Клетки активно полагаются на поддержание соответствующего кислотно-щелочного баланса для поддержания оптимального функционирования. При нормальных физиологических условиях pH внутри клеток остается в контролируемом диапазоне. Однако нарушения этого равновесия связаны с широким спектром заболеваний, как незначительных, так и катастрофических.
Изменения во внеклеточной среде контролируются «мембранными рецепторами», из которых рецепторы, связанные с G-белком (GPCR), представляют собой большое семейство мембранных белков, которые опосредуют множественные клеточные реакции . Однако роль GPR30, также известного как рецептор эстрогена, связанный с G-белком, или мембранный рецептор эстрогена, и его значение в клеточных реакциях на кислотно-щелочные нарушения остаются неясными.
В новом исследовании группа исследователей из Университета Дзюнтендо в Японии под руководством специально назначенного доцента Айри Джо-Ватанабе изучила клеточные реакции на изменения pH, уделив особое внимание изучению значения GPR30. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications , соавторами которого являются доктор Такэхико Ёкомидзо, доктор Нобутака Хаттори и доктор Такахиро Осада.
Это исследование знаменует собой решающий шаг в нашем понимании механизмов, управляющих клеточным поведением в ответ на изменения концентрации бикарбоната. Делясь результатами исследования, доктор Джо-Ватанабе объясняет: «Наша цель состояла в том, чтобы идентифицировать GPCR, связанный с кислотно-щелочным балансом, и в поисках целей наше внимание привлек GPR30. Мы идентифицировали GPR30 как чувствительный к бикарбонату GPCR и затем переключили наше внимание на определение его вклада в патофизиологию ишемического инсульта».
Итак, почему исследователи выбрали GPR30 для своего исследования? При проверке базы данных Программы скрининга психоактивных наркотиков (PDSP) команда обнаружила 10 GPCR, которые преимущественно экспрессируются в желудке и поджелудочной железе, четыре из которых имеют высокую экспрессию в мозге. Поскольку такие патологические состояния, как ишемия и реперфузия, могут нарушать кислотно-щелочной баланс, воздействуя на сосудистые и периваскулярные клетки через рецепторы, исследователи искали GPCR, высоко экспрессируемые в микроциркуляторном русле головного мозга, и идентифицировали GPR30 как один из них.
Это подогрело интерес к роли GPR30 как потенциального сенсора кислотно-щелочного состояния в мозге. Команда обнаружила, что истощение запасов бикарбоната в культуральной среде снижает активацию GPR30 (ответы кальция) в клетках MCF-7 и HEK, сверхэкспрессирующих GPR30, что указывает на то, что бикарбонат активирует GPR30 in vitro.
Линию клеток миобласта мыши C2C12 использовали для подтверждения того, что эндогенный GPR30 активируется ионами бикарбоната in vitro. Это было дополнительно подтверждено ex vivo с использованием мышей с нокаутом GPR30, экспрессирующих репортер флуоресценции «Венера». Конфокальная микроскопия выявила сильную экспрессию GPR30 в микроциркуляторном русле головного мозга, особенно в перицитах, клетках, которые помогают поддерживать гомеостатические и гемостатические функции в мозге. Это намекнуло на потенциальный механизм роли GPR30 в цереброваскулярной регуляции.
Затем команда решила изучить роль GPR30 в ишемически-реперфузионном повреждении головного мозга (прерывание и восстановление притока крови к тканям, вызывающее клеточную дисфункцию), что является ключом к патофизиологии ишемического инсульта. Дефицит GPR30 затем был изучен в контексте ишемически-реперфузионного повреждения, и исследователи наблюдали, что мыши с дефицитом GPR30 демонстрируют значительную защиту от этого повреждения, демонстрируя снижение неврологического дефицита, нарушение гематоэнцефалического барьера и апоптотическую гибель клеток. Более того, дефицит GPR30 привел к улучшению восстановления кровотока после ишемически-реперфузионного повреждения , подчеркивая его роль в контроле кровотока как в крупных сосудах, так и в капиллярах.
Бикарбонатная буферная система поставляет ионы и протоны бикарбоната в GPCR, чувствительный к кислоте/основанию, выявленный в этом исследовании, модулируя передачу сигнала в тандеме с постоянно меняющейся внеклеточной средой. Неожиданная связь между GPR30 и чувствительностью к бикарбонату требует дальнейшего изучения механизмов, регулирующих здоровье сосудов головного мозга, предлагая потенциальные возможности для разработки целевых стратегий по смягчению последствий ишемического инсульта и реперфузионного повреждения.
Доктор Джо-Ватанабе в заключение говорит: «Наши результаты открывают путь к революционному подходу к модулированию сосудистой реактивности для поддержания общего состояния здоровья путем точной настройки гомеостатической вазореактивности через рецептор бикарбоната».
В заключение, это исследование может ознаменовать сдвиг парадигмы в нашем понимании роли рецепторов в цереброваскулярной регуляции.
