Модель предскажет возможные формы тромбоцитов
Ученые разработали инструмент, который позволяет моделировать форму тромбоцитов крови и то, как она изменяется при активации этих клеток. Результаты исследования будут полезны для понимания причин патологий свертываемости крови и поисков новых лекарств. Статья сотрудников Новосибирского государственного университета и Института химической кинетики и горения СО РАН опубликована в журнале PLOS Computational Biology.
Тромбоциты — второй по численности компонент крови после эритроцитов.
Их основная функция — останавливать кровотечение при повреждении стенок сосудов. Контакт с инородными веществами, которых, как правило, внутри кровотока нет, активирует тромбоциты. После этого они прилипают к поврежденной поверхности и друг к другу, образуя механическую «пробку». Активация — очень быстрый и сложный процесс, сопровождающийся резким изменением формы клетки: из дисковидной формы в сферическую тромбоцит превращается за несколько секунд. Несмотря на важность этого процесса для того, чтобы остановить потерю крови, ученые до сих пор не полностью понимают его природу. Возможно, это происходит потому, что нет количественного описания формы тромбоцитов при активации.
«Нам было интересно с точки зрения биофизики рассмотреть эти клетки, как они участвуют в процессе сворачивания крови, — рассказал соавтор работы Александр Москаленский из НГУ. — Изменение формы тромбоцита при активации давно описано в литературе, но никто не может объяснить, почему и как именно оно происходит. В последние годы стали появляться детальные исследования этого процесса. Например, в тромбоцитах есть кольцо микротрубочек, которое в спокойном состоянии растягивает клетку и делает из нее дисковидный блинчик. При активации это кольцо микротрубочек переходит в трехмерную свернутую структуру, что позволяет клетке принять сферическую форму. Мы стали изучать это явление и увидели, что у свернутой структуры, у кольца микротрубочек, постоянная кривизна. Следующим шагом была гипотеза о том, что поверхность тромбоцита, мембрана клетки плюс кортекс, облегает каркас микротрубочек и в спокойном состоянии, и в свернутом. Вот из этих предположений мы математически строго вывели форму тромбоцита, сделали удобную программу, чтобы любой желающий мог ее смоделировать».
В статье ученые рассмотрели цитоскелет тромбоцитов и описали, как изменяется их форма. Кроме того, они предложили математически строгую задачу, решение которой — широкий класс форм как дисковидных, так и активированных клеток. Биофизики надеются, что этот инструмент поможет лучше понять механизмы поведения этих клеток и воздействовать на них. Например, при излишней активности тромбоциты участвуют в образовании тромбов внутри сосудов, и это необходимо корректировать. В таких случаях используется антитромбоцитарная терапия: пациентам дают препараты, блокирующие активность тромбоцитов. Сейчас остро стоит задача поиска новых направлений такой терапии, потому что традиционные препараты не всегда эффективны и вызывают привыкание. Направление, связанное с воздействием на форму клетки, может быть перспективным. Но сейчас такие препараты отсутствуют, возможно, потому, что ученые еще недостаточно понимают, как форма тромбоцита связана с его функциями.
