Инсульт головного мозга является важнейшей проблемой современного человечества. По данным Всемирной Организации Здравоохранения инсульт уверенно занимает вторую позицию в списке причин преждевременной смертности населения по всему миру после ишемической болезни сердца. Кроме того, это заболевание является одной из самых распространенных причин инвалидности. По данным статистики не более 10 – 13% людей, перенесших инсульт, полностью выздоравливают, остальные умирают или становятся инвалидами. При этом эффективная терапия лечения или мероприятия по профилактике инсульта до сих пор отсутствуют. Исследование патологических процессов тканей мозга, сопровождающих развитие инсульта, является важнейшей задачей современной фундаментальной науки. На сегодняшний день нам мало что известно о клеточных процессах, протекающих в мозге при развитии этой патологии. Основные результаты в этой области были получены, как правило, в системах in vitro на экстрактах тканей. Однако инсульт имеет очень сложную патофизиологию, затрагивающую различные системы организма. Поэтому крайне важны исследования инсульта на моделях in vivo. Генетически кодируемые флуоресцентные индикаторы являются современным и высоковостребованным подходом в исследованиях многих биологических процессов. Они позволяют регистрировать внутриклеточные параметры в режиме реального времени в живых системах любого уровня сложности от отдельных компартментов клетки до тканей целостных организмов. Подобные индикаторы имеют белковую природу, их молекулы, как правило, состоят из сенсорной части, которая специфично взаимодействует с исследуемым клеточным параметром, и флуоресцентной части, которая визуализирует эти взаимодействия. За последние годы генетически кодируемые индикаторы приобрели широкую популярность во всем мире в качестве надежного, во многих случаях безальтернативного метода исследования. В рамках настоящего Проекта с помощью генетически кодируемых индикаторов мы впервые исследуем in vivo динамику некоторых важнейших показателей клеток мозга при ишемическом инсульте на ранних стадиях развития. Для этого в кору головного мозга крыс мы инъецируем аденоассоциированные вирусы, кодирующие индикаторы для регистрации пероксида водорода (Н2О2), рН, соотношений НАД+/НАДН и GSSG/2GSH. При развитии инсульта у этих животных, вызванного окклюзией средней мозговой артерии, с помощью флуоресцентной микроскопии мы сможем наблюдать через краниальное окно динамику интересующих внутриклеточных процессов в коре головного мозга в режиме реального времени. Более того, экспрессируя индикаторы в нейронах и астроцитах, мы сможем сравнить динамику важных биологических параметров в разных клетках мозга при одних и тех же патологических условиях. Это исследование будет проведено впервые в мире. Однако далеко не все внутриклеточные процессы можно исследовать с помощью генетически кодируемых индикаторов, поскольку на сегодняшний день многие еще не созданы. Поэтому в наших исследованиях внутриклеточных процессов мозга при ишемии мы также будем применять классические подходы биохимического анализа тканей. В частности, мы определим соотношения НАДФ+/НАДФН и GSSG/2GSH, выясним, как изменяется биосинтез жирных кислот и холестерола, определим окислительные повреждения белкового и липидного составов мозговой ткани. Мы также выясним, как изменится динамика и объем поражения ишемического инсульта при ингибировании некоторых ключевых белков антиоксидантной системы защиты клеток. Вероятность возникновения инсульта и степень тяжести его последствий у людей коррелируют с возрастом. Пожилые люди находятся в группе риска. При этом исследования патологии инсульта на моделях животных разных возрастных групп проводятся крайне редко. Не исключено, что патогенез может иметь отличия в тканях мозга молодых и старых животных. Мы проведем наши in vivo исследования на животных разных возрастных групп.