Российские ученые исследовали нейротоксин из яда бразильского паука-солдата Phoneutria nigriventer и выяснили, что он может купировать острую и хроническую боль. Считается, что это самый опасный представитель своего рода, который смертоноснее черной вдовы. Одно из веществ из его выделений оказалось способно усиливать работу определенных ионных каналов в клетках человека, что ослабляет активность нейронов, ответственных за болевую реакцию. Это открытие поспособствует разработке обезболивающих средств, лишенных недостатков зарегистрированных лекарственных препаратов, считают специалисты. Результаты работы опубликованы в журнале Toxins. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.

Ядовитее черной вдовы

Phoneutria nigriventer — вид чрезвычайно опасного паука семейства бегунов, обитающего в Южной Америке. Его еще называют «солдат» за особенность поднимать передние лапки вверх. Считается, что это самый ядовитый паук в мире, который по смертоносности превосходит даже черную вдову. Его яд содержит по меньшей мере пять фракций (составная часть смеси жидкостей), включающих нейротоксические пептиды. В больших концентрациях эти вещества вызывают потерю мышечного контроля и проблемы с дыханием, что приводит к параличу и в конечном итоге к смерти от удушья. Кроме того, укус паука вызывает сильную боль, головокружение, озноб и лихорадку, а также повышает артериальное давление и частоту пульса. С другой стороны, в яде есть пептиды, которые рассматриваются как перспективные препараты от эректильной дисфункции. Кроме того, некоторые пептиды — блокаторы ионных каналов способны ослаблять болевые сигналы и рассматриваются как потенциальные анальгетики.

Ученые из Института биоорганической химии (ИБХ) им. академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН и МФТИ с коллегами исследовали нейротоксин из яда паука-солдата, который называется Phα1β. Эксперименты на животных моделях показали, что его введение уменьшает как острую, так и хроническую боль.

«Обезболивающее действие этого нейротоксина связано с блокировкой кальциевых каналов в мембране клеток и действием на каналы TRPA1 (ионные каналы, расположенные на плазматической мембране многих клеток человека и животных), которые играют важную роль в передаче болевых сигналов и развитии воспалительных реакций. Они отвечают за восприятие сильного холода, химических раздражителей и медиаторов воспаления, а также вовлечены в переход от острой боли к хронической», — рассказала «Известиям» профессор кафедры физико-химической биологии и биотехнологии МФТИ, заведующая лабораторией биоинженерии нейромодуляторов и нейрорецепторов ИБХ РАН Екатерина Люкманова.

Ранее предполагалось, что этот нейротоксин действует как блокатор каналов и физически препятствует току ионов через пору клетки. Однако специалисты МФТИ опровергли эту версию.

«Мы обнаружили, что токсин не ингибирует канал, а, напротив, активирует его, усиливая ионные токи. На первый взгляд активация канала TRPA1 не соответствует обезболивающему эффекту, наблюдаемому в опытах на животных. Мы предполагаем, что задействован более сложный механизм», — пояснил профессор кафедры физико-химической биологии и биотехнологии МФТИ, заведующий лабораторией структурной биологии ионных каналов ИБХ РАН Захар Шенкарев.

Вероятно, усиленная работа каналов в присутствии этого токсина приводит к уменьшению активности нейронов, что в свою очередь уменьшает ответ на внешний стимул, вызывающий болевые ощущения, и приводит к снижению воспалительных реакций, полагают ученые.

Анальгетики будущего

Это исследование — начальный этап большой работы по изучению функции канала TRPA1. Команда планирует задействовать современные методы ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и криоэлектронной микроскопии для определения участка связывания и установления пространственной структуры комплексов нейротоксинов с этим ионным каналом. Специалисты также исследуют яды других пауков и морских анемонов.

«Это позволит нам получить новые структурные данные о молекулярных механизмах работы канала TRPA1, которые представляют большой интерес в качестве основы для создания новых анальгетиков», — добавил Захар Шенкарев.

Как пояснили эксперты, поиск новых мишеней и воздействующих на них молекул — важнейшая задача исследований в области медицины и фармации. Одно из таких направлений — разработка обезболивающих средств, лишенных недостатков зарегистрированных лекарственных препаратов.

Например, опиоидные анальгетики характеризуются развитием привыкания и нарушением деятельности кишечника. А применение нестероидных противовоспалительных препаратов может приводить к возникновению тромбозов, нарушениям со стороны желудочно-кишечного тракта, кровотечениям, аллергическим реакциям и так далее, рассказали специалисты.

«Ионный канал TRPA1 — перспективная терапевтическая мишень для лечения болевого синдрома. В настоящее время идентифицированы низкомолекулярные соединения, влияющие на функции канала, однако зарегистрированные препараты отсутствуют. В связи с этим поиск и исследование модуляторов этого канала для создания новых эффективных и безопасных лекарственных препаратов для лечения различных патологических состояний остаются актуальными», — отметила директор Научно-образовательного центра «Фармация» СамГМУ Минздрава России, доктор фармацевтических наук Татьяна Рязанова.

Результаты проекта соответствуют или превосходят мировой уровень и имеют практическую значимость в плане разработки обезболивающих средств нового класса, считает эксперт.

Источники: «Известия» / Российский научный фонд.