Ученые БФУ имени Иммануила Канта на основании литературных источников подробно изучили взаимосвязь между внутриклеточными процессами в митохондриях и метаболическими нарушениями в организме человека, которые ведут к ожирению и сердечно-сосудистым заболеваниям. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в International Journal of Molecular Sciences.
Ожирение — фактор развития метаболического синдрома, который характеризуется такими осложнениями, как повышенное артериальное давление и высокий уровень холестерина в крови. Кроме этого, нарушения в метаболизме — предвестники основных болезней, ассоциированных с высокой смертностью в развитых странах: сердечно-сосудистых заболеваний и диабета. По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), распространенность метаболического синдрома среди взрослых людей в мире составляет более 25% и увеличивается с каждым годом. Это в пять раз повышает риск развития диабета второго типа, в три раза — инфаркта и в два раза — вероятность смертельного исхода.
В развитии и прогрессировании заболеваний, связанных с метаболическим синдромом, большую роль играют митохондрии с нарушенными функциями, то есть неправильно работающие «энергетические станции» клетки. В частности, к патологиям приводят нарушения, связанные с митохондриальным геномом — мтДНК. Несмотря на полученные результаты и новые данные в области изучения компонентов метаболического синдрома и связанных с ним митохондриальных нарушений, многие фундаментальные вопросы еще не исследованы и требуют более детального анализа. По мнению ученых, молекулярно-генетические исследования, сфокусированные на биологии мтДНК и процессах ее восстановления, позволят найти эффективное персонализированное решение для профилактики и борьбы с гетерогенными фенотипами метаболического синдрома.
При чем же тут митохондрии и в чем их вина? Каждая клетка содержит множество митохондрий — энергетических станций, в которых идет процесс дыхания клетки и производится АТФ — важная молекула, без которой невозможно нормальное функционирование любого живого организма. Есть и еще одна интересная деталь: в митохондрии спрятана ее собственная ДНК (мтДНК), которая отличается от обычной человеческой ДНК из ядра клетки. Такое различие связано с происхождением митохондрии от бактерии. Итак, на целостность митохондрий и их генетической информации влияет состояние организма. Например, при воспалении в жировой ткани мтДНК начинает разрушаться, так как специальные клетки пытаются погасить воспалительный процесс, тем самым вызывая устойчивость к инсулину и, как следствие, нарушение целостности митохондрии.
Примечательно, что у людей с заболеваниями сердца чаще всего наблюдается дефицит мтДНК, без которой митохондрии не смогут функционировать в полную силу, а значит, дадут меньше энергии для работы органа. Дальнейшие исследования, проведенные в более крупных популяциях в разных странах, помогут точнее установить молекулярно-генетические связи между изменениями мтДНК и нарушениями метаболического синдрома и восполнить пробелы в знаниях о патогенезе этого заболевания. В то же время изучение восстановительного потенциала клеток, особенно их митохондрий, поможет разработать систему диагностики метаболических нарушений и выявить целевые молекулы для патогенетически обоснованного лечения.
«Митохондрии представляют собой уникальные внутриклеточные органеллы, содержащие свой собственный геном — митохондриальную ДНК (мтДНК), отличную от ядерного генома. При ожирении наблюдаются снижение количества копий мтДНК в клетках, их фрагментация, мутации и выход мтДНК из митохондрий и клеток. Все эти события приводят к снижению дыхательной способности митохондрий, развитию воспалительной реакции, старению клеток и тканей, а также развитию таких состояний, как инсулинорезистентность, сахарный диабет второго типа, сердечно-сосудистые заболевания, метаболический синдром. Однако в клетках существуют особые ферменты, способные восстанавливать функции митохондрий и защищать их геном от повреждений. Данные ферменты могут стать основой для получения новых лекарственных препаратов против заболеваний, связанных с метаболическим синдромом», — подвела итог автор обзора Наталья Тодосенко, научный сотрудник Базовой лаборатории иммунологии и клеточных биотехнологий БФУ имени Иммануила Канта.
Ирина Усик
