Ожирение — многофакторное заболевание, от которого страдает более 1/3 населения по всему миру. Ожирение значительно увеличивает риск развития хронических заболеваний, таких как сахарный диабет (СД) 2-го типа, сердечно-сосудистые  заболевания  (атеросклероз,  гипертония), неалкогольная жировая болезнь печени (НАЖБП), некоторые виды рака. Осложнения при ожирении нередко приводят к инвалидизации и смерти. Так, в 2017 году 8% смертей в мире было связано с ожирением.

При ожирении в ответ на избыток питательных веществ, в митохондриях печени компенсаторно увеличивается активность β-окисления, цикла Кребса и дыхательной цепи митохондрий. В свою очередь, эти процессы способствуют развитию окислительного стресса и воспаления, что, как следствие, сопровождается формированием стеатоза и стеатогепатита. В понятие структурно-функционального состояния митохондрий входят такие показатели, как динамика и биогенез. Динамика митохондрий обусловлена делением и слиянием этих органелл, а биогенез включает в себя скоординированную репликацию митохондриальной ДНК (мтДНК) и синтез белков, ответственных за электрон-транспортную цепь митохондрий. В связи с этим, для более полного понимания роли митохондрий в патогенезе НАЖБП, необходимо расширенное комплексное изучение экспрессии митохондриальных генов печени при ожирении, а также оценка роли плазменных факторов в этом процессе.

Иммунная система организма характеризуется сложной. Перестройка функций антигенного гомеостаза может происходить при изменении метаболизма (пластического и знергетического баланса) или гормонального фона (стресс, половой цикл у женщин, пубертатный период, беременность, возрастные изменения). Нейроэндокринная система через стероидные гормоны, нейропептиды, адреналовые и тиреоидные гормоны, простагландины и т.п., способна оказывать действие на все звенья иммунитета, о чем свидетельствует изменение уровней экспрессии гормонов и их концентрационных характеристик в периферическом кровотоке. 

Реакции системного характера на глюкокортикоиды при развитии иммунитета в онтогенезе, гормональные перестройки при реакции на стресс, развитие патологических процессов (иммунодефициты, аутоиммунные заболевания) прямо или опосредованно связаны с лимфоэндокринными взаимодействиями. В регуляции адаптивных иммунных реакций важнейшая роль принадлежит гормонам, уровни которых в макроорганизме подвержены значительным колебаниям. Несмотря на огромное число работ, посвященных модулирующему влиянию биологически активных медиаторов на клетки системы крови, известное внутриклеточное расположение их рецепторов, общие механизмы и молекулярно-генетическая составляющая их действия малоизвестны.

Костная ткань, благодаря клеточному составу, обладает значительной способностью к физиологической и репаративной регенерации посредством сложной интеграции резидентных и мигрирующих клеток мезенхимного происхождения, факторов роста и внеклеточного матрикса. В связи с низкой скоростью образования новой костной ткани (3-4 года для губчатой и не менее 10 лет для ламинарной кости), обусловленной динамическим равновесием процессов остеогенеза/остеолизиса, физиологическую регенерацию очень трудно изучать и моделировать. В связи с этим, основное внимание исследователей сосредоточено на репаративной регенерации костной ткани, которая является онтологическим повторением событий, происходящих во время эмбрионального развития скелета. Регуляция, а по возможности, контролируемая стимуляция регенерации костной ткани, в том числе, с применением тканеинженерных конструкций (скаффолдов, матриксов), являются важнейшими задачами современной физиологии, тканевой инженерии и регенеративной медицины. 

В последние годы структурно-функциональная имитация межклеточного матрикса тканей с помощью разнообразных искусственных биосовместимых материалов является одним из ведущих направлений фундаментальных и прикладных исследований. Миграция, пролиферация, дифференцировка и созревание стромальных стволовых клеток (ССК) являются ключевыми событиями, которые, совместно с реваскуляризацией и ремоделированием внеклеточного матрикса, инициируют успешный регенеративный процесс.

Последние достижения в области регенеративной медицины стволовых клеток и тканевой инженерии предоставляют новые возможности для совершенствования медицинских технологий. Клеточная целевая доставка лекарств может способствовать активной передаче веществ в определенные органы и ткани с высокой эффективностью. Человеческие жировые мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки (hAMMSC) представляют собой идеальную клетку доставки из-за их простоты выделения и фагоцитарной функции.

Использование комбинации внешнего магнитного поля и полей рассеяния переключаемых микропаттерных структур является одним из наиболее обсуждаемых подходов в этой области. Это обеспечивает возможность динамического управления пространственным распределением поля и силой отдельного элемента в сборке сложных устройств, посредством включения / выключения или непрерывной регулировки интенсивности тока. Исследования морфофункциональных реакций клеток в условиях магнитного поля необходимо для разработки технологий целевой доставки лекарственных средств с применением мелкодисперсных транспортных композитов.

Глобальная пандемия метаболического синдрома (МС), ассоциированная с колоссальными расходами на ведение пациентов и лечение сопутствующих заболеваний, является важной проблемой общественного здравоохранения и ставит перед научным сообществом задачи, направленные на разработку протоколов для систематического скрининга, ранней диагностики, клинической оценки пациентов, выявления высокого риска развития сахарного диабета 2 (СД 2) типа или сердечно — сосудистых заболеваний (ССЗ) и внедрение терапевтических подходов, базирующихся на понимании патофизиологии и генетической основы заболевания, ориентированных на комплексные нарушения. МС затрагивает около 25% населения мира (1,959 миллиарда человек) и ежегодно этот показатель увеличивается. МС ассоциируют со старением иммунной системы, митохондриальной дисфункцией, повышенной продукцией активных форм кислорода, вызывающих хроническое вялотекущее воспаление, на фоне метаболической активации костного мозга, индукции гемопоэза, в частности моноцитоза. Существует тесная связь между ожирением, диабетом и лейкоцитозом, особенно миелоидного происхождения. Вместе с тем изменяется и метаболический профиль клеток, запускаются анаэробные процессы, приводящие к синтезу большого количества активных форм кислорода. В итоге, происходит повреждение митохондрий и прогрессирование митохондриальной гетероплазмии, что снижает эффективность работы иммунокомпетентных клеток. Таким образом, формируется «порочный круг», поддерживающий хроническое воспаление. Наличие гетероплазмии мтДНК в моноцитах является, с одной стороны, фактором риска развития компонентов МС (ожирение, СД 2 типа, ГБ), а с другой — может значительно усугублять течение заболевания. 

В целом, проект направлен на решение научной проблемы, касающейся поиска новых факторов риска и диагностических маркеров МС. Исследование феномена гетероплазмии митохондриальных мутаций в циркулирующих моноцитах позволит установить связи между наличием мутантных копий мтДНК и развитием воспалительной реакции (на основе анализа продукции моноцитами медиаторов воспаления), а также выявить роль митохондриальной дисфункции в контексте стерильного воспаления при МС. Разработка новых подходов к прогностике, диагностике и терапии, на основе полученных данных, позволит снизить количество осложнений и смертность у пациентов с МС. Научная новизна планируемого нами исследования определяется выявлением новых неспецифических факторов риска развития компонентов метаболического синдрома, а также потенциальных биомаркеров — митохондриальных мутаций, показателей воспалительного ответа моноцитов/макрофагов, с идентификацией значимых взаимосвязей между исследуемыми параметрами.