Ученые БФУ имени Иммануила Канта проанализировали механизмы развития метаболического синдрома — нарушения обмена веществ, которое приводит к ожирению, повышению артериального давления, высокому уровню сахара и холестерина в крови. Оказалось, что потенциальными мишенями для лечения этого состояния могут стать белки, отвечающие за взаимодействие митохондрий и липидных капель в клетках, поскольку нарушение их работы приводит к инсулинорезистентности и избыточному накоплению жиров в организме. Результаты исследования опубликованыв журнале Current Medicinal Chemistry.
Около миллиарда человек во всем мире страдаетот метаболического синдрома — нарушения обмена веществ, которое приводит к ожирению, повышению давления, инсулинорезистентности, а потому увеличивает риск сердечно-сосудистых заболеваний и диабета 2 типа. Это заболевание возникает из-за нарушения энергетического баланса в клетках тела. В норме в клетках липидные капли накапливают жиры — энергетически ценные молекулы, — а митохондрии производят энергию в процессе их расщепления. Если это взаимодействие нарушается, например, при повреждении митохондрий, запускается каскад патологических реакций, ведущих к болезни. Однако механизмы таких нарушений недостаточно ясны, а потому ученым не удается разработать эффективные препараты для лечения метаболического синдрома, которые бы воздействовали на первопричину заболевания.
Ученые из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (Калининград) с коллегой из Сеченовского университета(Москва) проанализировали данные о молекулярных причинах этого сбоя. В частности, авторы изучили, какую роль в развитии метаболического синдрома играют белки, формирующие контакты между мембраной митохондрий и поверхностью липидных капель. Оказалось, что такие контакты бывают двух типов — первые формируются на очень короткое время, тогда как вторые оказываются стабильными и прочными. Последние особенно важны в клетках с высоким энергопотреблением, например, находящихся в мышцах и сердце, поскольку они обеспечивают быструю и эффективную переработку жиров.
Исследования показывают, что при ожирении и диабете структура этих контактов меняется. Липидные капли увеличиваются в размерах, митохондрии фрагментируются и отдаляются от них из-за потери белков-посредников. В результате жирные кислоты не перерабатываются, а накапливаются в клетке, приводя к инсулинорезистентности.
Кроме того, в ходе анализа авторы выяснили, что митохондрии, постоянно связанные с липидными каплями, образуют особую функциональную субпопуляцию. Они отличаются от «свободных» митохондрий биоэнергетическими процессами, формой и белковым составом. Таким образом, когда контакты этих митохондрий с липидными каплями нарушаются, утрачивается целый класс жизненно важных внутриклеточных компонентов.
«Наше исследование позволило систематизировать имеющиеся знания о причинах метаболического синдрома и нарушениях в работе митохондрий, которые возникают при этом заболевании. Белки, которые в норме обеспечивают взаимодействие митохондрий и липидных капель, могут стать молекулярными мишенями для нацеливания новых лекарственных препаратов, которые будут бороться не с последствиями, а с причиной заболевания», — рассказывает Наталья Тодосенко, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Центра иммунологии и клеточных биотехнологий БФУ имени Иммануила Канта.