VILNIUS, liepos 20 — Sputnik. Rusijos biologai sugalvojo, kaip padėti smegenims susidoroti su deguonies bado ir insulto poveikiu. Ištyrę ląstelių mirties mechanizmą, kai liga tik vystosi, mokslininkai suprato, kokie procesai galiausiai sukelia insultą. Apie šio tyrimo perspektyvas RIA Novosti pasakojo vienas iš jo dalyvių — biologinių mokslų kandidatas Jegoras Turovskis iš Puščino tyrimų centro (PTC) Ląstelių biofizikos instituto.
Kas atsitinka smegenyse hipoksijos metu
Vis daugiau žmonių visame pasaulyje kenčia nuo insulto — kraujotakos sutrikimų, dėl kurių atsiranda deguonies trūkumas, arba smegenų hipoksija. Jei nebus pradėtas gydymas, žmogus gali tapti neįgaliu arba net mirti.
Smegenys — didžiausios deguonies vartotojos iš visų kūno organų, nes jos nuolat atlieka daugybę funkcijų. Jos ląstelės — neuronai ir astrocitai — jautriausi hipoksijai. Nėra deguonies — nėra energijos neuronams, o tai skatina jų nykimą.
Dėl deguonies trūkumo, neuronai išskiria tam tikrą rūgštį, kuri kaupiasi ekstraląstelinėje erdvėje. Kalcio jonų kiekis neuronuose kinta, susidaro pavojinga situacija, kuri vis dar yra grįžtama šioje fazėje: galima išsaugoti neuronus.
Jei hipoksija išlieka, prasideda antroji fazė: neuronai intensyviai gamina rūgštį, kalcio koncentracija nekontroliuojamai didėja, neuronai miršta.
Tai lydi uždegiminiai procesai. Leukocitai — baltieji kraujo kūneliai — įsiskverbia į pažeidimą ir gamina įvairias gydomąsias medžiagas.
Antrajame etape smegenų stabdymo sistema, kuri slopina cheminį aktyvumą neuronuose, nustoja veikusi. Faktas, kad jos ląstelės (GABAerginiai neuronai) yra pirmieji, kurie žūsta hipoksijos metu. Tai 2013 metais atrado mokslininkai iš Ląstelių biofizikos instituto PTC, ląstelių signalizacijos laboratorijoje, kurioje dirba Jegoras ir Marija Turovskiai.
"Be šių neuronų, smegenų tinklas yra tarsi automobilis be stabdžių, veikia tik greičio pedalas", — lygina Jegoras Turovskis.
Kaip išgelbėti neuronus nuo mirties
Būtina suprasti, kaip apsaugoti GABAerginius neuronus smegenų išemijos metu — mažinant kraujo tiekimą. GABA yra gama-aminorūgštis, signalizuojanti molekulė, kurią keičia šios ląstelės.
Atlikę eksperimentų su žiurkių smegenų ląstelių kultūromis seriją, tyrėjai išsamiai išnagrinėjo interleukino 10 — junginio, kurį gamina leukocitų imuninės ląstelės, apsauginį poveikį, siekiant kovoti su uždegiminiu procesu.
"Tai stiprus neuroprotektorius. Jis veikia per neuronus ir astrocitus, apsaugo juos nuo uždegimo. Imuninės ląstelės gamina ribotus jo kiekius, todėl nusprendėme, kad galime pridėti iš išorės", — sako biologas.
Interleukinas 10 gaunamas mokslinėse laboratorijose iš genetiškai modifikuotų žmogaus ląstelių kultūrų, ir tai visada yra brangu.
"Mes pagalvojome, kad būtų gerai rasti kažką pigesnio. Pridėjome įvairių komponentų ir nustatėme, kad kai kurie sustiprina jo poveikį", — tęsia mokslininkas.
Vienas iš šių komponentų yra dihidrokvercetinas. Tai natūralus augalų flavonoidas, išgautas iš sibirietiškų ir Daursko lervų. Parduodamas kaip maisto papildas su antioksidaciniu poveikiu.
"Dihidrokvercetinas slopina NMDA ir AMPA receptorių ekspresiją. Jie mažėja, o kalcio jonų patekimas į neuronus išemijos metu sumažėja", — aiškina Turovskis.
Be to, mokslininkai ištyrė šios medžiagos antioksidacinį poveikį, t. y. gebėjimą surišti deguonies laisvuosius radikalus, kurie kenkia GABAerginiams neuronams.
Interleukino 10 veiksmingumas pagerina kitą priedą — alfa-2 adrenoreceptorių agonistą. Šios molekulės padeda sumažinti kraujo spaudimą, tačiau smegenų ląstelių lygiu, kaip nustatė mokslininkai, jie turi sudėtingą poveikį ir aktyvuoja apsauginių baltymų ekspresiją.
Ketvirtojo komponento Turovskis nenurodo. Tai yra užpatentuotos mokslinės grupės žinios. Be to, vystymosi komercializavimas yra neįmanomas. Tada būtina ieškoti finansavimo, kad būtų galima ištirti visą gyvūnų neuroprotekcinę sudėtį, siekiant užtikrinti, kad nebūtų jokių šalutinių poveikių. Tik tada bus galima aptarti klinikinius tyrimus.
Yra metodas, yra ir prisipažinimas
Jegoras Turovskis ir jo žmona Marija atvyko į Puščiną iš Murmansko, baigę Pedagoginį universitetą. Jie buvo nukreipti į fundamentinius mokslus, todėl pateko į Puščino mokslų universitetą studijuoti neurobiologijos. Ši mokslinių tyrimų sritis yra labai svarbi ir gerai finansuojama visame pasaulyje.
"Esame suinteresuoti smegenų ląstelių pažeidimų ir išgyvenimo mechanizmais, kurių receptoriai, perspėjamieji keliai yra aktyvuojami išemijos metu", — sako Turovskis.
Tarpląstelinės signalizacijos laboratorijoje, kur dirbo studentai, uždavinys: sukurti mikroskopinį metodą, skirtą išemijos poveikiui smegenų ląstelėms registruoti. Marija Turovskaja susidūrė su šia užduotimi, kuri atvėrė kelią į platesnį mokslą.
Mokslininkai atliko nemažai esminių atradimų. Vienas iš jų susijęs su astrocitais — neuronų ląstelėmis. Kartu su kolegomis iš Londono universiteto Neurologijos, fiziologijos ir farmakologijos katedros, kur Turovskis dirbo vadovaujant profesorei Aleksanderai Gurinai, jie nustatė, kad astrocitai yra jautrūs deguonies trūkumui.
"Kai smegenų kamiene atsiranda bent menkas deguonies kiekio sumažėjimas, astrocitai pirmiausia reaguoja ir siunčia signalą neuronams, o iš ten — į kvėpavimo centrus", — sakė mokslininkas.
Studijuodamas pelių smegenis poilsio ir fizinio krūvio metu, Turovskis nustatė, kad gyvūnų kvėpavimo pokyčių ritmas (atotrūkis tarp iškvėpimo ir įkvėpimo) yra ilgesnis.
Tai, kaip paaiškėjo, kontroliuoja smegenų astrocitų "deguonies jutikliai". Tyrimo rezultatai paskelbti "Nature Communications" 2018 metais.
