23 августа 2019, пятница, 05:35
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

26 февраля 2016, 09:04

Кислородное голодание против дефектных митохондрий

Митохондрии в клетке (отмечены красным)
Митохондрии в клетке (отмечены красным)
NICHD/U. Manor/Flickr

Специалист по биологии митохондрий Вамси Мутха (Vamsi Mootha) из Гарвардской медицинской школы и его аспирант Иша Джайн (Isha Jain) с группой коллег предложили новый метод терапии митохондриальных болезней, основанный на помещении организма в среду с малым содержанием кислорода. Пока положительный эффект кислородного голодания продемонстрирован в экспериментах на животных.

Митохондрии – клеточные органы, занятые превращением поступающих питательных веществ в молекулы АТФ, которые служат универсальным запасом энергии для всех процессов в организме. В митохондриях имеется собственная ДНК с 37 генами, еще часть генов, определяющих работу митохондрий, перенеслись в ядерный геном. Ряд мутаций, происходящих в этих генах, приводит к появлению митохондриальных заболеваний. Обычно аномально работающие митохондрии производят свободные радикалы, которые повреждают клетку, нарушают течение ряда важных процессов и ускоряют старение клетки. При митохондриальных болезнях часто в клетках присутствуют митохондрии как с нормальным, так и с дефектным геномом (так называемая гетероплазмия), поэтому какое-то время нормальные митохондрии удовлетворяют потребности организма, но рано или поздно количество мутировавших митохондрий настолько возрастает, что они начинают влиять на организм.

Для митохондриальных болезней характерны миопатия, гипотония, низкая толерантность к физической нагрузки, нарушения сердечного ритма, атрофия зрительного нерва, нарушения перистальтики и работы желез внутренней секреции. Частота наследственных болезней, связанных с мутациями в митохондриальной ДНК составляет 1 на 5000 новорожденных. Лечение митохондриальных заболеваний на данный момент известно лишь симптоматическое. Сейчас активно обсуждается применение донорства митохондрий, которое позволит предотвратить появление этих болезней у новорожденных.

Вамси Мутха, Иша Джайн и их коллеги использовали популярный инструмент редактирования генома CRISPR, чтобы отключить 18 тысяч генов, связанных с деятельностью митохондрий и энергетическим обменом клетки. Исследователи хотели выяснить, в каких случаях клетки могут выжить при отравлении продуктами деятельности дефектных митохондрий. В итоге они обнаружили важную роль гена Гиппеля-Линдау (Von Hippel–Lindau, VHL), который кодирует белок, останавливающий клеточный ответ на гипоксию. При дезактивации гена VHL животные реагируют так, будто они живут в среде с низким содержанием кислорода.

В эксперименте на рыбках данио рерио с дефектными митохондриями отключение VHL, как обнаружили исследователи, продлило им жизнь почти вдвое. Затем были проведены опыты на мышах, у которых митохондриальный геном был изменен таким образом, чтобы имитировать человеческое митохондриальное заболевание, известное под названием синдром Лея. При данном синдроме нарушение энергетического обмена в организме приводит к появлению очагов некроза в стволе мозга и мозжечке и замещению погибших нервных клеток на нейроглию. У больных появляется слабость, тошнота, гипотония, тремор в конечностях, нарушения координации движений, атрофия зрительного нерва и другие признаки поражения нервной системы. Заболевание быстро прогрессирует. В течение пары лет после начала болезни наступает смерть от паралича дыхательного центра мозга. Чаще всего болезнь проявляется у детей до трех лет, но есть случаи заболевания подростков и взрослых.

Ученые поместили мышей с синдромом Лея в среду, где содержание кислорода соответствовало его уровню на вершине Монблана (4810 метров над уровнем моря). В этих условиях мыши с дефектными митохондриями жили более полугода, тогда как в контрольной группе продолжительность жизни составила около двух месяцев.

Механизм, который продлевает жизнь животных с митохондриальными болезнями в условиях кислородного голодания, пока не выяснен учеными. Они связывают обнаруженный эффект с тем, что при гипоксии митохондрии синтезируют меньше АТФ, а значит и меньше губительных для клетки свободных радикалов (в случае дефектных митохондрий). Возможно также, что при недостатке кислорода в митохондриях активизируются альтернативные пути синтеза АТФ.

Исследователи предупреждают, что при помощи людям с митохондриальными заболеваниями нужно будет тщательно соизмерять пользу и потенциальный вред от кислородного голодания. Непрерывная длительная гипоксия может вызывать рост опухолей. Поэтому на следующем этапе своей работы Мутха и его коллеги намерены исследовать на животных эффективность периодической гипоксии. Если она тоже будет облегчать состояние особей с дефектными митохондриями, то ее можно будет применить и для людей, например, помещая больного в гипоксическую камеру на ночь. В любом случае обнаруженное явление очень важно, так как на данный момент не существует эффективных способов лечения митохондриальных заболеваний.

О результатах исследования сообщается в журнале Science.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Металлургия Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.