На примере речного рака ученые ЮФУ оценили выживание нервных клеток в стрессовых ситуациях

Разработана экспериментальная модель для изучения сигнальных механизмов выживания и гибели нейронов под воздействием стресса.

 

Ученые Лаборатории «Молекулярная нейробилогия» ЮФУ разработали экспериментальную модель на основе рецептора речного рака для изучения сигнальных механизмов выживания и гибели нейронов и глиальных клеток, находящихся под воздействием стресса. 

В современном научном мире большое значение имеет грамотно выбранная эмпирическая модель исследования. Изучение молекулярно-клеточных механизмов нервной системы представляет большую актуальность, но омрачено дороговизной модельных объектов и слабой возможности переноса полученных результатов на человеческий организм. 

Задача найти и разработать удобную экспериментальную модель изучения сигнальных механизмов выживания и гибели нейронов и глиальных клеток (проводники нервных импульсов) в условиях различных стрессовых воздействий была решена благодаря речному раку.

«На периферии брюшка рака расположен рецептор растяжения, состоящий из двух механорецепторных нейронов, окруженных глиальными клетками, а также пары рецепторных мышц. Не нужно готовить сложные смеси для выращивания культуры клеток, достаточно поместить нейроны в простой физиологический раствор для хладнокровных животных, который можно приготовить в любой биохимической лаборатории в течение пяти минут. Так, введя микроэлектроды в клетки и подключив их к специальному оборудованию, можно услышать биение «невидимых сердец» механорецепторных нейронов речных раков - биоэлектрическую импульсную активность.  Добавляя в раствор с нейронами активаторы и ингибиторы различных сигнальных белков, можно буквально за несколько часов оценить их нейропротекторный либо нейротоксический эффект в таких шок-ситуациях для клетки, как, например, полный разрыв аксона (отросток нейрона, передающий биоэлектрические сигналы), либо фотодинамическое воздействие. Разработанная модель позволяет выявить внутриклеточные процессы, регулирующие выживание и различные формы гибели нервных клеток – апоптоз или некроз при окислительном повреждении, что очень важно для лечения многих патологий, таких как, например, инсульт, онкология, травма нервов», – рассказал Станислав Родькин, младший научный сотрудник Лаборатории «Молекулярная нейробиология».  

По словам ученого, оба воздействия являются прямым отражением важнейших проблем здравоохранения. Первое – полный разрыв аксона часто сопровождает травмы нервов, второе – фотодинамическая терапия (метод повреждения патологически измененной ткани, протекающий при взаимодействии света, кислорода и фотосенсибилизатора) используется для лечения онкологии, в частности опухолей мозга. 

«В первом случае нужно сохранить поврежденные нейроны для их регенерации, во втором - здоровые, окружающие опухоль. Но как это сделать, когда не знаешь, как работает сложная клеточная машина в условиях стресса? Механорецепторные нейроны – вот ответ. Это идеальная модель для изучения электрофизиологии, морфологии и биохимии. Мы окрасили нейроны и глиальные клетки недорогими красителями – пропидиумом йодида и Hoechst-33342 и увидели «флуоресценцию жизни либо смерти». Пропидиум йодид визуализирует некротические, то есть мертвые, клетки, а Hoechst-33342 – живые», – рассказал Станислав Родькин. 

Так, можно оценивать влияние различных веществ на выживание нейронов и глиальных клеток в условиях шок-реакций на доступной и, главное, эффективной модели с помощью речного рака. Это расширяет понимание о фундаментальных механизмах клеточной адаптации к стресс-воздействиям, а также вносит существенный вклад в разработку методов защиты нейронов. Результаты проекта опубликованы в журналах Journal of Photochemistry and Photobiology и Journal of Molecular Neuroscience.