Один из университетских проектов, поддержанных грантом РНФ, реализуется под руководством завкафедрой физиологии человека и животных ИФМиБ КФУ Гузель Ситдиковой….
Название данного проекта «Нейротоксическое и нейропротекторное действие эндогенных тиолов», и задействованы в нем как профессора, так и молодые сотрудники, кандидаты наук, а также студенты и аспиранты.
«Эндогенные тиолы - это эндогенные соединения, которые присутствуют в нашем организме, синтезируются и содержать SH-группы, - рассказала Гузель Ситдикова. - К этим соединениям относится метионин, который мы потребляем с пищей, цистеин, гомоцистеин, глутатион, сероводород. Эти соединения присутствуют в каждой клетке, и одна из их особенностей – обеспечение окислительно-восстановительного баланса клетки. Некоторые из них обладают оксидативной способностью, то есть продуцируют активные формы кислорода, а другие, наоборот, оказывают нейропротекторное действие, то есть препятствуют образованию активных форм кислорода».
Безусловно, в рамках одного исследования охватить все эндогенные тиолы невозможно, поэтому ученые сосредоточились на двух из них - гомоцистеине и сероводороде.
«Гомоцистеин – это аминокислота, которая образуется из метионина, и при некоторых условиях ее концентрация в организме может увеличиваться от 10 микромолей (этот показатель является нормой) до 50, 100 и даже 300 микромолей, - поделилась Гузель Ситдикова. - Повышение уровня гомоцистеина коррелирует с такими заболеваниями, как сахарный диабет, различные сердечно-сосудистые патологии, нейродегенеративные заболевания. Очень опасно повышение гомоцистеина у беременных, поэтому им всегда советуют пить фолиевую кислоту, витамины группы B. Вообще, у беременных повышение уровня этого эндогенного тиола приводит к морфологическим нарушениям развития нервной трубки плода, к дефициту неврологического развития и т.д.».
Как отметила Гузель Фаритовна, сероводород является эндогенным тиолом и продуцируется в нашем организме во многих клетках, а также относится к целому классу сигнальных молекул, газомедиаторов, которые координируют и регулируют активную деятельность клеток, присутствующие в организме человека. «Целый ряд исследований посвящен протекторным свойствам сероводорода: если выразиться проще, то гомоцистеин – «плохая» молекула, а сероводород – «хорошая». На самом деле, все зависит от концентрации: сероводород в низкой концентрации является протекторной, сигнальной молекулой, а гомоцистеин в высокой концентрации оказывает токсическое действие», - рассказала Гузель Ситдикова.
Прежде всего ученые сосредоточились на нервной системе, а точнее на том влиянии, которое оказывают на нее эндогенные тиолы. «Во-первых, мы используем клеточные модели – это культура нейросекреторных клеток гипофиза (прим.ред.: культура клеток - это клетки многоклеточного организма, живущие и размножающиеся в искусственных условиях вне организма (in vitro)), - отметила заведующая кафедрой. - Эти клетки секретируют гормон роста, являются возбудимыми клетками. Их очень удобно исследоваться для выявления клеточных, мембранных механизмов действия разных соединений. На этих клетках мы исследуем ионные каналы, и мы уже показали влияние и гомоцистеина, и сероводорода на активность калиевых каналов, которая очень важна для функции этих клеток, для высвобождения гормона роста».
Другая клеточная модель, которую используют ученые, - это нейроны тройничного ганглия: ганглий (или нервный узел) — скопление нервных клеток, состоящее из тел, дендритов и аксонов нервных клеток и глиальных клеток. «Эта часть проекта реализуется в содружестве с одним из наших приглашенных ученых, профессором университета Восточной Финляндии, сотрудника Open Lab нейробиологии Рашидом Гиниатуллиным. Он занимается проблемами боли, в том числе мигрени. Тройничные нейроны как раз и отвечают за импульсацию по нервным волокнам во время приступов мигрени. Оказалось, что у больных, у которых очень часто возникает мигрень, повышен уровень гомоцистеина», - отметила Гузель Ситдикова.
Научная группа не просто рассматривает, как гомоцистеин, сероводород на клеточном уровне действуют на эти нейроны, а также регистрирует активность тройничного нерва. По словам Гузель Фаритовны, этот метод регистрации потенциалов действия тройничного нерва тоже был привнесен профессором Р.Гиниатуллиным, и в мире не так много лабораторий, которые регистрируют активность тройничного нерва. «Сейчас у нас есть установка, которая позволяет работать с тройничными нервами. Более того, наши сотрудники ездили на стажировку в университет Восточной Финляндии», - поделилась она.
Еще один объект исследования, кроме клеточных моделей, - это срезы мозга и целый мозг новорожденных крысят. «В этом случае на срезах мозга или на целом мозге мы можем регистрировать активность отдельного нейрона или сетевую активность, которая возникает в результате активации целой группы клеток. Мы исследуем как острые эффекты эндогенных тиолов, так и изменения, возникающие в результате хронического повышения уровня гомоцистеина в плазме крови при моделировании гипергомоцистеинемии у беременных крыс», - объяснила суть Гузель Ситдикова.
Исследования развивающегося мозга, развивающейся центральной нервной системы, по ее словам, начались после получения мегагранта и создания лаборатории нейробиологии (руководитель Рустем Хазипов). «Интересно, что развитие мозга крысенка после рождения соответствует развитию мозга плода в последний триместр беременности у человека», - заметила Гузель Ситдикова.
Большое внимание уделяется и тому, как избыток тиолов приводит к нарушению поведения. «Для этого в прошлом году мы разработали модель гипергомоцистеинемии: мы подобрали такую диету, которая позволяет повышать уровень гомоцистеина в крови крысы. Сначала эта модель была опробована на взрослых крысах, а потом на беременных крысах. Оказалось, что при этом заболевании у взрослых крыс ухудшается память, когнитивные функции, способность к обучению, мелкая моторика, сенсорные функции», - рассказала заведующая кафедрой.
Что касается беременных крыс, то, как отметила Гузель Ситдикова, гипергомоцистеинемия у них развивается также в результате повышенного потребления метионина, и задача ученых - исследовать крысят, которые у них родились. «Мы уже смогли получить потомство у несколько таких крыс, и заметили, что у них, во-первых, очень высокий процент смертности новорожденных крысят, во-вторых, у них заметно отставание в росте, причем это отставание не ликвидируется даже после того, как крысята подрастают и переходят на нормальное питание, - пояснила она. - Также выявлено, что у таких крысят происходит нарушение двигательной функции, памяти и эмоционального поведения. В перспективе также планируется исследовать, какие изменения происходят в мозге этих крысят в острых экспериментах».
И наконец, совместно с профессором Эллей Бухараевой, которая является сотрудником Open Lab нейрофармакологии, исследователи обратились к изучению нервно-мышечного периферического синапса. По словам Гузель Ситдиковой, им удалось обнаружить, что если выдерживать нервно-мышечный препарат в растворе гомоцистеина, то это имитирует процесс старения. «Действительно, с возрастом уровень гомоцистеина в крови увеличивается, и это приводит к тому, что усиливается повреждающее действие различных радикалов, активных форм кислорода», - прокомментировала она ситуацию.
На самом деле, исследование, которое проводит научная группа под руководством Гузель Ситдиковой, хотя и носит фундаментальный характер, но имеет и большое практическое значение. «Если мы выясним, какие механизмы лежат в основе повреждающего действия тех или иных соединений, мы сможем предложить новые подходы, которые будут эти повреждения предотвращать, - пояснила заведующая кафедрой - Интересно, что в последнее время появились данные о том, что сероводород оказывает протекторное действие, в том числе при повреждении гомоцистеином».
На данный момент по результатам исследований ученым удалось опубликовать 4 статьи, которые индексируются Web of Science, несколько статей, индексируемых в РИНЦ, и одну монографию. «В целом мы очень довольны, что получили грант РНФ, поскольку этот грант позволяет получить значительное финансирование исследования, а значит, сосредоточиться на какой-то определенной теме и вкладываться все силы только в нее», - выразила свою точку зрения Гузель Ситдикова.