Сердца можно запрограммировать на выживание без кислорода, показало исследование черепах
Учёные из Манчестерского университета и Университета Северного Техаса впервые показали, что эмбриональное живое сердце можно запрограммировать на устойчивость к условиям низкого содержания кислорода в последующей жизни.
Исследование, финансируемое BBSRC, впервые объясняет биологические механизмы сердца, которые позволяют молодым каймановым черепахах (Chelydra serpentina) уникальным образом выживать без кислорода до шести месяцев.
Согласно выводам команды, именно воздействие низкого уровня кислорода во время эмбрионального развития программирует сердце этих животных на повышенную устойчивость к гипоксии на всю оставшуюся жизнь.
Исследование под руководством доктора Илана Рура и доктора Джины Галли из Манчестерского университета может однажды лечь в основу методов лечения, снижающих повреждение сердца, вызванное гипоксией. Работа опубликована в журнале Proceedings of the Royal Society B.
Гипоксия возникает во время сердечного приступа и также может повреждать сердце во время операции по трансплантации.
По мнению команды, воздействие гипоксии во время развития вызывает эпигенетические изменения в геноме, которые могут включать или выключать гены. Эти гены являются ключом к удивительной способности клеток сердца черепах переносить полное отсутствие кислорода.
Команда изучает именно сердце, а не другие органы, потому что оно является одним из наиболее уязвимых к повреждению от гипоксии.
Учёные выделили клетки сердечной мышцы у молодых черепах, которые развивались как эмбрионы либо при нормальном уровне кислорода (21% O2), либо при половине этого уровня (10% O2). Эта процедура имитировала природные условия: яйца на дне гнёзд черепах больше подвержены гипоксии.
Затем они подвергли молодых черепах ещё более низкому уровню кислорода, измеряя при этом внутриклеточный кальций (который связывается с сократительными белками сердца — миофиламентами), pH и активные формы кислорода — молекулы, которые есть у всех, но которые могут стать токсичными при слишком быстром восстановлении снабжения ткани кислородом.
Исследование показало, что раннее воздействие гипоксии у этих животных как снижает количество активных форм кислорода (что может защитить их миофиламенты от повреждения), так и позволяет сердцу нормально сокращаться в полном отсутствии O2.
Учёные надеются изолировать те эпигенетические сигнатуры, которые помогают черепахам так долго выживать без кислорода, с целью разработки эпигенетических препаратов, способных «включать» устойчивость к условиям низкого содержания кислорода в человеческом сердце. Такой препарат мог бы, например, защищать людей из группы риска сердечного приступа или органы, предназначенные для трансплантации.