Флуориметрическая установка и метод исследования функциональной активности эндотелиоцитов роговицы глаза

Пальчикова И.Г., Смирнов Е.С., Карамшук Е.В., Гляненко В.С., Батурина Г.С., Каткова Л.Е., Соленов Е.И., Искаков И.А.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Пальчикова И.Г., Смирнов Е.С., Карамшук Е.В., Гляненко В.С., Батурина Г.С., Каткова Л.Е., Соленов Е.И., Искаков И.А. Флуориметрическая установка и метод исследования функциональной активности эндотелиоцитов роговицы глаза // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 9. С. 49–58. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-09-49-58

Palchikova I.G., Smirnov E.S., Karamshuk E.V., Glianenko V.S., Baturina G.S., Katkova L.E., Solenov E. I., Iskakov I.A. Fluorometric setup and method for studying the functional activity of corneal endotheliocytes [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2022. V.89. № 9. P. 36-48. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-09-36-48

Ссылка на англоязычную версию:

I. G. Palchikova, E. S. Smirnov, E. V. Karamshuk, V. S. Glianenko, G. S. Baturina, L. E. Katkova, E. I. Solenov, and I. A. Iskakov, "Fluorometric setup and method for studying the functional activity of corneal endotheliocytes," Journal of Optical Technology. 89(9), 537-543 (2022). https://doi.org/10.1364/JOT.89.000537

Аннотация:

Предмет исследования. Экспериментальные методы изучения степени сохранности и функциональности эндотелия роговицы глаза, которая определяется как водной проницаемостью клеток, так и активностью ионных насосов, в первую очередь натрий-калиевой аденозинтрифосфатазой. Цель работы заключалась в выявлении значимых измеряемых параметров, таких как интегральная по всему препарату роговицы интенсивность флуоресценции и ее динамика во времени, и в создании специализированной экспериментальной флуориметрической установки на основе волоконной оптики. Метод. В состав и конструкцию универсальной экспериментальной установки для исследования клеточных функций были внесены изменения, которые позволили реализовать флуоресцентный метод определения концентрации внутриклеточного натрия, минуя обработку цифрового изображения препарата роговицы. Основные результаты. Разработаны специализированная экспериментальная установка и метод исследования функций клеток эндотелия роговицы глаза и внутриклеточных сигнальных механизмов, активация или дисфункция которых в условиях травматического воспаления и после гипотермической консервации могут быть связаны с развитием отеков роговицы и болезнью трансплантата роговицы. Практическая значимость. Разработанные в настоящей работе специализированная экспериментальная установка и методы функционального тестирования клеток эндотелия роговицы глаза могут быть применены для определения степени пригодности роговицы как материала для трансплантации, а также как система тестов для определения эффективности методов ее консервации.

Ключевые слова:

флуоресцентный метод, гипотермическая консервация, эндотелий роговицы глаза, внутриклеточный натрий

Благодарность:

работа поддержана бюджетным проектом № FWNR-2022-0019 и грантами Российского фонда фундаментальных исследований № 19-08-00874, № 20-015-00147.

Коды OCIS: 120.3890, 170.1530, 170.6280

Список источников:

1. Батурина Г.С., Каткова Л.Е., Соленов Е.В., Искаков И.А. Восстановление функции эндотелия роговицы глаза (обзор литературы) // Сибирский научный медицинский журнал. 2019. Т. 39. № 3. С. 28–33. DOI: 10.15372/SSMJ20190304

2. Батурина Г.С., Каткова Л.Е., Пальчикова И.Г., Соленов Е.И., Искаков И.А. Новые подходы к исследованию функциональной активности клеток эндотелия препаратов роговицы глаза [электронный ресурс] / Современные технологии в офтальмологии. 2019. № 5. С. 262–265. Режим доступа: URL: https://eyepress.ru/article.aspx?41040, свободный Яз. рус. (дата обращения 21.03.2022). DOI: https://doi.org/10.25276/2312-4911-2019-5-262-265

3. Schroeter J., Rieck P. Endothelial evaluation in the cornea bank // Dev. Ophthalmol. 2009. V. 43. P. 47–62. https://doi.org/10.1159/000223838

4. Vianna L.M., Li H.D., Holiman J.D., Stoeger C., Belfort R.Jr., Jun A.S. Characterization of cryopreserved primary human corneal endothelial cells cultured in human serum-supplemented media // Arq. Bras. Oftalmol. 2016. V. 79. P. 37–41. DOI: 10.5935/0004-2749.20160011

5. Bonanno J.A. Molecular mechanisms underlying the corneal endothelial pump // Exp. Eye Res. 2012. V. 95. № 1. P. 2–7. DOI: 10.1016/j.exer.2011.06.004

6. Батурина Г.С., Каткова Л.Е., Соленов Е.И., Пальчикова И.Г., Искаков И.А. Функциональная активность эндотелия роговицы свиньи // Саратовский научно-медицинский журнал. 2020. Т. 16. № 2. C. 584–587.

7. Liebovitch L.S., Fischbarg J. Effects of inhibitors of passive Na + and HCO-3 fluxes on electrical potential and fluid transport across rabbit corneal endothelium // Current Eye Research. 1982. V. 2. № 3. P. 183–186.

8. Hoffmann E.K., Lambert I.H., Pedersen S.F. Physiology of cell volume regulation in vertebrates // Physiol. Rev. 2009. V. 89. № 1. P. 193–277.

9. June C.H., Moore J.S. Measurement of intracellular ions by flow cytometry // Current Protocols in Immunology. N.Y.: J. Wiley & Sons, 2004. Chap. 5. Unit 5.5.

10. Solenov E., Watanabe H., Manley G.T., and Verkman A.S. Sevenfold-reduced osmotic water permeability in primary astrocyte cultures from AQP-4-deficient mice, measured by a fluorescence quenching method // Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2004. V. 286. № 2. P. 426–432.

11. Konev A.A., Palchikova I.G., Iskakov I.A., Katkova L.E., Baturina G.S., Solenov E.I. IT analysis of cornea endothelium trasnsport ability in corneal transplants after hypothermic conservation // BGRS\SB-2016. The 10th Intern. Conf. Bioinformatics Genome Regulation and Structure\Systems Biology (Novosibirsk, 29 Aug. – 2 Sept. 2016): Abstr. Novosibirsk, 2016. P. 136.

12. Батурина Г.С., Пальчикова И.Г., Конев А.А., Смирнов Е.С., Каткова Л.Е., Соленов Е.И., Искаков И.А. Исследование влияния гипотермической консервации на уровень натрия в клетках эндотелия трансплантата роговицы // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2018. Т. 22. № 4. С. 433–437.

13. Батурина Г.С., Каткова Л.Е., Пальчикова И.Г., Колосова Н.Г., Искаков И.А., Соленов Е.И. Митохондриальный антиоксидант SKQ1 повышает эффективность гипотермической консервации роговицы // Биохимия. 2021. Т. 86. Вып. 3. С. 443–450. DOI: 10.31857/S032097252103012X

14. Конев А.А., Пальчикова И.Г., Соленов Е.И., Смирнов Е.С. Программа обработки серии микроскопических изображений живых клеток в клеточных культурах «CytoDynamics» // Программа для ЭВМ 2016612766 РФ № 2016610153. Гос. регистрация в Реестре программ для ЭВМ 09.03.2016.

15. Ilyaskin A.V., Karpov D.I., Medvedev D.A., Ershov A.P., Baturina G.S., Katkova L.E., Solenov E.I. Quantitative estimation of transmembrane ion transport in rat renal collecting duct principal cells // Gen. Physiol. Biophys. 2014. V. 33. P. 13–28. DOI: 10.4149/gpb_2013063

16. Solenov E.I. Cell volume and sodium content in rat kidney collecting duct principal cells during hypotonic shock // Hindawi Рublishing Corp. J. Biophysics. 2008. V. 2008. Article ID 420963. DOI:10.1155/2008/420963