Ионы кальция в митохондриях защищают от гипоксии

12.03.2020



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

 

 

 Наталья Валерьевна Белослудцева (jpg, 408 Kб)

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

 

 

©РАН 2020