Научный коллектив Донского государственного технического
университета под руководством к. б. н., старшего преподавателя кафедры
«Биоинженерия» Станислава Родькина провел первое в мире обзорное
исследование по изучению роли газотрансмиттеров в организме человека
при социально значимых заболеваниях. Ученые ДГТУ разработали
уникальные концептуальные схемы участия газотрансмиттеров в
процессах защиты и повреждения клеток при различных патологических
состояниях.
Основной целью научного коллектива было изучение молекулярных
сигнальных механизмов всех известных газотрансмиттеров* при
сердечно-сосудистых, почечных, ревматических, нейродегенеративных и
психических заболеваниях, а также концептуализация полученных во время
исследования результатов. Были рассмотрены все известные на сегодняшний
день газотрансмиттеры: оксид азота (NO), оксид углерода (CO), сероводород
(H 2 S) и диоксид серы (SO 2 ).
Полученные результаты послужат основой для исследований в области
кардиологии, нефрологии, ревматологии, психиатрии и нейробиологии, а также
могут быть задействованы при разработке клинически эффективных
цитопротекторных препаратов, связанных с газотрансмиттерами.
– Нам удалось концептуализировать широкий спектр газотрансмиттер-
зависимых сигнальных механизмов выживания и гибели клеток при различных
патологических состояниях. Газотрансмиттеры участвуют в патогенезе
социально значимых заболеваний, в том числе психических расстройств, широко
распространенных сегодня, – пояснил Станислав Родькин. – Кроме того, наше
исследование расширило горизонты понимания молекулярных механизмов
газотрансмиттеров, включая H 2 S, в апоптотической (запрограммированной)
клеточной гибели при различных заболеваниях.
Содержание того или иного газотрансмиттера в организме человека
может повышаться или понижаться в зависимости от типа заболевания и ткани, в
которых оно протекает. При этом сами эти газообразные молекулы могут
оказывать разные эффекты на клетку – цитопротекторные (защита клетки) либо
цитотоксические (повреждение клетки). А дисбаланс газотрансмиттеров в
организме может приводить к развитию серьезных патологий. Стоит отметить,
что многие нейродегенеративные заболевания, например, болезнь Альцгеймера,
могут быть вызваны травматическим повреждением нервной системы, в том
числе в результате черепно-мозговой травмы (ЧМТ). При ЧМТ страдает не
только центральная нервная система, но и другие системы, в частности почечная
и сердечно-сосудистая, именно поэтому лечение должно быть комплексным.
Есть основания предполагать, что лекарственные препараты, в состав которых
войдут газотрансмиттеры, будут оказывать благоприятное воздействие на
организм человека при различных заболеваниях.
– H 2 S обладает максимально выраженными цитопротективными
свойствами в сравнении с другими газотрансмиттерами при всех рассмотренных
в исследовании видах заболеваний. Эндогенный H 2 S – тот, который
вырабатывается в организме человека, может выступать в качестве
антиоксиданта, повышать уровень ферментов антиоксидантной системы защиты,
уменьшать воспаление, окислительный стресс, активацию микроглии, а также
апоптоз (см. справку), – рассказал Станислав Родькин. – При ЧМТ уровень H 2 S в
головном мозге человека обычно снижается. Основными ферментами,
ответственными за синтез сероводорода в организме человека, выступают
цистатионин бета-синтаза и цистатионин гамма-лиаза. Регулирование данных
биокатализаторов может лечь в основу разработки эффективных
нейропротекторных препаратов. Однако стоит отметить, что переизбыток H 2 S
может приводить к негативным эффектам, в частности к усилению
окислительного стресса.
Что касается NO, то, по заключению исследователей, он обладает
выраженным дуализмом в своем действии на клетки: может проявлять как
цитопротекторный эффект, так и цитотоксический в зависимости от патологии,
ткани и своей концентрации. Обычно при ЧМТ в нервной ткани увеличивается
уровень NO, что приводит к клеточной гибели, в том числе апоптозу. Этот
газотрансмиттер широко представлен в организме человека, синтезируется в
большинстве клеток и является необходимым компонентом сигнальных
процессов (см. справку).
По мнению ученых, CO, который синтезируется под действием фермента
гемоксигеназы, также уменьшает воспаление, снижает уровень апоптоза и
окислительного стресса, но не настолько ярко выражено, как H 2 S. Однако СO
имеет и обратную строну: может вызвать воспаление и окислительный стресс, то
есть проявлять цитотоксические эффекты.
SO 2 – пока наиболее малоизученный из всех газотрансмиттеров, открыт не
так давно в качестве сигнальной молекулы, обладает цитопротекторными
свойствами при сердечно-сосудистых заболеваниях.
Обзорное исследование проводилось в рамках внутреннего гранта ДГТУ
«Наука – 2030» с привлечением представителей нескольких университетов:
ученых ДГТУ и ведущих врачей Ростовского, Башкирского и Южно-Уральского
государственных медицинских университетов.
Исследование опубликовано в Journal of Molecular Sciences – в одном из
самых престижных журналов в мире по молекулярной биологии в швейцарской
базе MDPI (Q1, Scopus, WoS, IF 6,2).
Справочно
Газотрансмиттеры – молекулы веществ, находящихся при стандартных
условиях в газообразном состоянии, синтезируемые клетками живого организма,
которые принимают участие во множестве процессов в организме в норме и при
патологических состояниях.
Апоптоз – регулируемый процесс программируемой клеточной гибели, в
результате которого клетка распадается на отдельные апоптотические тельца,
ограниченные плазматической мембраной.
Микроглия – это часть вспомогательных клеток нервной ткани, имеет
мезодермальное происхождение. Представлена мелкими клетками, которые
находятся в белом и сером веществе мозга. Микроглия способна к амебовидному
передвижению и фагоцитозу.
Сигнальный путь – процесс переда информации через «цепочку» молекул
(строго от одной молекулы к другой) для реализации тех или иных
биологических эффектов, например, деления клетки либо ее гибели.
Управление информационной политики ДГТУ
Нет комментариев