Внеклеточную митохондриальную ДНК предложили считать маркером стресса у астронавтов
Американские медики обнаружили в крови у 14 астронавтов, вернувшихся с МКС, повышенные уровни внеклеточной митохондриальной ДНК. Кроме этого, у них была усилена экспрессия генов воспаления и окислительного стресса. Авторы работы, опубликованной в Journal of the American Heart Association, предложили использовать внеклеточную митохондриальную ДНК как маркер стресса и воспаления в организме астронавтов.
Астронавты и космонавты, находящиеся на орбите, подвергаются тяжелым нагрузкам из-за изменений в гравитации, а также увеличенного радиационного излучения. Эти факторы сказываются на функционирование организма. Например, изменяют структуру головного мозга астронавтов, а, кроме этого, нарушают циркуляцию спинномозговой жидкости. Также недавно медики из трех стран обнаружили в крови космонавтов, вернувшихся с орбиты, белки, которые появляются при повреждении мозга.
Американские ученые во главе с Дэвидом Гукасяном (David A. Goukassian) из Школы медицины Маунт-Синай продолжили работу коллег и исследовали кровь 14 астронавтов NASA, которые провели на МКС от 5 до 13 дней, на наличие внеклеточной митохондриальной ДНК. Она появляется в крови при гибели клеток, и ее количество повышается при некоторых заболеваниях, например сердечно-сосудистых и аутоиммунных. Уровни внеклеточной митохондриальной ДНК проанализировали в крови участников за 10 дней до запуска, в день возвращения с орбиты и через три дня после возвращения.
На третий день после возвращения из космоса у всех астронавтов увеличилось количество внеклеточной митохондриальной ДНК в крови. При этом наблюдался большой разброс в разнице между состоянием до полета и после него у разных астронавтов: количество внеклеточной митохондриальной ДНК увеличилось в 2-355 раз.
Медики также провели анализ РНК из лимфоцитов и моноцитов крови у шести астронавтов, чтобы изучить экспрессию генов воспаления и окислительного стресса. Оказалось, что в этих клетках повышена экспрессия генов интерлейкинов (IL‐1-alpha, IL‐1-beta), фактора некроза опухолей (TNF‐alpha), а также генов окислительного стресса (SOD1 и GPX1). Кроме этого, наблюдали повышенную экспрессию гена повреждения ДНК OGG1.
Авторы работы считают, что радиация в космосе может повреждать ДНК и вызывать окислительный стресс, что в свою очередь запускает воспаление. Исследователи предлагают использовать внеклеточную митохондриальную ДНК как маркер стресса и воспаления в организме астронавтов. Пока точно непонятно, почему именно она оказывается вне клеток. Это предстоит выяснить в будущих исследованиях.
Долгосрочные последствия увеличения уровней внеклеточной митохондриальной ДНК в крови астронавтов пока точно неизвестны, но ученые уже установили, что изменения головного мозга у них полностью обратимы и объясняются нейропластичностью.
Ученые выяснили степень его участия в повреждении почек
Группа ученых из шести стран выяснила, что высокое соотношение аденин/креатинин в моче надежно предсказывает терминальную стадию почечной недостаточности при диабетической нефропатии у пациентов без повышения концентрации альбумина в моче. Кроме того, снижение выработки эндогенного аденина предотвращает увеличение и повреждение почек у мышей с диабетом. Исследование опубликовано в журнале Journal of Clinical Investigation. Прогрессирующие поражения почек, сопровождающиеся снижением скорости клубочковой фильтрации, связаны с развитием гломерулосклероза, тубулоинтерстициального фиброза, повреждения сосудов и выходом белков плазмы крови в мочу (протеинурия). Однако у многих пациентов, у которых в конечном итоге развивается терминальная стадия заболевания почек, даже при снижении скорости клубочковой фильтрации может не наблюдаться протеинурии, что затрудняет оценку степени поражения почек, особенно при диабетической нефропатии. Поэтому определение новых биомаркеров, которые участвуют в патогенезе диабетической нефропатии и предсказывают прогрессирование поражения почек, могло бы открыть новые диагностические возможности для пациентов с диабетом. Ученые из Германии, Канады, Нидерландов, Сингапура, США и Швейцарии под руководством Кумара Шарма (Kumar Sharma) из Техасского университета в Сан-Антонио исследовали метаболомику мочи у пациентов с диабетом второго типа и сниженной скорости клубочковой фильтрации, чтобы найти маркеры развивающейся терминальной стадии почечной недостаточности. Целенаправленный анализ выявил 13 метаболитов-кандидатов, одним из которых был аденин. Поскольку известно, что экзогенный аденин связан с развитием почечной недостаточности у мышей, крыс и собак, ученые оценили, связан ли эндогенный аденин с прогрессированием заболеваний почек у пациентов с диабетом. Всего в изучаемых когортах было более 1200 человек с диабетом. Анализ показал, что пациенты с высоким соотношением аденин/креатинин в моче подвержены высокому риску развития терминальной стадии почечной недостаточности и смерти от всех причин. При этом такие ассоциации наблюдались как у пациентов с относительно сохранной скорости клубочковой фильтрации и без протеинурии. Кроме того, эта связь оставалась статистически достоверной в парных образцах мочи, взятых с разницей в один год. Применение блокатора натрий-глюкозного котранспортера второго типа эмпаглифлозина значительно снижало соотношение аденин/креатинин на 36,4 процента. Ученые наблюдали общее увеличение концентрации аденина во всех срезах биоптатов почек у участников с диабетом по сравнению со здоровыми контрольными группами. Поскольку аденин в основном локализовался в канальцах диабетической почки, а лечение эмпаглифлозином снижало его концентрацию, ученые посчитали клетки проксимальных канальцев клетками-мишенями, на которые воздействует аденин. Эксперименты на мышах показали, что воздействие аденина на почки стимулирует синтез растворимого рецептора фактора некроза опухоли-1 и молекулы повреждения почек-1, гипертрофию почек, активность мишени рапамицина у млекопитающих (mTOR) в почечных клетках и выработку почечного матрикса. Таким образом, аденин можно рассматривать как биомаркер развития терминальной стадии почечной недостаточности у пациентов с диабетической нефропатией. Кроме того, ученые выяснили, в каких именно патогенетических процессах участвует аденин при этом состоянии, что подтверждает его диагностический потенциал в качестве маркера поражения почек. Самое важное при лечении диабета — найти способ эффективно снизить уровень глюкозы в крови. Ранее мы рассказывали, что это удалось сделать чайному грибу: за месяц его ежедневного питья уровень глюкозы снизился почти на три миллимоль на литр.