Ученые: белки водорослей помогут лечить возрастную дегенерацию сетчатки
Насыщение клеток сетчатки глаза природными каротиноидами с помощью белков из морских водорослей может предотвратить ее возрастную дегенерацию, выяснили совместно с коллегами ученые МГУ, 12 декабря сообщила пресс-служба университета.
Исследователи установили, что каротиноид зеаксантин ослабляет токсические эффекты окислительного стресса в сетчатке. Доставлять же молекулы этого антиоксиданта в сетчатку может белок AstaP, который добывается из зеленых водорослей, поскольку он способен связывать каротиноиды.
Ученые полагают, что сочетание этих веществ можно использовать для терапии возрастной макулярной дегенерации (ВМД), широко распространенного заболевания, приводящего к необратимой слепоте.
Результаты исследования, которые проводились в рамках Междисциплинарной научно-образовательной школы МГУ «Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология», были представлены в статье «Антиоксидантные свойства растворимого каротинопротеина AstaP и его применение для защиты сетчатки от окислительного стресса» (Antioxidant properties of the soluble carotenoprotein As taP and its feasibility for retinal protection against oxidative stress), опубликованной в FEBS Journal.
Функционирование сетчатки требует максимального (в сравнении с остальными тканями организма) количества кислорода. Он вступает с молекулами клеток сетчатки, постоянно облучающимися светом, в реакции окисления, генерируя множество токсичных соединений.
В здоровом глазу в его зрительных нейронах — палочках и колбочках, присутствует защитный механизм, утилизирующий эти молекулы. Однако с возрастом этот механизм дает сбои, что приводит к фотоиндицируемому окислительному стрессу и гибели сначала пигментного эпителия сетчатки, а затем самих зрительных нейронов.
При этом в сетчатке возникают островки атрофии (географическая атрофия), что проявляется как необратимая потеря центрального зрения — возникает ВМД, которой в мире страдают, по некоторым данным, до 12% населения старше 40 лет.
Заведующий лабораторией биомедицины НИИ Физико-химической биологии (ФХБ) им. А. Н. Белозерского МГУ Евгений Зерний рассказал, как можно защитить сетчатку:
«Правильнее всего — систематически восполнять запас физиологических антиоксидантных веществ, изначально присутствующих в этой ткани. Это будет максимально эффективным решением и не будет вызывать токсических эффектов. Среди таких веществ, например, витамины С и Е».
Однако, отметил ученый, лучшим вариантом является восстановление баланса каротиноидов, которые присутствуют в сетчатке как компоненты желтого пятна. Они не только нейтрализуют активные формы кислорода, но и поглощают повреждающее излучение. Трудность реализации этого варианта лишь в том, что эти вещества не растворяются в воде, соответственно имея низкую биодоступность при обычных способах введения.
Команда исследователей в составе специалистов биологического факультета и НИИ ФХБ МГУ, ученых из ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» и Института биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН предложила использовать для адресной доставки нерастворимых каротиноидов в клетки сетчатки каротиноидсвязывающий белок AstaP из зеленых водорослей Coelastrella astaxanthina Ki-4.
Они оптимизировали структуру этого белка, сохранив его способность удерживать каротиноид и обеспечив ему устойчивость к действию протеолитических ферментов тканей глаза. Исследователи провели испытания нового потенциально терапевтического комплекса, которые показали его эффективность в нейтрализации многих активных форм кислорода, образующихся в глазу, и способность доставлять каротиноид непосредственно в клетки пигментного эпителия сетчатки.
«Подобные комплексы имеют больше перспективы в качестве нейропротекторных лекарств, которых так не хватает в офтальмологии, — заявила научный сотрудник лаборатории физико-химии биологических мембран биологического факультета МГУ Светлана Сидоренко. — Анатомические особенности глаза позволяют вводить препараты непосредственно в стекловидное тело, которое постепенно отдает их сетчатке, пролонгируя терапевтический эффект».
В настоящее время команда исследователей проводит испытания комплекса зеаксантин-AstaP на животной модели ВМД. Полученные первые результаты свидетельствуют о высокой эффективности доставки каротиноида.
