Митохондриальные заболевания представляют собой группу наследственных патологий, обусловленных дефектами функционирования митохондрий, что приводит к нарушению клеточного энергообеспечения. В новом исследовании, посвященном изучению возможностей терапии при митохондриальных дисфункциях, ученые выявили, что гипоксия может способствовать реверсии повреждений тканей головного мозга, вызванных изменениями функционирования митохондрий. Научный проект осуществлен в экспериментах с участием лабораторных животных, однако авторы полагают, что результаты исследования могут стать потенциальной основой разработки методов терапии у людей с синдромом Ли и другими митохондриальными заболеваниями. Основные положения работы опубликованы в издании «Sciences».
Известно, что заболевания, вызванные дефектами митохондриального функционирования, приводят к истощению организма. Лечение же таких патологий в настоящее время находится на стадии разработки, а симптоматическая терапия состоит в проведении профилактических курсов витаминотерапии, в частности препаратов пирувата. Большинство подобных заболеваний обусловлено генетическими мутациями, нарушающими нормальное функционирование митохондриальной дыхательной цепи, являющейся источником генерации клеточной энергии. Однако в силу различных проявлений указанных дисфункций в зависимости от вида тканей организма существует предположение о наличии особых эндогенных механизмов, помогающих клеткам различных систем преодолевать последствия митохондриальных дефектов. В более ранних исследованиях показано, что функционирование биологической системы в условиях гипоксии, отражающее явление адаптации клеточной жизнеспособности в условиях с низким содержанием кислорода, может выступать в качестве мощного супрессора митохондриальной дисфункции. Кроме того, при изучении особенностей метаболизма в наблюдении за лабораторными животными с моделированным синдромом Ли выявлено, что поддержание гипоксической среды обитания уменьшало выраженность симптомов заболевания, существенно увеличивая продолжительность жизни животных.
В настоящем исследовании авторы проекта исходили из положения о том, что дефекты функционирования митохондриальной дыхательной цепи лежат в основе широкого спектра нарушений в организме человека — от грубых врожденных пороков метаболизма до физиологических основ старения. С целью поиска факторов, которые проявляли бы защитную роль в условиях ингибирования функций митохондриальной дыхательной цепи, проведен геномный скрининг. Полученные результаты позволили утверждать, что реакция биосистемы на функционирование в режиме гипоксии действительно является эндогенным эволюционно обусловленным механизмом, позволяющим адаптироваться в условиях с низким содержанием кислорода. В частности, выявлено, что генетически детерминированная или низкомолекулярная активация реакции на гипоксию инициировала процессы адаптации при явлениях митохондриальной токсичности в культурах клеток in vitro и у рыбок данио с моделированными изучаемыми нарушениями. Помимо этого, в наблюдениях за лабораторными мышами с генетически моделированным синдромом Ли — одним из наиболее распространенных заболеваний митохондриального спектра в педиатрической практике — отмечено, что хроническая гипоксия способствовала значимому увеличению продолжительности жизни животных, нормализации массы и температуры тела, а также положительным изменениям поведенческих реакций, уменьшению выраженности проявлений неврологических нарушений и прогрессирования заболевания по характеристикам биомаркеров процесса.
Резюмируя итоги работы, ученые подчеркнули, что в настоящее время необходимы дальнейшие доклинические исследования для оценки возможностей разработки протокола гипоксической терапии в качестве безопасного и эффективного метода лечения при заболеваниях человека, обусловленных митохондриальной дисфункцией.
- Howard Hughes Medical Institute (2017) Low oxygen reverses mitochondrial disease in mice. ScienceDaily, May 8 (https://www.sciencedaily.com/releases/2017/05/170508184920.htm).
- Jain I.H., Zazzeron L., Goli R. et al. (2016) Hypoxia as a therapy for mitochondrial disease. Science, 352(6281): 54–61.
Наталья Савельева-Кулик
