Общие пути между кальцификацией сосудов и ростом костей открывают новые терапевтические возможности
Наблюдение в режиме реального времени за некоторыми биохимическими процессами в кровеносных сосудах у мышей выявило ранее неизвестное сходство между атеросклерозом, также известным как кальцификация сосудов, и ростом костей.
Исследовательская группа под руководством профессора Роберта Файля из Межфакультетского института биохимии Тюбингенского университета обнаружила, что молекулярный сигнальный путь, играющий важную роль в росте костей, может замедлить развитие атеросклероза в кровеносных сосудах.
В будущем, возможно, будет возможно лечить атеросклероз с помощью препаратов, которые изначально были разработаны для лечения нарушений роста костей, таких как карликовость. Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications .
Атеросклероз — широко распространенное сосудистое заболевание, которое приводит к инфарктам и инсультам и является основной причиной смерти во всем мире. Это заболевание приводит к образованию отложений, в том числе жиров и различных клеток, во внутреннем слое стенки кровеносных сосудов; эти отложения могут перерастать в бляшки. Бляшки могут сужать сосуды и приводить к образованию тромбов , в результате чего подача кислорода к органам через кровь становится недостаточной, и развиваются сердечно-сосудистые заболевания.
Кровеносные сосуды в основном состоят из гладких мышц, которые могут увеличивать кровоток, расслабляясь. «Центральным передатчиком сигнала для этого является клеточный мессенджер циклический гуанозинмонофосфат, или сокращенно цГМФ, который образуется в гладкомышечных клетках кровеносных сосудов», — объясняет доктор Мориц Ленерс из Тюбингенского университета, первый автор исследования.
cGMP обнаружен во многих органах человека и регулирует многочисленные функции организма. Интересно, что сигнальная молекула может образовываться в сосудистых клетках несколькими различными способами. «Поскольку общий процесс регуляции еще не полностью изучен, мы сосредоточились на одном из путей производства cGMP в текущем исследовании», — говорит исследователь.
Для этого исследовательская группа использовала клетки кровеносных сосудов мышей, в которых молекула цГМФ может быть обнаружена как свечение под микроскопом с использованием нового флуоресцентного биосенсора. «Это позволило нам визуализировать сигнальные молекулы и биохимические процессы, в которых они участвуют в отдельных клетках, и наблюдать за ними в режиме реального времени, так сказать, в работе», — говорит Ленерс. Такие анализы отдельных клеток также могут быть дополнительно разработаны для других областей сосудистой биологии.
Состояние сосудистых клеток имеет решающее значение
«Первоначальная ситуация была запутанной», — говорит Ленерс. «Если мы знаем, что несколько метаболических путей в сосудистых клетках могут приводить к выработке цГМФ, возникает вопрос, имеют ли эти различные пути также различные эффекты».
Исследователи обнаружили, что изменения в биохимических сигнальных путях происходят в сосудистых клетках во время развития атеросклероза. «По мере того, как клетка врастает в бляшку и становится жесткой, путь производства цГМФ меняется. Путь, который мы рассмотрели более подробно, начинается в атеросклеротических бляшках и работает против кальцификации сосудов», — говорит Ленерс.
«Следовательно, этот механизм имеет вазопротекторную функцию». Этот результат подкреплен тем фактом, что у мышей, у которых этот путь цГМФ был заблокирован, развилась более тяжелая сосудистая кальцификация .
«Интересно, что именно этот путь образования цГМФ давно известен в биохимии и медицине как стимулятор роста костей», — говорит руководитель исследования Роберт Файл. Генетические варианты рецепторов, участвующих в метаболическом пути, приводят к аномалиям человеческого скелета.
«Фактически, недавно был разработан новый препарат, восоритид, который действует на сигнальный путь цГМФ в костях и используется для лечения карликовости у детей. Параллели, которые наше исследование показало между ростом костей и образованием атеросклероза в кровеносных сосудах, теперь можно использовать для проверки того, можно ли использовать такие препараты, как восоритид, также для лечения атеросклероза».