Новые выводы учёных помогут измерять скорость обмена веществ

Учёные из Сколтеха доказали, что измерять можно не только уровень биохимических веществ в организме, но и скорость их обмена. Такой анализ улучшит диагностику и лечение многих болезней, связанных с нарушением метаболизма разных веществ, — например, сахарного диабета, ожирения, сердечно-сосудистых заболеваний, неалкогольной болезни печени. Результаты исследования опубликованы в International Journal of Molecular Sciences.

«Сейчас, когда мы сдаём анализы, у нас измеряют уровень содержания каких-то веществ — гемоглобина, холестерина и так далее. Если он превышает определённый показатель, то считается, что это плохо. Но это статические характеристики, они не показывают, почему в организме этих веществ много или мало и с какой скоростью они вырабатываются и тратятся. Например, многие люди борются с лишним весом, изнуряя себя тренировками, но один маленький гамбургер после спортзала сводит все усилия на нет. Это как раз пример, когда вещество было быстро потрачено, но и быстро восстановилось. В нашем исследовании мы попытались измерить динамические показатели — насколько быстро происходит метаболизм», — рассказывает первый автор исследования, доцент Центра молекулярной и клеточной биологии Сколтеха Юрий Костюкевич.

В качестве объекта анализа исследователи выбрали липиды. Нарушение их обмена влияет на развитие многих болезней, а их избыточные количества могут приводить к ожирению, сердечной дисфункции и недостаточности, нарушениям в работе почек. По данным исследований, 20-30% взрослого населения по всему миру страдает от неалкогольной жировой болезни печени — хронического заболевания, которое может стать причиной развития сахарного диабета второго типа.

Учёные проводили эксперимент с использованием нескольких мышей, которым в течение недели давали тяжёлую воду. В отличие от обычной воды, она содержит тяжёлый водород — дейтерий.

«Раньше для подобных исследований использовали вещества с радиоактивными метками. Испытуемый выпивал лекарство с такими метками, а потом по излучению смотрели, куда они попадают — в кровь, мочу, органы и так далее. Вместо радиоактивных веществ мы использовали стабильные изотопы. У изотопа водорода бо́льшая масса, что помогает распознавать его с помощью масс-спектрометрии», — добавляет Костюкевич.

На следующем этапе исследователи анализировали, куда попадал дейтерий в организме мыши и в каком количестве. Самый большой уровень вхождения дейтерия в липиды обнаружили в плазме, лёгких и печени. Впервые учёные показали для каждой молекулы липидов в отдельности, с какой скоростью и в каком органе они синтезируются.

«Наибольшая скорость синтеза липидов — в печени, это ожидаемый результат. Для некоторых липидов мы увидели высокую скорость синтеза в лёгких, плазме и почках. В сердце и мозге эта степень синтеза гораздо ниже. Самый главный результат — мы смогли научиться индивидуально измерять скорость метаболизма у живых существ», — подытоживает Костюкевич и добавляет, что в будущем исследователи планируют перейти к подобным экспериментам с участием человека.