Ученые разобрались в молекулярных основах «болезни молодых спортсменов»
27 января
10 минут
Полина Гершберг
2186

Ученые разобрались в молекулярных основах «болезни молодых спортсменов»

4.9

Новый препарат может дать надежду на лечение опасного для молодых людей заболевания сердца, которое чревато внезапной смертью в отсутствие симптомов-предвестников.

Известный венгерский футболист Миклош Фехер умер от гипертрофической кардиомиопатии прямо во время матча.
Известный венгерский футболист Миклош Фехер умер от гипертрофической кардиомиопатии прямо во время матча /© Championat

Гипертрофическая кардиомиопатия — наиболее распространенная генетическая болезнь сердца и ведущая причина внезапной смерти от причин, связанных с сердечно-сосудистыми болезнями среди молодых людей и спортсменов. При этом заболевании диагностируются такие симптомы, как нарушение сердечного ритма, утолщение стенки желудочка сердца. Как правило, больной ощущает одышку, слабость, может упасть в обморок, но почти в трети случаев первое и единственное проявление болезни — внезапная смерть.

Почему наше сердце постоянно бьется? За это отвечают клетки сердечной мышцы. Чтобы держать ритм, они должны работать слаженно, а для этого важна синхронная работа белков. Подобно целому ряду молекулярных моторов, которые включаются и выключаются, эти белки заставляют сердечные клетки сокращаться, а затем расслабляться.

Результаты нового исследования показывают, что это регулирование сокращения сердечной мышцы путем контроля активности белка, называемого миозином, основным сократительным белком сердечной мышцы, — эволюционный механизм, прослеживающийся у разных видов.

Работа международной команды ученых, опубликованная в журнале Circulation, говорит о том, что, если слишком много «молекулярных двигателей» включается, а выключается при этом слишком мало, сердечная мышца начинает чрезмерно сокращаться и, не имея возможности нормально расслабиться, постепенно перенапрягается, утолщается и в конце концов, не справившись, может остановиться.

Миозин инициирует сокращение, связываясь с другими белками, чтобы привести клетку в движение. Ученые нашли самый корень проблемы — дисбаланс в соотношении расположения молекул миозина внутри клеток сердца.

Более раннее исследование, проведенное той же командой, показало, что в нормальных условиях соотношение между «включенными» и «выключенными» молекулами миозина в клетках сердца мыши составляет примерно 2:3. Как оказалось, в клетках сердца, которые несут мутации, связанные с кардиомиопатией, это соотношение не сбалансировано. В них слишком много молекул, готовых вступить в действие, и слишком мало молекул миозина в режиме ожидания, что приводит к более сильным сокращениям и плохой релаксации клеток.

Чтобы выяснить это, ученые провели несколько серий экспериментов. В первой серии они проанализировали клетки сердца, полученные от белок в состоянии зимней спячки, в качестве модели для отражения экстремальных физиологических состояний для сравнения с периодом нормальной активности. В таком состоянии частота их сердечных сокращений замедляется до шести ударов в минуту — и, как оказалось, клетки в это время содержат на 10% больше «выключенных» молекул миозина, чем клетки белок при нормальной активности, когда частота сердечных сокращений составляет у них в среднем 340 ударов в минуту.

Далее ученые проверили гипотезу, рассмотрев клетки сердца мышей из линий с наиболее распространенными видами гипертрофической кардиомиопатии. В них соотношение миозина в активной и неактивной форме также оказалось разбалансированным.

В третьей серии такой же дисбаланс нашли у двух типов человеческих сердечных клеток: полученных из стволовых клеток, сконструированных в лаборатории для переноса мутаций кардиомиопатии, и клеток сердечной мышцы пациентов с этим диагнозом, которым уменьшали толщину стенки желудочка хирургически.

Ни один из современных методов лечения не воздействует на первопричину развития болезни. Врачи работают с симптомами и осложнениями: хирургическим путем уменьшают толщину мышцы, имплантируют кардиостимуляторы, которые запускают сердце, если его электрическая активность прекращается или становится слабой.

Дальнейшие эксперименты показали, как этот дисбаланс нарушал нормальный цикл сокращения и расслабления клеток. Клетки, содержащие кардиомиопатические мутации, с избыточным количеством активированного миозина, сокращались сильнее, но плохо расслаблялись.

В процессе, как показало исследование, эти клетки потребляли чрезмерное количество АТФ — клеточного топлива, которое поддерживает работу каждой клетки в нашем организме.

Исследование показало, что, поскольку кислород необходим для производства АТФ, мутированные клетки поглощают больше кислорода, чем нормальные клетки. По словам ученых, чтобы удовлетворить свои потребности в энергии, эти клетки обратились к расщеплению молекул сахара и жирных кислот, что является признаком изменения метаболизма.

Основная цель работы — разработка препарата для лечения этого состояния. Эксперименты на мышах и человеческих кардиомиопатических клетках показали эффективность терапии, основанной на гипотезе ученых.

Экспериментальное низкомолекулярное лекарственное средство смогло восстановить баланс расположения миозина и нормализовало сокращение и расслабление сердечных клеток — как у мыши, так и у человека. Лечение нормализовало потребление кислорода до нормального уровня.

Если последующие испытания подтвердят эффективность терапии, то ее можно будет применить по крайней мере для двух наиболее распространенных генных мутаций, ответственных почти за половину всех случаев гипертрофической кардиопатии. Данные можно будет задействовать при разработке методов лечения, которые могли бы остановить прогрессирование заболевания и предотвратить осложнения и смерть.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
21 февраля
4 минуты
Полина Гершберг

Периваскулярная жировая ткань вокруг сосудов не только накапливает липиды, но и непосредственно влияет на релаксацию сосудистых тканей.

21 февраля
4 минуты
НИТУ «МИСиС»

Коллектив ученых из НИТУ «МИСиС» провел комплексную оценку влияния нано- и микродобавок алюминия, бора, цинка, никеля, меди и молибдена на скорость горения твердого топлива, содержащего алюминиевые порошки. Эксперимент показал, что наиболее эффективными добавками являются наночастицы меди. Добавление ее в топливо позволит увеличить скорость ракет в пять раз.

21 февраля
17 минут
Александр Березин

На борту круизного лайнера Diamond Princess в феврале 2020 года случился настоящий разгул эпидемии Covid-19. Судно поместили на карантин, во время которого по идее пассажиры должны были отсиживаться по каютам. Несмотря на это, каждый шестой там заболел. За пределами Китая нигде больше нет такого числа заразившихся — ни в одной стране. Стали говорить, что этот корабль — прообраз будущей эпидемии коронавируса по всей планете. Мол, раз тут карантин не помог, значит, не сдержит болезнь и в мировом масштабе. На самом деле, задолго до коронавируса путешествия на круизных лайнерах стали называть «плаванием к болезни». Предположительно роскошное времяпрепровождение часто оборачивалось инфекцией и до коронавируса. Не приходится удивляться, что новому вирусу пришлись по вкусу именно круизные лайнеры. Почему так — рассказываем ниже.

17 февраля
5 минут
Мария Азарова

По мнению исследователей, мидии погибли вследствие «теплового стресса», вызванного повышением температуры океана.

18 февраля
8 минут
Полина Гершберг

Один из наиболее полезных режимов питания оказался хорош с неожиданной стороны: выяснилось, что он способствует развитию кишечных бактерий, связанных с улучшением качества жизни пожилых людей.

19 февраля
4 минуты
Сергей Васильев

В галактике Маркарян 231, расположенной в полумиллиарде световых лет от нас, нашли облака молекулярного кислорода — впервые где-либо вне Млечного Пути.

11 февраля
4 минуты
Сергей Васильев

Экспериментальные данные указали на виды физических нагрузок, которые стимулируют нейропластичность мозга.

28 января
25 минут
Александр Березин

Недавняя научная работа предрекла серьезную эпидемию коронавируса 2019-nCoV. Согласно ей, 95% зараженных еще не зарегистрированы властями, а значит, через пару недель в одной Ухани будут сотни тысяч заболевших. При наблюдаемой смертности от вируса в 2,36% — это многие тысячи погибших. На самом деле, новая работа скорее «ловит хайп» или, если угодно, пытается держать мир настороже, чем описывает реальную эпидемию. Последние данные по заразности коронавируса показывают: он действительно неблестяще передается от человека к человеку. Для эпидемии в Китае этого достаточно, но большое число жертв за пределами этой страны маловероятно. Выясняем почему.

28 января
3 минуты
Полина Гершберг

Ученые создали информационную панель, показывающую распространение китайского коронавируса по миру в режиме реального времени. Данные вносятся из подтвержденных источников — это поможет бороться с дезинформацией.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: