Ученые из Пущино протестировали соединения, которые могут защитить нейроны от гибели при болезни Паркинсона
Ученые из Института биофизики клетки РАН ФИЦ «Пущинский научный центр биологических исследований РАН» показали эффективность природных метаболитов – лактата и пирувата – для коррекции патологических изменений митохондрий на клеточной модели болезни Паркинсона.
Болезнь Паркинсона входит в десятку тяжелых социально-значимых заболеваний, борьба с которыми направлена на улучшение качества и продолжительности жизни в пожилом возрасте. Несмотря на то, что первые свидетельства о клинических проявлениях болезни относятся к XII веку до н.э. и описаны у египетских фараонов, ее патогенез и молекулярные механизмы, приводящие к развитию неврологических нарушений, до сих пор малоизучены.
Усилия тысяч специалистов во всем мире – медиков, физиологов, нейробиологов, биохимиков – позволили сформулировать общее представление о характере изменений в мозге, которые сопровождают заболевание. Однако, эти данные представляют собой «макроскопическое» описание процесса и скорее его последствий, нежели первопричины. Необходимо выяснить, от чего погибают нейроны, продуцирующие дофамин, и что при этом происходит на клеточном и молекулярном уровнях.
Как сообщает Минобрнауки России, ученые из лаборатории внутриклеточной сигнализации Института биофизики клетки РАН в течение нескольких лет занимаются этой проблемой. Им удалось показать, что процесс гибели нейронов может быть обусловлен нарушением митофагии: механизма, обеспечивающего «очистку» клетки от поврежденных митохондрий, источников активных форм кислорода и токсичных метаболитов.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Molecular Neurobiology в январе 2022 г. (Evgeniya IFedotova et al., Lactate and Pyruvate Activate Autophagy and Mitophagy that Protect Cells in Toxic Model of Parkinson's Diseas, Mol .Neurobiol. 2022 Jan;59(1):177-190.), эти результаты были воспроизведены на клеточной модели болезни Паркинсона – культуре клеток нейробластомы и первичной культуре ткани коры мозга крыс, в которых целенаправленно имитировали нейродегенерацию и нарушение функций митохондрий веществами-блокаторами электронно-транспортной цепи.
Отталкиваясь от своих ранее полученных результатов, исследователи протестировали соединения, которые снижают уровень повреждений клеток, активируя митофагию. Такими веществами оказались наши естественные метаболиты, образующиеся в клетках при энергетическом обмене – лактат (молочная кислота) и пируват – пировиноградная кислота.
«Добавление лактата и пирувата к клеточной культуре с развивающимися дегенеративными изменениями в миллимолярных концентрациях, сопоставимых с физиологическим уровнем, вызвало активную атаку «санитаров клетки», лизосом, на поврежденные митохондрии», – рассказала кандидат биологических наук, младший научный сотрудник лаборатории внутриклеточной сигнализации ИБК РАН ФИЦ ПНЦБИ РАН Евгения Федотова.
В этой работе использован целый комплекс современных методов клеточной биологии, позволяющих в режиме реального времени наблюдать внутриклеточные события. Как отмечают ученые, говорить о клиническом применении полученных результатов еще рано. Остается нерешенным главный вопрос – как обеспечить адресность воздействия на поврежденные нейроны, не затрагивая метаболизм здоровых клеток.
Полученные результаты открывают возможность использования природоподобных соединений для коррекции, казалось бы, необратимых нарушений в популяциях нервных клеток. Исследование ученых может быть полезно фармакологам и клиницистам.
