Ученые Донского государственного технического университета (ДГТУ) совместно с ведущими врачами Ростовского, Башкирского и Южно-Уральского государственных медицинских университетов разработали уникальные концептуальные схемы участия газов, синтезирующихся в организме и выполняющих различные функции (газотрансмиттеров) в процессах защиты клеток при различных патологических состояниях. Цель исследования — изучение сигнальных механизмов всех известных газотрансмиттеров (оксид азота (NO), оксид углерода (CO), сероводород (H2S) и диоксид серы (SO2)) при сердечно-сосудистых, почечных, ревматических, нейродегенеративных и психических заболеваниях. По результатам исследования ученые пришли к выводу, что лекарственные препараты, в состав которых войдут газотрансмиттеры, будут оказывать благоприятное воздействие на организм человека при различных заболеваниях.
Уровень того или иного газотрансмиттера в организме человека представляет собой динамическую систему и может меняться как у больного, так и в организме здорового человека. При этом сами молекулы могут оказывать разные эффекты на клетку — цитопротекторные (защита) или цитотоксические (повреждение), их дисбаланс может привести к развитию серьезных патологий.
«Нам удалось концептуализировать широкий спектр газотрансмиттер-зависимых сигнальных механизмов выживания и гибели клеток при различных патологических состояниях. Газотрансмиттеры участвуют в патогенезе социально значимых заболеваний, в том числе психических расстройств, широко распространенных сегодня. Кроме того, наше исследование расширило горизонты понимания молекулярных механизмов газотрансмиттеров, включая H2S, в апоптотической (запрограммированной) клеточной гибели при различных заболеваниях», — пояснил кандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры «Биоинженерия» ДГТУ Станислав Родькин.
Также, по словам ученого, сероводород лучше всего защищает клетки организма в сравнении с другими газотрансмиттерами. Эндогенный сероводород вырабатывается в организме человека и может выступать в качестве антиоксиданта, повышать уровень ферментов системы защиты, уменьшать воспаление, активацию микроглии (часть вспомогательных клеток нервной ткани), а также апоптоз (процесс клеточной гибели).
«При ЧМТ уровень сероводорода в головном мозге человека обычно снижается. Основными ферментами, ответственными за синтез сероводорода в организме человека, выступают цистатионин бета-синтаза и цистатионин гамма-лиаза. Регулирование данных биокатализаторов может лечь в основу разработки эффективных нейропротекторных препаратов. Однако стоит отметить, что переизбыток H2S может приводить к негативным эффектам, в частности к усилению окислительного стресса», — рассказал Станислав Родькин.
Что касается оксида азота, то по заключению исследователей, он может защищать или же проявляться как токсин в зависимости от патологии, ткани и своей концентрации. Этот газотрансмиттер широко представлен в организме человека, синтезируется в большинстве клеток и является необходимым компонентом молекулярных процессов, запускающих различные биологические эффекты (клеточную гибель, расширение сосудов, синтез белков и т.д.).
Исследование проведено в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет 2030» (национальный проект «Наука и университеты») и опубликовано в издании Journal of Molecular Sciences.
