Новосибирские ученые изучили процесс активации тромбоцитов и придумали способ ее контролировать. Это позволит им наблюдать за поведением клеток крови в контакте с несколькими веществами-активаторами в режиме реального времени. В перспективе исследование поможет в профилактике различных заболеваний.
Ученые лаборатории оптики и динамики биологических систем Физического факультета Новосибирского государственного университета изучают активацию тромбоцитов, воздействуя на эти клетки крови лазерным импульсом.
Тромбоциты помогают защитить организм от кровотечений, а также реагируют на повреждение сосудов. При повышенном уровне содержания в крови тромбоциты закупоривают сосуды и препятствуют кровообращению, что может привести к опасным последствиям. При низком уровне есть риск внутренних кровоизлияний.
«При некоторых заболеваниях тромбоциты активируются и образуют первичный агрегат даже без повреждения сосуда. Это приводит к тромбозам, инфарктам, инсультам и закупорке сосудов. Тромбоциты — клетки очень чувствительные, и могут перейти в активное состояние при попадании в кровоток даже небольшого количества определенных веществ. Потом активированные тромбоциты начинают слипаться друг с другом, образуя агрегаты. А это уже опасное состояние, которое может привести к фатальным для пациента последствиям. Мы, как физики, хотим изучить процесс активации тромбоцитов, посмотреть, как они реагируют на внешнее воздействие и обрести понимание этого процесса за счет разработанных нами уникальных экспериментальных методик. В нашей методике тромбоцит активируется с помощью лазерного импульса. Это позволяет точечно воздействовать на конкретную клетку и увидеть, как она активируется, в реальном времени», — рассказал заведующий лабораторией Александр Москаленский.
«При использовании нашего метода к тромбоцитам добавляется то же вещество, но в неактивной форме — модифицированное специальной защитной группой. Будучи неактивным, оно перемешивается с тромбоцитами, но при этом клетки остаются в нормальном состоянии. Затем с помощью короткой лазерной вспышки мы переводим в активную форму это вещество, которое затем присоединяется к рецептору тромбоцита и запускает каскад активации. И весь этот процесс мы можем наблюдать от начала до конца», — объяснил ученый.
Активация тромбоцитов в нашем организме происходит в ответ на стимулы, возникающие при повреждении сосудистой стенки. Это запускает реакции, способствующие остановке кровопотери. Необходимость быстрой реакции в экстренном случае заставляет тромбоциты постоянно находиться в состоянии «боевой готовности».
«Обычно активацию тромбоцитов в лабораториях изучают под воздействием какого-либо одного активатора. Например, АДФ и адреналина. В данном проекте мы будем использовать метод оптически индуцированного высвобождения лигандов (химических соединений, которые образуют комплекс с той или иной биомолекулой и производит, вследствие такого связывания, те или иные биохимические, физиологические или фармакологические эффекты) для исследования взаимного влияния сигнальных путей активации/ингибирования тромбоцитов. Этот подход имеет целый ряд преимуществ, так как агонисты, которые действуют на тромбоциты и приводят к активации, высвобождаются оптическим импульсом с полным контролем концентрации, времени и места в образце. Ранее мы уже использовали этот метод для активации тромбоцитов с помощью фотолабильных аналогов АДФ и адреналина. В данном проекте мы реализуем систему активации несколькими лигандами в разных комбинациях, причем, концентрация каждого из них будет контролироваться независимо с помощью света определенного спектра. С помощью описанной мультиспектральной системы активации мы также сможем контролировать время начала действия одного стимула относительно другого. Предварительные данные показывают, что это может быть не менее важно, чем концентрация веществ», — отметил руководитель лаборатории.
Как сообщили в пресс-службе НГУ, проект рассчитан на три года. Исследователи намерены отработать метод оптического высвобождения лигандов для независимого контроля концентрации АДФ, адреналина и оксида азота (NO) в образце. Такая мультиспектральная система позволит проводить принципиально новые эксперименты, причем не только для тромбоцитов.
С помощью разработанного метода ученые хотят получить экспериментальные данные по динамике кальциевой сигнализации в одиночных тромбоцитах в ответ на действие комбинированных стимулов: АДФ + адреналин, АДФ + NO. Александр Москаленский подчеркнул, что такие измерения ранее в мире не проводились. Известны исследования взаимного влияния АДФ и NO, но концентрация последнего не контролировалась, а концентрация кальция измерялась лишь в суспензии, а не в одиночных тромбоцитах. Система, разработанная учеными НГУ, позволит исправить эти недостатки.
Впервые будут проведены исследования влияния относительного времени высвобождения молекул на синергизм/антагонизм.
«Такие исследования возможны только с помощью разработанного нами метода. Уже сейчас имеющаяся в нашем распоряжении электронная система позволяет достичь разрешения по времени в несколько миллисекунд, и этот параметр может быть при необходимости улучшен. С другой стороны, такие измерения позволят изучить динамические характеристики сигнальных путей тромбоцита и определить важные для моделирования параметры. Мы надеемся, что полученные данные в будущем позволят более рационально контролировать работу тромбоцитарного звена гемостаза в клинической практике и для профилактики заболеваний», — сказал Александр Москаленский.
Исследование, поддержанное грантом Российского научного фонда, проходит в рамках проекта «Исследование активации тромбоцитов под воздействием комбинированных стимулов с помощью оптически-опосредованного высвобождения лигандов».
