Впервые в России создана и применена для доклинических исследований тяжёлая модель мышечной дистрофии Дюшенна у грызунов, которая максимально приближена к патологии у человека. На этой модели авторы экспериментально доказали, что препарат VBIT-4, блокирующий канал для поступления кальция в митохондрии — энергетические станции клетки, — замедляет прогрессирование болезни.

Это соединение снизило количество кальция в митохондриях мышц, предотвратило их кальцификацию, повреждение и замещение мышечной ткани на рубцовую, которая не способна выполнять двигательные функции. Открытие поможет разработать новые методы терапии мышечной дистрофии Дюшенна, направленные на поддержание правильной работы митохондрий в клетках мышц. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в International Journal of Molecular Sciences.

Мышечная дистрофия Дюшенна — наследственное заболевание, которое возникает из-за дефицита в организме белка дистрофина. Этот белок играет ключевую роль в защите мышечных волокон от повреждений при сокращениях. Его отсутствие приводит к избыточному поступлению кальция в клетки (кальцификации), хроническому воспалению, гибели мышечных волокон и их замещению соединительной и жировой тканью. Это, в свою очередь, что ведет к прогрессирующей слабости и потере двигательных функций. Эффективной терапии мышечной дистрофии Дюшенна на данный момент не существует.

Исследователи из Марийского государственного университета (Йошкар-Ола) с коллегами сосредоточились на вторичном механизме развития болезни — дисфункции митохондрий, «энергостанций» клетки. При недостатке дистрофина митохондрии мышц перегружаются кальцием, что приводит к их повреждению, нарушению выработки энергии и запуску гибели клеток.

Исследователи предположили, что защита митохондрий от избытка кальция может замедлить развитие патологии. Чтобы предотвратить поражение этих внутриклеточных структур, авторы применили недавно синтезированное соединение VBIT-4, которое блокирует митохондриальный белок VDAC, участвующий в транспорте кальция.

Важным прорывом в работе стало создание новой для России экспериментальной модели болезни — мышей линии D2.DMDel8-34. Ранее в стране использовалась преимущественно модель с умеренными симптомами заболевания, которая слабо воспроизводит тяжёлое течение миодистрофии Дюшенна у пациентов.

«Вместе с коллегами из Института биологии гена РАН мы охарактеризовали новую модель дистрофии Дюшенна. Мы перенесли делецию (отсутствие определённого фрагмента) в гене дистрофина на генетический фон линии мышей DBA/2, известной сниженной способностью к восстановлению тканей. Это позволило получить животных с тяжёлым прогрессирующим течением болезни, включающим выраженные кальцификацию, фиброз (замещение здоровой ткани рубцовой) и мышечную слабость. Это критически важно для корректной оценки потенциальных вариантов терапии», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Михаил Дубинин, доктор биологических наук, профессор МарГУ.

Исследователи провели эксперименты на трёх линиях лабораторных мышей: здоровых, с умеренными симптомами заболевания и новой линии с более тяжёлой формой миодистрофии Дюшенна, которая точнее воспроизводит течение болезни у человека. Половине животных из каждой группы внутрибрюшинно в течение месяца вводили препарат VBIT-4, остальные вместо лекарства получали плацебо. Наблюдения показали, что препарат значительно улучшил состояние мышц у больных грызунов. Так, у животных с тяжёлой формой миодистрофии примерно на 15 % уменьшилось количество кальция в митохондриях. Это положительно отразилось на состоянии мышц: их структура улучшилась, снизилось отложение кальция в ткани и сократилась площадь фиброза.

Кроме того, авторы оценили мышечную силу у исследуемых животных. Для этого с помощью экспериментальной установки измеряли, как сильно грызуны хватаются передними лапами за толстую проволоку. Оказалось, что инъекции препарата VBIT-4 на 40 % увеличили мышечную силу у животных из группы с тяжелой формой болезни. У мышей с умеренными симптомами заболевания явных различий при приеме или отсутствии препарата не было. Авторы объясняют это тем, что при подобном уровне поражения мышцы ткани все еще обладают достаточной способностью к самовосстановлению, которая маскирует положительный эффект от VBIT-4.

«Мы впервые продемонстрировали, что терапия, направленная на защиту митохондрий от кальциевой перегрузки, может облегчать симптомы мышечной дистрофии Дюшенна. Наша работа не только открывает перспективы для разработки новых методов лечения, но и подчеркивает важность использования релевантных тяжёлых моделей для доклинических испытаний. В дальнейшем мы планируем оценить совместную эффективность применения генетической терапии (направленной на устранение первопричины болезни) и митохондриальной терапии (направленной на поддержание энергетики клетки) на созданных нами моделях. Мы считаем, что комбинированный подход может оказаться наиболее действенным в борьбе с этим сложным заболеванием», — подводит итог Михаил Дубинин.

В исследовании принимали участие сотрудники Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН и Института биофизики клетки РАН (Пущино), а также Института биологии гена РАН (Москва).

Источник: пресс-служба РНФ.