Ученые выяснили, что помогает сердцу пережить нехватку кислорода

ТАСС, 12 марта. Российские биологи обнаружили, что клетки сердца и почек лучше переносят нехватку кислорода в том случае, если их митохондрии – главные энергостанции клетки – быстро накапливают в себе кальций. Об этом пишет пресс-служба Института теоретической и экспериментальной биофизики (ИТЭБ) РАН со ссылкой на статью в научном журнале Biomolecules.

"Мы проводили опыты на крысах, часть которых в десять раз дольше выдерживала гипоксию, соответствующую подъему на вершину горы Эверест, чем это делали другие животные. Мы обнаружили, что митохондрии клеток их сердца и печени могут быстрее и эффективнее аккумулировать ионы кальция, а также менее подвержены повреждению при перегрузке этими ионами", – рассказала об исследовании Наталья Белослудцева, старший научный сотрудник ИТЭБ РАН и один из авторов работы.

Митохондрии – это обособленные части клеток, которые играют роль их "энергостанций". Они преобразуют питательные вещества в молекулы АТФ – универсальный источник энергии для всех биохимических процессов в клетке. Кроме того, они играют важную роль в различных типах гибели клеток.

В большинстве случаев митохондрия, если у нее нет проблем с доступом к питательным веществам и других перебоев в работе, представляет собой "черный ящик" для остальных частей клетки. Ее содержимое, за исключением молекул АТФ и отходов жизнедеятельности, никогда не покидает их пределов.

Нечто подобное, как отмечают Белослудцева и ее коллеги, происходит в тех случаях, если клетка начинает испытывать недостаток кислорода. В таких случаях в митохондриях начинают появляться поры, через которые содержимое этих органелл начинает "вытекать" наружу. Этот процесс со временем приводит к разрушению митохондрий и запускает программу самоуничтожения клетки.

Кислородный голод

Ученые заинтересовались тем, насколько скорость разрушения митохондрий и появления пор в их оболочке зависит от того, как активно митохондрии захватывают ионы кальция. Биологи достаточно давно заметили, что "энергостанции" клетки при нехватке кислорода начинают быстрее поглощать кальций. Однако точная роль этого процесса в гибели клеток при гипоксии пока изучена не до конца.

Специалисты ИТЭБ РАН восполнили этот пробел. В своем исследовании они наблюдали за тем, как клетки двух типов крыс, которые отличаются крайне высокой и низкой стойкостью к нехватке кислорода, реагировали на его недостаток. Для этого ученые поместили несколько грызунов в специальные барокамеры, уровень кислорода в которых можно резко понижать или повышать. Исследователи отобрали тех из них, которые сопротивлялись гипоксии либо лучше других, либо хуже.

После этого биологи извлекли клетки печени, сердца и почек этих животных и проследили за тем, как те реагируют на резкие изменения в концентрации кислорода в питательной среде. Опыты показали, что клетки крыс, которые могли выдержать нехватку кислорода, соответствующую восхождению на вершину Эвереста, примерно на 30-35% активнее прокачивали ионы кальция, чем их менее выносливые сородичи.

С практической точки зрения это выражалось в том, что их клетки и митохондрии лучше сопротивлялись действию гипоксии и гибли значительно медленнее, чем это делали их "коллеги" из печени, сердца и почек менее выносливых животных. В ближайшее время ученые планируют проверить, можно ли улучшить их способность переносить недостаток кислорода, используя различные препараты, заставляющие митохондрии поглощать больше кислорода.