Ученые: регулярное плавание защитило легочные артерии крыс с ЛАГ

Экспериментальные исследования на крысах, продемонстрировавшие, что регулярное плавание эффективно снижает давление у животных с легочной артериальной гипертензией (ЛАГ), провел аспирант Томского государственного университета (ТГУ), 31 октября сообщила пресс-служба вуза.

Поиск новых способов борьбы с легочной артериальной гипертензией, которая может привести к возникновению правожелудочковой сердечной недостаточности или к тромбоэмболии легочной артерии, вызван тем, что существующие в настоящее время лекарственные способы ее лечения не всегда эффективны.

Аспирант кафедры спортивно-оздоровительного туризма, спортивной физиологии и медицины факультета физической культуры ТГУ Линь Хаожун (КНР) провел ряд экспериментов, направленных на выяснение, в какой степени регулярное плавание, которое можно рассматривать как аэробные циклические нагрузки в облегченных условиях (в воде), улучшает структуру кровеносных сосудов, повышает их пропускную способность и продуцирование веществ, защищающих сосудистую стенку.

«Легочная артериальная гипертензия всегда сопровождается ремоделированием легочных сосудов, то есть структурным изменением их стенок, включая утолщение, сужение, расширение или деформацию. Это вызывает стойкое повышение давления в легочной артерии с последующим развитием недостаточности правого желудочка сердца», — рассказал Линь Хаожун.

Научный руководитель Линь Хаожуна, профессор кафедры спортивно-оздоровительного туризма, спортивной физиологи и медицины ФФК ТГУ Анастасия Кабачкова пояснила выбор направления экспериментов:

«Среди различных видов физических нагрузок плавание представляет особый интерес. Оно выгодно отличается активным вовлечением всех основных мышечных групп во время работы и низкой ударной нагрузкой на опорно-двигательный аппарат. Доказано, что плавание способствует улучшению эндотелиальной функции и подавлению воспалительных реакций в различных моделях сердечно-сосудистых заболеваний. Вместе с тем влияние плавания при ЛАГ остается недостаточно изученным, в частности, не раскрыты ключевые молекулярные механизмы этого влияния».

Новые данные, которые аспирант ТГУ получил в ходе исследований влияния плавания на крыс с ЛАГ, будут востребованы при разработке дополнительных мер по коррекции легочной артериальной гипертензии без использования лекарственных средств.

В этих экспериментах использовались самцы крыс линии Sprague-Dawley. Отобранные животные случайным образом были разделены на четыре группы по шесть особей в каждой.

Крысы контрольной группы 1 (CON) не подвергались никакому воздействию. В контрольной группе 2 (Exercise) животные плавали по 60 минут в день, 5 раз в неделю, в течение 6 недель тренировок. Крысам экспериментальной группы 1 (МСТ) моделировали ЛАГ с помощью однократного введения дозы алкалоида монокроталина. Животные экспериментальной группы 2 (MCT + Exercise) начали плавательные тренировки за 3 недели до введения монокроталина и продолжили их в течение 3 недель после инъекции также по 60 минут в день, 5 раз в неделю.

Результаты эксперимента показали, что у крыс экспериментальной группы 2 (MCT + Exercise) регулярные плавательные нагрузки привели к ослаблению ремоделирования легочных сосудов за счет снижения толщины сосудистой стенки. Произошло подавление разрастания ткани этих сосудов, и в итоге улучшились кровообращение в легких и состояние правого желудочка.

Кроме эксперимента in vivo на крысах, ученые ТГУ провели исследования in vitro на гладкомышечных клетках легочной артерии крыс и установили, что при плавании повышается экспрессия фермента AMPK, ключевого регулятора энергетического баланса клетки.

«При легочной артериальной гипертензии содержание этого фермента снижается, в результате нарушаются энергетические процессы в клетке. Кроме того, при ЛАГ происходит активация сигнальных путей (TGF-β1 и p-Smad2/3), что приводит к морфологическим изменениям в сосудистой стенке и запускает процесс ремоделирования сосудов. Но при плавании поддерживается такой уровень АМРК, которого достаточно для подавления сигнального пути (TGF-β1 и p-Smad2/3), что замедляет патологический процесс», — пояснил Линь Хаожун.

Продолжая исследования, ученые обработали часть гладкомышечных клеток легочной артерии крыс веществом PDGF-BB, которое вызывает в клетках изменения, схожие с происходящими в кровеносных сосудах пациентов с ЛАГ.

После этого они проверили, повлияет ли активация AMPK, имитирующая эффект плавания, на патологическое деление клеток сосудов. Результаты показали, что произошло улучшение состояния клеток, что уже на клеточном уровне подтвердило защитный эффект аэробной нагрузки.

«Актуальность работы, проделанной нашим аспирантом, заключается в том, что получено реальное доказательство на уровне конкретных молекулярных сигнальных путей, что физические циклические аэробные нагрузки в облегченных условиях оказывают влияние на состояние сосудистой стенки», — указала руководитель исследования.

Анастасия Кабачкова уточнила, что эти эксперименты не только показывают, что при таких нагрузках меняется пульс, возрастает тренированность и адаптация к нагрузкам, но что эти нагрузки запускают в клетках определенные молекулярные изменения, которые и оказывают защитный эффект.

«Это полноценное физиологическое объяснение, почему полезно заниматься физической культурой и как это защищает клетки наших кровеносных сосудов», — подчеркнула Кабачкова.

Так как при легочной артериальной гипертензии у людей и у крыс происходят сходные изменения уровней белков, то результаты проведенных на этих животных экспериментов можно экстраполировать на человека. Это позволяет сделать вывод, что плавание может стать эффективным инструментом поддержания статуса низкого риска при ЛАГ, отмечают ученые.

Результаты данного исследования Линь Хаожун представил в научном докладе «Молекулярные механизмы вазопротекторного действия плавания при ремоделировании легочных сосудов», опубликованном в Электронной библиотеке (репозитории) ТГУ.