01.12.2021
РНФ
900

Флуоресцентные биосенсоры позволили исследовать процессы, происходящие в нервных клетках во время инсульта

4.6

Российские ученые совместно с зарубежными коллегами создали новые технологии, позволяющие изучать метаболизм нервных клеток в реальном времени прямо в мозге животных. Они опробовали свои разработки на модели ишемического инсульта у крыс: флуоресцентные биосенсоры, гены которых были доставлены в клетки мозга с помощью вирусов, чутко реагировали на изменение рН и содержание активных форм кислорода внутри нейронов. Новый метод позволит получать данные о работе клеток мозга в норме и патологии в естественном для них окружении.

Флуоресценция биосенсоров в мозге подопытного животного / ©Илья Кельмансон / Пресс-служба РНФ

Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы на страницах журнала Redox Biology. Ишемический инсульт — одна из главных причин смерти и инвалидности в современном мире. Заболевание возникает при закупорке сосудов головного мозга, причиной которой могут быть патологии сосудов, изменения свойств и состава крови, отрыв тромбов, травмы. В результате участок мозга не получает достаточно кислорода, развивается ишемия и, если быстро не принять меры, клетки погибают.

«Несмотря на внушительный объем экспериментальных данных, полученных за последние десятилетия, биологам и медикам по-прежнему не хватает информации о молекулярных механизмах патогенеза инсульта для создания эффективной терапии. Например, принято считать, что окислительный стресс в клетках, то есть усиленная продукция активных форм кислорода (АФК), является главным повреждающим фактором в острой фазе инсульта, но ученые регулярно предлагают все новые механизмы повреждения клеток.

При том, и, на наш взгляд, это ключевой момент, до недавнего времени не было возможности напрямую показать саму динамику окислительного стресса именно в тканях мозга экспериментального животного, у которого развивается ишемический инсульт. Это касается не только АФК, но и других биохимических параметров. Разработанные нами технологии позволяют следить за внутриклеточными изменениями в мозге лабораторных животных, начиная с первых секунд патогенеза», — рассказывает Дмитрий Билан, кандидат биологических наук, руководитель группы метаболических основ патологии ИБХ РАН.

Сотрудники Института биоорганической химии имени академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН (Москва), Федерального центра мозга и нейротехнологий ФМБА России (Москва), Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (Москва) совместно с коллегами из других российских и зарубежных институтов разработали технологию, позволяющую отслеживать динамику биохимических процессов непосредственно в организме.

При помощи вирусов ученые встроили в клетки мозга крыс гены биосенсоров, которые создали ранее. Они по своей природе – белковые молекулы, обладающие флуоресцентными свойствами, которые реагируют на изменения кислотности среды (рН) и колебания концентрации пероксида водорода — одной из основных АФК в клетках.

Авторы искусственно вызывали у животных инсульт путем перекрытия артерии в мозге и наблюдали изменение свечения биосенсоров в нейронах при помощи оптических волокон, предварительно имплантированных в мозг. Оказалось, что уже в первые секунды развития ишемии внутриклеточный pH нейронов, находящихся в эпицентре инсульта, резко снижается. Значительный рост концентрации пероксида водорода был зарегистрирован лишь на следующий день после операции. Этот результат оказался неожиданным для исследователей, поскольку до этого считалось, что значительная генерация АФК происходит в острой стадии инсульта.

«Наша работа объединила усилия ученых из разных дисциплин. Для исследования динамики патологических процессов при развитии инсульта были использованы подходы молекулярной биологии и биохимии, экспериментальной хирургии, разработаны новые технические решения для регистрации процессов в тканях живого мозга. В дальнейшем методологическая база, которую мы разработали, может быть использована для любых других исследований метаболизма мозга в норме и при патологических нарушениях», — подводит итог Дмитрий Билан. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
РНФ осуществляет финансовую и организационную поддержку фундаментальных и поисковых научных исследований посредством финансирования прошедших конкурсный отбор научных, научно-технических программ и проектов.
Вчера, 11:11
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

8 часов назад
Илья Ведмеденко

В конце 2021 года российским ВКС передали два новых Су-57. О поставке первого серийного истребителя пятого поколения сообщили в 2020-м.

Вчера, 18:45
Александра Медведева

Снимки телескопа Hubble показали, что черная дыра в центре карликовой галактики Henize 2-10 создает звезды вместо того, чтобы их разрушать. Открытие может стать ключом к пониманию происхождения сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной.

Вчера, 11:11
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

17 января
Сергей Васильев

Новые измерения свойств минерала из глубоких слоев мантии показали, что ядро планеты теряет тепло в полтора раза активнее, чем полагали до сих пор.

17 января
Илья Ведмеденко

Перспективный российский многоцелевой самолет «Байкал» оторвался от земли. Первый полноценный полет машина должна выполнить до конца января.

26.12.2021
Александр Березин

Российская тяжелая ракета имеет все шансы взлететь после Starship, хотя ее начали создавать на 20 лет раньше, да и по параметрам она радикально уступает детищу Илона Маска. Попробуем разобраться, почему любая попытка создать классическую ракету в наши дни — пустая трата времени и средств. А заодно дать ответ на вопрос, какую космическую ракету на самом деле стоит создавать России.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

Вчера, 11:11
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: