Когда клеткам не хватает кислорода и питания, они начинают гибнуть. Это состояние, известное как ишемия, лежит в основе множества тяжелых патологий. Однако, как выяснили ученые МГУ совместно с коллегами из Института белка РАН, универсального сценария спасения тканей не существует: мозг, печень и почки реагируют на энергетический кризис совершенно по-разному. Результаты этого исследования вышли в журнале Biocell.
В центре внимания ученых оказались митохондрии — те самые «электростанции», которые производят энергию для клеток. Сравнив изменения в работе генов после ишемического повреждения, биологи обнаружили любопытную закономерность. В тканях печени и почек активность генов, отвечающих за выработку энергии, заметно падала. В тканях мозга картина была принципиально иной, что говорит об отсутствии единой стратегии выживания у организма.
Но самый неожиданный сюрприз преподнес фумарат — промежуточное вещество цикла Кребса, участвующее в энергообмене. В экспериментах на культурах клеток выяснилось, что это соединение способно поддержать работу митохондрий во время стресса. Однако спасительная концентрация фумарата оказалась разной для разных органов. К примеру, астроцитам было достаточно 12,5 мМ, тогда как клеткам печени и почек требовалась доза в два раза выше (25 мМ), чтобы митохондрии восстановили свои функции.
Более того, влияние фумарата на выживание клеток также зависело от их типа. В одних тканях вещество стимулировало деление клеток, а в других — могло усиливать их гибель. Это открытие наглядно демонстрирует, почему поиск универсальной таблетки от ишемии может быть тупиковым путем. То, что защищает нейроны, способно навредить печени, и наоборот. Авторы работы подчеркивают: будущие терапевтические стратегии должны строиться с учетом метаболических особенностей каждого конкретного органа, а не по принципу «одна молекула на все случаи жизни».
Ранее ученые представили новую методику раннего выявления ишемической болезни сердца.