В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, ученые из Массачусетской больницы общего профиля (MGH) определили механизм, который защищает мозг от эффектов гипоксии.
Актуальность вопроса
Исследование 2005 года показало, что вдыхание газа, называемого сероводородом, заставляет мышей впадать в состояние анабиоза. Кислородное голодание у млекопитающего в мозге приводит к увеличению производства сульфида водорода. По мере того как этот газ накапливается в ткани, сероводород может останавливать энергетический обмен в нейронах и вызывать их гибель. Кислородная недостаточность является признаком ишемического инсульта, наиболее распространенного типа инсульта и других повреждений головного мозга.
В исследовании ученые намеревались узнать, что происходит, когда мыши подвергаются многократному воздействию сероводорода в течение длительного периода. Сначала мыши входили в состояние анабиоза — температура их тела упала, и они были неподвижны.
К удивлению ученых, мыши очень быстро стали толерантными к воздействию сероводорода. Интересно, что мыши, которые стали толерантными к сероводороду, также могли переносить тяжелую гипоксию.
Что защищало этих мышей от гипоксии?
Ученые предположили, что это могут быть ферменты мозга, которые метаболизируют сульфид. Авторы исследования обнаружили, что уровень одного фермента, называемого сульфид хинон оксидоредуктаза (SQOR), повышался в мозгу мышей, когда они дышали сероводородом несколько дней подряд. Ученые предположили, что SQOR играет роль в сопротивлении гипоксии. В природе существуют убедительные доказательства этой гипотезы. Например, известно, что самки млекопитающих более устойчивы к воздействию гипоксии, чем самцы, а первые имеют более высокие уровни SQOR. Когда уровень SQOR у женщин искусственно снижается, они становятся более уязвимыми к гипоксии. Эстроген может быть ответственным за наблюдаемое увеличение SQOR, поскольку защита от неблагоприятных эффектов гипоксии теряется при удалении эстроген-продуцирующих яичников самок млекопитающих. Животные, находящиеся в спячке, очень толерантны к гипоксии, что позволяет им выжить, так как обмен веществ в их организме зимой замедляется. Мозг типичного суслика имеет в 100 раз больше SQOR, чем мозг крысы аналогичного размера.
Ученые искусственно увеличили уровни SQOR в мозге мышей, используя генную терапию. Авторы исследования продемонстрировали, что «очистка» сульфида с помощью экспериментального препарата под названием SS-20 снижает уровень газа, тем самым щадя мозг мышей, когда они были лишены кислорода. Подобные лекарственные препараты можно использовать для лечения ишемического инсульта, а также у пациентов, перенесших остановку сердца, что может привести к гипоксии.
Это открытие поможет в разработке методов лечения инсультов, а также повреждений головного мозга, которые могут возникнуть в результате остановки сердца. Исследователи считают, что способность безопасно вызывать анабиоз поможет в будущем приостанавливать жизненные процессы пациента с неизлечимой болезнью до тех пор, пока не будет найдено эффективное лечение.
Авторы другого исследования утверждают, что в реабилитации при когнитивной дисфункции после инсульта поможет противовоспалительная терапия.
