Избавление от поврежденных митохондрий крайне необходимо для нормальной работы клетки. Этот процесс называется митофагия, и это единственный известный путь удаления целых митохондрий. К сожалению при некоторых заболеваниях или просто старении организма «отдел контроля качества» перестает справляться со своей работой, и число дефективных митохондрий растет. Для решения этой проблемы не было простых и эффективных терапевтических средств. Но недавно группа японских медиков выяснила, что потеря железа, вызванная введением хелатора (молекул, которые связывают и выводят металлы), запускает митофагию по еще не изученному механизму.
Митохондрии – обособленные, но потерявшие самостоятельность организмы (органеллы) внутри клеток. Они нам абсолютно необходимы для нормального обеспечения энергией. В то же время для поддержания здоровья клеток очень важно обновление и очищение их от дефектных митохондрий. Иначе клетка не только получит меньше энергии, но также будет страдать от окислительного стресса, вызванного утечкой активных форм кислорода.
К дефектным относят поврежденные, увеличенные, а также «деполяризованные» митохондрии. То есть, органеллы со сниженной разницей электрического потенциала внутри и снаружи мембраны.
Нарушение баланса дефектных и здоровых митохондрий происходит при некоторых мутациях (первичная митохондриальная недостаточность), миопатиях, нейродегенративных заболеваниях (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, хорея Гентингтона) и онкозаболеваниях. А также при старении организма, когда клетка становится просто безразличной к обновлению своих плохо работающих «электростанций».
Таким образом, направленное очищение поврежденных митохондрий – это потенциальная стратегия лечения множества различных заболеваний.
Известны несколько путей регуляции митофагии. Некоторые из них хорошо описаны. В 2013 году стало известно, что потеря железа также может запускать митофагию по еще не известному механизму. Этот механизм может иметь терапевтический потенциал, поскольку хелаторы железа уже прошли испытания и используются при отравлениях и перегрузке металлами. К тому же хелаторы гораздо проще применять на практике по сравнению с эндогенными белками, такими как паркин или рецепторы митофагии.
Кроме того, было несколько интригующих сообщений, что хелаторы железа помогают при онокзаболеваниях (Heath et al , 2013), включая противораковый эффект дефероксамина у пациентов с гепатоцеллюлярной карциномой (Yamasaki et al., 2011).
Проведя эксперименты с несколькими хелаторами, японские медики установили, что деферипрон стимулирует митофагию сильнее, чем дефероксамин и деферасирокс в клетках печени человека.
В митохондриях свободное железо может вызвать разрушительные последствия. Но митохондриальный ферритин (FTMT) связывает железо и защищает их от потенциального вреда. Лечение деферипроном привело к повышенной экспрессии митохондриального ферритина в клетках (по оси HIF1α-SP1) и локализации предшественника FTMT на внешней мембране митохондрий.
Другими словами, потеря железа включала механизм подавления клеточного окислительного стресса. Было показано, что FTMT играет важную роль для избирательной митофагии. Похоже, что FTMT способствует накоплению белка паркина (ген PINK1) на дефектных митохондриях, который и запускает их аутофагию.
Ученые описали этот процесс, оценивая отношение поляризованных и деполяризованных митохондрий в обработанных хелатором клетках.
Далее они показали, как запуск митофагии может тормозить развитие рака печени у мышей. Эти результаты подтверждаются предыдущими исследованиями, когда у мышей с дефицитом аутофагии развились множественные опухоли печени. Новые результаты предполагают, что увеличение митохондриального ферритина при помощи хелатора может подавлять развитие опухоли.
Исследование «Iron loss triggers mitophagy through induction of mitochondrial ferritin» было опубликовано в сентябре 2020 года в EMBO Reports.
