Чтобы многоклеточный организм успешно функционировал, клеткам в его составе постоянно требуется обмениваться актуальной информацией, подобно тому, как мы посылаем друг другу сообщения в соцсетях. Чтобы избежать информационного хаоса, у клеток в ходе эволюции образовались специализированные структуры на их поверхности, каждая из которых распознает конкретный сигнал-сообщение. Эти структуры — клеточные рецепторы. Наука о рецепторах относительно молодое направление, так что постоянно дополняется новыми открытиями касательно «межклеточного общения».

Одно из таких открытий, статья по которому недавно вышла в авторитетном международном журнале Archives of Biochemistry and Biophysics, принадлежит группе ученых из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН под руководством Юрия Моисеевича Кокоза.

На фото: ведущий научный сотрудник ИТЭБ РАН, к....

На фото: ведущий научный сотрудник ИТЭБ РАН, к.ф-м.н. Кокоз Ю.М.

Исследователи обнаружили наличие на кардиомиоцитах — клетках, входящих в состав сердца, трех подтипов альфа2-адренорецепторов (А, В и С), которые ответственны за синтез молекулы оксида азота (NO) и снижение уровня ионов внутриклеточного кальция. Оба эти компонента необходимы для штатной работы сердца. Оксид азота — известный в науке миорелаксант, он приводит к расслаблению сердечной мышцы и ее эффективному отдыху от нагрузок. Ионы кальция необходимы для запуска сокращения мышечных клеток. В ходе сокращений концентрация кальция в клетках то многократно возрастает, то снижается до фоновых значений. В различных патологических состояниях (гипертензия, гипертрофия миокарда, аритмии) механизм утилизации кальция из внутриклеточной жидкости страдает, и избыточный кальций начинает накапливаться в клетке. Это может привести к явлению апоптоза — «самоубийства» клетки, что прямо влияет на жизнеспособность организма.

Науке давно известно, что белки нашего организма (а рецепторы — это всегда белковые молекулы) регулярно обновляются с той или иной скоростью. Отработанные рецепторы, то есть те, которые перестали участвовать в восприятии сигналов, направляются внутрь клетки для дальнейшей разборки на составные элементы (аминокислоты).

В ходе исследования удалось установить, что у животных, страдающих сердечными недугами, синтез альфа2-адренорецепторов повышен, но, несмотря на это, увеличен и распад, по меньшей мере, А-подтипа. Кроме того, оказалось, что, способность активатора альфа2-адренорецепторов фармакологического агента гуанабенца стимулировать синтез оксида азота и снижать уровень кальция в кардиомиоцитах SHR экстремально подавлена.

— Мы обнаружили, что у спонтанно-гипертензивных крыс линии SHR (это модель животных для изучения сердечно-сосудистых и некоторых эндокринных заболеваний, у таких крыс с раннего возраста кровяное давление намного выше, чем у их диких собратьев) количество рецепторов альфа2А и альфа2В подтипов существенно выше, чем у животных, имеющих нормальное кровяное давление. Однако при этом их рецепторные молекулы живут существенно меньше. То есть рецепторов много, но они неэффективны. Почему так происходит, еще предстоит выяснить. По-видимому, у SHR крыс запускается какой-то компенсаторный механизм, который увеличивает количество белка этих рецепторов, однако, как показывают результаты исследования, этот механизм все равно не функционален. То есть у SHR дело не столько в абсолютном количестве этих рецепторов, сколько в дефиците передачи сигналов. Условно говоря, сообщение в почту приходит, но попадает в папку «Спам», и информация адресатом все равно не воспринимается, — комментирует первый автор исследования, ведущий научный сотрудник ИТЭБ РАН Юрий Кокоз.

Является ли обнаруженное снижение работоспособности альфа2-адренорецепторов причиной или же следствием развития патологии в сердце спонтанно-гипертензивных крыс, еще только предстоит установить. Однако полученные результаты открывают новые перспективы эффективного управления сократимостью сердечных клеток.

— Повышение работоспособности альфа2-адренорецепторных сигнальных путей может рассматриваться как одно из перспективных направлений защиты сердца от кальциевых перегрузок, имеющих место при возникновении и развитии сердечно-сосудистых патологий. Кроме того, активация разных подтипов альфа2-адренорецепторов высокоспецифичными соединениями может помочь снизить возможные побочные эффекты от применяемых в клинической практике так называемых «общих» активаторов, задействующих работу сразу всех подтипов, — отмечает Юрий Кокоз.