Как бы ни был страшен новый вирус COVID-19, борьбой с которым последние два года озабочен весь мир, давно знакомая всем гипертония представляет куда большую опасность для человечества. По данным ВОЗ, гипертониками являются как минимум 1,3 миллиарда людей. Болезнь дает массу тяжелых осложнений, становится причиной инфарктов и инсультов, при этом до сих пор нет точных данных о том, что же становится первопричиной возникновения гипертонии. На этот вопрос ищут ответ ученые Института цитологии и генетики (ИЦиГ) СО РАН, в своих исследованиях они используют специально выведенных лабораторных крыс-гипертоников.
Селекционное выведение специальной модели крыс с наследственной гипертонией новосибирские генетики начали еще в 1970-х. Благодаря работе ученых, которая заняла не одно десятилетие, лабораторные животные имеют наследуемую гипертонию, подверженную влиянию стресса. В норме верхнее, систолическое давление у самцов приближается к 180, у самок ниже — в районе 160 миллиметров ртутного столба. Именно врожденное повышенное давление отличает новосибирскую линию животных от более распространенной в научном мире модели крыс со спонтанной гипертонией.
— Наша работа направлена на изучение механизмов возникновения гипертонии, — рассказывает научный сотрудник ИЦиГ СО РАН, кандидат биологических наук Алиса Серяпина. — Главное в любой терапии — устранить первопричину недуга, а в случае с артериальной гипертонией речь чаще всего идет лишь о симптоматическом лечении. Например, врач видит, что есть проблемы с сосудами и назначает сосудорасширяющее средство. Хотя причина возникновения болезни может быть в другом. Выявить ее сложно, особенно учитывая, что на развитие гипертонии оказывает влияние и наследственность, и взаимодействие организма со средой. Это мультифакторное заболевание. Чтобы разделить причину и следствие гипертонии нужно разобраться в сложной картине появления и течения болезни.
Ученые в своей работе используют новое направление исследований, получившее название метаболомика. Оно возникло на волне серьезного развития биоинформатики и возможности обработки больших объемов данных.
— Есть понятие «small molecule», то есть «маленькие молекулы» — это могут быть аминокислоты, глюкоза, холестерин и другие вещества с относительно небольшой молекулярной массой, которые являются продуктами метаболизма, — поясняет Алиса Серяпина. — Метаболомные технологии позволяют оценить сразу целый комплекс «мелких веществ» в выбранном образце биоматериала. Мы хотим изучить, каким образом распространены метаболиты в крови и моче нашей модели крыс.
Эксперименты требуют времени. В том числе и потому, что к каждой крысе, участвующей в нем, нужен особый подход. Ведь эти животные подвержены стрессу, а все измерения и забор анализов необходимо проводить, когда они находятся в спокойном состоянии. Грызунам требуется определенный период адаптации, иначе показатели анализов могут быть искажены.
Например, прежде чем взять на исследование биоматериал, крыс помещают в специальную метаболическую клетку. На то, чтобы животное освоилось и привыкло к новым условиям нужно несколько дней. Исследование в большинстве случаев проводятся только на самцах во избежание влияния гормональных изменений, которые присущи самкам. При этом в одной клетке могут содержаться лишь животные из одного помета, в противном случае они начинают выяснять друг с другом отношения, выявлять сильнейшего, а это опять же стресс. Более того, чтобы лишний раз не нервировать и не пугать грызунов, ученые в комнате с метаболическими клетками даже разговаривают шепотом.
Измерить у грызуна давление — тоже особая история. Принцип работы тонометра схож с привычным для человека устройством. Вот только миниатюрную манжету нужно «нацепить» на хвост юркого зверька. Для этих манипуляций крысу помещают в специальный фиксатор из гибкого пластика, откуда только хвост и торчит. И снова для животного лишние переживания, чтобы успокоиться крысе необходимо как минимум полчаса, лишь потом можно измерять давление.
Алиса Серяпина:
Если выяснить причины и механизм развития заболевания, можно будет подбирать необходимую комбинацию из препаратов, а не устраивать «ковровые бомбардировки» организма.
— Наши исследования — это лишь начало начал, — подчеркивает Алиса Серяпина. — Гипертония у наших крыс по форме протекания приближена к человеческой. Речь идет о заболевании, первопричину которого сегодня назвать сложно, почти невозможно. Такой вариант встречается гораздо чаще, чем гипертония вторичная, когда заболевание вызвано повреждением тех или иных органов и выявить его причину гораздо проще. Однако об исследованиях на людях говорить еще рано.
Специальная линия крыс, выведенная путем скрещивания родственных особей, сделала их генетически однородными, что позволяет ученым обходиться небольшими выборками. В одной группе используют десяток крыс-гипертоников и столько же животных с нормальным давлением. Небольшое число «подопытных» согласуется с международными биотическими принципами, да и обычным пониманием гуманного отношения к животным. При этом каждую партию крыс с гипертонией выращивают «на заказ», чтобы без необходимости не увеличивать число больных животных.
— Данные по лабораторным животным значительно проще обрабатывать, нежели в случае с человеком, — отмечает Алиса Серяпина. — У людей разный образ жизни, у многих имеются вредные привычки. Влияет даже место проживания, не говоря уже о рационе питания, сопутствующих заболеваниях, уровне физической активности. Соответственно для медицинских клинических исследований необходимы очень большие выборки.
В перспективе исследование новосибирских генетиков может стать основой для разработки не только новых лекарств для борьбы с гипертонией, но, прежде всего, методов ранней диагностики. Многие заболевания проявляются через определенные биомаркеры, которые можно обнаружить на начальных стадиях развития недуга. Например, первые признаки сахарного диабета научились выявлять до появления симптомов заболевания по наличию кетоновых тел в выдохе. Исследование новосибирских ученых позволит ответить на вопрос: есть ли подобные маркеры у гипертонии.
— Если таковые будут обнаружены, это даст возможность в будущем выявлять начало развития заболевания в ходе рутинной проверки анализов, — считает Алиса Серяпина. — Очень часто гипертония связана, например, с нарушением почечной функции, а значит, нам нужно особое внимание уделить метаболитам, которые отражают работу почек. Большое значение для нас имеют липопротеиды, поскольку они также связаны с распространенными механизмами распространения атеросклероза. Важны и другие показатели нарушения обмена веществ в клетках.
Исследователи хотят понять, как происходят клеточные процессы в разных случаях гипертонии, какие есть сходства и отличия. Такого детального и масштабного исследования на новосибирской линии лабораторных животных еще не проводилось. Хотя авторы называют его лишь первой стадией работы, оно может оказать серьезное влияние на представления об одной из самых распространенных болезней.
— Лекарств сегодня достаточно много, но при гипертонии очень важна их правильная комбинация, — подчеркивает Алиса Серяпина. — Какие-то из них и вовсе нельзя сочетать между собой. Тем не менее, врачи зачастую вынуждены «перебирать» препараты в поисках того, который поможет конкретному больному. Пока терапия идет вот так, практически вслепую, не исключены серьезные побочные действия лекарств. Если же выявить, какое конкретно звено задействовано в развитии заболевания, моно будет подобрать необходимую комбинацию из препаратов, а не устраивать «ковровые бомбардировки» организма.
Между тем
Современная медицина предполагает персонифицированный подход к лечению, но в случае гипертонии необходимая диагностика как правило запаздывает. Повсеместно ее назначают лишь когда человек обращается с серьезными жалобами «на сердце», когда болезнь запущена и есть уже целый комплекс проблем со здоровьем. Неудивительно, что по данным ВОЗ, почти половина взрослых больных даже не подозревают о наличии тревожного диагноза. И лишь каждый пятый контролирует свое повышенное давление. Возможно, исследования новосибирских ученых на особенных грызунах помогут в будущем изменить статистику в пользу человечества.
