Сотрудники биологического факультета и НИИ ФХБ МГУ совместно с коллегами из ИБХ РАН разработали новый оптический метод оценки состояния «пигментов старения», накапливающихся в зрительной системе, а также испытали инновационный способ предотвращения их окисления с помощью белок-опосредованной доставки природных антиоксидантов – каротиноидов. Результаты работы, опубликованные в The Journal of Physical Chemistry B, открывают путь к созданию эффективных методов диагностики и лечения заболеваний сетчатки.
Исследования проводились в рамках Междисциплинарной научно-образовательной школы МГУ «Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология».
Роль зрительной системы в жизни человека сложно переоценить. Неизлечимая потеря зрения чаще всего связана с развитием нейродегенеративных заболеваний сетчатки и всегда является острой социальной проблемой, поскольку кардинально ухудшает работоспособность и качество жизни. Лидирующее место среди подобных заболеваний занимает возрастная макулярная дегенерация (ВМД), затрагивающая примерно каждого десятого в возрасте более 60 лет и каждого пятого в возрасте более 70 лет. Особое коварство этого заболевания связано с его бессимптомным течением на ранних стадиях и активной манифестацией только на этапах необратимого повреждения сетчатки. В основе ВМД лежит накопление «пигмента старения» липофусцина, которое происходит в наружном слое сетчатки – клетках пигментного эпителия. Фактически липофусцин представляет собой клеточный мусор, который накапливается из-за нарушения механизмов утилизации. Окисление его компонентов под действие света сопровождается образованием ядовитых активных форм кислорода, что нарушает нормальную жизнедеятельность клеток пигментного эпителия и, в конечном итоге, приводит к их гибели, попутно вызывая необратимую дегенерацию обслуживаемых ими фоторецепторных нейронов – палочек и колбочек.
«Современные методы оценки состояния пигментного эпителия основаны на детекции аутофлуоресценции сетчатки, – рассказывает Евгений Зерний, заведующий лабораторией биомедицины НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ. – Для этого глазное дно облучается синим светом, заставляющим липофусциновые гранулы светиться. Однако у этого метода есть существенный недостаток: невозможно определить состав липофусцина, то есть понять, насколько он фототоксичен для клетки».
Именно эту проблему решил коллектив ученых из МГУ и ИБХ: предложено измерять время жизни флуоресценции липофусциновых гранул с помощью лазерной спектроскопии с пикосекундным разрешением. При воздействии синим светом этот параметр увеличивается параллельно с ростом токсичности липофусцина. Используя подобные зависимости, можно устанавливать степень агрессивности липофусциновых гранул, что может быть использовано в диагностических целях.
«Примечательно, что этот метод применим и для контроля эффективности новых способов нейропротекции сетчатки при ВМД, активно разрабатываемых в настоящее время, – утверждает научный сотрудник лаборатории физико-химии биологических мембран биологического факультета МГУ Светлана Сидоренко. – Один из таких способов, предложенный нашим коллективом, основан на восполнении уровней природных антиоксидантов глаза – каротиноидов (лютеина, зеаксантина) – за счет их доставки к сетчатке с помощью уникального транспортного белка AstaP, обеспечивающего их растворимость и, как следствие, высокую биодоступность. Применение этого комплекса действительно предотвращает увеличение времени жизни флуоресценции липофусциновых гранул в клетках пигментного эпителия, то есть делает их существенно менее опасными. Мы надеемся, что внедрение всех упомянутых методов позволит существенно улучшить диагностику ВМД и замедлить прогрессирование этого серьезного заболевания».