Флуоресцирующее сердце отвечает на вопросы ученых

Специалисты Корнеллского университета (Итака, шт. Нью-Йорк) под руководством профессора Майкла Котликова (Michael Kotlikoff) создали генетически модифицированных мышей, сердце которых флуоресцирует зеленым светом при каждом сокращении. Эта разработка позволяет ученым заглянуть в процессы внутриутробного развития органа, подробнее разобраться в механизмах возникновения аритмий (нерегулярных сердечных ритмов), а также в нормальных и патологических процессах, протекающих в клетках сердечной мышцы.

Клетки сердца экспериментальных животных синтезируют белок, флуоресцирующий при повышении в клетке содержания ионов кальция, что происходит при каждом мышечном сокращении. Используемый при этом белок был разработан Джуничи Накаи (Junichi Nakai) из RIKEN Brain Science Institute (Вако-ши, Япония) путем модификации флуоресцирующего протеина медузы.

Характер, сила и частота сокращений сердца регистровались с помощью специального сенсора. Учитывая, что сердце мыши сокращается 6-10 раз в секунду, для визуализации процесса требовалась специальная камера, охлажденная до -90°С, что позволяло получать более четкие изображения. Эта часть работы была проделана благодаря сотрудничеству Гая Салама (Guy Salama) из Питсбургского университета (шт. Пенсильвания).

[img align=right]http://www.cbio.ru/v5/images/library/13-3ris.jpg[/img]С помощью разработанной ими методики ученые смогли проследить процесс формирования сердца эмбриона. Известно, что сердце млекопитающих начинает функционировать еще не достигнув окончательных этапов развития. Сердце эмбриона мыши начинает перекачивать кровь приблизительно на 9-10 день развития. Еще через сутки можно наблюдать четкое разделение сердца эмбриона на две камеры: предсердие сверху и желудочек снизу. Разница во времени между сокращениями этих двух отделов обеспечивает эффективную работу предсердия по проталкиванию крови через сердце. Механизм управления этим процессом до сих пор был совершенно непонятен, т.к. атриовентрикулярный узел, выполняющий эту функцию у взрослых млекопитающих, у мышей развивается только на тринадцатый день внутриутробного развития.

Благодаря новой методике исследователи обнаружили ранее неизвестные клетки, выстилающие внутреннюю поверхность камер формирующегося сердца и обеспечивающие неодновременность сокращений предсердия и желудочка эмбрионального сердца. Примерно на 13,5 день двухкамерное сердце превращается в четырехкамерное с полноценно функционирующим атриовентрикулярным узлом. К этому времени обнаруженные учеными клетки отмирают, что исключает дублирование выполняемой ими функции и сбои в работе сердца.

Сейчас исследователи заняты выведением новых линий мышей, запрограммированных на синтез флуоресцирующего протеина в нейронах мозга и парасимпатических нервов, а также в клетках кровеносных сосудов и волокнах Пуркинье, запускающих сокращение сердечной мышцы. Кроме того, они предпринимают попытки по трансплантации флуоресцирующих сердечных клеток нормальным мышам. Приживление и полноценное функционирование таких клеток в организмах доноров позволило бы получить ответы на вопросы, касающиеся восстановления повреждений сердца.

Интернет-журнал [url=http-://www.cbio.ru]"Коммерческая биотехнология"[/url] по материалам Cornell University.