Кровеносные сосуды в легких не такие, как в других частях тела. Это различие становится очевидным при легочной гипертензии, при которой постепенно уплотняются только кровеносные сосуды легких, что приводит к хроническому заболеванию легких, сердечной недостаточности и смерти. Причины, лежащие в основе этого органоспецифического повышения жесткости сосудов, оставались загадкой, пока исследователь Питтсбургского университета Стивен Чен и его коллеги не сделали удивительное открытие об этих клетках кровеносных сосудов у пациентов с легочной гипертензией: они голодны.
Чан, заведующий кафедрой сосудистой медицины Vitalant и профессор медицины отделения кардиологии Питтсбургского университета, и его команда сотрудничали с командой Томаса Бертеро из Университета Лазурного берега во Франции. Они обнаружили, что клетки легочных кровеносных сосудов, страдающие гипертензией, имеют ненасытный аппетит к двум аминокислотам, глютамину и серину, и -; как это бывает при любом несбалансированном питании -; есть последствия. Этот метаболизм глютамина и серина является ключевым фактором прогрессирования заболевания легочной гипертензией.
Результаты были опубликованы 2 мая в журнале Cell Metabolism.
Аминокислоты являются строительными блоками белков, которые помогают строить клеточные структуры, выполнять биологические функции и регулировать функционирование тканей и органов. Поскольку гипертензивные легочные кровеносные сосуды метаболизируют глютамин и серин, они создают две новые аминокислоты, называемые пролином и глицином. Пролин и глицин являются основными строительными блоками белка коллагена, который составляет 30% от общего количества белка в нашем организме и обеспечивает структурную основу для нашей кожи, мышц, костей и соединительных тканей. Потребность в глютамине и серине и, как следствие, повышенные уровни пролина и глицина в клетках легочных кровеносных сосудов с гипертензией стимулируют перепроизводство коллагена, что приводит к ригидности сосудов и нарушению их функции — отличительный признак легочной гипертензии.
Используя модели заболевания на грызунах, исследователи увидели, что препараты, ограничивающие поглощение клетками глютамина и серина, лишают легочные кровеносные сосуды с гипертензией их потребности в крови. В свою очередь, недостаток клеточного метаболизма глютамина и серина остановил избыточное производство строительных блоков коллагена и выработку коллагена. Зная, что аминокислоты чаще всего усваиваются с нашим рационом, команда также обнаружила, что сокращение потребления продуктов, богатых глютамином и серином, помогло уменьшить перепроизводство коллагена.
«Впервые у нас есть диетический маневр, который может служить эффективной терапией заболевания«, — говорит Чен, который также руководит Институтом сосудистой медицины и Центром биологии и медицины легочных сосудов при Медицинской школе Питтсбургского университета и UPMC.
Для пациентов с легочной гипертензией отказ от продуктов, богатых серином и глютамином, или употребление продуктов с низким содержанием этих аминокислот может повысить эффективность современных лекарств. «Это открывает новый способ, которым мы могли бы лечить это заболевание, потому что теперь — вместо того, чтобы полагаться только на лекарства и трансплантацию — возможно, существуют эффективные вмешательства в образ жизни», — говорит Чен.
Команда Чана также использовала характерный аппетит этих клеток для создания нового диагностического теста для легочной гипертензии с использованием технологии позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) и глютаминового индикатора визуализации. Датчик визуализации действует как GPS-монитор, отслеживая, куда поступает глютамин в организме. В результате клетки, жаждущие этой аминокислоты, загораются на ПЭТ-сканировании, и интенсивность этого света показывает, насколько клетки жаждут глютамина и где эти клетки находятся в организме. Этот скрининг позволит провести раннюю диагностику заболевания и скорректировать образ жизни и фармакологические вмешательства, а также позволит врачам проверять эффективность лекарств в замедлении прогрессирования заболевания.
