Srdcové svalové bunky – odborne nazývané kardiomyocyty – sú základnou stavebnou jednotkou srdca. Vďaka svojej vnútornej štruktúre sú schopné rytmicky kontrahovať. Na kontrakciu však potrebujú neustály prísun energie vo forme vysokoenergetickej molekuly (ATP). Zdrojom tejto energie sú organely známe ako mitochondrie.
Mitochondrie sú charakteristické svojou vnútornou štruktúrou. Okrem vonkajšej membrány obsahujú vnútorný membránový systém, ktorý vytvára určité klky (kristy), čím sa zvyšuje jeho celkový objem. Napokon, medzi týmito dvomi membránovými systémami sa v mitochondriách deje všetko dôležité, vysvetľujú Mgr. Katarína Macková, PhD. a Mgr. Zuzana Ševčíková Tomášková, PhD., Ústav molekulárnej fyziológie a genetiky, Centrum biovied, Slovenská akadémia vied.
„Aniónový kanál vnútorného membránového systému mitochondrie (IMAC) je aktivovaný miernym oxidačným stresom, zatiaľ čo pri mohutnom oxidačnom strese sa aktivuje pór prechodnej permeability. Náš výskum sa venuje práve chloridovému kanálu IMAC. Zistilo sa, že IMAC kanály môžu byť aktivované voľnými radikálmi pri miernom oxidačnom strese a spôsobujú oscilácie mitochondriálneho potenciálu.“
Čo to však znamená?
Oscilácie mitochondriálneho potenciálu spôsobujú oscilácie koncentrácie ATP, ktorá ovplyvňuje draslíkový prúd. Ten zas ovplyvňuje akčný potenciál bunky. Takéto zmeny potom môžu podľa odborníčok viesť k arytmiám – poruchám srdcového rytmu, napríklad v poinfarktovom stave.
V projekte s názvom Vzťah mikroarchitektúry mitochondriálnej siete a ich funkčného spriahnutia v svalových bunkách srdca sa jeho riešiteľky zaoberajú tým, prečo takéto oscilácie vznikajú, akým spôsobom, ako sú riadené a ako by sa im dalo eventuálne predchádzať.
„Mitochondrie okrem iného vytvárajú v bunkách dynamické siete, dokážu sa spájať alebo naopak rozpájať podľa aktuálnych potrieb, a to všetko počas neustálej metabolickej činnosti. Samozrejme, ak sú bližšie a viac v kontakte, je napríklad šírenie voľných radikálov zrejme rýchlejšie a spôsobuje potenciálne viac škody. Keďže priestorová organizácia mitochondrií vzhľadom ku kontraktilnému aparátu myocytov je dôležitým faktorom vplývajúcim na kontrakciu, cieľom predkladaného projektu je zistiť, ako zmena priestorovej organizácie mitochondriálnej siete ovplyvňuje komunikáciu mitochondrií, sprostredkovanú práve voľnými radikálmi.“
Na pracovisku ide o úplne nový typ projektu, preto vedkyne potrebovali zaviesť a optimalizovať metodiky, ktorými môžu overiť svoje hypotézy.
„Pracujeme so stabilizovanou bunkovou líniou H9C2 alebo teda s embryonálnymi srdcovými myoblastami potkana. Tieto bunky sa využívajú ako model kardiomyocytov. I keď nemajú úplne zhodný fenotyp s klasickou srdcovou bunkou, vieme lepšie modifikovať vzhľad mitochondriálnej siete a overiť, akým spôsobom sa práve usporiadanie a hustota siete podieľa na mitochondriálnych osciláciách. Takéto bunky vieme diferencovať a ovplyvňovať mitochondriálnu sieť rôznymi spôsobmi. Museli sme nájsť takéto činidlá a overiť ich pôsobenie. Výhodou je aj ušetrenie laboratórnych zvierat.“
Pomocou fluorescenčného farbenia dokážu robiť funkčné merania mitochondriálneho potenciálu a merať zároveň úroveň voľných kyslíkových radikálov v bunkách.
„Charakterizovali sme vzhľad mitochondriálnych sietí v kontrolných a diferencovaných bunkách. Bunky potom vystavujeme lokálnemu oxidačnému stresu pomocou silného ožiarenia laserom a pozorujeme, ako na takýto stimul reagujú. Na meranie využívame konfokálny systém Leica SP8 financovaný z projektu operačného programu Výskum a vývoj štrukturálnych fondov EU (č. ITMS 26230120009).“
Mgr. Katarína Macková, PhD. a Mgr. Zuzana Ševčíková Tomášková, PhD. sa snažia o multidisciplinárny prístup, preto nadviazali spoluprácu s viacerými tímami SAV. Momentálne sa snažia validovať experimentálny model podania kyseliny retinovej ako diferenciačného agenta. V spolupráci s tímom Ing. Júliusa Brtka, DrSc. (Ústav experimentálnej endokrinológie, Biomedicínske centrum SAV) overujú zvýšenú expresiu retinoidného receptoru. Taktiež spolupracujú s tímom Ing. Miroslava Ferka, PhD. (Ústav pre výskum srdca, Centrum experimentálnej medicíny SAV), ktorý pomocou hmotnostnej spektrometrie môže určiť zmeny expresie mitochondriálnych proteínov medzi kontrolnou a ovplyvnenou skupinou.
Okrem toho spolupracujú na analýze niektorých meraní s programátorskou firmou M. T. Research, ktorá pre nich vyvíja špecifický softvér na analýzu zložitého elektrofyziologického signálu.
Tento projekt je projektom základného výskumu, takže v tomto štádiu nie je možné priame využitie pre prax.
„Je však zrejmé, že objasnenie procesov, ktoré vedú k poškodeniu srdca pri ischémii a následnom obnovení krvného toku, bude mať využitie v hľadaní vhodného liečiva na zmiernenie ischemicko-reperfúzneho poškodenia. Pravdepodobnosť, že tieto informácie budú mať význam pri hľadaní optimálneho liečiva na zmiernenie ischemicko-reperfúzneho poškodenia, považujeme za dostatočne vysokú na to, aby sme sa tejto téme intenzívne a dlhodobo venovali,“ uzavreli riešiteľky projektu.
Odborné garantky textu: Mgr. Katarína Macková, PhD. a Mgr. Zuzana Ševčíková Tomášková, PhD., Ústav molekulárnej fyziológie a genetiky, Centrum biovied, Slovenská akadémia vied
Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR
Ilustračné foto: Pixabay.com /StockSnap/
Uverejnila: VČ