Предполагается, что антиоксиданты способны тормозить развитие фиброза легких. Среди биоантиоксидантов (растительных полифенолов, обладающих цитопротекторной и антиоксидативной активностью) и синтетических антиоксидантов (гетероциклических соединений с антиоксидантной и цитопротекторной активностью, полученных с помощью направленного синтеза) путем скрининга можно идентифицировать соединения с антифибротическим эффектом. Эти соединения могут быть использованы в последующем как кандидатные соединения для разработки средств реабилитации пациентов перенесших COVID-19 с остаточными фибротическими изменениями.

Актуальность

Известно, что одним из подходов к терапии идиопатического фиброза легких является использование антиоксидантных препаратов, так как нарушение баланса в системе оксиданты/антиоксиданты играет важную роль в процессах повреждения и воспаления легких. Например, N-ацетилцистеин способствует увеличению глутатиона (антиоксидант), который понижает уровень свободных форм кислорода и, тем самым, препятствует фиброгенезу. Препарат также подавляет пролиферацию фибробластов.

В работе предполагается использовать модель фиброза легких на мышах или крысах, полученную путем внутрибрюшинного и/или эндотрахеального введения блеомицина. Блеомицин представляет собой противоопухолевое средство, которое в настоящее время используется у людей для лечения лимфомы Ходжкина. Повторное введение этого препарата может привести к воспалению легких и фиброзу в качестве побочных эффектов; по этой причине он используется для воспроизведения состояния фиброза легких. Среди применяемых в настоящее время моделей экспериментально индуцированного фиброза легких чаще всего используется введение блеомицина.

В ходе реализации данного проекта среди биоантиоксидантов (растительные полифенолы – кверцетин, концентрат полифенолов винограда, экстракт черники, брусники, голубики, клюквы) и синтетических антиоксидантов (гетероциклических соединений) путем скрининга можно будет идентифицировать соединения с антифибротическим эффектом. Эти соединения могут быть использованы в последующем как кандидатные соединения для разработки средств реабилитации пациентов перенесших COVID-19 с остаточными фибротическими изменениями.

Цель

Среди растительных полифенолов и новых гетероциклических синтетических соединений, обладающих антиоксидантным и цитопротекторным эффектом, найти фармакологически активные соединения, обладающие способностью предупреждать развитие фиброза легких.

Ожидаемые результаты

Среди биоантиоксидантов (растительных полифенолов, обладающих цитопротекторной и антиоксидативной активностью) и синтетических антиоксидантов (гетероциклических соединений с антиоксидантной и цитопротекторной активностью, полученных с помощью направленного синтеза) путем скрининга будут идентифицированы соединения с антифибротическим эффектом.

Среди исследуемых соединений будут выделены наиболее перспективные по уровню торможения фибротических процессов в легких (по совокупности результатов оценки первичной конечной точки и вторичной точки). Будут определены субстанции с максимальным антифибротическим эффектом.

Эти соединения могут быть использованы в последующем как кандидатные соединения для разработки средств реабилитации пациентов перенесших COVID-19 с остаточными фибротическими изменениями.

Социально-экономический эффект заключается в расширении арсенала новых средств, способных тормозить фибротические процессы в легких, что положительным образом скажется на общем развитии биомедицинской науки в Казахстане.

Наиболее перспективные соединения будут рекомендованы для углубленных фармакологических испытаний с целью дальнейшего их внедрения в практическую медицину. В качестве целевых потребителей полученных результатов можно указать систему здравоохранения, в частности область фармакотерапии, поскольку эти результаты могут быть использованы при разработке новых лекарственных средств и биологически активных добавок.

Руководитель проекта

Шульгау Зарина Токтамысовна,  кандидат медицинских наук, Author ID в Scopus https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=25651954000, Researcher ID Web of Science http://www.researcherid.com/rid/L-1400-2015,  ORCID ID https://orcid.org/0000-0001- 8148-0816

Члены исследовательской группы

Кулаков Иван Вячеславович, доктор химических наук, доцент. Индекс Хирша h-index -8. В Проекте отвечает за получение синтетических антиоксидантов и изучение их физико-химических параметров.

Толмачева Ольга Владимировна, ветеринарный врач, магистр естественных наук. В Проекте отвечает за организацию работы с лабораторными животными, создание модели экспериментального фиброза легких, контроль за манипуляции с лабораторными животными.

Криворучко Татьяна Николаевна, бакалавр биотехнологии, магистр биологии, научный сотрудник лаборатории токсикологии и фармакологии. В Проекте отвечает за работу с лабораторными животными, забор биоматериала для проведения исследований (крови и плазмы), жидкости бронхоальвеолярного лаважа.

Жуликеева Айгерим Манарбековна, бакалавр биотехнологии, магистр биотехнологии, младший научный сотрудник лаборатории токсикологии и фармакологии НЦБ. В Проекте отвечает за забор биоматериала для проведения исследований (тканей легкого), подготовку биологического материала для гистопатологических исследований. Будет проводить биохимические, морфологические и иммуноферментные исследования в гомогенате тканей легкого.

Дашевская Наталья Викторовна, ветеринарный врач. Ответственна за надлежащее содержание лабораторных животных в виварии, эвтаназию лабораторных животных.

Публикации и охранные документы по теме проекта

1. Sergazy S., Shulgau Z., Fedotovskikh G., Chulenbayeva L., Nurgozhina A., Nurgaziyev M., Krivyh E., Kamyshanskiy Ye., Kushugulova A., Gulyayev A., Aljofan M. Cardioprotective effect of grape polyphenol extract against doxorubicin inducedcardiotoxicity // Scientific Reports (2020) 10:14720 IF (2019)=3,998 (Q1) DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-71827-9
2. Oleshchuk A.L.; Shulgau Z.T.; Seilkhanov T.M.; Vasilchenko A.S.; Talipov S.A.; Kulakov I.V. Synthesis and Biological Activity of 4-(Pyridin-3-yl)-2-hydroxy-4-oxobut-2-enoic Acid Derivatives // Synlett. – 2020. – Vol. 31. – P. 165-170. IF (2018)=2,418 (Q1) DOI: 10.1055/s-0037-1610738
3. Shulgau Z., Sergazy Sh., Krivoruchko T., Kenzhebayeva N., Sagindykova B., Gulyayev A. Osteoprotective properties of RNA-containing drug Osteochondrin S on the model of insufficiency of sex hormones in rats // Int. J. Morphol. – 2017. – Vol. 35 (4). – P. 1233-1238. IF (2017)=0,336 (Q3) DOI: 10.4067/S0717-95022017000401233
4. Belova E.A., Tritek V.S., Shul’gau Z.T., Gulyaev A.E., Kovalenko L.V., Botirov E.Kh. Phenolic compounds from berries of three Vaccinium species // Chemistry of Natural Compounds. – 2016. – Vol. 52, № 2. – P. 329-330. IF (2015) = 0.47 (Q3) doi: 10.1007/s10600-016-1633-4.
5. Berikkhanova K., Omarbaev R., Gulyayev A., Shulgau Z., Ibrasheva D., Adilgozhina G., Sergazy S., Zhumadilov Z., Askarova S. Red blood cell ghosts as promising drug carriers to target wound infections // Medical Engineering and Physics. – Vol. 38(9). – 2016. – P. 877-884. IF (2015) = 1.619 (Q2) doi:10.1016/j.medengphy.2016.02.014. Epub 2016 Apr 6.
6. Nurkenov O.A., Fazylov S.D., Issayeva A.Zh., Seilkhanov T.M., Zhivotova T.S., Shulgau Z.T., Kozhina Zh.M. Complexes of inclusion of functionally-substituted hydrasons of isonicothic acid with cyclodextrines and their antiradical activity // News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, Series chemistry and technology, Volume 6, Number 432 (2018), 57–66. https://doi.org/10.32014/2018.2518-1491.27
7. Плотникова А.М., Плотникова Т.М., Шульгау З.Т., Федореев С.А., Кулеш Н.И., Мищенко Н.П., Василевская Н.А., Имбс Т.И., Глебко Л.И. Средство, обладающее гемореологической и антитромбоцитарной активностью // Пат. РФ № 2342944.
8. Шульгау З.Т., Гуляев А.Е., Сергазы Ш.Д., Дудикова Г.Н., Нургожин Т.С., Рязанов В.В., Кадыров Ж.Н. Жидкий безспиртовой пищевой концентрат полифенолов из винограда красных сортов // Патент РК на изобретение № 33342.
9. Каюкова Л.А.; Пралиев К.Д.; Дюсембаева Г.Т.; Гуляев А.Е.; Шульгау З.Т.; Сергазы Ш.Д.; Нургожин Т.С. Применение гидрохлорида О-пара- толуоил-β-(морфолин-1-ил)пропиоамидоксима в качестве противодиабетического средства // Патент РК на изобретение № 32421.
10. Oleshchuk A.L.; Shulgau Z.T.; Seilkhanov T.M.; Vasilchenko A.S.; Talipov S.A.; Kulakov I.V. Synthesis and Biological Activity of 4-(Pyridin-3-yl)-2-hydroxy-4-oxobut-2-enoic Acid Derivatives // Synlett. – 2020. – Vol. 31. – P. 165-170. IF (2018)=2,418 (Q1) DOI: 10.1055/s-0037-1610738
11. Oleshchuk A.L., Karbainova A.A., Krivoruchko T.N., Shulgau Z.T., Seilkhanov T.M., Kulakov I.V. Synthesis and biological activity of 3,5-diacetyl-2,6-dimethylpyridine derivatives // Chemistry of Heterocyclic Compounds 2019, 55(1), 47–51. IF (2017)=1,201 (Q3) DOI 10.1007/s10593-019-02417-5
12. Kulakov I.V., Matsukevich M.V., Shulgau Z.T., Sergazy Sh., Seilkhanov T.M., Puzari A., Fisyuk A.S. Synthesis and antiradical activity of 4-aryl(hetaryl)-substituted 3-aminopyridin-2(1Н)-ones // Chemistry of Heterocyclic Compounds. – 2015. – 51(11/12). – P. 991–996. IF (2015)=0.815 (Q3) https://doi.org/10.1007/s10593-016-1809-7
13. Kulakov I.V., Palamarchuk I.V., Shulgau Z.T., Seilkhanov T.M., Gatilov Yu.V., Fisyuk A.S. Synthesis, structure and biological activity 3- (arylmethyl) aminopyridine-2 (1H) -ones and 1H-pyrido[2,3-b][1,4]oxazin2(3H)-ones // Journal of Molecular Structure. – 2018. – Vol. 1166. – P. 262–269. IF (2017)=2,011 (Q3) DOI: https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2018.04.036
14. Шульгау З.Т., Криворучко Т.Н., Жуликеева А.М., Сергазы Ш.Д., Гуляев А.Е., Кулаков И.В. Актуальность поиска новых субстанций с психотропной активностью среди дериватов пиридина // Вестник СурГУ. Медицина. – 2018. – № 3 (37). – С. 86-90.
15. Бокебаев Ж.Т., Кукиев И.С., Криворучко Т.Н., Серғазы Ш.Д., Шульгау З.Т., Толмачева О.В., Абуова Г.Т., Жаугашева С.К., Гуляев А.Е. Модифицированный гель на основе рекомбинантного ангиогенина человека: оценка по критериям антимикробного, противовоспалительного и ранозаживляющего эффектов // Eurasian Journal of Applied Biotechnology. – 2017. – № 1. – С. 32–37.
16. Шульгау З.Т., Сергазы Ш.Д., Федотовских Г.В., Криворучко Т.Н., Толмачева О.В., Сагиндыкова Б.А., Кенжебаева Н.Н., Жаугашева С.К., Гуляев А.Е. Кардиопротекторные свойства РНК-препарата RN-13 на модели доксорубициновой кардиомиопатии // Медицина и экология. – 2017. – № 4 (85). – С. 94–99.
17. Шульгау З.Т., Криворучко Т.Н., Толмачева О.В., Сергазы Ш.Д., Сагиндыкова Б.А., Гуляев А.Е. Исследование мутагенного потенциала РНК-содержащего препарата RN-13 в тесте Эймса // Вестник СурГУ. Медицина. – 2017. – № 4 (34). – С. 67-71.
18. Шульгау З.Т., Сергазы Ш.Д., Криворучко Т.Н., Сагиндыкова Б.А., Гуляев А.Е. Определение гепатопротекторных свойств РНК-препарата RN-13 на модели острого тетрахлорметанового гепатита в эксперименте // Georgian Medical News. – 2017. – № 4 (265). – С. 86–91. DOI https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28574392 PMID: 28574392 IF (2015)=0,13
19. Шульгау З.Т., Жуликеева А.М., Сергазы Ш.Д., Гуляев А.Е. Цитопротекторный потенциал экстрактов клюквы, брусники, черники // Молодой ученый. Фармация и фармакология. – 2020. – № 18 (308). – С. 208-212.
20. Кулаков И.В., Карбаинова А.А., Шульгау З.Т., Фисюк А.С. Пиридиновые производные бис(3,4-дигидрохиноксалин-2(1Н)-она) и бис(3,4-дигидро-2Н-бензо[b][1,4]оксазин-2-она), обладающие анальгетической активностью // Патент РФ 2688217 C1

Достигнутые результаты

2021 г.

В результате проведенных работ была воспроизведена модель фиброза легких, оптимальная для тестирования субстанций по уровню торможения фибротических процессов в легких. Отработано нескольких вариантов введения блеомицина – внутрибрюшинное и подкожное у мышей, интратрахеальное у крыс. При внутрибрюшинном и подкожном введении блеомицина мышам отмечаются гистопатологические признаки острого и подострого интерстициального повреждения легких. При интратрахеальном введении блеомицина крысам отмечаются гистопатологические признаки модели фиброзного повреждения легких.

Проведено экспериментальное морфологическое и морфометрическое исследование антифибротической функции экстракта полифенолов черники и винограда на модели с индуцированным блеомицином фиброзом легких у крыс. Исследование продемонстрировало потенциальные антифибротические эффекты экстрактов полифенолов черники и винограда, определяемые полуколичественной гистологической оценкой, на экспериментальной модели фиброза легких у крыс, индуцированной интратрахеальным введением блеомицина.

Проведено исследование противофиброзной активности синтетического гетероциклического производного (КШ-7). Производное пиридина КШ-7 улучшает паттерн легочной ткани за счет антифибротического и противовоспалительного действия. Таким образом, применяемые в эксперименте экстракты ягод и производное пиридина обладают однонаправленным противовоспалительным и антифибротическим эффектом, улучшая локорегиональную гистоархитектонику ткани легких.

2022 г.

Проведено экспериментальное гистоморфометрическое исследование  антифибротической функции экстрактов ягод (голубики, клюквы и брусники) в модели с фиброзом легких, индуцированным блеомицином у крыс. Экстракты ягод улучшают паттерн легочной ткани за счет антифибротического и противовоспалительного действия. В группах с использованием экстрактов полифенолсодержащих ягод степень пневмофиброза значительно меньше, чем в контрольной группе.