Механизм смерти от укуса насекомых расшифрован

Люди, которые панически боятся ос, зачастую имеют для этого все основания. Анафилактический шок, который может случиться из-за укуса этого насекомого, так же как из-за введения в организм какого-либо лекарства, смертельно опасен. Это острая и очень сильная аллергическая реакция организма на специфический белок-антиген. Правда, молекулярный механизм ее непонятен. Поэтому именно в нем и разбирались немецкие ученые.

Группа исследователей из отделения фармакологии Института изучения сердца и легких Общества Макса Планка (Department of Pharmacology, Max-Planck Institute for Heart and Lung Research) под руководством профессора Стефана Офферманса (Stefan Offermanns) совместно с коллегами из Немецкого центра изучения рака (German Cancer Research Center) в Гейдельберге в эксперименте на мышах нашли ключевой белок, который может стать мишенью для поиска лекарств против анафилактического шока.

Опасная аллергическая реакция

В клинической картине анафилактического шока обычно вслед за покраснением кожи и резкой болью в месте укуса возникает отек, затем начинаются головная боль, чувство жара, головокружение, слабость, вскоре учащается сердцебиение, падает давление, появляется холодный пот, паническое состояние, страх, иногда отек гортани и удушье, судороги. Человек может потерять сознание, а в самом тяжелом случае шок вызывает практически мгновенную смерть из-за остановки сердца.

Медики говорят, что шоковые реакции возникают на введение антитоксических сывороток, гамма-глобулинов крови, некоторых гормонов (АКТГ, инсулин), антибиотиков, особенно пенициллина. Из всех вызывающих аллергию насекомых анафилактический шок возможен при укусе жалящих насекомых: ос, шершней и др.

Любая аллергическая реакция – это ответ иммунной системы. У чувствительных людей под действием специфических аллергенов клетки иммунной системы (тучные клетки и базофилы) выделяют в кровь особые вещества-медиаторы, например, гистамин или лейкотрин. Эти медиаторы действуют на клетки сосудов, бронхов, сердца, нервные клетки, что и вызывает комплекс шоковых симптомов. Мишенью для действия медиаторов на клетки служат так называемые рецепторы, сопряженные с G-белками -- это белки, состоящие из трех субъединиц: альфа, бета и гамма. Они известны как сигнальные молекулы, вызывающие в клетке каскад реакций, и при этом распадаются на субъединицы. Это ученым было известно, но конкретные биохимические пути, приводящие к системной анафилактической реакции, до сих пор оставались неясными.

Выключение генов

Немецкие ученые вызывали анафилактический шок у мышей введением им специфического аллергена. Он приводил к резкому падению кровяного давления, снижению температуры тела и к смерти в течение 20 минут. Механизмы системного шока ученые изучали на примере эндотелиальных клеток сосудов, которые в наибольшей степени реагируют на вещества-медиаторы из иммунных клеток.

Экспериментаторы вывели несколько линий нокаутных мышей, у которых в эндотелиальных клетках сосудов выключали гены разных G-белков. Таким образом они исключали один за другим разные пути каскадных реакций, чтобы выяснить, какие белки играют ключевую роль в анафилактической реакции.

Виновник найден

Из нескольких G-белков специалисты возложили вину за шок на белок G_q/G_11.  А в составе этого белка роковую роль играет альфа-субъединица. Именно она служит сигнальной молекулой для каскада, который приводит к системной анафилактической реакции. Мыши, у которых ученые выключили ген альфа-субъединицы белка G_q/G_11, но оставили гены других G-белков, после введения аллергена испытывали лишь небольшую гипотермию и незначительное кратковременное падение давления. И оставались в живых.

Ученые считают, что открытие биохимического пути, по которому развивается анафилактический шок, послужит для поиска эффективных лекарств, его предотвращающих. Если известен путь, его можно блокировать.

Статья опубликована в журнале The Journal of Experimental Medicine.