Один из важных рецепторов мембраны клетки – фермент гуанилатциклаза. Нарушение его работы приводит к гипертрофии желудочков сердца, расстройствам нервной деятельности и ряду других проблем.
Сотрудники Института эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН обратили внимание, что перечень заболеваний, вызванных нарушением работы этого фермента, напоминает спектр осложнений диабета.
Они исследовали активность мембранной гуанилатциклазы экспериментальных животных, больных диабетом. Выяснилось, что активность фермента и его способность к восприятию сигналов у больных и здоровых крыс действительно отличаются. Работу учёных, подробности которой опубликованы в издании «Доклады Академии наук», № 6, том 433, 2010 год, поддержали РФФИ и программа Президиума РАН «Фундаментальные науки – медицине», сообщает Информнаука.
Жизнедеятельность клеток регулируют сигналы, поступающие из внешней среды. Сигнальные молекулы взаимодействуют с рецепторами, расположенными на поверхности клеточной мембраны, в результате чего образуются другие молекулы, запускающие сложные цепочки биохимических реакций внутри клетки. Один из таких рецепторов – фермент гуанилатциклаза (ГЦ). Сигнальные молекулы, с которыми она взаимодействует, называются натрийуретическими пептидами. Изменение активности фермента или его чувствительности к натрийуретическим пептидам приводит к развитию гипертонии, гипертрофии желудочков сердца, аритмии, расстройствам нервной деятельности, нарушению репродуктивных функций и некоторым другим недугам, которые часто встречаются у больных сахарным диабетом и во многих случаях являются причиной их преждевременной смерти. В этой связи специалисты ИЭФиБ им. И. М. Сеченова предположили, что за осложнения, которые возникают при сахарном диабете, ответственна гуанилатциклазная сигнальная система.
Свою гипотезу учёные проверяли на крысах. У животных искусственно вызывали инсулин-зависимый диабет 1-го типа или инсулин-независимый диабет 2-го типа и определяли активность рецепторной формы ГЦ в разных тканях у больных и здоровых грызунов. Оказалось, что в матке, яичниках и семенниках крыс с диабетом 1-го типа, которые страдают от нехватки инсулина в организме, активность фермента была снижена на 36, 28 и 13 процентов по сравнению с контролем, а в миокарде и мозге – незначительно повышена. Что касается крыс с диабетом 2-го типа, чьи ткани имеют низкую чувствительность к инсулину, активность ГЦ у них в миокарде и семенниках была на 20 и 11 процентов выше контрольного уровня, а в матке и яичниках, напротив, на 26 и 13 процентов ниже.
На следующем этапе учёные оценили влияние натрийуретических пептидов на активность ГЦ, то есть действие сигнальных молекул на рецептор. У контрольных животных эти пептиды стимулировали активность ГЦ во всех исследованных тканях. У животных с диабетом 1-го типа чувствительность ГЦ к одной из сигнальных молекул, атриальному (предсердному) пептиду в миокарде, яичниках и семенниках была значительно снижена; при диабете 2-го типа чувствительность снижалась только в миокарде. Другая сигнальная молекула, натрийуретический пептид С-типа, при диабете 1-го типа слабее действовал на рецептор в тканях репродуктивной системы, а в миокарде, напротив, активно его стимулировал. При диабете 2-го типа чувствительность ГЦ к этому пептиду была понижена в семенниках и яичниках.
Специалисты ИЭФиБ им. И. М. Сеченова впервые показали, что в условиях экспериментального сахарного диабета обоих типов меняется функциональная активность связанной с мембранами ГЦ и её чувствительность к натрийуретическим пептидам, что, по мнению исследователей, может лежать в основе возникновения осложнений сахарного диабета со стороны сердечно-сосудистой и репродуктивной систем. Учёные надеются, что, обнаружив нарушения в гуанилатциклазной сигнальной системе, можно будет разработать новые подходы для диагностики и лечения осложнений сахарного диабета с помощью регуляторов этой сигнальной системы.
Источник информации: А. О. Шпаков, К. В. Деркач, О. В. Чистякова, М. Н. Перцева «Изменение функциональной активности мембранно-связанных форм гуанилатциклазы в тканях диабетических крыс». Доклады Академии наук, 2010, т. 433, № 6.
Источник: Наука и технологии РФ