Iskanje po katalogu digitalne knjižnice

Opis: V endokrinih celicah Langerhansovih otočkov so kalcijevi ioni (Ca2+) pomemben element sklopitve med celično stimulacijo in sekrecijo hormonov. Od uvedbe sodobne fluorimetrije so številne študije in vitro, pretežno na izoliranih otočkih, preučevale učinke različnih sekretagogov na znotrajcelično koncentracijo ionov Ca2+, predvsem v celicah beta, ki izločajo inzulin. Pri razumevanju fizioloških sprememb znotrajcelične koncentracije ionov Ca2+ ostaja vrsta nejasnosti. Zaradi tehničnih omejitev izsledki teh študij temeljijo na podatkih, pridobljenih na razmeroma majhnem številu v najbolj zunanjih plasteh otočka nahajajočih se celic. Prav tako so rezultati odvisni od trajanja in pogojev kultivacije izoliranih otočkov, zaradi česar niso zmeraj združljivi z rezultati, pridobljenimi v pogojih in vivo. Poglavitni nejasnosti sta, kakšna je narava oscilacij znotrajcelične koncentracije ionov Ca2+ in ali so kalcijevi valovi tisti, ki sinhronizirajo aktivnost velikega števila celic. V tej disertaciji predstavljamo novo eksperimentalno metodo in situ, ki združuje pripravo sveže tkivne rezine trebušne slinavke miši z barvanjem z estrskimi fluorescenčni indikatorji, občutljivimi na znotrajcelično koncentracijo ionov Ca2+, in s konfokalno mikroskopijo z laserskim skenerjem. Metodo smo razvili, da bi v eksperimentalnih pogojih, ki so zelo blizu razmeram in vivo, preučevali veliko število celic iz vseh plasti Langerhansovih otočkov in z njeno pomočjo odgovorili na zgornji vprašanji. Da bi dobili boljši vpogled v aktivnost in sklopitev celic, smo v pričujoči nalogi kot prvi analizirali delovanje Langerhansovih otočkov s pomočjo teorije kompleksnih mrež. V realni prostor umeščene mreže smo konstruirali iz električno sklopljenih celic beta, ki smo jih funkcionalno povezali na osnovi korelacij med fluorescenčnimi signali vseh parov celic. Funkcionalne mreže smo analizirali v luči znanih strukturnih in fizioloških značilnosti otočkov. Naši poskusi so pokazali, da so v svežih tkivnih rezinah stabilne hitre oscilacije koncentracije znotrajceličnih ionov Ca2+ prevadujoči tip oscilacij in da so kalcijevi valovi podlaga sinhronizacije teh oscilacij v različnih celicah določenega otočka. Prav tako smo ugotovili, da na začetku odziva na glukozo tudi velika sprememba znotrajcelične koncentracije Ca2+ v določeni celici ni zadosten pogoj za odziv ostalih celic in da je za sklopitev med celicami nujna presnovna aktivacija vsake celice. Ob preučevanju razvoja mreže celic beta po odzivu na glukozo smo pokazali, da so celice bolj korelirane v stimulativnih kot v nestimulativnih pogojih. Največjo stopnjo korelacije, v pretežni meri neodvisno od evklidskih razdalj med celicami, smo ugotovili v času aktivacije in deaktivacije, ko se vse celice odzivajo na zunanji stimulus. V času stacionarne aktivnosti stopnja korelacije kaže jasno odvisnost od evklidske razdalje in potrjuje idejo, da se celice beta sinhronizirajo s pomočjo kalcijevih valov, ki se širijo od celice do celice. Funkcionalna mreža celic beta kaže lastnosti malega sveta, kar namiguje, da je sincicij celic beta organiziran tako, da podpira optimalno sinhronizacijo. Naša metoda je omogočila vpogled v delovanje večjega števila celic naenkrat kot doslej razpoložljive metode, odpravila kontroverze glede tipa oscilacij in prisotnosti kalcijevih valov in osvetlila razmerje med topologijo mreže in njenim delovanjem. Menimo, da so to zadostni razlogi, da postane ena od metod izbora za študij fiziologije Langerhansovih otočkov.
Ključne besede: celica beta, sinhronizacija, teorija grafov, kompleksna mreža, znotrajcelični kalcij, oscilacije
Objavljeno v DKUM: 12.03.2013; Ogledov: 3793; Prenosov: 593
Celotno besedilo (8,17 MB)