Ученые из Медицинского центра Вейлл Корнелл и Биркбекского университета в Лондоне впервые смогли детально показать на атомном уровне, как ингаляционные анестетики отключают нервную систему. Исследователи обнаружили точный участок связывания препарата севофлурана с ионными каналами натрия, что объясняет механизм потери сознания во время операций.
По данным Medical Xpress, ингаляционный наркоз используется в медицине уже более 175 лет, однако до сих пор молекулярный механизм его действия оставался предметом споров. Было известно лишь то, что препараты подавляют передачу электрических сигналов между нейронами, но оставалось неясным, где именно происходит это взаимодействие.
«Натриевые каналы имеют решающее значение для связи между нейронами. Поэтому есть веские основания полагать, что бессознательное состояние связано с их воздействием», — комментирует доктор Хью Хеммингс, один из руководителей исследования.
Изучить структуру натриевых каналов млекопитающих напрямую долгое время не удавалось из-за их огромного размера и сложности. Чтобы обойти эту проблему, команда использовала аналог — потенциал-зависимый натриевый канал морской бактерии Magnetococcus marinus. Хотя бактерии и люди находятся на разных ступенях эволюции, их натриевые каналы работают по схожему принципу. Именно простота устройства бактериального канала позволила ученым впервые детально изучить его структуру с помощью рентгеновской кристаллографии.
Используя рентгеновскую кристаллографию высокого разрешения, эксперты получили подробные снимки севофлурана внутри канала. Они обнаружили специальный «карман» на краю поры, через которую проходят ионы. Анестетик закрепляется в этом кармане, стабилизируя канал в закрытом состоянии и блокируя поток натрия, необходимый для передачи нервного импульса. Чтобы доказать важность этого участка, исследователи изменили одну аминокислоту в составе белка. В результате препарат перестал эффективно связываться с каналом и потерял способность поддерживать анестезию.
Понимание точного механизма взаимодействия открывает путь к созданию нового поколения анестетиков. «Полученные данные позволят разработать более безопасные и селективные анестетики с меньшим количеством побочных эффектов», — отмечает соавтор работы доктор Карл Херольд.
В настоящее время команда работает над переносом результатов на организм млекопитающих. Изучение того, как естественные мутации у людей влияют на этот процесс связывания, может объяснить, почему некоторые пациенты по-разному реагируют на наркоз, и дать новые представления о биологии самого сознания.
Ранее психиатр рассказал, что постоянный скроллинг делает с мозгом.