ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИПМех РАН |
||
Проект направлен на решение нескольких актуальных задач морфомеханики – раздела биологии развития и клеточной биологии, изучающего роль механических сил и напряжений в морфогенезе и клеточной дифференцировке. С помощью оригинальных компьютерных программ планируется исследовать микропаттерны механических напряжений и микродвижения клеток в эмбриональных тканях в связи с направлением их дифференцировки и в зависимости от приложенных механических сил и вызванных ими деформаций; исследовать регуляторы (пейсмейкеры) периодической генерации механических напряжений в эмбриональных тканях низших беспозвоночных; исследовать экспрессию и функции механозависимого Са- канала TRPC1 , как возможного сенсора механических напряжений в раннем развитии животных; исследовать влияние механических напряжений на латеральную полярность эмбрионального эпителия на примере формирования полярности поверхностных ресничек в раннем развитии амфибий. Будут использованы методы компьютерного анализа изображений, механических воздействия на эмбриональные ткани, цейтрафферная микрокиносъемка, комплекс молекулярно-биологических методов.
На клеточном уровне исследована топография и временная динамика полей механических напряжений (ПМН) у нормально развивающихся зародышей и искусственно деформированных эксплантатов эмбриональных тканей шпорцевой лягушки. У нормально развивающихся зародышей выявлены периоды крупномасштабных ПМН, чередующихся с периодами локальных кратковременных ПМН. В деформированных эксплантатах обнаружены сомкнутые домены клеток с эксцентриситетами, превышающими таковые целых образцов, что свидетельствует о гипервосстановительной реакции на искусственное растяжение. Показана зависимость между ПМН и гидродинамикой, вызываемой биением ресничек эктодермальных клеток зародышей шпорцевой лягушки. Потоки омывающей жидкости направлены перпендикулярно доминирующим в данной области зародыша механическим натяжениям. Изучена топография экспрессии механозависимого Са-канала TRPC1 в развитии шпорцевой лягушки. Показано, что со стадии зиготы до стадии гаструлы TRPC1 экспрессируется равномерно на низком уровне, со стадии нейрулы до вылупления идет резкое возрастание уровня экспрессии TRPC1. Показано, что формирование хорды и сомитных серий блокируется в нерастянутых эксплантатах супрабластопоральной области зародышей шпорцевой лягушки и восстанавливается при механическом растяжении. Показано, что специфические ингибиторы щелевых контактов октанол и карбеноксолон - ингибитор механочувствительных ионных каналов ион гадолиния (III) - приводят к остановке пульсационного роста столонов гидроидного полипа Gonothyraea loveni. Эффект ингибиторов щелевых контактов и механочувствительных ионных каналов концентрационно-зависимый, отменяется отмывкой действующих веществ. Гистологическое исследование верхушек роста подвергнутых действию исследуемых веществ и статистическая обработка углов наклона клеток эпидермы показало, что при ингибировании щелевых контактов функциональное состояние клеток эпидермы соответствует стадии сокращения нормального пульсационного роста, тогда как при блокировании активности механочувствительных ионных каналов морфологически клетки соответствуют стадии вытяжения.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Морфомеханические закономерности эмбрионального развития |
Результаты этапа: На клеточном уровне исследована топография и временная динамика полей механических напряжений (ПМН) у нормально развивающихся зародышей и искусственно деформированных эксплантатов эмбриональных тканей шпорцевой лягушки. У нормально развивающихся зародышей выявлены периоды крупномасштабных ПМН, чередующихся с периодами локальных кратковременных ПМН. В деформированных эксплантатах обнаружены сомкнутые домены клеток с эксцентриситетами, превышающими таковые целых образцов, что свидетельствует о гипервосстановительной реакции на искусственное растяжение. Показана зависимость между ПМН и гидродинамикой, вызываемой биением ресничек эктодермальных клеток зародышей шпорцевой лягушки. Потоки омывающей жидкости направлены перпендикулярно доминирующим в данной области зародыша механическим натяжениям. Изучена топография экспрессии механозависимого Са-канала TRPC1 в развитии шпорцевой лягушки. Показано, что со стадии зиготы до стадии гаструлы TRPC1 экспрессируется равномерно на низком уровне, со стадии нейрулы до вылупления идет резкое возрастание уровня экспрессии TRPC1. Показано, что формирование хорды и сомитных серий блокируется в нерастянутых эксплантатах супрабластопоральной области зародышей шпорцевой лягушки и восстанавливается при механическом растяжении. Показано, что специфические ингибиторы щелевых контактов октанол и карбеноксолон - ингибитор механочувствительных ионных каналов ион гадолиния (III) - приводят к остановке пульсационного роста столонов гидроидного полипа Gonothyraea loveni. Эффект ингибиторов щелевых контактов и механочувствительных ионных каналов концентрационно-зависимый, отменяется отмывкой действующих веществ. Гистологическое исследование верхушек роста подвергнутых действию исследуемых веществ и статистическая обработка углов наклона клеток эпидермы показало, что при ингибировании щелевых контактов функциональное состояние клеток эпидермы соответствует стадии сокращения нормального пульсационного роста, тогда как при блокировании активности механочувствительных ионных каналов морфологически клетки соответствуют стадии вытяжения. | ||
2 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Морфомеханические закономерности эмбрионального развития |
Результаты этапа: | ||
3 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Морфомеханические закономерности эмбрионального развития |
Результаты этапа: Исследована генерация и структура механических напряжений (МН) у развивающихся зародышей шпорцевой лягушки на клеточном и надклеточном уровнях. Установлено, что МН регулируются на двух уровнях. Верхний из них представлен обширными и долгоживущими градиентами МН, вверх по которым движутся клетки, а нижний – локальными кратковременными микродеформациями поверхности зародыша, которые вызваны малыми взаимными смещениями клеток. Именно микродеформации передают МН на расстояния, сопоставимые с размерами зародышей. При разрушении градиентов утрачивается дальний порядок морфогенеза, но сохраняются микродеформации и ближний порядок. По ходу развития зародышей от стадии бластулы до ранней хвостовой почки абсолютная величина и статистический разброс микродеформаций уменьшается, корреляции между движениями отдельных клеток возрастают, и появляется периодичность с характерными временами в несколько десятков минут. Темпы и интенсивность этих изменений в презумптивной нейроэктодерме выше, чем в других областях зародышей. Исследована роль механических натяжений в запуске и ориентации сомитогенеза. Создана оригинальная экспериментальная модель, позволяющая заблокировать нормальную латеро-медиальную конвергенцию эмбриональных клеток и связанный с ней паттерн МН, не нарушая их компетенции к образованию осевых органов. На этой модели показана механозависимость сомитогенеза и образования хорды: при искусственном растяжении тканей они ориентируются вдоль него в необычном для них направлении, а в отсутствие растяжения не дифференцируются вовсе. Обнаружено, что в последнем случае подавляется гистологическая дифференцировка хорды, тогда как экспрессия гена Chordin превышает нормальную. Установлено присутствие на ранних стадиях Xenopus следующих механозависимых ионных каналов: TRPV1, TRPV4, TRPM4, TRPM7, TRPC1, TRPC4, TRPC6, TRPA1, PKD1, PKD2, Piezo1, Piezo2, ENaC ?, ?, ?, SAKCa, CFTR.. Показана локализация белка канала TRPC1 на апикальной мембране поверхностных клеток зародышей на стадии бластулы-гаструлы, т.е. в период наиболее активных морфогенетических клеточных движений. У куриных зародышей со 2 по 4 стадии PKD1 экспрессируется равномерно по всему эпибласту, причем в области формирующейся первичной полоски экспрессия несколько выше. Максимальный уровень экспрессии PKD1 наблюдается в клетках первичной полоски, когда эти клетки подвергаются эпителиально-мезенхимальному переходу, и далее в клетках мезодермы , мигрирующей через первичную бороздку. Снижение экспрессии PKD1 приводит к нарушениям гаструляции: утоньшению первичной полоски, формированию прерывистой первичной полоски, а также прекращению процесса регрессии первичной полоски. Развитие резко замедляется. Сделан вывод о крайне важной роли PKD1 в регуляции фенотипической лабильности клеток, эпителиально-мезенхимального перехода и миграции клеток эпибласта через первичную бороздку в процессе гаструляции у птиц . В рамках раздела, посвященного исследованию факторов ростовых пульсаций у гидроидных полипов, установлено наличие щелевых контактов в пульсирующих зонах ценосарка. Обнаружены два гена, кодирующие иннексин - основной структурный белок щелевых контактов гидроидных полипов – inx 1 и inx2/4. Из них основную роль играет inx1. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".