Коллектив российских ученых, куда вошли специалисты НовГУ, систематизировали современные данные о терапевтическом потенциале сероводорода — газа, который организм производит сам в малых дозах. Они подтвердили ранее разрозненные исследования о том, что «тухлый» газ обладает способностью защищать нервные клетки. Но главное — ученые предложили метод, который доставит сероводород в организм безопасно и эффективно. Это открывает путь к появлению эффективной терапии черепно-мозговых травм и повреждений спинного мозга.
В число авторов исследования вошли сотрудники кафедры госпитальной терапии НовГУ: директор Медицинского института Василий Чулков и его заместитель Митхат Гасанов.
Проблема травм центральной нервной системы — одна из самых острых в современной медицине. Повреждения от удара, сдавливания или кислородного голодания не ограничиваются моментом травмы. За ними следует вторичная волна разрушения: массивное воспаление, окислительный стресс и запрограммированная гибель нейронов. Современная терапия часто бессильна против этих процессов, сосредотачиваясь на симптоматической помощи и реабилитации, но не на остановке самого разрушения.
Наука много лет занималась поиском веществ, способных блокировать эту цепную реакцию. Одним из самых неожиданных кандидатов оказался сероводород — тот самый газ с запахом тухлых яиц, который в высоких концентрациях ядовит. При этом в микродозах сероводород является жизненно важной сигнальной молекулой — газотрансмиттером. В здоровом мозге он регулирует кровоток, защищает клетки и участвует в передаче нервных импульсов. При травме его естественный уровень падает, что усугубляет повреждение.
Логичное решение — добавить сероводород извне. Но сделать это непросто. В чистом виде использовать газ в организме нельзя — это смертельно опасно. Первые простые соединения, быстро высвобождающие сероводород, работали в экспериментах, но эффект был кратковременным и непредсказуемым, что не подходит в качестве долгосрочного лечения и чревато побочными эффектами.
Ученые из российских вузов, а также НовГУ, провели масштабный обзор 106 научных работ, опубликованных за последние несколько лет. В результате авторы впервые свели воедино разрозненные данные обо всех классах таких соединений. Им удалось показать эволюцию подходов — от прямого и быстрого введения в организм соединений, которые мгновенно и бесконтрольно выделяют большое количество сероводорода, до точечной, интеллектуальной доставки. Статья опубликована в зарубежном высокорейтинговом научном журнале первого квартиля International Journal of Molecular Sciences.
Исследователи выявили и сравнили между собой несколько подходов. Первый — введение в организм неорганических доноров — веществ (например, солей NaHS). Они действуют быстро, но эффект от них очень непродолжителен — они помогают в борьбе с окислительным стрессом в первые часы после травмы. Второй подход основан на органических синтетических соединениях (например, GYY4137), которые обеспечивают медленное, фоновое высвобождение сероводорода, имитируя его естественную выработку. Они лучше подходят для долгосрочной защиты синапсов и восстановления когнитивных функций. Третий метод — применение природных веществ — соединений из чеснока (диаллилдисульфида) или брокколи (сульфорафан), которые мягко и безопасно повышают уровень сероводорода, параллельно активируя собственные антиоксидантные системы клеток.
— Но самым удачным подходом оказалось использование наиболее современного класса соединений — гибридных наносистем, — рассказал Василий Чулков. — Их существует несколько типов. Среди них: наночастицы — твердые микроскопические сферы; липосомы — пузырьки с двойной жировой оболочкой, похожие на клеточную мембраны; и гидрогели — сетчатые полимерные структуры, удерживающие воду, подобно желе. В них упакован серовород или его доноры. Например, наночастицы могут быть спроектированы таким образом, чтобы накапливаться именно в воспаленной зоне мозга с поврежденным гематоэнцефалическим барьером. Гидрогель, имплантированный в место травмы спинного мозга, может неделями понемногу выделять сероводород, одновременно выполняя функцию каркаса для роста новых нейронов и сосудов. Некоторые системы обладают «умными» свойствами: они активируются только в специфической среде очага повреждения — например, при повышенной кислотности или обилии активных форм кислорода.
Кроме того, анализ этих подходов позволил ученым выявить универсальные механизмы лечебного действия сероводорода, независимо от способа его доставки. Ранее такие свойства газа описывались разрозненно, часто в узкоспециализированных исследованиях. В опубликованном обзоре, ученые продемонстрировали, что сероводород действительно работает как многофункциональный защитник: подавляет гиперактивность рецепторов, убивающих нейроны избытком кальция; «выключает» гены, запускающие программу клеточной смерти; снижает выработку молекул, которые усиливают и поддерживают воспалительный стресс; укрепляет стенки сосудов мозга, предотвращая отек; и, наконец, стимулирует рост новых нервных отростков и синаптических связей. Но главный вывод исследования — не просто констатация пользы сероводорода, а также обзор существующих стратегий к его применению в клинической практике.
— Мы считаем, что будущее — за гибридными, контролируемыми системами доставки, которые преодолевают главные недостатки простых доноров: токсичность, недолговечность действия и отсутствие избирательности, — подытожил Василий Чулков. — Уникальность нашей работы — в создании целостной концептуальной карты, которая превращает разрозненные экспериментальные факты в стратегию разработки реальных лекарств. Гипотетически первые препараты могут появиться в течение 5-10 лет: сейчас отдельные молекулы препаратов H₂S-доноров и наноплатформ находятся на стадии исследования. Вероятнее всего, это будет комбинированный подход: системные формы (инъекции/инфузии) для острого периода и локальные методы (например, гидрогели при спинальной травме), при этом инвазивные технологии будут применяться только в тяжелых случаях.
Для пациентов это может означать появление терапии, которая не просто справляется с симптомами нейротравмы, а активно вмешивается в биологию заболевания, защищая и восстанавливая нервную ткань.
Исследование проведено в рамках Десятилетия науки и технологий, объявленного Указом Президента Российской Федерации. Десятилетие науки и технологий в России проводится с 2022 по 2031 год. Его основная цель — достижение технологического лидерства страны.
Эту и другие новости читайте в официальном МАХ-канале Новгородского университета.
Источник фото: Shutterstock/FOTODOM