Ученые из МГУ предложили новый метод определения уровня одного из соединений-индикаторов биологического возраста человек с помощью недорогого набора химических реагентов. Результаты исследования опубликованы в журнале Analytical Biochemistry. Никотинамидадениндинуклеотид (НАД) — соединение, используемое живыми существами для выработки энергии. В процессах обмена веществ, оно забирает электроны у одних молекул, окисляя их, и отдает другим, восстанавливая. Недавно были обнаружены функции этого соединения, связанные с химическими модификациями белков.
Ученые из МГУ предложили использовать уровень НАД+ как один из маркеров биологического возраста организма и патологий его метаболических процессов, таких как ожирение, некоторые болезни сердца, печени, нейродегенеративные заболевания, например, болезни Альцгеймера и Паркинсона, хронические воспаления и рак. Кроме того, содержание НАД+ может служить индикатором эффективности фармакологического действия препаратов, направленных на борьбу с этими заболеваниями. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ).
Ученые выяснили, что форма НАД, способная забирать электроны, участвует в работе сигнальных систем клетки, позволяющих ей реагировать на внешние стимулы. Изменения количества НАД+ в клетках в течение суток участвует в механизмах поддержания биологических часов — так называемых циркадных ритмов. Работа биологических часов ухудшается в процессе старения, а ее нарушение ведет к различным заболеваниям. Имея легкодоступные, быстрые и недорогие методики определения количества НАД+ в клетках, можно использовать этот показатель в клинической и исследовательской практике. Однако существующие на сегодняшний день методы требуют сложного оборудования, высококвалифицированного персонала и дорогих расходных материалов, что ограничивает их применимость для клинических анализов и внедрение в практику.
В качестве альтернативного подхода сотрудники научно-исследовательского института физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского МГУ с коллегами предложили использовать формиатдегидрогеназу (ФДГ) — фермент, который есть у микроорганизмов и растений. Он окисляет самую маленькую из органических кислот, муравьиную, передавая ее электроны на молекулу НАД+ в виде гидрид-иона — отрицательно заряженного иона водорода, содержащего "лишний" электрон.
При этом НАД+ переходит из окисленной формы в восстановленную, которая способна флуоресцировать. Благодаря этому, количество принявшего электроны НАД+ можно определить с помощью флуоресцентного анализа. Такие свойства дают возможность использования ФДГ для определения НАД+ в сложных образцах биологических жидкостей, содержащих множество различных соединений.
Исследователи предлагают создать коммерческий набор реагентов для таких ферментативных измерений НАД+ в крови пациентов. Анализы можно будет проводить на микропланшетных ридерах — относительно недорогих устройствах, широко используемых для диагностики, биотехнологий, ветеринарии и научных исследований. В аппарат помещают планшет со множеством лунок, что позволяет одновременно анализировать до нескольких сотен образцов.
"Имеющиеся у зарубежных производителей аналоги коммерческих наборов для измерения содержания НАД+ используют ферменты, обладающие рядом существенных недостатков, которые отсутствуют у использованной в нашей работе. Помимо высокой эффективности и специфичности связывания НАД+, ФДГ обладает высокой физической и химической устойчивостью. Поэтому можно использовать одну партию препарата для измерения большого количества различных биологических образцов в течение длительного времени", — приводятся в пресс-релизе РНФ слова руководителя исследования, доктора химических наук Виктории Буник, профессора факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ имени М. В. Ломоносова и Первого МГМУ имени И. М. Сеченова. Авторы считают, что предложенный метод способен значительно упростить и удешевить текущие методики измерения уровня НАД+, что поможет их внедрению в клиническую и исследовательскую практики.
