Что происходит в мозге беременных при нехватке кислорода?

Каждая десятая беременность осложнена недостаточным снабжением организма матери и плода кислородом. Группа российских биохимиков обнаружила, что при нехватке кислорода у беременных крыс нарушается обмен аминокислот в мозге. С работой можно ознакомиться в журнале Cells. Исследования поддержаны Российским научным фондом (РНФ).

Результаты эксперимента. Credit: Виктория Буник.

Наш мозг – один из самых сложных природных объектов, в котором некоторые вещества, например, аминокислоты, то есть составные части белков, и их производные, служат для передачи и регуляции сложнейших сигналов. Даже небольшие изменения в уровне этих веществ в мозге могут оказывать влияние на весь организм. Например, при возникновении опасности должны срабатывать определенные защитные механизмы, однако, недостаток молекул, «включающих» эти системы, может привести к неадекватной реакции и даже гибели организма.

Каждая десятая беременность осложнена недостаточным снабжением организма матери и плода кислородом. Сопутствующие патологии развития эмбриона активно изучаются, но мало что известно про влияние этого фактора на организм матери. Чтобы понять, какие системы в это вовлечены и каким образом можно снизить чувствительность женщины к недостатку кислорода, группа российских биохимиков разработала подходы, позволяющие измерить содержание в мозге аминокислот и описать их участие в разных клеточных процессах.

Известно, что изменения уровней и нарушения превращений аминокислот в мозге приводят к разным неврологическим расстройствам, поскольку они и их производные служат для передачи сигналов между клетками мозга. Ученые предположили, что кислородное голодание окажет влияние на содержание в мозге этих молекул.

Чтобы измерить уровень аминокислот в клетках мозга, ученые исследовали 17 беременных и 25 небеременных крыс, как обычных, так и переживших сильную нехватку кислорода. Подопытных животных помещали в специальную камеру, где концентрацию кислорода понижали с обычной 21%-й до 5%-й. Устойчивость крыс к нехватке кислорода определяли по времени, в течение которого они могли находиться в таких условиях, не теряя сознание. Затем исследователи собирали содержащиеся в клетках мозга молекулы и разделяли их. Для этого использовали разницу в свойствах молекул при прохождении через заполненную микрошариками емкость, промываемую специальными растворами. Разделив аминокислоты, ученые «красили» их специальными красителями и определяли их концентрацию в исследуемом растворе, сравнивая с растворами известных концентраций.

Кандидат биологических наук Анастасия Граф с крысой в барокамере. Источник: Анастасия Граф.

Оказалось, что, когда доступ к кислороду снижается, у небеременных крыс уровень 7 из 15 аминокислот в мозге повышается. Однако в мозге беременных крыс их содержание остается на прежнем уровне. Поэтому такие крысы смогли недолго продержаться в камере с низкой концентрацией кислорода.

«В предыдущих исследованиях мы показали, что содержание и превращение аминокислот в мозге крыс тесно связаны с их содержанием в крови. Поэтому, чтобы перейти от исследования мозга животных к медицине, можно изучать соответствующие биохимические параметры в крови людей. Такие проекты помогут развитию персонифицированной медицины и будут иметь значение для широкого спектра патологических воздействий», – рассказала руководитель проекта по гранту РНФ Виктория Буник, ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского института физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского, профессор факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ имени М. В. Ломоносова и профессор Медицинского университета имени И. М. Сеченова.

Источник: РНФ

Hypoxic Adaptation of Mitochondrial Metabolism in Rat Cerebellum Decreases in Pregnancy by Anastasia Graf, Lidia Trofimova, Alexander Ksenofontov, Lyudmila Baratova  and Victoria Bunik in Cells. Published January 2020.

https://doi.org/10.3390/cells9010139