Школа конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «Биомедицинская инженерия -2007» Компьютерные системы в биологии и медицине, информационные технологии в биомедицинской инженерии

Школа – конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «Биомедицинская инженерия –2007»

Компьютерные системы в биологии и медицине, информационные технологии в биомедицинской инженерии

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА РАДИОТЕЛЕМЕТРИИ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ГЕМОДИНАМИКИ У ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ ПРИ ВВЕДЕНИИ НОВОГО ВАЗОАКТИВНОГО ПЕПТИДА, ПРОИЗВОДНОГО АПОЛИПОПРОТЕИНА Е «COG1410»

Туховская Е.А., Ржевский Д.И., Хохлова О.Н., Мурашев А.Н.

Филиал Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова, Пущино

tukhovskaya@fibkh.serpukhov.su

Аннотация

Проведено исследование показателей гемодинамики у мышей CD-1 при введении пептида производного аполипопротеина Е «COG1410» с применением метода радиотелеметрии. Пептид вводили в дозах 0.6 мг/кг, 1.8 мг/кг и 6 мг/кг. В результате были обнаружены острая и продолжительная гипотензия и брадикардия после введения COG1410 в дозе 6 мг/кг. Использование метода радиотелеметрии позволило также установить, что введение пептида COG1410 не приводит к изменению циркадианных ритмов гемодинамики.

Доклад

Аполипопротеин Е (АроЕ) является преимущественным апобелком цереброспинальной жидкости [5, 12, 16], он активно экспрессируется в период повреждения нервной ткани глиальными и нейрональными клетками [1, 2, 17, 19]. АроЕ участвует в процессах нейропротекции, нейрональной пластичности и реабилитации при патологии ЦНС, что продемонстрировано в исследованиях на животных, дефицитных [5, 13] или трансгенных [4] по гену АроЕ. Терапевтический потенциал АроЕ при всех преимуществах очень низок, так как интактный апобелок не проникает через гематоэнцефалический барьер [11]. В этой связи был синтезирован пептид, повторяющий аминокислотную последовательность, локализованную в рецепторсвязывающем регионе АроЕ 138-149 с остатками аминоизобутировой кислоты в позициях 140 и 145, который был назван COG1410 [10]. В исследовании на мышиной модели черепно-мозговой травмы пептид COG1410 оказывал нейропротекторный эффект в дозе 0,6 мг/кг [9]. Однако, известно, что большие количества АроЕ способствуют экспрессии индуцибельной NO-синтазы (iNOS) [3, 8]. Этот факт позволяет предположить, что пептид COG1410, обладающий всеми свойствами апобелка, связанными с ApoE-рецепторным взаимодействием, будет стимулировать iNOS и синтез оксида азота (NO). Данные о совместной локализации АроЕ и iNOS в медиальных слоях сосудов представлены Zachary W. Q. Moore и David Y. Hui [20]. NO действует как вазодилататор, который вырабатывается клетками эндотелия сосудов, диффундируя к гладкомышечным клеткам и вызывая их расширение через образование цГМФ [14]. Так как пептид COG1410 активно изучается как нейропротектор с перспективой разработки на его основе лекарственного препарата, необходимо провести доклинические испытания его безопасности. Одним из обязательных международных требований к доклиническим испытаниям [7] является проведение исследований специфической токсичности на жизненно-важные системы органов, к числу которых относится сердечно-сосудистая система (ССС).

Целью нашей работы стало изучить влияние пептида COG1410 в разных дозах на гемодинамические параметры мышей, так как терапевтическая активность ранее показана для этих грызунов [9]. Наиболее подходящим методом для долговременного и детального изучения функций ССС является радиотелеметрия, которая позволяет отслеживать циркадианные колебания гемодинамических параметров, а также уловить и определить длительность гемодинамических реакций на то или иное воздействие [15]. Использовали самцов мышей линии CD-1. Мышам были имплантированы радиотелеметрические датчики для измерения артериального давления (PhysioTel TA11PA-C20, Data Science, Inc.). После восстановительного периода животным производили однократную болюсную инъекцию в хвостовую вену пептида COG1410 в дозах 0,6 мг/кг, 1,8 мг/кг и 6 мг/кг, контрольным животным вводили растворитель – 0,9% раствор натрия хлорида; объем введения составлял 1 мл/кг. Регистрация артериального давления велась в течение двух суток до и двух суток после инъекции с помощью радиотелеметрической системы сбора и анализа физиологических сигналов Data Science, Inc. Клетка с животным помещалась на приемник PhysioTel RPC-1, который усиливал и передавал сигнал датчика на блок сбора сигналов - Data Exchange Matrix. Для регистрации давления крови к блоку сбора сигналов подключали блок трансформации давления с учетом атмосферного давления - APR-1. Блок сбора сигналов подключали к аналого-цифровой плате (PCI Card CQ2240). Анализ сигналов с определением среднего артериального давления (САД) и частоты сердечных сокращений (ЧСС) осуществлялся при помощи специальной программы Dataquest A.R.T. 3.01. Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета программ Statistica for Windows 7 тестом Duncan. Изменения исследуемых показателей считались с

татистически значимыми при Р<0,05.

Рисунок САД и ЧСС у мышей CD-1 в исходном состоянии и после введения COG1410 в дозах 0.6 мг/кг (А), 1.8 мг/кг (Б) и 6 мг/кг (В). Темные кружки – COG1410, светлые кружки – 0.9% NaCl. Стрелкой обозначен момент введения


На рисунке показано, что после восстановительного периода у экспериментальных животных наблюдалась нормальная циркадианная вариабельность гемодинамических параметров с повышенными уровнями артериального давления и ЧСС ночью, в период бодрствования грызунов. COG1410, введенный внутривенно в дозах 0.6 мг/кг (А) и 1.8 мг/кг (Б), не оказывал выраженного влияния на ССС. Длительная регистрация САД и ЧСС после введения пептида в этих дозах не выявила каких-либо изменений этих показателей по сравнению с параметрами контрольных животных. В дозе 6 мг/кг пептид вызывал выраженное снижение САД и ЧСС (В). Максимум снижения САД (-63±3 % относительно исходного уровня) наблюдался на 20-й минуте после введения. Понижение САД сохранялось на протяжении 4-х часов, затем восстанавливалось практически до контрольного уровня. ЧСС при этой дозе также понижалась, начиная со 2-ой минуты, и на протяжении 2-х часов оставалась пониженной. Максимум падения ЧСС приходился на 20-ю минуту (-47±8% от исходного уровня).

Продолжительные гипотензия и брадикардия, отмеченные при введении мышам COG1410 в дозе 6 мг/кг, следует расценивать как одно из проявлений токсического действия пептида на ССС. Следует отметить, что доза пептида, при которой проявились его гемодинамические эффекты, превосходит терапевтическую дозу в 10 раз. Предполагаемый механизм подобного некомпенсированного падения САД и ЧСС – экспрессия iNOS в сосудах и сердечной мышце [6, 18] в ответ на стимуляцию ApoE-рецепторов. COG1410, последовательность которого является частью ApoE-рецептор-связывающего домена, в большой дозе, вероятно, взаимодействовал с ApoE-рецепторами, которыми богаты сердце и сосуды, вовлекая их в острый и продолжительный ответ. Полученные результаты радиотелеметрического исследования позволяют прогнозировать побочное действие пептида COG1410 на сердечно-сосудистую систему при передозировке. Таким образом, можно заключить, что радиотелеметрическая методика регистрации показателей гемодинамики у экспериментальных животных является перспективной и полезной в исследовании специфической токсичности новых лекарственных средств при их доклиническом исследовании.

Литература

  1. Aoki K. et al. // Stroke. 2003. V. 34(4). P.875- 880

  2. Boschert U. et al. // Neurobiol. Dis. 1999. V. 6(6). P.508-514

  3. Brown C.M. [et al] // Free Radic Biol Med. 2002. Vol. 32, № 11. P. 1071-1075.

  4. Buttini M. et al. // J. Neurosci. 1999. V. 19(12). P.4867-48805

  5. Chen,Y. et al.// Neuroscience. 1997. V. 80. P. 1255-1262

  6. Hoit D. // Brian Circ. Res. 2001. Vol. 89. P. 289-291

  7. ICH harmonised tripartite guideline preclinical safety evaluation of biotechnology-derived pharmaceuticals S6 Current Step 4 version dated 16 July 1997. 1997. 13 P.

  8. Ishigami. M. [et al] // Arterioscler.Thromb. Vasc. Biol. - 2000. – Vol. 20. – P. 1020–10263]

  9. Laskowitz D. T. et al.// Journal of Neurotrauma. 2007. V. 24, No. 7. P. 1093 -1107

  10. Laskowitz D.T. et al..// Acta. Neurol. Scand. 2006. V.114 (Suppl. 185). P. 15–2016

  11. Linton M. et al. // J. vest. 1991. V. 81. P. 270-28117

  12. Lynch,J.R. et al. // Ann. Neurol. 2002. V. 51. P.113-117.

  13. Masliah E. et al. // Exp. Neurol. 1995. V. 136(2). P. 107-122

  14. Nussler A.K.et al. // J.Exp.Med. 1992. Vol. 176. P. 261-264

  15. Pelat M. et al. // Circulation. – 2003. Vol. 107. P. 2480-2486

  16. Pepper C.B.et al. // Spectrum Int. 1996. Vol. 36, № 2. P. 20-23.

  17. Pitas R.E. et al. // J. Biol. Chem. 1987. V. 262(29). P.14352-14360

  18. Poirier J. et al. // Brain. Res. Mol. Brain. Res. 1991. V. 11(2). P.97-106

  19. Xu Q. et al. // J. Neurosci. 2006. Vol. 26(19). P.4985-4994

  20. Zachary W. Q. et al. // J. Lipid Res. 2005. Vol. 46. P. 2083–2090

Построения эффективной системы объективного контроля качества лекарственных препаратов, основанной на калориметрическом анализе и сетевых технологиях.

Бойко Б.Н1., Радзион А.А1,2.

1Институт биологического приборостроения РАН, Пущино (Россия),

3Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино (Россия),

boiko@, boyko@ibp.serpukhov.su.

Эффективные методы контроля лекарственных препаратов, несомненно, актуальны для России в настоящее время. Средства массовой информации свидетельствуют о значительной доле фальсифицированных лекарственных препаратов средней ценовой категории, которые наиболее востребованы как по объему, так и по номенклатуре.

Сейчас для анализа качества лекарственных препаратов используется практически вся совокупность известных физико-химических методов анализа. [1]. Большое многообразие методов, их высокая трудоемкость, необходимость применения специальных реактивов и методов приготовления препаратов, и связанная со всем этим потребность в наличии высококвалифицированного персонала, владеющего всеми этими методами, делают практически невозможным существование на их основе какой-либо реальной, эффективной и доступной системы оперативного контроля лекарственных препаратов. В то же время относительно поставленной задачи все применяемые методы избыточны.

В качестве методики объективного контроля качества лекарственных препаратов предлагается использование методов сканирующей калориметрии. Под объективностью контроля понимается контроль физических свойств препарата, поступающего в аптечную сеть, а не просто проверку сопроводительной документации. Предлагается конкретная реализация системы контроля с применением отечественных приборов и разработок. [2].

Для построения эффективной распределенной системы (см. рис. 1) контроля качества предлагается активное привлечение сетевых технологий, позволяющих обеспечить оперативную доставку из федерального центра контроля стандартных эталонов ДСК-кривых во все удаленные пункты контроля качества с использованием защищенных протоколов глобальной сети Интернет.

Рис. 1. Структурная схема системы контроля качества лекарственных препаратов

Разрабатываемая система будет состоять из трех звеньев:

1) фармацевтических компаний, производящих лекарственные препараты и предоставляющих для каждой партии препарата его стандартный образец, с которого будет получаться стандартная ДСК-кривая, используемая в дальнейшем в качестве вторичного эталона в системе контроля;

2) федерального центра стандартных ДСК-кривых, который будет осуществлять ДСК-анализ поступающих от фармацевтических компаний стандартных образцов с целью получения стандартной ДСК кривой препарата, хранить базу данных этих образцов ДСК-кривых и обеспечивать оперативное обновление локальных баз данных лабораторий контроля качества. Это звено будет выполнять и административные функции в системе;

3) пункты контроля качества – лабораторий, в которых будет производиться ДСК-анализ лекарственных средств, поступающих в аптечную сеть и автоматическое компьютерное сравнение полученных ДСК-кривых, со стандартными, хранящимися в базе данных. Пункты контроля качества будут конечным звеном, которое будет контролировать лекарственный препараты в аптечной сети в регионах.

Рис. 2. Структурная схема коммуникационных связей в системе качества лекарственных препаратов.

Как видно из приведенной выше схемы (см. рис2), в системе будет реализовано три типа коммуникационных взаимодействий:

1) курьерская доставка стандартных образцов от фармацевтических компаний;

2) прямое сетевое соединение типа «точка-точка» между компьютером центральной испытательной лаборатории и компьютером администратора и между компьютером администратора и сервером;

3) клиент-серверное взаимодействие по защищенным протоколам глобальной сети Интернет для обеспечения обновления баз данных в пунктах контроля качества лекарственных препаратов.

Программное обеспечение пунктов контроля качества будет хранить локальные базы данных стандартных ДСК-кривых, что позволит проводить анализ независимо от соединения с федеральным центром.

В тоже время, для поддержания базы данных стандартных ДСК-кривых в лабораториях контроля качества в актуальном состоянии разрабатывается система обновления локальных баз данных из центральной базы данных единого центра стандартных ДСК-кривых. Процедура обновления (см. рис. 3) будет осуществляться на базе клиент-серверного подхода по защищенным протоколам глобальной сети Интернет с использованием многоуровневых средств защиты информации.

Рис. 3. Структурная схема работы системы обновления.

Обновление локальных баз данных будет осуществляться в несколько этапов:

1) отправка клиентом по защищенному протоколу глобальной сети Интернет запроса серверу на авторизацию;

2) авторизация клиента в системе с прохождением многоступенчатой системы защиты;

3) проверка наличия обновлений, поступивших после последней процедуры обновления клиентом, т.е. можно будет значительно сократить Интернет трафик и ускорить процедуру обновления, отсылая только новые данные, а не всю базу данных;

4) отправка клиенту архивированной и криптографически защищенной обновляемой информации, отправка осуществляется по защищенному протоколу глобальной сети Интернет;

5) обновление локальной базы данных клиента полученной и дешифрованной информацией.

Внедрение предлагаемой системы позволит решить актуальную, социально значимую для Росси проблему массового, эффективного, объективного и оперативного контроля качества лекарственных препаратов.

Используемая литература.

1. Сливкин А. И., Селеменев В. Ф., Суховерхова Е. А. Физико-химические и биологические методы оценки качества лекарственных средств: Учеб. пособие / Под ред. В. Г. Артюхова, А. И. Сливкина. – Воронеж: Изд. Воронежского государственного университета, 1999. – 368 с.

2. Бойко Б.Н. Прикладная микрокалориметрия: отечественные приборы и методы. Изд-во «Наука». Москва, 2006.

  1. Сводные данные международных мероприятий в области образования, науки и инноваций на 200 8 -2010 гг (1)

    Документ
    По заданию Департамента международного сотрудничества Министерства образования и науки Российской Федерации сбор, обработку и ввод информации о мероприятиях в базу данных и выпуск брошюр о международных мероприятиях в области образования,
  2. Сводные данные международных мероприятий в области образования, науки и инноваций на 200 8 -2010 гг (2)

    Документ
    По заданию Департамента международного сотрудничества Министерства образования и науки Российской Федерации сбор, обработку и ввод информации о мероприятиях в базу данных и выпуск брошюр о международных мероприятиях в области образования,
  3. Инновационные образовательные программы и технологии, реализуемые на принципах партнерства классического университета, науки, бизнеса и государства Новосибирск

    Документ
    Название инновационной образовательной программы Инновационные образовательные программы и технологии, реализуемые на принципах партнерства классического университета,
  4. Разработка способа визуального сопровождения звукового ряда с целью расширения адаптационных возможностей слабослышащих людей (1)

    Документ
    В то время как слабослышащие люди могут воспринимать музыку в определенной степени, глухие люди воспринимают музыку только лишь через вибрации стен, пола, воздуха.
  5. Аннотированный список научно-методической литературы и материалов педагогического опыта.

    Аннотированный список
    Аннотированный список научно-методической литературы и материалов педагогического опытавысших учебных заведений,представленных на XIV Республиканской выставке «Гражданско-патриотическое воспитание: опыт и перспективы»:
  6. Глинкин Е. И., Чичев С. И., «Архитектура иис центра рск» (статья)

    Статья
    Глинкин Е.И., Глинкин М.Е., «Программное обеспечение выпрямителей Программное обеспечение выпрямителей» (статья), Сб.Труды ТГТУ, Вып.23, Тамбов: , 2010, С.
  7. Отчет о работе базовых кафедр за 2008 год (1)

    Содержательный отчет
    В 2008 г. ЮНЦ РАН поддерживал работу 21 базовых кафедр: аквакультуры и водных биоресурсов Астраханского государственного технического ун-та (АГТУ); экономики развития региона (мировой экономики), регионоведения и международных отношений,
  8. Отчет о работе базовых кафедр за 2008 год (2)

    Содержательный отчет
    В 2008 г. ЮНЦ РАН поддерживал работу 21 базовых кафедр: аквакультуры и водных биоресурсов Астраханского государственного технического ун-та (АГТУ); экономики развития региона (мировой экономики), регионоведения и международных отношений,
  9. Центральный федеральный округ (цфо)

    Документ
    Возрастные границы молодежи, принятые в ЦФО, от 14 до 30 лет включительно. На начало 2009 года численность молодежи в Центральном федеральном округе составила около 8,5 млн.

Другие похожие документы..