Как антиоксидант может защитить от смертельного стресса
Снижая в клетках уровень агрессивных молекул-окислителей, можно спасти весь организм от самоуничтожения.
Стресс запускает в живых организмах разнообразные защитные реакции. Чем более умело клетка, орган или весь организм в целом сопротивляются стрессу, тем больше у них возможности выжить. Но также стресс запускает программы самоуничтожения, из которых апоптоз — самая известная. Повреждения, которые накапливаются в клетке, заставляют её буквально перерезать себе горло, причём делать это так, чтобы как можно меньше побеспокоить соседей. И здесь важно то, что повреждения, которые запускают самоуничтожение, не обязательно фатальны. То есть их ещё можно исправить и жить дальше. Тем не менее, приходится погибать.
В конце 90-х годов академик Владимир Скулачёв сформулировал гипотезу феноптоза — альтруистической запрограммированной смерти во благо популяции. Мы описывали феноптоз два года назад в связи с некоторыми особенностями врождённого иммунитета: с одной стороны, врождённый иммунитет старается истребить патоген, с другой стороны, он работает с таким размахом, что вместе с патогеном убивает сам организм. Непропорциональные иммунные усилия не выглядят случайностью: он уничтожает и инфекцию, и её носителя. Пока носитель живой, он способен распространять болезнь по популяции. Может, он вполне способен справиться с инфекцией и прожить ещё долго, но ради блага популяции его следует уничтожить.
Странности врождённого иммунитета очень хорошо укладываются в гипотезу феноптоза. Но на уровне отдельных клеток всё происходит схожим образом: как было сказано, клетка вполне могла бы прийти в себя от стрессовых повреждений, но программа самоуничтожения уже включилась. (Программа клеточного самоуничтожения — это инструмент феноптоза, и таких инструментов у феноптоза несколько, кроме апоптоза есть ещё пироптоз, ферроптоз и т. д.) Притом стресс может быть самый разный: инфекция, механическая травма, токсины и т. д. Однако, как пишут в своей недавней статье сотрудники Института физико-химической биологии (НИИФХБ) им. Белозерского, самоубийственные последствия от разных видов стресса можно свести к одному и тому же действующему лицу — кислородным радикалам, которые возникают в митохондриях.
Про кислородные радикалы, или реактивные формы кислорода, мы обычно слышим в связи с окислительным стрессом. Это очень агрессивные молекулы, которые повреждают белки, липиды, ДНК и вообще всё, что им может встретиться в клетке. Кислородные радикалы — обычный побочный продукт реакций в митохондриях, которые расщепляют разные молекулы и переводят высвобождающуюся энергию в удобную для клетки форму. Обычно у живых организмов есть целый набор средств для нейтрализации кислородных радикалов. Но бывает так, что их становится слишком много.
Именно с митохондриальных кислородных радикалов начинаются реакции самоуничтожения. Некоторое время назад в Институте Белозерского разработали антиоксидант SkQ1 — специальную молекулу, которая нацелена именно на митохондриальные кислородные радикалы. В новых экспериментах SkQ1 протестировали на мышах, которым угрожала смерть из-за нескольких разных причин: исследователи моделировали сильную инфекцию, отравление токсином, переохлаждение и тяжёлую травму. Эти причины выглядят весьма разными, однако SkQ1 успешно предотвращал гибель животных во всех четырёх случаях.
На самом деле, при всех четырёх вида стресса — инфекции, травме, отравлении токсином и переохлаждении — сильно повышается уровень воспалительных иммунных белков-цитокинов. Начинается то, что называют цитокиновым штормом. Его обычно обсуждают в связи с тяжёлыми инфекциями, и считается, что именно цитокиновый шторм часто становится причиной гибели больного, а не вирус или бактерия сами по себе. Собственно цитокиновый шторм — это тот самый перегретый иммунитет, заставляющий организм умереть несмотря на то, что у него были неплохие шансы выжить. SkQ1 понижает уровень митохондриальных кислородных радикалов, одновременно снимая эффект цитокинового шторма. Очевидно, что радикалы связаны с уровнем воспалительных цитокинов, и если сами радикалы включают самоуничтожение в отдельно взятой клетке, то цитокины с их подачи включают самоуничтожение всего организма. Эффективный антиоксидант вроде SkQ1 помогает избежать ненужной смерти как отдельной клетке, так и целой мыши. И возможно, что SkQ1 найдёт применение в медицине критических состояний, когда нужно сохранить жизнь человеку в септическом шоке, после переохлаждения или с сильной травмой.
