Эти инновационные методы были протестированы на модели ишемического инсульта у крыс. Используя флуоресцентные биосенсоры, генетически модифицированные с помощью вирусов, исследователи смогли отслеживать изменения уровня pH и содержание активных форм кислорода внутри нейронов.

Новый подход открывает возможности для получения данных о функционировании клеток мозга как в норме, так и в патологических условиях, в естественной среде их обитания. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), были опубликованы в журнале Redox Biology.

Ишемический инсульт является одной из основных причин смерти и инвалидности в современном мире. Это заболевание возникает из-за закупорки сосудов головного мозга, что может быть вызвано различными факторами, такими как патологии сосудов, изменения свойств крови и травмы. В результате этого участок мозга не получает достаточного количества кислорода, что приводит к ишемии и, если не предпринять меры, к гибели клеток.

Дмитрий Билан, кандидат биологических наук и руководитель группы метаболических основ патологии Института биохимии РАН, подчеркивает, что несмотря на значительное количество данных, собранных за последние десятилетия, ученым все еще не хватает информации о молекулярных механизмах патогенеза инсульта для разработки эффективной терапии. Он отметил, что до недавнего времени не было возможности напрямую наблюдать динамику окислительного стресса в тканях мозга у животных с ишемическим инсультом.

В ходе эксперимента ученые вызывали инсульт у животных, перекрывая артерию в мозге, и наблюдали за изменениями свечения биосенсоров в нейронах с помощью оптических волокон, имплантированных в мозг. Результаты показали, что уже в первые секунды ишемии внутриклеточный pH нейронов в эпицентре инсульта резко снижается. Увеличение концентрации пероксида водорода было зарегистрировано лишь на следующий день после операции, что стало неожиданным для исследователей.

По словам Дмитрия Билана, работа объединила усилия ученых из различных областей. Для изучения динамики патологических процессов при инсульте использовались методы молекулярной биологии, биохимии и экспериментальной хирургии. Разработанная методологическая база может быть применена для других исследований метаболизма мозга как в норме, так и при патологических нарушениях.