Паровозик из МГУ тащит лекарство в митохондрию

Митохондриальный антиоксидант может справиться с пиелонефритом без антибиотиков

Ученые МГУ нашли соединение, которое справилось со смертельной инфекцией почек у крыс. Один его компонент проходит внутрь митохондрии, другой – гасит окислительный стресс.

Пиелонефрит – грозное инфекционное заболевание почек, которое в принципе лечится антибиотиками. Однако зачастую болезнь и ее лечение не проходят бесследно: клетки почек необратимо повреждаются, на органе остаются рубцы, а его работа может давать сбой, приводящий к летальному исходу.

Ученые МГУ им. М.В. Ломоносова раскрыли причину подобных осложнений и нашли вещество, способное вылечить болезнь даже без антибиотиков.

Результаты их исследований опубликованы в престижном научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (PNAS).

Исследователи изучили действие различных антиоксидантов на течение болезни, как in vitro (в пробирке), так и в организме животных (крыс). Клетки многих органов, в том числе почек, при многих серьезных заболеваниях испытывают так называемый окислительный стресс: иммунная система расправляется с чужеродными объектами с помощью специальных ферментных систем, по сути отравляя и сжигая их. «Военные действия» затрагивают и своих: в митохондриях, «энергетических фабриках» клеток, начинаются серьезные сбои, а на уровне органа – сильнейшее воспаление.

Группа исследователей из МГУ использовала оптимальную композицию (SkQR1) из двух химически соединенных друг с другом компонентов.

Первый, производное красителя родамина, способен пройти через мембраны митохондрий, а второй, антиоксидант на основе хинона, — погасить окислительный «пожар» внутри этих органелл.

«Производное родамина мы взяли в качестве некоего «паровоза», который проходит внутрь митохондрий, — объясняет руководитель исследования, заведующий лабораторией структуры и функций митохондрий НИИ физико-химической биологии МГУ Дмитрий Зоров. – К этому паровозу можно прицепить вагон – любое полезное лекарство. В нашем случае это антиоксидантная молекула, хинон. «Паровоз» затягивает «вагон» внутрь митохондрии. При этом концентрация лечебных молекул в митохондрии будет в 1000 раз выше, чем вне ее».

Результаты действия этой связки оказались впечатляющими.

80% крыс, получивших летальное по своим последствиям инфекционное поражение почек, выжили и хорошо себя чувствовали.

Исследовав их почки, ученые выяснили, что те были почти полностью здоровы. В контрольной же группе крыс погибли все животные. «У нас в арсенале около полутора десятков антиоксидантов, и одно вещество оказалось очень эффективным. Возможно, дело не только в его антиоксидантных свойствах – точный механизм нам еще предстоит выяснить», – комментирует Зоров.

Участники исследования – Егор Плотников и Светлана Галкина из НИИ физико-химической биологии им. Белозерского МГУ, Мария Моросанова, Ирина Певзнер, Любава Зорова, Василий Манских из Mitoengineering Research Institute и академик РАН Владимир Скулачев, директор НИИ ФХБ.

Стоит отметить, что чисто российскому коллективу ученых редко удается опубликовать свою работу в таком престижном научном журнале, как PNAS. «Работы, успешно прошедшие все сита, чаще всего сделаны группами, в которые так или иначе входят американцы», – говорит Зоров. По его словам, у российских групп часто «заворачивают» статью на рецензировании. Но в этот раз все обошлось. «Рецензенты дали 60 дней на подготовку ответа на замечания и проведение дополнительных исследований. В российских условиях такая дополнительная работа заняла бы как минимум год. Нам пришлось придумать максимально простую аргументацию и поставить опыты в течение короткого времени, написав огромный, на 15 страницах, ответ, который, к счастью, снял все вопросы», – вспоминает Зоров.

В более ранних исследованиях группы SkQR1 оказался эффективным и против других болезней. Во-первых, речь идет о травмах, когда в кровь из мышц выделяется белок миоглобин – он физически и химически уничтожает почечные канальцы, а итог – острая почечная недостаточность. Это касается, в частности, компрессионных травм (к примеру, если конечности зажало при обвале дома после землетрясения), некоторых спортивных травм (разрывы сухожилий), а также ранений, полученных при военных действиях.

Введение препарата крысам после травмы предупреждает развитие грозного осложнения и спасает их от неминуемой гибели, пишут российские ученые в журнале Biochim Biophys Acta

Во-вторых, что не явилось неожиданностью, митохондриальные антиоксиданты оказались очень эффективными при экспериментальном инсульте мозга.

Причем именно с инсультов Зоров с коллегами начали изучать необычное действие препарата. Обнаружилось, что тот действует скорее не на мозг, а на почки, причем в данном конкретном случае стимулирует выделение особого гормона – эритропоэтина, серьезно нивелируя последствия инсульта. Эти результаты изложены в статье в журнале PLoS One. «Мы показали, что происходит некое «общение» между органами: чтобы починить мозг, надо поработать над почками», – говорит Зоров.

До сих пор все работы проводились на крысах, но ученые уверены в перспективах своего соединения для лечения больных. «Наши опыты показали: для лечения достаточно ничтожных доз препарата, в этих количествах он абсолютно нетоксичен. Конечно, если проводить доклинические и клинические исследования, придется подробнее изучать его другие свойства, включая всю фармакологию и токсикологию, но то, что животные после приема препарата при нескольких патологиях выживают и выздоравливают – это установленный факт», – с уверенностью говорит Зоров.