2
Календарь конференций
  • 28 – 30 октября

    Ломоносовские чтения 2020. Секция «Филология»

  • 29 – 30 октября

    Научно-практический форум о продвижении принципов «зеленой» экономики в целях ускорения научно-технологического прогресса

  • 1 – 30 ноября

    Внутривузовский этап в МГУ имени М.В. Ломоносова Всероссийского конкурса научно-исследовательских работ студентов и аспирантов "Наука будущего - наука молодых"

  • 10 – 27 ноября

    Международная конференция «Современные образовательные траектории»

  • 10 – 24 ноября

    Международная конференция молодых учёных и педагогов «Проблемы сохранения культурно-языкового разнообразия Российской Федерации»

  • 16 ноября

    Международная научная конференция «COVID-19 как фактор отражения социального неравенства»

  • 19 – 20 ноября

    Двенадцатые международные научные чтения в Москве «СМИ и массовые коммуникации 2020»

  • 24 ноября

    Всероссийская научная конференция «Влияние качества жизни на формирование ценностной структуры населения России»

  • 24 – 27 ноября

    СОВМЕСТНАЯ XXI Международная научно-практическая конференция юридического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова и XVIII Международная научно-практическая конференция "Кутафинские чтения" «Новеллы Конституции Российской Федерации и задачи юридической наук

  • 26 – 27 ноября

    X Международная научная конференция «Иберо-романистика в современном мире: научная парадигма и актуальные задачи»

Все конференции
28/05/20

По уровню излучения клеток в красном спектре можно определить состояние здоровья организма

Красная автофлуоресценция клеток, вызванная окислительным стрессом. Изображение получено с помощью конфокальной микроскопии
Красная автофлуоресценция клеток, вызванная окислительным стрессом. Изображение получено с помощью конфокальной микроскопии

При изучении источников излучения в тканях человеческого организма ученые МГУ определили, что продукты окисления клеток могут излучать свет в красном спектре в ответ на облучение. Зная все источники излучения и характеристики сигнала, можно более точно определять границы опухолей и степень старения клеток. Исследование поддержано Президентской программой исследовательских проектов Российского научного фонда, результаты работы опубликованы в журнале Molecules.

Для анализа биологических тканей часто используется метод флуоресцентной диагностики. Его суть заключается в том, что на ткань подают свет с определенной длиной волны, а он приводит находящиеся в молекулах-флуорофорах электроны в возбужденное состояние. Однако это состояние неустойчиво, и электроны быстро возвращаются на свой исходный энергетический уровень, а энергия, полученная при этом переходе, превращается в свет (флуоресценцию). В красном спектре собственная флуоресценция тканей и клеток минимальна, но именно она может быть маркером опухолей и старения клеток. Зная, с какой силой и сколько по времени они излучают свет, можно, например, определить границы опухоли. В то же время природа красной флуоресценции остается неизвестной.

Существует гипотеза, что источником флуоресценции могут быть продукты окисления белков, липидов, ДНК и аминокислот. Они образуются под действием свободных радикалов кислорода, которые притягивают к себе электроны молекул в клетках, в результате чего изменяется их структура и состав. Так, в процессе окисления в клетках накапливается, например, липофусцин — так называемый «пигмент старения»: чем больше его в клетке, тем сильнее излучение. Разница в уровне окислительных процессов позволяет определять границы раковой опухоли. Также излучение способно повлиять на результаты анализа старения клеток.

Чтобы доказать, что продукты окисления могут испускать свет в красном спектре после облучения, ученые сначала подвергали водные растворы белков и ДНК фотоокислению, после чего измеряли оптические свойства полученных образцов. Сигнал, исходящий от необлученных образцов, был почти незаметен, в то время как окисленные молекулы флуоресцировали в широком диапазоне длин волн возбуждения, включая красный свет.

На втором этапе исследования были изучены качественные характеристики флуоресценции продуктов окисления в кератиноцитах — клетках человеческой кожи. На них подавали ультрафиолетовое излучение с длиной волны 254 нанометра. Сразу после этого изменений не наблюдалось, однако интенсивность излучения увеличилась спустя 5-15 часов в зависимости от силы возбуждающего света. Кератиноциты были взяты для исследования, так как верхний слой кожного покрова состоит из них на 90%, и под воздействием ультрафиолетового излучения в коже образуется большое количество свободных радикалов, усиливающих процесс окисления. Флуоресценция клеток, в которых происходит окислительный стресс, может перекрывать фоновый сигнал биологических тканей.

«Концентрация аминокислот, липидов, белков и других компонентов в клетках и тканях человеческого организма выше, чем в использованных нами растворах. Поэтому при анализе биологических тканей сигнал, исходящий от продуктов окисления, будет сильнее. Их флуоресценция может обеспечивать определенный вклад в результирующий сигнал, особенно в красной области спектров, где влияние других собственных флуорофоров мало», — отмечает руководитель проекта по гранту РНФ Евгений Ширшин, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник кафедры квантовой электроники физического факультета МГУ.

Сейчас ученые занимаются изучением причин флуоресценции в гетерогенных смесях флуорофоров, являющихся продуктами окисления. Полученные в этом исследовании данные внесли вклад в изучение природы излучения в красном спектре и могут быть использованы для более точной интерпретации результатов медицинских исследований и определения источников излучения в биологических тканях.

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