Механізми участі фізіологічної системи сполучної тканини у формуванні патологічних процесів

Дисертація присвячена вирішенню актуальної проблеми встановлення ролі стереотипних реакцій сполучної тканини як фізіологічної системи в розвитку патологічного процесу. Сформульовані загальні принципи оцінки стану фізіологічної системи сполучної тканини та визначена її роль у розвитку патологічного процесу в паренхіматозних органах (нирки, печінка, підшлункова залоза) і кістковій тканині. Вперше вивчена роль регуляторного шляху RANK-RANKL-OPG при експериментальному моделюванні патології нирок, встановлена його активація та наявність взаємозв'язку з про- та протизапальними цитокінами, у тому числі позитивна кореляція між RANKL і профібротичним TGF-β1 (r = 0,61). Виявлені нові патогенетичні механізми порушення стану кісткової тканини, розвитку фіброзу печінки та підшлункової залози, пов'язані зі зниженням функціональної активності тромбоцитів. Встановлено, що механізми гемостазу впливають на активацію проліферативних процесів у сполучній тканині. Можливість перенесення отриманих даних на організм людини уточнювалася на клінічному матеріалі. Виявлена роль стану фізіологічної системи сполучної тканини у розвитку ускладнень і рецидивів у хворих з гідронефротичною трансформацією нирок, встановлена активація регуляторного шляху RANK-RANKL-OPG у хворих на гідронефроз. Показана взаємодія різних механізмів регуляції фізіологічної системи сполучної тканини при розвитку патології органів панкреатодуоденальної зони. На основі оцінки стану фізіологічної системи сполучної тканини запропоновані методи прогнозування хірургічних ускладнень та рецидивів захворювання. Проведений метааналіз отриманих даних, на основі якого за допомогою факторного аналізу встановлені основні групи показників (факторів), які відображають основні напрямки патологічного процесу, опосередковані реакцією фізіологічної системи сполучної тканини. Доповнені наукові дані про механізми хронізації патологічного процесу при захворюваннях нирок, показано, що зміни функціонального стану сполучної тканини можуть бути кількісно зафіксовані навіть у разі уповільненого патологічного процесу в невеликому за масою органі. Доповнені наукові дані про роль та ступінь залученості порушень регуляторної функції фізіологічної системи сполучної тканини у розвиток захворювань шлунково-кишкового тракту, в тому числі дуоденальної виразки. Показана роль і значення зниження фізіологічних резервів фізіологічної системи сполучної тканини для збільшення ризиків захворюваності в популяції. Запропоновано метод оцінки ризиків для популяційного здоров'я населення на основі аналізу фізіологічних резервів фізіологічної системи сполучної тканини.Диссертация посвящена решению актуальной проблемы – установления роли стереотипных реакций соединительной ткани как физиологической системы в развитии патологического процесса. Изучались механизмы регуляции на уровне межклеточных медиаторов и других молекулярных факторов на моделях патологии паренхиматозных органов (почки, печень, поджелудочная железа) и костной ткани в эксперименте. Возможность переноса полученных данных на организм человека уточнялась на клиническом материале. Установлено, что при моделировании патологии почек нарушаются механизмы регуляции соединительной ткани, которые осуществляются цитокинами, увеличиваются уровни адипокинов, активируется регуляторное звено костной ткани – путь RANKRANKL-OPG, имеет место положительная корреляция между RANKL и висфатином (r = 0,48), профибротическим TGF-β1 и адипонектином (r = 0,47). Моделирование патологии органов панкреатодуоденальной зоны и фиброза печени приводит к развитию деструктивно-дистрофических изменений, наиболее выраженных в печени, которые сопровождаются повышением экскреции оксипролина с мочой за счет связанной фракции. Нарушение репаративной регенерации и выход патологического процесса на системный уровень определяется расстройством взаимодействия клеток соединительной ткани с тромбоцитами. Механизм влияния реализуется через систему цитокинов, которые имеют тесные корреляционные связи с функциональной активностью тромбоцитарного звена гемостаза. При моделировании нарушений состояния костной ткани, хронической патологии органов панкреатодуоденальной зоны и фиброза печени механизмы гемостаза влияют на активацию пролиферативных процессов в соединительной ткани, что проявляется снижением функциональной активности тромбоцитов. В группе больных с гидронефрозом установлена активация регуляторного пути RANK-RANKL-OPG, что свидетельствует о вовлечении механизмов регулирования на уровне физиологической системы соединительной ткани. Основой этого процесса является дисбаланс в системе цитокинов – IL-1RA, IL-17 и висфатина, а также дисбаланс (отрицательная корреляция) между уровнями TGF-β1 и адипонектина (r = - 0,29). У больных с обструктивной патологией панкреатодуоденальной зоны развитие и тяжесть послеоперационных осложнений зависят от степени выраженности исходного дисбаланса цитокинового профиля, в том числе снижения уровня противовоспалительной защиты. Развитие обструкции на фоне хронических заболеваний этой области сопровождалось появлением в крови антител к атипичным формам коллагена, что может вести к нарушению репаративной регенерации и развитию аутоиммунных повреждений. На основе анализа корреляционных связей и метаанализа данных определены три группы показателей, отражающих стереотипные механизмы регуляции физиологической системы соединительной ткани. Группа 1 – соответствует механизмам, которые действуют на уровне физиологической системы соединительной ткани в целом. Срыв этих адаптационных механизмов ведет к хронизации патологического процесса и повышению риска развития осложнений и рецидивов. К ней относятся уровни висфатина, IL-4, IL-6, TGF-β1, масса и плотность кости, параметры агрегации тромбоцитов при концентрации индуктора 10 мкмоль/л, которые являются основными молекулярными посредниками срыва естественного течения репаративной регенерации. Группа 2 – соответствует компенсаторным механизмам, действующим на уровне физиологической системы соединительной ткани при достаточном уровне физиологических резервов, при котором повреждение локализовано, а на системном уровне – компенсировано. В нее входят: уровни IL-1, IL-1RA, RANKL, кальцитонина и параметры агрегации тромбоцитов при концентрациях индуктора 2,5 и 10 мкмоль/л. Показатели группы 2 являются наиболее значимыми критериями для оценки снижения риска развития осложнений в ходе мониторинга заболеваний. Группа 3 – соответствует резкой активации обменных процессов на уровне физиологической системы соединительной ткани, при которых задействовано большинство путей регулирования, со смешением в сторону преобладания синтеза над распадом. Группа 3 объединяет уровни IL-17, OPG, RANKL, адипонектина, паратиреоидного гормона, всех фракций оксипролина и параметров агрегации тромбоцитов при концентрациях индуктора 2,5 и 5 мкмоль/л. Показатели этой группы наиболее информативны для оценки вовлеченности физиологической системы соединительной ткани в патологический процесс на ранних стадиях его развития, включая донозологические состояния. При значительных объемах повреждения и длительности заболевания выявляется вовлечение в развитие патологического процесса физиологической системы соединительной ткани в целом, то есть ее реакция наряду с реакциями других органов и систем при воспалении является одним из важных компонентов синдрома системного воспалительного ответа (SIRS). В зависимости от реактивности организма и особенностей повреждения изменяется ход процесса и степень вовлечения системы соединительной ткани, что является важным фактором хронизации и риска рецидивирования. Доказано значение степени вовлечения соединительной ткани и диагностическая ценность показателей её обмена (оксипролина и гликозаминогликанов) для ранней диагностики нефросклероза у больных хроническим пиелонефритом, ренальной остеодистрофии у больных с хронической почечной недостаточностью, патологических процессов разной интенсивности в желудке; роль межклеточных медиаторов в механизме репаративной регенерации у подростков с дуоденальной язвой, у детей с кардиопатией и остеопенией на фоне недифференцированной дисплазии соединительной ткани. Доказана возможность использования оксипролина, гликозаминогликанов и антител к атипичным формам коллагена в качестве молекулярных маркеров для диагностики донозологических состояний и оценки популяционного здоровья.Dissertation is devoted to solving the urgent problem of establishing the role of the stereotypical reactions of connective tissue as a physiological system in the development of the pathological processes. General principles for the assessment of the physiological system of connective tissue are formulated, and its role in the development of the pathological processes in the parenchymatous organs (kidney, liver, pancreas) and bone is determined. We first studied the role of regulatory path RANK-RANKL-OPG in experimental modeling of renal diseases, its activation and the relationship with pro- and anti-inflammatory cytokines, including a positive correlation between RANKL and profibrogenic TGF-β1 (r = 0,61). New pathogenetic mechanisms of disturbances of condition of bone tissue are identified and development of fibrosis of the liver and pancreas, associated with a decrease in the functional activity of platelets is made. It is established that the hemostasis mechanisms influence the activation of proliferative processes in the connective tissue. Possibility of transferring the data on the person was specified on the clinical material. Role of the state of the physiological system of connective tissue in the development of complications and recurrences in patients with hydronephrotic transformation of the kidneys is detected; activation regulatory path RANKRANKL-OPG in patients with hydronephrosis is established. Interrelation of the various mechanisms of regulation of the physiological system of connective tissue in the development of pathology of the pancreatoduodenal zones’ organs is shown. Based on the assessment of the physiological system of connective tissue the methods for predicting surgical complications and recurrence of the disease are proposed. Conducted meta-analysis of the obtained data, on the basis of which with the help of factor analysis, the main groups of indicators (factors) are established, which reflect the main directions of the pathological process, mediated reactions in physiological system of the connective tissue. Augmented scientific data on the mechanisms of chronization of the pathological process in diseases of the kidneys is supplemented; it is shown that changes of the functional state of the connective tissue can be quantitatively recorded even in the case of a sluggish pathological process in the small mass organ. Augmented scientific data on the role and degree of involvement of the regulatory function damages of the physiological system of connective tissue in the development of diseases of the gastrointestinal tract, including duodenal ulcer is supplemented. Role and significance of the decline in physiological reserves of the physiological system of connective tissue to increase the risk of morbidity in the population is shown. Method of risk assessment for population health based on the analysis of physiological reserves of the physiological system of the connective tissue is proposed

Visualization and Quantitative Analysis of G Protein-Coupled Receptor−β-Arrestin Interaction in Single Cells and Specific Organs of Living Mice Using Split Luciferase Complementation

Methods used to assess the efficacy of potentially therapeutic reagents for G protein-coupled receptors (GPCRs) have been developed. Previously, we demonstrated sensitive detection of the interaction of GPCRs and β-arrestin2 (ARRB2) using 96-well microtiter plates and a bioluminescence microscope based on split click beetle luciferase complementation. Herein, using firefly luciferase emitting longer wavelength light, we demonstrate quantitative analysis of the interaction of β2-adrenergic receptor (ADRB2), a kind of GPCR, and ARRB2 in a 96-well plate assay with single-cell imaging. Additionally, we showed bioluminescence <i>in vivo</i> imaging of the ADRB2–ARRB2 interaction in two systems: cell implantation and hydrodynamic tail vein (HTV) methods. Specifically, in the HTV method, the luminescence signal from the liver upon stimulation of an agonist for ADRB2 was obtained in the intact systems of mice. The results demonstrate that this method enables noninvasive screening of the efficacy of chemicals at the specific organ in <i>in vivo</i> testing. This <i>in vivo</i> system can contribute to effective evaluation in pharmacokinetics and pharmacodynamics and expedite the development of new drugs for GPCRs

Diurnal Variations in Partitioning of Atmospheric Glyoxal and Methylglyoxal between Gas and Particles at the Ground Level and in the Free Troposphere

This work presents diurnal variations of gas- and particle-phase dicarbonyls (glyoxal (Gly) and methylglyoxal (Mgly)) in the atmosphere, which are important compounds that contribute to the formation and growth of atmospheric particulate matter. To obtain variations in partitioning, continuous collection of gaseous dicarbonyls was performed using a parallel plate wet denuder, and at the same time, the dicarbonyls in particle were collected using a spray-type particle collector downstream. Hourly samples were analyzed by high performance liquid chromatography–electrospray ionization–tandem mass spectrometry. This method is advantageous to monitor the gaseous and particulate carbonyls separately without loss during sampling. Sampling was performed in summer and winter in a midsize city (Kumamoto, Japan). The concentrations of the dicarbonyls increased in the summer daytime, which suggests that they are mostly formed by secondary production in the local atmosphere. The dicarbonyls and formaldehyde (HCHO) were found in both gas and particle phases, and partitioning to the particle phase was highest for Gly, followed by Mgly and HCHO. It was observed that the compounds moved to the particle phase in the midnight and early morning hours according to the growth of hygroscopic aerosols in summer. The particle/gas ratio also increased in the presence of high PM_2.5, which is transported from the Chinese Continent in winter. The dicarbonyls were also observed on Mt. Fuji (3776 m) in the free troposphere. From back trajectory data and information on volatile organic compounds, they were most likely produced from relatively long-lifetime organic compounds from the Chinese Continent and biogenic volatile organic compounds emitted in the Japan Alps mountain range. Higher particle/gas ratios at the Mt. Fuji station indicate that low temperatures and high humidity precede the partition. The estimated effective Henry’s law constants for the dicarbonyls, 10⁸ order in mol/kgH₂O/atm for summer data, were much higher than those for ideal liquid/vapor equilibrium but close to reported results obtained by chamber experiments. In the proposed method, oligomers in particle were also counted as the compounds. The dicarbonyl compounds existed up to submolar levels in real atmospheric aerosols, which suggests they undergo further reactions in the particle phase

DataSheet_1_Association of high disease activity and serum IL-6 levels with the incidence of inflammatory major organ events in Behçet disease: a prospective registry study.docx

BackgroundLittle is known about the relationship between the disease activity of Behçet disease (BD) and the incidence of inflammatory major organ events.ObjectivesIn this prospective registry study, we investigated the association between the Behçet Disease Current Activity Form (BDCAF) and incidence of inflammatory major organ events, defined as the inflammation of the ocular, central nervous, intestinal, and vascular systems in BD.MethodsWe enrolled participants from Japanese multicenter prospective cohorts. The BDCAF was evaluated annually. BD-related symptoms, including inflammatory major organ events, were monitored. The association between BDCAF and inflammatory major organ events was analyzed by time-to-event analysis. An unsupervised clustering of the participants’ BDCAF, therapeutic agents, and multiple serum cytokines was also performed to examine their association with inflammatory major organ events.ResultsA total of 260 patients were included. The patients had a median BDCAF score of 2 [Interquartile range, 1-3] at the enrolment and remained disease active at 1- and 2-year follow-ups, indicating residual disease activity in BD. Patients with a BDCAF score of 0 had a longer inflammatory major organ event-free survival at 52 weeks than those with a score of 1 or higher (p=2.2 x 10-4). Clustering analysis revealed that patients who did not achieve remission despite treatment with tumor necrosis factor inhibitors had high serum inflammatory cytokine levels and incidences of inflammatory major organ events. Among the elevated cytokines, IL-6 was associated with inflammatory major organ events.ConclusionThis study suggests that treatment strategies targeting overall disease activity and monitoring residual serum IL-6 may help prevent inflammatory major organ events in BD.</p

Allelic association results for D2S0276i and nine SNPs in the <i>COL4A4</i> and <i>RHBDD1</i> gene regions.

<p>1, major allele; 2, minor allele; OR, odds ratio; SNP, single nucleotide polymorphism.</p><p>Position is distance from short arm telomere. P values were calculated by χ² test 2×2 contingency table. We corrected <i>P</i> values (<i>P</i>c) of D2S0276i and 5 SNPs in the combined stage for multiple testing by Bonferroni's method and Haploview program using 10,000 permutations, respectively.</p

Association analysis of single nucleotide polymorphisms (SNPs) across the <i>COL4A4</i> and <i>RHBDD1</i> gene regions in 574 patients and 608 controls.

<p>The upper panels depict distribution of association results of D2S0276i and SNPs in <i>COL4A4</i> and <i>RHBDD1</i>. The results of monomorphic SNPs are not shown. The lower panels show the linkage disequilibrium structure in the <i>COL4A4</i> and <i>RHBDD1</i> regions; brighter red indicates higher D’.</p