Учёные ищут новые пути борьбы с легочной артериальной гипертензией (ЛАГ) – заболеванием, способным спровоцировать развитие правожелудочковой сердечной недостаточности и имеющим высокий риск тромбоэмболии легочной артерии. Аспирант Томского государственного университета Линь Хаожун (Китай) в ходе экспериментальных исследований, проведённых на крысах, выяснил, что плавание эффективно снижает давление у животных с ЛАГ. Аэробные циклические нагрузки в облегченных условиях (в воде) улучшают структуру кровеносных сосудов, повышает их пропускную способность и продукцию веществ, защищающих сосудистую стенку. Результаты исследований легли в основу кандидатской диссертации молодого учёного .
– Легочная артериальная гипертензия всегда сопровождается ремоделированием легочных сосудов, то есть структурным изменением их стенок, включая утолщение, сужение, расширение или деформацию, – объясняет аспирант кафедры спортивно-оздоровительного туризма, спортивной физиологии и медицины факультета физической культуры ТГУ Линь Хаожун. – Это вызывает стойкое повышение давления в легочной артерии с последующим развитием недостаточности правого желудочка сердца.
Современные подходы в лечении ЛАГ основаны преимущественно на использовании фармпрепаратов. Однако их эффективность зачастую оказывается ограниченной, поэтому необходимы альтернативные нелекарственные способы коррекции ЛАГ. В ходе экспериментальных исследований аспирант ФФК ТГУ выяснял, каким образом реализуется вазопротекторный эффект циклических аэробных нагрузок при плавании.
– 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, – говорит научный руководитель Линь Хаожуна, профессор кафедры спортивно-оздоровительного туризма, спортивной физиологи и медицины ФФК ТГУ Анастасия Кабачкова. – 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.
В ходе исследований, проведённых на крысах, аспиранту ТГУ удалось получить новые данные, важные для разработки дополнительных подходов коррекции легочной артериальной гипертензии без использования лекарств.
В экспериментах in vivo были задействованы самцы крыс линии Sprague-Dawley. Животных случайным образом разделили на четыре группы. Контрольная группа 1 (CON) – крысы не подвергались никакому воздействию; контрольная группа 2 (Exercise) – животные проходили курс плавательных тренировок (60 минут в день, 5 раз в неделю, в течение шести недель), экспериментальная группа 1 (МСТ) – крысам была однократно введена доза монокроталина (алакалоид) для моделирования ЛАГ, экспериментальная группа 2 (MCT + Exercise) – животные, которые начинали плавательные тренировки за три недели до введения монокроталина и продолжали их в течение трёх недель после инъекции.
По результатам эксперимента было установлено, что плавательные нагрузки способствуют ослаблению ремоделирования легочных сосудов при ЛАГ за счёт снижения толщины сосудистой стенки, подавления разрастания их ткани, что в итоге улучшило кровообращение в легких и состояние правого желудочка.
Исследования учёных ТГУ также показали, что плавание повышает экспрессию фермента AMPK, который является ключевым регулятором энергетического баланса клетки.
– При легочной артериальной гипертензии содержание этого фермента снижается, в результате нарушаются энергетические процессы в клетке, – поясняет Линь Хаожун. – 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.
Помимо эксперимента in vivo были проведены исследования in vitro на гладкомышечных клетках легочной артерии крыс. Часть клеток обработали PDGF-BB – веществом, под воздействием которого происходят изменения в клетках, схожие с теми, которые происходят в сосудах пациентов с ЛАГ.
Затем ученые проверяли, может ли активация AMPK, имитирующая эффект плавания, влиять на патологическое деление клеток сосудов. Результаты показали улучшение состояния клеток и подтвердили защитный эффект, возникающий от 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 облегчённых условиях оказывают влияние на состояние сосудистой стенки, – отмечает Анастасия Кабачкова. – То есть мы не просто видим, что меняется пульс, растёт тренированность, адаптация к нагрузкам, а видим, что такая нагрузка запускает определённые молекулярные пути (изменения) внутри клеток, тем самым оказывая защитный эффект. Это полноценное физиологическое объяснение, почему полезно заниматься физической культурой и как это защищает клетки наших кровеносных сосудов.
Результаты эксперимента могут быть экстраполированы на человека, поскольку при легочной артериальной гипертензии изменения уровней белков в моделях животных (например, крысы с MCT, мыши с гипоксией) сходны с основными механизмами ЛАГ у человека. Таким образом, плавание можно рассматривать как эффективный инструмент поддержания статуса низкого риска при ЛАГ.
Добавим, что свою диссертационную работу Линь Хаожун выполнил на базе ФФК ТГУ и Школы кинезиологии и укрепления здоровья Даляньского технологического университета (Паньцзинь, КНР). Экспериментальная часть исследования проводилась в Лаборатории спортивной реабилитации Даляньского технологического университета (Паньцзинь, КНР). Результаты исследования легли в основу кандидатской диссертации и будут представлены в научных статьях.
Научный доклад молодого учёного опубликован в репозитории НБ ТГУ.