Исследователи нашли способ предотвратить массовую гибель клеток сердечной мышцы при ишемии, предынфарктных состояниях и во время сложных хирургических вмешательств. Ключевым инструментом защиты выступает ацетилцистеин и его структурные аналог глутатион.
Новые горизонты кардиозащиты
По словам Ирины Петрушанко, представляющей Институт молекулярной биологии РАН, включение этих соединений в кардиопротекторные растворы, применяемые при операциях с остановкой сердца, способно значительно снизить травматизацию органа и частоту послеоперационных осложнений, таких как аритмия. "Мы видим большой потенциал производных глутатиона в профилактике ишемической болезни, инфарктов миокарда и хронической сердечной недостаточности", — сообщила Петрушанко.
Уязвимость жизненно важного органа
Сердце обладает уникальной автономией: его клетки самостоятельно генерируют электрические импульсы для сокращения без постоянных команд из мозга. Ключевую роль играют клетки-пейсмейкеры ("водители ритма") и сократительные кардиомиоциты. Разрушение этой системы гибелью клеток-пейсмейкеров или разрывом связей между ними ведет к тяжелейшим патологиям. В настоящее время поврежденные участки миокарда невозможно эффективно заместить, что обусловливает необходимость в пересадке целого сердца.
Прорыв в поиске решений
Ученые из ИМБ РАН при поддержке Российского научного фонда совершили значительный прогресс в решении этой проблемы. Исследовав молекулы, структурно схожие с глутатионом – ключевым внутриклеточным антиоксидантом – они открыли новый подход к защите сердца.
Биохимические основы защиты
Глутатион естественным образом защищает клеточные структуры (белки, ДНК) от разрушительного действия агрессивных активных форм кислорода (АФК), образующихся в процессе метаболизма. При ишемии, когда кровоток останавливается и начинается кислородное голодание, АФК стремительно накапливаются в кардиомиоцитах. После восстановления кровоснабжения их концентрация взлетает еще выше. Внутренних запасов глутатиона для борьбы с таким окислительным стрессом не хватает, что вызывает необратимые повреждения и гибель клеток.
Инновационная стратегия клеточной защиты
Ученые ИМБ РАН предложили стратегию: насыщать клетки сердца дополнительными порциями глутатиона или его производных (как ацетилцистеин) перед самым моментом возобновления кровотока, когда окислительный стресс максимален.
Успех в экспериментах
Тестирование на клеточных культурах подтвердило эффективность идеи. Обработка кардиомиоцитов растворами ацетилцистеина и глутатионовых производных перед моделированием ишемии многократно (в 4-5 раз) продлевала их жизнеспособность. Препараты защищали от необратимых повреждений, сохраняя способность клеток реагировать на электрические импульсы. Важно, что даже высокие концентрации веществ были безопасны и способствовали выживанию после возобновления подачи кислорода.
Успех в пробирке побудил ученых проверить одно из соединений (GSNO) на изолированном сердце крысы. Результаты впечатлили: после длительной гипоксии способность сердца к восстановлению улучшилась более чем на треть.
Путь к клиническому применению
"Сейчас перспективные производные глутатиона проходят углубленные испытания в Национальном медицинском исследовательском центре кардиологии Минздрава России, — отметила Ирина Петрушанко. — Основная задача — минимизация повреждений миокарда при временной ишемии. Перспективно их использование для совершенствования консервации донорских органов, особенно сердца".
