О том, как еда изменяет едоков
17 ноября 2011 г.
Обмен веществ в живом организме - процесс чрезвычайно сложный, особенно когда речь идет о высокоразвитых организмах. Поэтому столь важную роль играют механизмы, регулирующие этот процесс. Сравнительно недавно ученые обнаружили, что в регуляции обмена веществ участвуют не только ферменты, гормоны, факторы роста и тому подобные соединения, но и так называемые микроРНК. Вообще РНК, то есть рибонуклеиновые кислоты, выполняют в живых клетках множество самых разных функций: так, матричная РНК служит посредником в передаче наследственной информации, закодированной в ДНК, рибосомам, синтезирующим на основе этой информации белки, транспортная РНК доставляет аминокислоты к месту синтеза белков. Есть и другие классы этих так называемых малых некодирующих РНК - они участвуют, например, в регуляции генов или играют роль биологических катализаторов химических реакций в организме.
Седьмой класс питательных веществ
Так вот, о том, что микроРНК, то есть короткие, длиной всего в 2 десятка нуклеотидов, молекулы рибонуклеиновых кислот, способны замедлять или даже блокировать производство того или иного белка, ученые уже знали. Но то, что теперь опубликовала в авторитетном научном журнале Cell Research группа китайских исследователей, вызвало у специалистов немалое изумление. Профессор цитологии Чэнь-Ю Чжан (Chen-Yu Zhang) и его коллеги из Нанкинского университета обследовали 50 добровольцев и обнаружили в их крови и тканях… микроРНК растительного происхождения.
Это и само по себе стало изрядной неожиданностью, поскольку до сих пор считалось, что все растительные ДНК и РНК, попадающие в организм человека с пищей, полностью разлагаются, разрушаются в процессе переваривания. Но еще большее удивление вызвал тот факт, что эти растительные микроРНК участвуют в регуляции метаболизма человека наравне с его собственными микроРНК. По словам руководителя исследования, это открытие заставляет совершенно по-новому взглянуть на роль питания в жизни человека: "Считается, что существует шесть классов питательных веществ - белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные вещества и вода. Однако теперь выясняется, что еще и растительные микроРНК, судя по всему, оказывают на активность наших генов, а значит, и на наш обмен веществ, самое непосредственное воздействие. Это дает основание считать их седьмым классом питательных веществ".
Рис как фактор, регулирующий расщепление холестерина
В частности, Чэнь-Ю Чжан обнаружил у всех обследованных добровольцев в плазме крови и клетках печени микроРНК типа MIR168a. Весьма обильно эти молекулы присутствуют в рисе. Опыты на трансгенных мышах показали, что в организме человека MIR168a блокирует синтез чрезвычайно важного белка - так называемого клеточного рецептора липопротеинов низкой плотности. Этот белок самым непосредственным образом связан с транспортировкой холестерина и его расщеплением в печени. Таким образом, потребление риса в пищу не только обеспечивает организм человека энергией, но и регулирует активность одного из важных генов, влияя тем самым на обмен веществ и на здоровье человека. Ведь повышенный уровень содержания в крови липопротеинов низкой плотности увеличивает риск атеросклероза.
Как растительные микроРНК умудряются уцелеть в пищеварительном тракте человека и проникнуть оттуда в кровь, пока неясно, признает Чэнь-Ю Чжан: "Нам неизвестен этот механизм в деталях. Однако мы полагаем, что эти растительные микроРНК могут захватываться клетками эндотелия сосудов кишечной стенки. При этом мембраны эндотелиальных клеток формируют особые внеклеточные структуры, в которые, как в оболочку, заключаются микроРНК. В таких миниатюрных пузырьках, называемых экзосомами, микроРНК поступают в кровоток".
Новые основы старой китайской медицины
По мнению ученого, его открытие позволяет по-новому объяснить лечебные свойства лекарственных трав, широко применяемых в традиционной китайской медицине. В ходе экспериментов, результаты которых еще только ждут опубликования, Чэнь-Ю Чжан подмешивал экстракт из растения, известный в Китае как эффективное средство против симптомов гриппа, в корм подопытным мышам, которых предварительно инфицировали вирусом инфлюэнцы. Вскоре микроРНК этого растения обнаружились в легочной ткани мышей, где они заблокировали синтез белка, необходимого для размножения вируса, и тем самым предотвратили заболевание. "Это открытие поистине революционно, - не без гордости говорит исследователь. - Возможно, мы начнем вскоре применять различные чужеродные микроРНК - и не только растительные, но и животные, - для лечения болезней. А вводить эти препараты в организм можно будет просто с пищей".
Собственно, идея использовать микроРНК в качестве биологически активного компонента лекарств обсуждается в фармацевтике уже давно. Но до сих пор все эксперименты упирались в одну неразрешимую проблему: как доставить микроРНК точно и целенаправленно в нужное место в организме. Исследования китайских цитологов показали, что природа уже давно предусмотрительно создала такие пути и что функция пищи очевидно не сводится к одному лишь обеспечению организма энергией.
Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Марина Борисова