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.

Евгения Федотова проводит анализ прижизненного изображения клеточной культуры

Евгения Федотова проводит анализ прижизненного изображения клеточной культуры

 

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 мало изучены.

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.

 

Информация и фото предоставлены пресс-службой Минобрнауки России