Наука в картинках. Такой разный эритроцит

Наука сегодня подошла очень близко к возможности напечатать на 3D биологическом принтере практически любой орган человека. И это не фантастика, а уже очень близкая перспектива. Как же произошел такой скачок? Вот эти “научные картинки”, накапливая научные данные из года в год, как раз и заложили основу для всех открытий в медицине в последнее время.

Криоэлектронная микроскопия очень популярна во всем мире.

Особенно после присуждения Нобелевской премии по химии ученым Жаку Дюбоше, Йоахиму Франку и Ричарду Хендерсону.

Цитата-

"Эти исследователи из Швейцарии, США и Великобритании получили высшую награду за "разработку метода криоэлектронной микроскопии для определения структуры молекул с высоким разрешением в растворе".

В нашей стране тоже этот метод набирает обороты. Исследователи, работающие в этой сфере, есть в отделении электронной микроскопии НИИ ФХБ имени А.Н. Белозерского МГУ.

Научные приборы, позволяющие двигаться в этом направлении есть еще в Курчатовском институте. Чтобы понять, как устроены наши белки, ферменты, клеточные структуры, мембраны, рецепторы, ДНК и РНК наконец, ученые придумали рентгеновскую кристаллографию и ЯМР-спектроскопию.

Эти инструменты имеют много ограничений.

Например, электронный микроскоп (в этом приборе вместо светового пучка используют поток электронов) может видеть объекты микромира только в вакууме.

Каким же образом рассмотреть живой образец, помещенный в вакуум?

Получается, чтобы увидеть клетку с большой детализацией образец надо поместить в раствор и очень быстро его заморозить.

Так поступил Жак Дюбоше, в конце 80-х годов, он научился очень быстро замораживать воду, чтобы вокруг образца появилась пленка, и образец при этом сохранял свою форму в вакууме.

Так появился “лед Дюбоше” , который не рассеивает электроны и молекулы прекрасно визуализируются.

Так исследователи пошли вперед и метод криоэлектронной микроскопии совершил перезагрузку в биохимии и других смежных науках.

Цитата-

"В 1990 году Ричард Хендерсон первым сумел получить с помощью электронного микроскопа трехмерное изображение белка родопсина в разрешении до отдельных атомов.

Тому Стайц, Венкатраман Рамакришнан и Ада Йонат в 2009 году получили Нобелевскую награду за определение структур рибосомы — и они сделали это именно с помощью криоэлектронной микроскопии".

Эритроцит. Резия Преториус. Кафедра физиологии университет Претории, Южная Африка. Эритроциты (красные кровяные тельца), наиболее распространенный тип клеток крови, являются основным средством доставки кислорода к тканям и клеткам. У них нет ядра или митохондрий, а их цитоплазма в основном состоит из гемоглобина. Кроме того, у них сравнительно ограниченный метаболизм. Однако считается, что их ультраструктура может рассказать нам некоторые очень интересные истории об общем состоянии здоровья отдельного человека. На изображении - типичный здоровый эритроцит двояковогнутой и дисковидной формы. Фото отсюда https://www.cell.com/pictureshow/erythrocytes

Цитата-

Все изображения в этом ряду сделаны с помощью уникального микроскопа ZEISS ULTRA PLUS FEG-SEM с возможностями In Lens на 1 кв. Этот прибор находится в отделении микроскопии и микроанализа Университета Претории в Претории, Южная Африка. Техническую помощь в подготовке образцов оказали Джанетт Бестер и Наташа Вермюлен с кафедры физиологии Университета Претории.

Фото отсюда https://www.nhm.ac.uk/our-science/departments-and-staff/core-research-labs/imaging-and-analysis/electron-microscopy/zeiss-ultra-plus.html

Слипшиеся эритроциты. Резия Преториус. Кафедра физиологии университет Претории, Южная Африка. Сотрудничество с Арменом Y Гаспаряном, Фонд Dudley Group NHS Foundation, Бирмингемский университет В семействе заболеваний, известных как системная красная волчанка, гиперактивная аутоиммунная система атакует нормальные здоровые клетки. Тогда эритроциты становятся "липкими" и как бы слипаются друг с другом. Фото отсюда https://www.cell.com/pictureshow/erythrocytes

Факультет физиологии университет Претории, Южная Африка Сотрудничество с Богуславом Липинским, Гарвардской Медицинской школой и Дугласом Б Келлом, Манчестерским университетом. Гиперкоагуляция/тромбофилия — это нарушение свертываемости крови, которое может увеличить частоту тромбозов. Повышенный уровень железа также обычно присутствует у пациентов с инсультами (в патогенезе которых лежит механизм нарушения свертывающей и противосвертывающей систем). Удлиненные эритроциты связаны с плотными спутанными отложениями фибрина. (Справа) форма клетки значительно изменяется при перегрузке железом. Фото отсюда https://www.cell.com/pictureshow/erythrocytes

Сдвиг Формы эритроцита. Факультет физиологии университет Претории, Южная Африка. Сотрудничество с Богуславом Липински, Гарвардская медицинская школа, и Дугласом Б Келлом, Манчестерский университет. При воспалительных состояниях, а также в присутствии повышенного содержания железа эритроциты изменяют форму. При сахарном диабете II типа и тромботическом ишемическом инсульте существует большая вероятность повышения содержания железа в крови. На изображении: эритроциты при диабете образуют заостренные расширения и деформируются, когда фибрин спонтанно скручивается вокруг клеток, что является следствием гиперкоагуляции. Фото отсюда https://www.cell.com/pictureshow/erythrocytes

Деформированный эритроцит. Resia Pretorius Department of Physiology University of Pretoria, Южная Африка сотрудничество с Albe C Swanepoel, Department of Physiology, University of Pretoria. При здоровой беременности дискоидные эритроциты часто ассоциируются с тромбоцитами. На протяжении всей беременности активация тромбоцитов способствует общему гиперкоагуляционному состоянию. На изображении: взаимодействие между эритроцитами и активированными тромбоцитами с псевдоподиями, что является вероятной причиной повышенной гиперкоагуляции (сотояние с развитием тромбообразования). Фото отсюда https://www.cell.com/pictureshow/erythrocytes

Микрофотография эритроцита, инфицированного серповидноклеточной анемией. Resia Pretorius Department of Physiology University of Pretoria, Южная Африка сотрудничество с Ричардом Апату, University of Pretoria, и Айви Экем, Department of Hematology, University of Ghana Medical School. Эритроциты, деформированные серповидноклеточной анемией, кажутся растянутыми и вытянутыми в форме, обычно называемой "полумесяцем". Фото отсюда https://www.cell.com/pictureshow/erythrocytes

Клеточная мембрана эритроцита становится шаровидной в присутствии 1018 различных токсинов после каждой затяжки сигаретного дыма. Резия Преториус Факультет физиологии Университета Претории, Южная Африка. Токсины окружающей среды могут значительно изменять форму красных кровяных телец. Эритроциты испытывают значительное изменение формы под воздействием сигаретного дыма. Фото отсюда https://www.cell.com/pictureshow/erythrocytes

Подписывайтесь на канал, если понравилась статья!

Всем доброго здоровья!

Источники - 1. Troeger, A., Amankwaa, A., Corless, V., Goyal, M., Ozin, G., Corless, V., Advanced Science News, Corless, V., Corless, V., Advanced Science News, Corless, V., Song, Y. M., Corless, V., Ozin, G., Ho, D., Advanced Science News, Corless, V., Ashley, B., Advanced Science News, … Corless, V. (2021, March 12). Home | . Advanced Science News. https://www.advancedsciencenews.com/

2.Klapczynski, M. (2021, March 19). Blood Brain Barrier . Vimeo. https://vimeo.com/135110744?ref=em-share

3. https://alphatauri3d.com/portfolio-item/blood-brain-barrier/

4. https://www.cell.com/home

5. https://www.cell.com/pictureshow/erythrocytes

6. https://nauka.tass.ru/nauka/4617258

7. https://www.nhm.ac.uk/our-science/departments-and-staff/core-research-labs/imaging-and-analysis/electron-microscopy/zeiss-ultra-plus.html