14.740.11.1369_4_Воронова

АННОТАЦИЯ РАБОТ,
ВЫПОЛНЕННЫХ НА ЭТАПЕ № 4
«Экспериментальные исследования, оценка суммарной антиоксидантной активности
сыворотки крови в норме и в группе социально-значимых заболеваний»
Государственный контракт от «18» октября 2011 г. № 14.740.11.1369 .
Тема: «Разработка высокочувствительных методик определения и исследование
биологически активных веществ с антиоксидантными свойствами в объектах
природного и искусственного происхождения с целью совершенствования
профилактики и лечения социально-значимых заболеваний»
Исполнитель: Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение
высшего
профессионального
образования
«Национальный
исследовательский Томский политехнический университет»
Ключевые слова: антиоксидантная активность, сыворотка крови, социальнозначимые заболевания, амперометрия, вольтамперометрия, иммуноферментный
анализ, спектрофотометрия, хемилюминесценция
1.
Цель проекта
1) Разработать высокочувствительные методики определения и исследование
биологически активных веществ с антиоксидантными свойствами в объектах природного
и искусственного происхождения с целью совершенствования профилактики и лечения
социально-значимых заболеваний.
2) Провести оценку суммарной антиоксидантной активности сыворотки крови
человека в группе «норма» и в ряде социально-значимых заболеваний (сердечной,
онкологической патологиях и поведенческих расстройствах)..
Обеспечивать достижение научных результатов мирового уровня, подготовку и
закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров,
формирование эффективных и жизнеспособных научных коллективов.
2.
Основные результаты проекта (этапа проекта)
1) Найдены оптимальные параметры пробоподготовки сыворотки крови методами
планирования эксперимента для оценки показателя суммарной активности
антиоксидантов в сыворотке методом вольтамперометрии путем выбора оптимальных
режимов центрифугирования.
Проведена оценка суммарной активности антиоксидантов в сыворотке крови
человека в норме и при патологиях по отношению к процессу электровосстановления
кислорода. Выявлено значительное снижение суммарной активности антиоксидантов при
патологиях, а именно:
- Исследована суммарная активность антиоксидантов крови пациентов с
заболеваниями сердечно-сосудистой системы на разных этапах оперативного
вмешательства. Прослеживается зависимость между значениями суммарной активности
антиоксидантов плазмы крови по периоду забора крови. Показано, что во время операции
показатель суммарной активности антиоксидантов крови снижается, а после
восстановления кровотока восстанавливается до первоначального состояния.
- Исследована суммарная активность антиоксидантов крови пациентов с диагнозом
рак молочной железы на ранних стадиях (1 и 2 степени), перенесших секторальную
резекцию. В динамике после операционного вмешательства данный показатель
существенно не изменился, что свидетельствует об истощении протекторных свойств
антиоксидантной системы организма при онкопатологии.
- Исследована суммарная активность антиоксидантов крови пациентов с диагнозом
алкоголизма 2 степени. Низкий уровень суммарной активности антиоксидантов в
сыворотке крови пациентов при поступлении в стационар объясняется депрессивным
состоянием организма после периода длительного употребления алкоголя. Токсические
эффекты этанола истощают протекторные системы крови. На завершающем этапе лечения
наблюдалось значительное повышение суммарной активности антиоксидантов в
сыворотке крови для всех исследуемых пациентов, что объясняется детоксикацией
организма, восстановлением нормального уровня питания пациентов, устранением
вегетативных расстройств (реланиум) и в целом улучшение соматического состояния
пациентов. Однако, даже на заключительном этапе терапии средний уровень активности
антиоксидантов в сыворотке оставался значимо ниже аналогичного показателя здоровых
доноров.
Проведены
сравнительные
исследования
по
определению
суммарной
антиоксидантной активности сыворотки крови вольтамперометрического метода со
стандартными
методами
определения
антиоксидантной
активности
(спектрофотометрический,
иммуноферментный,
амперометрический
и
хемилюминесцентный). В последних случаях полученные результаты сопоставлены
между собой и с уровнем сывороточного глутатиона, поскольку система глутатиона и
связанных с ним ферментов является одним из ключевых механизмов поддержания
окислительно-восстановительного баланса в живом организме.
2) На основе проведенных исследований поданы в печать 2 статьи, опубликованы
5 тезисов докладов и опубликовано учебное пособие.
3) Исследование состава и свойств биообъектов является приоритетной задачей
аналитической химии. Дисфункции в регуляции свободнорадикальных процессов
являются важным звеном при таких тяжелых патологиях как атеросклероз, диабет и ряде
других заболеваний. Малоизученными остаются вопросы, связанные с изучением
нарушений антиоксидантной защитной системы и их корреляции с показателями крови,
поэтому данные исследования были сосредоточены на изучении антиоксидантной
активности крови при различных патологиях (сердечной, онкологической) и
поведенческих расстройствах, а также поиске путей коррекции антиоксидантного статуса
организма.
Исследования антиоксидантной активности биообъектов и особенно корреляции
этих показателей с определенными стадиями патологического процесса представляется
крайне актуальной аналитческой задачей.
В качестве объекта для исследования этих патологий была выбрана сыворотка
крови как наиболее быстро реагирующий объект на любые изменения в процессе болезни.
В последние годы повышается интерес к методам выделения биологически
активных веществ и оценке суммарного количества антиоксидантов в биообъектах, а
также разработке способов оценки их активности в различных объектах. Однако на
данный момент нет единой регламентированной процедуры оценивания антиоксидантной
активности биообъектов, а результаты, полученные на различных модельных системах,
зачастую не совпадают. Необходимость введения новых показателей, методик и приборов,
обеспечивающих надежные результаты по исследованию антиоксидантной активности
подобных объектов, становится актуальной задачей.
4) Исследование суммарной активности антиоксидантов в сыворотке крови
является одним из важнейших подходов к интегральной оценке соотношения процессов
перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты организма в целом. Собран
достаточно большой статистический материал по определению интегральной
антиоксидантной емкости крови человека при различных патологиях. Сделан вывод, что
электрохимические способы являются универсальными. С их помощью можно проводить
первичный скрининг и качественную оценку состояния здоровья человека и проводимого
лечения через антиоксидантный статус.
Вольтамперометрические методы анализа интенсивно развиваются в настоящее
время и отличаются принципиально новым подходом к анализу биологически активных
веществ. Оперативность, высокая чувствительность являются характеристиками, которые
позволяют вольтамперометрическому анализу успешно конкурировать с традиционными
методами
исследования
биоантиоксидантов
природного
и
искусственного
происхождения, предлагая им, в ряде случаев, разумную альтернативу.
3.
Назначение и область применения результатов проекта (этапа проекта)
1) Даны рекомендации по конкретному использованию результатов ПНИР исследования антиоксидантных свойств - и их внедрению в испытательный центр ООО
«Сибтест» как экспериментальных.
Возможные области применения полученных результатов: ВУЗы, научноисследовательские институты и центры, организации медицинского профиля.
Наиболее перспективными для реализации результатов ПНИР представляются
клинические лаборатории медицинских учреждений с целью совершенствования
профилактики и лечения социально-значимых заболеваний. С некоторыми из них
проведены совместные исследования, а именно:
- определение суммарной антиоксидантной активности крови пациентов с
заболеваниями сердечно-сосудистой системы на разных этапах оперативного
вмешательства (НИИ Кардиологии СО РАН, Томск).
- определение суммарной антиоксидантной активности крови пациентов с
диагнозом рак молочной железы на ранних стадиях (1 и 2 степени), перенесших
секторальную резекцию (ТООД, Томск).
- определение суммарной антиоксидантной активности крови пациентов с
диагнозом алкоголизма 2 степени (НИИ Психического здоровья и ТОПБ, Томск; ИБХФ
РАН, Москва).
2) При проведении оценки суммарной активности антиоксидантов в сыворотке
крови методами вольтамперометрии и спектроскопии активно использовалось
оборудование НОЦ «Биотехнология» и ООО «Сибтест» (предприятие – спутник
созданное по 217 ФЗ при НОЦ «Биотехнлогия»).
К выполнению проекта привлекались 2 доктора химических наук, 4 молодых
кандидата химических наук, 5 аспирантов и 8 студентов. Все участники проекта входят в
состав коллектива Научно-образовательного центра «Биотехнология», основным
направлением деятельности которого является внедрение в образовательный процесс
новых технологий, методик и т.д, разрабатываемых в рамках выполнения
государственных контрактов, грантов.
Полученные результаты ПНИР используются в ряде курсов по магистерской
программе «Аналитический контроль природных и техногенных объектов».
3) Показатель суммарной активности антиоксидантов в сыворотке крови является
общим неспецифическим маркером патологических изменений в организме, что позволяет
проводить скрининг пациентов для дальнейшего углубленного обследования. При
различных патологиях протекторные антиоксидантные системы организма истощаются, а
по изменению показателя суммарной активности антиоксидантов в сыворотке крови
пациентов можно оценить степень эффективности проведенных лечебных мероприятий.
Для определения суммарной активности антиоксидантов сложных смесей и
биологических объектов необходимо использование одновременно двух и более методов
анализа. Для объективной оценки исследуемого объекта целесообразно использовать
одновременно методы, основанные на разных модельных системах.
Введенный показатель суммарной активности антиоксидантов в сыворотке крови
является важным лабораторным аналитическим критерием.
4) Результаты научных исследований по данному проекту будут использованы:
- для решения своих задач медицинскими учреждениями, которые все чаще
нуждаются в современных оперативных тест- системах, способных быстро и на
качественном уровне проводить скрининг пациентов для дальнейшего углубленного
обследования для совершенствования системы оперативного контроля за лечением и
профилактикой ряда заболеваний.
- для развития федеральных целевых программ, направленных на создание новой
инновационной конкурентоспособной на мировом рынке продукции.
- для разработки технических заданий на другие НИОКР, направленные на
исследования антиоксидантной защитной системы организма;
5) Результаты научных исследований по данному проекту позволяют дать
рекомендации к коммерциализации результатов исследований для возможности их
использования в реальном секторе экономики (клинических лабораториях, медицинских
учреждениях различного профиля). А именно:
- эффективная и быстрая оценка суммарной активности антиоксидантов в
сыворотке крови, которая является важным лабораторным аналитическим критерием.
- разработка новых эффективных композиций и препаратов с выраженными
антиоксидантными свойствами для профилактики и эффективного лечения различных
патологий
- проведение обучающих семинаров для обучения новым методикам и навыкам
работы на автоматизированных вольтамперометрических анализаторах.
6) Результаты научных исследований по данному проекту позволяют разработать
методики для определения содержания исследуемых биологически активных веществ в
биологических объектах и сопоставить эти данные с антиоксидантной активностью
биообъектов. Это позволит дать рекомендации для внедрения новых методик в
учреждения медицинского профиля.
4.
Достижения молодых исследователей – участников Проекта (этапа
проекта)
В рамках выполнения работы за отчетный период совершены следующие наиболее
значительные достижения молодых исследователей:
- В проекте принимала участие молодой исследователь Антонова С.Г (ассистент,
к.х.н.). При ее непосредственном участии удалось получить следующие результаты:
обобщен литературный обзор о системе антиоксидантной защиты организма и о роле
оксидантного стресса в патогенезе различных заболеваний человека.
- В проекте принимали участие молодые исследователи Дорожко Е.В. (ассистент,
к.х.н.), и под ее руководством аспиранты: Булычева Е.В. и Мартемьянов Д.В. и студенты:
Вишенкова Д.А., Леонов К.А., Семенова И.Г. и Якименко А.А. При их непосредственном
участии удалось получить следующие результаты: определены оптимальные условия для
оценки антиоксидантной активности сыворотки крови с использованием методов
планирования эксперимента (Вишенкова Д.А., Леонов К.А.); проведены исследования по
определению суммарной антиоксидантной активности сыворотки крови при сердечнососудистой патологии (Булычева Е.В. и Якименко А.А.); проведены исследования по
определению суммарной антиоксидантной активности сыворотки крови при
онкологической патологии (Мартемьянов Д.В. и Семенова И.Г.).
Исследования соответствуют мировому уровню в области электрохимии (в
частности вольтамперометрии), что позволит использовать полученные результаты для
расширения возможности их использования в современных оперативных тест- системах,
способных быстро и на качественном уровне проводить скрининг пациентов для
дальнейшего углубленного обследования.
- В проекте принимали участие молодые исследователи Плотников Е.В. (инженер,
к.х.н.), и под его руководством аспиранты: Петрова Е.В. и Сажина Н.Н. и студенты:
Мичурина К.А., Короткова Т.А. и Артамонов А.А. При их непосредственном участии
удалось получить следующие результаты: проведены исследования по определению
суммарной антиоксидантной активности сыворотки крови при алкоголизме (Дерина К.В.
и Мичурина К.А.), и проведены сравнительные исследования со стандартными методами
определения антиоксидантной активности (Петрова Е.В., Сажина Н.Н., Короткова Т.А. и
Артамонов А.А.). Кроме того параллельно проведены измерения суммарного содержания
восстановленных тиоловых соединений в сыворотке крови.
Исследования соответствуют мировому уровню, что позволит провести более
объективную оценку разными методами, основанными на разных модельных системах для
более глубокой оценки степени эффективности проведенных лечебных мероприятий.
5.
Опыт закрепления молодых исследователей – участников Проекта
(этапа проекта) в области науки, образования и высоких технологий
В рамках выполнения работы за отчетный период аспиранту Плотникову Е.В.
пришло подтверждение статуса кандидата химических наук (приказ Минобрнауки РФ
№7/нк от 10.01.2013, приложение 28). И он был принят на полную ставку в ТПУ на
должность инженера каф ФАХ ИПР.
С начало учебного 2012/2013 года 1 студент зачислен в магистратуру (Якименко
А.А.) и 3 студента в аспирантуру (Булычева Е.В., Дерина К.В. и Петрова Е.В.) и устроены
на полнеую ставку в ТПУ на должность инженера каф ФАХ ИПР.
Проблем, в ходе закрепления молодых исследователей в ТПУ не возникало.
6.
Перспективы развития исследований
1) НОЦ не участвует в проектах по 7-й рамочной Программе Евросоюза.
Исполнители ПРИР в составе научной команды НПП «Полиант» являются
победителем пилотного конкурса старт-апов – программы VAN (Venture Accelerating
Network), проводимой Всемирным банком реконструкции и развития совместно с
Российской венчурной компанией и ТПУ, в результате чего запущен совместный проект
по созданию международного антиоксидантного центра в г. Нанси (Франция).
В рамках выполнения работы на трех месячную стажировку (май - август)
отправлен аспирант, инженер (Петрова Е.В.) для выполнения научно-исследовательской
работы в лаборатории биомолекулярной инженерии университета Нанси, (г Нанси,
Франция) по определению суммарной антиоксидантной активности различных объектов
на автоматическом вольтамперометрическом анализаторе «АОА-1».
По апрель инженер Плотников Е.В. проходит стажировку в г. Грайфсвальд,
Германия по программе «Михаил Ломоносов», Германская служба академических
обменов (DAAD).
Кроме того, проведен ряд совместных исследований по оценке антиоксидантного
активности сыворотки крови человека в группе «норма» и в ряде социально-значимых
заболеваний (сердечной, онкологической патологиях и поведенческих расстройствах) с
организациями-участниками Технологической платформы «Медицина будущего», а
именно с НИИ Кардиологии, НИИ Психического здоровья, ТОПБ и ТООД (Томска) и
ИБХФ РАН (Москва).
2) Ранее по близкой тематике были выиграны следующие проекты участниками
НОЦ:
- Короткова Е.И., проф, д.х.н. – проект ФЦП по теме «Работы по проведению
проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического
задела в области живых систем с участием научных организацией Австрии», 2009-2010гг
- Бакибаев А.А., проф., д.х.н. (руководитель НОЦ) - проект ФЦП по теме
«Исследование микробных
суспензий симбиотиков на метаболическую
и
ферментативную активность и их идентификацию электрохимическими методами», 20102012гг
- Плотников Е.В., аспирант - проект ФЦП по теме «Разработка психотропных
соединений, обладающих антиоксидантной и иммуностимулирующей активностью»,
2011-2012гг
- Короткова Е.И., проф, д.х.н. – проект ФЦП по теме «Создание теоретических
основ, высокочувствительных методик и сенсоров для электрохимических методов
анализа биологически активных веществ», 2012-2013гг
- Дорожко Е.В., асс, к.х.н. – проект ФЦП по теме «Сравнительные исследования
антиоксидантной активности природных объектов физико-химическими методами
анализа», 2012-2013гг.
3) Наиболее перспективными для реализации результатов ПНИР представляются
клинические лаборатории медицинских учреждений с целью совершенствования
профилактики и лечения социально-значимых заболеваний.
В рамках выполнения работы за отчетный период были проведены совместные
исследования:
- определение суммарной антиоксидантной активности крови пациентов с
заболеваниями сердечно-сосудистой системы на разных этапах оперативного
вмешательства (НИИ Кардиологии СО РАН, Томск).
- определение суммарной антиоксидантной активности крови пациентов с
диагнозом рак молочной железы на ранних стадиях (1 и 2 степени), перенесших
секторальную резекцию (Томский областной онколигический диспансер, Томск).
- определение суммарной антиоксидантной активности крови пациентов с
диагнозом алкоголизма 2 степени (НИИ Психического здоровья и Томская областная
психиатрическая больница, Томск; ИБХФ РАН, Москва).
Кроме того, проведены сравнительные исследования определения суммарной
активности антиоксидантов в сыворотке крови вольтамперометрического метода со
стандартными
методами
определения
антиоксидантной
активности
(спектрофотометрический,
иммуноферментный,
амперометрический
и
хемилюминесцентный) с данными организациями.
В связи с победой в пилотном конкурсе старт-апов – программы VAN (Venture
Accelerating Network), планируется совместная работа по созданию международного
антиоксидантного центра в г. Нанси (Франция), где будут проводиться ряд совместных
исследований по оценке антиоксидантной активности объектов искусственного и
природного происхождения.
7. Сведения в табличном формате:
Сведения о результатах интеллектуальной
деятельности,
полученных
в
ходе
исполнения Государственного контракта
(этапа проекта)
Сведения о публикациях, выпущенных в ходе
исполнения Государственного контракта
(этапа проекта)
Сведения о диссертациях, подготовленных
в ходе исполнения Государственного
контракта (этапа проекта)
Сведения о выступлениях на конференциях,
проведенных
в
ходе
исполнения
Государственного
контракта
(этапа
проекта)
Сведения о внедрении результатов проекта
в образовательный процесс, полученных в
ходе
исполнения
Государственного
контракта (этапа проекта)
Сведения
об
исполнителях
Приложение 1 к аннотации
Приложение 2 к аннотации
Приложение 3 к аннотации
Приложение 4 к аннотации
Приложение 5 к аннотации
Приложение 6 к аннотации
Государственного
проекта)
контракта
(этапа
Руководитель работ по проекту
Ассистент, канд. хим. наук
________________ Воронова О.А.
Руководитель организации-исполнителя:
Проректор по научной работе
и инновациям ТПУ
________________ Пестряков А.Н.
___ __________ 20__ г.
М.П.