"Добавление этих веществ в защитные растворы, применяемые при операциях на остановленном сердце, позволит уменьшить степень повреждения органа и снизить частоту постоперационных аритмий. Мы рассчитываем, что производные глутатиона можно будет применять для профилактики ишемической болезни, инфаркта миокарда и хронической сердечной недостаточности", – рассказывает Ирина Петрушанко из Института молекулярной биологии РАН.
Сердце человека и животных является уникальным органом, чьи клетки могут одновременно спонтанно вырабатывать электрические импульсы и сокращаться, не требуя для этого постоянного потока "команд" из спинного или головного мозга. Импульсы тока вырабатывают так называемые "клетки-водители", а кардиомиоциты мускульные клетки, используют их для воспроизведения сокращений и расслабления в нужные моменты времени.
Массовая гибель "клеток-водителей" и нарушение связей между ними, как правило, ведет к развитию сердечной недостаточности и прочих серьезных проблем со здоровьем. По этой причине сердце сегодня пересаживается только целиком – ученые пока не могут заменить омертвевшие участки сердечной мышцы, погибшие после инфаркта или в результате развития ишемии, используя культуры стволовых клеток или фрагменты сердечной ткани.
Как передает пресс-служба Российского научного фонда, Петрушанко и ее коллеги сделали большой шаг к решению этой проблемы, изучая свойства различных природных и синтетических молекул, похожих по структуре на глутатион, один из главных внутренних антиоксидантов в человеческих клетках.
Он защищает белки и ДНК от повреждений, нейтрализуя химически агрессивные молекулы, возникающие в организме в результате нормальной жизнедеятельности и воздействия фоновой радиации.
Подобные вещества, как обратили внимание российские биологи, появляются в клетках сердечной мышцы в огромных количествах в первые минуты после остановки кровотока и начала кислородного голода, и еще больше их появляется после возобновления доступа к кислороду.
Некоторое время они могут сопротивляться их действию, расходуя внутренние запасы глутаниона, но они достаточно быстро заканчиваются. Это приводит к появлению необратимых изменений в работе клеток, их гибели или потери способности нормально обмениваться сигналами.
Это натолкнуло ученых на мысль, что сердце можно защитить от гибели или повреждений, если его клетки будут получать большие количества глутаниона или похожих на него молекул, таких как ацетилцистеин, непосредственно перед восстановлением кровотока, когда концентрация агрессивных веществ внутри них резко вырастает.
Проверив эту теорию на культурах клеток соединительной ткани, ученые проследили за тем, что произойдет с кардиомиоцитами, если обработать их раствором ацетилцистеина или различных производных глутаниона перед началом кислородного голодания.
Как показали эти опыты, все эти вещества продлили жизнь мышечным клеткам примерно в 4-5 раз, защищая их от необратимых повреждений и позволяя им продолжать реагировать на электрические сигналы. При этом, что важно, запредельно высокие концентрации этих веществ не убивали кардиомиоциты и помогали им выживать после возобновления притока кислорода.
Картинка: производные глутатиона защищают ионные транспортеры от повреждения в условиях гипоксии и позволяют сохранять нормальную сократимость кардиомиоцитов. Источник: Ирина Петрушанко
Добившись успеха на культурах клеток, ученые проверили работу одного из этих соединений, GSNO, на сердце крысы, извлеченном из ее тела. Как показали эти опыты, восстановление сердца ускорилось более чем на треть после длительного кислородного голодания.
"Сейчас производные глутатиона проходят дальнейшее тестирование в Национальном медицинском исследовательском центре кардиологии Минздрава России. Цель исследования — снижение повреждения ткани миокарда при кратковременной ишемии. В перспективе такие соединения могут быть использованы для повышения эффективности консервации донорских органов, в частности сердца", — заключает Петрушанко.
