Ученые ловят сердцебиение «молекулярный переключатель» в действии

Ученые улавливают биение
                Единственная сердечная мышечная клетка (при увеличении в 2000 раз): красный индикатор кальция выстраивается точно между зелеными полосами, которые указывают, где закреплены сокращающие механизмы мышц. При каждом сердцебиении расстояние между зелеными полосами (которые находятся на расстоянии всего 2 микрометра или примерно 1/40 толщины человеческого волоса) уменьшается всего на 10%, поэтому все клетки сердечной мышцы должны сокращаться вместе, чтобы перекачивать кровь — нормально активность кальция имеет важное значение для этой синхронизации. Предоставлено: Пол Робинсон

Оксфордский университет. Исследователи из Отдела медицины Рэдклиффа разработали новый метод, в котором используется белок, первоначально найденный в морских кораллах, для визуализации потока кальция, который заставляет сердце биться.
                                                                                       

В статье, опубликованной в журнале Circulation Research, они использовали эту технику, чтобы раскрыть последствия генетических ошибок, которые способствуют заболеванию сердца, которое является основной причиной смерти здоровых людей в возрасте от 20 лет. и 40 в Великобритании.

В течение жизни сердце сокращается миллионы раз, чтобы качать кровь по всему телу. Заряженные частицы кальция контролируют, насколько сильно и как часто сокращается сердце. Но не было прямого способа отследить приливы и отливы кальция к волокнам, которые реагируют на кальций, чтобы заставить сердце биться.

Итак, доктор Мэтью Дэниелс и его коллеги разработали новый метод для отслеживания кальция в сердце без изменения общей активности сердечной клетки. Коллеги по команде в Альберте, Канада и Осаке, Япония, ранее извлекали белок из морских кораллов Discosoma и настраивали его на красный свет в присутствии кальция. Таким образом, исследователи генетически модифицировали аденовирус, чтобы вставить этот белок в волокна сердечной мышцы, взятые у морских свинок.

р. Дэниелс, консультант по лечению пациентов с сердечными заболеваниями, а также научный сотрудник медицинского факультета Рэдклиффа Оксфордского университета, сказал: «Сложной задачей было найти какой-то способ взглянуть на кальций на работе в очень сложной машине, которая Как и двигатель вашего автомобиля, под капотом мало места.

«Но оказывается, что прямо рядом с белком имеется достаточно большой разрыв, который мы измеряем, когда пациент поступает с подозрением на сердечный приступ. Мы можем получить безвредный вирус, чтобы сделать этот белок, с дополнительным расширением, которое светится красным, когда кальций рядом. «

Затем команда использовала специальные камеры для отслеживания приливов и отливов красного свечения, который сигнализировал о действии кальция, поскольку он заставлял живые мышечные волокна сокращаться.

Исследователи также повторили эксперимент с волокнами сердечной мышцы, которые были изменены, чтобы иметь генетические ошибки, которые приводят к сердечной болезни, известной как гипертрофическая кардиомиопатия, где сердечные мышцы становятся ненормально утолщенными, делая каждое сердцебиение более жестким. В настоящее время нет лечения для изменений, которые вызывают это состояние.

Нормальные волокна сердечной мышцы сокращаются, когда кальций накапливается и достигает пика, но исследовательская группа обнаружила, что волокна сердца с мутациями гипертрофической кардиомиопатии удерживают больше кальция, гораздо дольше, чем обычно. Это объясняет, почему клетки от пациентов с гипертрофической кардиомиопатией сгорают через запасы энергии клеток гораздо быстрее, так как они не отключаются эффективно.

р. Дэниелс сказал: «Наша техника показала, что гипертрофическая кардиомиопатия работает совсем не так, как мы думали ранее.

«Это потому, что наш метод действительно позволяет нам сосредоточиться на фактическом месте, где сокращаются мышечные волокна, избегая при этом сигналов от других частей клетки. Это немного похоже на прослушивание двигателя вашего автомобиля, когда вы сидите внутри с включенным радио вместо того, чтобы слушать только двигатель, поскольку топливо воспламеняется, чтобы привести Ваш автомобиль в действие. «

В настоящее время команда планирует использовать эти инструменты для изучения большего количества примеров гипертрофической кардиомиопатии, которая может быть вызвана многими различными типами генетических изменений. Если эти результаты применяются более широко, то можно использовать эти инструменты для выявления и тестирования новых методов лечения в клетках в лаборатории.

«Поскольку мы нашли место в машинном отделении сердца, мы сможем использовать множество различных подходов для понимания фундаментальных проблем, таких как то, как сердце построено таким, каким оно является в первую очередь. Мы также будем возможность выяснить, как это происходит при заболеваниях сердца, что поможет нам найти более новые и лучшие методы лечения. «

Полная статья «Измерение локализованной миофиламентом динамики кальция у взрослых кардиомиоцитов и влияние мутаций гипертрофической кардиомиопатии» опубликована в Circulation Research ./p>

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *