ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЯ ОДИНОЧНОГО МЫШЕЧНОГО ВОЛОКНА С ПОМОЩЬЮ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОГО МИКРОСКОПА
Сребницкая Л. К., Вишняков Г. Н., Нейман С. А., Левин Г. Г., Рождественская З. Е.
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142292 Пущино; *ВНИИ оптико-физических измерений Госстандарта РФ, Москва
Двулучепреломление мышцы
(ДЛП) отражает внутрифиламентную периодичность сократительных
нитей, а также ориентацию миозиновых мостиков, изменение конфигурации
которых приводит к развитию силы. Для измерения этой характеристики
нами разработан неинвазивный оптический метод с высоким пространственным
и временным разрешением - метод автоматизированной интерферометрии.
В основе созданной установки лежит двухканальный лазерный интерферометр,
источником света является He-Ne-лазер.
Применение микрообъектива с большим (до 100х) увеличением позволяет
локально измерять ДЛП отдельных зон саркомера. Прямой и отраженный
пучки создают интерференционную картину, которая передается видеокамерой
в компьютерную систему анализа изображения. Изображение фазы реконструируется
из интерферограммы с помощью алгоритма 4-х фазовых шагов
(Tang, 1996). Волокно
последовательно освещается лучом, поляризованном в направлении,
параллельном и перпендикулярном оси волокна. Математическая обработка
проводится с использованием специального пакета программ. Опыты
проводили в проточной микрокювете на одиночных демембранизированных
волокнах m. psoas
кролика. Значение ДЛП определяли для двух состояний сократительного
аппарата - расслабления и ригорного напряжения, причем измерения
(в отличие от ранее проведенных исследований ДЛП) проводились
на одном и том же участке волокна по схеме: "ригор-релакс-ригор".
Измерения проводили при двух длинах саркомера
(LS) - 2.5
мкм и 3.6 мкм, соответствующих максимальному перекрытию и отсутствию
перекрытия миозиновых и актиновых нитей саркомера. Это дало возможность
оценить вклад А-и-I-зон саркомера в общую величину ДЛП. Для всех
исследованных волокон при LS=2.5
мкм относительное ДЛП саркомера в ригорном
состоянии оказалось
меньшим по
сравнению с релаксированным и составило соответственно 1.7 ? 10-5
и 8.5 ? 10-5 (средние значения по всем сериям экспериментов).
В растянутых волокнах (LS=3.6
мкм) при заметном снижении абсолютных величин ДЛП наблюдались
лишь незначительные различия этого показателя между двумя
исследованными
состояниями. Отсюда следует, что основной вклад в общее ДЛП саркомера
вносит А-диск как таковой, а также ориентированные определенным
образом миозиновые головки. Наши измерения по знаку изменения
ДЛП совпадают с
ранее полученными результатами, отличаясь абсолютными значениями
(Maeda,
1988; Irving,
1993). Последнее обстоятельство можно объяснить разными способами
измерения и математического определения ДЛП. В отличие от других
исследователей, в нашем случае значение ДЛП не зависит от толщины
волокна вдоль луча. Предположительным объяснением полученных результатов
является уменьшение виутрифиламентной массы толстой нити в результате
отхода миозиновых голов от стержня молекулы при ригоризации волокна.
Работа поддержана РФФИ (грант № 99-04-48265).