Вверху: концентрации молочной кислоты были измерены в гомогенатах цельных легких с использованием спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) ¹H-PASS, полученной у пациентов с идиопатическим фиброзом легких (IPF), и по сравнению со здоровыми контрольными субъектами. Внизу: экспрессия лактатдегидрогеназы-5 (LDH5) повышена в фибробластах и легочной ткани пациентов с IPF. LDH5 отвечает за выработку молочной кислоты. Иммуногистохимия показана для LDH5, выполненная на срезах легочной ткани здорового контрольного субъекта (слева) и пациента с IPF (справа). Экспрессия LDH5, показанная в виде области, окрашенной в красновато-коричневый цвет, повышена в легочной ткани пациентов с ИЛФ.
(Medical Xpress) – Экспертиза Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории способствовала пониманию роли клеточного метаболизма в патогенезе неизлечимого в настоящее время заболевания легких. Это исследование, опубликованное в Американском журнале респираторной и интенсивной терапии, подчеркивает важность метаболомики ядерного магнитного резонанса (ЯМР) PNNL в области биомедицины.
"Фактически, эта работа была стимулирована результатами наших исследований метаболического профилирования," сказал доктор. Цзяньчжи Ху, эксперт по ЯМР и физик PNNL, который вместе с ЯМР-спектроскопистом и биохимиком Нэнси Изерн предоставил данные исследования метаболомики ЯМР. Работой руководили исследователи из Университета Рочестера д-р. Патрисия Симе (доктор медицины), R. Мэтью Коттманн (доктор медицины) и Ричард Фиппс (доктор философии), а также исследователи из больницы сердца Инова Фэйрфакс & Сосудистый институт и Университет Джорджа Мейсона.
Ученые все чаще признают, что нарушение регуляции клеточного метаболизма влияет на патологические процессы. Однако они мало знают о роли клеточного метаболизма в отношении заболеваний легких. Лучшее понимание нерегулируемых процессов при заболеваниях человека поможет в разработке улучшенных стратегий диагностики и лечения.
Исследователи изучили, как метаболит молочной кислоты способствует фиброзу легких или рубцеванию легких. Они выявили повышенный уровень молочной кислоты и повышенную экспрессию фермента, ответственного за производство молочной кислоты, лактатдегидрогеназы (ЛДГ), в тканях легких пациентов с идиопатическим – по неизвестной причине – легочным фиброзом (IPF) по сравнению со здоровыми людьми из контрольной группы. Молочная кислота, которая обычно вырабатывается с помощью ЛДГ во время интенсивных упражнений или других анаэробных состояний, таких как гипоксия, также была повышена в рубцовых клетках легких, называемых миофибробластами.
Команда также продемонстрировала, что концентрации молочной кислоты, присутствующие в пораженной ткани легких, активируют важную молекулу, способствующую фиброзу, трансформирующую фактор роста бета (TGF-b). Кроме того, было показано, что TGF-b увеличивает экспрессию ЛДГ, тем самым потенциально внося вклад в профиброзную петлю прямой связи. Что еще более важно, команда также продемонстрировала, что ингибирование ЛДГ значительно снижает стимулирующие фиброз эффекты TGF-b, тем самым определяя ЛДГ как новую потенциальную мишень для терапии пациентов с ИЛФ.
Эти данные подтверждают роль молочной кислоты и ЛДГ5 в инициации и / или прогрессировании легочного фиброза. Хотя концепция повышения уровня молочной кислоты в тканях с ограниченным кровотоком не нова, концепция о том, что повышенные концентрации молочной кислоты играют ключевую физиологическую роль в заболевании легких, представляет собой более широкое понимание физиологии легких. В этой работе также подчеркивается важность объединения исследований метаболомики с трансляционными и клиническими исследованиями.
Это исследование представляет собой захватывающий первый шаг к новому прямому измерению метаболитов и связанных с ними метаболических путей, которые не регулируются при заболеваниях легких человека. Было обнаружено, что гораздо больше метаболитов имеют повышенное или пониженное содержание в IPF по сравнению со здоровым контролем. Исследование связанных с ними метаболических путей продолжается. Ожидается, что это исследование поможет определить дополнительные новые цели лечения пациентов с ИЛФ. Кроме того, исследователи расширяют свой анализ, чтобы включить другие заболевания легких, такие как хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), саркоидоз и другие идиопатические заболевания легких.