Délmagyar logó

2017. 05. 28. vasárnap - Emil, Csanád 13°C | 25°C Még több cikk.

Bert Sakmann: Feszültség a sejtben

Az elektrofiziológiai kutatók széles köre alkalmazza azt az úgynevezett patch-clamp technikát, amiért Bert Sakmann – Erwin Neherrel megosztva - Nobel-díjat kapott. E tudományterületen a legtöbb előrelépés mögött ez a technika áll - mondja Varró András szegedi professzor.
Bert Sakmann orvosi végzettségű német fiziológus 1942-ben született. 1991-ben kapta Nobel-díját az egyedi ioncsatorna működésének vizsgálatáért. Ez a felfedezés tulajdonképpen egy elektrofiziológiai vizsgálómódszer. Az elektrofiziológia pedig olyan jellegű élettani terület, amelynek hátterében bioelektromos tevékenység, vagyis a sejtmembránon keresztül folyó ionmozgás áll.

Bert Sakmann
Bert Sakmann
– Bioelektromos tevékenységet, vagyis elektromos áramot már a II. világháború előtt is lehetett mérni az élőlényekben: ilyen például az EKG, a szívizom-összehúzódáskor keletkező elektromos feszültséget regisztráló, vagyis a szív elektromos jelenségeit vizsgáló berendezés, amelyet a XX. század elején fedezett fel Einthoven, aki ezért 1924-ben fiziológiai és orvostudományi Nobel-díjat kapott. Ám az EKG, vagy az agy vizsgálatára használt EEG – minden hasznossága mellett – magáról a mechanizmusról korlátozott információkat szolgáltat. Sakmann felfedezése az egyedi ioncsatornák vizsgálatát teszi lehetővé. Így például a káliumcsatornák, illetve annak különféle típusai érzékelésére is lehetőséget biztosított – magyarázza Varró András, a Szegedi Tudományegyetem Általános Orvostudományi Kara Farmakológiai és Farmakoterápiai Intézete tanszékvezető professzora. – Ezzel Sakmann kiszélesítette horizontját a „miért?" kérdések elemzésének azáltal, hogy az elektromosan aktív sejtek sejtmembránja működésének vizsgálatát tette lehetővé.

Munkásságára – Sakmann saját bevallása szerint – hatott egyrészt Bernard Katz, akinek londoni laboratóriumában dolgozott. Illetve a főnökének is számító Otto Creutzfeldt neurológus.

– Forradalmasította az elektrofiziológiát a Sakmann-féle vizsgálati módszer – jelenti ki Varró András. – Átírta a tankönyvek és kézikönyvek elektrofiziológiai fejezeteit, amit a Sakmann-féle technikával a felfedezők öszszegyűjtöttek. Szinapszisokat vizsgáltak idegszöveten. Ez a technika kevés kivétellel az összes ingerlékeny szövetre átültethető. A felfedezés nagyságát jelzi, hogy e nélkül a technika nélkül már nem nagyon lehet igényes módon a megfelelő tudományos kérdéseket vizsgálni. Szegeden is több laboratóriumban használják a patch-clamp technikát, az erre alkalmas berendezéseket annak érdekében, hogy megértsük az ioncsatornák részvételét bármilyen elektromos folyamatban.

A mérnöktudományokhoz is vonzódott Sakmann – írja gyerekkoráról, amikor motoros gépeket modellezett, távirányítós szerkezetekkel foglalkozott. Talán e vonzalomból következik, hogy kutatóorvosként vizsgálata tárgyaként biofizikai jellegű témaköröket választott.

A Sakmann-féle patch-clamp technikát a szegedi egyetem farmakológiai intézete laboratóriumában Varró András professzor és munkatársai is használják a szívritmuszavarral foglalkozva. Fotó: Karnok Csaba
A Sakmann-féle patch-clamp technikát a szegedi egyetem farmakológiai intézete laboratóriumában Varró András professzor és munkatársai is használják a szívritmuszavarral foglalkozva.
Fotó: Karnok Csaba

– Nobel-díjhoz vezető kísérletei idején jómagam Szegeden tudományos diákkörösként elektrofizikai témát választva a membránpotenciált mértem: az 50-es években elterjedt, Silvio Weidmann svájci professzor módszere segítségével. Akkor egy tizedmikronos csúcsátmérőjű mikroelektróddal egy sejtet megszúrtunk, és így abban a feszültséget lehetett regisztrálni. Ez ugyan élenjáró, bár Nobel-díjat nem eredményező technika volt, ami alkalmas volt arra, hogy ne csak a feszültséget, hanem a feszültségváltozást okozó áramot is lehessen mérni. A lipidtartalmú sejtmembrán az üveg köré szorosan odatapadt, ezáltal a sejtáram nem tudott „kiszökni" az elektród és a membrán között, mert nagyon magas ellenállású kapcsolat jött létre. Az áram az üvegkapilláris elektródon keresztül folyt, így lehetett mérni. E régi technika azonban – mai szemmel nézve – igen pontatlan eredményeket hozott. Addig senkinek nem jutott eszébe az, ami Sakmann-nak, hogy tompa elektróddal dolgozzon – jellemzi a „Nobel-díjas ötletet" Varró professzor. – Sakmann eredeti módon közelített a problémához: ha tompa elektróddal érintik meg a sejtmembránt, amely odatapad a pipetta végéhez, és azt kitépik, akkor a membrándarabka odatapad a tompa üvegelektród végére, és azon keresztül már egy ioncsatorna működése is vizsgálható. Tehát e metodikai jellegű felfedezéséért nyerte el Sakmann a Nobel-díjat.
A tudományterületek egymáshoz kapcsolódásának ékes bizonyítéka, hogy egy biofizikus is hatással van például a kardiológiai kutatásokra. Hiszen Sakmann szinapszisokon megtalálható nikotinerg acetilkolin függő káliumcsatorna kutatása indította el – sokakhoz hasonlóan – a Szegedi Tudományegyetem Farmakológiai és Farmakoterápiai Intézetben a szívizomra ható gyógyszerek ioncsatorna szintű vizsgálatát.

Európa kontra USA

A 70-es évek elején a nikotinreceptorokhoz kötődő csatornákkal foglalkozott Sakmann, akinek – Betzzel közös – cikkét a Nature közölte. Áttörést jelentett az úgynevezett nagy ellenállású technika, ami kiszűrte az „elektromos zajt", és így egyedileg lehetett vizsgálni az ioncsatornákat. Erről 1981-ben a Német Élettani Társaság lapjában jelent meg közös tanulmány Sakmann és mellette Sigworth, Hamill, Marty és Neher nevével. Sakmann később az Amerikai Egyesült Államokban is dolgozott, jelenleg a floridai Max Planck Intézetben tevékenykedik. A szegedi professzor, Varró András kiemeli: a tudományos világban az USA dominanciájának oka talán az, hogy ott szánják a legtöbb pénzt az alapkutatásokra. A II. világháború után az óceánon túlról több Nobel-díjas került ki, mint Európából. Épp ezért jelentős hangsúlyozni, hogy Sakmann németországi kutatásokért nyerte el a rangos elismerést, Göttingenben dolgozott. Itt villantható föl a párhuzam Szent-Györgyi Albert munkásságával, aki Szegeden – Varró András megítélése szerint – akár két Nobel-díjra is feljogosító kutatási eredményeket ért el.
Kövessen minket, kommentelje híreinket a Delmagyar.hu Facebook oldalán!

hirdetés

hirdetés

hirdetés

A címoldal témái

Önnek ajánljuk

Eric Wieschaus, az élet csodájának kutatója

Mi az a csoda, ami egy tojásban 3 hét alatt megtörténik? Ez érdekli a múlt század hetvenes éveiben… Tovább olvasom