Обычное лекарство от прыщей может предотвратить затвердение артерий
Отложение кальция или кальцификация способствует укреплению тканей тела. Упрочнение тканей необходимо для здорового развития костей, но оно может вызывать проблемы со здоровьем, когда возникает в артериях.
Жесткие или твердые артерии препятствуют притоку питательной крови к тканям и органам. Это может повысить риск сердечно-сосудистых заболеваний, таких как высокое кровяное давление, сердечный приступ и инсульт. Это также может повысить риск развития слабоумия и других возрастных заболеваний.
Теперь ученые из Кембриджского университета и Королевского колледжа Лондона, расположенных в Соединенном Королевстве, раскрыли химические изменения, вызывающие затвердевание артерий.
Недавний Отчеты по ячейкам В документе дается полный отчет о результатах.
Исследование сосредоточено вокруг молекулы под названием PAR, что является сокращением от поли (АДФ-рибоза). Исследователи обнаружили, что PAR может образовывать «плотные жидкие капли с ионами кальция», которые затем кристаллизуются, когда соединяются с эластичными тканями в стенках артерий.
До открытия ученые думали, что PAR играет роль только в репарации ДНК. Новые данные показывают, что он также способствует кальцификации артерий.
Исследователи также обнаружили, что антибиотик миноциклин может предотвратить затвердевание артерий, блокируя кальцификацию, вызванную PAR.
Лечение, которое они проверили на культурах клеток и крысах, похоже, не повлияло на кости.
Миноциклин - существующий препарат, имеющий множество применений. Врачи обычно назначают его для лечения прыщей.
Кальцификация и затвердение артерий
«Укрепление артерий происходит у всех с возрастом, - говорит Мелинда Дж. Дуер, профессор кафедры химии Кембриджского университета, - и ускоряется у пациентов на диализе, где даже у детей появляются кальцинированные артерии».
«Но до сих пор мы не знали, что контролирует этот процесс и, следовательно, как его лечить», - добавляет она.
Дуэр руководила исследованием вместе с Кэтрин М. Шанахан, профессором клеточной сигнализации в Королевском колледже Лондона. Они исследуют кальцификацию артерий более 10 лет.
Британский фонд сердца (BHF) и Cycle Pharmaceuticals, компания из Кембриджа, финансируют их исследования.
В своей исследовательской работе авторы объясняют, что кальцификация, которая укрепляет артерии, обычно происходит в двух участках кровеносного сосуда. Одно место - это интима или ткань, выстилающая стенку кровеносного сосуда. Кальцификация на этом участке возникает как часть атеросклероза.
Другой участок, в котором происходит затвердевание артерии, находится в среде или ткани внутри стенки кровеносного сосуда. Затвердевание носителя обычно происходит при старении.
Шанахан объясняет, что для этого конкретного исследования они хотели выяснить, что вызывает кальцификацию, которая принимает форму кристаллов фосфата кальция.
Их особенно интересовало, почему отложения, похоже, концентрируются «вокруг коллагена и эластина, которые составляют большую часть стенки артерии».
В более ранней работе команды обнаружили, что PAR, который выполняет восстановление ДНК внутри клеток, также может действовать вне клеток в качестве движущей силы образования костной ткани.
Это открытие заставило их задуматься, может ли PAR также играть роль в кальцификации других тканей.
Кроме того, когда клетки подвергаются окислительному стрессу и повреждению ДНК, они экспрессируют два фермента, которые производят PAR - PARP1 и PARP2. Ученые часто видели, что окислительный стресс и повреждение ДНК могут сопровождать кальцификацию костей и кровеносных сосудов.
Клетки экспортируют PAR при стрессе
В новом исследовании ученые использовали «ультраструктурные методы», чтобы увидеть, что происходит на молекулярном уровне, когда клетки подвергаются стрессу.
Они обнаружили, что когда клетки погибают от окислительного стресса, они экспортируют PAR. Поскольку PAR имеет сильное сродство к ионам кальция, как только он выходит за пределы клетки, он прочно прикрепляется к кальцию, а не к другим минералам.
В результате этого процесса образуются большие капли кальция, которые прикрепляются к коллагену и эластину, материалам в стенках артерий, которые придают сосудам эластичность. Когда капли прикрепляются к эластичным материалам, они затвердевают в кристаллы, снижая эластичность и укрепляя артерии.
Дуэр говорит, что сначала они сделали это открытие случайно, а потом занялись им. «Мы никогда бы не предположили, что причиной этого является PAR», - отмечает она.
Установив роль PAR в кальцификации артерий, команды начали искать способ остановить это. Очевидным решением было поискать ингибитор PARP, который представляет собой молекулу, которая блокирует производство PAR, блокируя один из ферментов, которые его синтезируют.
Они решили искать ингибитор PARP среди лекарств, которые уже прошли испытания на людях, поскольку это сократит время разработки для его использования в качестве лечения для предотвращения жесткости артерий.
Миноциклин остановил затвердевание артерий у крыс
С помощью Cycle Pharmaceuticals исследователи определили и протестировали шесть молекул, соответствующих их критериям. Один из них, миноциклин, оказался очень эффективным в предотвращении жесткости артерий у крыс с длительным заболеванием почек.
Команда надеется провести испытания препарата на людях в течение следующих 2 лет.
Профессор Джереми Пирсон, младший медицинский директор BHF, говорит, что исследователи выявили механизм кальцификации артерий, а также показали, чем он отличается от кальцификации костей.
«Поступая таким образом, - добавляет он, - они смогли определить потенциальное лечение для уменьшения кальцификации кровеносных сосудов без каких-либо неблагоприятных последствий для костей».
«Этот тип лечения принесет пользу многим людям, и мы с нетерпением ждем результатов ожидаемых клинических испытаний, чтобы выяснить, оправдывает ли этот препарат свои первые обещания».
Проф. Джереми Пирсон
