Сердечная недостаточность возникает, когда сердце теряет способность эффективно перекачивать кровь. Современные методы лечения могут замедлить или остановить развитие болезни, но они не могут ее повернуть вспять. Теперь ученые разработали молекулу, которая может не только обуздать сердечную недостаточность, но и улучшить способность сердца перекачивать кровь.
Исследователи из Бразилии и Соединенных Штатов, которые разработали и испытали экспериментальный препарат, назвали его «SAMβA», что означает «селективный антагонист ассоциации 1-β2PKC митофусина».
Когда исследователи дали его крысам с сердечной недостаточностью, молекула не только остановила развитие болезни, но и уменьшила ее тяжесть, улучшив способность сердечной мышцы сокращаться.
Журнал Nature Communications опубликовал статью о том, как исследователи разработали SAMβA и проверили его на клетках сердца и моделях сердечной недостаточности у грызунов.
«Препараты, используемые в настоящее время, — говорит автор первого исследования Хулио К. Б. Феррейра, профессор Института биомедицинских наук в Университете Сан-Паулу (Бразилия), — останавливают прогрессирование заболевания, но никогда не приводят к его регрессу».
SAMβA работает путем блокирования специфического взаимодействия между белками митофусин 1 (Mfn1) и бета II протеинкиназой C (β2PKC), ассоциация которых нарушает митохондрии в клетках сердечной мышцы, вызывая гибель клеток. Митохондрии представляют собой крошечные отсеки внутри клеточных тел, которые заставляют клетки химической энергии функционировать и жить.
«Мы показали, что, регулируя это специфическое взаимодействие, мы можем как остановить прогрессирование, так и регрессировать болезнь до менее тяжелой стадии», — объясняет профессор Феррейра.
Сердечная недостаточность и ее причины
Согласно последним данным Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC), в 2016 году в Соединенных Штатах насчитывалось около 5,7 миллиона человек, живущих с сердечной недостаточностью.
Органы и ткани организма нуждаются в постоянном поступлении крови, богатой кислородом и питательными веществами, чтобы функционировать и поддерживать хорошее состояние здоровья.
Сердечная недостаточность возникает, когда способность сердца перекачивать кровь не соответствует потребностям организма.
В здоровом сердце сердечная мышца сокращается и перекачивает свежую оксигенированную кровь в аорту, откуда она попадает в остальную часть тела.
У человека с сердечной недостаточностью сердечная мышца слаба или повреждена и не сжимается полностью, оставляя немного крови, которая остается в органе.
Люди с сердечной недостаточностью часто чувствуют усталость и утомление и могут испытывать одышку, когда они занимаются своей повседневной жизнью. Им также трудно дышать, когда они лежат, и они могут прибавить в весе из-за отеков в животе, лодыжках, ступнях или ногах.
Наиболее распространенными причинами сердечной недостаточности являются заболевания и состояния, которые ослабляют или повреждают сердце. К ним относятся ишемическая болезнь сердца, сердечные приступы, высокое кровяное давление и диабет.
SAMβA ‘избирателен ‘
Из-за сердечной недостаточности перепроизводится белок β2PKC. Предыдущая работа некоторых исследователей в Бразилии показала, что блокирование белка улучшает функцию сердца у людей с таким заболеванием.
Однако, хотя ингибитор β2PKC, который они использовали, улучшал работу сердца, он также не позволял белку делать другие вещи, которые помогают сердцу.
Новое исследование показывает, что SAMβA «более избирателен». Он блокирует только одно конкретное взаимодействие, и это то, что β2PKC имеет с Mfn1 — то, которое влияет на функцию митохондрий. Это не влияет на другие взаимодействия β2PKC.
Чтобы показать это, команда провела серию тестов на клетках, грызунах и образцах тканей сердца людей с сердечной недостаточностью.
Исследование показывает, что β2PKC накапливается на внешней стенке митохондрий и химически изменяет функцию Mfn1, добавляя к нему фосфатную группу. Это приводит к «накоплению фрагментированных и дисфункциональных митохондрий при сердечной недостаточности», отмечают авторы исследования.
Ученые называют процесс, посредством которого β2PKC изменяет фосфорилирование Mfn1, и это один из «наиболее распространенных» механизмов в клетках для изменения функции белков.
Команда экспериментировала с различными соединениями, чтобы найти молекулы-кандидаты, которые могли бы блокировать это взаимодействие между β2PKC и Mfn1, чтобы предотвратить последующее повреждение митохондрий.
Они идентифицировали шесть молекул, которые могли блокировать взаимодействие β2PKC-Mfn1, но из них только SAMβA делал это таким образом, чтобы не влиять на другие взаимодействия β2PKC.
Испытания с использованием человеческих сердечных клеток показали, что, как и препараты, уже используемые для лечения сердечной недостаточности, SAMβA может сдерживать прогрессирование заболевания.
Однако, в отличие от традиционных методов лечения, многие из которых существуют с 1980-х годов, SAMβA пошла еще дальше: она усилила способность клеток сердца сокращаться, что крайне важно для эффективной перекачки крови.
Исследователи заметили, что SAMβA также снижает маркер окислительного стресса в клетках сердца. Окислительный стресс может вызвать гибель клетки, если клетка не может защитить себя от нее.
В заключительном наборе тестов команда вызвала сердечную недостаточность у крыс, провоцируя сердечный приступ. В отличие от крыс, получавших плацебо, у тех, кто получал SAMβA, перестали проявляться признаки сердечной недостаточности и улучшилось функционирование сердца.
Чтобы добиться прогресса в клиническом лечении, другим командам теперь необходимо самостоятельно проверить молекулу. Также необходимо проверить ее совместимость с другими лекарствами от сердечной недостаточности..
«Проверка и воспроизведение наших результатов другими группами имеют решающее значение для процесса разработки SAMβA и применении в лечении сердечной недостаточности. Для этой цели мы будем искать партнеров в частном и государственном секторах».
Профессор Хулио К. Б. Феррейра
