Вещество из семян тыквы поможет мышцам быстрее восстанавливаться после травм и операций

Ученые выяснили, что вещество тригонеллин, содержащееся в семенах тыквы и кофейных зернах, помогает уберечь митохондрии в клетках скелетных мышц от повреждения, которое запускается при кислородном голодании из-за нарушения кровотока (ишемии) и особенно усиливается, когда кровоток возобновляется. Такой сценарий возникает при операциях, когда хирург перекрывает кровоток жгутом, а также при некоторых травмах конечностей. Открытие поможет разработать новые препараты для ускоренного восстановления пациентов после ишемии мышц. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Biomolecules and Biomedicine.

При некоторых операциях — например на конечностях — хирурги перекрывают кровоток в той или иной части тела с помощью жгута. Это позволяет остановить кровотечение и создать удобные условия для работы. Однако из-за того, что кровь не поступает к тканям, они начинают испытывать недостаток кислорода — ишемию. Из-за этого в клетках накапливается избыток кальция, нарушающего работу митохондрий — их «энергетических станций».

Но основной удар приходится на момент, когда жгут снимают: резкий приток кислорода запускает образование опасных свободных радикалов, разрушающих мембраны клеток, и усиливает кальциевую перегрузку. Это явление совместно с ишемией приводит к ишемически-реперфузионному повреждению. Особенно страдают скелетные мышцы: из-за таких повреждений они теряют силу и долго восстанавливаются после операций. Поэтому ученые ищут способ защитить мышцы от ишемически-реперфузионного повреждения.

Исследователи из Марийского государственного университета (Йошкар-Ола) и Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (Пущино) выяснили, что уменьшить повреждение мышц можно с помощью тригонеллина — природного алкалоида, который содержится в кофейных зернах и семенах тыквы, а также в небольшом количестве образуется в организме человека как продукт обмена витамина B3.

Более ранние исследования показали, что тригонеллин защищает нервные клетки от гибели при ишемии мозга и улучшает состояние мышц у стареющих животных. Однако до сих пор не было известно, как он влияет на мышцы после ишемии и последующего восстановления кровотока в конечностях.

Ученые провели эксперименты с лабораторными мышами. Для этого 30 животных разделили на три равные группы. Первой — контрольной — не проводили вмешательств. Второй провели простую модельную операцию на конечности, во время которой на два часа наложили жгут, останавливающий кровоток. Третьей группе мышей тоже наложили жгут во время операции, а затем перед его снятием животным вкололи тригонеллин.

Через семь дней после вмешательства исследователи оценили состояние митохондрий в мышечных клетках, силу мышц и их структуру в прооперированных конечностях. Оказалось, что тригонеллин значительно улучшает состояние митохондрий в мышечных клетках. Под действием этого вещества «энергетические станции» клеток вернули способность перерабатывать кальций и тем самым предотвращать его избыточное накопление и собственное повреждение. Кроме того, у мышей, получивших тригонеллин, примерно в два раза снизилась активность кальпаинов — ферментов, которые при избытке кальция начинают разрушать мышечные волокна. Это ускорило восстановление мышц и привело к более быстрому возвращению двигательной активности животных.

«Наша работа показывает, что доступное природное вещество тригонеллин может в будущем лечь в основу простого и недорогого средства, способного помочь пациентам быстрее восстанавливаться после травм конечностей и хирургических операций, во время которых частично останавливают нормальный кровоток. В дальнейшем мы планируем детально оценить молекулярные механизмы действия тригонеллина и проверить, нет ли у него побочных эффектов», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Анастасия Степанова, кандидат биологических наук, доцент кафедры биохимии, клеточной биологии и микробиологии Марийского государственного университета.