Метод микроспектроскопии комбинационного рассеяния для исследования свойств миелина нервных волокон

В 12:00, в среду, 09 марта 2016 г., в ауд. 306 состоится семинар «Биофизика клетки». Николай Кутузов представит доклад по материалам кандидатской диссертации.

Аннотация

В рамках данной работы был проведен детальный и комплексный анализ экспериментального подхода по измерению спектров КР с одиночных миелинизированных нервных волокон. Для того, чтобы адаптировать метод КР микро-спектроскопии для данной задачи необходимо было ответить на два главных вопроса, связанных со структурой объекта и особенностями измерительного метода: 1. Изменяются ли свойства спектров КР каротиноидов и липидов по длине нервного волокна? 2. Каким образом исследуемые молекулы ориентированы в мембранах миелина?

При исследовании зависимости интенсивности полос спектра КР от положения фокуса возбуждающего лазера относительно волокна было обнаружено неизвестное ранее оптическое свойство миелина, заключающееся в циклическом распространении света внутри миелина подобно кольцевому резонатору. Подобное распространение света сходно с известным в оптике эффектом возникновением особых пространственных мод электромагнитного излучения, называемых модами шепчущей галереи (МШГ). Используя данный эффект было показано, что разные участки интернодальной области нервного волокна можно разделить на типы, характеризующиеся наличием или отсутствием МШГ. Регистрация КР спектров позволила продемонстрировать, что данные участки отличаются конформационной упорядоченностью липидов и степенью насыщенности жирнокислотных остатков. Данные результаты свидетельствуют о наличии своеобразной микродоменной организации структуры миелина в пределах интернодальной области.

В данной работе количественная теория молекулярной ориентации была впервые применена для исследования живых клеток. Ряд модификаций классической теории был предложен для восстановления приближенного вида ОФР для каротиноидов и липидов в мембранах миелина. Рассчитанные ОФР указывают на упорядоченную ориентацию (перпендикулярно поверхности) каротиноидов в миелине. Модифицируя структуру миелина с помощью ряда воздействий нам удалось продемонстрировать применимость данного подхода для исследований функционирующих нервных волокон.

Для тестирования новых методик, а также для для рассмотрения всей последовательности разработанных экспериментальных подходов на конкретном примере, нами был выбран регуляторный процесс происходящий в нервных волокнах при активации их экстраклеточным АТФ или аденозином. Для данного исследования нами впервые был применен метод масс-спектрометрии совместно со спектроскопией КР для анализа химического состава нервных волокон. Согласно полученным данным, экстраклеточный АТФ может способствовать увеличению содержания холестерина и уменьшению фосфатидилхолина в мембранах миелина.