Заявленный проект направлен на разработку и внедрение превентивно-персонифицированных подходов к ранней диагностике поражений и заболеваний почек с целью своевременной и эффективной нефропротекции. Профессиональные спортсмены являются важной целевой группой как для изучения проблематики, так и для внедрения нефропротективных стратегий. На основе ожидаемых результатов проекта планируется разработка модульной системы ранней диагностики заболеваний почек «Нефромониторинг», состоящей из прогностического интерфейса риска на основе ИИ-технологий, функциональных тестов и диагностической панели ранних биомаркеров поражения почек. С научной точки зрения заявленный проект сфокусирован на углубление понимания молекулярной патофизиологии поражения почек при функциональном и метаболическом стрессе, сопряжённом с экстремальными физическими, нутриционными или температурными нагрузками на организм. Отдельный акцент будет сделан на балансе цитопротективных и противовоспалительных эффектов цитокинов в контексте физиологической адаптации к нагрузке и стерильного воспаления. Главным конкурентным научным и технологическим преимуществом заявленного проекта в условиях инфраструктуры Университета «Сириус» является возможность мониторинга и анализа профессиональных спортсменов с получением широкого спектра данных о физиологических и патофизиологических процессах непосредственно у человека. В сочетании с исследованиями на животных моделях, включая трансгенные интерлейкиновые модели, заявленный проект должен способствовать молекулярной детализации ранних этапов поражения почек, включающих в себя гипоксический и метаболический стресс почечного эпителия, стерильное воспаление и вторичное иммуноопосредованное поражение ткани почек. Таким образом, в широкой интерпретации наши исследования направлены на изучение механизмов вторичного поражения почек при метаболических и системных заболеваниях, включая сахарный диабет и артериальную гипертонию.

Проект реализуется при государственной поддержке в виде субсидии из бюджета федеральной территории «Сириус», выделенной в рамках реализации мероприятия 2.3 «Привлечение научных команд под руководством ведущих и молодых учёных для проведения исследований на базе научных и образовательных организаций федеральной территории «Сириус» государственной программы федеральной территории «Сириус» — «Научно-технологическое развитие федеральной территории «Сириус».

Актуальность проекта

Спортсмены подвержены рискам поражения почек вследствие физических и нутриционных нагрузок. Проект направлен на изучение фундаментальных клеточных механизмов поражения почек при функциональном и метаболическом стрессе с целью создания интегрированной платформы ранней диагностики почечных нарушений, включающей биомаркеры, функциональные тесты и прогнозирующий ИИ-интерфейс. Разработки адаптируемы как для спортивной медицины, так и общей популяции для борьбы с хронической болезнью почек.

Научная и практическая значимость проекта

Научная новизна проекта обуславливается фокусом на клеточные механизмы поражения функциональной паренхимы почек и стерильное воспаление, которые являются ранними этапами неинфекционных заболеваний почек, вне зависимости от первичной этиологии. Нарушения метаболизма энергии вследствие гипоксического и метаболического стресса приводят к нарушениям протеостаза (клеточного гомеостаза белка) и митохондриальной дисфункции. В повреждённых клетках развивается стресс эндоплазматического ретикулума и ответ на аккумуляцию аберрантного белка с ненативной укладкой. Такие клетки сигнализируют о повреждении синтезом и высвобождением цитокинов и хемокинов, например интерлейкина 6 (ИЛ-6). Декомпенсация цитопротективных механизмов приводит к апоптозу или некрозу эпителиальных клеток почки с высвобождением дальнейших сигналов поражения почечной ткани (DAMPs), в частности ИЛ-1a. Последующая инфильтрация иммунных клеток крови (Т-клетки, моноциты, макрофаги) в область поражения и приобретение ими агрессивного провоспалительного фенотипа (Th17, M1) усугубляет процесс стерильного воспаления за счёт иммуноопосредованного повреждения ткани, что может стимулировать фибротические процессы. С другой стороны, доступные данные указывают на цитопротективные эффекты интерлейкинов в контексте поражения почек, что может зависеть от типа клеток, фазы заболевания и сопутствующих факторов. Учитывая растущую клиническую доступность таргетной модуляции цитокинов, включая ИЛ-1 и ИЛ-6, прояснение их цитопротективных и маладаптивных эффектов в контексте неинфекционного поражения почек имеет большое клиническое значение. В этой связи Керим Мутиг активно взаимодействует с компанией «Р-Фарм» для развития нефропротективных стратегий на основе модуляции ИЛ-1 и ИЛ-6. Глубокое понимание ранних клеточных и тканевых процессов поражения почек обеспечит выявление биомаркеров обратимых стадий заболеваний почек и откроет новые перспективы для целевой нефропротекции.

Таким образом, функциональный и метаболический стресс почек при экстремальных физических нагрузках и высокобелковой диете в спорте выступает в качестве парадигмы для изучения фундаментальных механизмов поражения почек с экстраполяцией на главные неинфекционные заболевания. Более того, гиперфильтрация и гипертрофия клубочков и канальцев почек в ответ на физиологический или патофизиологический стресс являются кардинальными механизмами функциональной и структурной пластичности нефрона, обеспечивающими адаптацию к системным сдвигам или локальным поражениям для поддержания функциональности почек и гомеостаза организма.

Ожидаемые результаты

• Разработка нутриционных протоколов, минимизирующих нефротоксичность у спортсменов при сохранении спортивной эффективности.
• Создание нефропротективных протоколов с учётом острых и хронических эффектов физической нагрузки на почки.
• Прототип ИИ-интерфейса прогноза риска почечных нарушений с возможностью адаптации под общую популяцию.
• Разработка прототипа панели ранней диагностики обратимых стадий почечного повреждения на основе анализа крови и мочи, включающей гормональные, воспалительные, метаболические и клеточные биомаркеры, с возможностью применения в общей популяции.
• Проведение научных и доклинических исследований на грызунах для изучения молекулярных механизмов почечного повреждения при физической нагрузке и высокобелковой диете в контексте гипоксического и метаболического стресса с развитием стерильного воспаления. Экстраполяция полученных данных на патогенетические пути поражения почек при главных неинфекционных заболеваниях человека: сахарный диабет и гипертония.
• Прояснение связи между дефицитом микроэлементов и субклиническими поражениями почек в контексте высокоинтенсивных физических нагрузок и нутриционных режимов в профессиональном спорте.
• Публикация ряда научных работ в высокорейтинговых международных журналах первого квартиля по итогам каждого направления исследования.

Другие проекты