На днях наткнулся на новость из лаборатории биологов, и, честно говоря, чуть кружку с чаем мимо стола не поставил. Исследователи из Орловского государственного университета имени И.С. Тургенева предложили способ локально расширять кровеносные сосуды в коре головного мозга лучом инфракрасного лазера. Причем без всякого введения в организм химических красителей-фотосенсибилизаторов.
Звучит как сюжет фантастического фильма, но за этим стоит чистая биофизика. Оказывается, точно подобранный свет способен активировать растворенный в тканях кислород и запустить цепную реакцию, которая мягко расслабляет сосудистую стенку.
Как лазерный луч управляет тонусом сосудов
Вся суть метода кроется в конкретной длине волны — ровно 1267 нанометров. Лазерное излучение в этой спектральной полосе напрямую поглощается молекулярным кислородом, который уже растворен в тканях мозга, и переводит крошечную его часть в синглетную форму.
Обычно активные формы кислорода у нас ассоциируются со стрессом и повреждениями клеток. Однако орловские ученые подобрали настолько низкие и безопасные дозы, что кислород не вредит тканям, а срабатывает как сигнальный триггер для запуска клеточного ответа:
- Лазерный импульс вызывает подъем уровня ионов кальция главным образом в астроцитах — это вспомогательные звездчатые клетки нервной ткани.
- Активированные астроциты выделяют молекулы аденозинтрифосфата (АТФ), воздействующие на пуринорецепторы соседних клеток.
- По глиальной сети пробегает кальциевая волна, передающая сигнал гладкомышечным клеткам сосудистой стенки.
- Мышечные стенки микрососудов расслабляются, просвет сосуда локально увеличивается, и к облучаемому участку устремляется дополнительный приток крови и кислорода.
Что особенно любопытно: по данным первичного сообщения, этот механизм расширения сосудистого русла срабатывает независимо от выработки оксида азота (NO), который в организме традиционно считается главным регулятором сосудистого тонуса.
Проверка в лаборатории и доказательства механизма
Экспериментальную работу вели исследователи Научно-технологического центра биомедицинской фотоники и лаборатории клеточной физиологии и патологии ОГУ в рамках фундаментальных доклинических опытов. Чтобы подтвердить сигнальную природу эффекта, ученые провели серию строгих тестов:
- На клеточном уровне всплески кальция регистрировали с помощью флуоресцентных кальциевых зондов на первичных нейрон-глиальных культурах коры новорожденных крысят линии Wistar.
- В экспериментах на живом организме расширение микрососудов теменной области коры фиксировали у лабораторных мышей линии CD-1.
- Чтобы доказать, что сосуды расширяются не от банального теплового нагрева лазером, применили контрольный луч с длиной волны 1160 нанометров при точно такой же оптической мощности. Контрольное излучение кислородом не поглощалось, кальциевых сигналов не вызывало и сосудистый просвет не меняло.
- Фармакологическая блокировка пуринорецепторов веществом сурамином полностью отменяла реакцию расширения, окончательно подтвердив биохимическую цепочку сигнала.
Границы метода и статус исследований
Здесь важно трезво понимать текущий статус работы и не забегать вперед паровоза. Полученные результаты относятся исключительно к фундаментальным лабораторным экспериментам на клеточных культурах и модельных животных.
Разработка пока не является готовой медицинской технологией, прибором для больниц или готовой схемой лечения сосудистых заболеваний у человека. Однако сам фундаментальный механизм точечной фотонной и световой регуляции микроциркуляции дает ученым прочную основу для будущих поисков новых способов защиты тканей мозга при ишемии и нарушениях мозгового кровообращения.
Читайте также
Кардиологи ESC обязали проверять почки при всех болезнях сердца
Рассказываем, почему при гипертонии и болезнях сердца кардиологи теперь проверяют почки и какие два теста помогают вовремя поймать скрытый сбой.
Медсёстры закрывают дефицит кадров переработками и второй работой
Свежие отчёты Минздрава и аналитиков: сколько ставок тянет медперсонал в больницах, почему не хватает рук и чем опасна постоянная работа на износ.
КТ костей из некрополя Сельвиччолы выявила следы системного микоза
Рассказываем, как томография древних скелетов помогла ученым выявить редкие следы застарелой грибковой инфекции на костях.
Биологи Гарварда отключили генный тормоз выработки инсулина
Как исследователи переучили вспомогательные клетки поджелудочной железы вырабатывать инсулин и почему до готового лекарства ещё предстоит долгий путь.