Ученые биологического и химического факультетов МГУ при поддержке Междисциплинарной научно-образовательной школы МГУ «Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология» продемонстрировали новые свойства лекарственного препарата варфарина, препятствующего тромбозу, изучая его действие на модельном объекте – дрозофиле. Результаты исследования опубликованы в статье в International Journal of Molecular Sciences.
У позвоночных процесс свертывания крови происходит с участием витамина К, необходимого для синтеза К-зависимых белковых факторов свертывания крови. Именно поэтому при его дефиците возникает повышенная кровоточивость. Однако этим функция витамина К в организме позвоночных не ограничивается: он также участвует в целом ряде важнейших процессов, таких как образование костей, обмен кальция, функционирование нервной системы. Запасы витамина К быстро истощаются без регулярного приема с пищей, поскольку в реакциях, задействующих витамин К, последний окисляется и становится неактивным. В то же время окисленный витамин К способен восстанавливаться в активную форму в ходе циклической реакции. Цикл витамина К позволяет многократно использовать небольшое количество микроэлемента, обеспечивая временную защиту от дефицита витамина К в случае недостатка питания.
Синтетический аналог природного витамина К — медицинский препарат викасол — традиционно применяют в медицинской практике как коагулянт. Недавние исследования также показывают, что витамин К в небольших дозах положительно влияет на когнитивные функции в пожилом возрасте и улучшает состояние пациентов при болезнях Альцгеймера и Паркинсона. В то же время высокие дозы витамина К могут иметь негативные эффекты для клеток. Излишнее свертывание крови приводит к образованию тромбов. Для ингибирования активности витамина К применяют препарат варфарин, который подавляет циклическую реакцию восстановления окисленной формы витамина К.
Функционирование цикла витамина К до конца не изучено, так же как не изучены побочные эффекты лекарственных препаратов, влияющих на его активность, таких как варфарин и его аналоги. В такого рода исследованиях важную роль играют модельные животные, на которых тестируют препараты. Однако в случае с варфарином позвоночные модели не подходят, так как антикоагулирующее действие варфарина может привести к гибели животного. Поэтому в качестве модельных животных часто используют беспозвоночных, у которых система свертывания крови отличается от таковой у млекопитающих. Одним из наиболее хорошо изученных модельных беспозвоночных является плодовая мушка дрозофила.
В своем исследовании ученые показали, что в организме дрозофилы синтетический аналог витамина К, викасол, превращается в животный витамин К. А варфарин, как и у животных, может снижать количество активного витамина К у дрозофилы, что доказывает наличие цикла витамина К у плодовой мушки. Стоит отметить, что в своем исследовании ученые впервые применили варфарин при работе с дрозофилой.
«Нам удалось впервые показать, что цикл витамина К действительно функционирует у дрозофилы, – говорит один из ведущих авторов работы, аспирант биологического факультета МГУ Анна Лавренова. – Мы подобрали оптимальные дозы варфарина, которые не вызывают гибель мух, как это происходит у позвоночных, а наоборот, нейтрализуют негативное действие витамина К. Это делает дрозофилу удобной моделью для детального изучения in vivo механизмов функционирования цикла витамина К».
Данная работа продемонстрировала, что дрозофила как модель имеет неоспоримые преимущества перед позвоночными моделями, поскольку варфарин не имеет такого же количества побочных эффектов, как у позвоночных. Кроме того, на дрозофиле можно будет выявить другие эффекты варфарина, не связанные с антикоагуляцией.
Информация предоставлена пресс-службой МГУ
Источник фото: ru.123rf.com
