Против старения зрения. Ученые показали, что белки водорослей эффективны против дегенерации сетчатки

Ученые МГУ в содружестве с коллегами обнаружили, что повреждение клеток сетчатки глаза, связанное со старением, может быть предотвращено путем ее насыщения природными антиоксидантами – каротиноидами, изначально присутствующими в зрительной системе человека. В качестве переносчика этих молекул может быть использован каротиноидсвязывающий белок AstaP из зеленых водорослей.

Показано, что каротиноид зеаксантин способен ослаблять токсические эффекты окислительного стресса в сетчатке, а белок AstaP – доставлять его в клетки этой ткани. В перспективе подобный тандем можно использовать для терапии возрастной макулярной дегенерации (ВМД) – широко распространенного заболевания, приводящего к необратимой слепоте. Результаты работы опубликованы в журнале FEBS Journal.

Именно окислительный стресс является одним из наиболее вредоносных факторов для жизнедеятельности сетчатки, так как для ее функционирования требуется максимальное (среди всех тканей организма) количество кислорода, который, взаимодействует с молекулами, постоянно облучающимися светом, и генерирует множество токсичных соединений. Большинство этих молекул сосредоточено внутри фоторецепторных дисков – замкнутых мембранных структур в зрительных нейронах, палочках и колбочках.

В здоровом глазу присутствует защитный механизм, утилизирующий эти молекулы за счет движения дисков внутри палочки и их «поедания» и «переваривания» (фагоцитоза) обслуживающими клетками пигментного эпителия сетчатки. С возрастом этот механизм ломается, компоненты дисков накапливаются, и их облучение инициирует окислительный стресс и гибель пигментного эпителия, а следом и самих зрительных нейронов. Возникающие при этом островки атрофии (т.н. географическая атрофия) проявляются как необратимая потеря центрального зрения. И такая ситуация далеко не редкость: по некоторым данным ВМД охватывает до 12% всего населения старше 40 лет.

Как же защитить сетчатку? Правильнее всего – систематически восполнять запас физиологических антиоксидантных веществ, изначально присутствующих в этой ткани. Это будет максимально эффективным решением и не будет вызывать токсических эффектов. Среди таких веществ, например, витамины С и Е. Однако более перспективными в этом смысле являются каротиноиды – компоненты желтого пятна сетчатки, способные не только нейтрализовать активные формы кислорода, но и поглощать повреждающее излучение. Проблема в том, что эти вещества нерастворимы в воде и поэтому обладают низкой биодоступностью при обычных способах введения.

• Евгений Зерний, заведующий лабораторией биомедицины НИИ Физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ

Ученые биологического факультета и НИИ ФХБ МГУ совместно с коллегами из ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» и Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН предложили новый способ направленной доставки нерастворимых каротиноидов в клетки сетчатки за счет применения каротиноидсвязывающего белка AstaP из зеленых водорослей Coelastrella astaxanthina Ki-4. Для этого была произведена оптимизация его структуры, которая сохранила способность белка удерживать каротиноид и при этом лишила его главного недоставка белковых лекарств – уязвимости к действию протеолитических ферментов тканей глаза. Проведены успешные испытания нового комплекса и показано, что активен в отношении широкого спектра активных форм кислорода и способен доставлять каротиноид непосредственно в клетки пигментного эпителия сетчатки, предотвращая их гибель в условиях фотоиндицируемого окислительного стресса.

Подобные комплексы имеют больше перспективы в качестве нейропротекторных лекарств, которых так не хватает в офтальмологии. Анатомические особенности глаза позволяют вводить препараты непосредственно в стекловидное тело, которое постепенно отдает их сетчатке, пролонгируя терапевтический эффект. В настоящее время мы проводим испытания комплекса зеаксантин-AstaP на животной модели ВМД, и первые результаты говорят о высокой эффективности доставки каротиноида.

• Светлана Сидоренко, научный сотрудник лаборатории физико-химии биологических мембран биологического факультета МГУ

Исследования проводились в рамках Междисциплинарной научно-образовательной школы МГУ «Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология» и были поддержаны Российским научным фондом.

Изображение на обложке: МГУ