fcmedicineФундаментальная и клиническая медицинаFundamental and Clinical Medicine2500-07642542-0941КемГМУ10.23946/2500-0764-2026-11-3-5-17fcmedicine-1246Research ArticleПАТОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯPATHOPHYSIOLOGYТранскриптомика энергетического обмена эндотелиальных клеток, моделирующих компоненты морфофункциональной системы «кондуит-артерия»Transcriptomics of energy metabolism in primary human coronary artery, internal thoracic artery and saphenous vein endothelial cells as model components of coronary artery bypass systemhttps://orcid.org/0000-0002-1746-8895ФроловА. В.FrolovA. V.

Фролов Алексей Витальевич, доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории рентгенэндоваскулярной и реконструктивной хирургии сердца и сосудов отдела хирургии сердца и сосудов

б-р имени академика Л. С. Барбараша, стр. 6,г. Кемерово, 650002

Dr. Alexey V. Frolov, MD, Dr. Sci. (Medicine), Leading Researcher, Laboratory for Endovascular and Reconstructive Cardiovascular Surgery, Department of Cardiovascular Surgery

Barbarash Boulevard, 6, Kemerovo, 650002

kjerne@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0009-7947-5917СтепановА. Д.StepanovA. D.

Степанов Александр Денисович, младший научный сотрудник лаборатории молекулярной, трансляционной и цифровой медицины отдела экспериментальной медицины

б-р имени академика Л. С. Барбараша, стр. 6,г. Кемерово, 650002

Dr. Alexander D. Stepanov, MD, Junior Researcher, Laboratory for Molecular, Translational, and Digital Medicine, Department of Experimental Medicine

Barbarash Boulevard, 6, Kemerovo, 650002

https://orcid.org/0000-0002-1518-3888ШишковаД. К.ShishkovaD. K.

Шишкова Дарья Кирилловна, кандидат биологических наук, заведующая лабораторией молекулярной, трансляционной и цифровой медицины отдела экспериментальной медицины

б-р имени академика Л. С. Барбараша, стр. 6,г. Кемерово, 650002

Dr. Daria K. Shishkova, MD, Cand. Sci. (Biology), Head of the Laboratory for Molecular, Translational, and Digital Medicine, Department of Experimental Medicine

Barbarash Boulevard, 6, Kemerovo, 650002

https://orcid.org/0000-0002-6652-5745МарковаВ. Е.MarkovaV. E.

Маркова Виктория Евгеньевна, младший научный сотрудник лаборатории молекулярной, трансляционной и цифровой медицины отдела экспериментальной медицины

б-р имени академика Л. С. Барбараша, стр. 6,г. Кемерово, 650002

Ms. Victoria E. Markova, MSc, Junior Researcher, Laboratory for Molecular, Translational, and Digital Medicine, Department of Experimental Medicine

Barbarash Boulevard, 6, Kemerovo, 650002

https://orcid.org/0000-0002-4146-3373МатвееваВ. Г.MatveevaV. G.

Матвеева Вера Геннадьевна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории клеточных технологий отдела экспериментальной медицины

б-р имени академика Л. С. Барбараша, стр. 6,г. Кемерово, 650002

Vera G. Matveeva, MD, Cand. Sci. (Medicine), Senior Researcher, Laboratory for Cell and Tissue Engineering, Department of Experimental Medicine

Barbarash Boulevard, 6, Kemerovo, 650002

https://orcid.org/0009-0005-0683-991XТоргунаковаЕ. А.TorgunakovaE. A.

Торгунакова Евгения Александровна, младший научный сотрудник лаборатории клеточных технологий отдела экспериментальной медицины

б-р имени академика Л. С. Барбараша, стр. 6,г. Кемерово, 650002

Evgenia A. Torgunakova, MSc, Junior Researcher, Laboratory for Cell and Tissue Engineering, Department of Experimental Medicine

Barbarash Boulevard, 6, Kemerovo, 650002

https://orcid.org/0009-0007-6021-4798АгаларянС. А.AgalaryanS. A.

Агаларян Сусанна Александровна, младший научный сотрудник лаборатории молекулярной, трансляционной и цифровой медицины отдела экспериментальной медицины

б-р имени академика Л. С. Барбараша, стр. 6,г. Кемерово, 650002

Ms. Susanna A. Agalaryan, MSc, Junior Researcher, Laboratory for Molecular, Translational, and Digital Medicine, Department of Experimental Medicine

Barbarash Boulevard, 6, Kemerovo, 650002

https://orcid.org/0000-0003-2777-0833КабиловМ. Р.KabilovM. R.

Кабилов Марсель Расимович, руководитель центра коллективного пользования «Геномика»

пр-т академика Лаврентьева, д. 8, г. Новосибирск, 630090

Dr. Marsel R. Kabilov, Head of the Genomics Core Facility, Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine

Akademika Lavrentieva Avenue, 8, Novosibirsk, 630090

https://orcid.org/0000-0002-8194-0322ТупикинА. Е.TupikinA. E.

Тупикин Алексей Евгеньевич, научный сотрудник центра коллективного пользования «Геномика»

пр-т академика Лаврентьева, д. 8, г. Новосибирск, 630090

Dr. Alexey E. Tupikin, Research Fellow, Genomics Core Facility, Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine

Akademika Lavrentieva Avenue, 8, Novosibirsk, 630090

https://orcid.org/0000-0001-8679-4857КутихинА. Г.KutikhinA. G.

Кутихин Антон Геннадьевич, доктор медицинских наук, заведующий отделом экспериментальной медицины

б-р имени академика Л. С. Барбараша, стр. 6,г. Кемерово, 650002

Anton G. Kutikhin, MD, Dr. Sci. (Medicine), Head of the Department of Experimental Medicine

Barbarash Boulevard, 6, Kemerovo, 650002

Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеванийРоссияResearch Institute for Complex Issues of Cardiovascular DiseasesRussian FederationИнститут химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук (ИХБФМ СО РАН)РоссияInstitute of Chemical Biology and Fundamental Medicine, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202625092026113517Copyright © Фролов А.В., Степанов А.Д., Шишкова Д.К., Маркова В.Е., Матвеева В.Г., Торгунакова Е.А., Агаларян С.А., Кабилов М.Р., Тупикин А.Е., Кутихин А.Г., 20262026Фролов А.В., Степанов А.Д., Шишкова Д.К., Маркова В.Е., Матвеева В.Г., Торгунакова Е.А., Агаларян С.А., Кабилов М.Р., Тупикин А.Е., Кутихин А.Г.Frolov A.V., Stepanov A.D., Shishkova D.K., Markova V.E., Matveeva V.G., Torgunakova E.A., Agalaryan S.A., Kabilov M.R., Tupikin A.E., Kutikhin A.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fcm.kemgmu.ru/jour/article/view/1246

Цель. Провести сравнительную оценку экспрессии генов, кодирующих молекулы энергетического обмена, в различных типах эндотелиальных клеток (ЭК), моделирующих компоненты морфо функциональной системы (МФС) «кондуит-артерия» (шунтируемую артерию, артериальный кондуит и венозный кондуит). Материалы и методы. Выполнено полнотранскриптомное секвенирование лизата первичных ЭК коронарной артерии (КА) человека (ЭК-КА), ЭК  внутренней грудной артерии (ВГА) человека (ЭК ВГА) и большой подкожной вены (БПВ) человека (ЭК-БПВ, n = 4 культуры на каждый тип ЭК) в интактном состоянии (при 24-часовом культивировании в бессывороточной питательной среде). С использованием базы данных Gene Ontology (GO) проведен при цельный биоинформатический анализ молекулярных категорий «метаболизм клеточных углеводов» (GO:0044262), «катаболизм углеводов» (GO:0016052), «биосинтез рибонуклеозидмонофосфатов» (GO:0009156), «катаболизм пуриновых рибонуклеотидов» (GO:0009154), «внешняя мембрана митохондрий» (GO:0005741), «альдегиддегидрогеназная (НАД+) активность» (GO:0004029), «ротационный механизм АТФазной активности транспорта протонов» (GO:0046961), «цикл трикарбоновых кислот» (GO:0006099), «окислительное фосфорилирование» (GO:0006119) с расчетом кратности изменения экспрессии в ЭК-КА, ЭК-ВГА и ЭК-БПВ друг относительно друга. Результаты. В ЭК-КА и ЭК-ВГА в сравнении с ЭК-БПВ наблюдалась повышенная (кратность изменения экспрессии ≥ 2,00) экспрессия генов PPP1CB, HPRT1, ACAT1, CYP27B1, MTX3, MTX2, CYB5A, ALDH7A1, ATP6V1C1, SDHD, NDUFA1, COX6C, COX4I1, NDUFB5 и сниженная (кратность изменения экспрессии ≤ 0,50) экспрессия генов FBP1, PFKFB2, ALDOC, NDUFS8, NDUFB11. В ЭК-КА в сравнении с ЭК-ВГА отмечалась повышенная экспрессия генов OGDH, NDUFS8, NDUFB11 и сниженная экспрессия генов PPP1CB, MTX3, MTX2, CYB5A, SDHD, COX6C, COX4I1, NDUFB5. В ЭК-КА в сравнении с ЭК-ВГА и ЭК-БПВ отмечена повышенная экспрессия генов FBP1, PFKFB2, ALDOC, CYP27B1. Заключение. Экспрессия генов сигнальных путей энергетического обмена существенно различается в ЭК-КА, ЭК-ВГА и ЭК-БПВ, являющихся модельными компонентами МФС «кондуит-артерия». При этом данные различия, об условленные гетерогенностью эндотелия, наблюдаются не только между ЭК-ВГА и ЭК-БПВ (моделирующими эндотелий артериальных и венозных кондуитов), но и между ЭК-КА (моделирующими эндотелий шунтируемой артерии) и ЭК-ВГА (моделирующими эндотелий артерии-кондуита).

Aim. To compare the expression of genes involved in energy metabolism in different types of endothelial cells (ECs) modeling the components of coronary artery bypass system (the grafted artery, arterial conduit, and venous conduit). Materials and Methods. We conducted a whole transcriptome sequencing of intact primary human coronary artery endothelial cells (HCAEC), human internal thoracic artery endothelial cells (HITAEC), and human saphenous vein endothelial cells HSaVEC) (n = 4 cultures per EC type) following 24-hour culture in a serum-free medium). Bioinformatic analysis was conducted using the Gene Ontology (GO) database for the following molecular categories: cellular car bohydrate metabolic process (GO:0044262), carbohydrate catabolic process (GO:0016052), ribonucleoside monophosphate biosynthetic process (GO:0009156), Purine ribonucleotide catabolic process (GO:0009154), mitochondrial outer membrane (GO:0005741), aldehyde dehydrogenase (NAD+) activity (GO:0004029), proton-transporting ATP synthase activity, rotational mechanism (GO:0046961), tricarboxylic acid cycle (GO:0006099), and oxidative phosphorylation (GO:0006119). Fold changes in gene expression were calculated for HCAEC, HITAEC, and HSaVEC relative to each other. Results. HCAEC and HITAEC had sig nificantly higher expression (fold change ≥ 2,00) of PPP1CB, HPRT1, ACAT1, CYP27B1, MTX3, MTX2, CYB5A, ALDH7A1, ATP6V1C1, SDHD, NDUFA1, COX6C, COX4I1, and NDUFB5 genes and signifi cantly lower (fold change ≤ 0,50) expression of FBP1, PFKFB2, AL DOC, NDUFS8, and NDUFB11 genes in comparison with HSaVEC. HCAEC had significantly higher expression of OGDH, NDUFS8, and NDUFB11 genes and significantly lower expression of PPP1CB, MTX3, MTX2, CYB5A, SDHD, COX6C, COX4I1, and NDUFB5 genes in comparison with HITAEC. HCAEC had significantly higher expression of FBP1, PFKFB2, ALDOC, and CYP27B1 genes in comparison with HI TAEC and HSaVEC. Conclusion. Expression of genes involved in energy metabolism signaling pathways significantly differs among HCAEC, HITAEC, and HSaVEC, which represent model components of coronary artery bypass system. This reflects endothelial heterogeneity not only be tween HITAEC and HSaVEC (modeling arterial and venous conduits) but also between HCAEC (modeling the endothelium of the grafted artery) and HITAEC (modeling the endothelium of the arterial conduit).

коронарная артериявнутренняя грудная артериябольшая подкожная венаэндотелиальные клеткитранс криптомный анализэнергетический обменморфофункциональная система кондуит-артериякоронарное шунтированиеcoronary arteryinternal thoracic arterysaphenous veinendothelial cellswhole transcriptome sequencingenergy metabolismconduit-artery systemcoronary artery bypass graft surgeryИсследование выполнено в рамках фундаментальной научной темы № 0419-2022-0002 «Разработка инновационных моделей управления риском развития болезней системы кровообращения с учетом коморбидности на основе изучения фундаментальных, клинических, эпидемиологических механизмов и организационных технологий медицинской помощи в условиях промышленного региона Сибири», ЕГИСУ НИОКТР № 122012000364-5 от 20.01.2022, https://gisnauka.ru/nioktr/detail/ANQA5CACAJRXZMV8PAJ02XTS.This study was funded by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation to fulfill the Research Topic of the Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases 0419-2022-0002 “Development of innovative models for the molecular- and epidemiology-oriented risk management of cardiovascular disease and its comorbid conditions in the industrial region of Siberia”, registration number 122012000364-5 (date of approval: 20.01.2022), https://gisnauka.ru/nioktr/detail/ANQA5CACAJRXZMV8PAJ02XTS.ReferencesФролов А.В. Характеристика интерактома артерио-артериального континуума морфофункциональной системы "кондуит – артерия" в ходе моделирования in silico. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2024;13(4S): 6–12. https://doi.org/10.17802/2306-1278-2024-13-4S-73-87Frolov AV. Interactome characteristics of morphofunctional system conduit-atery arterio-arterial continuum during in modeling in silico. Complex Issues of Cardiovascular Diseases. 2024;13(4S):73–87. (In Russ.) https://doi.org/10.17802/2306-1278-2024-13-4S-73-87Liu H., Wang S., Wang J., Guo X., Song Y., Fu K. et al. Energy metabolism in health and diseases. Signal Transduct. Target. Ther. 2025;10(1):69. https://doi.org/10.1038/s41392-025-02141-x EDN: MICUDVLiu H, Wang S, Wang J, Guo X, Song Y, Fu K, et al. Energy metabolism in health and diseases. Signal Transduct Target Ther. 2025;10(1):69. https://doi.org/10.1038/s41392-025-02141-x EDN: MICUDVFerreiro E., Monteiro M., Pereira F., Barroso C., Egas C., Macedo P. et al. Age-dependent energy metabolism and transcriptome changes in urine-derived stem cells. Mech. Ageing Dev. 2024;218:111912. https://doi.org/10.1016/j.mad.2024.111912 EDN: YUDNCSFerreiro E, Monteiro M, Pereira F, Barroso C, Egas C, Macedo P, et al. Age-dependent energy metabolism and transcriptome changes in urine derived stem cells. Mech Ageing Dev. 2024;218:111912. https://doi.org/10.1016/j.mad.2024.111912 EDN: YUDNCSJudge A., Dodd M.S. Metabolism. Essays Biochem. 2020;64(4):607 647. https://doi.org/10.1042/EBC20190041 EDN: TZLEXGJudge A, Dodd MS. Metabolism. Essays Biochem. 2020;64(4):607–647. https://doi.org/10.1042/EBC20190041 EDN: TZLEXGEelen G., de Zeeuw P., Treps L., Harjes U., Wong B.W., Carmeliet P. Endothelial Cell Metabolism. Physiol. Rev. 2018;98(1):3–58. https://doi.org/10.1152/physrev.00001.2017 EDN: YIJOQREelen G, de Zeeuw P, Treps L, Harjes U, Wong BW, Carmeliet P. Endothelial Cell Metabolism. Physiol Rev. 2018;98(1):3–58. https://doi.org/10.1152/physrev.00001.2017 EDN: YIJOQRBarili F., Onorati F., D'Errigo P., Rosato S., Biancari F., Baglio G. et al. Bilateral Internal Thoracic Arteries Improve 10-Year Outcomes of Coronary Artery Bypass Grafting. Ann. Thorac. Surg. 2023;116(1):52 60. https://doi.org/10.1016/j.athoracsur.2023.02.035 EDN: MVLKZGBarili F, Onorati F, D'Errigo P, Rosato S, Biancari F, Baglio G, et al. Bilateral Internal Thoracic Arteries Improve 10-Year Outcomes of Coronary Artery Bypass Grafting. Ann Thorac Surg. 2023;116(1):52 60. https://doi.org/10.1016/j.athoracsur.2023.02.035 EDN: MVLKZGФролов А.В., Шишкова Д.К., Кутихин А.Г. Гетерогенность эндотелия в контексте различной сосудистой патологии (обзор литературы). Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины. 2025;40(4):28–36. https://doi.org/10.29001/2073-8552-2025-40-4-28-36 EDN: YXQYEIFrolov AV, Shishkova DK, Kutikhin AG. Context-specific endothelial heterogeneity (literature review). Siberian Journal of Clinical and Experimental Medicine. 2025;40(4):28–36. (In Russ.) https://doi.org/10.29001/2073-8552-2025-40-4-28-36Iacobazzi D., Garaeva I., Albertario A., Cherif M., Angelini G.D., Caputo M. et al. Protein Phosphatase 1 Beta is Modulated by Chronic Hypoxia and Involved in the Angiogenic Endothelial Cell Migration. Cell. Physiol. Biochem. 2015;36(1):384–394. https://doi.org/10.1159/000430257Iacobazzi D, Garaeva I, Albertario A, Cherif M, Angelini GD, Caputo M, et al. Protein Phosphatase 1 Beta is Modulated by Chronic Hypoxia and Involved in the Angiogenic Endothelial Cell Migration. Cell Physiol Biochem. 2015;36(1):384–394. https://doi.org/10.1159/000430257Atallah R., Olschewski A., Heinemann A. Succinate at the Crossroad of Metabolism and Angiogenesis: Roles of SDH, HIF1α and SUCNR1. Biomedicines. 2022;10(12):3089. https://doi.org/10.3390/biomedicines10123089 EDN: TNWADMAtallah R, Olschewski A, Heinemann A. Succinate at the Crossroad of Metabolism and Angiogenesis: Roles of SDH, HIF1α and SUCNR1. Biomedicines. 2022;10(12):3089. https://doi.org/10.3390/biomedicines10123089 EDN: TNWADMKamboj K., Kumar V., Yadav A.K. In Vitro Study of Vitamin D Effects on Immune, Endothelial, and Vascular Smooth Muscle Cells in Chronic Kidney Disease. Int. J. Mol. Sci. 2025;26(9):3967. https://doi.org/10.3390/ijms26093967 EDN: ATBNKWKamboj K, Kumar V, Yadav AK. In Vitro Study of Vitamin D Effects on Immune, Endothelial, and Vascular Smooth Muscle Cells in Chronic Kidney Disease. Int J Mol Sci. 2025;26(9):3967. https://doi.org/10.3390/ijms26093967 EDN: ATBNKWBorović M.M., Lalić I.M., Borović S.D., Zaletel I.V., Mutavdzin S.S., Bajčetić M.I. et al. Structural features of arterial grafts important for surgical myocardial revascularization: Part I-Histology of the internal thoracic artery. Vojnosanit. Pregl. 2015;72(10):914–921. https://doi.org/10.2298/VSP140515079LBorović MM, Lalić IM, Borović SD, Zaletel IV, Mutavdzin SS, Bajčetić MI, et al. Structural features of arterial grafts important for surgical myocardial revascularization: Part I-Histology of the internal thoracic artery. Vojnosanit Pregl. 2015;72(10):914–921. https://doi.org/10.2298/VSP140515079LChen Y., Zhu H., Luo Y., Xie T., Hu Y., Yan Z. et al. ALDOC promotes neuroblastoma progression and modulates sensitivity to chemotherapy drugs by enhancing aerobic glycolysis. Front. Immunol. 2025;16:1573815. https://doi.org/10.3389/fimmu.2025.1573815 EDN: KERLMTChen Y, Zhu H, Luo Y, Xie T, Hu Y, Yan Z, et al. ALDOC promotes neuroblastoma progression and modulates sensitivity to chemotherapy drugs by enhancing aerobic glycolysis. Front Immunol. 2025;16:1573815. https://doi.org/10.3389/fimmu.2025.1573815 EDN: KERLMTEide A., Jussli-Melchers J., Friedrich C., Haneya A., Lutter G., Cremer J. et al. Surgical Myocardial Revascularization with a Composite T-graft from the Left Internal Mammary Artery-Comparison of the Great Saphenous Vein with the Radial Artery. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2024;72(6):413–422. https://doi.org/10.1055/s-0043-1771358 EDN: ETQCBHEide A, Jussli-Melchers J, Friedrich C, Haneya A, Lutter G, Cremer J, et al. Surgical Myocardial Revascularization with a Composite T-graft from the Left Internal Mammary Artery-Comparison of the Great Saphenous Vein with the Radial Artery. Thorac Cardiovasc Surg. 2024;72(6):413 422. https://doi.org/10.1055/s-0043-1771358 EDN: ETQCBHAn H., Cheng D.L., Xia X.R., Li X.D., Ruan Z.H., Peng CY. PPP2CB aggravates atherosclerosis-related dyslipidemia via LOX-1/MAPK/ ERK signaling pathway. Lipids Health Dis. 2025;24(1):229. https://doi.org/10.1186/s12944-025-02647-x EDN: BKEJLPAn H, Cheng DL, Xia XR, Li XD, Ruan ZH, Peng CY. PPP2CB ag gravates atherosclerosis-related dyslipidemia via LOX-1/MAPK/ERK signaling pathway. Lipids Health Dis. 2025;24(1):229. https://doi.org/10.1186/s12944-025-02647-x EDN: BKEJLP

The authors declare that there are no conflicts of interest present.