Витамин K защищает клетки от ферроптоза

Ферроптоз — это вид программируемой окислительной гибели клетки. В нем принимают участие катионы железа и гидроксильные радикалы, запускающие процесс перекисного окисления липидов и разрушающие таким образом мембраны клеток. Ферроптоз лежит в основе развития острых поражений органов при многих заболеваниях. Группа исследователей под руководством доктора Эйкана Мишимы и доктора Маркуса Конрада (Центр им. Гельмгольца в Мюнхене, Германия) поставила перед собой цель найти новые соединения, препятствующие развитию этого процесса.

В клетках работают механизмы, позволяющие противостоять перекисному окислению липидов. Ранее было показано, что витамин E предотвращает разрушение некоторых тканей, вызванное нарушением работы регулятора ферроптоза GPX4. Авторы новой работы проверили, могут ли другие витамины предотвращать ферроптоз.

Ученые работали с клеточными линиями, в которых индуцировали ферроптоз с помощью выключения гена Gpx4. Помимо витамина Е защитный эффект оказывали три формы витамина К: филлохинон, менахинон-4 и менадион. Согласно результатам жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии высокого разрешения, под действием этих соединений снижался уровень перекисного окисления липидов, лежащий в основе ферроптоза. Эффективность менахинона-4 дополнительно подтвердили in vivo на мышах с отключенным в гепатоцитах Gpx4. Этот витамин повышал выживаемость Gpx4-дефицитных мышей, не получавших достаточно витамина E.

В предыдущем исследовании команда доктора Маркуса Конрада продемонстрировала заметный антиферроптотический эффект фермента NADPH-убихинон редуктазы, который сокращенно они назвали FSP1(ferroptosis suppressor protein 1). В новой работе ученые проверили in vitro связь между FSP1 и тремя формами витамина K. Оказалось, что FSP1 участвует в восстановлении витамина К до гидрохинона (VKH), который далее действует как антиоксидант, улавливающий радикалы и ингибирующий перекисное окисление липидов. Это означает, что действие филлохинона, менахинона-4 и менадиона опосредовано ферментом FSP1.

Таким образом, ученые обнаружили неканонический путь превращения витамина K, задействованный в защите клетки от ферроптоза. Это объясняет антидотный эффект FSP1 при отравлении варфарином, ингибирующим другой путь восстановления витамина K, опосредованный ферментом VKOR. Кроме того, ферроптоз считается древнейшим механизмом клеточной гибели, а значит, витамин К можно назвать одним из самых первых антиоксидантов.

Результаты данного исследования являются первым шагом на пути к созданию новых видов терапий для заболеваний, в патогенезе которых ведущую роль играет ферроптоз.

Ранее ученые из США описали механизм устойчивости раковых клеток к ферроптозу.