Лаборатория экспериментальной патологии сердца

Лаборатория была сознана в 1978 году как Лаборатория физиологии миокарда. В 1986 году Лаборатория физиологии миокарда была переименована в Лабораторию экспериментальной патологии сердца.

Основные направления научных исследований

• изучение сократительной функции миокарда;
• изучение насосной функции сердца;
• изучение патогенеза хронической сердечной недостаточности;
• изучение диастолической дисфункции;
• изучение роли коннектина (титина) в патогенезе хронической сердечной недостаточности;
• поиск и испытание новых кардиотропных препаратов («Метилин», «Оксаком», ПИК7);
• разработка ингаляционных гипотензивных препаратов на основе динитрозильных комплексов железа;
• изучение эндотелиальной дисфункции;
• изучение механогенной регуляции гидравлического сопротивления артерий;
• изучение роли эндотелиального гликокаликса в регуляции тонуса сосудов;
• изучение протективной функция эндотелиального гликокаликса.

Достижения Лаборатории

• Впервые сотрудниками Лаборатории было продемонстировано, что расслабление миокарда является наиболее чувствительным элементом сократительной функции миокарда при действии гипоксии, ишемии, ацидозе и оно закономерно замедляется при любом нарушении сократимости миокарда.
• Впервые сотрудниками Лаборатории было установлено, что расслабление миокарда критически зависит от адекватного энергоснабжения миофибрилл в форме креатинфосфата, а не АТФ.
• На трех моделях хронической сердечной недостаточности – токсическом действии антрациклинового антибиотика доксорубицина, действии изопротренола и при диабете 1 типа – сотрудниками Лаборатории было установлено, что формирование систолической дисфункции сердца со снижением минутного объема проходит через стадию диастолической дисфункции. Данная форма, таким образом, является первой стадией хронической сердечной недостаточности, что объясняет наблюдаемое в настоящее время ее превалирование перед систолической дисфункцией.
• Сотрудники Лаборатории установили, что переход от диастолической к систолической дисфункции определяется величиной артериальной упругости. При равных показателях сократимости миокарда систолическая дисфункция развивалась у крыс с повышенной артериальной упругостью. Особенно это проявлялось при диабете 1 типа, при котором продукты гликирования глюкозы повреждают эндотелий сосудов. В связи с этим очевидно, что терапия диастолической дисфункции не может быть стандартной, она должна учитывать патогенетический фактор.
  При диастолической дисфункции изменения расслабимости и растяжимости миокарда являются компенсаторной реакцией в ответ на снижение сократимости миокарда. В зависимости от природы действующего патологического фактора они позволяют либо улучшить кровенаполнение сердца и повысить минутный объем, либо повысить диастолическую упругость миокарда, способствующую развитию давления. Эти реакции осуществляются благодаря изменениям структуры саркомерного белка коннектина (титина), что выяснилось в содружестве с биофизиками Института теоретической и экспериментальной биофизики Российской академии наук.
• Сотрудниками Лаборатории разработаны новые способы оценки расслабления и диастолической упругости миокарда. Сердца крыс с патологией сердца были неспособны ускорять снижение давления в левом желудочке в ауксоволюмической фазе, когда уже начинается наполнение желудочка, поэтому повышалось диастолическое давление, требующее повышения давления в малом круге. При анализе кривых давления левого желудочка пациентов при плановой катетеризации обнаружено, что примерно у трети пациентов наблюдали ускорение расслабления в ауксоволюмической фазе, в то время как у большинства пациентов этот показатель снижался, что сопровождалось повышенным диастолическим давлением в левом желудочке. Полученные данные свидетельствуют о наличии двух типов адаптации сердца к условиям сниженной сократимости миокарда.
• Синтезированный в ФГБУ «НМИЦК им. ак. Е.И. Чазова» Минздрава России при участии профессора А.Ф. Ванина (Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук) препарат «Оксаком», представляющий синтетический аналог динитрозильных комплексов железа, являющихся естественным депо оксида азота в организме, показал свою эффективность в ликвидации гипертонических кризов у пациентов. Препарат не имеет аналогов, он успешно прошел необходимые фармакологические исследования и две фазы клинических испытаний. Кроме того, он успешно снижал повышенное давление в малом круге при легочной артериальной гипертензии. Его введение in vivo крысам с хронической сердечной недостаточностью повышало и сократимость, и расслабимость миокарда, что делает перспективной разработку способов постоянного введения Оксакома в организм.
• Сотрудники Лаборатории принимали участие в изучении окислительного стресса. Окислительный стресс является обязательным компонентом патогенеза кардиомиопатий и хронической сердечной недостаточности. Для уменьшения его повреждающего действия мы использовали митохондриальный антиоксидант – пластомитин, созданный в Институте митохондриологии МГУ им. М.В. Ломоносова. Его введение вместе с доксорубицином успешно предотвратило развитие и систолической, и диастолической дисфункции левого желудочка. Таким образом, его применение вместе с доксорубицином потенциально способно предотвратить развитие хронической сердечной недостаточности у пациентов онкологического профиля.
• Еще в 70-х годах прошлого века профессор В.М. Хаютин показал, что артерии расширяются в ответ на повышение в них скорости кровотока. Дальнейшие исследования позволили установить, что это свойство артерий реализуется благодаря способности эндотелия расслаблять гладкие мышцы при увеличении действующей на стенку силы вязкого трения (напряжения сдвига). В дальнейшем, сотрудники Лаборатории показали, что механорецепторами, воспринимающими эту силу, являются не сами по себе эндотелиоциты, а покрывающий их тонкий слой макромолекул – эндотелиальный гликокаликс. Деформируясь под действием напряжения сдвига, гликокаликс стимулирует выделение клетками эндотелия оксида азота (NO), расслабляющего гладкие мышцы. Обусловленная механочувствительностью эндотелия регуляция тонуса артерий обеспечивает значительные изменения их гидравлического сопротивления в ходе сосудистых реакций.
• В опытах на магистральных артериях кошек, кроликов и крыс сотрудники Лаборатории показали, что чувствительность эндотелия к напряжению сдвига обеспечивает значительное ослабление вазоконстрикции при действии сосудосуживающих стимулов, что может предотвращать развитие спазма. Механочувствительность эндотелия также обеспечивает развитие острой стадии коллатерального кровоснабжения органов при окклюзиях магистральных артерий. Эта же регуляция тонуса сосудов при изменениях напряжения сдвига на стенке позволяет достигать максимальных величин кровотока при интенсивной работе органов (рабочей гиперемии).
• В экспериментах на культуре клеток пупочной вены человека сотрудники Лаборатории доказали, что эндотелиальный гликокаликс является барьером, препятствующим адгезии тромбоцитов к сосудистой стенке. Полученные данные дают основания утверждать, что именно повреждение гликокаликса является первым этапом, приводящим к дисфункции эндотелия и, в конечном счете, к атеросклеротическому поражению сосудов.
• В исследовании, осуществленных на больных, пораженных вирусом SDARS-CoV-2 (COVID-19), сотрудники Лаборатории установили, что эта инфекция сопровождается выраженным повреждением эндотелия, его значительной десквамацией, что приводит к развитию тромботических осложнений. Сотрудники Лаборатории также показали, что ангиопротектор сулодексид, предохраняя эндотелиальный гликокаликс, способен существенно уменьшать степень повреждения эндотелиоцитов, снижать степень активации тромбоцитов и нарушения в механике эритроцитов. Все эти эффекты, взятые вместе, обеспечивают защиту сосудистой стенки и системы крови от тяжелых повреждающих воздействий, что может иметь большое значение для протекции органов при вирусном и бактериальном заражении.

Патенты Российской Федерации на изобретения:

• «Полимерная композиция для получения стабилизированной формы динитрозильного комплекса железа и способ получения указанной формы комплекса» (RU2291880C1; 2007 г.)
• «Амид октапептида, обладающий способностью повышать артериальное давление и частоту сердечных сокращений» (RU2346001C1; 2009 г.)
• «Способ непрерывной динамической оценки сократимости левого желудочка сердца человека» (RU2362483C2; 2009 г.)
• «Средство для увеличения выживаемости при острой кровопотере» (RU2403911C1; 2010 г.)
• «Амид нонапептида, препятствующий повышению гиперпроницаемости сосудистого эндотелия» (RU2493164C1; 2013 г.)
• «Средство против гипоксии миокарда» (RU2522953C1; 2014 г.)
• «Способ получения нонапептидов» (RU2592282C1; 2016 г.)
• «Устройство для определения количества частиц и распределения их по скоростям в жидких биологических средах» (RU206033U1; 2021 г.)
• «Способ выявления поражения сосудистого эндотелия» (RU2766781C1; 2022 г.)
• «Применение динитрозильного комплекса железа с глутатионом для лечения больных с легочной артериальной гипертензией» (Заявка № 202218869 зарегистрирована 04-10-2023 г.)

Руководитель Лаборатории экспериментальной патологии сердца – Капелько Валерий Игнатьевич, профессор, доктор медицинских наук

Сотрудники Лаборатории

1. Мелькумянц Артур Маркович, ведущий научный, профессор, доктор биологических наук
2. Лакомкин Владимир Леонидович, ведущий научный сотрудник, кандидат медицинских наук
3. Алиев Майис Камалович, ведущий научный сотрудник, кандидат медицинских наук
4. Ермишкин Владимир Вячеславович, ведущий научный сотрудник, кандидат биологических наук
5. Абрамов Александр Александрович, научный сотрудник
6. Жарикова Екатерина Борисовна, лаборант-исследователь