Как ионные каналы в микроскопических пузырьках обеспечивают межклеточную связь и лечат сердце?

Мельчайшие пузырьки, известные как внеклеточные везикулы (EVs), играют ключевую роль в межклеточной коммуникации, доставляя различные грузы, такие как белки и РНК, через кровь и жидкости организма. Эти крошечные «посылки» не просто транспортируют молекулы, они также могут быть использованы в качестве потенциальных средств доставки лекарств. Исследование, проведённое в Университете штата Огайо и опубликованное в журнале Nature Communications, проливает свет на механизмы, обеспечивающие стабильность и функциональность этих везикул.
Как ионные каналы в микроскопических пузырьках обеспечивают межклеточную связь и лечат сердце?
Изображение носит иллюстративный характер

Внутриклеточная среда отличается от внешней, прежде всего концентрацией ионов, таких как калий (K+). Поэтому для обеспечения целостности везикул и их груза при перемещении из одной среды в другую необходим механизм, препятствующий осмотическому шоку. Ионные каналы, представляющие собой белки, образующие поры в мембране, играют в этом процессе решающую роль. Эти каналы пропускают заряженные частицы, ионы, тем самым контролируя и поддерживая стабильность мембраны.

Особое внимание в исследовании было уделено кальций-активируемому калиевому каналу большой проводимости (BKCa), обнаруженному в мембранах EVs. Этот канал открывается в ответ на присутствие кальция и изменение напряжения, позволяя ионам проходить через мембрану. При этом он регулирует осмотическое давление и, тем самым, защищает везикулы от разрыва.

Эксперименты, проведённые профессором физиологии и клеточной биологии Харпритом Сингхом и профессором неотложной медицины Махмудом Ханом, показали, что EVs мышей, лишённых гена, кодирующего BKCa, несли иной груз и имели меньшую способность защищать сердце от повреждений. В частности, у них обнаружилось меньшее количество микроРНК. Примечательно, что везикулы, лишённые BKCa, не только не помогали при восстановлении сердечной мышцы, но и ухудшали ситуацию, в то время как везикулы дикого типа, напротив, способствовали восстановлению.

Исследования показывают, что канал BKCa не только поддерживает структурную целостность EVs, но также влияет на характер доставляемого ими груза, а значит, и на их функциональную эффективность. Функциональность везикул определяется не только наличием, но и типом молекул, которые они несут.

Используя метод «электрофизиологии ближнего поля», исследователи смогли зафиксировать электрические токи в мембранах EVs и подтвердить наличие ионных каналов. Они также обнаружили, что EVs, несущие определенные микроРНК, способны восстанавливать повреждённую сердечную мышцу мышей. Первым автором научной статьи, опубликованной в журнале Nature Communications, является Шридхар Сангхви.

В дальнейших исследованиях планируется определить «транспортеры», позволяющие EVs восстанавливать ионный баланс при повторном проникновении в клетки. Также предстоит выяснить, является ли изменение груза, переносимого EVs с нарушением BKCa, следствием изменения упаковки или снижения выживаемости везикул, лишённых ионных каналов.

Полученные результаты имеют важное значение для разработки новых методов лечения. При создании терапевтических EVs необходимо учитывать ионные каналы и транспортеры, поскольку они играют ключевую роль в доставке лекарственных веществ, в том числе заряженных молекул. Необходимый баланс ионных каналов и транспортеров имеет решающее значение для эффективной доставки лекарств с помощью EVs и управления заряженными молекулами.

Работа профессоров Сингха и Хана и их коллег из Университета штата Огайо, опубликованная в 2025 году в Nature Communications под названием «Функциональные калиевые каналы с большой проводимостью, активируемые кальцием и напряжением, во внеклеточных везикулах действуют как привратники структурной и функциональной целостности» (DOI: 10...), открывает новые перспективы для применения EVs в регенеративной медицине и разработке целевых препаратов. Это позволяет говорить о том, что понимание механизмов работы ионных каналов в EVs может способствовать созданию эффективных методов лечения ряда заболеваний.


Новое на сайте

19189Почему экономика, а не высокие идеалы, стала истинным двигателем сопротивления в... 19188Критическая уязвимость в решениях BeyondTrust спровоцировала глобальную волну кражи... 19187Эволюция угроз: атака на цепочку поставок ИИ-ассистента Cline CLI через уязвимость... 19186Как фальшивая проверка Cloudflare в кампании ClickFix скрыто внедряет новый троян... 19185Почему гендерно-нейтральные корпоративные политики становятся главным инструментом... 19184Как искусственный интеллект уничтожил временной зазор между обнаружением уязвимости и... 19183Банковский троян Massiv маскируется под IPTV для захвата контроля над Android 19182Как шпионская кампания CRESCENTHARVEST использует социальную инженерию для кражи данных... 19181Как критическая уязвимость в телефонах Grandstream открывает хакерам доступ к... 19180Почему операционная непрерывность становится единственным ответом на перманентную... 19179Критические уязвимости в популярных расширениях VS Code угрожают миллионам разработчиков 19178Как внедрить интеллектуальные рабочие процессы и почему 88% проектов ИИ терпят неудачу? 19177Критическая уязвимость нулевого дня в Dell RecoverPoint открывает злоумышленникам полный... 19176Notepad++ внедряет механизм двойной блокировки для защиты от атак группировки Lotus Panda 19175Новые угрозы в каталоге CISA: от критических дыр в Chrome и Zimbra до возвращения червя...
Ссылка