Ученые Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН в экспериментах на крысах показали, что природный компонент — астаксантин — значительно уменьшает дегенерацию и отек волокон сердечной мышцы, а также снижает степень повреждения миокарда при серьезных патологиях. Результаты работы опубликованы в журнале Biomedicines.

Сердечная недостаточность — это болезни сердца, обусловленные низкой сократительной способностью сердечной мышцы — миокарда. Организм при этом не получает достаточно кислорода и питательных веществ в соответствии с потребностями метаболизма, или же расходует на эти цели слишком много сил. В результате развиваются необратимые нарушения в работе внутренних органов. Острая сердечная недостаточность без оказания срочной медицинской помощи может привести к летальному исходу буквально за несколько часов или даже минут. Ее развитие происходит стремительно, проявляется в виде сердечной астмы, отека легких или кардиогенного шока. Основныепричины — инфаркт миокарда, острая недостаточность клапанов, разрыв стенки левого желудочка. Заболевание все чаще встречается у молодых людей (от 25 лет). Причина: распространенность в этой возрастной группе никотиновой, алкогольной и наркозависимости. Для науки и медицины актуален вопрос: что поможет предотвратить возникновения критического сбоя в работе сердца?

Группа ученых из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН искала на него ответ в ходе исследований на митохондриях сердца крыс. Объектом исследования в опытах стало природное вещество — каратиноид Астаксантин, который содержится в рыбах лососевых пород, крабах, омарах, а такжев гранате, смородине, клюкве, рябине, чернике и голубике, но больше всего его в микроскопических водорослях Haematococcus pluvialis, потребляемых рыбой. Астаксантин известен как сильный антиоксидант, его полезные свойства изучают несколько лабораторий в разных научных центрах Японии, Китая и США, однако данных о его влиянии на работу важнейших органелл сердца — митохондрий — до сих пор получено не было.

В исследовании ученых ИТЭБ РАН участвовали 4 группы крыс линии Wistar. Первая — контрольная, вторую «кормили» Астаксантином, третьей кололи изопротеринол — лекарство, вызывающее усиленные сокращения сердца и в данном случае провоцирующее острую сердечную недостаточность; четвертой группе тоже давали астаксантин, после чего дважды кололи изопротеринол.

«Чтобы понять, как отреагировал организм крыс на все эти манипуляции, мы проводили гистологический анализ криосрезов тканей их сердец, — рассказывает один из авторов работы, ведущий научный сотрудник лаборатории фармакологической регуляции клеточной резистентности ИТЭБ РАН Ольга Крестинина. — Методом дифференцированного центрифугирования выделяли сердечные митохондрии, на многофункциональной ячейке с вмонтированными электродамианализировали их дыхательную активность,потоки кальция,распределение важнейших веществ в митохондриях. Далее оценивали изменение уровня главных субъединиц комплексов дыхательной цепи, активность комплексов дыхательной цепи и продукцию активных форм кислорода, а также другие параметры, по которым можно сделать вывод о степени поражения тканей».

На фотографии авторы статьи: Юлия Бабурина, Оль...

На фотографии авторы статьи: Юлия Бабурина, Ольга Крестинина, Ирина Одинокова. Фото пресс-службы ИТЭБ РАН

Эксперимент показал, что астаксантин уменьшает дегенерацию и отек волокон сердечной мышцы, а также степень фиброзного повреждения миокарда после инъекции изопротеринола. Изопротеринол сильно снижал дыхательную способность митохондрий сердца крыс, астаксантин ее восстанавливал. Изопротеринол вызывал сильное снижение уровня субъединиц всех комплексов дыхательной цепи, а астаксантин, не влияя напрямую на эти субъединицы, в два-три раза уменьшал изопротеринол-зависимое снижение их уровня. Выявлены и другие функции этого антиоксиданта. В целом эксперимент показал, что он проявляет защитные свойства в митохондриях и может использоваться для предотвращения развития сердечнососудистых заболеваний.

В дальнейшем ученые планируют выяснить механизм действия астаксантина, для чего им потребуется найти белки, изменяющие свою экспрессию в присутствии этого вещества.

Источник: Krestinin R., Baburina Yu., Odinokova I., Kruglov A., Fadeeva I., Zvyagina A., Sotnikova L., Krestinina O. Isoproterenol-Induced Permeability Transition Pore-Related Dysfunction of Heart Mitochondria Is Attenuated by Astaxanthin // Biomedicines. 2020. 8 (10). 437; https://www.mdpi.com/2227-9059/8/10/437/htm

Материал подготовила: Наталья Быкова

Пресс-служба ИТЭБ РАН, iteb-press@yandex.ru