20:50, 02 октября 2020

Исследователи продлили время наблюдения за кардиомиоцитами

Исследователи продлили время наблюдения за кардиомиоцитами

Ed Morrisey/University of Pennsylvania

Российские ученые предложили новый подход к исследованию мышечных клеток сердца — кардиомиоцитов. Теперь за кальциевыми процессами в них можно наблюдать до нескольких часов, тогда как ранее это время исчислялось минутами. Результаты работы опубликованы в журнале Archives of Biochemistry and Biophysics.

Исследования сердца часто проводят не на целом органе, а на отдельных клетках — кардиомиоцитах. Выделенные клетки находятся в состоянии физиологического покоя и неактивны. Для их симуляции в основном используют электрическое поле: при стимуляции клеток в течение нескольких минут в цитозоле начинает накапливаться избыточный уровень ионов кальция (Са2+), которые нужны для сокращения, но их чрезмерное количество чревато запуском апоптоза — «самоубийства» клетки. Поэтому исследования при помощи электрической стимуляции весьма ограничены временными рамками.

Группа ученых из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН обратила внимание на кардиомиоциты, в которых происходит спонтанное изменение концентрации Са2+: уровень ионов Са2+ в цитозоле резко возрастает, а затем снижается до исходных значений. Те же процессы происходят и при электрической стимуляции. Несмотря на то что такие кардиомиоциты, генерирующие спонтанные волны, известны уже давно, оставался открытым вопрос о корректности их использования для решения количественных физиологических задач.

«В этой работе мы предложили оценивать спонтанные волны по кинетическим характеристикам (скорость нарастания волны и скорость ее спада), и, в случае если средневолновой уровень Са2+ от волны к волне не меняется, использовать их для решения различных задач. Плюсы такого подхода заключаются в том, что кальциевую динамику в клетках можно смотреть гораздо дольше (до нескольких часов), ну и простота сбора данных тоже плюс. Не надо ничего дополнительно стимулировать», — рассказывает один из авторов исследования Юрий Кокоз.

Измерение динамики Са2+ в цитозоле ученые проводили с помощью специфических Са2+-связывающих флуоресцентных красителей, которые нетоксичны для клеток. Затем с помощью флуоресцентного или конфокального микроскопа, стимулирующего флуоресценцию Са2+-зонда, исследователи в реальном времени регистрировали изменения уровня Са2+. Используя новый подход к наблюдению за спонтанно-активными кардиомиоцитами, ученые обнаружили, что стационарные спонтанные Са2+-волны в них действительно могут быть использованы для адекватной оценки кальциевого транспорта при решении фундаментальных и прикладных задач, например для фармакологического скрининга потенциальных препаратов. Дополнительное время наблюдений при этом может позволить исследовать медленные или отсроченные влияния биологически активных соединений, чего нельзя сделать в случае электрической стимуляции клеток, которая работает только с мгновенными эффектами.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.