При активации или гибели клетки происходят деформации ее плазматической мембраны, которые грубо можно разделить на три категории. Первое явление, при котором происходит частичное локальное разрушение липидного бислоя и актинового кортекса и их последующее восстановление клеткой, относят к репарации мембраны. Вторая категория, при которой происходит образование выступающих наружу мембранных «пузырей», называется «блеббинг». И третья категория, при которой из плазматической мембраны образуются везикулы, содержащие белки мембраны и компоненты цитозоли, называется микровезикуляцией. Все эти явления играют важную роль в жизни организма: везикуляция является важным каналом обмена информацией между клетками, вместе с блеббингом она вносит существенный вклад в метастазирование опухолей, а нарушения репарации мембраны приводит к миодистрофиям. В литературе принято каждый из этих процессов изучать изолированно от других, хотя между ними есть множество параллелей и общих механизмов. Например, все три явления управляются перестройками актинового цитоскелета. В настоящем обзоре обсуждается вопрос, являются ли эти три процесса следствием одного и того же явления. Мы рассматриваем параллели, прослеживаемые в молекулярных механизмах этих явлений, которые приводят к гипотезе о возможности взаимообмена результатов исследований, посвященных процессам репарации мембраны, блеббинга и микровезикуляции.

Агрегация тромбоцитов является важным процессом, отвечающим за своевременную остановку кровотечения. Одним из инструментов, позволяющих изучать данную систему, является компьютерное моделирование. Использование клеточного автомата в качестве модели дает возможность как изучать динамику отдельных агрегатов, так и исследовать поведение системы в целом. Целью данной работы было изучение агрегации тромбоцитов с помощью модели на основе клеточного автомата.  В результате была построена модель агрегации тромбоцитов, включающую в себя 4 процесса: диффузию, активацию, агрегацию и дезагрегацию с дальнейшим усложнением в виде добавления гидродинамического потока. Было показано, что в условиях потока основную массу агрегатов составляют димеры и тримеры, тогда как агрегаты больших размеров встречаются гораздо реже.

Наблюдение кальциевой сигнализации в тромбоцитах – клеток крови, вовлеченных в остановку кровотечения и формирование кровяных сгустков – важная часть фундаментальных исследований гемостаза. Такие исследования возможны благодаря использованию лишь кальциевых флуорофоров – маленьких молекул, которые проникают через клеточную мембрану благодаря гидрофобной -АМ части, которая затем гилролизуется эстеразами в цитозоле. В этой работе мы предполагаем феномен негомогенной загрузки кальциевых флуорофоров в тромбоциты.

Мы использовали тромбоциты здоровых взрослых доноров, загруженные разными флуоресцентными красками (CalBryte590, DiOC6 (3), Fura Red, Fluo-4 and CellTracker Violet BMQC) и иммобилизованные на антитела к CD31 в плоскопараллельных проточных камерах. Микроскопия полного внутреннего отражения (TIRF) была использована.

Мы продемонстрировали, что все исследуемые краски загружались гетерогенно: 30% тромбоцитов загружались в тромбоциты в 2-6 раз выше, чем медианное значение по популяции. Используя CalBryte590 как пример, мы показали, что снижение температуры инкубации, добавление Pluronic 127 в среду, удаление холестерола из мембраны значительно снижает гетерогенность распределения краски в популяции. Оценивая активацию тромбоцитов на поверхности, мы показали, что вероятность наблюдения сильной активации, измеренная по интенсивности осцилляций кальция, коррелирует с количеством краски в тромбоците. Таким образом, мы заключаем, что тип используемого флуорофора и условия его загрузки может значимо влиять на результаты экспериментов по наблюдению кальциевой сигнализации в тромбоцитах.

Фосфолипаза Cζ (PLCζ) — фермент цитоплазмы и акросомы сперматозоидов млекопитающих. Он катализирует реакцию гидролиза фосфатидилинозитол-4,5-фосфата на инозитол-3-фосфат и диацилглицерин. PLCζ присутствует в акросоме и цитозоле покоящихся сперматозоидов, но не оказывает значительного влияния на их метаболизм. После слияния сперматозоидов и оболочек яйцеклетки активность PLCζ возрастает, поскольку он начинает связывать оболочки яйцеклетки. Причины, по которым PLCζ неактивна в сперматозоидах или соматических клетках любого типа, неизвестны.

В настоящей работе была разработана модель, описывающая активность PLCζ при физиологических концентрациях кальция. Теоретическое моделирование в данной работе объясняет отсутствие активности PLCζ в любом типе клеток млекопитающих, кроме яиц. Было показано, что присутствие богатых фосфоинозитолом везикул необходимо для активности PLCζ в зрелых яйцах млекопитающих.

В данной работе рассмотрены существующие и предложены новые подходы к использованию методики пэтч-клэмп для измерения активности одиночных ионных каналов и мембранного потенциала тромбоцитов человека в конфигурации «cell-attached». Проведена регистрация событий открытия и закрытия одиночных каналов тромбоцитов в конфигурации «cell-attached» после активации сильными агонистами: тромбином и иономицином. Экспериментально и теоретически с использованием простых электрических цепей проанализирована возможность измерения мембранного потенциала тромбоцитов в конфигурации «cell-attached», и обнаружена вероятность образования спайков, вызываемых открытиями одиночных каналов, в процессе регистрации мембранного потенциала методом пэтч-клэмп. Описан простой способ получения конфигурации «inside-out», а также получены записи токов через кальций-управляемые одиночные ионные каналы. В целом, в данной работе предложены новые подходы для дальнейшего изучения роли ионных каналов и мембранного потенциала в физиологическом и патофизиологическом отклике тромбоцитов.