28.12.2021
РНФ
953

Искусственный интеллект объяснит высокий риск поражений сердечно-сосудистой и нервной систем у людей с диабетом

4.6

Российские ученые предложили новый подход, который поможет выяснить молекулярные пути развития осложнений при сахарном диабете. С помощью технологии интеллектуального анализа текстов и математического моделирования авторы воссоздали сложную сеть взаимодействия между основными генами, участвующими в развитии этого заболевания и связанных с ним недугов.

Искусственный интеллект поможет объяснить высокий риск поражений сердечно-сосудистой и нервной систем у людей с диабетом / ©Getty images

Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ) и опубликовано в International Journal of Molecular Sciences. Скачки уровня глюкозы (высокая вариабельность гликемии) признаны фактором риска сосудистых и неврологических осложнений сахарного диабета. Когда концентрация сахара в крови на длительное время повышается (гипергликемия), запускаются различные разрушительные процессы: окислительный стресс, воспаление, патологическое образование новых сосудов и повреждение имеющихся и многие другие.

Прием препаратов помогает нормализовать содержание глюкозы, но, если человек введет их неправильно или забудет поесть, или физически перенапряжется, или уже есть иные нарушения метаболизма и опухоли, может возникнуть гипогликемия, то есть уровень сахара снизится. При этом ткани начинают голодать, и чем дольше организм пребывает в таком состоянии, тем больше негативных эффектов проявляется. Прежде всего страдает головной мозг, требующий очень много энергии.

У здорового человека до серьезных последствий не доходит: активируются защитные механизмы — печень запускает процессы гликолиза, тем самым высвобождая глюкозу, а поджелудочная железа снижает выработку удаляющего ее инсулина. У людей с диабетом эти механизмы не срабатывают чаще всего из-за того, что снижающие содержание сахара лекарства продолжают действовать. В результате получаются качели: ткани то страдают от переизбытка сахара, то голодают. Хотя общие принципы избыточной вариабельности глюкозы и гипогликемии известны, до конца не изучены молекулярные механизмы из воздействия на разные органы человека.

«В этой работе мы воссоздали систему генов, продукты которых участвуют в процессах, связанных с избыточной вариабельностью гликемии, гипогликемией, сосудистыми и неврологическими осложнениями сахарного диабета. В этом нам помогла программа ANDSystem — инструмент, разработанный в Институте цитологии и генетики СО РАН. Он проанализировал тексты научных статей, посвященных изучению молекулярных путей развития диабета и связанных с ним недугов и осложнений», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Вадим Климонтов, доктор медицинских наук, профессор РАН.

Ученые из Научно-исследовательского института клинической и экспериментальной лимфологии — филиала Института цитологии и генетики СО РАН (Новосибирск) сочетали биоинформационный анализ и искусственный интеллект, чтобы объяснить, на какие метаболические пути влияют изменения гликемии, и как это может спровоцировать развитие тяжелых заболеваний.

Сначала ANDSystem анализировала тексты статей и распознавала названия биологических объектов — генов, участвующих в целевых процессах. Далее она выявляла связи между ними, и на основании этого можно предположить механизмы появления осложнений при диабете. В результате были реконструированы и проанализированы генные сети вариабельности гликемии, гипогликемии, сосудистых осложнений диабета и болезни Альцгеймера, каждая из которых содержала сотни генов и тысячи взаимодействий между ними.

Анализ выявил молекулярные изменения и обменные процессы, которые в условиях резких колебаний уровня глюкозы или гипогликемии способны вызвать нарушения функции клеток сосудов, почек, сердца и нервной системы. «В результате наша гипотеза подтвердилась — влияя на активность многих генов и интенсивность физиологических процессов, высокая вариабельность уровня глюкозы, а также гипогликемия могут играть важную роль в развитии сосудистых заболеваний, связанных с диабетом, а также когнитивной дисфункции. В будущем полученные нами данные помогут найти ключевые молекулы, отвечающие за поражения органов при диабете, и определить новые мишени для терапии», — отметил Вадим Климонтов.  

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
РНФ осуществляет финансовую и организационную поддержку фундаментальных и поисковых научных исследований посредством финансирования прошедших конкурсный отбор научных, научно-технических программ и проектов.
Вчера, 11:11
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

8 часов назад
Илья Ведмеденко

В конце 2021 года российским ВКС передали два новых Су-57. О поставке первого серийного истребителя пятого поколения сообщили в 2020-м.

Вчера, 18:45
Александра Медведева

Снимки телескопа Hubble показали, что черная дыра в центре карликовой галактики Henize 2-10 создает звезды вместо того, чтобы их разрушать. Открытие может стать ключом к пониманию происхождения сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной.

Вчера, 11:11
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

17 января
Сергей Васильев

Новые измерения свойств минерала из глубоких слоев мантии показали, что ядро планеты теряет тепло в полтора раза активнее, чем полагали до сих пор.

17 января
Илья Ведмеденко

Перспективный российский многоцелевой самолет «Байкал» оторвался от земли. Первый полноценный полет машина должна выполнить до конца января.

26.12.2021
Александр Березин

Российская тяжелая ракета имеет все шансы взлететь после Starship, хотя ее начали создавать на 20 лет раньше, да и по параметрам она радикально уступает детищу Илона Маска. Попробуем разобраться, почему любая попытка создать классическую ракету в наши дни — пустая трата времени и средств. А заодно дать ответ на вопрос, какую космическую ракету на самом деле стоит создавать России.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

Вчера, 11:11
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: