранул – достоверно не отличается от контрольной группы здоровых доноров. В экспериментах in vitro установлено, что альбумин сыворотки человека, модифицированный HOCl, образование которой катализирует миелопероксидаза, вызывает селективную дегрануляцию азурофильных гранул нейтрофилов, что характеризуется повышением концентрации и активности миелопероксидазы вне клетки. Полученные результаты дают основание предположить, что обнаруживаемый в очагах воспаления белок, модифицированный HOCl, выполняет роль стимулятора селективного экзоцитоза миелопероксидазы, усиливая бактерицидную функцию нейтрофилов по принципу положительной обратной связи или же замыкая «порочный круг» цитотоксического эффекта со стороны окислителей, образующихся в МПО-зависимых реакциях.

Модуляция функций клеток крови при связывании миелопероксидазы с их плазматической мембраной в условиях развития окислительного/галогенирующего стресса и воспаления
Было исследовано влияние МПО на структурно-функциональные свойства тромбоцитов крови человека. C применением конфокальной лазерной микроскопии показано углевод-независимое связывание МПО с клеточной мембраной тромбоцитов. Установлено, что МПО потенцирует АДФ- и тромбин-индуцированную агрегацию тромбоцитов, что сопряжено с деполимеризацией примембранного F-актина и увеличением концентрации свободных ионов внутриклеточного Са2+ в результате депо-зависимого входа ионов Са2+ в цитозоль тромбоцитов. Полученные результаты свидетельствуют о том, что МПО является провоспалительным фактором риска, повышающим тромбообразование при воспалении и ассоциированных с ним патологиях.

Показано, что МПО, связываясь с поверхностью эритроцитов, влияет на стабильность плазматической мембраны, уменьшая устойчивость клеток к кислотному и осмотическому гемолизу. Усиление гемолиза в присутствии МПО не связано с проявлением ее ферментативной активности, а обусловлено непосредственным связыванием фермента с компонентами плазматической мембраны. С использованием нейраминидазы и различных углеводов выявлен вклад углевод-опосредованных электростатических взаимодействий в МПО-зависимое изменение структурных свойств эритроцитов. Установлено, что описанный эффект МПО обусловлен ее связыванием с гликозилированными компонентами плазматической мембраны.

Механизмы деградации однослойных углеродных нанотрубок окислителями, образующимися при участии миелопероксидазы, как механизм снижения токсичности наночастиц и улучшения их биосовместимости
Сравнение деградации однослойных углеродных нанотрубок разными пероксидазами позволило сделать вывод, что только HOCl – основной окислитель, синтезируемый миелопероксидазой, способен деградировать нанотрубки in vivo. Однослойные углеродные нанотрубки, обработанные HOCl, оказывали меньшее, по сравнению с нативными нанотрубками, негативное воздействие на иммунную систему при внутрибрюшинном введении экспериментальным животным. Однослойные углеродные нанотрубки способны вызывать агрегацию тромбоцитов и активацию нейтрофилов в образцах цельной крови. Иммобилизация альбумина на поверхности нанотрубок предотвращает агрегацию кровяных пластинок, вызванную добавлением нанотрубок к крови.

Физико-химическое исследование структурных основ стабильности и реакционных свойств хлораминов аминокислот, образующихся при активации фагоцитов, и изучение механизма их действия на клетки крови
Обнаружен новый класс ковалентных ингибиторов (антиагрегантов) функций тромбоцитов, представляющих собой хлораминовые производные биогенных соединений: аминокислот, таурина, пептидов. В крови эти ингибиторы проявляют выраженную избирательность взаимодействия с тромбоцитами, оказывают генерализованное действие, подавляя все виды функций тромбоцитов независимо от природы агониста.

Разработка противотромботических средств на основе аналогов хлорамина таурина
Специально сконструированы и изучены новые аналоги хлорамина таурина, обладающие высокой устойчивостью, хемоселективностью по отношению сульфгидрильным группам белков и специфической антиагрегантной фармакологической активностью. В этих соединениях химически активной частью молекулы выступает хлораминовая группа атомов, ковалентно модифицирующая белки плазматической мембраны тромбоцитов.

Разработка новых методов клинической диагностики на основе молекулярных флуоресцентных зондов.
Зонды весьма чувствительны к малейшим изменениям окружающей их среды (белка или липида, с которым зонд связан). На этом основаны методы их использования. Однако полное физическое описание поведения зонда, а также интерпретация получаемых флуоресцентных измерительных данных невозможны без разработки соответствующих физических моделей и развития соответствующих вычислительных методов. Для того чтобы использовать зонды в исследовании пространственной структуры мембран и липопротеинов, потребовалось создание математических моделей безызлучательного переноса энергии между зондами и белками (Г.Е.Добрецов, О.В.Чекрыгин, Н.К.Курек). Так было установлено расположение белков в ЛНП (М.М.Спирин), ЛОНП (Е.Н.Лапшин, Н.К.Курек) и дискоидальных ЛВП (А.Д.Дергунов).
Когда зонд связывается с липидами, молекулой альбумина и тем более с таким сложным объектом как живая клетка, разные молекулы зонда оказываются в различном окружении и, соответственно, флуоресцируют по-разному. Чтобы разобраться в этой гетерогенной ситуации, была использована техника измерений затухания флуоресценции в диапазоне времен 10–11 –10–8 с. Специальные опыты на липидных мембранах и липопротеинах позволили понять события, которые разворачиваются в липиде, окружающем зонд (В.Ю.Светличный). При связывании с альбумином зонд занимает несколько специальных мест («центров»); по затуханию флуоресценции впервые удалось одновременно наблюдать за состоянием разных центров, а также проследить за их изменениями при патологических процессах (Т.И.Сырейщикова, М.Н.Комарова, Ю.А.Грызунов, Н.В.Смолина), однако для этого пришлось разработать метод определения концентрации флуоресцирующих молекул по параметрам затухания флуоресценции, а также метод оценки подвижности молекул зонда в таких гетерогенных средах как молекула альбумина (Г.Е.Добрецов, Т.И.Сырейщикова).

Работа по применению флуоресцентных зондов для исследования биологических мембран в норме и патологии была начата проф. Ю.А.Владимировым во 2-м Московском медицинском институте в 1969 году и продолжена в НИИ ФХМ с момента основания института. За эти годы были созданы оригинальные зонды, разработаны теория и методы их применения и получены клинически значимые результаты. Эти результаты не уступают результатам, полученным какой-либо иной лабораторией в мире в области использования техники флуоресцентных зондов. В ходе работы были впервые решены также некоторые теоретические проблемы, влияющие на развитие данного направления. Молекула зонда размером около 1 нм связывается с белками и липидами и является физическим датчиком минимально возможного размера, чувствительным к структуре окружающего зонд липида или белка.

В 1983-1990 гг., в первые годы существования института и лаборатории, в стране был остро поставлен вопрос о необходимости профилактики сердечно-сосудистых заболеваний, которые являются причиной 50% смертности. Одним из основных элементов такой профилактики является регулярный контроль уровня атерогенных липопротеинов в крови, что в масштабах страны означало 300 миллионов анализов ежегодно. Однако страна не располагала технологиями такого анализа для мониторинга всего населения. Поэтому по инициативе директора института, академика Ю.М.Лопухина, в 1990-1992 гг. в лаборатории был создан оригинальный, не имеющий аналогов флуоресцентный экспресс-микрометод определения атерогенных липопротеинов в крови, предназначенный для скрининга населения и контроля факторов риска развития сердечно-сосудистых заболеваний (Е.Н.Лапшин, Н.К.Курек, А.Н.Рухтин, Р.К.Айдыралиев, Ю.А.Грызунов). Для массового клинического применения этого метода были созданы клинические флуориметры ЗОНД АКЛ-01 (А.В.Бонокин, завод им.В.А.Дегтярева) и наборы реактивов (Г.В.Белевич, институт органического синтеза, г.Рига), рекомендованные министерством здравоохранения к клиническому применению.

В последующие годы путем применения наносекундных измерений флуоресценции удалось добиться более детального определения липопротеинов в микроколичествах сыворотки крови (Т.И.Сырейщикова) (патенты Великобритании, Европы и США).
В последнее время исследование липопротеинов и мембран перенесено на уровень клетки и субклеточных органелл вплоть до регистрации единичных молекул (С.К.Гуларян, В.Ю.Светличный совместно с проф.О.М.Саркисовым, институт химической физики РАН).
В ходе исследований липопротеинов было установлено расположение белка в липопротеинах низкой плотности (М.М.Спирин, Е.Н.Лапшин, Н.К.Курек) и дискоидальных липопротеинах высокой плотности (А.Д.Дергунов, Г.Е.Добрецов) и элементы четвертичной структуры липопротеинов очень низкой плотости (Е.Н.Лапшин, Н.К.Курек), а также расположение белка в множественно модифицированных ЛНП, характерных для атеросклероза (А.С.Орехов, О.М.Панасенко, С.К.Гуларян).

Другая линия исследований направлена на получение новой информации о физико-химических свойствах белков крови. Эти свойства изменяются при патологических процессах, однако клиника не располагала достаточно удобными методами для регистрации подобных изменений и использования такой информации в диагностике. Прежде всего, изменяются свойства транспортного белка плазмы крови – альбумина. С целью контроля конформации молекулы альбумина был синтезирован флуоресцентный зонд К-35 (проф. Б.М.Красовицкий, институт монокристаллов, Украина). Для клинических исследований диагностических возможностей этого подхода был создан клинический флуоресцентный тест (Р.К.Айдыралиев, Ю.И.Миллер, Ю.А.Грызунов), разработаны и выпущены опытные партии наборов реактивов (Ю.А.Грызунов, А.Б.Пестова, Е.Н.Коцаймани, М.Н.Комарова). Исследования, проведенные более чем в 60 клиниках, показали, что альбуминовый флуоресцентный тест эффективен для раннего прогноза развития перитонита, в дифференциальном диагнозе, оценке тяжести и прогнозе развития острого панкреатита (проф.Г.В.Родоман, Т.И.Шалаева), в прогнозе острых отравлений психотропными препаратами (Е.Д.Сыромятникова, проф.К.К.Ильяшенко), значительно превосходя в этом отношении остальные лабораторные показатели крови. Интересные результаты получены при стрессе и психических расстройствах (проф.М.Г.Узбеков, Э.Ю.Мисионжник, Н.В.Смолина, Е.В.Коплик). Эта линия исследований была поддержана международным грантом, грантами РФФИ и Президиума Российской академии наук.

Интересная и, возможно, весьма перспективная линия исследований основана на разработанных в лаборатории флуоресцентных методах прижизненного измерения потенциалов электрических полей на мембранах клеток крови. С помощью флуоресцентных зондов в лаборатории был впервые предложен метод измерения потенциалов одновременно двух электрических полей – на плазматической и митохондриальной мембранах – в лимфоцитах крови (Г.И.Морозова, В.В.Косников). Дальнейшие исследования совместно с другими лабораториями и клиниками показали, что измерение потенциала этих электрических полей может быть использовано при аллергиях для тестирования аллергена, к которому чувствителен пациент (В.В.Косников), причем в отличие от кожных провокационных проб, проводимых на самом пациенте, флуоресцентный анализ проводится в крови вне тела. Электрические поля изменяются также при бронхиальной астме (проф.Н.А.Дидковский) и реагируют на опухолеассоциированные антигены (проф.В.Я.Арион, О.В.Белова). Таким образом, измерение электрических полей клеток крови - новый источник информации о состоянии иммунокомпетентных клеток при иммунологических заболеваниях, который требует дальнейшей разработки.

Как оказалось, флуоресцентные зонды могут служить эффективным средством изучения не только крови. Недавно начата работа с другими биологическими объктами (Е.В.Михальчик, Н.В.Смолина).

Зонды весьма чувствительны к малейшим изменениям окружающей их среды (белка или липида, с которым зонд связан). Однако создание полезного зонда и полное физическое описание его поведения представляет весьма сложную проблему. В этом направлении в лаборатории совместно с химиками (проф.Б.М.Красовицкий, г.Харьков; проф.Г.Я.Дубурс, г.Рига) была создана группа новых зондов (на которых и базируются новые методы диагностики), и удалось объяснить физические и физико-химические принципы их поведения в крови и других биологических объектах (М.М.Спирин, Е.Н.Лапшин, Н.К.Курек, А.Н.РВ.Ю.Светличный, С.К.Гуларян, Ю.А.Грызунов, М.Н.Комарова, Н.В.Смолина, Т.И.Сырейщикова в сотрудничестве с другими институтами).

Разработка теста на основе флуоресцентного зонда К-35 с целью детекции изменения физико-химических свойств альбумина сыворотки крови человека.
Молекула альбумина в крови транспортирует малые органические молекулы и имеет для их связывания специальные центры. Поэтому альбумин является активным элементом механизма доставки жирных кислот как источника энергии - к мышцам, токсичных метаболитов – к органам детоксикации, важным элементом метаболизма лекарств и т.д. Связывающие центры изменяются при патологии, однако эта информация ранее не использовалась в клинической диагностике. Для исследования этих центров в лаборатории был создан флуоресцентный зонд К-35 (Р.К.Айдыралиев, Ю.И.Миллер, Ю.А.Грызунов), который при добавлении в цельную плазму крови занимает альбуминовые связывающие центры (Рис.). При этом практически вся флуоресценция обусловлена зондом, связанным с альбумином (М.Н.Комарова, Н.В.Смолина). Зонд К-35 был синтезирован в лаборатории проф.Б.М.Красовицкого (институт монокристаллов, г.Харьков, Украина).

Для клинических исследований диагностических возможностей этого подхода были разработаны и выпущены опытные партии наборов реактивов. Исследования, проведенные более чем в 60 клиниках, показали, что альбуминовый флуоресцентный тест эффективен при раннем (в первые сутки) прогнозе развития перитонита (многоцентровое исследование с участием проф. А.А.Гринберга и проф. Г.В.Родомана, РГМУ; проф. А.М.Федоровского, ММА; проф. В.Г.Мусселиуса, институт скорой помощи им. Склифосовского и др.), в диференциальном диагнозе, оценке тяжести и прогнозе развития острого панкреатита (проф. Г.В.Родоман, Т.И.Шалаева, РГМУ), в прогнозе острых отравлений психотропными препаратами (проф. К.К.Ильяшенко, институт скорой помощи им.Склифосовского; Е.Д.Сыромятникова), значительно превосходя в этом отношении другие лабораторные показатели крови.
Интересные результаты получены при стрессе (акад. К.В.Судаков, Е.В.Коплик, институт нормальной физиологии РАМН) и психических расстройствах (проф. М.Г.Узбеков, Э.Ю.Мисионжник, Московский НИИ психиатрии; Н.В.Смолина), эта линия исследований была поддержана международным грантом и грантом Президиума РАН.
Молекула альбумина имеет также тиоловую группу –SH, которая может окисляться/восстанавливаться и тем самым влиять на окислительные процессы в крови. Изменения этой группы при патологии исследуются лабораторией (Н.В.Смолина, В.В.Калинина, Е.Д.Сыромятникова, проф. О.А.Азизова); получены предварительные диагностически значимые результаты.

Разработка биохимических и биофизических методов оценки состояния и диагностики волос.
Волос человека – это своеобразный мини-орган, состоящий из фолликула и стержня. Клетки фолликула обеспечивают синтез стержня волоса, так что по интенсивности синтеза белка волосяные фолликулы находятся на одном из первых мест в организме.

Синтез белков-кератинов, деление клеток фолликула, их нормальный метаболизм зависят от энергетических ресурсов.

АТФ – это не только источник энергии для жизни клеток, но и важный регулятор процессов, протекающих в волосяных фолликулах. Поэтому резкие отклонения в содержании АТФ могут повлечь за собой нарушение цикла развития волоса, сокращение периода активного роста, преждевременное выпадение (алопеция).

Сам стержень волоса подвержен воздействию различных факторов внешней среды: его могут повреждать ультрафиолет, сорбирующиеся ионы металлов, химическая завивка и отбеливание. В результате нарушается проницаемость внешнего защитного слоя стержня волоса – кутикулы, и возрастает лабильность белков внутреннего слоя – кортекса.
Уже известно, что при химической завивке и при отбеливании волос потеря им белков возрастает.

На схеме представлено условное изображение белков, составляющих стержень волоса: оранжевые и зеленые фигуры обозначают легкие кератины, растворимые в воде. Тяжелые и легкие кератины могут быть связаны ковалентно. При разрушении межбелковых связей (например, дисульфидных мостиков S-S) количество свободных растворимых белков в стержне волоса увеличивается. При попадании волоса в водную среду часть легких кератинов удерживается внутри стержня волоса (оранжевые фигуры), а другая часть проникает через кутикулу и с помощью биохимических и биофизических методов обнаруживается в водной среде вне волоса.

Мы попытались ответить на следующие вопросы:

  • возможна ли оценка содержания АТФ в оболочках луковицы вырванного волоса?
  • есть ли изменения в уровне содержания АТФ у пациентов с выпадением волос по сравнению со здоровыми добровольцами и между разными зонами волосистой части головы?
  • изменяется ли лабильность белков стержня волос у пациентов с алопецией по сравнению со здоровыми добровольцами и в зависимости от зоны волосистой части головы?

Мы обследовали пациентов с андроген-зависимым и телогеновым типом выпадения волос, и уже можно сказать, что наибольшие сдвиги в измеряемых показателях отмечаются при андроген-зависимом выпадении волос. Например, у таких пациентов часто отмечаются существенные различия по содержанию АТФ между зоной темени и затылка, а утечка белков из волос в зоне темени часто превышает показатели для здоровых добровольцев и для волос из зоны затылка.

Для проведения анализа требуется всего лишь по 5 волос из каждой из обследуемых зон головы. По результатам анализа мы можем судить о средней скорости утечки белков в стандартных лабораторных условиях и сопоставлять результат с данными для здоровых добровольцев. На основании полученных данных можно говорить о степени повреждения белков стержня волоса и о необходимости применять специальные защитные и укрепляющие средства.