На результат химиотерапии влияет процесс разрушения митохондрий

Программируемое разрушение митохондрий, «энергетических станций» клеток, определяет ответ опухолевых клеток на химиотерапию. Также этот процесс влияет на различные виды гибели клеток, такие как апоптоз и аутофагия. К такому выводу пришли ученые из МГУ имени М.В. Ломоносова и Каролинского института Стокгольма (Швеция). Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ). Результаты работы опубликованы в журнале Biological Chemistry.

Программируемая гибель клеток — важный физиологический процесс, он позволяет организму избавляться от ненужного биологического материала. Вследствие нарушения этого процесса может развиться ряд патологий, таких как нейродегенеративные заболевания (болезни Альцгеймера и Паркинсона), а также злокачественные новообразования. Стимуляция программы гибели в опухолевых клетках — это перспективная стратегия борьбы с раком, а подавление механизмов гибели клеток — одна из важнейших причин появления опухолей.

Номенклатурный комитет по исследованию гибели клеток признал наличие более десяти различных механизмов программируемой гибели клеток. Во многих из них активно участвуют митохондрии (силовые станции клетки, снабжающие ее универсальным энергетическим топливом — АТФ). Часто они становятся своеобразными «переключателями» между различными формами гибели клеток. Повреждение митохондрий не только ведет к дефициту энергии, но и способно запустить гибель клеток, поэтому для нормального функционирования клетка должна удалять нефункциональные или поврежденные митохондрии. Качество митохондрий в клетках контролирует митофагия — вид аутофагии, направленный на избирательную утилизацию поврежденных митохондрий.

Авторы новой работы изучили, в какой степени нарушение митофагии может влиять на протекание апоптоза и, следовательно, определять устойчивость опухолевых клеток к терапии. Ученые использовали современные методы молекулярной и клеточной биологии, а также конфокальную микроскопию. С ее помощью можно выявить накопление исследуемых белков в различных участках и органеллах клетки в процессе гибели.

Исследователи показали, что стимулирование процесса митофагии и удаление нефункциональных или поврежденных митохондрий могут подавить апоптоз, который вызывает противоопухолевый препарат цисплатин. Если же подавить митофагию, вся клетка, наоборот, разрушается. Ученые установили, что при подавлении митофагии в клетке накапливаются активные формы кислорода — высокореактивные свободные радикалы, которые могут нанести вред важнейшим макромолекулам. Кроме того, в это время активируется еще одна органелла клетки – эндоплазматический ретикулум. Это разветвленная система уплощенных полостей, пузырьков и канальцев в клетке, при участии которой происходит синтез и транспорт белков и липидов. Нарушение процессов синтеза белка в эндоплазматическом ретикулуме может вызывать явление, получившее название стресс эндоплазматического ретикулума. На основании результатов исследования ученые сделали важный вывод, что взаимодействие между апоптозом и митофагией включает в себя различные процессы, такие как аутофагия и стресс эндоплазматического ретикулума. При этом метаболические пути (химические реакции, происходящие в клетке) митофагии, апоптоза и канцерогенеза проникают друг в друга.

«Оказалось, что канцерогенез, митофагия и апоптоз зачастую используют общие метаболические пути. К примеру, белки семейства Bcl-2 способны регулировать не только апоптоз, но и аутофагию. Более того, повышенная экспрессия антиапоптотических белков данного семейства усиливает рост опухолей за счет подавления гибели клеток. Другой пример – белок р53, который также принимает участие в регуляции различных типов гибели, а его мутированная форма обнаружена почти в 50% всех типов рака. Выявление подобных точек пересечения метаболических процессов имеет важное значение для поиска мишеней, воздействие на которые способно стимулировать гибель раковых клеток», — прокомментировал руководитель лаборатории исследования механизмов апоптоза факультета фундаментальной медицины МГУ имени М.В. Ломоносова, профессор Борис Животовский.

Фундаментальные результаты работы будут полезны в выработке стратегий, направленных на борьбу с раком. При этом важно учитывать все возможные факторы и метаболические пути, посредством которых ингибирование (подавление) или стимуляция митофагии может способствовать успешной противоопухолевой терапии.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.