Учёные из МГУ нашли новый способ оценки состояния здоровья организма

Учёные из МГУ имени М.В. Ломоносова, изучая источники излучения в тканях человеческого организма, определили, что продукты окисления клеток могут излучать свет в красном спектре в ответ на облучение, а зная все источники излучения и характеристики сигнала, можно более точно определять границы опухолей и степень старения клеток. Об этом сообщает пресс-служба вуза. Исследование было поддержано Президентской программой исследовательских проектов Российского научного фонда, а его результаты опубликованы в журнале Molecules.

Для анализа биологических тканей часто применяют метод флуоресцентной диагностики: на ткань подают свет с определённой длиной волны, и он приводит находящиеся в молекулах-флуорофорах электроны в возбуждённое состояние, но это состояние неустойчиво, и электроны быстро возвращаются на исходный энергетический уровень, а энергия превращается в свет (флуоресценцию). В красном спектре собственная флуоресценция тканей и клеток минимальна, но именно она может стать маркёром опухолей и старения клеток. При этом природа красной флуоресценции неизвестна. Есть гипотеза, согласно которой её источником могут быть продукты окисления белков, липидов, ДНК и аминокислот, образующиеся под действием свободных радикалов кислорода, которые притягивают к себе электроны молекул в клетках, что изменяет их структуру и состав. Например, в процессе окисления в клетках накапливается липофусцин, или так называемый пигмент старения. Чем больше его в клетке, тем сильнее излучение.

Чтобы доказать, что продукты окисления способны излучать свет в красном спектре после облучения, учёные сначала подвергали водные растворы белков и ДНК фотоокислению, затем измеряли оптические свойства полученных образцов. Сигнал, исходящий от необлучённых образцов, был практически незаметен, тогда как окислённые молекулы флуоресцировали в широком диапазоне длин волн возбуждения, включая красный свет.

Вынос мозга. Для чего в лабораториях выращивают и изучают его клетки? Подробнее

На втором этапе исследования изучались качественные характеристики флуоресценции продуктов окисления в кератиноцитах — клетках человеческой кожи. На них подавали ультрафиолетовое излучение с длиной волны 254 нанометра. Сразу после этого изменения не наблюдались, но интенсивность излучения выросла через 5-15 часов в зависимости от силы возбуждающего света. Кератиноциты взяли для исследования, поскольку верхний слой кожного покрова на 90% состоит из них, и под воздействием ультрафиолетового излучения в коже образуется много свободных радикалов, усиливающих окисление. Флуоресценция клеток, в которых происходит окислительный стресс, способна перекрывать фоновый сигнал биологических тканей.

В настоящее время специалисты изучают причины флуоресценции в гетерогенных смесях флуорофоров, которые представляют собой продукты окисления. Полученные при этом данные внесли вклад в изучение природы излучения в красном спектре и могут использоваться для более точной интерпретации результатов медицинских исследований и определения источников излучения в биологических тканях.

Лабораторные исследования проводились при поддержке Национального медицинского научно-исследовательского центра онкологии имени Н.Н. Блохина и Сколковского института науки и технологий.

Стволовые клетки: миф или реальность Подробнее