Объяснена беззащитность почек пожилых пациентов
Изображение почечной ткани полученное на лазерном конфокальном сканирующем микроскопе. Окраска на цитоскелет (красная флуоресценция) и ацетилированные белки (зеленая флуоресценция).
© Егор Плотников
Биологи из Научно-исследовательского института физико-химической биологии (НИИ ФХБ) имени А.Н. Белозерского МГУ имени М.В. Ломоносова показали, каким образом можно предотвратить повреждение почки после ишемии, и объяснили, какие механизмы не позволяют действовать этой методике в старом организме и почему почки старых пациентов беззащитны. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.
«Мы показали, что предотвратить повреждение почки можно, предварительно "натренировав" ее короткими периодами ишемии (прекращения кровоснабжения). Однако главное наше открытие в том, что у старых животных этот механизм не работает, и почка остается незащищенной. Это очень важная проблема, поскольку большая часть случаев почечной недостаточности в клинике приходится как раз на пожилых пациентов, и защитить их почку было бы большой удачей для медицины», — комментирует один из авторов статьи, Егор Плотников.
Исследования проводились на молодых и старых крысах. Ученые выяснили, из-за чего почки у старых крыс (и, видимо, людей) перестают приспосабливаться к стрессу. У всех клеток есть механизмы «контроля качества», которые удаляют поврежденные компоненты клетки (в данном случае митохондрии) и осуществляют постоянное самообновление системы. Однако в старой почке эти механизмы нарушены, и тренировка почки перестает работать.
Ученые обнаружили, что у старых крыс появляется значительное количество митохондрий с низким трансмембранным потенциалом, что неминуемо вызывает гибель клеток. Поскольку клетки почки практически не способны делиться, то их гибель невосполнима. Чем больше их погибнет, тем быстрее наступит почечная недостаточность, и тогда почка не сможет выполнять свою основную функцию — выводить из организма продукты обмена, многие из которых довольно токсичны. Вот почему такие «плохие» митохондрии должны быть удалены в процессе «контроля качества».
В молодой почке контроль осуществляется как раз по величине трансмембранного потенциала в митохондриях: как только потенциал на долгое время падает ниже критических величин, на митохондрию навешивается «черная метка» в виде специального белка PINK-1. Такая помеченная митохондрия подвергается процессу аутофагии (самопоедания) и уничтожается в лизосоме (специальной органелле, выполняющей роль «желудка» в клетке). В клетках старых почек этот процесс нарушен, и поврежденные митохондрии с низким потенциалом не уничтожаются, а накапливаются.
Исследователи подчеркивают, что, возможно, им удалось открыть еще и новый маркер старых (или преждевременно постаревших) клеток. Маркером клеток с поврежденными митохондриями служит степень ацетилирования белков. В поврежденном ишемией органе количество белков, на которые прикреплен остаток уксусной кислоты (ацетил), возрастает многократно. Но самое главное — количество ацетилированных белков в почке растет с возрастом.
«Эта работа открывает огромные перспективы для лечения почечной недостаточности, причем, поскольку механизмы, открытые нами, достаточно универсальны, то очевидно, что они будут работать не только при ишемии почки, но и при других почечных патологиях. Теперь становится понятно, с одной стороны, почему у пожилых людей столь часты случаи тяжелого повреждения почек, а с другой, почему большинство современных способов лечения оказывается бессильным для старых людей. Наши данные указывают, в каком направлении должны проводиться разработки лекарственных препаратов, которые смогут вернуть старой почке способность противостоять ишемии и увеличат ее адаптационные резервы», — заключает Егор Плотников.
Исследование проводилось при поддержке Российского научного фонда (РНФ).
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.