Агрегатор новостей
современной Российской науки, анонсы мероприятий, события, мнения
При поддержке Российского фонда фундаментальных исследований

Сибирский углозуб выдерживает полное замораживание

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. Статья опубликована в журнале Biology.

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.