Крысы, способные покорить Эверест, помогли ученым Института
теоретической и экспериментальной биофизики РАН обнаружить, что высокая
скорость накопления ионов кальция в митохондриях повышает устойчивость клеток
сердца и печени к гипоксии. Результаты работы по этой
теме опубликованы в журнале «Biomolecules».
Гипоксия – это широко распространенное явление, которое возникает как в
условиях дефицита кислорода
в окружающей среде, так и при разных патологиях - нарушениях вентиляции легких, воспалительных
реакциях, коронарной недостаточности, кровопотерях, изменениях гемодинамики,
геморрагическом шоке. Основной причиной всех этих недугов является резкое снижение
поступления кислорода в клетки до уровня, при котором они не могут нормально
функционировать. Как повысить устойчивость клеток и тканей к кислородному
голоданию и какие внутриклеточные механизмы могут быть вовлечены в этот процесс
– вопросы, на которые современная наука ищет ответы.
Успех сопутствовал коллективу авторов из Института
теоретической и экспериментальной биофизики РАН и Института биофизики клетки
РАН. Учёные, используя подопытных животных, впервые показали, что транспорт
ионов кальция в митохондриях играет важную роль в процессах адаптации организма
к нехватке кислорода.
Комментирует один из авторов статьи, старший научный
сотрудник, кандидат биологических наук, Наталья Валерьевна Белослудцева:
— Наши исследования были проведены на двух крайних
фенотипах животных с разной исходной устойчивостью к условиям гипоксии: высоко-
и низкоустойчивых крысах. Такие крысы были отобраны в барокамере при создании
условий острой нормобарической гипоксии и составили около 25% от всей популяции
животных. Высокоустойчивые крысы обладали способностью выдерживать гипоксию,
соответствующую подъёму на вершину горы Эверест, в 10 раз дольше, чем
низкоустойчивые животные. Мы обнаружили, что митохондрии клеток сердца и печени
высокоустойчивых крыс обладают способностью более быстро и эффективно
аккумулировать ионы
кальция, а также менее подвержены повреждению при перегрузке этими ионами, чем
митохондрии у низкоустойчивых крыс. Оказалось, что это обусловлено
особенностями строения и молекулярного состава кальций-транспортирующих систем
органелл этих животных. Работа таких систем направлена на поддержание кальциевого
гомеостаза и играет ключевую роль в наиболее важных процессах в клетке, начиная
от синтеза высокоэнергетических соединений и заканчивая активацией клеточной
гибели».
Поскольку митохондрии являются главными потребителями кислорода внутри клеток организма и
основной мишенью действия гипоксии, полученные данные позволят в будущем найти
пути фармакологической регуляции кальциевого гомеостаза митохондрий с целью
повышения общей устойчивости клеток и тканей к условиям кислородной
недостаточности.
Источник: Konstantin N. Belosludtsev, Mikhail
V. Dubinin, Eugeny Yu. Talanov,Vlada S. Starinets, Kirill S. Tenkov, Nadezhda
M. Zakharova and Natalia V. Belosludtseva. Transport of Ca2+ and Ca2+-Dependent
Permeability Transition in the Liver and Heart Mitochondria of Rats with
Different Tolerance to Acute Hypoxia. Biomolecules 2020, 10(1), 114; https://doi.org/10.3390/biom10010114
На фото: старший научный сотрудник Лаборатории митохондриального
транпорта ИТЭБ РАН,
кандидат биологических наук Наталья Валерьевна Белослудцева
(фото из личного архива Н.В. Белослудцевой)
Материал подготовила: Наталья Быкова
Пресс-служба ИТЭБ РАН, iteb-press@yandex.ru