KI Membranų biofizikos laboratorija (10.07)

Bakalauro baigiamojo darbo autorius: Fausta Borusevičiūtė; Bakalauro baigiamasis darbas: Furano junginių įtaka žiurkės arteriniam kraujo spaudimui ir mitochondrijų funkcijoms; Mokslinė vadovė: dr. Irma Martišienė; Konsultantė: Jurgita Šapauskienė Atlikimo vieta: Lietuvos sveikatos mokslų universitetas, Kardiologijos institutas, Membranų biofizikos laboratorija.

Tyrimo tikslas: Nustatyti furano žiedą turinčių junginių, 2-acetilfurano (2AF) ir 5-metilfurfuralio (5MFF), poveikį žiurkės arteriniam kraujo spaudimui ir mitochondrijų funkcijoms.

Tyrimo uždaviniai: 1. Nustatyti 2AF ir 5MFF įtaką žiurkės arteriniam kraujo spaudimui; 2. Įvertinti 2AF ir 5MFF poveikį žiurkės prostatos mitochondrijų oksidaciniam fosforilinimui; 3. Įvertinti 2AF ir 5MFF poveikį žiurkės kepenų mitochondrijų oksidaciniam fosforilinimui.

Tyrimo metodai: Žiurkės arterinis kraujo spaudimo matavimas invazyviu metodu in vivo; žiurkės kepenų mitochondrijų išskyrimas diferencinio centrifugavimo metodu; prostatos homogenato paruošimas; baltymo kiekio nustatymas modifikuotu Biureto metodu; mitochondrijų kvėpavimo greičio registravimas respirometriniu metodu.

Rezultatai: Furano junginiai, 2AF ir 5MFF, slopino žiurkės sistolinį ir diastolinį kraujo spaudimą in vivo. Suleidus 2AF ar 5MFF į pilvo ertmę (0,3 µl/g), sistolinis kraujo spaudimas sumažėjo atitinkamai 38 % ir 30 %, diastolinis kraujo spaudimas - atitinkamai 46 % ir 38 %. Nustatyta, kad veikiant 5MFF širdies ritmas padidėjo 10 %, o veikiant 2AF - sumažėjo 11 %. Registruojant 2AF ir 5MFF (0,3 µl/ml) poveikį mitochondrijų funkcijoms, nustatyta, kad tirtos medžiagos neturėjo statistiškai reikšmingo pokyčio prostatos mitochondrijų oksidacinio fosforilinimui, nekeitė vidinės ir išorinės mitochondrijų membranų pralaidumo. Tiriant medžiagų poveikį kepenų mitochondrijų funkcijoms, nustatyta kad 2AF ir 5MFF slopino
mitochondrijų oksidacinį fosforilinimą: a) oksidacinio fosforilinimo greitis (P(CI)) sumažėjo atitinkamai 64 % ir 67 %; b) maksimalus oksidacinio fosforilinimo greitis (P(CI+II)) sumažėjo atitinkamai 53 % ir 47 %; c) kvėpavimo kontrolės koeficientas (P(CI)/L(Glu+Mal)) sumažėjo atitinkamai 44 % ir 30 %, o (P(CI+II)/L(CAT)) sumažėjo atitinkamai 56 % ir 54 %; d) citochromo c efektas padidėjo atitinkamai 37 % ir 20 %.

Išvados: 1) Furano junginiai 2AF ir 5MFF mažino žiurkės arterinį kraujo spaudimą. Abiejų tirtų medžiagų poveikis buvo panašus tiek sistoliniam, tiek diastoliniam kraujo spaudimui. 2) 2AF ir 5MFF neturėjo statistiškai reikšmingo poveikio žiurkės prostatos mitochondrijų oksidaciniam fosforilinimui. 3) 2AF ir 5MFF slopino žiurkės kepenų mitochondrijų kvėpavimo greičius oksiduojant glutamatą/malatą ir sukcinatą visose metabolinėse būsenose bei padidino išorinės membranos pralaidumą.

Melastatino šeimos TRPM7 kanalas ir jo homologinis TRPM6 kanalas yra reguliuojami viduląsteliniu magniu. Nuo kitų joninių kanalų jie skiriasi tuo, kad yra bifunkciniai baltymai, turintys jonus transportuojantį kanalo segmentą ir kovalentiškai susietą fermentiškai aktyvią kinazės sritį. Abu kanalai yra pralaidūs Ca2+ ir Mg2+ katijonams ir įvardijami, kaip pagrindiniai Mg2+ homeostazės reguliatoriai. TRPM7 kanalai yra gausiai aptinkami visose žinduolių ląstelėse, bet didžiausia jų raiška nustatyta širdyje ir inkstuose, tuo tarpu TRPM6 raiška aptikta tik inkstų, placentos ir žarnyno epitelio ląstelėse. Šiuo metu yra atlikta tik keletas širdies audinių TRPM6 ir TRPM7 genetinių tyrimų. Be to, neaišku ar TRPM6 baltymas yra kardiomiocituose. Taip pat išlieka atviras klausimas, ar TRPM6 ir TRPM7 baltymai gali būti aptinkami visose keturiose žmogaus širdies dalyse (prieširdžiuose ir skilveliuose). Todėl šiame tyrime, taikant skirtingus molekulinių tyrimų metodus, siekėme aptikti TRPM6 kanalus ir nustatyti žmogaus ir kiaulės kardiomiocitų TRPM6 ir TRPM7 kanalų baltymų raišką, įvertinti galimus šių kanalų raiškos pokyčius moduliuojančių veiksnių sąlygomis (terpės joninė sudėtis, acidozė, TRP kanalų blokatoriai) ir kai yra patologiniai širdies pakitimai (išeminė širdies liga, prieširdžių virpėjimas), bei galimą Mg2+ jautrios srovės poveikį širdies elektriniam aktyvumui.

[...]. Hipotezės 1. TRPM7-tipo srovės žmogaus širdyje pasižymi panašiomis elektrofiziologinėmis, biofizikinėmis, farmakologinėmis ir molekulinėmis savybėmis, kaip ir heterologiškai ekspresuotų TRPM7 kanalų srovės. TRPM7 baltymo ekspresija žmogaus kardiomiocituose koreliuoja su TRPM7-tipo srovių, registruojamų patch-clamp būdu, tankiu. 2. Žmogaus širdyje, TRPM7 kanalai funkcionuoja fiziologinėmis sąlygomis ir dalyvauja širdies remodeliavimosi procesuose sietinuose su prieširdžių virpėjimu ir išemine širdies liga. Darbo tikslas Charakterizuoti Mg2+-jautrių TRPM7 kanalų vaidmenį žmogaus širdyje, siekiant nustatyti jų molekulinį identitetą ir ištirti jų funkcijas žmogaus širdies kardiomiocituose fiziologinėmis ir patofiziologinėmis sąlygomis. Uždaviniai: 1. Nustatyti ir charakterizuoti TRPM7-tipo srovių biofizikines savybes žmogaus prieširdžio miocituose. 2. Ištirti/nustatyti farmakologinį TRPM7 kanalų moduliavimą širdyje. 3. Patvirtinti TRPM7 kanalų molekulinį identitetą ir jų pasiskirstymą žmogaus prieširdžio miocituose. 4. Nustatyti TRPM7-tipo srovių reguliavimą protonais žmogaus širdies miocituose. 5. Nustatyti TRPM7 funkcijos moduliavimą žmogaus širdyse su širdies nepakankamumu. Mokslinis naujumas Domėjimasis TRPM7 kanalais ženkliai išaugo tik atradus, kad šie kanalai dalyvauja daugelyje fiziologinių/patofiziologinių procesų. Mūsų ir dar viena mokslinė grupė anksčiau parodė, kad TRPM7-tipo srovės gali būti išmatuotos žmogaus prieširdžio miocituose naudojant vidinius dializės tirpalus be Mg2+ jonų. [...].

[...]. Darbo tikslas ir uždaviniai. Darbo tikslas. Ištirti regioninės išemijos sukeltų elektrinių signalų alternavimo mechanizmus, naudojant kompleksinį optinį ir elektrinį širdies jaudinimo registravimo metodą ir įvertinti optinio signalo, registruoto naudojant potencialui jautrius fluorescencinius dažus, teikiamą informaciją apie miokardo jaudinimo sklidimą. Darbo uždaviniai: 1. Įvertinti potencialui jautrių fluorescencinių dažų (foto)toksinį poveikį miokardui ir ištirti, fluorescencinius dažus sužadinančios, didelio intensyvumo šviesos įtaką širdies elektriniam aktyvumui. 2. Įvertinti širdyje sklindančio elektrinio jaudinimo įtaką optinio veikimo potencialo formavimuisi, naudojant kompleksinį optinį ir elekrinį signalo registravimo metodą. 3. Įvertitni elektrinių signalų alternavimo susidarymą laike ir erdvėje išemijos metu, naudojant optinį miokardo jaudinimo metodą. 4. Ištirti optinių potencialų alternavimo susidarymo mechanizmus regioninės išemijos metu, naudojant kompleksinį optinį ir elektrinį signalo registravimo būdą. [...].

Sisteminis kraujo spaudimas priklauso nuo kraujagyslių lygiųjų raumenų funkcinės būsenos: ilgalaikis kraujagyslių tonuso padidėjimas yra vienas svarbiausių veiksnių, sąlygojančių lėtinės hipertenzijos išsivystymą. Kraujagyslių sienelės tonusą sąlygoja kraujagyslių lygiųjų raumenų susitraukimas-atsipalaidavimas bei endotelio funkcinė būklė. Ilgalaikė lygiųjų raumenų depoliarizacija padidina L-tipo kalcio jonų kanalų atsidarymą ir kalcio jonų patekimą į ląstelės vidų, taip padidindami viduląstelinio Ca²+ koncentraciją ir sąlygodami kraujagyslių lygiųjų raumenų susitraukimą. Tastarųjų metų tyrimų rezultatai nurodo, kad kraujagyslių sienelės vidinį sluoksnį dengiantis endotelis atlieka vieną esminių kraujagyslių tonuso reguliatoriaus vaidmenį, išskirdamas kraujagysles atpalaiduojančius faktorius kaip azoto oksidas (NO), prostaciklinai (PGI2) bei endotelį hiperpoliarizuojančius faktorius (EDHF). [...]. Darbo tikslas: 1,4-dihidropiridinų ir benzimidazolų poveikio įvertinimas jūros kiaulyčių širdies papiliarinių raumenų izometrinei funkcijai bei žmogaus kraujagyslių segmentų susitraukimui ir atsipalaidavimui. [...].