В знойный летний день во время физических упражнений внезапно умирает молодой спортсмен, который получил нагрузку не более своих коллег. У некоторых из этих физически здоровых молодых людей, вероятно, есть генная мутация, которая делает их особенно чувствительными к повышению температуры, и сейчас исследователи под руководством специалистов медицинского колледжа Бейлор, определили молекулы, которые могут нивелировать это состояние. Отчет о работе появится в журнале Nature Medicine.
Все началось в лаборатории заведующей кафедрой молекулярной физиологии и биофизики BCM, доктора Сюзан Гамильтон (Susan Hamilton), которая изучает рианодиновые рецепторы 1 (RyR1) , именно они участвуют в развитии злокачественной гипертермии. Люди страдают угрожающим жизни расстройством, которое при определенного вида условиях манифестируется высокой температурой. Когда мыши с этой мутацией выполняют упражнения в жарком помещении или даже короткое время находятся в условиях высокого климатического температурного режима, у них появляются все признаки злокачественной гипертермии, приводящей к смерти. Последние данные свидетельствуют о том, что эта чувствительность к высоким температурам также встречается у людей с аналогичной RyR1 мутацией.
В своих исследованиях, изучающих другое приоритетное научное направление лаборатории — утомляемость мышц, Гамильтон и ее коллеги изучили вещество AICAR (5-аминоимидазол-4-карбоксамида рибонуклеозид). Оно недавно было обнаружено Вихандом Наркаром (Vihang Narkar), Рональдом Эвансом (Ronald Evans) с коллегами из Института Salk. Это препарат, который замедляет развитие мышечной усталости и повышает выносливость мышц без выполнения упражнений. Препарат ещё известен как «упражнение в таблетке».
«Когда мы ввели AICAR в термочувствительных мышей, была обнаружена 100% эффективность в предотвращении смерти от перегрева, даже тогда, когда мы давали этот препарат не более чем за 10 минут до физической активности в определенных температурных условиях»- говорит доктор Гамильтон.
Дальнейшие эксперименты показали, что одной из мишеней AICAR являются кальций-релизинг каналы скелетных мышц RyR1. В мышечных клетках мышей с мутантной формой рианодиновых рецепторов, в ответ на повышение температуры тела кальций просачивается из внутриклеточных депо в цитоплазму, что приводит к развитию оксидативного стресса, который дополнительно увеличивает утечку кальция. В конечном итоге цитоплазматический кальций достигает уровня, который вызывает массивное сокращение мышц. Это длительное сокращение приводит к разрушению клеток и утечке из мышц калия и белка, что завершается развитием сердечной и почечной недостаточности со смертельным исходом.
«AICAR останавливает преждевременный цикл, вызывающий это устойчивое сокращение мышц с формированием мышечной контрактуры вследствие высокого содержания кальция » — говорит Гамильтон. «Мы показали, что это вещество действует непосредственно на рианодиновые рецепторы, снижая утечку кальция. Оно также защищает внутриклеточное депо кальция от истощения и это вносит свой вклад в снижении скорости развития усталости мышц».
Это открытие имеет значение для молодых спортсменов и солдат с аномальной гиперчувствительностью к высоким температурам, особенно тем, кто вынужден носить тяжелое оборудование, нарушающее теплообмен при физической нагрузке.
«Мы пытались определить методы, которые без развития побочных эффектов можно было бы использовать в профилактических целях для защиты этих людей » — говорит она.
Статью подготовил и отредактировал: врач-хирург Пигович И.Б.