Исследователи из Института геномики и интегративной биологии в Нью-Дели сообщают о разработке нового способа борьбы с угрозой обморожения для лыжников, солдат, пеших туристов и других людей, подверженных экстремальным холодам.

Обморожение - это результат образования кристаллов льда в коже или тканях под воздействием сильного холода. Замерзшая вода занимает больший объем, чем жидкая, и это увеличение вызывает серьезные повреждения в тканях, подвергшихся обморожению. Эти проблемы усиливаются в зависимости от ситуации: обморожение обычно происходит в отдаленных районах, что приводит к значительным задержкам в его лечении. В связи с этим при обморожении часто образуются серьезные раны, которые приводят к образованию шрамов или ампутации конечностей.

Крем для местного применения может помочь предотвратить обморожения у людей, которые работают или занимаются спортом в очень холодную погоду.Кредит: frantic00/Shutterstock.com

Для этого разработан крем

Авторы нового исследования описывают процесс создания крема, который может помочь защитить ткани от обморожения. Авторы протестировали свой крем на мышах и сообщили, что он может полностью или в значительной степени предотвратить обморожение, если нанести его на кожу за 15 минут до воздействия сильного холода.

Обморожение затрагивает клетки как кожи, так и более глубокие ткани, потенциально достигая костей, вызывая обширное повреждение и гибель клеток. Это может вызвать вторичные проблемы со здоровьем, такие как инфекции или необратимые повреждения нервной системы.

Image via Pixabay.

В настоящее время основной метод лечения обморожений заключается оперативном согревании пораженного участка, чтобы остановить процесс обморожения. Однако из-за задержек в лечении у пациентов к моменту оказания помощи обычно наблюдается массовая гибель клеток. Профилактические стратегии были бы гораздо полезнее, особенно для людей, которые работают в условиях сильного холода или подвергаются воздействию таких условий в течение длительного времени.

Некоторые превентивные стратегии, которые сегодня изучают исследователи, варьируются от более практичных подходов, таких как вшивание электрического обогрева в одежду, до очень фантастических, таких как изменение генома человека, чтобы дать нашему организму возможность вырабатывать белки, препятствующие замерзанию. По многим причинам, от финансовых затрат до соображений безопасности, ни один из этих способов до сих пор не был представлен на рынке.

Исследователи задались целью разработать эффективный и простой вариант предотвращения обморожения. Для этого они использовали комбинацию обычных синтетических молекул, которые применяются в лабораториях для криоконсервации клеток - диметилсульфоксид (ДМСО) и поливиниловый спирт (ПВС). Первый предотвращает образование кристаллов льда внутри клеток, а второй - между клетками.

Сначала исследователи проверили, насколько хорошо различные количества ДМСО и ПВС, как по отдельности, так и в комбинации, могут предотвратить гибель культивируемых клеток в чашке Петри, подвергнутой воздействию низких температур. Смесь 2% ДМСО с 1,6 мг/мл ПВС обеспечила наилучшие показатели выживаемости (80%) без повреждения мембран и структур клеток. Кроме того, она позволила клеткам после воздействия экстремального холода продолжать процессы деления и генетической экспрессии в нормальном режиме.

Предварительное применение SynAFP у мышей, столкнувшихся с обморожением, предотвращает значительное повреждение их кожи, что подтверждается макроскопическим и гистологическим исследованием

Команда назвала эту комбинацию SynAFP, смешала ее с коммерчески доступным кремом алоэ вера и нанесла на кожу подопытных мышей за 15 минут до того, как подвергнуть их испытанию холодом. Крем позволил уменьшить размер ран, вызванных обморожением, снизить уровень повреждения тканей и воспаления, а также ускорить выздоровление (по сравнению с контрольной группой мышей, не получавших лечения).

Однако крем не давал никакого эффекта, если наносился за 30 минут до воздействия холода. Многократное применение крема, также никак не повредило кожу мышей.

Хотя полученные результаты пока обнадеживают, предстоит еще много работы, прежде чем этот крем станет доступным для широкого применения. Сначала команде необходимо убедиться, что крем безопасен для людей, а затем определить наилучший способ его применения - например, как часто его нужно наносить для достижения оптимального результата.

Статья " The Combination of Synthetic Molecules Acts as Antifreeze for the Protection of Skin against Cold-Induced Injuries" была опубликована в журнале ACS Applied Bio Materials.

Источник: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsabm.1c01058