Американские учёные исследуют способ восстановления насекомых после повреждений в короткие сроки. Скорость такого восстановления побуждает их разрабатывать новые методики для подробного изучения особенностей свертывания крови у этих существ.
Насекомые мало похожи на млекопитающих, но у
них общее – кровь. Вернее, кровью мы называем жидкость, которая течет внутри организма позвоночных и обеспечивает газообмен. У насекомых (и других беспозвоночных) это… гемолимфаОна имеет совсем другой состав: отсутствует гемоглобин и тромбоциты, защитную функцию лейкоцитов берут на себя гемоциты. Гемолимфа переносит питательные вещества по организму и, как и кровь, заживляет раны.
Концентрация гемолимфы различна у разных насекомых, а время её свертывания при повреждениях варьируется от нескольких секунд до нескольких часов.
Сам процесс свертывания плохо изучен. Предполагалось, что, например, у гусениц, чья гемолимфа богата гемоцитами, липопротеинами и гемоцитином… могут в числе первых реагировать на повреждения и образовывать тромбы.
Ученые из Клемсонского университета стремятся расширить понимание физики свертывания крови у насекомых, приняв личинку табачного бражника в качестве объекта исследования. Manduca sextaЭти гусеницы мгновенно реагируют на ранения всего за несколько секунд, используя лишь несколько капель гемолимфы.
Эта особенность одновременно и загадка, и проблема: при такой скорости исследовать свойства гемолимфы обычными методами сложно (95% попыток оказались неудачными). Поэтому авторы исследования разработали новые способы, результаты своей работы… опубликовали в журнале Frontiers in Soft Matter.
За два дня до окукливания ученые взяли взрослых гусениц табачного бражника весом 9-10 граммов. Каждую личинку помещали в трубку, а через миллиметровый разрез на третьей ноге брали образцы гемолимфы. Затем исследователи касались раны металлическим шариком и оттягивали его в сторону. Образовался «мостик» из жидкой гемолимфы примерно два миллиметра в длину между шариком и гусеницей.
Камеры сняли поведение капель в течение первых пяти секунд. ньютоновской жидкостиГемолимфа разрывалась, но через 5-10 секунд начинала сворачиваться и становиться вязкой. Вытекавшая гемолимфа образовывала между каплями нити. Кровотечение у насекомых прекращалось через 60-90 секунд.
Авторы исследования обнаружили тот же механизм свертывания крови и у тараканов. Parcoblatta americanaХотя состав их гемолимфы различается, концентрация гемоцитов в ней сопоставима. Учёные отделили у насекомого сегмент жгутика антенны. Из места травмы вытекло одно капелька, а оставшаяся жидкость вернулась обратно. Других капель не появилось, и рана затянулась твердой коркой спустя 10 минут. Исследователи предположили, что нити, которые образуются в гемолимфе после некоторого времени, похожи на вязкие нити медоподобной жидкости. Однако спектроскопический анализ показал, что гемолимфа на первых этапах становится вязкоупругой, как слюна.
Гемоциты играют ключевую роль в свертывании крови насекомых. Даже при малой концентрации гемоциты делают жидкость стабильной. Образование корки, закрывающей рану, происходит из-за первичного сгустка гемоцитов на поверхности капли. Затем к нему крепятся остальные гемоциты, и сгустки распространяются к центру капли, уплотняя место пореза.
Наши открытия ведут к созданию быстродействующих загустителей крови человека. Не обязательно копировать точную биохимию, важно сосредоточиться на разработке лекарств, превращающих кровь в вязкоупругий материал, останавливающий кровопоток. Надёемся, что наши находки позволят решить эту задачу в ближайшем будущем. отметил соавтор исследования Константин Корнев.