See veebileht kasutab küpsiseid kasutaja sessiooni andmete hoidmiseks. Veebilehe kasutamisega nõustute ETISe kasutustingimustega. Loe rohkem
Olen nõus
"Institutsionaalne uurimistoetus (IUT)" projekt IUT33-7
IUT33-7 "Mikrostruktuuri, energiametabolismi ja sooritusvõime vahelised seosed südames (1.01.2015−31.12.2020)", Marko Vendelin, Tallinna Tehnikaülikool, TTÜ Küberneetika Instituut, Tallinna Tehnikaülikool, Loodusteaduskond, Küberneetika instituut.
IUT33-7
Mikrostruktuuri, energiametabolismi ja sooritusvõime vahelised seosed südames
Relationships between microstructure, energy transfer, and performance in heart
1.01.2015
31.12.2020
Teadus- ja arendusprojekt
Institutsionaalne uurimistoetus (IUT)
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
1. Bio- ja keskkonnateadused1.12. Bio- ja keskkonnateadustega seotud uuringud, näiteks biotehnoloogia, molekulaarbioloogia, rakubioloogia, biofüüsika, majandus- ja tehnoloogiauuringudP330 Bioenergeetika 1.5. Bioteadused (bioloogia, botaanika, bakterioloogia, mikrobioloogia, zooloogia, entomoloogia, geneetika, biokeemia, biofüüsika jt90,0
3. Terviseuuringud3.11. Terviseuuringutega seotud uuringud, näiteks biokeemia, geneetika, mikrobioloogia, biotehnoloogia, molekulaarbioloogia, rakubioloogia, biofüüsika ja bioinformaatikaB115 Biomehaanika, küberneetika 3.1. Biomeditsiin (anatoomia, tsütoloogia, füsioloogia, geneetika, farmaatsia, farmakoloogia, kliiniline keemia, kliiniline mikrobioloogia, patoloogia)10,0
PerioodSumma
01.01.2015−31.12.201577 800,00 EUR
01.01.2016−31.12.201677 800,00 EUR
01.01.2017−31.12.201777 800,00 EUR
01.01.2018−31.12.201877 800,00 EUR
01.01.2019−31.12.201977 800,00 EUR
01.01.2020−31.12.202077 800,00 EUR
466 800,00 EUR

Südamelihasraku intratsellulaarruum on kompartmentaliseeritud difusioonitakistuste heterogeense jaotusega. Sellele vihjab energiakandjate, nt ATP, jaotumine erinevatesse rakusisestesse ruumidesse. Muutused energiametabolismis, nt haiguse korral, on seotud muutustega difusioonitakistustes. Senise arusaama järgi peamiseks difusioonitakistuseks on mitokondri välismembraan ja energiametabolism toimub kreatiinkinaaside süsteemi kaudu. Selline energiametabolismi kirjeldus ei pruugi olla piisav nagu näitavad järgmised tõendid: difusioonitakistused grupeerivad mitokondri ja ATPaasid üheks siseruumiks;  ATP difusioon võib omada suuremat osakaalu kui transport läbi kreatiinkinaaside süsteemi; kreatiini puudus hiire südames ei muuda selle sooritusvõimet. Antud teemas kasutame eksperimentaalseid ja matemaatilise modeleerimise meetodeid, et - identifitseerida difusioonitakistused tsütosoolis, - määratleda rakusisese kompartmentatsiooni ja kreatiinkinaaside roll energiametabolismis.
Cardiomyocytes have separate pools of high-energy phosphates indicating that diffusion restrictions compartmentalize the intracellular environment. In disease, changes in energy transfer limiting cardiac performance is associated with compartmentation changes. The current belief is that the mitochondrial outer membrane is the principal diffusion obstacle suggesting a prominent role of the creatine kinase (CK) system in energy transfer. However, newer findings show that there are other diffusion obstacles that group mitochondria with ATPases. This, and the following, challenges the role of the CK system in energy transfer: the CK shuttle can be bypassed by ATP diffusion; creatine-deficient mice have unaltered maximal exercise capacity with no noticeable metabolic adaptations. In this topic, we will combine experimental and modeling techniques to - identify the cytosolic diffusion obstacles; - determine the role of intracellular compartmentation and the CK system in energy transfer.
Südamelihasrakkude kokkutõmbumiseks ning teisteks bioloogilisteks protsessideks vajalik energia pärineb peamiselt mitokondritest. Toodetud energia jõuab mitokondritest tarbijateni energiakandja molekulide difusiooni kaudu. Selle projekti raames tegime kindlaks, kui palju on molekulide liikumine takistatud raku tsütosoolis, mis sisaldab kõiki peamisi energiat tarbivaid ensüüme ja energiat kandvaid molekule. Lisaks selle, selgitasime välja milline osakaal on difusiooni tõkestamisel mitokondri välismembraanil. Uuringust selgus, et difusioon on ligikaudu võrdsel määral tõkestatud tsütosoolis ja mitokondri välismembraanil. See on aga oluline teave energiavarustuse reguleerimise mõistmiseks ning patsiendispetsiifiliste matemaatiliste mudelite ja ravi väljatöötamiseks. Selles projektis uurisime samuti südame seisundit, mille korral kreatiini sisaldus südames on madal ning mida seostatakse südamepuudulikkusega patsientide suure suremusega. Kreatiini peetakse südames üheks peamiseks energiakandjaks. Selleks, et uurida antud seisundit, kasutasime geenmuundatud hiiri, kelle organism kreatiini ei tooda. See võimaldas meil uurida, kuidas südamelihasrakud reageerivad ühe põhilise energia transpordirada puudumisele. Kombineerides katseid matemaatilise modelleerimisega, leidsime, et nende hiirte südamelihasrakkudes on toimunud muutused elektromehaanilises sidestuses; s.o rida protsesse, mis seob lihase elektrilise stimulatsiooni läbi kaltsiumi kontsentratsiooni muutuste lihase kontraktsiooniga. Ehkki eelnevalt võis eeldada muutusi energiat nõudvates kaltsiumi käitlemisprotsessides, siis leidsime muutusi ka protsessides, mis ei ole otseselt seotud energiatarbimisega ega kreatiiniga. Me leiame, et antud adaptsioonide edasine uurimine annab meile detailse arusaamise mehhanismide kohta, mis võimaldavad pärsitud energiatransporti süsteemiga hiirtel toime tulla ning, et tulevikus saab neid teadmisi kasutada südamehaiguste ravis.