Инсектициды могут вмешиваться в циркадные ритмы

Сгенерированное на компьютере изображение демонстрирует, как мелатонин (жёлтый) и карбарил (бирюзовый) прикрепляются к одному и тому же участку мелатонинового рецептора.
Сгенерированное на компьютере изображение демонстрирует, как мелатонин (жёлтый) и карбарил (бирюзовый) прикрепляются к одному и тому же участку мелатонинового рецептора.

Синтетические химические вещества, присутствующие в инсектицидах и продуктах растительного происхождения, могут связываться с рецепторами, которые управляют нашими «биологическими часами». К такому выводу пришли учёные из Университета штата Нью-Йорк в Буффало (University at Buffalo). В новой работе утверждается, что контакт с этими инсектицидами неблагоприятно сказывается на работе мелатониновых рецепторов. Последнее, в свою очередь, может привести к развитию болезней обмена веществ, например, сахарного диабета.

Результаты исследования были опубликованы в издании Chemical Research in Toxicology. В ходе реализации проекта учёные использовали комбинированный подход — сочетание работы с большими данными и компьютерного моделирования со стандартными лабораторными экспериментами.

Циркадные ритмы или циклические изменения интенсивности различных биологических процессов, обусловленные сменой дня и ночи, играют важную роль в обмене веществ. Известно, что нарушения циркадных ритмов у людей приводят к росту риска развития сахарного диабета и других метаболических расстройств. Однако механизм, лежащий в основе этой связи, до сих пор не вполне ясен.

«Это первое научное сообщение, в котором объясняется, как вещества, загрязняющие окружающую среду, взаимодействуют с рецепторами мелатонина. Причём речь идёт об общедоступных химикатах, — рассказывает старший автор исследования Маргарита Дубокович (Margarita Dubocovich), заслуженный профессор отделения фармакологии и токсикологии Школы медицины и биомедицинских наук (School of Medicine and Biomedical Sciences) Университета штата Нью-Йорк в Буффало. — Никто не думал, что данные соединения влияют на работу мелатониновых рецепторов, но наше исследование обнаружило именно этот факт».

В ходе работы учёные сконцентрировались на двух химических соединениях. Первое из них, карбарил или севин, является третьим по распространённости инсектицидом в США. Однако в некоторых странах его использование нелегально. В России карбарил разрешён к использованию и рассматривается как современный заменитель ДДТ. Вторым веществом, тщательно изученным в ходе работы, стал карбофуран или фурадан. Это самый токсичный из инсектицидов, относящихся к солям карбаминовой кислоты. С 2009 года карбофуран не применяется при обработке растений, предназначенных для употребления человеком. Однако в некоторых странах, например, в Мексике, карбофуран по-прежнему используется достаточно широко. Следы этого соединения до сих пор можно обнаружить в окружающей среде, в том числе — в продуктах питания и съедобных растениях.

«Мы обнаружили, что оба вещества по структуре близки к мелатонину. И оба продемонстрировали сродство к мелатониновому рецептору MT2, что, в свою очередь, может повлиять на секрецию инсулина и уровень глюкозы крови, — рассказывает соавтор исследования Марина Попевска-Горевски (Marina Popevska-Gorevski), работавшая в лаборатории Дубокович в период проведения исследования. — Это означает, что контакт человека с этими веществами может увеличить риск развития диабета и к тому же повлиять на график сна и бодрствования».

Результаты работы предполагают, что химические соединения, попадающие в окружающую среду, должны проходить дополнительную проверку. Необходимо изучать их способность влиять на суточные колебания активности обменных процессов. В настоящее время в федеральном законодательстве США соответствующие требования отсутствуют.

Учёные из Университета штата Нью-Йорк в Буффало сейчас работают над созданием биотеста, который бы позволил оценивать безопасность химических веществ именно с точки зрения их воздействия на циркадные ритмы.