Розкриття таємниць молекулярних механізмів загальної анестезії

Дослідники з Медичного коледжу Вейля Корнелла та Біркбека Лондонського університету виявили ділянку, де поширений інгаляційний анестетик зв’язується з натрієвими іонними каналами. Це допомагає краще зрозуміти молекулярний механізм, за допомогою якого такі препарати можуть послаблювати передачу сигналів між нейронами.

Іонні канали — це білки, які регулюють рух заряджених частинок через клітинні мембрани. Завдяки цьому нейрони можуть генерувати електричні сигнали. Інгаляційні анестетики знижують таку сигналізацію, що сприяє пригніченню активності мозку, втраті свідомості та нерухомості під час хірургічного втручання.

Результати дослідження дають нове уявлення про механізм дії інгаляційних анестетиків. Попри те що ці засоби використовують у медицині вже близько 175 років, окремі деталі їхньої дії на молекулярному рівні залишалися недостатньо зрозумілими.

Чому важливі натрієві канали

Натрієві канали відіграють ключову роль у передачі сигналів у нервовій системі. Коли такий канал відкривається, іони натрію проходять через мембрану клітини, що допомагає нейрону формувати електричний імпульс.

Дослідники припускають, що вплив летких інгаляційних анестетиків на натрієві канали може бути одним із механізмів, пов’язаних із пригніченням нейрональної активності під час анестезії.

У новій роботі вивчали анестетик севофлуран. Дослідження показало, що він може зв’язуватися з натрієвими каналами та стабілізувати їх у неактивному стані. Це зменшує ймовірність відкриття каналу та проходження іонів натрію, а отже — знижує здатність нейрона передавати електричні сигнали.

Модель на основі бактеріального каналу

Ще в 1970-х роках учені припускали, що інгаляційні анестетики можуть взаємодіяти з іонними каналами, зокрема з напругозалежними натрієвими каналами. Однак детально вивчити цю взаємодію було складно, оскільки натрієві канали ссавців є великими та структурно складними.

У цьому дослідженні науковці використали натрієвий канал морської бактерії Magnetococcus marinus. Ця бактерія застосовує напругозалежні натрієві канали для руху до поживних речовин і кисню. Хоча бактеріальні канали простіші за канали ссавців, вони функціонують подібно та можуть бути чутливими до анестетиків. Такий підхід дав змогу отримати структурну модель, придатну для детального аналізу зв’язування севофлурану.

За допомогою рентгенівської кристалографії високої роздільної здатності дослідники отримали детальні зображення севофлурану, зв’язаного з натрієвим каналом. Виявилося, що анестетик розташовується в невеликій кишені на краю пороутворювальної ділянки каналу. Ця ділянка розміщена не безпосередньо на шляху проходження іонів натрію, але її зайняття севофлураном стабілізує канал у неактивному стані.

Коли дослідники змінили одну амінокислоту в кишені зв’язування, севофлуран уже не міг ефективно взаємодіяти з каналом і втрачав здатність утримувати його в неактивному стані. Це свідчить, що виявлена ділянка може бути важливою для молекулярної дії препарату.

Значення для майбутніх досліджень

Наразі дослідники працюють над перенесенням цих результатів на системи ссавців. Бактеріальний канал у цій роботі був експериментальною моделлю, яка допомогла побачити взаємодію на атомному рівні.

Подальше вивчення подібних механізмів у людських натрієвих каналах може допомогти пояснити, чому різні люди можуть по-різному реагувати на анестезію. Також ці дані можуть бути корисними для майбутньої розробки більш селективних анестетиків із кращим профілем безпеки. Водночас результати слід розглядати як фундаментальне дослідження механізму дії, а не як готову зміну клінічної практики.

ДЖЕРЕЛО: Medical Xpress

На платформі Accemedin багато цікавих заходів! Аби не пропустити їх, підписуйтесь на наші сторінки! Facebook. Telegram. Viber. Instagram.