Обнаружена новая функция пероксида водорода в организме

Цветными линиями показаны пути движения лейкоцитов, которые появились в раненом хвосте рыбы лишь спустя несколько минут после появления пероксида водорода. Масштабная линейка – 100 микрометров (иллюстрация Nature).

Иногда чтобы остановить кровотечение и обеззаразить рану, врачи заливают её раствором пероксида водорода (H2O2). В ходе исследования подобных ему соединений выяснилось, что его вырабатывает и сам организм, вероятно, запуская таким образом процесс появления в ране клеток иммунной системы.

Долгое время учёные ломали голову над тем, как белые кровяные тельца (они же лимфоциты) находят дорогу к ране. У клеток даже нашли ноги, с помощью которых они перемещаются по сосудам. Но как они определяют, куда им надо двигаться, до сих пор оставалась неизвестным.

Некоторые особенности процесса вскрылись совершенно случайно, в ходе исследования, которое должно было помочь разработать способы наблюдения за перемещениями активных форм кислорода (reactive oxygen species или ROS) в организме.

Здесь схематически показана процедура внедрение гена и место надреза на хвосте рыбы (иллюстрация Nature).

Учёные из медицинской школы Гарварда (Harvard Medical School) и Института рака Дана-Фарбер (Dana-Farber Cancer Institute) использовали в качестве биологической модели рыбок данио. Они внедрили в эмбрионы ген, который начинает светиться в присутствие пероксида водорода (также относится к ROS). В процессе развития он распространился по всего организму рыб.

Как увидеть, есть ли реакция гена? Биологам было известно, что пероксид водорода вырабатывают лейкоциты, появляющиеся на месте ранения. Поэтому они надрезали хвост данио и проследили за происходящими при этом процессами с помощью микроскопа.

Каково же было их удивление, когда они обнаружили, что H2O2 появился на месте незамедлительно и тут же распространился по всем соседним тканям, в то время как лейкоциты «подползли» лишь через некоторое время.

Чтобы проверить свои догадки, биологи повторили эксперимент, только на этот раз они блокировали работу белка рыбки данио, который отвечает за производство пероксида водорода (в организме человека он выполняет ту же функцию). Когда они снова надрезали хвост рыбы, выяснилось, что на место ранения не прибыл не только H2O2, но и белые кровяные тельца.

«Это было просто моментом истины! – восхищается один из авторов Филипп Нитхаммер (Philipp Niethammer). — Понятно, что мы в любом случае не увидели бы пероксид, но отсутствие лейкоцитов говорило о том, что они потеряли свою сигнальную систему оповещения».

Чтобы увидеть распространение пероксида водорода (показан красным с переходом в жёлтый по мере растворения) в организме рыб, учёные внедрили малькам специальный ген, который начинал светиться при появлении вещества. На иллюстрации рана рыбы спустя 3, 17 и 61 минуту с момента надреза (фото Philipp Niethammer).

Конечно, рыбки данио – не люди, но всё же они делят с нами массу генетической информации, потому-то их и используют в качестве моделей. Не ясно, сохранился ли тот же процесс в организме человека, однако полученные данные подтолкнут учёных на новые исследования.

Статья авторов открытия опубликована в журнале Nature.

Возможно также, что в будущем это исследование поможет побороть такие недуги, как астма, хроническая обструктивная болезнь лёгких и некоторые воспалительные заболевания кишечника. Всем им свойственна слишком большая выработка лейкоцитов, в таком случае больным может помочь блокировка выработки H2O2.

Узнайте также о том, как биологи создали прозрачных данио, как с их помощью рассказали о борьбе полушарий мозга за нейроны, развитии эмбриона и появлении первой крови.



Учёные нашли самые густонаселённые места человеческого тела

29 мая 2009

Полный геном мыши рассказал о различиях с человеком

28 мая 2009

Кашалоты воруют улов рыбаков

28 мая 2009

Названа самая агрессивная порода собак

26 мая 2009

Каменная Ида спорно встроилась в нашу эволюцию

22 мая 2009