Учёные выяснили, что вещество тригонеллин, которое содержится в семенах тыквы и кофейных зёрнах, помогает уберечь митохондрии в клетках скелетных мышц от повреждения. Об этом сообщили в пресс-службе РНФ.
В некоторых хирургических вмешательствах, например, при операциях на конечностях, врачи временно перекрывают кровоток с помощью жгутов. Это помогает остановить кровотечение и создать более удобные условия для проведения операции. Однако отсутствие кровоснабжения приводит к тому, что ткани начинают испытывать недостаток кислорода, что вызывает ишемию. В результате в клетках накапливается избыточное количество кальция, что нарушает работу митохондрий – «энергетических станций» клетки.
Наибольший ущерб наносится в момент снятия жгута: резкий приток кислорода вызывает образование опасных свободных радикалов и усиливает перегрузку кальцием. Это явление, вместе с ишемией, приводит к ишемически-реперфузионному повреждению тканей. Особенно страдают скелетные мышцы, которые теряют силу и восстанавливаются после операции довольно медленно.
Исследователи из Марийского государственного университета и Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН обнаружили, что уменьшить повреждение мышц можно с помощью тригонеллина – природного алкалоида, который встречается в кофейных зёрнах и семенах тыквы. В небольших количествах он также образуется в организме человека как продукт обмена витамина В3.
Учёные провели эксперименты на лабораторных мышах. Тридцать животных разделили на три группы. Первой группе не проводили никаких вмешательств. Второй группе сделали модельную операцию на конечности, в ходе которой на два часа наложили жгут для остановки кровотока. Третьей группе также наложили жгут, но перед его снятием ввели тригонеллин.
Через неделю после операции учёные оценили состояние митохондрий в мышечных клетках, силу мышц и их структурные изменения. Оказалось, что тригонеллин значительно улучшает работу митохондрий: они снова могут эффективно перерабатывать кальций и предотвращать его избыточное накопление. У мышей, которым ввели это вещество, активность кальпаинов – ферментов, разрушающих мышечные волокна при избытке кальция, снизилась примерно в два раза. Это способствовало более быстрому восстановлению мышц и возвращению их двигательной функции.
«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», – рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Анастасия Степанова, кандидат биологических наук, доцент кафедры биохимии, клеточной биологии и микробиологии Марийского государственного университета.
Исследование, поддержанное грантом Российского научного фонда, было опубликовано в журнале Biomolecules and Biomedicine. Предыдущие исследования показали, что тригонеллин защищает нервные клетки от повреждений при ишемии мозга и улучшает состояние мышц у пожилых животных. Однако до сих пор оставалось неясным, как он влияет на мышцы после ишемии и восстановления кровообращения в конечностях. Теперь учёные намерены более подробно изучить механизмы действия этого вещества и оценить его безопасность.
Восстановление мышц после повреждений изучают в разных странах и на разных уровнях. Как рассказывала интернет-газета «ЖУК», американские исследователи разработали гель с цинком, который ускоряет восстановление мышц после взрывных ранений.