Российские ученые выяснили, как меняется белковый состав мочи космонавтов и как это связано с нарушением функции эндотелия, который отвечает за регуляцию давления крови.
Известно, что длительное пребывание человека в космическом полете приводит к нарушению регуляции сердечно-сосудистой системы, важнейшим элементом которой является эндотелий — однослойный пласт плоских клеток мезенхимного происхождения, выстилающий внутреннюю поверхность кровеносных и лимфатических сосудов, сердечных полостей. Эндотелий участвует в регуляции давления в крови, а в космосе человек находится не вертикальном положении, и в его организме происходит перераспределение крови.
Ученые решили посмотреть, как отражаются эти процессы на белковом составе мочи. Организатором исследования выступил Институт медико-биологических проблем РАН, также в нем приняли участие ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН», Институт энергетических проблем химической физики им. В.Л. Тальрозе РАН и Московский физико-технический институт.
«Существует миф, что у здорового человека белка в моче нет. На самом деле есть медицинская норма. Если содержания белка в моче меньше определенного порогового значения (до 50 мг в сутки), то пациенту выдают заключение, что он не болен протеинурией, — рассказывает младший научный сотрудник ИЦиГ СО РАН Евгений Тийс. — Эта патология возникает при некоторых заболеваниях, например, на поздних стадиях беременности при гестозе, и свидетельствует о нарушении почечной фильтрации».
Современные методы анализа позволяют определять не только малые количества белка в моче у здоровых людей, но также и то, какие именно это белки. Что и использовали российские ученые для обнаружения эндотелиальной дисфункции у людей, совершивших длительные космические полеты.
Ученые исследовали мочу 21 космонавта, которую собирали перед полетом, на первые и на седьмые сутки после приземления. Образцы мочи подвергались хромато-масс-спектрометрическому анализу. В результате по анализу пептидов — коротких фрагментов белка — удалось выделить 200 различных белков, присутствующих в этих образцах. 17 из них оказались функционально связаны с эндотелием.
Установить это позволили генные сети, создаваемые в ИЦиГ СО РАН. «Вершиной такой сети является ген. Если белок, который нарабатывается одним геном, взаимодействует с белком другого гена, мы говорим, что между этими генами в сети есть связь, — объясняет Евгений Тийс. — Наш институт разработал систему, позволяющую объединять все такие связи из разных баз данных в общую систему. Здесь есть и белок-белковые взаимодействия, и регуляция экспрессии, и многое другое. Кроме того, наша система анализирует тексты. Раньше это были только аннотации, но сейчас она уже умеет работать с полнотекстовыми статьями. Пока у нее достаточно большой процент ошибок, однако ее преимущество в скорости анализа: если собрать все данные из разных статей в одно целое, информацию гораздо легче анализировать».
Применение всех этих методов позволило обнаружить биологические процессы, связанные с эндотелием и реагирующие на космический полет, в том числе и такие, как активация, миграция и деление эндотелиальных клеток. Через семь дней почти все показатели были такими же, как в дополетном состоянии, за исключением некоторых отдельных белков — для их восстановления, полагают ученые, нужно больше времени.
Подобные исследования перспективны не только с точки зрения космоса. Ученые ИЦиГ СО РАН недавно обнаружили, что спектр белков в моче и их масса увеличивается с возрастом. Это может обозначать, что через барьер, который раньше пропускал только небольшие пептиды, теперь могут проходить более крупные. «Видимо, есть какие-то микроразрывы или микроповреждения почек, и с возрастом их количество и размер возрастает», — комментирует Евгений Тийс. Кроме того, экспрессия того или иного гена в тканях коррелирует с содержанием его белков в моче (что вроде бы логично, но никто раньше этого не показывал).
В дальнейшем исследователи планируют переходить на уровень более детального анализа сетей. Параллельно развиваются работы, в которых на основе анализа генных сетей ученые пытаются раскрыть механизм определенных патологий — то есть каким образом изменение во взаимодействии отдельных молекул сказывается на формировании того или иного заболевания. Например, сейчас уже есть некоторые данные по развитию рака щитовидной железы.
Диана Хомякова
Фото: pixabay.com (анонс) и Дианы Хомяковой (1)
