Канадские ученые показали механизм, благодаря которому кровь обогащается свободным кислородом в сердце лосося. Фермент карбоангидраза может изменять кислотность крови в области сердца, что уменьшает сродство гемоглобина к кислороду, и он выходит из эритроцитов. Исследование опубликовано в Journal of Experimental Biology.
Прочность связи между гемоглобином и кислородом у всех позвоночных зависит от рН. У рыб же с кислотностью среды связана еще и кислородная емкость этого белка. Чем в более кислой среде находится гемоглобин рыб, тем меньше кислорода он может удерживать и тем слабее с ним связан.
Один из ферментов, способных менять рН внутри организма — карбоангидраза, которая превращает углекислый газ и воду в бикарбонат и протон и обратно. Ранее было экспериментально показано, что активность карбоангидразы усиливает отдачу кислорода рыбьими эритроцитами.
В новой работе ученые продемонстрировали, что в клетках сердца кижуча (Oncorhynchus kisutch) синтезируется форма карбоангидразы, встраиваемая в клеточную мембрану. Находясь в стенке сердца, фермент контактирует с кровью, и его активность сказывается на кислотности крови в полости органа. Таким образом, карбоангидраза закисляет среду внутри сердца, что способствует высвобождению кислорода из эритроцитов именно там.
В отличие от млекопитающих, у рыб отсутствует система сосудов, обеспечивающих кровью сердечные мышцы. Кроме того, через сердце рыб проходит венозная кровь, которая бедна кислородом. Предложенный механизм объясняет, как проходным рыбам удается преодолеть гипоксию, особенно опасную в условиях активного движения, например, вверх по течению.
Анна Образцова
Как развитие технологий позволило нащупать «топологическое решение» загадки шизофрении
Шизофрения — одна из самых загадочных и сложных болезней человека. Уже более ста лет ученые пытаются понять причины ее возникновения и найти ключ к терапии. Пока эти усилия не слишком успешны: до сих пор нет ни препаратов, которые могли ли бы ее по-настоящему лечить, ни даже твердого понимания того, какие молекулярные и клеточные механизмы ведут к ее развитию. О том, как ученые бьются с «загадкой шизофрении» мы уже неоднократно писали: сначала с точки зрения истории психиатрии, затем с позиции классической генетики (читателю, который действительно хочет вникнуть в суть проблемы, будет очень полезно сначала прочитать хотя бы последний текст). На этот раз наш рассказ будет посвящен новым молекулярно-биологическим методам исследования, которые появились в распоряжении ученых буквально в последние несколько лет. Несмотря на сырость методик и предварительность результатов, уже сейчас с их помощью получены важнейшие данные, впервые раскрывающие механизм шизофрении на молекулярном уровне.