Международный коллектив исследователей при участии сотрудников из Института экспериментальной и теоретической биофизики РАН (ИТЭБ РАН) в Пущино предложил лечить острый панкреатит препаратами, действующими на клеточном уровне.
Ученые провели ряд опытов на клетках поджелудочной железы мышей и человека, а также эксперименты на животных, и показали, что этот каскад событий характерен для всех моделей развития острого панкреатита. Причем, эти процессы у мышей и человека идентичны.
Развитие острого панкреатита приводит к нарушению производства АТФ — источника энергии для клеток, из-за чего и происходит их гибель. Ученые выяснили, что причина кроется в отказе митохондрии. Дело в том, что важную роль в развитии панкреатита играет нарушение обмена ионов кальция, которые в норме являются важными медиаторами секреции пищеварительных ферментов. Во время острого панкреатита начинается усиленный выход кальция из внутриклеточный хранилищ, его концентрация внутри клеток становится критической. Митохондрии, которые обычно депонируют лишний кальций, не справляются с перегрузкой, открывают пору (МРТ-пора) и выбрасывают излишек кальция во вне. Мембрана митохондрии при этом разрывается, и вслед за этим прекращается синтез АТФ.
Авторы работы предположили, что повышение концентрации АТФ может как-то изменить процессы, происходящие в клетке после открытия поры. И эксперимент это подтвердил: добавление АТФ (Аденозинтрифосфат - нуклеозидтрифосфат, выполняющий важную роль в обмене энергии и веществ в организмах, является универсальным источником энергии для всех биохимических процессов) внутрь клетки предотвращает развитие неправильного клеточного ответа, и как следствие, предупреждает обширный воспалительный ответ.
А что если остановить открытие самой этой поры в мембране митохондрии? Чтобы найти ответ на вопрос, ученые провели опыты на мышах-нокаутах, у которых выключен белок, регулирующий МРТ-поры - циклофилин Д. Оказалось, что эти генетически модифицированные мыши легче переносят кальциевый стресс, у них не так часто нарушается работа митохондрий в клетках. На мышах-нокаутах опробовали четыре основных типа панкреатита человека и показали, что развитие заболевания идет медленнее. Заметно снижается активность миелопироксидазы, которая служит маркером воспаления в печени и легких. Уровень АТФ в клетках при этом не снижается. А число погибших клеток, наоборот, уменьшается.
«Блокирование этой поры в митохондриях может предотвратить некроз клеток поджелудочной железы, что и было продемонстрировано в этом исследовании на нескольких моделях развития острого панкреатита», — рассказала об исследовании научный сотрудник лаборатории фармакологической регуляции клеточной резистентности ИТЭБ РАН Ирина Одинокова.
«Пущинский биологический научный центр сформировался на базе института теоретической и экспериментальной биофизики. С 1964 года часть лабораторий института положила начало направлениям РАН. Широта и практическая направленность фундаментальных исследований подняли достижения коллектива института на международный конкурентный уровень, - сказал заместитель Председателя Правительства Московской области – министр инвестиций и инноваций МО Денис Буцаев. – Что касается новых разработок, известный факт, что панкреатит может спровоцировать появление такого тяжелого заболевания как сахарный диабет – заболевания, которое входит в перечень социально-значимых заболеваний в Российской Федерации. Поэтому поиски новых, эффективных и надежных методов лечения панкреатита - одна из важных и актуальных задач для ученых-биофизиков», - добавил куратор инновационного блока Подмосковья.
Открытие навело исследователей на мысль о том, что открытие поры в мембране митохондрии можно предотвратить лекарственными препаратами: ингибиторами МРТ, а именно DEB025 и TRO40303.
Результаты их работы опубликованы в ведущем международном журнале в области гастроэнтерологии Gut (импакт-фактор — 14,9).
Справочно
Институт теоретической и экспериментальной биофизики Российской академии наук (ИТЭБ РАН) создан в 1919 году в системе Народного комиссариата здравоохранения. В 1952 году Институт биологической физики был воссоздан в системе Академии наук СССР. Позднее он был первым научным учреждением биологического профиля в Пущине. Основные направления деятельности Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института теоретической и экспериментальной биофизики Российской академии наук: исследование нелинейных процессов в биологических системах, использование результатов фундаментальных исследований в биологии, биомедицине и охране окружающей среды, исследование механизмов реакции биологических систем от молекулярного до организменного уровня на воздействия различной природы (биологические, химические и механические, а также ионизирующие и неионизирующие излучения), использование результатов фундаментальных разработок в биологии, медицине и нанотехнологиях.
Пресс-служба Министерства инвестиций и инноваций Московской области, Юлианна Милевская, тел. +7 (498) 602-0791, [email protected]
