In situ  and  in silico  modeling of the hematopoiesis-inducing effect of chelidonic acid

T. F. Nasibov; Насибов Т. Ф.; A. V. Gorokhova; Горохова А. В.; E. D. Porokhova; Порохова Е. Д.; A. A. Starosvetskaya; Старосветская А. А.; U. A. Bariev; Бариев У. А.; V. E. Nosov; Носов В. Е.; L. S. Litvinova; Литвинова Л. С.; E. Yu. Avdeeva; Авдеева Е. Ю.; Mikhail V. Belousov; Белоусов Михаил Валерьевич; I. A. Khlusov; Хлусов И. А.

doi:10.46235/1028-7221-16768-ISA

Моделирование in situ и in silico гемопоэзиндуцирующего влияния хелидоновой кислоты

Авторы: Насибов Т.Ф.¹, Горохова А.В.¹, Порохова Е.Д.¹, Старосветская А.А.¹, Бариев У.А.¹, Носов В.Е.¹, Литвинова Л.С.², Авдеева Е.Ю.¹, Белоусов М.В.¹, Хлусов И.А.¹
Учреждения:
1. ФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ
2. ФГАОУ ВО «Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта»
Выпуск: Том 27, № 2 (2024)
Страницы: 187-196
Раздел: КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
URL: https://ogarev-online.ru/1028-7221/article/view/263674
DOI: https://doi.org/10.46235/1028-7221-16768-ISA
ID: 263674

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Полный текст
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Современным трендом регенеративной медицины, в условиях старения населения, является поиск новых путей и средств для оптимизации биоинженерии тканей. Одной из удобных моделей для in situ изучения регенерации костного мозга является тест подкожного эктопического остеогенеза на скаффолдах, имитирующих архитектонику костной ткани. Хелидоновая кислота (ХК) представляет собой малую молекулу, способную участвовать в разнообразных клеточных процессах и метаболических путях и активировать остеогенную дифференцировку мезенхимных стволовых клеток. Однако молекулярные механизмы регуляторных эффектов ХК до сих пор неизвестны.

Целью данного исследования была оценка модулирующего влияния ХК на in situ формирование очагов кроветворения, а также in silico прогнозирование генов-мишеней и внутриклеточных сигнальных путей, которые могут участвовать в реализации гемопоэтический активности тестируемой субстанции.

Водный раствор ХК, выделенной из экстракта растения Saussurea controversa. Курсовое (ежедневное в течение 35 дней) пероральное введение ХК. Тест эктопического остеогенеза на мышах линии Balb/c. Морфометрический анализ гистологических срезов через 45 суток. Моделирование экспрессии генов in silico. Статистический анализ.

ХК при курсовом пероральном введении в малой дозе (10 мг/кг) троекратно увеличивает удельную площадь костного мозга в составе костных тканевых пластинок, выросших in situ в тесте эктопического подкожного остеогенеза на мышах. Гемостимулирующий эффект субстанции прогностически значимо (вероятность активности Pa > 0,5 и вероятность неактивности Pi < 0,5) связан с усиленной экспрессией 358 генов-регуляторов кроветворения по данным in silico исследования. Топ-лист с наибольшим значением Pa включал 10 целевых генов: GATA1, CITED2, SFRP1, EP300, LGALS9, VNN1, IL10RB, RARA, CD83, HMOX1.

ХК обладает существенной способностью усиливать репаративное ремоделирование кроветворной ткани in situ. Следующим этапом исследований является проверка реальных генов-мишеней и сигнальных путей, реализующих регуляторное влияние ХК на гемопоэз in vitro, in vivo и в клинике.

Ключевые слова

мыши, эктопический тест, площадь костного мозга, гены-мишени, сигнальные пути, прогнозирование

Полный текст

д.м.н., профессор, руководитель лаборатории клеточных и микрофлюидных технологий

Россия, Томск

Список литературы

Мирошниченко Л.А., Полякова Т.Ю., Авдеева Е.Ю., Кривощеков С.В., Хлусов И.А., Белоусов М.В. Хелидоновая кислота и ее дериваты: общий спектр биологической активности и остеогенные свойства // Разработка и регистрация лекарственных средств, 2022, Т. 11, № 4, С. 60-71. [Miroshnichenko L.A., Polyakova T.U., Avdeeva E.Yu., Krivoshchekov S.V., Khlusov I.A., Belousov M.V. Chelidonic acid and its derivatives: general spectrum of biological activity and osteogenic properties. Razrabotka i registraciya lekarstvennyh sredstv = Development and Registration of Medicines, 2022, Vol. 11, no. 4, pp. 60-71. (In Russ.)]
Avdeeva E., Porokhova E., Khlusov I., Rybalova T., Shults E., Litvinova L., Shupletsova V., Khaziakhmatova O., Sukhodolo I., Belousov M. Calcium chelidonate: semi-synthesis, crystallography, and osteoinductive activity in vitro and in vivo. Pharmaceuticals (Basel), 2021, Vol. 14, no. 6, 579. doi: 10.3390/ph14060579.
Avdeeva E., Shults E., Rybalova T., Reshetov Y., Porokhova E., Sukhodolo I., Litvinova L., Shupletsova V., Khaziakhmatova O., Khlusov I., Guryev A., Belousov M. Chelidonic acid and its derivatives from saussurea controversa: isolation, structural elucidation and influence on the osteogenic differentiation of multipotent mesenchymal stromal cells in vitro. Biomolecules, 2019, Vol. 9, no. 5, 189. doi: 10.3390/biom9050189.
Brunner-Munzel Test // CRAN. Access mode: https://search.rproject.org/CRAN/refmans/brunnermunzel/html/00Index.html (Accessed 22 February 2024).
Chan C.K., Chen C.C., Luppen C.A., Kim J.B., DeBoer A.T., Wei K., Helms J.A., Kuo C.J., Kraft D.L., Weissman I.L. Endochondral ossification is required for haematopoietic stem-cell niche formation. Nature, 2009, Vol. 457, no. 7228, pp. 490-494.
Filimonov D.A., Lagunin A.A., Gloriozova T.A., Rudik A.V., Druzhilovskii D.S., Pogodin P.V., Poroikov V.V. Prediction of the biological activity spectra of organic compounds using the PASS online web resource. Chem. Heterocycl. Compd., 2014, Vol. 50, no. 3, pp. 444-457.
Korkmaz S., Göksülük D., Zararsiz G. MVN: An R package for assessing multivariate normality. R Journal, 2014, Vol. 6, no. 2, pp. 151-162.
Lagunin A., Ivanov S., Rudik A., Filimonov D., Poroikov V. DIGEP-Pred: web service for in silico prediction of drug-induced gene expression profiles based on structural formula. Bioinformatics, 2013, Vol. 29, no. 16, pp. 2062-2063.
Scott M.A., Levi B., Askarinam A., Nguyen A., Rackohn T., Ting K., Soo C. James A.W. Brief review of models of ectopic bone formation. Stem Cells Dev., 2012, Vol. 21, no. 5, pp. 655-667.
Slenter D.N., Kutmon M., Hanspers K., Riutta A., Windsor J., Nunes N., Mélius J., Cirillo E., Coort S.L., Digles D., Ehrhart F., Giesbertz P., Kalafati M., Martens M., Miller R., Nishida K., Rieswijk L., Waagmeester A., Eijssen L.M.T., Evelo C.T., Willighagen E.L. WikiPathways: a multifaceted pathway database bridging metabolomics to other omics research. Nucleic Acids Res., 2018, Vol. 46, no. D1, pp. D661-D667.
Wu T., Hu E., Xu S., Chen M., Guo P., Dai Z., Feng T., Zhou L., Tang W., Zhan L., Fu X., Liu S., Bo X., Yu G. clusterProfiler 4.0: A universal enrichment tool for interpreting omics data. Innovation (Camb), 2021, Vol. 2, no. 3, 100141. doi: 10.1016/j.xinn.2021.100141.
Yu G., Wang L.G., Yan G.R., He Q.Y. DOSE: an R/Bioconductor package for disease ontology semantic and enrichment analysis. Bioinformatics, 2015, Vol. 31, no. 4, pp. 608-609.
Yurova K.A., Khaziakhmatova O.G., Melashchenko E.S., Malashchenko V.V., Shunkin E.O., Shupletsova V.V., Ivanov P.A., Khlusov I.A., Litvinova L.S. Cellular and molecular basis of osteoblastic and vascular niches in the processes of hematopoiesis and bone remodeling (a short review of modern views). Curr. Pharm. Des., 2019, Vol. 25, no. 6, pp. 663-669.

Дополнительные файлы

Доп. файлы

Действие

1. JATS XML

Скачать

2. Рисунок 1. Срез эктопической кости с образовавшимся костным мозгом внутри (А – Control, Б – CA_ig)

Скачать (478KB)

Метаданные

3. Рисунок 2. График сравнения удельной площади костного мозга в исследуемых группах

Скачать (182KB)

Метаданные

Имя пользователя
Пароль
Запомнить меня

Забыли пароль?	Регистрация

Имя пользователя
Пароль
Запомнить меня

Забыли пароль?	Регистрация