Учёные раскрыли новые детали механизма ферроптоза — недавно открытого типа клеточной смерти

Исследователи из Университета Тохоку выявили ключевые биологические механизмы ферроптоза — недавно открытого регулируемого типа клеточной смерти, который запускается железом и накоплением продуктов перекисного окисления липидов. Их открытие определяет важный параметр для контроля ферроптоза и может лечь в основу будущих терапевтических стратегий. Результаты опубликованы в журнале Current Biology 9 марта 2023 года.

Ферроптоз связан с различными заболеваниями, включая нейродегенеративные, сердечно-сосудистые и болезни почек. Он также может играть роль в ответе на определённые терапии, такие как химио- и радиотерапия. Однако из-за новизны процесса детали его течения и механизмы, с помощью которых перекисное окисление липидов приводит к гибели клетки, до конца не изучены.

Исследователи обнаружили, что во время ферроптоза перекиси липидов накапливаются в плазматической мембране, что приводит к повышению её натяжения и проницаемости для катионов. Возросшее содержание катионов активировало два ионных канала — Piezo1 и TRP — и привело к инактивации натрий-калиевой (Na⁺/K⁺)-АТФазы, критически важной для поддержания градиента концентрации катионов по обе стороны мембраны в здоровых клетках.

«Точные пути, ведущие к ферроптозу, изучены плохо, особенно в сравнении с другими формами запрограммированной клеточной смерти, такими как апоптоз, пироптоз или некроз. Более того, связь между перекисным окислением липидов и гибелью клетки, и даже то, где это происходит, оставалось загадкой», — отметил Ацуси Мацузава, соавтор статьи и профессор Лаборатории химии здоровья Высшей школы фармацевтических наук Университета Тохоку.

Для изучения процесса учёные использовали различные методы для измерения изменений морфологии клеток, потоков ионов, а также целостности и потенциала мембраны.

Эти методы позволили исследователям исключить другие области, которые ранее считались мишенями перекисного окисления липидов. «Хотя дисфункция митохондрий является следствием ферроптоза, наше исследование показало, что начальная деполяризация мембраны не влияла на функциональный потенциал митохондрий. Кроме того, мы исследовали возможность того, что источником окисления липидов являются лизосомы. Но мы не обнаружили влияния на целостность лизосом спустя долгое время после изменений в плазматической мембране», — добавил Мацузава.

В дальнейшем команда планирует глубже изучить молекулярные механизмы ферроптоза и опосредования потоков катионов через каналы Piezo1/TRP.