|
Сибирский государственный медицинский университет, г. Томск
Кафедра биологии и генетики
Эта работа опубликована в сборнике статей по материалам Международной 69-й научной итоговой студенческой конференции, посвященной 200-летию со дня рождения Н.И. Пирогова (г.Томск, 11-13 мая, 2010 год); под реакцией академика РАМН В.В. Новицкого, член. корр. РАМН Л.М. Огородовой
Посмотреть титульный лист сборника
Скачать сборник целиком (1,4 мб)
Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) – заболевание, характеризующееся с высокой смертностью и ранней потерей трудоспособности. В соответствии с прогнозом экспертов ВОЗ, к 2020 г. ХОБЛ станет третьей среди ведущих причин заболеваемости и смертности в мире [2].
По данным проведенных международных исследований, средняя распространенность ХОБЛ в общей популяции регистрируется на уровне 7,6%. ХОБЛ наносит существенный экономический ущерб. Так, в США прямые медицинские расходы на 2000 год варьировали от 1681 долларов в год на одного больного с легким течением ХОБЛ до 10812 долларов в год на одного больного с тяжелым течением заболевания. Во многих странах Западной Европы годовой расход на одного пациента с ХОБЛ почти в три раза превышает таковой на больного астмой [2].
В 90% случаев ХОБЛ вызывается курением. В связи с этим, исследователи акцентируют свое внимание на механизмах развития ХОБЛ под действием табачного дыма [1], [2], [3], [4].
Глубокое понимание механизма развития и поддержания хронического воспалительного процесса при ХОБЛ под действием компонентов табачного дыма позволит определить новые цели терапевтического воздействия, первичной и вторичной профилактики. Кроме того, выяснение роли компонентов табачного дыма при индукцию воспалительного процесса в бронхоальвеолярном пространстве легкого позволит устранит эти компоненты уже на этапе производства сигарет или же применять новые фильтры с более селективным действием.
В настоящее время наиболее распространенной является точка зрения, согласно которой длительный воспалительный процесс при ХОБЛ поддерживается постоянным действием компонентов табачного дыма на легочную систему человека и ответной продукцией активированными макрофагами легких провоспалительных цитокинов (IL-1, IL-8 и ФНО-?). Повышенная концентрация провоспалительных цитокинов в тканях легких приводит к активации и хемотаксису главных клеток воспаления – нейтрофилов.
Одной из ключевых сигнальных молекул, активация которой вызывает секрецию макрофагами провоспалительных цитокинов, является toll-подобный рецептор (toll-like receptor, TLR-4) [3]. Согласно данным последних исследований, компоненты табачного дыма ингибируют внутриклеточную макрофагальную киназу fes/fer, ответственную за интернализацию TLR-4. С другой стороны, известно, что при действии компонентов табачного дыма на легочную систему отмечается повышенное содержание белка теплого шока hsp70, известного агониста TLR-4, что также усиливает опосредованную TLR-4 продукцию провоспалительных цитокинов и, следовательно, развитие и поддержание хронического воспаления при ХОБЛ [4].
В табачном дыме содержится около 5000 различных веществ и лишь 60 из них, называемых мажорными, вызывают морфофункциональные изменения в легочной системе человека [1]. По этой причине именно они являются главными объектами исследований.
В настоящее время многие исследования in vitro и in vivo с целью экономии времени и денежных средств предваряются исследованиями in silico (моделирование биологических процессов с применением вычислительных систем).
В связи с вышеперечисленным, целью настоящего исследования является изучение взаимодействия ключевых молекул сигнальных путей макрофагов с мажорными компонентами табачного дыма in silico.
Для достижения заданной цели, необходимо решить следующие задачи:
1. Построить трехмерные компьютерные модели низкомолекулярных веществ – мажорных компонентов табачного дыма.
2. Построить трехмерную компьютерную модель киназы fes/fer.
3. Оценить возможность проникновения мажорных компонентов табачного дыма через клеточную мембрану.
4. Провести докинг лигандов – мажорных компонентов табачного дыма, способных проникать через клеточную мембрану, в сайты связывания внутриклеточной киназы fes/fer при помощи программы AutoDock.
5. Сопоставить полученные результаты исследования in silico с данными о состоянии респираторного тракта у лиц, давших согласие на участие в исследовании на базе специализированного пульмонологического центра городской больницы №3 г. Томска.
Материалы: аминокислотная последовательность киназы fes/fer в банке данных NCBI, данные о состоянии респираторного тракта у лиц, давших согласие на участие в исследовании на базе специализированного пульмонологического центра городской больницы №3 г. Томска.
Методы: моделирование белка по гомологии при помощи программного пакета MODELLER; построение и оптимизация трехмерных компьютерных моделей низкомолекулярных веществ в программном обеспечении ACD/ChemSketch; методология QSAR для оценки возможности проникновения низкомолекулярных веществ через клеточную мембрану; моделирование межмолекулярных взаимодействий при помощи программы AutoDock 4.0 в составе программного комплекса MGL Tools 1.4.5; статистическая обработка данных при помощи программы SPSS 11.5.
При выполнении данной работы, с одной стороны, были созданы трехмерные компьютерные модели мажорных компонентов табачного дыма, с другой – трехмерная модель внутриклеточной киназы fes/fer. Расчет взаимодействий между вышеуказанными мажорными компонентами табачного дыма и киназой fes/fer позволил оценить, какие из компонентов способны ингибировать данную киназу и, следовательно, приводить к нарушению интернализации рецептора TLR-4, повышению продукции провоспалительных цитокинов. Таким образом, выбраны мажорные компоненты табачного дыма для проверки их действия на fes/fer киназу in vitro. Такой проверкой будет дополнен и расширен механизм действия табачного дыма на развитие ХОБЛ вследствие курения.
Список литературы:
1. Табак и здоровье / под ред. Т. И. Андреева, К. С. Красовский – Киев, 2004 – 224 с.
2. Хроническая обструктивная болезнь легких: эпидемиология и экономический ущерб / В. А. Игнатьев, О. Н. Титова, О. И. Гультяева // Вестник Санкт – Петербургского университета – 2007. – Сер. 11 – Вып. 4 – С. 37-39.
3. Cigarette smoke-induced pulmonary inflammation is TLR4/MyD88 and IL-1R1/MyD88 signaling dependent / E. Doz, N. Noulin, E. Boichot, I. Guenon, L. Fick, M. Le Bert, V. Lagente, B. Ryffel, B. Schnyder , V. F. Quesniaux ,I. Couillin // J Immunol. - 2008
4. The Fps / Fes kinase regulates the inflammatory response to endotoxin through down-regulation of TLR4, NF-kappaB activation, and TNF-alpha secretion in macrophages / S. A. Parsons, P. A. Greer // J Leukoc Biol. – 2006.
|
