Все, что вы хотели знать об ИИ, — в специальном проекте Naked Science!
Перейти
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
01.12.2021
РНФ
1 133

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.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 10:00
Александра Медведева

Окаменелость крошечного морского червя, жившего 525 миллионов лет назад, разрешила вековой спор об эволюции мозга членистоногих. Исследование показало, что мозг первых членистоногих не был сегментирован, а нервная система головы и туловища эволюционировала независимо.

Вчера, 18:10
Мария Азарова

Международный коллектив ученых спрогнозировал наши ежедневные потребности в воде в зависимости от антропометрических, экономических и экологических факторов.

Позавчера, 09:40
Александр Березин

Также это повышает шансы на вовлечение волка в другие виды рискованной деятельности. Работа может иметь прикладное значение и для человеческих обществ, поскольку сходное влияние известно и для людей.

Вчера, 10:00
Александра Медведева

Окаменелость крошечного морского червя, жившего 525 миллионов лет назад, разрешила вековой спор об эволюции мозга членистоногих. Исследование показало, что мозг первых членистоногих не был сегментирован, а нервная система головы и туловища эволюционировала независимо.

Вчера, 18:10
Мария Азарова

Международный коллектив ученых спрогнозировал наши ежедневные потребности в воде в зависимости от антропометрических, экономических и экологических факторов.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

1 ноября
Анна Новиковская

Когда мы представляем взаимодействие неандертальцев с нашими предками, первобытными людьми, то обычно думаем об агрессивных стычках и конкуренции на охоте. Однако теперь ученые выяснили, что два вида людей взаимодействовали на протяжении как минимум 200 тысяч лет — это слишком долгий срок для активных военных действий, но достаточный для постепенного «растворения» одного вида в другом.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

[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
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
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: