Болезнь опасна осложнениями: челябинские ученые исследовали, как спасти сердце диабетиков
Заведующий кафедрой биохимии имени Р.И. Лифшица, проректор по научной работе ЮУГМУ Антон Синицкий
Наш организм – поистине удивительный объект, который мы изучаем уже более нескольких тысяч лет и продолжаем изучать до сих пор. В основе работы любого лекарства лежат химические процессы, происходящие в нашем организме. Такая наука, как биохимия, занимается множеством медицинских проблем: от изучения осложнений сахарного диабета до диагностики критических состояний у недоношенных детей. О том, как создаются новые оригинальные лекарства, может ли существующий препарат защитить сердце диабетика, как по анализу крови можно узнать, чем болен человек, в эфире радио «Комсомольская правда-Челябинск» (95,3 FM) рассказал Антон Синицкий, доктор медицинских наук, заведующий кафедрой биохимии имени Р.И. Лифшица, проректор по научной работе Южно-Уральского государственного медицинского университета.
Программа «Такая наука» посвящена научным достижениям южноуральских ученых. Ведущая – доктор филологических наук, доцент Анна Таскаева.
– Что такое биохимия простыми словами?
– Биохимия изучает химические преобразования, которые происходят в живых системах, в том числе и у человека. Разумеется, по этой причине биохимия во многом является основой для медицины. На кафедре биохимии ЮУГМУ мы занимаемся именно этим направлением – использованием фундаментальных знаний биохимии как прикладных в лечении и диагностике. Конечно, во взаимодействии со специалистами клинического профиля.
– Антон Иванович, одно из важнейших направлений для вас и вашего вуза – это создание новых оригинальных лекарственных средств. С чего начинается работа? Как вы придумываете новые медикаменты?
– Этим направлением наша кафедра занимается совместно с кафедрами фармакологии и патофизиологии, а также с коллегами, представляющими клинические специальности. Безусловно, все начинается с идеи. Многие из них хорошо поддерживаются вычислительными технологиями, поэтому большая часть лекарственных веществ сегодня появляется в недрах вычислительных машин. Затем во многом эти же вычисления позволяют отобрать наиболее значимые молекулы, которые наиболее перспективны для практического использования в дальнейшем. На этом этапе начинается работа химиков. Они синтезируют эти молекулы, создают их заново, получают из старых или выделяют из природного сырья.
Далее – блок доклинических испытаний. Важно убедиться, что полученное вещество не опасно и обладает достаточно низким уровнем токсичности, то есть не окажет влияния на гены и репродукцию, не вызовет тяжелых иммунопатологических реакций и так далее. Всё это отслеживается в эксперименте, без участия человека, поэтому этап называется доклиническим: используются культуры клеток, лабораторные животные. Всё больше в последнее время в качестве объектов используют аквариумных рыб.
Этот этап позволяет сделать выводы о том, что, во-первых, лекарство безопасно, а во-вторых, обладает ожидаемым или неожиданным видом терапевтической (лекарственной) активности, то есть дает основания начать клинические испытания на людях. Начинается первая фаза, в которой участвуют исключительно добровольцы. Сама по себе процедура долгая, ограниченная множеством правил безопасности. После следуют вторая и третья фазы, когда в исследование вовлекается большее количество людей, что позволяет сделать вывод о том, что лекарство можно использовать в определенных целях. Оно получает доступ на рынок и в аптеки. Обычно весь процесс занимает около 15–20 лет и стоит безумно дорого. Именно поэтому многие медикаменты, которые появились на рынке недавно, как правило, весьма дорогостоящие. Не каждый пациент может себе это позволить, из-за чего препараты часто включаются в государственные программы.
– Сколько длятся испытания на животных?
– Зависит от лекарства и конкретных целей его использования. Если хорошо постараться, то 3–5 лет, которые включают в себя организационную работу, меры безопасности и прочее. Еще в середине XX века данный процесс выглядел иначе – короче, быстрее и проще. Было достаточно небольших испытаний и доказательств активности для того, чтобы крупная фармацевтическая компания взяла этот препарат в производство и начала его широкую продажу. Это стало причиной многих известных трагедий, когда побочные эффекты медикаментов, которые не были выявлены на стадии их испытаний, приводили к очень печальным последствиям, а после – к выводу о необходимости более длительной процедуры проверки лекарств.
– Возможно ли в Челябинске создание новых лекарств?
– Наш регион обладает иной индустриальной спецификой. Однако у нас есть несколько крупных фармацевтических компаний, известных своей продукцией на всю страну и за ее пределами, с которыми мы сотрудничаем. Мы тоже активно разрабатываем новые лекарственные препараты и верим, что они дойдут до массового производства и принесут пользу людям.
– Почему один и тот же препарат может действовать по-разному в зависимости от дозы?
– Это открыл еще швейцарский врач Парацельс в XVI веке. Ему ведь и принадлежит фраза: «Все есть яд, и все есть лекарство; то и другое определяет доза». Это утверждение многократно подтверждалось и нами. Например, во время совместной работы с кафедрой фармакологии мы изучали активность одного из отечественных препаратов на уровне субклеточных структур – митохондрий. Мишенью действия этого препарата в том числе оказались те белки, которые расположены именно в митохондриях, в энергетических станциях клетки. В высоких дозах медикамент действует губительно – прерывает работу митохондрий и не дает им нормально функционировать. Однако в низких концентрациях препарат оказывает совершенно противоположное действие – стимулирует эту работу, что мы и наблюдаем, как у нас принято говорить, «in vivo», то есть в естественных условиях.
– Сахарный диабет – болезнь очень распространенная. Но говорят, что опасен он не сам по себе, а своими осложнениями. Какими и почему?
– Сахарный диабет относится к группе социально значимых заболеваний. Он распространён и действительно опасен прежде всего своими осложнениями. Процитирую уважаемого всем миром эндокринолога: сахарный диабет в цивилизованных странах – вопрос решенный. Я с этим выражением согласен. Сахарный диабет первого типа, сопровождающийся дефицитом ключевого гормона инсулина, хорошо лечится современными технологиями.
Сахарный диабет второго типа во многом возникает из-за образа жизни. Наверное, вы слышали, что в современных реалиях от переедания людей погибает больше, чем от голода. К сожалению, это так. Основные осложнения связаны с наиболее заметными проявлениями: гипергликемией, высокой концентрацией глюкозы в крови.
Глюкоза, сладкая и безобидная молекула, на самом деле является весьма реакционноспособной и токсичной, особенно в высоких концентрациях. Это приводит к тому, что глюкоза напрямую повреждает буквально все ткани. Развиваются диабетические висцеропатии и повреждения органов: страдают почки, сетчатка и нервная система. Клинические проявления осложнений сахарного диабета разнообразны, поэтому подходов к лечению сегодня очень много.
Опираясь на мнение специалистов, могу сказать, что сахарный диабет в наше время не приговор. Если человек соблюдает диету, режим физической активности, правильно и постоянно принимает лекарства, то может прожить долгую и счастливую жизнь.
– У вас было исследование, в котором крысам с диабетом давали лекарство «Селегилин», после которого уменьшились повреждения сердца. Получается, что есть медикаменты, способные защитить сердце диабетика?
– Этот препарат применяется давно, но для других целей. Идея принадлежала не нам, а другим коллегам. Мы же просто подтвердили их правоту. Суть в том, что препарат специфически блокирует фермент моноаминоксидазу (МАО), распространённый во многих тканях. Работа изначально была посвящена не столько попытке экспериментальной терапии диабета, сколько изучению вклада этого фермента в повреждения различных органов при длительной гипергликемии, то есть высоком уровне сахара в крови. Препарат ограничивал активность фермента, которая была слишком высокой в органе, и уменьшал повреждения, связанные с длительной гипергликемией.
Первый клинический опыт также принадлежит другим коллегам и демонстрирует весьма хорошие результаты. Имеется в виду лечение диабета и кардиомиопатии.
– Вы называете моноаминоксидазу очень интересным ферментом. Что это вообще такое и зачем он нужен нашему организму?
– Это фермент, который представлен буквально во всех тканях (например, в мозговой, кишечнике и сердце). Ферменты превращают одно вещество в другое, это биологический катализатор. Фермент МАО превращает моноамины, биологически активные молекулы, в их неактивные метаболиты. При этом образуются не очень и не всегда нужные для нас соединения. Например, аммиак, пероксид водорода. Сам амин превращается в токсичную молекулу альдегида.
В случае если необходимо инактивировать лишние биологически активные амины, этот фермент необходим. Когда же его активность слишком высока, мы получаем накопление токсичных продуктов, вышеупомянутых, которые повреждают ткани.
В классическом смысле предназначение ингибиторов МАО – регуляция обмена биогенных аминов путем предотвращения их разрушения ферментом моноаминоксидазой. Это лечение заболеваний нервной системы. Впоследствии стало понятно, что, влияя на этот фермент с помощью фармакологии, можно ограничивать накопление токсичных веществ в клетке. Собственно, этим мы сейчас и занимаемся.
– Есть еще один любопытный термин – метаболомика. Что же это такое? Как по анализу крови можно узнать, чем болен человек?
– Метаболомика – это одно из омиксных направлений современной биомедицинской науки, причём относительно молодое. Метаболом – совокупность всех малых метаболитов и молекул, которые есть в каком-либо биологическом объекте. Получить информацию об этом непросто и дорого, потому что это возможно только при помощи современных аналитических и вычислительных технологий. Анализируется большое количество констелляций, взаимосвязей между уровнями метаболитов, и это несёт в себе ценную диагностическую информацию. Полагаю, что в клиническую практику это будет внедрено в ближайшие пару десятилетий, но пока это все еще очень дорого и трудоемко.
– Получается, мы сможем предсказывать тяжёлые заболевания при помощи таких диагностических методов?
– Верно, и даже прогнозировать их течение и лечение. Будем надеяться, что это будущее очень близко к нам. Мы занимаемся тем, что пытаемся сделать эти методы доступнее, чтобы они могли реализовываться дешево и на отечественном оборудовании.
К ЧИТАТЕЛЯМ
Стали свидетелем интересного события или происшествия? Сообщите об этом нашим журналистам: +7-951-803-09-94 (MAX) или kpchel@phkp.ru.
Подпишитесь на нас: MAX, ВКонтакте, Одноклассники, Дзен.
При использовании материалов издания ссылка на «КП-Челябинск» обязательна.