Ему не хочется покоя. Обнаружен новый механизм регуляции работы сердца.

В прошедшем году исполнилось десять лет, как Денис АБРАМОЧКИН окончил биологический факультет Московского университета имени М.В.Ломоносова. Сегодня Денису Валерьевичу — ведущему научному сотруднику биофака МГУ — 32. Автор 85 научных работ, опубликованных ведущими зарубежными и отечественными изданиями, в 2016-м он стал доктором наук. Университет выдвинул его на соискание Золотой медали РАН для молодых ученых за 2017 год. И, наконец, самое главное: Д.Абрамочкин вместе с коллегами сделал важное открытие — обнаружил неизвестный механизм регуляции работы сердца. О некоторых подробностях этого исследования ученый рассказал корреспонденту “Поиска”. 

— Безусловно, в этом была доля случайности. Я пришел на кафедру физиологии человека и животных биофака в 2004 году и попал в группу, занимавшуюся изучением механизмов зимней спячки животных. Но мой руководитель Галина Сергеевна Сухова направила меня в кардиоцентр (РКНПК Минздрава), где под руководством академика Леонида Валентиновича Розенштрауха я постиг основы электрофизиологии сердца, и эта область физиологии показалась мне необыкновенно интересной и перспективной. В первую очередь покорили методы изучения электрической активности клеток сердца — при грамотном использовании они дают быстрый и ясный результат. Грубо говоря, понимаешь физиологический механизм, еще сидя за экспериментальной установкой. Мозг устроен на порядок сложнее, чем сердце, и для его изучения часто используют методы, дающие далеко не простые для дальнейшей интерпретации результаты: как пример приведу электроэнцефалографию.

— Чтобы понять суть нашего исследования, начну с небольшого пояснения. Возбуждение клеток сердца приводит к сокращению сердечной мышцы (миокарда). Без возбуждения нет и сокращения, то есть сердце не бьется. Но если волна возбуждения идет по неверному пути, скажем по кругу, то нормального скоординированного сокращения сердечной мышцы (систолы) тоже не произойдет, поскольку отдельные ее участки будут сжиматься и разжиматься в разное время. Такое явление называется фибрилляцией, и если оно возникает в желудочках сердца, чаще всего это означает гибель человека. Изучением процессов возбуждения в миокарде и механизмов их регуляции занимается электрофизиология сердца. Как видите, процессы эти жизненно важны для человека, поэтому значение нашей дисциплины для медицины трудно переоценить. 

Контролируют работу сердца два противоборствующих отдела вегетативной, то есть неподконтрольной сознанию человека нервной системы: симпатический и парасимпатический. Первый включается, например, при стрессе, когда человеку приходится действовать интенсивно и сердечный ритм ускоряется, а сила сердечных сокращений увеличивается. При этом клетки вынуждены расходовать больше энергетических резервов. Парасимпатическая система, напротив, дает сердцу передышку, замедляет сердечный ритм и тем самым позволяет ему сэкономить силы. При инфаркте или приступе стенокардии — а это мощные стрессы — клеткам сердца и так не хватает энергии и кислорода, а обусловленная стрессом активация симпатики еще больше ухудшает их положение. Возникает порочный круг. Разорвать его можно, заблокировав рецепторы к основному действующему веществу симпатической системы — нор-адреналину — выключив таким образом симпатическое воздействие на сердце. Поэтому адреноблокаторы являются одним из основных инструментов для лекарственной терапии ишемической болезни сердца. Но возможен и другой подход к проблеме: усилить защитные свойства парасимпатики. Такие попытки уже предпринимаются врачами, но чтобы в полной мере воспользоваться на практике защитными эффектами парасимпатической регуляции, нужно изучить все тонкости механизмов выделения и действия на клетки сердца основного вещества парасимпатической системы — ацетилхолина.

Нам удалось показать, что в сердце существует механизм выделения ацетилхолина из парасимпатических нейронов, о котором раньше было известно только физиологам, занимающимся скелетной мускулатурой. Это так называемое неквантовое (невезикулярное) выделение. Обычный способ выделения называется квантовым (везикулярным) и связан с экзоцитозом, то есть выбросом содержимого пузырьков, где находится ацетилхолин, в сердечную ткань. А неквантовое выделение обусловлено работой особых белков-транспортеров, присутствующих в мембране нервного окончания и выкачивающих ацетилхолин наружу. Обнаружить этот механизм удалось благодаря сотрудничеству академика Евгения Евгеньевича Никольского, детально описавшего неквантовое выделение в скелетных мышцах, и моего учителя академика Л.Розенштрауха, удостоенного в прошлом году Золотой медали имени И.П.Павлова именно за исследования парасимпатической регуляции сердца. С момента начала этой работы прошло уже 10 лет, и теперь мы многое знаем о неквантовой секреции ацетилхолина в сердце. Кроме того, нам удалось показать наличие в клетках сердца неизвестной ранее мишени для ацетилхолина — мускариновых рецепторов третьего типа.

— Помочь страдающим от ишемической болезни могут как хирургическое вмешательство, так и разнообразные лекарства, разжижающие кровь, снижающие уровень холестерина, уменьшающие нагрузку на сердце. Однако использование защитных свойств ацетилхолина, то есть вещества, которое и так выделяется у нас в сердце, представляет принципиально иной подход к этой проблеме. По моему мнению, уже есть перспективы создания нового типа лекарств, усиливающих накопление ацетилхолина в миокарде. Если удастся увеличить количество этого естественного вещества в желудочках сердца после инфаркта, то оно окажет кардиопротекторное действие и обязательно поможет больному. Либо можно попытаться разработать лекарственные средства, заменяющие ацетилхолин и избирательно активирующие обнаруженные нами мускариновые рецепторы третьего типа. Есть основания полагать, что именно через них, а не через известные ранее рецепторы второго типа, ацетилхолин оказывает свой защитный эффект.

— Пожалуй, гордость, но, скорее, не от полученного результата, а от самого факта, что на нашей кафедре удалось организовать лабораторию электрофизиологии сердца, работающую на мировом уровне. Для меня это было едва ли не главной задачей на протяжении всех этих десяти лет. Замечу, что в нашей стране всего четыре лаборатории в состоянии изучать электрические процессы в клетках сердца на таком уровне.

Начинать пришлось практически с нуля. В середине нулевых создать такую лабораторию казалось просто немыслимым. Сначала многому научился в кардиоцентре, а когда выяснилось, что знаний недостаточно, поехал за границу осваивать методику регистрации ионных токов в клетках сердца, которую называют техника “пэтч-кламп”. Чтобы перенести освоенные методы на кафедру, были необходимы приборы, но на что их купить? Грантов тогда не было — приходилось выкручиваться. Сперва покупал в разных НИИ списанную, но еще работоспособную технику, что-то паял сам, а затем стало возможным приобретать западное оборудование на интернет-аукционе. Так у меня появились нужный микроскоп и несколько электрофизиологических усилителей. Думаю, не мне одному приходилось испытывать эти трудности в те тяжелые годы. Зато удалось получить первые интересные результаты, опубликовать статьи в зарубежных журналах, а за ними пришли и гранты: сначала РФФИ, потом РНФ. Благодаря гранту РНФ 14-15-00268 — мы выиграли его в 2014 году — исследования вышли на качественно новый уровень. И какое это наслаждение, работать на современных приборах! Буквально трепещешь, как бы не случилась накладка, и, скажем, кончик микроэлектрода не выскочил из клетки в самый решающий момент, когда вещество начинает действовать на препарат миокарда, — и вот он, желанный эффект! Испытываешь небывалое удовлетворение, когда после многочасовых мучений получаешь четкую, красивую запись, скажем, электрической активности в препарате предсердия крысы. Такие записи можно и распечатать, повесить на стенку и любоваться как произведением искусства.

Сегодня в нашей рабочей группе всего два сотрудника, три аспиранта и столько же студентов. Об их квалификации говорит тот факт, что у студентов уже есть статьи, опубликованные в международном журнале с высоким импакт-фактором. Раз в три года наша группа проводит международную молодежную летнюю школу по физиологии на Беломорской биостанции МГУ, и я горжусь, что там есть лаборатория, оснащенная таким же современным оборудованием, как и в Москве. Ее не стыдно показать лучшим в мире специалистам по сравнительной физиологии, и студенты со всей Европы легко осваивают на биостанции современные физиологические методики. Это приятно: всего несколько лет назад мы перенимали их опыт, а теперь западные студенты приезжают учиться к нам. 

— В науке, на мой взгляд, очень редко удается поставить точку — только многоточие. Хотя сделано немало, но продолжение следует, потому что наши интересы в области электрофизиологии сердца достаточно широкие. К примеру, недавно мы раскрыли ионный механизм действия новейшего антиаритмического препарата ниферидила (рефралона), созданного в РКНПК Минздрава, он уже используется для купирования приступов мерцательной аритмии предсердий. Без преувеличения, это — существенный вклад в практическую медицину. В то же время, как и подобает фундаментальным биологам, мы занимаемся сравнительными, эволюционно-физиологическими исследованиями. Изучаем сердца рыб, амфибий, даже беспозвоночных. Недавно мне удалось запустить установку для изучения клеток сердца арктических рыб техникой “пэтч-кламп” на борту научно-исследовательского судна “Картеш” и работать на ней непосредственно в Карском море в условиях качки и вибрации от корабельных двигателей (на снимке). Никому раньше такое не удавалось, и мои иностранные коллеги не верили в успех затеи. Но русского ученого этим не испугать, и рыбы Арктики раскрыли нам свои тайны. Вряд ли эти фундаментальные исследования приведут к практическим разработкам, и для подобной тематики сложно найти финансирование, но как же интересно всем этим заниматься!

Фото предоставлено Д.Абрамочкиным