Российские ученые исследовали, как метаболизм сибирского углозуба реагирует на полное замораживание животного. Углозуб использует глицерин в качестве «антифриза», добывает энергию в ходе метаболических процессов, не требующих кислорода, и не накапливает вещество, способное привести к появлению свободных радикалов, выходя из условий гипоксии. Полученные данные актуальны для создания новых методов криоконсервации органов.
Замерзание воды в живых клетках чревато образованием кристалликов льда, способных разорвать мембраны. Заморозка тканей ведет к остановке кровотока и кислородному голоданию - гипоксии. Большинство животных не способно перенести такие состояния, однако некоторые смогли адаптироваться. Выдающийся пример среди них - сибирский углозуб (Salamandrella keyserlingii). Эта уникальная амфибия способна выдерживать длительное замораживание при температурах до -55°C и оставаться жизнеспособной.
Ученые из ФИЦ ИЦиГ СО РАН, Института биологических проблем Севера ДВО РАН и Института «Международный томографический центр» СО РАН проанализировали изменения метаболизма, происходящие при этом в тканях сибирского углозуба. Известно, что защитой от полного замораживания углозуба служит глицерин, который синтезируется из запасенного в печени и мышцах гликогена и разносится с кровью по всему организму. Глицерин вытесняет из клеток воду, которая кристаллизуется в межклеточном пространстве без вреда для организма, так как сами клетки не замерзают.
Ученые сравнили метаболомы (наборы малых молекул) углозубов при положительных температурах и после продолжительного замораживания. Оказалось, что глицерин - единственный криопротектор среди низкомолекулярных соединений у этого вида. В этом особенность сибирского углозуба, отличающая его от других амфибий, у которых в качестве «антифриза» используется глюкоза.
Также авторы наблюдали при замораживании усиление гликолиза - окисления веществ для получения энергии без кислорода, - что, очевидно, было следствием гипоксии, возникающей при замораживании. Другой уникальной чертой сибирского углозуба оказалось то, что его организм не накапливает сукцинат. Концентрация этого вещества всегда растет при гипоксии у позвоночных. При этом сукцинат становится причиной появления свободных радикалов при возобновлении поступления кислорода, что вызывает различные патологические состояния.
«Все это говорит о том, что метаболизм сибирского углозуба имеет много отличий от метаболизма других животных, что и обеспечивает его выдающуюся устойчивость к замораживанию. В перспективе результаты подобных исследований помогут понять механизмы этой устойчивости и, возможно, дадут ключ к созданию новых способов замораживания органов и тканей», - отметил соавтор исследования Сергей Шеховцов.
Источник: https://inscience.news/ru/
