Гипоксия — пониженное содержание кислорода в организме.
Человек, как и большинство млекопитающих, крайне чувствителен к гипоксии. Даже кратковременное ограничение кислорода влечет за собой необратимые патологические изменения в некоторых органах и, как следствие, смерть.
Один из самых устойчивых к гипоксии видов млекопитающих, голый землекоп Heterocephalus glaber, способен выдержать 10–20 минут без кислорода. В то же время среди других групп позвоночных есть примеры гораздо более выдающейся устойчивости: некоторые виды рептилий и рыб способны выживать недели и месяцы при полном отсутствии кислорода.
Ученые провели эксперимент на сибирской лягушке (Rana amurensis). «Традиционно считалось, что амфибии заметно хуже переносят отсутствие кислорода, чем рептилии. Но как показали исследования наших коллег из Магадана, сибирская лягушка адаптировалась к зимовке в заморных водоемах, где к концу зимы в воде практически не остается кислорода. Однако лягушки не только месяцами способны жить в этих условиях и даже сохраняют определенную двигательную активность», — рассказал старший научный сотрудник ИЦиГ СО РАН, к.б.н. Сергей Шеховцов.
Чтобы исследовать механизмы адаптации, ученые сравнили биохимические механизмы и геномы трех видов лягушек: высокоустойчивых к гипоксии (сибирская лягушка R. amurensis), среднеустойчивых (остромордая лягушка R. arvalis) и неустойчивых (дальневосточная лягушка R. dybowskii).
Работа уже принесла первые результаты: исследование метаболомов печени и сердца сибирской лягушки показало, что в состоянии гипоксии резко увеличиваются концентрации маркеров гипоксии (лактата, аланина, сукцината и др.). Показано, что сибирская лягушка испытывает сильный энергетический стресс. У нее, кроме того, сильно повышен уровень глутатиона, что можно интерпретировать как подготовку к стрессу.
«Следующий шаг – понять какие гены и белки задействованы в этом механизме адаптации. Это единственный пример такой устойчивости среди наземных позвоночных, недавно открытый и потому совершенно не изученный, чем и обуславливается ценность проекта для фундаментальной науки», — подчеркнул Сергей Шеховцов.
Исследование имеет не только фундаментальное значение, но и определенные прикладные перспективы. Информация о том, как формируется устойчивость к состояниям гипоксии и ишемии, какие белки и гены вовлечены в этот процесс, может быть востребована при разработке новых способов терапии подобных патологий и у человека.
Исследование поддержано грантом РНФ.