Отдел общей патологии и патологической физиологии

Заведующий отделом

Шамова Ольга Валерьевна,
Доктор биологических наук, доцент, член-корреспондент РАН

e-mail: shamova@iemspb.ru

Телефон: (812) 234-68-57

Заместитель заведующего отделом

Орлов Дмитрий Сергеевич,
кандидат медицинских наук, доцент

e-mail: orlov.ds@iemspb.ru

Телефон: (812) 234-15-83

Ученый секретарь отдела

Филатенкова Татьяна Александровна

e-mail: filatenkova.ta@iemspb.ru

Телефон: (812) 234-07-64

В состав отдела входят:

Положение об Отделе общей патологии и патологической физиологии

История отдела

Основание Института экспериментальной медицины было связано с необходимостью получения нового знания для медицинской науки экспериментальным путем. Институт стал первым в России исследовательским центром в данном направлении.

Сергей Михайлович Лукьянов – основатель отдела общей патологии и патофизиологии

Получение новых знаний в области экспериментальной медицины определило характер и направленность первых шагов в работе Института, организацию исследований в рамках отдела общей патологии и патологической физиологии. Отдел был создан в 1894 году, его основателем и первым руководителем стал профессор С.М. Лукьянов, возглавлявший в то время ИЭМ и пригласивший в качестве своего помощника по работе в отделе профессора Е.С. Лондона. Под их руководством проводились исследования в области патофизиологии голодания, механизмов патологии сердечно-сосудистой системы, а также изучения защитных механизмов инфекционного процесса.

Развитие научных направлений Отдела в последние полвека определили результаты экспериментальных исследований академика РАН Е.А. Корневой, одного из основателей новой области знания — психонейроиммунологии. Предметом изучения в данной области науки являются механизмы целостного ответа нервной, эндокринной и иммунной систем организма на неблагоприятные внешние воздействия, прежде всего антигенные. Результаты работы Отдела отражены в множестве международных публикаций — статей и монографий.
В настоящее время основным направлением работы отдела является изучение молекулярно-клеточных механизмов взаимодействия нервной и иммунной систем в реализации защитных реакций организма в ответ на неблагоприятные воздействия, выявление ключевых молекул – участников пато- и саногенеза и создание на их основе веществ — корректоров патологии. Основным структурным подразделением в данном направлении является лаборатория иммунопатофизиологии, где главным научным сотрудником является академик РАН Е.А. Корнева.
Исследования механизмов защитных реакций организма привели к открытию ряда новых соединений, участвующих в реализации этих реакций — антимикробных белков и пептидов, формированию представлений о молекулярных основах их функционирования. Отдел общей патологии и патофизиологии является историческим и современным центром изучения молекулярно-клеточных механизмов защитных реакций системы врожденного иммунитета. Основы знания в данной области восходят к работам И.И. Мечникова. В настоящее время данное направление возглавляет профессор В.Н. Кокряков, исследования выполняются широким кругом молодых экспериментаторов — аспирантов, студентов.

Основным предназначением работ Отдела был и остается поиск веществ – корректоров патологии на основе фундаментальных исследований. Для этого создана лаборатория дизайна и синтеза биологически активных пептидов, лаборатория располагает уникальным оборудованием для синтеза и изучения биологических свойств синтетических пептидных молекул. Возглавляет лабораторию исследователь с международной известностью д.б.н. Шамова Ольга Валерьевна, она же в настоящее время является руководителем Отдела.

Основные направления исследований

Основное направление исследований Отдела —изучение механизмов взаимодействия нервной, эндокринной и иммунной систем, а также ключевых звеньев врожденного иммунитета. Исторические приоритеты в этой области принадлежат российским исследователям: И.Г. Савченко (1891), Е.С. Лондону (1898), экспериментально показавшим значение ЦНС для течения инфекционного процесса. С.И. Метальников впервые поставил вопрос о возможной роли нервной системы в регуляции функций иммунной системы и считается родоначальником иммунофизиологии как новой научной дисциплины (1926 — получил доказательства индукции гуморального иммунитета в ответ на условный раздражитель без всякого участия антигена, тесно связывал возникновение болезней и устойчивость к инфекции с психической и ментальной активностью, 1937 — дал определение «нервного центра иммунитета» у низших животных). Развитие этого направления во многом связано с работами, проводящимися в Институте экспериментальной медицины с 1957 года. Впервые исследовано значение определенных структур мозга, в частности гипоталамических, в регуляции функций иммунной системы.

Совокупность полученных результатов, а также предложенная Е.А. Корневой концепция организации многоуровневой системы нейрогуморальной регуляции иммунологических процессов в целостном организме инициировали проведение многочисленных исследований и явились основой формирования иммунофизиологии (нейроиммуномодуляции, психонейроиммунологии) как нового научного направления.

Использование современных технологий привело к изменению представления об эндогенном пирогене — интерлейкине-1: он стал рассматриваться не только как этиологический фактор лихорадочной реакции, но и как ключевой регулятор защитных функций и важнейший медиатор нейроиммунных взаимодействий.

Отдел является ведущим в России центром по изучению структурных и функциональных свойств антимикробных пептидов и белков животного происхождения. Сотрудниками отдела были открыты и охарактеризованы несколько новых групп антибиотических пептидов: протегрины и профенины из лейкоцитов свиньи, галлинацины (дефенсины птиц) из гетерофилов кур, бактеницины из лейкоцитов козы и овцы, изоформы θ-дефенсинов из лейкоцитов обезьяны Масаса mulatta, ареницины из целомоцитов кольчатого червя пескожила Arenicola marina.
Стремительный рост бактериальных инфекций, резистентных к «классическим» антимикробным средствам, диктует необходимость поиска новых терапевтических агентов, не имеющих структурных аналогий с антибиотиками, утрачивающими свою эффективность.
Изучается влияние антимикробных пептидов, в том числе и на систему комплемента, как регуляторов и модуляторов её активации.

Наряду с этим в Отделе проходят исследования связанные с вопросами нейрорепарации и последствиями черепно-мозговой травмы, а также нейроиммунными взаимодействиями при различных формах патологии нервной и иммунной систем.

Основные достижения

Сотрудники Отдела дважды были удостоены премии им. А.П. Ольденбургского за выдающиеся результаты своих исследований —за исследования в области нейроиммунного взаимодействия и за работы по исследованию антимикробных пептидов врожденного иммунитета. В числе сотрудников – почетный доктор Института, академик РАН – Елена Андреевна Корнева.

Исследована роль цитокина интерлейкина 1 в реализации нейроиммунных взаимодействий, разработаны способы приготовления первого отечественного нативного препарата интерлейкина 1, биологическая активность которого апробирована в многочисленных комплексных исследованиях.

В серии совместных исследований с группой американских ученых были впервые описаны протегрины и профенин из нейтрофилов крови свиньи, дефенсины из лейкоцитов представителя класса птиц (Aves) домашней курицы Gallus gallus, названные галлинацинами, а позже пролин-богатые бактенецины из лейкоцитов овцы (OaBac 5) и козы (ChBac 5, ChBac 3.4).

Выявлены и описаны ареницины.

Впервые из лейкоцитов крови прикаспийской популяции болотной черепахи Emys orbicularis был выделен пептид TBD-1 (turtle beta-defensin) с универсальной антимикробной активностью против грамположительных и грамотрицательных бактерий и грибов.

Наряду с α-дефенсинами в лейкоцитах крови обезьян макака-резуса и гамадрила были выявлены представители семейства θ-дефенсинов. Из лейкоцитов крови гамадрила Papio hamadryas выделены
четыре новых антибиотических пептида PHD 1-4 (Papio hamadryas defensins)

Показано, что некоторые антибиотические пептиды (например, дефенсины человека) и белок комплемента C1q способны формировать межмолекулярный комплекс, в котором взаимно нейтрализуются их функциональные свойства.

В работах отдела впервые в мире было продемонстрировано стресспротективное и иммуностимулирующее действие дефенсинов и протегринов in vivo.

Впервые показана возможность коррекции степени и характера активации клеточных ансамблей, участвующих в механизмах развития реакций мозга на действие дестабилизирующих факторов, с помощью химических и физических методов воздействия, которые могут быть рекомендованы для использования в клинике.

Применение предложенного в Отделе комплекса молекулярно-биологических и морфометрических методов определения количества активированных (c-Fos позитивных) клеток, их площади и оптической плотности позволило констатировать различия алгоритма реакций мозга.

Проведено картирование орексин-позитивных нейронов, локализованных в различных структурах гипоталамуса и их зонах, что позволило впервые установить дискретность реакций системы орексин-содержащих нейронов, участвующих в механизмах реакций мозга.

За многолетнюю историю исследований в арсенале сотрудников отдела собрано большое количество патофизиологических моделей, а широкий спектр методов иммунологического, биохимического, физиологического, морфологического, гистологического и генетического анализа позволяет проводить всесторонние комплексные исследования.

Международное сотрудничество

Сотрудники и аспиранты отдела неоднократно получали гранты в институтах Японии (Фонд JSPS), Германии, США, Италии, Швейцарии, Израиля. Результаты исследований регулярно представляются на международных конференциях как в России, так и за границей, представляемые доклады привлекли внимание международного научного сообщества, а в ряде случаев были отмечены премиями.
На базе отдела регулярно организуются лекции иностранных коллег, в рамках проводимых исследований. Сотрудниками Отдела на регулярной основе проводятся Международные Симпозиумы «Взаимодействие нервной и иммунной систем в норме и патологии», объединяющие собой ученых из разных городов и стран, работающих в области иммунологии, патофизиологии, биохимии и фармакологии.

Диссертации, защищенные сотрудниками отдела за последние 5 лет

Докторские диссертации

Кандидатские диссертации

  1. Умнякова Е.С. Модуляция системы комплемента антимикробными пептидами // Дисс. канд. биол. наук, специальность 14.03.03 – патологическая физиология, 03.01.04 – биохимия. СПб., 2017.

Ученые звания, полученные сотрудниками отдела за последние 5 лет

  1. Шамова Ольга Валерьевна – член-корреспондент РАН (2019)

Награды, победители конкурсов

Гранты за последние 5 лет

Патенты, полученные сотрудниками отдела за последние 5 лет

  1. Баландин С.В., Болосов И.А., Пантелеев П.В., Кокряков В.Н., Шамова О.В., Овчинникова Т.В. Плазмидный вектор pET-mChBac75Na, штамм бактерии Escherichia coli BL21(DE3)/ pET-mChBac75Na для экспрессии антимикробного пептида минибактенецина ChBac7.5Na и способ получения указанного пептида // Патент RU 2618850 от 11 мая 2017 г. (Заявка на патент РФ №2016123389 от 14.06.2016).

Технологии, полученные сотрудниками отдела за последние 5 лет

Наиболее значимые публикации за последние 5 лет

  1. Берлов М.Н., Умнякова Е.С., Леонова Т.С., Мильман Б.Л., Краснодембская А.Д., Овчинникова Т.В., Кокряков В.Н. Взаимодействие ареницина-1 с белком С1q // Биоорганическая химия. 2015. Т. 41. №6. С. 664–668.
  2. Берлов М.Н., Умнякова Е.С., Леонова Т.С., Пашинская Л.Д., Кокряков В.Н. Действие антимикробных пептидов на активацию системы комплемента // Российский иммунологический журнал. 2016. Т. 10(19). №2(1):75–77.
  3. Alekseeva T.M., Kreis O.A., Gavrilov Y.V., Valko P.O., Weber K.P., Valko YI.E. Impact of autoimmune comorbidity on fatigue, sleepiness and mood in myasthenia gravis // J Neurol, 2019, doi: 10.1007/s00415-019-09374-1. [Epub ahead of print]
  4. Zharkova M.S., Orlov D.S., Golubeva O.Yu., Chakchir O.B., Eliseev I.E., Grinchuk T.M., Shamova O.V. Application of antimicrobial peptides of the innate immune system in combination with conventional antibiotics – a novel way to combat antibiotic resistance? // Front. Cell. Infect. Microbiol, https://doi.org/10.3389/fcimb.2019.00128
  5. Голубева О.Ю., Ульянова Н.Ю., Жаркова М.С., Шамова О.В. Синтез и исследование цеолитов, модифицированных наночастицами и кластерами серебра. II. Биологическая активность // Физика и химия стекла. 2018. T. 44. №6. С. 57–62.
  6. Жаркова М.С., Копейкин П.М., Афиногенов Г.Е., Орлов Д.С., Артамонов А.Ю., Сафиуллина К.Э., Сухарева М.С., Цветкова Е.В., Мильман Б.Л., Афиногенова А.Г., Шамова О.В. Действие пролин-богатых пептидов врожденного иммунитета на антибиотикоустойчивые штаммы бактерий // Медицинская иммунология. 2018. Т. №1. С. 107–114.
  7. Alekseeva T.M., Gavrilov Y.V., Kreis O.A., Valko P.O., Weber K.P., Valko Y. Fatigue in patients with myasthenia gravis // J Neurol, 2018 doi: 10.1007/s00415-018-8995-4. [Epub ahead of print] PMID: 3009958
  8. Gavrilov Y.V., Shkilnyuk G.G., Valko P.O., Stolyarov I.D., Ivashkova E.V., Ilves A.G., Nikiforova I.G., Shchelkova O.Y., Vasserman L.I., Vais E.E., Valko Y. Validation of the Russian version of the Fatigue Impact Scale and Fatigue Severity Scale in multiple sclerosis patients // Acta Neurol Scand, 2018. doi: 10.1111/ane.12993. [Epub ahead of print] PMID: 29984406
  9. Jiadai L., Rybakina E.G., Korneva E.A., Noda M. Effects of Derinat on ischemia-reperfusion-induced pressure ulcer mouse model // Journal of Pharmacological Sciences, 2018, 138(2):123–130. https://doi.org/10.1016/j.jphs.
  10. Golubeva O.Y., Brazovskaya E.Y., Shamova O.V. Biological activity and sorption ability of synthetic montmorillonite modified by silver/lysozyme nanoparticles // Applied Clay Science, 2018, 163:56–62. DOI: 10.1016/j.clay.2018.07.015
  11. Müller А., Grein F., Otto A., Gries K., Orlov D., Zarubaev V., Girard M., Sher X., Shamova O., Roemer T., François P., Becher D., Schneider T., Sahl H-G. Differential daptomycin resistance development in Staphyloccocus aureus strains with active and mutated gra regulatory systems // International Journal of Medical Microbiology, 2018, 308(3):335–348. https://doi.org/10.1016/j.ijmm.2017.12.002
  12. Umnyakova E.S., Gorbunov N.P., Zhakhov A.V., Krenev I.A., Ovchinnikova T.V., Kokryakov V.N., Berlov M.N. Modulation of Human Complement System by Antimicrobial Peptide Arenicin-1 from Arenicola marina // Marine Drugs, 2018, 16(12):1–11. https://doi:10.3390/md16120480.
  13. Eliseev I.E., Terterov I.N., Yudenko A.N., Shamova O.V. Linking sequence patterns and functionality of alpha-helical antimicrobial peptides // Bioinformatics, 2018, 1–5. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bty1048.
  14. Голубева О.Ю., Голубков В.В., Юхнев В.А., Шамова О.В. Синтез наночастиц серебра, модифицированных лизоцимом и диоктилсульфосукцинатом натрия, и сравнение их биологической активности // Физика и химия стекла. Т. 43. №1. С. 90–98. English version: Golubeva O.Yu., Golubkov V.V., Yukhnev V.A., Shamova O.V. Synthesis of silver nanoparticles modified with lysozyme and sodium dioctyl sulfosuccinate and comparison of their biological activities // Glass. Phys. Chem, 2017, 43(1):63–69.
  15. Korneva E.A., Perekrest S.V., Shainidze K.Z., Novikova N.S., Pugach V.A., Nasredinova A.A. Effects of Restraint Stress on Lipopolysaccharide-Induced Reactions of Orexinergic System // Advances in neuroimmune biology, 2017, 6:131–138.