Российские исследователи смогли обнаружить, что высокая скорость накопления ионов кальция в митохондриях повышает устойчивость клеток сердца и печени к недостатку кислорода. Результаты работы опубликованы в журнале Biomolecules.

Гипоксия возникает в условиях дефицита кислорода в клетках. Это может быть вызвано как падением его концентрации в окружающей среде, так и разными патологиями, например нарушениями вентиляции легких, воспалительными реакциями, коронарной недостаточностью, кровопотерями, изменениями гемодинамики, геморрагическим шоком. Ученые уже давно стараются повысить устойчивость клеток и тканей к кислородному голоданию, но пока о механизмах, которые могут этому помочь, известно очень мало.

Продвинуться в этом направлении удалось коллективу исследователей из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Марийского государственного университета и Института биофизики клетки РАН. Проводя опыты на крысах, авторы впервые показали, что транспорт ионов кальция в митохондриях играет важную роль в процессах адаптации организма к нехватке кислорода.

«Мы провели исследования на двух крайних фенотипах животных с разной исходной устойчивостью к гипоксии — у одних она была низкой, а у других, наоборот, высокой. Такие крысы были отобраны в барокамере при создании условий острой гипоксии при нормальном давлении. Они составили около 25% от всей популяции животных. Высокоустойчивые крысы обладали способностью выдерживать условия как на Эвересте в десять раз дольше, чем низкоустойчивые. Мы выяснили, что митохондрии клеток сердца и печени первых обладают способностью более быстро и эффективно захватывать ионы кальция, а также менее подвержены повреждению при перегрузке этими ионами, чем митохондрии у низкоустойчивых крыс», — рассказала одна из авторов статьи, сотрудница ИТЭБ РАН Наталья Белослудцева.

Авторы обнаружили, что такой эффект обусловлен особенностями строения и молекулярного состава кальций-транспортирующих систем органелл клеток этих животных. Эти системы поддерживают кальциевый гомеостаз и играют роль в наиболее важных процессах в клетке — от синтеза высокоэнергетических соединений до активации апоптоза.

Новые данные в будущем помогут найти пути для регулирования транспорта кальция в митохондрии, что позволит повысить устойчивость клеток к гипоксии. Это будет полезно при лечении осложнений и симптомов различного рода состояний.