Введение
Ишемическая болезнь сердца (ИБС) - это заболевание, которое характеризуется дисфункцией митохондрий кардиомиоцитов и, как следствие, нарушением энергетического обмена.
Трансплантация митохондрий была предложена в качестве эффективного метода лечения ИБС, поскольку предполагается, что пересаженные митохондрии будут сливаться с поврежденными митохондриями в кардиомиоцитах, обеспечивая интактность белков дыхательной цепи и важнейших последовательностей ДНК, тем самым останавливая ухудшение работы сердца. Однако исследования по пересадке митохондрий в сердце еще находятся на ранних стадиях.
Содержание
В этой статье рассмотрим исследование неинвазивного метода трансплантации митохондрий пероральным путем. Сначала подготовили наномоторизованные митохондрии (NM/Mito), которые проявляли хемотаксис к местам повреждения сердца, затем добавили фрагменты мембраны кардиомиоцита (КМ) на поверхность NM/Mito, чтобы получить CM/NM/Mito (рисунок 1а), которые затем загрузили в энтеральные капсулы, реагирующие на рН, чтобы получить CM/NM/Mito@Cap для перорального введения.
CM/NM/Mito@Cap разработан таким образом, чтобы оставаться интактным в присутствии желудочной кислоты и растворяться в кишечнике (рисунок 1b). CM/NM/Mito, попавшие в кровоток, транспортируются благодаря хемотаксису NM-компонента к поврежденному участку сердца, где они прочно удерживаются в поврежденных кардиомиоцитах.
Селективный экзоцитоз CM/NM/Mito эпителиальными клетками кишечника и высокая степень удержания CM/NM/Mito поврежденными кардиомиоцитами - два важнейших и сложных аспекта этого процесса. CM/NM/Mito будут регулировать микросреду заболевания, и способствовать тому, чтобы пересаженные митохондрии выполняли функцию восстановления энергетического метаболизма.
Рисунок 1 - Схематическое изображение и характеристика CM/NM/Mito, а также рабочий процесс пероральной системы доставки CM/NM/Mito@Cap.(a) Процесс модификации наномотора и CM, а также дизайн капсулы. (b) In vivo доставка и терапевтический путь CM/NM/Mito@Cap. (c,d) ТЭМ изображения немодифицированных митохондрий (c) и NM/Mito (d). Масштабные линейки, 500 нм. (e) CLSM-изображения CM/NM/Mito. MitoTracker, NM/Mito; WGA, CM. Масштабные линейки, 10 мкм.
Биологические и хемотаксические свойства CM/NM/Mito
Митохондрии были выделены из мезенхимальных стволовых клеток пуповины человека (huMSCs). Результаты морфологической характеристики продемонстрировали успешное выделение митохондрий (рисунок 1b). NM/Mito получен в результате реакции свободнорадикальной полимеризации.
Характеристика физико-химических свойств подтвердила успешную модификацию митохондрий (рисунок 1d). Далее CM использовали для асимметричной модификации поверхности NM/Mito путем электростатического взаимодействия, в результате чего были получены CM/NM/Mito. Процесс модификации подтвержден колокализацией флуоресценции и характерным вестерн-блоттингом белков КМ (рисунок 1е).
Морфологию поверхности и размеры модифицированных митохондрий (рисунок 1c,d) оценивали с помощью просвечивающего электронного микроскопа JEM-2100 и полевого эмиссионного просвечивающего электронного микроскопа 200 кВ (JEOL JEM-2100F). Размер частиц измеряли с помощью прибора Nano-Z Zetasizer (Malvern Instruments). Подсчет частиц проводился с помощью динамического обнаружения наночастиц с высоким разрешением в режиме реального времени на приборе NanoSight NS300 (Malvern Instruments). Спектры ЯМР регистрировали на спектрометре Avance 400 (Bruker).
Для подтверждения успешности процесса модификации использовался инвертированный флуоресцентный микроскоп (MSHOT MF53-N), с помощью флуоресцентных меток MitoTracker (рисунок 1e) немодифицированных митохондрий или CM/NM/Mito (рисунок 1е).
В ходе проведенного исследования оценили способность перорального CM/NM/Mito воздействовать на ишемизированное сердце. Вместе взятые, эти результаты свидетельствуют о том, что пероральное введение CM/NM/Mito@Cap может обеспечить эффективное, неинвазивное, долгосрочное лечение.
Рисунок 2 - Характеристика CM/NM/Mito, проходящих физиологические барьеры и воздействующих на ишемическое сердце. (a) Схематическое изображение процесса сборки CM/NM/Mito@Cap. (b) Процесс дезинтеграции капсул с топливом в PBS. Масштабные линейки, 5 мм. (c) Газообразование капсул с топливом и без него в кишечной жидкости крысы. Масштабная линейка, 5 мм. (d) Схематическое изображение инвертированного кишечного мешка и CLSM-изображения участков подвздошной кишки. MitoTracker - CM/NM/Mito; DAPI - ядра. Масштабные линейки, 500 мкм. (e) Схематическое изображение места наблюдения. (f) Ex vivo визуализация и количественная оценка тканей кишечника после перорального введения CM/NM/Mito@Cap крысам. n = 6 биологически независимых образцов животных. (g,h) CLSM-изображения и количественная оценка участков подвздошной кишки (g), и in vivo флуоресцентные изображения и количественная оценка микрососудов мезентериальной зоны (h) после перорального введения (1) Mito@Cap, (2) NM/Mito@Cap и (3) CM/NM/Mito@Cap крысам. MitoTracker - образцы; DAPI - ядра. Масштабные линейки, 100 мкм. n = 6 биологически независимых животных. (i-l) Ex vivo визуализация сердца и эффективность доставки в сердце (1) Mito@Cap, (2) NM/Mito@Cap и (3) CM/NM/Mito@Cap после перорального введения в модели острой ИБС (i,j) и в модели хронической ИБС (k,l). n = 4 биологически независимых животных.
Вывод
Был осуществлен синтез наномоторизованных митохондрий и подтверждение их полезность для трансплантации митохондрий при пероральном приеме для лечения ИБС. Модификация наномоторов не только эффективно сохраняла активность митохондрий в процессе доставки, но и позволяла им перемещаться в поврежденную сердечную ткань. В частности, наномоторизованные митохондрии быстро преодолевали кишечный барьер и эффективно удерживались в поврежденных кардиомиоцитах.
Эффективность воздействия на сердце наномоторизованных митохондрий, упакованных в энтеральные капсулы и принимаемых внутрь, может быть увеличена с 1% (немодифицированные митохондрии) до 7,9% (процентная пероральная доза на грамм ткани сердца).
Пероральное введение наномоторизованных митохондрий не только значительно восстановило сердечную функцию в модели ИБС крыс, но и поддерживало ее на этом уровне в течение 2 недель после прекращения приема.
Кроме того, транскриптомный и метаболомный анализы показали, что пероральное введение CM/NM/Mito@Cap полностью восстанавливает митохондриальную функцию кардиомиоцитов как в острой, так и в хронической модели ИБС, улучшая общий клеточный липидный, глюкозный и энергетический обмен, а также значительно повышая сократительную способность кардиомиоцитов.
Эта неинвазивная стратегия трансплантации митохондрий имеет важное значение для остановки, а не просто задержки ухудшения состояния пациентов с хронической ИБС, нуждающихся в длительном медикаментозном лечении.
Компания INSCIENCE занимается поставкой научных камер для различных приложений визуализации.
В статье описывается метод широкопольной квантовой микроскопии с пространственным разрешением 1,4 мкм, основанный на схеме с симметричными плечами холостых и сигнальных фотонов. Преимущества метода: высокие скорость, отношение сигнал/шум и устойчивость к рассеянному свету в сравнении с аналогичными методами квантовой визуализации.
В статье рассматриваются методы и аппаратные средства защиты высокоскоростных систем квантового распределения ключей от атак, связанных с засветкой детекторов одиночных фотонов интенсивным лазерным излучением.
Трансплантация митохондрий - важная терапевтическая стратегия восстановления энергообеспечения у пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС), однако есть ограничение в инвазивности метода трансплантации и потерей активности митохондрий. Здесь сообщается об успешной трансплантации митохондрий путем перорального приема для лечения ИБС. Результаты, полученные на животных моделях ИБС, показывают, что накопленные наномоторизованные митохондрии в поврежденной сердечной ткани могут регулировать сердечный метаболизм, тем самым предотвращая прогрессирование болезни.
В обзоре описываются возможности программируемой системы управления квантовыми вычислениями QCCS, разработанной Zurich Instruments. QCCS масштабируется для систем, содержащих свыше 100 кубитов, увеличивает точность выполнения операций, улучшает процесс считывания кубитов, а также позволяет внедрить быструю квантовую обратную связь для эффективной коррекции ошибок.
В статье исследуются характеристики научной камеры Tucsen Dhyana95 с BSI-sCMOS сенсором (КМОП-сенсором с обратной засветкой) при регистрации видимого излучения. Проводится сравнение характеристик BSI-sCMOS камеры со спецификацией BSI-CCD камеры.
В статье рассматриваются перспективы применения лазерного ударного упрочнения для улучшения эксплуатационных характеристик высококачественной керамики. Для проведения эксперимента используется излучение высокой энергии 2-й, 3-ей и 4-ой гармоник наносекундного Nd:YAG лазера Litron LPY10J.
г. Санкт-Петербург, улица Савушкина 83, корп. 3
