При некоторых операциях — например на конечностях — хирурги перекрывают кровоток в той или иной части тела с помощью жгута. Это позволяет остановить кровотечение и создать удобные условия для работы. Однако из-за того, что кровь не поступает к тканям, они начинают испытывать недостаток кислорода — ишемию. Из-за этого в клетках накапливается избыток кальция, нарушающего работу митохондрий — их «энергетических станций».
Но основной удар приходится на момент, когда жгут снимают: резкий приток кислорода запускает образование опасных свободных радикалов, разрушающих мембраны клеток, и усиливает кальциевую перегрузку. Это явление совместно с ишемией приводит к ишемически-реперфузионному повреждению. Особенно страдают скелетные мышцы: из-за таких повреждений они теряют силу и долго восстанавливаются после операций. Поэтому ученые ищут способ защитить мышцы от ишемически-реперфузионного повреждения.
Более ранние исследования показали, что тригонеллин защищает нервные клетки от гибели при ишемии мозга и улучшает состояние мышц у стареющих животных. Однако до сих пор не было известно, как он влияет на мышцы после ишемии и последующего восстановления кровотока в конечностях.
Ученые провели эксперименты с лабораторными мышами. Для этого 30 животных разделили на три равные группы. Первой — контрольной — не проводили вмешательств. Второй провели простую модельную операцию на конечности, во время которой на два часа наложили жгут, останавливающий кровоток. Третьей группе мышей тоже наложили жгут во время операции, а затем перед его снятием животным вкололи тригонеллин.
Через семь дней после вмешательства исследователи оценили состояние митохондрий в мышечных клетках, силу мышц и их структуру в прооперированных конечностях. Оказалось, что тригонеллин значительно улучшает состояние митохондрий в мышечных клетках. Под действием этого вещества «энергетические станции» клеток вернули способность перерабатывать кальций и тем самым предотвращать его избыточное накопление и собственное повреждение. Кроме того, у мышей, получивших тригонеллин, примерно в два раза снизилась активность кальпаинов — ферментов, которые при избытке кальция начинают разрушать мышечные волокна. Это ускорило восстановление мышц и привело к более быстрому возвращению двигательной активности животных.
«Наша работа показывает, что доступное природное вещество тригонеллин может в будущем лечь в основу простого и недорогого средства, способного помочь пациентам быстрее восстанавливаться после травм конечностей и хирургических операций, во время которых частично останавливают нормальный кровоток. В дальнейшем мы планируем детально оценить молекулярные механизмы действия тригонеллина и проверить, нет ли у него побочных эффектов», — рассказала руководитель проекта Анастасия Степанова, кандидат биологических наук, доцент кафедры биохимии, клеточной биологии и микробиологии Марийского государственного университета.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Biomolecules and Biomedicine.
