Научный микроблог

«Инактивирующий эффект систолического укорочения и метод его оценки при определении сократительного потенциала миокарда»

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ПРОЕКТУ РФФИ №18-04-00572-а

Руководитель Лукин О.Н.

Было изучено влияние механической деформации, имитирующей систолическое сокращение миокарда, на мгновенные и отсроченные изменения силы сокращения и кальциевого перехода, одновременно измеряемые в трабекуле правого желудочка сердца крысы после прекращения деформации (пост-деформационный ответ). Для количественной оценки этих изменений были разработаны оригинальные биомеханические тесты, в которых изучалось влияние различных параметров деформации (амплитуда и длительность одиночного цикла деформации, число последовательно задаваемых циклов) на сократительный ответ и кальциевую кинетику в сердечной мышце.

Установлено, что инотропный эффект деформации зависит не только от амплитуды этой деформации, но и от числа последовательно идущих циклов деформации. Механо-индуцированные инотропные эффекты обусловлены нарушением баланса утилизации кальция двумя основными кальциевыми внутриклеточными буферами – саркоплазматическим ретикулумом и миофиламентами. При физиологической частоте стимуляции диастолический интервал, в течение которого этот механо-индуцированный кальциевый дисбаланс мог бы полностью восстанавливаться, является недостаточным, поэтому имеют место существенно более выраженные пост-деформационные инотропные эффекты, по сравнению с низкой частотой стимуляции. Инотропные эффекты непосредственно связаны с изменениями диастолического уровня и амплитуды кальциевого перехода. Относительные изменения этих характеристик составляют не более нескольких десятков % от величины характеристики до задания деформации, но этого достаточно для формирования мощного пост-деформационного ответа, который при физиологической частоте стимуляции достигает сотен % относительно величины силы сокращения до задания деформации.

Было впервые показано, что изменение кальциевой активации миофиламентов при снижении уровня активаторного кальция саркоплазматического ретикулума (при частичном ингибировании АТФ-зависимого кальциевого насоса) или снижении кооперативной активации миофиламентов (при частичном ингибировании АТФ-азной активности миозина) приводит к уменьшению выраженности пост-деформационных инотропных ответов сердечной мышцы. В патологически измененном миокарде с дефицитом кальциевой активации (в монокроталиновой модели легочно-сердечной недостаточности у крыс) было впервые показано, что динамическая систолически-подобная деформация вызывает количественно более слабые пост-деформационные инотропные ответы, по сравнению с миокардом здоровых крыс.

Механические условия сокращения являются важным детерминантом в регуляции сократительной функции миокарда. Инотропные ответы сердечной мышцы на серию циклических деформаций, имитирующих систолическое укорочение-удлинение, отражают комбинированный эффект механо-зависимых механизмов регуляции сократимости, среди которых главными являются кооперативная активация миофиламентов и уровень активаторного кальция в саркоплазматическом ретикулуме. Полученные данные проясняют роль частото-зависимой и индуцированной деформацией модуляции сократимости здорового и патологически измененного миокарда, реализующейся посредством механо-кальциевой обратной связи. В перспективе необходимо изучение эффектов систолической деформации на сократимость миокарда при нарушениях кальциевого гомеостаза и миопатиях, вызванных структурно-функциональными изменениями миофиламентов, а также разработка количественных индексов для оценки инотропных эффектов деформации на уровне целого сердца.

Научный микроблог

Общая теория общепатологических процессов

В 2019 году в целостном виде были сформулированы основные положения общей теории типовых патологических процессов на основе результата комплексных исследований различных заболеваний и целевом обобщении литературных источников в различных областях биологии, медицины и методологии изучения сложных систем. Эта теория позволяет определить механизмы взаимосвязей и возможные взаимные переходы не только различных общепатологических процессов, но и их связь со многими физиологическими процессами. При этом общим связующим звеном всех этих процессов являются различные проявления тканевого стресса, элементарной функциональной единицей которого является клеточный стресс (см. рис.). В свою очередь, основу клеточного стресса формирует комплексы индуцибельных программ клеточного реагирования в ответ на действие на клетку различных повреждающих факторов или молекулярных паттернов, предупреждающих клетку о возможном повреждении. Эти программы поддаются эпигенетическому контролю со стороны различных средовых факторов и включают как тканеспецифичные признаки, так и эволюционно консервативные механизмы, присущие различным типам клеток. Исходом клеточного стресса могут быть прерывание митотического цикла и старение клетки, малигнизация (опухолевое перерождение), провоспалительная трансформация, но также программная гибель клеток по варианту апоптоза или некроза.

Научный микроблог

Как привлечь студентов для научных исследований в ИИФ УрО РАН

в УрФУ разработаны новые инструменты партнерства с внешними организациями, позволяющие более широко информировать студентов о проектах, которые готовы предложить сотрудники организации для совместной реализации.

К.С. Ушенин на семинаре рассказал об этих возможностях и привёл примеры современных форм привлечения к проектной научно-исследовательской работе студентов, используемой в ВШЭ, Сколковстком институте науки и технологии, НКО Институт биоинформатики. Речь шла также про проектные практикумы, открытые списки проектов, интенсивные формы подготовки: хакатоны, буткемпы и т.д.

К.С. Ушенин поделился своим личным опытом взаимодействия. Особый акцент был сделан на новый сайт партнеров УрФУ: partner.urfu.ru

На сайте института размещена презентация, представленная К.С. Ушениным на данном семинаре: Скачать PDF презентации

Научный микроблог

О восстановлении печени

Ускоренное восстановление печени после повреждения путем стимуляции иммунокомпетентных клеток

1

Продукция белков теплового шока массой 60 кДа (желто-коричневые гранулы) в печени крыс при коррекции токсического повреждения. Иммуногистохимическое окрашивание, увеличение 400х.

Фото: Лаборатория морфологии и биохимии ИИФ УрО РАН

В экономически развитых странах заболевания печени входят в число шести основных причин смерти пациентов от 35 до 60 лет, составляя 14–30 случаев на 100 тыс. населения. К числу частых патологий печени относятся острые токсические поражения, осложняющиеся развитием печеночной недостаточности при отравлении гепатотоксичными ядами, приеме больших доз анальгезирующих, противовоспалительных, антибактериальных и других лекарственных препаратов. Ежегодно в мире умирают 40 млн человек от цирроза печени и гепатоцеллюлярной карциномы. Высокая распространенность заболеваний печени делает актуальным поиск новых методов лечения заболеваний печени.

Научный микроблог