КОНЦЕПТУАЛЬНІ ЗАСАДИ ЗАСТОСУВАННЯ МЕТОДОЛОГІЇ СИСТЕМНОЇ БІОМЕДИЦИНИ ДЛЯ АНАЛІЗУ РОЗВИТКУ СЕРЦЕВО-СУДИННИХ ЗАХВОРЮВАНЬ

O. P. Mintser; V. M. Zaliskyi

doi:10.11603/mie.1996-1960.2018.4.9842

Автор(и)

O. P. Mintser Національна медична академія післядипломної освіти імені П. Л. Шупика https://orcid.org/0000-0002-7224-4886
V. M. Zaliskyi Національна медична академія післядипломної освіти імені П. Л. Шупика

DOI:

https://doi.org/10.11603/mie.1996-1960.2018.4.9842

Ключові слова:

системна біомедицина, серцево-судинні захворювання, робастність біологічних систем, емерджентність систем, фундаментальні напрями, концептуальні аспекти

Анотація

Зроблено спробу пов'язати основні концептуальні підходи системної біології: побудова мереж, модульне мислення, емерджентність, а також — біологічні обмеження взаємодії та робастність з клінічною медициною. За допомогою цих концептуальних підходів пояснено зростання робастності (біологічної стійкості) та стабільності в процесі розвитку кардіологічних захворювань. Проаналізовано можливі шляхи від модульної активації до клінічного фенотипу. Постулюється, що системно-медичні та системно-біологічні дослідження мають вирішальне значення для забезпечення успіху зусиль у ранній діагностиці та персоналізованому лікуванні пацієнтів із серцево-судинною патологією. Вони повинні визначити пріоритети та призвести до досягнення конкретних і реалістичних цілей щодо стратегій втручання в профілактику серцево-судинних захворювань.

Показано також, що системно-медичні уявлення забезпечують більш глибоке розуміння того, які фактори ризику потребують найбільшої уваги, які медикаментозні підходи будуть найбільш ефективними та здійсненними в умовах обмежених ресурсів часу і коштів.

Нарешті, зроблено висновок, що розроблення узгоджених ключових показників є важливим наступним кроком системних досліджень. Узгодження основних показників забезпечить ефективний моніторинг перебігу ішемічної хвороби серця та оцінювання динаміки факторів ризику.

Посилання

Mintser O. P., Zaliskyi V. M. (2018). Kardiolohichni aspekty merezhevoi medytsyny [Cardiologic aspects of network medicine]. Medichna mformatika ta mzheneriya (Medical Informatics & Engineering), 3, 17-27. [In Ukrainian].

Zalesskiy V. N., Movchan B. A. (2012). Personalizirovannaya meditsina: perspektivyi ispolzovaniya nano biotehnologiy [Personalized medicine: prospects for the use of nano biotechnology]. Ukrainskiy meditsinskiy chasopis (Ukrainian Medical Chronicle), 1(87), 38-42. [In Russian]. 3. Mintser O. P., Babintseva L. Yu., Kharchenko N. V. (2018). Shchodo paradyhmy poiednannia systemno-biolohichnykh i systemno-medychnykh uiavlen dlia formuvannia novoho pohliadu na diahnostyku ta likuvannia ishemichnoi khvoroby sertsia [About the paradigm of combining system-biological and systemic-medical representations for forming a new look at diagnostics and treatment of ischemic heart disease]. Medichna mformatika ta mzheneriya (Medical Informatics & Engineering), 1, 5-12. [In Ukrainian].

Zalesskiy V. N., Dyinnik O. B. (2007). Koronarnaya tomograficheskaya diagnostika: novyie metodyi vizualizatsii v klinike [Coronary tomographic diagnosis: new imaging techniques in the clinic]. Kyiv: VIPOL, (312). [In Russian].

Zalesskiy V. N., Gavrilenko T. P. (2008). Autoimmunnyie i immunovospalitelnyie protsessyi pri ateroskleroze, ego nutrientyi profilaktika i terapiya: monografiya [Autoimmunnyie i immunovospalitelnyie protsessyi pri ateroskleroze, ego nutrientyi profilaktika i terapiya: monografiya]. Kyiv: VIPOL, (591). [In Russian].

Abbott R. (2006). Emergence explained: abstractions: getting epiphenomena to the real work. Complexity, 12, 13-26.

Ahn A.C., Tewari M., Poon C.S., et al (2006). The limits of reductionism in medicine. PLoS Med, 3, e208.

Ahn A.C., Tewari M., Poon C.S., et al (2006). The clinical applications of a systems approach. PLoS Med, 3, e209.

Alon U. (2007). An Introduction to Systems Biology: Design Principles of Biological Circuits. Chapment and Hall. Boca Raton, USA.

Assimes T.L., Roberts R. (2016). Genetics: implications for prevention and management of coronary artery disease. J. Am.Coll.Cendiol, 68(25), 2797-2818.

Azeloglu E.U. (2015). Signaling network // Cold Spring Harbor Perspect. Biol., 7(4), 005934.

Barabasi A.L., Oltvai Z.N. (2004). Network biology: understanding the cell's functional organization. Nat. Rev. Genet., 5, 101-113.

Barabasi A.L., Gulbance N., Loscalzo J. (2011). Network medicine: a network based approach to human diseases. Nat. Rev. Genet., 12, 56-68.

Bhalla U.S., Iyengar R. (1999). Emergent properties of network of biological signaling pathways. Science, 283, 381-387.

Bjorkeyren J.L.M., Kovacic J.C., Dudley J.T., et al (2015). Genome wide significant loci: how important are they? J. Am. Coll. Cardiol., 65, 830-845.

Bielekova B., Vodovotz Y., Hallenbeck J. (2014). How implementation of systems biology info clinical trials accelerates understanding of diseases. Front. Nenrol., 5, 102.

Boudoulas K.D., Leier C.V., Geleris P. et al (2015). The shortcomings of clinical practice guidelines. Cardiology, 130, 187-200.

Capra F., Luisi P.L. (Eds.) (2014). The System View of Life, a Unifying Vision. Cambridge University Press, UK.

Eungdamrong N.S. (2004). Modeling and signaling network. Biol. Cell., 96(5), 355-362.

Frueh J., Maimari H., Lui Y., et al (2012). Systems and synthetic biology of the vessel wall. FEBS Lett., 586, 2164-2170.

Green S. (2014). Systems Biology and the Quest for General Principles, a Philosophical Analysis of Methodological Strategies in systems biology. Ph.D. Dissertation. Aarhus University, Denmark.

Green S., Jones N. (2016). Constraint based reasoning for search and explanation: strategies for understanding variations and patterns in biology. Dialectical, 70, 343374.

Greenhaff P.L., Hargreaves M. (2011). System biology in human exercise physiology: is it something different from integrative physiology. J. Physiol., 589(P+5), 1031-1036.

Hooker C. (2013). On the import of constraints in complex dynamical systems. Found. Sci., 18, 757-780.

Johuson K.W., Shammer K., Glicksberd B.S. et al (2017). Enabling precision cardiology thorny milt scale biology and system medicine. JACC Basic Transl. Sci., 2(3), 311-327.

Joyner M.J., Pedersen B.K. (2011). Ten questions about systems biology. J. Physiol., 589. (P+5), 1017-1030.

Joyner M.J. (2015). Has neo - Darwinism failed clinical medicine: does system biology have to? Prog. Biophys. Mol. Biol., 117, 107-112.

Khera A.V., Emdin C.A., Drake I. et al (2016). Genetic risk adherence to a healthy lifestyle, and coronary disease. N.Engl. J.Med., 375, 2349-2358.

Kitano H. (2004). Biological robustness. Nat. Rev. Genet., 5, 826-837.

Krohs U., Callebant W. (2007). Data without models merging with without data. In Book: Boogerd F.C., Bruggeman F.J., Hofmeyr J.H.S., Westerhoff H.U. (Eds.) Systems Biology : Philosophical Foundation. Amsterdam: Elsevier.

Kuster D.M., Merkus D., van der Velden J., et al (2011). Integrative physiology 2.0.: integration of systems biology into physiology and its application to cardiovascular homeostasis. J. Physiol., 589(P+5), 1037-1045.

Lam M.P.Y., Ping P., Murphy E. (2016). Proteomics research in careliovasenlan medicine and biomarker discovery. J. Amer. Cardiol., 68, 2819-2830.

Li X., Yang Z., Wang Z., et al (2014). Shear stress in atherosclerotic plague determination. DNA Cell Biol., 33, 830-838.

Louridas G.E., Lourida K.G. (2012). A conceptual paradigm of heart failure and systems biology approach. Int. J. Cardiol., 159, 5-13.

Louridas G.E., Louridas A.G. (2012). Impact of chaos in the progression of heart failure. J. Appl. Sci., 2, 24-30.

Louridas G.E., Lourida K.G. (2014). Heart failure: a complex clinical process interrupted by systems biology approach and network medical. Anadolu Kardiyol. Derg., 14, 178-185.

Louridas G.E., Lourida K.G. (2015). System biology and clinical phenotypes of heart failure syndrome. J. Am. Coll. Cardiol., 65, 1269-1270.

Louridas G.E., Lourida K.G. (2015). Progressive nature of beart failure and systems biology. Int. Cardiovasc. Forum., 3, 27.

Louridas G.E., Lourida K.G. (2016). Heart failure in patients with preserved ejection fraction: questions concerning clinical progression. J. Cardiovascular Dev. Dis., 3, 27.

Louridas G.E., Lourida K.G. (2017). Conceptual foundations of system biology explaining complex cardiac diseases. Healthcare (Basel), 5(1), 10.

Louridas G.E., Lourida K.G. (2017). The complex cardiac atherosclerotic disorder: the elusive role of genetics and the new consensus of systems biology approach. J.Adv. Ther. Med. Innov. Sci., 2, 10-17.

Mann D.L., Bristow M.R. (2005). Mechanisms and models in heart failure: the biomechanical model and beyond. Circulation, 111, 2837-2849.

Maron B.A., Legrold J.A. (2016). Systems biology: an emerging strategy for discovering novel pathogen etic mechanisms that promote cardiovascular disease. Glob. Curdiol. Sci. Proct., 3, e201627.

Noble D. (2012). A theory of biological relativity: no privileged level of causation. Interface Focus, 2, 55-64.

Nahrendart M., Frantz S., Swirski F.K., et al (2015). Imaging systemic in inflammatory networks in ischemic heart disease. J. Am. Coll. Cardiol., 65, 1583-1591.

Saks V., Moude C., Guzun R. (2009). Philosophical basis and some historical aspects of systems biology. Int. J. Mol. Sci., 10, 1161-1192.

Sautovito D. Egea V.,Weber C. (2015). DNA mutilation and epigenetics: exploring the terra incognita of the atherosclerotic landscape. Eur. Heart J., 36(16), 956-958.

Shinbane J.S., Saxon L.A. (2016). Digital monitoring and care: virtual medical. Trends Cardiovascular. Med., 26(8), 722-730.

Song H.K., Hong S.E., Kim T., et al (2012). Deep RNA Sequencing reveals novel cardiac transcriptome signature for physiological and pathological hypertrophy. PLoS ONE, 7, e35552.

Ussher J.R., Elmariah S., Gerechen R.E., et al (2016). The emerging role of metabolomics in the diagnosis and prognosis of cardiovascular disease. J. Am. Coll. Cardiol., 68, 2850-2870.

Van der Greet J., Haukemeier T., Mc Burney R.N. (2006). Metabolomics based systems biology and personalized medicine. Pharmacogenomics, 7, 1087-1094.

Van Gelder J.C., Hobbert A.H., Marcus E.G., et al (2016). Tailored treatment strategies: a new approach for modern management of atrial fibrillation. J. of Intern. Med., 2016(5), 457-466.

Wagner G.P., Pavliee V. M., Cheverud J.M. (2007). The road to modulatory. Nat. Rev. Genet., 8, 921-931.

Wang J., Li Z., Chen J., et al (2013). Metabolomics identification of diagnostic place biomarkers in human with chronic heart failure. Mol. Biosyst., 9, 2618-2626.

Wolkenhauer O. (2014). Why model? Front Physiol., 5, 21.