Архив номеров
Медицинская Техника / Медицинская техника №3, 2026 / с. 44-47

Морфология живых кардиомиоцитов, визуализированных с помощью сканирующей капиллярной микроскопии

Д.И. Яминский, Т.О. Советников, А.И. Ахметова, О.Б. Пустовит, А.Д. Терентьев, И.В. Яминский


Аннотация 

В настоящей работе с помощью сканирующей капиллярной микроскопии исследованы живые кардиомиоциты, показана возможность неинвазивной визуализации межклеточных контактов и поверхностных структур в условиях, близких к физиологическим. Эксперименты выполнены на гетерогенной первичной культуре неонатальных кардиомиоцитов крысы с использованием микроскопа «ФемтоСкан X Айон». Визуализированы характерные поперечно-полосатые структуры, Z-канавки и устья Т-трубочек. Характерное расстояние между Z-канавками варьируются в диапазоне от 1,2 до 3,4 мкм.


Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Дмитрий Игоревич Яминский, аспирант, 
Тимофей Олегович Советников, аспирант, ведущий инженер, 
Ассель Иосифовна Ахметова, канд. физ.-мат. наук, ст. научный сотрудник, физический факультет, 
Оксана Борисовна Пустовит, канд. биолог. наук, ст. научный сотрудник, лаборатория общей физиологии и регуляторных пептидов, биологический факультет, 
Александр Денисович Терентьев, аспирант, 
Игорь Владимирович Яминский, д-р физ.-мат. наук, профессор, физический факультет, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, 

Список литературы

1. Gaudesius G., Miragoli M., Thomas S.P., Rohr S. Coupling of Cardiac Electrical Activity Over Extended Distances by Fibroblasts of Cardiac Origin // Circulation Research. 2003. Vol. 93. № 5. PP. 421-428. 
2. Tian Y., Morrisey E.E. Importance of Myocyte-Nonmyocyte Interactions in Cardiac Development and Disease // Circulation Research. 2012. Vol. 110. № 7. PP. 1023-1034. 
3. Chong J.J.H., Yang X., Don C.W. et al. Human embryonic- stem-cell-derived cardiomyocytes regenerate non-human primate hearts // Nature. 2014. Vol. 510. № 7504. PP. 273-277.
4. Reilly-O’Donnell B., Shevchuk A., Gorelik J. Multimodal mechano-SICM and FRET with stretch for probing cardiomyocyte function / bioRxiv 2026.02.11.705278. 
5. Ferrantini C., Crocini C., Coppini R. et al. The transverse-axial tubular system of cardiomyocytes // Cellular and Molecular Life Sciences. 2013 Vol. 70. № 24. PP. 4695-710. 
6. Hodgkin A.L., Huxley A.F. A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve // The Journal of Physiology. 1952. Vol. 117. № 4. PP. 500-544. 
7. Hill C.L., Stephens G.J. An Introduction to Patch Clamp Recording / In: Patch Clamp Electrophysiology: Methods in Molecular Biology / Eds. M. Dallas, D. Bell. – New York: Springer US, 2021. Vol. 2188. PP. 1-19. 
8. Kleber A.G., Rudy Y. Basic Mechanisms of Cardiac Impulse Propagation and Associated Arrhythmias // Physiological Reviews. 2004. Vol. 84. № 2. PP. 431-488. 
9. Gorelik Y., Yang L., Zhang Y. et al. A novel Z-groove index characterizing myocardial surface structure // Cardiovascular Research. 2006. Vol. 72. № 3. PP. 422-429. 
10. Nassal D., Yu J., Min D. et al. Regulation of Cardiac Conduction and Arrhythmias by Ankyrin/Spectrin-Based Macromolecular Complexes // Journal of Cardiovascular Development and Disease. 2021. Vol. 8. № 5. P. 48.9. 
11. Oda T., Yanagisawa H. Cryo-electron tomography of cardiac myofibrils reveals a 3D lattice spring within the Z-discs // Communications Biology. 2020. Vol. 3. № 1. P. 585. 
12. Hesketh G.G., Van Eyk J.E., Tomaselli G.F. Mechanisms of Gap Junction Traffic in Health and Disease // Journal of Cardiovascular Pharmacology. 2009. Vol. 54. № 4. PP. 263-272. 
13. Korchev Y.E., Bashford C.L., Milovanovic M. et al. Scanning ion conductance microscopy of living cells // Biophysical Journal. 1997. Vol. 73. № 2. PP. 653-658. 
14. Gorelik J., Shevchuk A.I., Frolenkov G.I. et al. Dynamic assembly of surface structures in living cells // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2003. Vol. 100. № 10. PP. 5819-5822. 
15. Gorelik J., Zhang Y., Shevchuk A.I. et al. The use of scanning ion conductance microscopy to image A6 cells // Molecular and Cellular Endocrinology. 2004. Vol. 217. № 1-2. PP. 101-108. 
16. Sovetnikov T.O., Akhmetova A.I., Maksimova N.E. et al. Characteristics of the use of scanning capillary microscopy in biomedical research // Biomedical Engineering. 2023. Vol. 57. № 4. PP. 250-253. 
17. Rheinlaender J., Schдffer T.E. Mapping the mechanical stiffness of live cells with the scanning ion conductance microscope // Soft Matter. 2013. Vol. 9. № 12. P. 3230. 
18. Clarke R.W., Novak P., Zhukov A. et al. Low Stress Ion Conductance Microscopy of Sub-Cellular Stiffness // Soft Matter. 2016. Vol. 12. № 38. PP. 7953-7958. 
19. Kolmogorov V.S., Erofeev A.S., Woodcock E. et al. Mapping mechanical properties of living cells at nanoscale using intrinsic nanopipette-sample force interactions // Nanoscale. 2021. Vol. 13. № 13. PP. 6558-6568. 
20. McKelvey K., Kinnear S.L., Perry D. et al. Surface Charge Mapping with a Nanopipette // Journal of the American Chemical Society. 2014. Vol. 136. № 39. PP. 13735-13744. 
21. Cremin K., Jones B.A., Teahan J. et al. Scanning Ion Conductance Microscopy Reveals Differences in the Ionic Environments of Gram-Positive and Negative Bacteria // Analytical Chemistry. 2020. Vol. 92. № 24. PP. 16024-16032. 
22. Page A., Kang M., Armitstead A. et al. Quantitative Visualization of Molecular Delivery and Uptake at Living Cells with Self-Referencing Scanning Ion Conductance Microscopy- Scanning Electrochemical Microscopy // Analytical Chemistry. 2017. Vol. 89. № 5. PP. 3021-3028. 
23. Takahashi Y., Shevchuk A.I., Novak P. et al. Simultaneous Noncontact Topography and Electrochemical Imaging by SECM/SICM Featuring Ion Current Feedback Regulation // Journal of the American Chemical Society. 2010. Vol. 132. № 29. PP. 10118-10126. 
24. Gong X., Fan X., Huang Y. et al. Applications of scanning ion conductance microscope in biomedical fields // MedComm – Biomaterials and Applications. 2023. Vol. 2. № 1. P. e26. 
25. Shevchuk A.I., Hobson P., Lab M.J. et al. Endocytic pathways: Combined scanning ion conductance and surface confocal microscopy study // Pflьgers Archiv – European Journal of Physiology. 2008. Vol. 456. Endocytic pathways. № 1. PP. 227-235. 
26. Bednarska J., Pelchen-Matthews A., Novak P. et al. Rapid formation of human immunodeficiency virus-like particles // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2020. Vol. 117. № 35. PP. 21637-21646. 
27. Hengsteler J., Mandal B., Van Nisselroy C. et al. Bringing Electrochemical Three-Dimensional Printing to the Nanoscale // Nano Letters. 2021. Vol. 21. № 21. PP. 9093-9101.
28. Muhammed Y., Ramirez A.B., Lazenby R.A. Applications of Nanopipettes in Scanning Ion Conductance Microscopy for High-Spatial-Resolution Topographic Imaging and Sensing in Single Cells / ACS Measurement Science Au. 2026. P. acsmeasuresciau.5c00192. 
29. Shevchuk A.I., Gorelik J., Harding S.E. et al. Simultaneous Measurement of Ca2+ and Cellular Dynamics: Combined Scanning Ion Conductance and Optical Microscopy to Study Contracting Cardiac Myocytes // Biophysical Journal. 2001. Vol. 81. № 3. PP. 1759-1764. 
30. Savin N., Kolmogorov V., Iakovlev A. et al. Antimicrobial Activity of Antifungal Drugs on Candida Parapsilosis Studied by Scanning Ion conductance Microscopy (SICM) // Biophysical Journal. 2021. Vol. 120. № 3. P. 361a. 
31. Kolmogorov V., Erofeev A., Vaneev A. et al. Scanning Ion- Conductance Microscopy for Studying Mechanical Properties of Neuronal Cells during Local Delivery of Glutamate // Cells. 2023. Vol. 12. № 20. P. 2428. 
32. Woodcock E., Gorelkin P.V., Goff P.S. et al. Measuring Melanoma Nanomechanical Properties in Relation to Metastatic Ability and Anti-Cancer Drug Treatment Using Scanning Ion Conductance Microscopy // Cells. 2023. Vol. 12. № 19. P. 2401. 
33. Akhmetova A.I., Sovetnikov T.O., Zorikova E.O. et al. Scanning capillary microscopy in studies of the substantia nigra of the human brain // Biomedical Engineering. 2025. Vol. 58. № 5. PP. 338-341. 
34. Pustovit O.B., Karhov A.M., Kuzmin V.S. Key transcriptomic characteristics of the native rat heart pacemaker, their changes during cultivation of neonatal cardiomyocytes and their use to assess pacemaker competence // Vestnik Moskovskogo Universiteta. Seria 16 Biologia. 2025. Vol. 80. № 2025-4. P. 229. 
35. Actis P., Sergiy T., Jan C. et al. Electrochemical nanoprobes for single-cell analysis // ACS Nano. 2014. Vol. 8. № 1. РР. 875-884.