Группа российских ученых совместно с зарубежными коллегами создала новые технологии, позволяющие изучать метаболизм нервных клеток в реальном времени прямо в мозге. Технология позволит получать данные о работе клеток мозга в норме и при патологии, а также разрабатывать новые подходы к терапии заболеваний.
В современном мире одной из главных причин смерти и инвалидности является ишемический инсульт. Заболевание возникает при закупорке сосудов головного мозга в результате патологии сосудов, изменений свойств и состава крови, отрыва тромбов или же травм. Несмотря на внушительный объем исследований, для создания эффективной терапии, по-прежнему не хватает информации о молекулярных механизмах патогенеза инсульта.
Сотрудниками ИБХ РАН, Федерального центра мозга и нейротехнологий ФМБА России, МГУ совместно с коллегами из других российских и зарубежных институтов разработана технология, позволяющая отслеживать динамику биохимических процессов непосредственно в организме. При помощи вирусов ученые встроили в клетки мозга крыс гены биосенсоров, которые создали ранее.
«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», — прокомментировал Дмитрий Билан руководитель группы метаболических основ патологии Института биоорганической химии имени академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН (ИБХ) РАН.
У животных, путем перекрытия артерии в мозге, искусственно вызывали инсульт и в дальнейшем 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.
Результат, проделанной работы, оказался для исследователей неожиданным, поскольку до этого считалось, что значительная генерация активных форм кислорода (АФК) происходит в острой стадии инсульта — принято было считать, что окислительный стресс в клетках, то есть усиленная продукция АФК, является главным повреждающим фактором именно в острой фазе инсульта.
Результаты работы опубликованы в журнале Redox Biology.