При решаването на 20-годишна мистерия за ролята на протеин, свързан с производството на слуз, изследователите предлагат нови прозрения, които могат да доведат до нови лечения за астма, хронична обструктивна белодробна болест, кистозна фиброза и други заболявания.
Изследователите от Университетската гимназия във Вашингтон в Сент Луис (WUSTL), МО, съобщават за своето намерение в списанието.
Томас Дж. Брет, старши автор и асистент по медицина в WUSTL, казва:
"Новото проучване поставя основите за разработване на лечения за заболявания като астма, ХОББ, кистозна фиброза и дори някои видове рак".
При заболявания като астма и хронична обструктивна белодробна болест (COPD) тялото произвежда прекалено много мускули, което затруднява дишането.
При муковисцидоза, произведената слуз е твърде дебела и запушва белите дробове и храносмилателния тракт.
Значението на новото изследване се крие в разкритията за йонните канали – специални протеини, които се образуват в клетъчната мембрана и спомагат за регулирането на потока на заредените частици във и извън клетката.
Йонните канали позволяват на клетките да изпращат и получават електрически сигнали и да изпълняват важни за здравето роли, като например секрети на вещества като слуз, контрол на сърдечния ритъм и поддържане на мозъчната функция.
Например, потокът от хлорни йони в клетките и извън тях помага да се контролира производството на слуз – апротективна облицовка в нашата тръба и други дихателни пътища. Мускус – който се състои от гликопротеини и замърсяване с водни остатъци и частици преди да могат да навредят на белите дробове.
Въпреки това, при заболявания като кистозна фиброза и астма, се получава прекалено много дебела слуз, което затруднява дишането и повишава риска от инфекция.
Проучването изследва йонните канали и ролята в свръхпроизводството на слуз
Преди около 20 години учените откриха протеин, наречен CLCA1, който, когато се намира на високи нива в клетки, облицоващ дихателните пътища, отдавна е свързан със свръхпроизводството на слуз. За дълго време се смяташе, че CLCA1 е хлориден йонен канал, тъй като членовете на семейството на протеина CLCA изглежда са движещи хлоридни йони във и извън клетките.
В крайна сметка, тъй като са открити още улики, учените са решили, че протеините на CLCA не са канали, а се задействат; те активирали канали, за да позволят хлоридните йони да преминават през клетъчните мембрани. Не беше ясно обаче какъв е каналът на протеините CLCA и как. Проф. Брет отбелязва:
"Когато клетките експресират CLCA1, те произвеждат хлоридни течения.Но когато станахме по-добри в разбирането на триизмерните структури на протеините, изследователите в областта започнаха да осъзнават, че протеините на CLCA не могат да бъдат канали.Така че възниква въпросът как се активират тези токове, ако те не са канали?
Проф. Брет и неговият екип откриха, че когато CLCA1 се освобождава от човешките клетки, той причинява отделянето на хлорни йони, когато каналът открие наличието на калциеви йони.
Екипът също така е забелязал, че движението на хлоридните йони, предизвикани от CLCA1, изглежда много подобно на начина на преминаване на хлоридни йони през канал, известен като TMEM16A, така че те решиха да разследват дали тези два протеини взаимодействат.
Откритието, че белтъците задействат йонните канали, е "уникално откритие"
TMEM16A – която е открита само преди 7 години при бозайници – се среща в изобилие в клетките, облицоващи дихателните пътища. Има доказателства, че твърде много TMEM16A – подобно на твърде много CLCA1 – се свързва с производството на слуз при респираторни заболявания като астма и ХОББ.
С колегите си проф. Брет показа, че CLCA1 задейства ТМЕМ16А, а повишената експресия на CLCA1 увеличава броя на каналите на TMEM16A, присъстващи в близките клетки. Той обяснява:
"Ние не мислим, че CLCA1 всъщност отваря канала. Всъщност каналът може да функционира без CLCA1. Смятаме, че той просто поддържа канала на повърхността на клетките за по-дълъг период от време."
Той казва, че причината за това е по-актуална, защото има повече отворени канали – повече дупки за преминаване на теорията и добавя:
"Това е уникално откритие. Не знаем какви други примери за този тип взаимодействие между протеин и канал."
Констатациите имат по-широки последици. Ако други членове на семействата, от които тези протеини принадлежат, също се интегрират помежду си, това би могло да хвърли светлина върху различни заболявания, включително рак и сърдечно-съдови заболявания.
Например, TMEM16 канали и протеини на CLCA са свързани с определени видове рак, включително и гърдата, които се разпространяват в белите дробове. Те също така са били замесени в сърдечносъдови заболявания, като нарушения на ритъма на неправилното сърце и сърдечна недостатъчност.
Екипът продължава да проучва взаимодействието между белтъка и канала и как увеличаването на намаляването на неговата експресия може да повлияе на йонните потоци и на заболяванията на дихателните пътища.
Изследването е финансирано от Националните институти по здравеопазване (NIH), Американската асоциация на белите дробове, Центъра за изследване на заболяванията на възбудимостта на мембраната и Американската асоциация на сърцето.
Междувременно, наскоро научих за ново проучване, публикувано в това, че откритите участници, които са следвали здравословното хранене, са трета по-малко вероятно да развият ХОББ в сравнение с тези, които не са го направили. Изследователите определиха здравословното хранене като едно от най-висококачествените зеленчуци, пълнозърнести храни, полиненаситени мазнини, ядки и омега-3 мастни киселини, както и ниско съдържание на червени и преработени меса, рафинирани зърна и захар.
