Микроскопические трубки внутри бьющихся клеток сердца работают как амортизаторы

Используя современную микроскопию, ученые заглянули внутрь сердечных клеток во время их сокращения и обнаружили трубчатые структуры, которые сгибаются, а затем снова принимают форму, подобно амортизаторам. Подробности теперь появляются в журнале Science. Внутри каждой клетки сердечной мышцы есть крошечные структуры, называемые микротрубочками. Используя высокоскоростные микроскопы с высоким разрешением, исследователи из Медицинской школы Перельмана в Пенсильвании наблюдали, как эти динамические нити, которые долгое время считались довольно жесткими, прогибались под силой каждого клеточного сокращения, прежде чем вернуться к своей первоначальной длине и форме. Эти видеоролики предлагают свежий взгляд на механику здорового биения сердца и на то, как аномальное уплотнение сердечных клеток может способствовать развитию сердечных заболеваний.

Полное сокращение сердечной мышцы происходит всего за одну десятую долю секунды. В этом видео это показано в реальном времени. (Изображение: лаборатория Бена Проссера, доктора философии, Медицинской школы Перельмана, Пенсильванский университет)

Микротрубочки обеспечивают структурную поддержку и позволяют клеткам двигаться при транспортировке внутриклеточного груза. Ученые изо всех сил пытались наблюдать за всеми движущимися частями живых клеток сердца, оставляя их точную роль и функции загадкой. Не помогает и то, что полное сокращение сердечной мышцы происходит всего за одну десятую долю секунды.

Вверху: микротрубочки в покоящейся клетке сердечной мышцы. Внизу: микротрубочки, сокращающиеся в бьющейся клетке сердечной мышцы. (Изображение: лаборатория Бена Проссера, доктора философии, Медицинская школа Перельмана, Пенсильванский университет)

Соавтор Бенджамин Проссер и его коллеги смогли запечатлеть внутреннюю работу клеток сердца, взятых у грызунов.

Они обнаружили, что микротрубочки не представляют собой жесткие стержни, как предполагалось ранее, а представляют собой гибкие нити, способные сгибаться и выдерживать давление без разрушения.

Исследователи также узнали, что степень деформации микротрубочек зависит от химической группы, известной как тирозин. Когда они удалили это химическое вещество, микротрубочки согнулись сильнее, что затруднило сокращение сердечных клеток.

Это важное открытие, которое может привести к созданию новых лекарств для лечения определенных форм сердечных заболеваний, в том числе у пациентов с утолщением сердечной мышцы.

[Наука]

Вверху: замедленное видео показывает сокращение микротрубочек (показаны синим цветом). (Изображение: лаборатория Бена Проссера, доктора философии, Медицинской школы Перельмана, Пенсильванский университет)