Ученые создали безопасные молекулы для ускорения клеточного метаболизма

Группа ученых из Сиднейского технологического университета (Австралия) и Мемориального университета Ньюфаундленда (Канада) идентифицировала новый класс химических соединений, способных увеличивать расход энергии в клетках без проявления токсичных эффектов. Результаты исследования, проведенного на культурах клеток человека, открывают возможность для создания нового поколения препаратов, направленных на коррекцию метаболических нарушений.

Суть открытия заключается в механизме «мягкого разобщения» митохондрий. Митохондрии — это клеточные органеллы, преобразующие питательные вещества в аденозинтрифосфат (АТФ), основную энергетическую валюту клетки. Этот процесс называется окислительным фосфорилированием. Новые молекулы, относящиеся к классу ариламид-замещенных жирных кислот, действуют как протонные ионофоры. Они создают контролируемый канал для протонов через внутреннюю мембрану митохондрий, позволяя части энергии рассеиваться в виде тепла, минуя стадию синтеза АТФ.

В результате митохондрии становятся менее эффективными, и для поддержания необходимого уровня АТФ клетке приходится сжигать большее количество топлива, в частности жиров. Это приводит к общему ускорению метаболизма.

Ключевое отличие нового подхода от предыдущих попыток заключается в его безопасности на клеточном уровне. Исторически первым и самым известным разобщителем был 2,4-динитрофенол (ДНФ), использовавшийся в 1930-х годах как средство для похудения. Его применение было прекращено из-за высокой токсичности: ДНФ вызывал неконтролируемое разобщение, что приводило к полному истощению запасов АТФ, опасному повышению температуры тела (гипертермии) и гибели клеток. Терапевтическая и летальная дозы ДНФ были крайне близки.

Новые ариламид-замещенные жирные кислоты оказывают дозированное, «мягкое» воздействие. В ходе экспериментов было установлено, что они увеличивают потребление кислорода клетками (показатель сжигания топлива), но при этом уровень АТФ остается в пределах нормы. Это свидетельствует о том, что клетки сохраняют свою жизнеспособность и функциональность, им просто приходится работать интенсивнее для восполнения энергетических потребностей.

Дополнительно, снижение мембранного потенциала митохондрий в результате мягкого разобщения ведет к уменьшению производства активных форм кислорода, что снижает окислительный стресс. Это свойство может иметь антивозрастной эффект и защищать клетки от повреждений, связанных с нейродегенеративными заболеваниями.

Исследование находится на доклинической стадии, и его выводы основаны на лабораторных тестах in vitro. Однако работа закладывает концептуальную основу для целенаправленного конструирования безопасных митохондриальных разобщителей.

Источник: New Atlas