Родственник нуклеотида в РНК вылечил сердце мышей-диабетиков и облегчил последствия мышечной дистрофии
Российские ученые выяснили, что уридин — вещество, родственное урацилу в молекуле РНК, — значительно снижает последствия патологии сердца у мышей с диабетом и немного облегчает симптомы деградации скелетной мускулатуры при мышечной дистрофии. В будущем на основе уридина возможно создать новые лекарства от тяжелых патологий. Исследование, посвященное тому, как это соединение защищает сердце при диабете, было поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ) и опубликовано в International Journal of Molecular Sciences. РНФ также поддержал изучение мышечной дистрофии Дюшенна, статья издана в том же журнале.
Согласно данным Международной диабетической федерации, сахарный диабет выявлен у каждого десятого человека на планете. Возникающий избыток глюкозы в крови нарушает обмен веществ, в частности жиров и белков — важных строительных материалов клеток. Из-за этого нарушается работа многих органов, в том числе сердечной мышцы, и возникает кардиомиопатия — состояние, которое может привести к инфаркту и смерти.
Ученые из Марийского государственного университета (Йошкар-Ола) и Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (Пущино) предложили использовать в качестве нового лекарства от диабетической кардиомиопатии уридин — вещество, родственное нуклеотиду урацилу, входящему в состав РНК. Это соединение благотворно влияет на работу митохондрий, обеспечивающих клетки энергией, а также участвует в метаболизме глюкозы и потенциально может снижать ее концентрацию в крови.
Авторы в течение трех недель ежедневно вводили уридин мышам, больным диабетом. После эксперимента ученые измеряли содержание глюкозы в крови, а также исследовали клетки сердца под электронным микроскопом. Оказалось, что в здоровых мышечных клетках саркомеры — белковые структуры, которые отвечают за сокращение, — имеют удлиненную форму, а активные митохондрии образуют множество мембранных складок — крист, необходимых для выработки энергии. У больных диабетом мышей длина саркомеров уменьшилась, и митохондрии утратили большинство своих складок. Однако после приема уридина клетки сердца и их митохондрии вернулись к нормальному состоянию. Кроме того, в результате лечения содержание глюкозы в крови животных достоверно снизилось.
Также ученые протестировали уридин при лечении дистрофии Дюшенна — наследственного заболевания, при котором из-за мутации в ДНК нарушается структура и работа белка дистрофина. Это ухудшает работу митохондрий, а мышцы постепенно атрофируются. Исследователи выяснили, что уридин улучшает состояние мышечных клеток у грызунов, однако эффективность такого лечения не слишком велика — авторы проверили ее, засекая время, которое мыши могут провисеть на проволоке, держась на нее передними лапами. Силу мышц оценивали баллами от 1, если мышь провисела менее 5 секунд, до 5 — 30 секунд. Здоровые животные набрали в среднем 4,5 балла, а больные грызуны после терапии уридином — около 2,5, что лишь на полбалла больше, чем у тех, кому не вводили препарат.
«Можно полагать, что в перспективе уридин следует рекомендовать для лечения кардиомиопатии, возникающей при диабете. Но особенно важно, чтобы такая терапия не имела побочных эффектов», — подводит итог руководитель одного из проектов, поддержанного грантом РНФ, Константин Белослудцев, доктор биологических наук, профессор Марийского государственного университета.
«В случае тяжелого наследственного заболевания — дистрофии Дюшенна — действие уридина было выражено слабо и будет недостаточным для улучшения состояния пациентов, — отмечает руководитель одного из проектов, поддержанного грантом РНФ, Михаил Дубинин, кандидат биологических наук, доцент Марийского государственного университета. — Однако в опытах уридин уменьшал фиброз мышц, то есть замещение их соединительной тканью, не способной к сокращению. Этот результат позволяет использовать уридин в качестве дополнительной терапии, замедляющей развитие болезни. В будущем мы планируем искать новые, более эффективные препараты, которые улучшают работу митохондрий и помогают клеткам справиться с тяжелыми заболеваниями».