Nanoskalowe obrazowanie serca wyłapie każde uderzenie
Postępy technologiczne są dla sektora medycznego ogromnym bodźcem, a największe korzyści przynoszą one ludziom cierpiącym na rozmaite schorzenia. Europejski zespół naukowców opracował nowatorską, nanoskalową technikę skanowania, która umożliwia ekspertom szczegółowe zapoznanie się z wpływem niewydolności serca na powierzchnię komórki mięśniowej serca człowieka. Odkrycia zaprezentowane w magazynie Science mogą przyczynić się do udoskonalenia metody leczenia niewydolności serca, jak również leków, które mogłyby spowolnić rozwój tego poważnego schorzenia. Eksperci definiują niewydolność serca, jako chorobę, w której problem związany z pracą lub budową serca upośledza jego zdolność do zapewnienia przepływu krwi wystarczającego do zaspokojenia zapotrzebowania organizmu. Sytuacja pogarsza się jeszcze bardziej, kiedy organizm aktywuje hormony, takie jak adrenalina, aby rozruszać słabe serce, które ponosi wówczas jeszcze większe szkody. W ramach ostatnich badań naukowcy z Imperial College w Londynie w Wlk. Brytanii oraz z Instytutu Farmakologii i Toksykologii i Centrum im. Rudolfa Virchowa, obydwa przy Uniwersytecie w Wurzburgu w Niemczech, wykorzystali mikroskopię nanoskalową do oceny poszczególnych obszarów na powierzchni komórki mięśniowej zdrowego oraz niewydolnego serca szczurów. Technika zwana skaningową mikroskopią przewodnictwa jonowego (SICM) dostarcza ekspertom szczegółowych obrazów powierzchni komórki mięśniowej serca. Do tej pory eksperci korzystali z konwencjonalnej mikroskopii na żywo do określania stopnia uszkodzenia. Technika SICM umożliwiła zespołowi naukowemu wgląd w drobne struktury komórki mięśniowej serca, w tym w maleńkie rurki (tj. poprzeczne kanaliki), które przewodzą sygnały elektryczne w tego typu komórce. Dzięki niej naukowcy uzyskali dokładny obraz stopnia zakłóceń na powierzchni komórki mięśniowej w sytuacji niewydolności serca. Zespół oświadczył, że organizm dysponuje dwoma typami receptorów adrenaliny: beta1-adrenoceptor (beta1-AR) i beta2-adrenoceptor (beta2-AR). Receptor beta1-AR jest odpowiedzialny za stymulowanie skurczów serca, ale w dłuższej perspektywie może powodować uszkodzenie komórki. Natomiast receptor beta2-AR również może wywołać skurcze serca, ale jest wyposażony w wyjątkowe właściwości ochronne. Według naukowców technika SICM została połączona z nowymi sondami chemicznymi, które emitują sygnały fluorescencyjne w momencie aktywowania receptora beta1-AR lub beta2-AR. Ich dane pokazały, że receptory beta2-AR, które są zwykle przymocowane do poprzecznych kanalików, zmieniają lokalizację i znajdują się w obszarze, w którym występują receptory beta1-AR w komórkach dotkniętych niewydolnością serca. Zespół przypuszcza, że przeniesienie się receptorów beta2-AR do tego samego obszaru, co receptory beta1-AR osłabia ich właściwości ochronne, co z kolei powoduje przyspieszone wyrodnienie niewydolnego serca. "Nasza nowa technika oznacza, że możemy uzyskać rzeczywisty wgląd, w jaki sposób niewydolność serca zakłóca pracę poszczególnych komórek " - wyjaśnia współautorka, dr Julia Gorelik z Narodowego Instytutu Serca i Płuc przy Imperial College w Londynie. "Dzięki naszej nowej nanoskalowej mikroskopii żywych komórek możemy skanować powierzchnię komórek mięśniowych serca z większą precyzją niż było to dotąd możliwe i obserwować maleńkie struktury, które wpływają na funkcjonowanie tych komórek" - dodaje. "Poznanie tego, co się dzieje w tak malutkiej skali pozwoli nam ostatecznie na zbudowanie prawdziwie szczegółowego obrazu tego, co się dzieje z sercem w czasie niewydolności oraz, w dłuższej perspektywie, powinno nam pomóc zwalczyć tę chorobę" - kontynuuje dr Gorelik. "Głównym zadaniem stojącym przed przyszłymi badaniami będzie sprawdzenie, czy istnieje możliwość farmakologicznego zapobiegania przemieszczaniu się receptorów beta2-AR w komórce oraz, w jaki sposób może nam to pomóc w walce z niewydolnością serca."
Kraje
Niemcy, Zjednoczone Królestwo