АТОМНО-СИЛОВАЯ МИКРОСКОПИЯ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ И БИОФИЗИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ЛИМФОЦИТОВ КРОВИ ПРИ РАЗНЫХ ТИПАХ САХАРНОГО ДИАБЕТА

Атомно-силовая микроскопия (далее - АСМ), как один из ведущих прикладных нано-технологических методов исследования клеточных мембран, активно используется в ключевых областях биомедицины. Изучение биофизических свойств мембран и морфологических параметров лимфоцитов с помощью АСМ может дать существенную информацию о закономерностях структурных изменений их цитоплазматической мембраны в процессе развития сахарного диабета, развития нарушений метаболизма, микроциркуляции и иммунитета. Целью настоящего исследования явилось изучение ряда морфологических и биофизических особенностей лимфоцитов крови пациентов с сахарным диабетом с помощью АСМ. Материалом исследования явились лимфоидные клетки препаратов крови пациентов с инсулинозависимым (ИЗСД) и инсулиннезависимым типом сахарного диабета (ИНСД) и практически здоровых добровольцев. Для анализа состояния мембраны лимфоцитов использовали сканирующий зондовый микроскоп Solver P47-PRO (NT-MDT, Россия). Сканирование клеточной поверхности мембраны лимфоцитов крови проводили с использованием кремниевых зондов серии PNP-DB-20 (NT-MDT) с жёсткостью 0,06 Н/м, радиусом закругления 10 нм. АСМ-изображения клеток анализировали с помощью программы Nova. На основании анализа АСМ-изображения определяли морфологические параметры лимфоцитов: диаметр, высоту, площадь, объём; а также биофизические параметры: модуль Юнга, силу адгезии, шероховатость лимфоцитов крови. Результаты исследования показали, что при сахарном диабете происходит значительное повышение жёсткости мембран лимфоцитов крови по сравнению с аналогичными показателями лимфоцитов крови здоровых людей. Адгезивные свойства и рельеф поверхности лимфоцитов при разных типах сахарного диабета различаются. У пациентов с ИЗСД значения силы адгезии и шероховатости клеток выше, чем у пациентов с ИНСД. Морфометрические параметры лимфоцитов крови пациентов с ИЗСД также превышают аналогичные параметры пациентов с ИНСД. Выявленные с использованием АСМ морфологические и биофизические особенности лимфоцитов крови пациентов с разными типами сахарного диабета могут иметь патогенетическое значение в развитии иммунологических нарушений, возникающих при этом заболевании.

атомно-силовая микроскопия, клеточная мембрана, лимфоциты, сахарный диабет, atomic force microscopy, cell membrane, lymphocytes, diabetes mellitus

1. Заводник И.Б., Дремза И.К., Лапшина Е.А. Сахарный диабет: метаболические эффекты и окислительный стресс//Биологические мембраны.- 2011.- Т. 28.- № 2.- С. 83-94.

2. Wu Y., Lu H., Cai J., He X., Hu Yi., Zhao H., Wang X. Membrane Surface Nanostructures and Adhesion Property of T-Lymphocytes Exploited by AFM. Nanoscale Res Lett. 2009;4:942-947. DOI 10.1007/ s11671-009-9340-8

3. Гущина Ю.Ю., Плескова С.Н., Звонкова М.Б. Исследование различий морфометрических параметров клеток крови человека методом сканирующей зондовой микроскопии// Поверхность. Ренгеновские, синхронные и нейтронные исследования.- 2005.- № 1.- С. 48-53.

4. Deng Z., Lulevich V., Liu F-T., Liu G-Y. Applications of Atomic Force Microscopy in Biophysical of Cells. J Phys Chem B. 2011; 114(18):5971-5982.

5. Dimitrialis E.K., Horkay F., Maresca J. Determination of elastic moduli of thin layers of soft material using the atomic forsemicroscope. Biophys J. 2002;82:2798-2810.

6. Столбовская О.В., Хайруллин Р.М., Куликова Т.К., Снежкина А.В., Садритдинова А.Ф. Исследование вязкоэластических свойств цитоплазматической мембраны лимфоцитов крови человека методом атомно-силовой микроскопии// Фундаментальные исследования.- 2013.- № 4.- С. 1149-1152.

7. Kuznetsova T., Starodubtseva M., Yegorenkov N. Atomic force microscopy probing of cell elastity. Micron. 2007;38:824-833.

8. Hekele J., Goesselsberger C.G., Gebeshuber I.C. Nanodiagnostics performed on human red blood cells with atomic force microscopy. Material Science and technology. 2008;24(9):1162-1165.

9. Skorkina M.Yu., Chernyavskiy S.D., Fedorova M.Z., Zabinyakov N.A., Sladkova E.A. Evaluation of Morphometric Parametrs of Native Blood Cells by Atomic Force Microscopy. Bull of Exp Biol and Med. 2010;150(2):273-275.

10. Лебедев Д.В., Чукланов А.П., Бухараев А.А. Измерение модуля Юнга биологических объектов в жидкой среде с помощью специального зонда атомно-силового микроскопа// Письма в ЖТФ.- 2009.- Т. 35.- № 8.- С. 54-61

11. Зубарева Е.В., Федорова М.З., Надеждин С.В., Павлов Н.А. Оценка действия тепловой нагрузки на морфофункциональные характеристики лимфоцитов крови в опытах in vivo и iv vitro// Научные ведомости. - 2011.- № 3, Вып. 14.- С. 155-162.

12. Yumazaki D., Kurisu S., Takenawa T. Regulation of cancer cell motility through actin reorganization. Cancer Sci. 2005;96:379-386.