Co planaria nemá?

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Барсков Кирилл Владиславович, Ерофеев Иван Станиславович, Агладзе Константин Игоревич

Работа посвящена изучению действия производного азобензола с фотоконтролируемой структурой ( АзоТАБа ) на движение плоских червей вида Planaria Torva . В настоящее время известно, что транс-АзоТАБ является эффективным ингибитором ионных каналов мембраны возбудимых клеток, нейронов и кардиомиоцитов. В то же время цис-АзоТАБ подобной активности не проявляет. Представлялось интересным исследовать, как влияет присутствие изомеров АзоТАБа на простейшее поведение многоклеточных организмов, обладающих зачатками дифференцированной нервной системы, таких как планарии. Были исследованы траектории движения планарий при освещении видимым и УФ-светом как в среде, содержащей АзоТАБ в различных концентрациях, так и в его отсутствии. Кроме того, были измерены скорости передвижения планарий в воде в свободном движении, при фототаксисе и в случае фототаксиса в присуствии АзоТАБа . Также показана обратимость блокирования двигательных функций планарий под действием УФ в присутствии АзоТАБа .

i Už vás nebaví bannery? Reklamu můžete vždy vypnout.

Effect of AzoTAB on phototaxis in Planaria torva

This paper is devoted to the effect of an azobenzol derivative with photocontrolable structure ( AzoTAB ) on the motion of flatworms Planariatorva. Trans-AzoTAB efficiently inhibits ion channels in excitable cell membrane, neurons and cardiomyocytes, while cisAzoTAB does not. In the current research we study how the presence of AzoTAB isomers controls the simplest behaviour of pluricellular organisms with the rudiments of differentiated nervous system like planaria. We also study the trajectories of planaria which are illuminated with visible and UV light in the medium with AzoTAB of various concentrations. In addition, we measure the velocities of planaria positive and negative phototaxis in the media containing AzoTAB isomers. We demonstrate that the tinhibitory effect of the AzoTAB on planaria motion under the UV light is reversible.

ČTĚTE VÍCE

Jak dlouho žijí v průměru Ternetii?

Текст научной работы на тему «Исследование влияния АзоТАБа на фототаксис Planaria torva»

К. В. Барское1, И. С. Ерофеев1, К. И. Агладзе1,2

1 Московский физико-технический институт (государственный университет), Научно-образовательный центр «Вионанофизика» institute for Integrated Cell-Material Sciences, Kyoto University, Киото, Япония

Исследование влияния АзоТАБа на фототаксис

Работа посвящена изучению действия производного азобензола с фотоконтролируе-мой структурой (АзоТАБа) на движение плоских червей вида Planaria Torva. В настоящее время известно, что тромс-АзоТАБ является эффективным ингибитором ионных каналов мембраны возбудимых клеток, нейронов и кардиомиоцитов. В то же время цис-АзоТАБ подобной активности не проявляет. Представлялось интересным исследовать, как влияет присутствие изомеров АзоТАБа на простейшее поведение многоклеточных организмов, обладающих зачатками дифференцированной нервной системы, таких как планарии. Были исследованы траектории движения планарий при освещении видимым и УФ-светом как в среде, содержащей АзоТАБ в различных концентрациях, так и в его отсутствии. Кроме того, были измерены скорости передвижения планарий в воде в свободном движении, при фототаксисе и в случае фототаксиса в присуствии АзоТАБа.

Также показана обратимость блокирования двигательных функций планарий под действием УФ в присутствии АзоТАБа.

Ключевые слова: АзоТАБ, Planaria torva, фотоконтроль, фототаксис.

В последние несколько лет было обнаружено, что, используя вещества на основе азо-бензена, можно обратимо подавлять активность ионных каналов возбудимых клеток с помощью света [1, 7, 9]. Наиболее эффективным для этой цели оказался бромида азобен-зен триметиламмония (АзоТАБ), который под действием света подвергается цис-транс-изомеризации. При этом трапе-изомер АзоТАБа блокирует возбудимые клетки, такие как кардиомиоциты, мышечные клетки и нейроны [7]. В данной работе исследовалось влияние АзоТАБа в целом на организм, и в качестве экспериментальной модели были выбраны планарии. Планарии — семейство плоских червей из подотряда Tricladida класса ресничных червей. Планарии удобны для работы во многих отношениях [2-6,10]. С одной стороны, они достаточно примитивны и неприхотливы, с другой стороны — планарии имеют зачатки мозга и нервной системы, а их тело представляет собой нервно-мышечный каркас. Таким образом, планария представляет собой удобный объект для изучения влияния различных веществ на возбудимые клетки. Планарии избегают ультрафиолетового излучения, так называемый отрицательный фототаксис. В растворе АзоТАБа с большой концентрацией трапе-изомера двигательная способность организма падает. При облучении ультрафиолетом АзоТАБ переходит в цме-форму, при этом двигательная функция планарии восстанавливается, и червь старается покинуть зону облучения. Целью данной работы было выявить эти эффекты, исследовать фототаксис планарии при различных интенсивностях ультрафиолета, исследовать влияние АзоТАБа на фототаксис, таким образом, описав действие вещества на организм. Необходимо было набрать статистику поведения планарий в различных условиях и описать эффекты количественно в таких параметрах, как скорость, траектория и время нахождения в том или ином участке планариума.

ČTĚTE VÍCE

Kolik stojí Marimo?

2. Материалы и методы

2.1. Содержание планарий

Планарии содержались в пресной воде при постоянной температуре 20 °С. Смена воды осуществлялась раз в неделю. Питание проводилось 2-3 раза в неделю свежим мясом или свежей печенью. В экспериментах использовались особи длиной более 5 мм.

2.2. Приготовление раствора АзоТАБа

АзоТАБ был синтезирован ЦВТ «ХимРар». Для работы были приготовлены водные растворы АзоТАБа концентраций 50 мкМоль/л, 100 мкМоль/л и 200 мкМоль/л. Сначала делался стоковый раствор концентрацией 10 мМоль/л, из которого путем разбавления в соответствующей пропорции получались требуемые растворы.

Для проведения измерений было изготовлено два «планариума». Первый представлял собой ванночку из оргстекла размерами 7 х 13 см, высотой 10 см, с высотой бортиков 1 см. В ванночку наливалась вода или раствор АзоТАБа и запускалась планария. Концентрация раствора АзоТАБа варьировалась от 50 мкМ до 200 мкМ. Планариум имел два дна, между которыми находилась миллиметровая бумага для численного анализа траектории. Снизу осуществлялась подсветка из светодиодов. Часть планариума освещалась сверху ультрафиолетовым светодиодом. В эксперименте был использован светодиодный модуль (LC-L2, Hamamatsu) 365 нм, который освещал участок ванночки ультрафиолетом. Мощность излучения варьировалась от 0,7 мВт/см2 до 7 мВт/см2. Передвижения планарии фиксировались стандартной веб-камерой [12]. Съемка проводилась покадрово с одинаковым временным интервалом. Время между кадрами съемки варьировалось от 1 секунды до 5 секунд (рис. 1-2).

Для более удобного анализа скоростей, а также эффекта остановки планарии на границе луча ультрафиолета был также изготовлен «одномерный» планариум, в котором червь мог передвигаться только вдоль одной координаты. Длина планариума составляла 13 см при ширине около 0,5 см. Часть одномерного планариума также освещалась ультрафиолетом и исследовалась координата и скорость передвижения в зависимости от градиента и мощности излучения, а также для различных концентраций АзоТАБа (рис. 3-4).

Таким образом, меняя концентрацию АзоТАБа и мощность ультрафиолетового светодиода, мы исследуем статистику поведения планарий. Характеристики установки представлены в таблице 1.

УФ-диод LC-L2, Hamamatsu

Длина волны Л, нм 365

Мощность, мВт/см2 0,7-7

Радиус пятна, см 2,5

Разрешение, пиксели 320 х 240

ČTĚTE VÍCE

Co mají rádi cichlidy?

Интервал между кадрами, с 1-5

Концентрация, мкМоль/л 50-200