"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF8227
ETF8227 "Hüperoksia poolt esilekutsutud eelkohastumuslik geeniekspressioon südamelihases ja põletikureaktsioon koronaaroperatsioonidel (1.01.2010−31.12.2013)", Inga Karu, Tartu Ülikool, Arstiteaduskond.
ETF8227
Hüperoksia poolt esilekutsutud eelkohastumuslik geeniekspressioon südamelihases ja põletikureaktsioon koronaaroperatsioonidel
Hyperoxia – induced gene expression in the myocardium and inflammatory response during coronary surgery
1.01.2010
31.12.2013
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
3. Terviseuuringud3.7. Kliiniline meditsiinB530 Südame-veresoonkonna haigused 3.2. Kliiniline meditsiin (anestesioloogia, pediaatria, sünnitusabi ja günekoloogia, sisehaigused, kirurgia, stomatoloogia, neuroloogia, psühhiaatria, radioloogia, terapeutika, otorinolarüngoloogia, oftalmoloogia)100,0
AsutusRollPeriood
Tartu Ülikool, Arstiteaduskondkoordinaator01.01.2010−31.12.2013
PerioodSumma
01.01.2010−31.12.2010187 476,00 EEK (11 981,90 EUR)
01.01.2011−31.12.201111 982,00 EUR
01.01.2012−31.12.201211 982,00 EUR
01.01.2013−31.12.201311 982,00 EUR
47 927,90 EUR

Lühiaegsed isheemia-reperfusiooni episoodid e isheemiline eelkohastumus on võimsaim vahend kaitsmaks südamelihast isheemia ja reperfusiooni kahjustavate toimete vastu. Eelnevates loomkatsetes oleme näidanud, et ka isheemiale eelnev hüperoksia tõstab südamelihase taluvust järgneva, potentsiaalselt letaalse isheemilise kahjustuse vastu. Kuigi on teada mitmed rakusisesed kaitse-/adaptatiivsete mehhanismide signaalirajad, mis hüperoksia poolt aktivateeritakse, puuduvad täpsed andmed hüperoksia ja isheemia-reperfusiooni poolt südamelihases esilekutsutud geeniekspressiooni muutuste kohta. Projekti põhieesmärgiks on kirjeldada hüperoksia poolt müokardis esilekutsutud geeniekspressiooni muutusi, signaaliradade ja põletikumediaatorite aktiveerumist nii loomkatsetes kui patsientidel aorto-koronaaršunteerimise ajal. Hüperoksia poolt esilekutsutud geeniekspressiooni uuring viiakse läbi geenikiipide abil, kus teostame ekspressiooniprofiili analüüsi ülegenoomsel tasemel (st mõõdetakse peaaegu kõikide geenide ekspressiooni üheaegselt). Kaasaegsed modelleerimismeetodid võimaldavad sellisest üheaegselt registreeritud “mustrist” tuletada funktsionaalset tähendust omava biokeemiliste radade aktivatsiooni skeemi ja seega saaksime informatsiooni mitte üksikute signaalmolekulide, vaid raku tervikliku reaktsiooni kohta. Lisaks geeniekspressiooni uuringutele planeerime võrdlevalt uurida pro- ja antiinflamatoorsete põletikumediaatorite ja kasvufaktorite aktivatsiooni südameoperatsiooni ajal, nii kunstliku vereringe korral kui operatsioonidel töötaval südamel. Loomkatsetes uurime geeniekspresiooni muutusi 30 katseloomal. Kliinilisse uuringusse kaasame kokku 80 patsienti, kellest 40-l uurime geeniekspresiooni muutusi ja põletikumediaatorite aktivatsiooni kunstliku vereringe tingimustes ning 40-l põletikureaktsiooni aktiivsust operatsioonide korral töötaval südamel. Protektiivsete/adaptatiivsete mehanismide aktiveerumisel oleks hüperoksilline eelkohastumus kliinilises praktikas hõlpsasti kasutatav ja võiks viia uute meetodite väljaarendamiseni südame isheemiatõve ravis.
Short periods of myocardial ischaemia and reperfusion i.e. ischaemic preconditioning is the most powerful protective phenomenon against ischaemia-reperfusion injury. We have demonstrated in animal studies that preischaemic hyperoxia elicits similar protective effect in the myocardium. Several signalling pathways that evoke protective/adaptive reaction in a cell have been identified, but not very much is known about changes in gene expression in the heart as a response to ischaema-reperfusion and hyperoxia, escpecially in humans. The objective of the study is to describe hyperoxia – induced changes in gene expression, activation of signalling pathways and inflammatory response in the myocardium during coronary surgery. Hyperoxia-induced gene expression will by studied by gene chip analysis, which enables us to get information about overall reaction in myocardial cell response. In addition to the studies in gene expression, we aim to study comparatively the activation of pro- and anti-inflammatory mediators and growth factors during coronary surgery with cardiopulmonary bypass and without, and add information to the ongoing debate of conventional versus off-pump coronary surgery. Present project addresses the hyperoxia-induced changes in gene expression in both animal and human hearts. In animal experiments hyperoxia induced changes in gene expression of rats will be addressed. In a clinical study in total 80 patients scheduled for coronary artery bypass grafting will be recruited. Forty patients operated with cardiopulmonary bypass will have the gene expression and activation of inflammatory mediators studied. Forty patients scheduled for the coronary artery bypass grafting on the working heart will be included into the substudy where the inflammatory response will be addressed. Identifying changes in expression of multiple genes helps to detect if signalling pathways that induce ischaemic preconditioning are activated by hyperoxia as well. If so, hyperoxic preconditioning can be very easily used in clinical practice and may lead to entirely new concept for the treatment of ischaemic heart disease. If we will be able to demonstrate beneficial effects of hyperoxia in the present project, it would support the great potential of gene expression studies in cardiovascular research.