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).