Диссертация

Диссертация, выполненная с использованием методов клеточной биоинженерии, посвящена изучению того, как изменение энергетического метаболизма астроцитов при адаптации к разным концентрациям глюкозы влияет на их ответ при активации Toll-подобных рецепторов (TLR4 и TLR3) и пуринергической системы, а также оценке возможности управления этими процессами метформином. Работа направлена на изучение молекулярных клеточных механизмов и обоснование разработанной клеточной модели гипергликемии как потенциальной биоинженерной платформы для рационального проектирования условий культивирования и фармакологической модуляции в нейроглиальных системах. Работа выполнена на первичных астроцитах коры мозга крыс. Использованы методы анализа биоэнергетики (Seahorse XFp), ПЦР, вестерн-блоттинг, ELISA, UPLC-MS/MS.

Впервые комплексно охарактеризован энергетический обмен астроцитов при адаптации к гипергликемии (22,5 мМ глюкозы) – ключевой параметр для проектирования метаболического микроокружения тканеинженерных конструкций. Показано, что гипергликемия снижает базальный гликолиз и повышает дыхательную емкость митохондрий. Впервые установлен контекстно-зависимый характер действия метформина: его противовоспалительные эффекты определяются уровнем глюкозы и типом TLR-стимула. Впервые проведен полный анализ профиля оксилипинов астроцитов в ответ на АТФ, показана его модуляторная роль.

Получено, что острая TLR4/3-стимуляция не перестраивает энергетический метаболизм, но гипергликемическая адаптация модифицирует иммунный ответ: усиливает продукцию провоспалительных цитокинов (TNFα, IL-1β, IL-6) при TLR4-активации и изменяет профиль оксилипинов. АТФ не индуцирует цитокины и NF-κB, но активирует MAPK и синтез COX-зависимых оксилипинов. Метформин переключает метаболизм на гликолиз, снижает активность ERK1/2 и STAT3, контекст-зависимо подавляет синтез провоспалительных простагландинов и модулирует цитокины. Эффекты зависят от гликемического статуса и типа стимула, что демонстрирует возможность управляемого воздействия на клеточную систему.

Адаптация к гипергликемии формирует отличный от нормогликемии метаболический фенотип астроцитов, предопределяющий характер TLR-зависимых воспалительных ответов. Разработанная клеточная модель гипергликемии может служить биоинженерной платформой для создания нейроглиальных конструкций, рационального проектирования питательных сред и повышения эффективности тканеинженерных систем. Метформин оказывает многоуровневое контекст-зависимое противовоспалительное действие, модулируя энергетику, сигнальные пути, цитокины и оксилипины. АТФ не является прямым провоспалительным агентом для астроцитов, но модулирует липидный медиаторный профиль.