Уридин защищает клетки легких от гипоксии

Украинские и российские ученые показали, что нуклеотид уридин защищает клетки легких от повреждений при гипоксии. Механизм его действия связан с активацией митохондриального АТФ-зависимого калиевого канала (митоК_АТФ канала). Эта работа выполнена в Институте физиологии им. О.О.Богомольца НАН Украины в Киеве и Институте теоретической и экспериментальной биологии РАН в Пущино.

Гипоксия, которая может развиться, например, при пониженном содержании кислорода в окружающем воздухе или при легочных заболеваниях, ведет к изменениям ультраструктуры тканей. В том числе нарушается проницаемость клеточных мембран, нормальный ионный транспорт, и в клетках развивается гипергидрация — избыток содержания воды. Внутри клеток гипоксия прежде всего поражает митохондрии, в которых, в свою очередь, нарушается проницаемость мембран, и они также «раздуваются» из-за гипергидрации. Ключевую роль в нормальном функционировании мембраны играет митоК_АТФ канал. Этот белок обеспечивает гомеостаз ионов калия в митохондрии, необходимый для ее работы по энергетическому снабжению клетки.

Именно в лаборатории митохондриального транспорта Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН в 1981 году митохондриальный АТФ-зависимый калиевый канал был впервые выделен и изучен. Было показано, что активация митоК_АТФ канала защищает клетки от повреждений, вызванных гипоксией, — возникает эффект «акклиматизации».

«В качестве активаторов митоК_АТФ канала на многих моделях окислительного стресса в лаборатории давно изучают нуклеотид уридин. В настоящей работе мы впервые обнаружили защитный эффект уридина от гипоксического повреждения ткани легкого, а также показали, что введение животным уридина устраняет отек легкого и препятствует появлению ультраструктурных нарушений митохондрий - главных клеточных “энергетических станций”», — говорит заведующая лабораторией, доктор биологических наук, профессор Галина Миронова, ведущий автор статьи.

В экспериментах гипоксии подвергались крысы. При этом у них изменялась ультраструктура клеточного барьера между воздухом и кровью в альвеолах легких: из-за гипергидрации утолщались эпителиальный, промежуточный и эндотелиальный слои альвеол. В клетках появлялось большое количество раздувшихся митохондрий, с нарушенной ультраструктурой и поврежденной мембраной. Предварительное введение крысам уридина значительно снижало эти изменения, восстанавливалась нормальная структура клеточного барьера между воздухом и кровью. Уридин также снижал число митохондрий с нарушенной ультраструктурой и защищал их от гипергидрации.

«Ингибиторный анализ показал, что основной причиной защитного действия уридина является его влияние на митоКАТФ канал», — объясняет Галина Миронова. Чтобы доказать это, исследователи перед инъекцией уридина вводили крысам ингибитор митоК_АТФ канала 5-гидроксидеканоат (5-HD). При этом защитные эффекты уридина исчезали.

По словам руководителя работы, в лаборатории сохраняется приоритет в исследованиях защитного действия уридина против гипоксии и ишемии. В дальнейшем ученые планируют создание на основе уридина лекарственного препарата. Ожидается, что он будет предотвращать развитие отека легкого при гипоксии, а также использоваться для профилактики и лечения инфаркта миокарда, инсульта и других связанных с гипоксией заболеваний.