Чтобы многоклеточный организм
успешно функционировал, клеткам в его составе постоянно требуется обмениваться
актуальной информацией, подобно тому, как мы посылаем друг другу сообщения в
соцсетях. Чтобы избежать информационного хаоса, и сообщения на тему погоды не
попали в топик, например, криминальных новостей, у клеток в ходе эволюции
образовались специализированные структуры на их поверхности, каждая из которых
распознаёт конкретный сигнал-сообщение. Эти структуры – клеточные рецепторы.
Наука о рецепторах относительно молодое направление, так что постоянно
дополняется новыми открытиями касательно «межклеточного общения».
Одно из таких открытий, статья по
которому недавно вышла в авторитетном международном журнале Archives of Biochemistry
and Biophysics,
принадлежит группе учёных из Института теоретической и экспериментальной
биофизики РАН под руководством Юрия Моисеевича Кокоза.
Исследователи обнаружили наличие
на кардиомиоцитах – клетках, входящих в состав сердца, трёх подтипов
альфа2-адренорецепторов (А, В и С), которые ответственны за синтез молекулы
оксида азота (NO)
и снижение уровня ионов внутриклеточного кальция. Оба эти компонента необходимы для штатной работы сердца. Оксид
азота - известный в науке миорелаксант, он приводит к расслаблению сердечной
мышцы и её эффективному отдыху от нагрузок. Ионы кальция необходимы для запуска
сокращения мышечных клеток. В ходе сокращений концентрация кальция в клетках то
многократно возрастает, то снижается до фоновых значений. В различных
патологических состояниях (гипертензия, гипертрофия миокарда, аритмии) механизм
утилизации кальция из внутриклеточной жидкости страдает, и избыточный кальций
начинает накапливаться в клетке. Это может привести к явлению апоптоза –
«самоубийства» клетки, что прямо влияет на жизнеспособность организма.
Науке давно известно, что белки
нашего организма (а рецепторы – это всегда белковые молекулы) регулярно
обновляются с той или иной скоростью. Отработанные рецепторы, то есть те,
которые перестали участвовать в восприятии
сигналов, направляются внутрь клетки для дальнейшей разборки на составные
элементы (аминокислоты).
В ходе исследования удалось
установить, что у животных, страдающих сердечными недугами, синтез
альфа2-адренорецепторов повышен, но, несмотря на это, увеличен и распад, по
меньшей мере, А-подтипа. Кроме того, оказалось, что, способность активатора
альфа2-адренорецепторов фармакологического агента гуанабенца стимулировать
синтез оксида азота и снижать уровень кальция в кардиомиоцитах SHR экстремально подавлена.
Комментирует первый автор
исследования, ведущий научный сотрудник ИТЭБ РАН Юрий Моисеевич Кокоз:
«Мы обнаружили, что у
спонтанно-гипертензивных крыс линии SHR (это модель животных
для изучения сердечно-сосудистых и некоторых эндокринных заболеваний, у
таких крыс с раннего возраста кровяное давление намного выше, чем у их диких
собратьев) – количество рецепторов альфа2А и альфа2В подтипов существенно выше,
чем у животных, имеющих нормальное кровяное давление. Однако при этом их рецепторные молекулы живут существенно меньше. То есть рецепторов много, но они
неэффективны. Почему так происходит, ещё предстоит выяснить. По-видимому, у SHR крыс запускается какой-то компенсаторный
механизм, который увеличивает количество белка этих рецепторов, однако, как
показывают результаты исследования, этот механизм всё равно не функционален. То
есть у SHR
дело не столько в абсолютном количестве этих рецепторов, сколько в дефиците
передачи сигналов. Условно говоря, сообщение в почту приходит, но попадает в
папку «Спам», и информация адресатом всё равно не воспринимается».
Является ли обнаруженное снижение
работоспособности альфа2-адренорецепторов причиной или же следствием развития
патологии в сердце спонтанно-гипертензивных крыс, ещё только предстоит установить.
Однако полученные результаты открывают новые перспективы эффективного
управления сократимостью сердечных клеток.
«Повышение работоспособности альфа2-адренорецепторных сигнальных путей может
рассматриваться как одно из перспективных направлений защиты сердца от
кальциевых перегрузок, имеющих место при возникновении и развитии
сердечно-сосудистых патологий. Кроме того, активация разных подтипов
альфа2-адренорецепторов высокоспецифичными соединениями может помочь снизить
возможные побочные эффекты от применяемых в клинической практике так называемых
«общих» активаторов, задействующих работу сразу всех подтипов», - отмечает
Юрий Моисеевич Кокоз.
Источник: Kokoz YM, Evdokimovskii EV, Maltsev AV. Upregulation of α2-adrenoceptor
synthesis in SHR cardiomyocytes: Recompense without sense - Increased amounts,
impaired commands. Arch Biochem Biophys. 2019 Oct 15;674:108109. doi: 10.1016/j.abb.2019.108109.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31541620
Материал подготовила: Наталья Быкова
Пресс-служба ИТЭБ РАН, iteb-press@yandex.ru