Сегодня новые открытия в биологии, физиологии и медицине появляются очень часто, ученые все глубже проникают в тайны организма, изучая все новые процессы. Но многие из ранее сделанных открытий о различных болезнях в свете современных знаний выглядят совершенно иначе. По мере того, как ученые глубже проникают в механизмы, которые лежат в основе развития патологий, таких как диабет и болезнь Паркинсона, они изучают уже клеточные и молекулярные процессы, обмен белков, и способы влияния на них. Совершенно по-новому сегодня относятся и к свойствам некоторых вирусов, именуемых бактериофагами. В свете все чаще возникающей резистентности бактерий к антибиотикам, их все активнее изучают с новых сторон.
Микротрубочки: больше, чем белковый «скелет» клетки
Микротрубочки — это часть структуры цитоплазмы внутри каждой клетки, представляющие собой сложную сеть белков, называемую цитоскелетом. Термин впервые введен Николаем Константиновичем Кольцовым в 1903 году. Микротрубочки помогают поддерживать жесткость клетки, но они также играют важную роль при делении клеток и переносе соединений внутри цитоплазмы.
Дисфункция микротрубочек связана с нейродегенеративными состояниями, включая две тяжелые патологии — болезнь Паркинсона и Альцгеймера. Нейрофибриллярные клубочки, которые представляют собой аномально скрученные нити белка, называемого тау-белком, являются одним из признаков болезни Альцгеймера. Обычно в сочетании с ионами фосфатов тау-белок помогает восстановлению микротрубочек. Однако в нейронах при болезни Альцгеймера тау-белки несут в четыре раза больше фосфатов, чем обычно. Гиперфосфорилирование снижает стабильность и скорость синтеза микротрубочек, и это также может привести к повреждениям цитоскелета и всей клетки.
Роль микротрубочек в болезнях и возможности лечения
Пока окончательно не ясно, как эти изменения в производстве микротрубочек приводят к нейродегенерации, но исследователи заинтересованы в том, чтобы определить, может ли вмешательство в эти процессы в один прекрасный день помочь лечить или предупреждать болезнь Альцгеймера. Проблемы с микротрубочками не касаются исключительно неврологических болезней. С 1990-х годов ученые обсуждают, могут ли они лежать в основе клеточных изменений, которые приводят к сердечному приступу. В последнем исследовании, посвященном этому вопросу, сделан вывод о том, что химические изменения в сети микротрубочек сердечных клеток делают их более жесткими и менее способными к полноценным сокращениям. Авторы считают, что разработка препаратов, которые нацелены на микротрубочки, в конечном итоге может стать еще и способом улучшения сердечной функции.
Проблемы митохондрий и болезнь Паркинсона
С курса школьной биологии многие помнят, что митохондрии являются электростанциями клетки. Это было выяснено очень давно, но сегодня ученые определяют, могут ли митохондрии быть причиной развития целого ряда болезней. Наибольшее внимание уделяется роли митохондрий в болезни Паркинсона. На протяжении многих лет изучается участие различных митохондриальных патологий, мутаций в развитии болезни Паркинсона.
Например, проблемы могут возникать в сложных химических связях, которые генерируют энергию в митохондриях, могут возникать мутации в митохондриальной ДНК. Кроме того, митохондрии могут быть повреждены за счет накопления активных форм кислорода, которые вырабатываются, как побочный продукт производства энергии. Но как эти недостатки приводят к выраженным симптомам болезни Паркинсона, ведь митохондрии содержатся практически в каждой клетке человеческого тела? Ответ, похоже, лежит в типе клеток, имеющих дофаминергические рецепторы. Эти клетки однозначно восприимчивы к митохондриальной дисфункции хотя бы потому, что они особенно чувствительны к окислительному стрессу. Нейроны также в большой степени зависят от кальция, элемента, который сохраняется в митохондриях. Без контроля митохондриального кальция дофаминергические рецепторы страдают.
Бактерии и вирусы: враги или друзья?
Бактериофаги — это вирусы, которые нападают на бактерий, уничтожая их. Они могут быть активными в отношении бактерий кишечника, вредящих организму. Если бактерии могут влиять на здоровье, то вирус, что их убивает, тоже воздействует на зараженный ими организм определенным образом. Микробные клетки, присутствующие во всех экосистемах на Земле, довольно многочисленны. Бактериофаги, однако, превосходят их; эксперты называют их «практически вездесущими». Влияние вирусов и микробов на здоровье и болезни — это запутанная сеть взаимодействий, которую специалисты только начинают распутывать.
Зная, насколько важна роль бактерий в инфекционных болезнях и нарушении здоровья, требуется лишь немного усилий, чтобы понять, как бактериофаги (специфические вирусы), которые являются уникальными для разных штаммов бактерий, могут когда-нибудь стать полезными для медицины.
Забытое старое: вирусы уже лечили!
Фактически, вирусы-бактериофаги использовались для лечения инфекций в 1920-1930-х годах. Они практически исчезли из употребления, прежде всего, потому, что на сцене появились антибиотики, которые было легче и дешевле хранить и производить. Но с появлением резистентности к антибиотикам, которая встречается все чаще, вполне возможен возврат к терапии бактериофагами, но уже в более совершенном виде. Бактериофаги также могут быть специфическими для одной бактерии или нескольких, в отличие от широкого спектра антибиотиков, бьющих в том числе и по своим полезным микробам.
Хотя возрождение интереса к бактериофагам является относительно недавним, некоторые ученые уже видят их потенциальную роль в борьбе с сердечно-сосудистыми и аутоиммунными болезнями, отторжением трансплантата и раком. Сегодня вирус-бактериофаг может оказаться весьма полезным, и ученые рассматривают вариант использования его в качестве лекарства при определенных патологиях.
