Ученые предложили разрывать «порочные циклы» возрастных заболеваний

Быстрое прогрессирование возрастных заболеваний оказалось обусловлено образованием «порочных циклов», например, когда токсичные продукты биохимических реакций инициируют перезапуск тех же самых реакций. В новой работе были предложены наиболее перспективные варианты терапии возрастных заболеваний, воздействующие на звенья таких циклов. Результаты опубликованы в журнале Ageing Research Reviews.

Статистика демонстрирует, что для всех основных возрастных заболеваний характерен экспоненциальный рост смертности с возрастом. Алексей Беликов из МФТИ показал, что причиной такого лавинообразного прогрессирования заболеваний являются бесконечно повторяющиеся циклы реакций, многократно усиливающие вред изначально некритичных изменений в организме.

«Возраст-зависимые заболевания человека практически невозможно предотвратить, хотя проводится поиск так называемых геропротекторов. Основной же целью терапии на данный момент является препятствование дальнейшему прогрессированию заболеваний, — говорит автор работы. — Рассмотрев механизмы развития возраст-зависимых заболеваний, можно сделать вывод, что к моменту постановки диагноза воздействовать на пусковые факторы уже бесполезно. Наиболее эффективным представляется разрывать изученные порочные циклы, блокируя их звенья. Многие из медикаментов, позволяющих это сделать, уже находятся в разработке».

В ходе исследования Беликов сфокусировался на пяти наиболее распространенных заболеваниях, которые принято относить к возрастным, то есть имеющим большую вероятность поражения людей преклонного возраста. Ученый рассмотрел статистику летальных исходов от атеросклероза, гипертонии, сахарного диабета двух типов, болезней Альцгеймера и Паркинсона. Статистика смертности является наиболее мощным и наименее предвзятым инструментом для изучения заболеваний, поскольку учитывает естественное развитие болезни в разнообразных условиях жизни людей и имеет большую выборку.

Экспоненциальный рост характерен для многих природных процессов, например, ядерных реакций, кристаллизации льда, роста популяции бактерий, схода лавин и многих других. Характерной особенностью экспоненциального роста является то, что на каждом следующем шаге результат увеличивается пропорционально исходному количеству, что описывается функцией f(x)=a^x. Например, если изначально было вещества в количестве a, то в следующем цикле мы будем иметь а✱а=а², а в третьем цикле а✱а✱а=а³. При детальном анализе развития возрастных заболеваний оказалось, что такой экспоненциальный рост наблюдается, когда на молекулярном или клеточном уровне единичные реакции продуцируют патогенные продукты, а эти продукты, в свою очередь, заново запускают те же самые реакции, многократно преумножая себя и способствуя лавинообразному развитию заболевания.

В новой работе автор пошагово рассмотрел процесс возникновения каждого из пяти возрастных заболеваний и выделил молекулярные и клеточные реакции, которые образуют порочные циклы. Он отметил, что даже вещество или фактор, самостоятельно не несущие смертельной опасности, могут запустить каскад губительных процессов. Тогда количество и эффект токсичного компонента цикла многократно и безостановочно увеличивается. Таким образом, изначально некритичное количество безобидного вещества приводит к фатальному эффекту на организм.

Например, в нервных клетках мозга присутствует небольшое количество белка α-синуклеина, который участвует в передаче нервного импульса. Иногда ген, кодирующий белок α-синуклеин, мутирует или дублируется/утраивается в геноме. Эти изменения приводят к слипанию молекул α-синуклеина и образованию так называемых токсичных олигомеров. Олигомеры, в свою очередь, присоединяют новые молекулы α-синуклеина, за счет чего растут и образуют фибриллы. Время от времени фибриллы распадаются снова на олигомеры, и каждый из них снова начинает присоединять α-синуклеин и расти, пока не образует новую фибриллу, которая также распадается на олигомеры и так далее. Таким образом, возникает цепная реакция, и количество токсичных продуктов растет экспоненциально, что в конце концов приводит к гибели. Разрушить образовавшиеся олигомеры практически невозможно, однако можно попытаться остановить их дальнейший рост и, соответственно, прогрессирование заболевания.

«Все рассмотренные в статье порочные циклы основаны на тех исследованиях возраст-зависимых заболеваний, что были проведены к настоящему моменту, — добавляет Беликов. — Последующие исследования могут дополнить или даже в корне изменить наши представления о наборах реакций, составляющих эти циклы. Но сам принцип циклов с положительной обратной связью как основы экспоненциального прогрессирования возраст-зависимых заболеваний останется».

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

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.