Лактат и железо могут формировать защитный щит для клеток против окислительного стресса

Метафорическое изображение защитного щита клетки: молекула лактата работает вместе с железом как система защиты. Автор: UKE/Астрид Хензель, создано с помощью ИИ

Многие знакомы с лактатом в основном из спорта, где он вырабатывается в мышечных клетках при физической нагрузке. Однако эта молекула может играть важную роль и в других типах клеток.

Исследователи из Университетской клиники Эссена и Центра медицинской биотехнологии Дуйсбург-Эссенского университета предполагают, что лактат вместе с железом формирует ранее упускавшуюся из виду систему защиты от окислительного стресса. Это может открыть новые терапевтические возможности в медицине, например, в терапии рака или при нейродегенеративных и воспалительных заболеваниях.

Лактат может действовать вместе с железом для защиты клеток в критические периоды. Помимо мышечных клеток, он также вырабатывается в других типах клеток, таких как опухолевые клетки, астроциты в мозге или фибробласты при воспалительных состояниях. Они также часто содержат много железа, которое не прочно связано и поэтому может легко участвовать в химических реакциях.

Эта поразительная закономерность стала отправной точкой для новой гипотезы: доктор Астрид Хензель, доктор Рената Варальяи и профессор доктор Ширли К. Кнауэр предполагают существование ранее упускавшейся системы защиты от окислительного стресса, о чем они пишут в журнале Redox Biology.

Окислительный стресс возникает, когда вредные формы кислорода становятся избыточными в клетках. Одним из примеров является перекись водорода (H₂O₂), которая вырабатывается, среди прочего, во время иммунных реакций. В низких концентрациях она может действовать как сигнальное вещество в клетках. Однако если возникает слишком много H₂O₂, это может повредить важные компоненты клетки, такие как ДНК или белки. Чтобы предотвратить это, клетки имеют ферменты, которые расщепляют перекись водорода. Однако если эти ферменты перегружены, возникает риск гибели клеток.

«Многие клетки подвергаются окислительному стрессу, например, при опухолях, вирусных инфекциях или аутоиммунных заболеваниях», — объясняет молекулярный биолог Кнауэр.

«Наша гипотеза заключается в том, что лактат вместе с железом может действовать как клеточный щит, обезвреживая вредную перекись водорода. Упрощенно говоря, лактат жертвует собой и перехватывает особенно агрессивные формы кислорода, прежде чем они смогут атаковать жизненно важные компоненты клетки». В процессе лактат преобразуется в пируват — вещество, которое клетки могут использовать для роста и восстановления.

Биохимик Хензель подчеркивает потенциальное значение для медицины: «Если гипотеза подтвердится, появится возможность целенаправленно влиять на этот механизм. Например, в терапии рака можно ослабить защитный щит опухолевых клеток, чтобы они стали более чувствительными к лечению».

«При аутоиммунных заболеваниях или нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера, цель была бы прямо противоположной: защитный щит необходимо усилить, чтобы лучше защитить уязвимые клетки от повреждений, вызванных окислительным стрессом».

Больше информации: Astrid Hensel et al, Raising the iron curtain: Lactate's secret role in oxidative stress defense, Redox Biology (2025). DOI: 10.1016/j.redox.2025.103754

Источник: University of Duisburg-Essen

Интересный факт: лактат долгое время считался просто «побочным продуктом» метаболизма, но современные исследования показывают, что он выполняет важные сигнальные функции в организме и даже может служить источником энергии для мозга.