Vanlig kvisemedisin kan forhindre arterieherding
Avsetning av kalsium, eller forkalkning, hjelper til å herde vev i kroppen. Vevsherding er viktig for sunn beinutvikling, men det kan forårsake helseproblemer når det oppstår i arteriene.
Stive eller harde arterier hindrer strømmen av nærende blod til vev og organer. Dette kan øke risikoen for kardiovaskulære tilstander, for eksempel høyt blodtrykk, hjerteinfarkt og hjerneslag. Det kan også øke risikoen for demens og andre aldersrelaterte sykdommer.
Nå har forskere ved University of Cambridge og King’s College London, begge i Storbritannia, avdekket de kjemiske endringene som får arteriene til å herde.
En nylig Cellerapporter papir gir en fullstendig redegjørelse for funnene.
Studien er sentrert rundt et molekyl som heter PAR, som er en forkortelse for poly (ADP-ribose). Forskerne oppdaget at PAR kunne danne "tette væskedråper med kalsiumioner", som deretter krystalliserer når de kombineres med det elastiske vevet i arterieveggene.
Før oppdagelsen trodde forskere at PAR bare hadde en rolle i DNA-reparasjon. De nye funnene avslører at det også fremmer forkalkning i arteriene.
Forskerne fant også at antibiotikumet minocycline kan forhindre arterieherding ved å blokkere PAR-utløst forkalkning.
Behandlingen, som de testet i cellekulturer og rotter, ser ikke ut til å påvirke bein.
Minocycline er et eksisterende legemiddel med mange bruksområder. Leger foreskriver det vanligvis for å behandle kviser.
Kalkning og arterieherding
"Arterieherding skjer for alle når de blir eldre," sier Melinda J. Duer, som er professor ved kjemisk institutt ved Cambridge University, "og får fart i dialysepasienter, der til og med barn utvikler forkalkede arterier."
"Men inntil nå har vi ikke visst hva som styrer denne prosessen og derfor hvordan vi skal behandle den," legger hun til.
Duer ledet studien sammen med Catherine M. Shanahan, som er professor i cellesignalering ved King’s College i London. De har undersøkt forkalkning av arterier i mer enn 10 år.
British Heart Foundation (BHF) og Cycle Pharmaceuticals, et selskap i Cambridge, finansierer forskningen.
I studieoppgaven forklarer forfatterne at forkalkning som herder arteriene ofte forekommer på to steder i blodkaret. Ett sted er intima, eller vevet som leder blodkarveggen. Forkalkning på dette stedet forekommer som en del av aterosklerose.
Det andre stedet der arterieherding oppstår, er i media eller vevet inne i blodkarveggen. Herding av media skjer vanligvis under aldring.
Shanahan forklarer at for denne studien ønsket de å finne ut hva som utløser forkalkning, som tar form av kalsiumfosfatkrystaller.
De var spesielt interessert i å finne ut hvorfor avsetningene ser ut til å konsentrere seg "rundt kollagen og elastin, som utgjør mye av arterieveggen."
I tidligere arbeider hadde teamene oppdaget at PAR, som utfører DNA-reparasjon inne i celler, også kan operere utenfor cellene som en driver for produksjon av beinvev.
Dette funnet fikk dem til å lure på om PAR også kunne ha en rolle i forkalkning av andre vev.
Også når celler gjennomgår oksidativt stress og DNA-skade, uttrykker de to enzymer som produserer PAR - PARP1 og PARP2. Forskere har ofte sett at oksidativt stress og DNA-skade kan følge forkalkning i bein og blodkar.
Celler eksporterer PAR under stress
For den nye studien brukte forskerne "ultrastrukturelle metoder" for å se hva som skjer på molekylært nivå når celler blir stresset.
De fant at når celler går til grunne av oksidativt stress, eksporterer de PAR. Fordi PAR har sterk tilknytning til kalsiumioner, når den er utenfor cellen, fester den seg godt til kalsium i stedet for andre mineraler.
Denne prosessen produserer store kalsiumdråper som fester seg til kollagen og elastin, materialene i arterieveggene som gir karene deres elastisitet. Når dråpene fester seg til de elastiske materialene, stivner de til krystaller, reduserer elastisiteten og stiver arteriene.
Duer sier at de først gjorde denne oppdagelsen ved et uhell og deretter forfulgte den. "Vi ville aldri ha spådd at det var forårsaket av PAR," bemerker hun.
Etter å ha etablert rollen som PAR i arteriekalkning, gikk lagene deretter på jakt etter en måte å stoppe den på. Den åpenbare løsningen var å se etter en PARP-hemmer, som er et molekyl som blokkerer PAR-produksjon ved å blokkere et av enzymene som syntetiserer det.
De bestemte seg for å søke etter en PARP-hemmer blant legemidler som allerede hadde gjennomgått studier på mennesker, da dette ville forkorte utviklingstiden for bruk som en behandling for å forhindre stive arterier.
Minocycline stoppet arterieherding hos rotter
Ved hjelp av Cycle Pharmaceuticals identifiserte og testet forskerne seks molekyler som passer deres kriterier. En av disse, minocycline, viste seg å være svært effektiv for å hindre at arteriene blir stive hos rotter med langvarig nyresykdom.
Teamet håper å gjennomføre menneskelige studier av behandlingen i løpet av de neste to årene.
Prof. Jeremy Pearson, assisterende medisinsk direktør ved BHF, sier at forskerne har avslørt mekanismen bak arteriforkalkning og også vist hvordan den skiller seg fra forkalkning.
"Ved å gjøre det, legger han til," har de vært i stand til å identifisere en potensiell behandling for å redusere blodkar forkalkning uten noen skadelige effekter på bein. "
"Denne typen behandling vil være til fordel for mange mennesker, og vi venter spent på resultatene av de forventede kliniske studiene som ser på om dette legemidlet lever opp til det tidlige løftet."
Prof. Jeremy Pearson
