Все новости

Крысы в барокамере помогли понять, как мозг адаптируется к резкой нехватке кислорода

Эти исследования помогут выяснить, как защитить мозг от последствий инсультов или черепно-мозговых травм

ТАСС, 6 декабря. Ученые из Пущино и Москвы получили первые данные по тому, как клетки мозга распознают резкое снижение концентрации кислорода в крови, и раскрыли механизмы, которые помогают им выживать в подобной ситуации. О результатах их экспериментов сообщила пресс-служба Института теоретической и экспериментальной биофизики (ИТЭБ) РАН со ссылкой на статью в научном журнале Journal of Bioenergetics and Biomembranes.

"Нобелевская премия по физиологии и медицине в этом году была присуждена за открытие того, как клетки реагируют на кислород и адаптируются к изменению его доступности. В нашем случае собранные нами данные помогут подбирать оптимальные условия для лечения пациентов в барокамерах", - прокомментировала Галина Миронова, заведующая лабораторией в ИТЭБ РАН и один из авторов исследования.

Клеткам тела всех многоклеточных существ нужен постоянный приток кислорода и питательных веществ. Некоторые из них могут прожить несколько десятков минут или даже часов без кислорода, однако в конечном итоге его нехватка приводит к массовой гибели клеток из-за разрушения митохондрий, клеточных "энергостанций", и нарушений в работе других ключевых систем жизнедеятельности.

Больше всего этому подвержены клетки мозга, внутри которых нет серьезных запасов питательных веществ и кислорода. Уже через несколько минут после наступления кислородного голодания их работа серьезно нарушается, причем многие из этих изменений уже нельзя обратить. Подобные проблемы могут возникать как после инсультов, так и в результате менее серьезных нарушений кровообращения.

Миронова и ее коллеги пытались понять, как именно клетки мозга "узнают" о том, что приток кислорода прекратился, и как они пытаются защитить себя от гибели. Это сложно в первую очередь потому, что митохондрии одновременно регулируют потребление кислорода в нервных клетках, но при этом они обычно становятся первой жертвой гипоксии. Поэтому биологи не могли сказать, какую роль играли эти органеллы в адаптации нервных клеток к постепенному или резкому прекращению доступа к кислороду.

Кислородное голодание

Российские ученые восполнили этот пробел, наблюдая за изменениями в структуре митохондрий, а также за сдвигами в активности генов в клетках двух групп крыс. В их число вошли как те участки, которые связаны с реакцией на гипоксию (кстати, их открыли Нобелевские лауреаты), так и сегменты ДНК, которые отвечают за выработку белков, защищающих организм от недостатка кислорода.

Эти животные были подобраны таким образом, что половина грызунов особенно сильно реагировала на нехватку кислорода, тогда как другие переносили гипоксию достаточно хорошо. И тех, и других животных ученые помещали в специальную барокамеру, в которой можно было медленно или очень резко менять концентрацию кислорода, опуская ее до значений, характерных для самых высоких горных вершин Земли.

Подобные опыты, как отмечают ученые, помогли им проследить за тем, как различалась реакция клеток и тех, и других крыс на кислород, и выделить ключевые белки в клетках мозга, которые отвечают за распознавание резкого недостатка кислорода и запуск защитных реакций. В частности, в таких случаях резко повышалась концентрация белка NDUFV2, а активность "нобелевского" гена HIF-1a, наоборот, сильно падала, чего не происходило при относительно медленном снижении в концентрации кислорода в крови крыс.

Дальнейшее изучение этих особенностей в работе клеток мозга при недостатке кислорода, как надеются ученые, помогут нам понять, как можно защитить от массовой гибели этих клеток в результате инсультов или черепно-мозговых травм, связанных с ДТП и несчастными случаями, а также предотвратить эту гибель.