Новости

2 июля, 2020 09:40

Биологи выяснили, как сердце до последнего противостоит мышечной дистрофии Дюшенна

Российские биологи изучили изменения в работе клеток сердца у больных миопатией Дюшенна. При этой болезни человек со временем теряет способности к передвижению, позже существенно ухудшается дыхание и развивается сердечная недостаточность. В ходе исследования на подопытных мышах ученые выяснили, что в молодом возрасте митохондрии сердца больных начинают более эффективно транспортировать и аккумулировать ионы кальция, тем самым способствуя адаптации органа к заболеванию. Этот факт объясняет позднее развитие сердечной недостаточности у больных дистрофией Дюшенна. В будущем работа биологов позволит глубже изучить механизмы патогенеза этого заболевания. О своей работе ученые сообщили в журнале Biochimica et Biophysica Acta — Bioenergetics. Исследования поддержаны грантом Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда (РНФ).
Мышь на макете сердца. Источник: Михаил Дубинин
Михаил Дубинин, руководитель проекта по гранту РНФ по изучению миодистрофии Дюшенна. Источник: Михаил Дубинин
3 / 4
Мышь на макете сердца. Источник: Михаил Дубинин
Михаил Дубинин, руководитель проекта по гранту РНФ по изучению миодистрофии Дюшенна. Источник: Михаил Дубинин

Миопатия (дистрофия) Дюшенна — тяжелое генетическое заболевание, проявляющееся у маленьких детей, в основном у мальчиков. Дистрофия ежегодно встречается примерно у одного из 7000 новорожденных в России. В среднем люди с таким заболеванием доживают до 15-25 лет и гибнут от проблем с дыханием и сердечной недостаточности. Причина возникновения болезни кроется в мутации гена дистрофина, отвечающего за связь мышц с внеклеточными структурами.

В ходе развития дистрофии ребенок уже на ранних этапах заболевания теряет возможность передвигаться, со временем ухудшается дыхание и функционирование сердечной мускулатуры. Исследования российских биохимиков и биофизиков направлены на изучение причин развития патологии. Раннее ученые уже выяснили, что при болезни Дюшенна в скелетных мышцах больного появляются серьезные нарушения: митохондрии, производящие энергию и регулирующие транспорт ионов кальция в клетке, начинают работать гораздо менее эффективно. В своей новой работе биологи из республики Марий Эл совместно с коллегами из Московской области изучили работу митохондрий сердца при миодистрофии Дюшенна.

«Все эксперименты мы проводили на подопытных самцах мышей возрастом 4 недели с мутантным геном дистрофина. Мы оценили общую функциональную активность и эффективность транспорта ионов кальция в митохондриях, выделенных из сердца животных, а также состояние белковых переносчиков, обеспечивающих перемещение ионов кальция в этих жизненно важных органеллах. Кроме того, образцы ткани сердца были заморожены и изучены при помощи электронной микроскопии», — рассказывает Михаил Дубинин, один из авторов статьи, руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат биологических наук, доцент кафедры биохимии, клеточной биологии и микробиологии Марийского государственного университета (Йошкар-Ола).

В результате исследования выяснилось, что с развитием болезни Дюшенна в сердце животного происходят серьезные изменения — митохондрии начинают работать более эффективно, но, в отличие от скелетных мышц, сердцу такие перемены идут только на пользу, по крайней мере, на ранних этапах этого заболевания. Клетки больных мышей приспособлены к патологическим условиям: ионы кальция существенно быстрее поглощаются и выбрасываются из митохондрий, а также лучше удерживаются в них. Это позволяет более эффективно регулировать обмен ионов металла в клетках сердца больных мышей. Такие адаптационные изменения могут компенсировать другие значительные нарушения в работе внутриклеточного аппарата клеток сердца при этой патологии и во многом объясняют позднее развитие кардиомиопатии и сердечной недостаточности: молодой организм приспосабливается и не дает сердцу ослабеть слишком быстро.

Исследование российских ученых поможет расширить знания биологов и врачей всего мира о болезни Дюшенна — в том числе, даст возможность изучить механизмы патогенеза этого заболевания. В будущем исследователи планируют оценить влияние перспективных терапевтических подходов, направленных на улучшение функционирования внутриклеточных органелл (в частности митохондрий), на развитие этой тяжелой патологии.

27 марта, 2024
«Узоры» на кристаллах сделали кремниевый фотодетектор в два раза чувствительнее к свету
Ученые описали этапы формирования объемного «рисунка» на поверхности кристаллического кремния под ...
26 марта, 2024
Биологи научились определять стратегии «маскировки» клеток рака легкого, яичника и колоректального рака от химиотерапии
Ученые выяснили, что клетки рака легкого и рака яичника становятся устойчивыми к цисплатину — одно...