Исследование продемонстрировало, как митохондрии сердца адаптируются при различных уровнях кислорода. Рассмотрим, какие тренировки укрепляют организм, а какие могут привести к клеточным повреждениям.
Сотрудники Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН совместно с коллегами из НИИ общей патологии и патофизиологии выявили точный порог, при превышении которого адаптация сердечной мышцы к недостатку кислорода сменяется необратимыми повреждениями. В ходе экспериментов на крысах исследователи проследили, как митохондрии — энергетические станции клеток — меняют свои функции при повторяющейся гипоксии, сообщается на сайте Российской академии наук.
Сердцу требуется значительное количество энергии для сокращений, которую вырабатывают митохондрии. При нехватке кислорода клеткам необходимо изменить режим работы дыхательной цепи. Такая перестройка может способствовать адаптации организма, но при чрезмерной нагрузке защитная реакция может превратиться в нарушение обмена веществ. Чтобы определить границу между пользой и вредом, ученые изучили животных с различной устойчивостью к гипоксии, подвергая их воздействию пониженного содержания кислорода (14%, 10,5% и 8%) в течение 20 тренировочных сеансов.
По словам первого автора исследования Натальи Хмиль, данные режимы моделируют условия на высотах от 3000 до 7000 метров над уровнем моря. Снижение уровня кислорода до 14% представляет собой умеренный стресс, который переносит практически любой организм, в то время как падение до 8% соответствует тяжелой гипоксии.
Результаты продемонстрировали четкое разделение эффектов. При умеренном снижении кислорода (14% и 10,5%) клетки сердца активировали защитные механизмы дыхательной цепи. После 20 тренировок синтез энергии восстанавливался, а внутренняя структура митохондрий упорядочивалась, указывая на завершение адаптации организма. Однако при самом строгом режиме в 8% кислорода ситуация менялась кардинально: работа ключевых ферментов угнеталась, выработка энергии снижалась, а сами органеллы получали значительные структурные повреждения.
Наталья Хмиль отметила, что данная публикация завершает обширный цикл исследований по однократным и многократным воздействиям недостатка кислорода на мозг и сердце. Работа подчеркивает, что критически важным фактором является интенсивность нагрузки: именно она определяет, станет ли гипоксия тренировкой или ядом. Ученые акцентируют внимание, что данные получены на животных, и для применения выводов в клинической практике необходимы дополнительные исследования. Тем не менее, полученные данные помогут более точно определить границы безопасного и эффективного использования гипоксических тренировок в медицине.
Фото: hi-tech.mail.ru