Менше кисню — більше шансів: вчені знайшли несподіваний спосіб захистити мозок

Ми звикли вважати кисень символом життя, однак нове дослідження показало, що в окремих випадках його надлишок може завдавати організму серйозної шкоди. Науковці з’ясували, що контрольоване зниження рівня кисню здатне захищати мозок і полегшувати перебіг деяких важких неврологічних та генетичних захворювань.

Результати роботи, опублікованої в журналі Nature Metabolism, відкривають перспективи створення нового методу лікування мітохондріальних хвороб, для яких сьогодні майже не існує ефективної терапії.

Чому надлишок кисню може бути небезпечним

Близько 90% кисню, який ми вдихаємо, використовують мітохондрії — своєрідні «енергетичні станції» клітин. Саме вони виробляють енергію, необхідну для роботи всіх органів.

Однак якщо одна з ключових структур мітохондрій, відома як Комплекс I, працює неправильно, клітини перестають ефективно використовувати кисень. У результаті він накопичується в тканинах і починає пошкоджувати їх.

Саме такий механізм пов’язують із низкою тяжких захворювань, серед яких:

• синдром Лея — найпоширеніша мітохондріальна хвороба у дітей;
• рідкісний синдром 3-MGA;
• хвороба Паркінсона;
• деякі форми передчасного старіння.

Винуватцем виявився білок HTRA2

Під час дослідження вчені звернули увагу на білок HTRA2, який відповідає за підтримання нормальної роботи мітохондрій.

Разом з іншим білком — CLPB — він очищає внутрішні структури мітохондрій від пошкоджених білків. Якщо ця система виходить з ладу, всередині клітини накопичуються дефектні молекули, через що Комплекс I перестає працювати належним чином.

Як наслідок, кисень більше не використовується повністю й починає накопичуватися у тканинах, особливо в головному мозку.

Менше кисню — кращий результат

Щоб перевірити свою гіпотезу, дослідники використали мишей із генетичним дефектом HTRA2, який викликає поступову загибель нервових клітин.

Тварин помістили в середовище зі зниженим вмістом кисню — нижчим за звичайні 21%, що містяться в атмосферному повітрі.

Результати виявилися несподіваними:

• тривалість життя мишей збільшилася приблизно утричі;
• значно покращилася робота головного мозку;
• зменшилося запалення в смугастому тілі — ділянці мозку, яка відповідає за координацію рухів та інші важливі функції.

Науковці вважають, що зниження концентрації кисню дозволяє компенсувати порушення роботи мітохондрій і зменшує токсичний вплив надлишкового кисню.

Метод може допомогти не лише при рідкісних хворобах

Під час аналізу генетичних даних дослідники виявили ще 75 генів, мутації яких потенційно можуть реагувати на таку терапію. Це означає, що контрольоване зниження рівня кисню може виявитися корисним не лише для людей із рідкісними спадковими захворюваннями, а й для пацієнтів із поширеними нейродегенеративними хворобами, зокрема хворобою Паркінсона.

Від кисневої терапії — до ліків

Поки що терапія передбачає перебування в умовах зі зниженою концентрацією кисню. Проте дослідники вже працюють над препаратом HypoxyStat, який зможе відтворювати аналогічний ефект у вигляді таблетки або ін’єкції.

Якщо клінічні випробування підтвердять безпечність і ефективність такого підходу, це може стати проривом у лікуванні мітохондріальних захворювань, для яких нині практично відсутні універсальні методи терапії.

Автори дослідження наголошують, що йдеться не про звичайне обмеження кисню, а про ретельно контрольовану медичну процедуру, яка в майбутньому може стати новим інструментом боротьби з важкими неврологічними хворобами.