Исследователи Института фундаментальной медицины и биологии КФУ совместно с коллегами и ИОФХ им. А.Е.Арбузова установили механизм «укрощения» гиперполяризованных митохондрий, ассоциирующихся с развитием тяжелых патологических состояний (ишемическое повреждение тканей, болезни Паркинсона и Альцгеймера, аутоиммунные заболевания, онкология и др.). 

Ученые  экспериментально подтвердили механизм, в соответствии с которым водорастворимые производные фуллерена C₆₀[C₁₃H₁₈O₄ (OH)₄]₆ и C₆₀[C₉H₁₀O₄ (OH)₄]₆ способны снижать трансмембранный потенциал в гиперполяризованных митохондриях. 

Это свойство делает исследуемые соединения перспективными  для разработки новых таргетных митохондриальных лекарственных препаратов и композитов на их основе.

Научная работа опубликована в Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 

По словам исследователей, в настоящее время нет никаких сомнений в том, что гиперполяризация митохондрий и сопровождающая этот процесс усиленная генерация активных форм кислорода (окислительный стресс), ассоциируются с развитием тяжелых патологических состояний (ишемическое повреждение тканей, болезни Паркинсона и Альцгеймера, аутоиммунные заболевания, онкология и др.). Гиперполяризованные митохондрии имеют завышенный трансмембранный потенциал, обусловленный избытком  ионов  Н+ (протонов) в межмембранном пространстве  по сравнению с матриксом (рН 8,0).  Снижают митохондриальный потенциал протонофоры - вещества, способные к электрогенному транспорту протона через внутреннюю мембрану митохондрий. Среди них наибольшую ценность имеют нетоксичные «мягкие» протонофоры, которые в состоянии гиперполяризации снимают только избыток потенциала, но  не снижают его чрезмерно.

В опубликованной статье Наталья Калачева и коллеги обосновывают и экспериментально подтверждают способность исследуемых производных фуллерена присоединять протоны в кислой  среде, характерной для межмембранного пространства  гиперполяризованных митохондрий. Получив положительный заряд, протонированные молекулы переносят протоны в митохондриальный матрикс. Как следствие, нарушается градиент концентрации протонов, что приводит к падению митохондриального трансмебранного потенциала и уменьшению продукции активных форм кислорода.

В своей работе авторы представляют водорастворимые производные фуллерена  как «мягкие» протонофоры, так как они способны присоединить ионы Н+ и получить положительный заряд только в гиперполяризованных митохондриях и не могут проникнуть в нормально поляризованные митохондрии. 

Работа выполнена на базе научно-исследовательской лаборатории OpenLab «Генные и клеточные технологии» в рамках проекта «Трансляционная 7П медицина» и  при поддержке программы повышения конкурентноспособности КФУ (проект 5-100).