Znajdź zawartość
Wyświetlanie wyników dla tagów 'hemoglobina' .
Znaleziono 14 wyników
-
Wyjaśniono, czemu komórka nie zatruwa się własnym CO
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Nauki przyrodnicze
Naukowcy odkryli, w jaki sposób organizmy żywe, w tym ludzie, unikają zatrucia tlenkiem węgla, który jest generowany w przebiegu naturalnych reakcji komórkowych. Zespół z Uniwersytetów w Manchesterze i Liverpoolu oraz z Uniwersytetu Wschodniego Oregonu zidentyfikował mechanizm, za pośrednictwem którego komórki chronią się przed toksycznym wpływem niewielkich stężeń CO. Tlenek węgla szybko wiąże się z białkami hemowymi krwinek (hemoglobiną). Gdy do tego dojdzie, np. w sytuacji wdychania dużych ilości gazu, dochodzi do zaburzenia transportu tlenu, przekształcania energii czy przekazywania sygnałów w komórce. Białka hemowe i cząsteczki CO świetnie do siebie pasują – naukowcy porównują je nawet do dłoni i rękawiczki – dlatego naturalnie powstający, nawet w nich stężeniach, gaz powinien teoretycznie wiązać się z hemoproteinami, prowadząc do zatrucia organizmu. Tak się jednak nie dzieje. Pracując z prostą bakteryjną hemoproteiną, byliśmy w stanie wykazać, że gdy białko hemowe "wyczuwa", że toksyczny gaz powstaje w komórce, zmienia swoją strukturę za pomocą wyrzutu energii. Wskutek tego przy niskich stężeniach CO nie może się z nim związać. Podobne mechanizmy sparowania energetycznych zmian strukturalnych z wydzielaniem gazu mogą mieć wpływ na działanie wielu systemów hemoproteinowych; białka hemowe łączą się przecież z innymi gazowymi cząsteczkami, np. tlenem i tlenkiem azotu(II). Wiązanie tych gazów z hemoproteinami to ważny element naturalnych procesów komórkowych – podkreśla prof. Nigel Scrutton z Uniwersytetu w Manchesterze. Dr Derren Heyes dodaje, że gdyby nie energetyczna zmiana struktury, CO wiązałby się z proteiną milion razy ściślej, co ostatecznie wykluczyłoby jej normalne funkcjonowanie. Akademicy sądzą, że wyniki ich badań można by wykorzystać przy budowie czujników do zastosowań przemysłowych lub medycznych. -
Zbyt gęsta krew może uszkodzić naczynia krwionośne i zwiększyć prawdopodobieństwo zawału. Prof. Rongjia Tao, fizyk z Temple University, zauważył jednak, że krew można rozrzedzić, poddając ją działaniu pola magnetycznego (Physical Review E). Wcześniej ten sam naukowiec zasłynął jako pionier wykorzystania pól elektrycznych i magnetycznych do zmniejszania lepkości ropy w silnikach i rurociągach. Obecnie analogiczny mechanizm zastosowano, by rozrzedzić krew. Ponieważ hemoglobina czerwonych krwinek zawiera żelazo, włączając na około minutę pole magnetyczne (indukcja wynosiła 1,3 T, czyli mniej więcej tyle, co w przypadku aparatów do rezonansu), Tao był w stanie zmniejszyć lepkość krwi aż o 20-30%. Amerykanie przeprowadzili testy na próbkach krwi. Ustalili, że pole magnetyczne polaryzuje erytrocyty. Łączą się one w krótkie łańcuchy, co przyspiesza przepływ krwi. Jako że taki łańcuch jest większy od pojedynczej komórki, płynie środkiem, przez co zmniejsza się tarcie o ściany naczynia. Summa summarum krew staje się rzadsza i płynie swobodniej. Po wyłączeniu pola w ciągu kilku godzin dochodziło do przywrócenia pierwotnej lepkości. Tao tłumaczy, że manipulując natężeniem pola i długością pulsu, można zmieniać wielkość agregatów krwinek. Opisana forma magnetoreologii stanowi skuteczny sposób kontrolowania lepkości krwi w wybranym zakresie. Fizyk dodaje, że jego technika przewyższa obecnie stosowaną aspirynę pod wieloma względami. Po pierwsze, jest bezpieczniejsza. Po drugie, zapewnia powtarzalność. Co ważne, zmniejszenie lepkości nie wpływa na normalną funkcję erytrocytów, dzięki czemu nadal mogą wykonywać swoje zadania i dostarczać tkankom tlen.
-
Amerykańscy naukowcy odkryli, że kręgowce dysponujące czerwoną krwią wyewoluowały dwukrotnie niezależnie od siebie (Proceedings of the National Academy of Sciences). Ewolucja konwergencyjna to proces powstawania analogicznych cech w grupach odlegle spokrewnionych organizmów, np. skrzydeł u nietoperzy i ptaków. Ostatnio biolodzy z University of Nebraska-Lincoln stwierdzili, że konwergencja doprowadziła do wykształcenia dwóch mechanizmów transportowania tlenu przez krew, by podtrzymać metabolizm tlenowy. Zespół prof. Jaya Storza analizował genom wielu kręgowców i doszedł do wniosku, że bezżuchwowce (Agnatha) - minogokształtne i śluzicokształtne oraz wymarłe rzędy Osteostraci, Heterostraci, Coelolepida - i szczękowce (Gnathostomata) inaczej rozwiązały ten sam problem fizjologiczny. Analiza porównawcza wykazała, że wybrały różne białka prekursorowe, które miały spełniać funkcję przenoszących tlen hemoglobin, nadających krwi charakterystyczny czerwony kolor. Linie bezżuchwowców i szczękowców oddzieliły się od siebie ok. 500 mln lat temu w kambrze (miało to miejsce mniej więcej 30 mln lat po pojawieniu się pierwszego strunowca). Pojawienie się białek transportujących tlen ma związek z wielkością organizmu. Owady radzą sobie bez podobnego rozwiązania, ponieważ są na tyle małe, by w całości polegać na pasywnej dyfuzji tlenu w układzie tchawek. Ma to swoje plusy i minusy, jako że między innymi dlatego insekty tylko nieznacznie przekraczają magiczną granicę długości 3 cali (7,62 cm). Wytworzenie 500 mln lat temu hemoglobin jako białek transportujących tlen otworzyło drogę ewolucji metabolizmu tlenowego (co ważne, natura wzięła się na więcej niż jeden sposób). To z kolei ułatwiło zwiększenie złożoności budowy wewnętrznej i rozmiarów ciała. Hemoglobiny bezżuchwowców i szczękowców powstały niezależnie, ale funkcjonują podobnie. [...] Białka te wyewoluowały swe dotyczące przenoszenia tlenu właściwości z różnych właściwości przodków [z innego materiału wyjściowego].
-
Tybetańczycy mogą żyć i pracować w Himalajach, nie cierpiąc przy tym na chorobę wysokościową, ponieważ faworyzowane przez dobór naturalny dwa warianty genów pozwalają im efektywniej wykorzystywać tlen niż ludziom zamieszkującym niziny. Dotąd naukowcy nie mieli pojęcia, jakim sposobem Tybetańczycy czują się tak dobrze na wysokości ponad 4400 m n.p.m. U ludzi zamieszkujących Andy wykryto zwiększoną zawartość hemoglobiny we krwi, ale tutaj u wielu "górali" odnotowywano mniejszą jej ilość. Oznacza to, że ludzie z fenotypem obniżonej zawartości hemoglobiny muszą po prostu skuteczniej wykorzystywać mniejsze ilości tlenu, by dostarczać go do kończyn. Chińscy i amerykańscy badacze zidentyfikowali warianty dwóch genów, które u większości Tybetańczyków biorą udział w regulacji zawartości tlenu we krwi. Na początku zespół przekopywał rejestry DNA w poszukiwaniu odpowiednich kandydatów. Wskazano na 247 genów, w przypadku których zaobserwowano różnice międzypopulacyjne. Następnie akademicy analizowali wytypowane segmenty u 31 niespokrewnionych Tybetańczyków (wszyscy mieszkali na wysokości 4,5 tys. m n.p.m.) oraz 45 Chińczyków i 45 Japończyków z nizin, których genom mapowano w ramach projektu HapMap. Naukowcy z USA i Qinghai University znaleźli regiony silnie zmienione przez dobór naturalny. W ten sposób mogli ustalić, które warianty genów są stosunkowo nowe i występują u Tybetańczyków, ale nie u Chińczyków czy Japończyków. Ostatecznie zbiór rozważanych genów zawężono do 10, w tym do znajdowanych najczęściej u Tybetańczyków z najniższą zawartością tlenu we krwi EGLN1 i PPARA. Badacze stwierdzili, że u ludzi, którzy mieli więcej korzystnych kopii (odziedziczyli je po obojgu rodzicach), zawartość tlenu była najniższa. Co więcej, wykorzystywali go efektywniej od osób z jedną kopią wariantu lub w ogóle go pozbawionych – podsumowuje Lynn Jorde ze Szkoły Medycznej University of Utah. W przyszłości naukowcy zamierzają ustalić, w jaki sposób warianty genów regulują poziom tlenu i jego wykorzystanie. Profesor Jorde podkreśla, że na razie jej zespół rozwiązał jedynie część zagadki. Samo obniżenie zawartości hemoglobiny byłoby bowiem antyprzystosowaniem do życia na wysokościach. W kolejnych etapach eksperymentu trzeba będzie znaleźć geny współpracujące z EGLN1 i PPARA, które odpowiadają za wydajny transport niewielkich ilości O2 do tkanek.
-
Dorośli z anemią sierpowatą wypadają gorzej od innych w testach pamięciowych. Oznacza to, że nieprawidłowości związane z krwią wpływają też na działanie mózgu (Journal of the American Medical Association). Dr Elliott Vichinsky i zespół ze Szpitala Dziecięcego i Centrum Badawczego w Oakland stwierdzili, że w niektórych przypadkach różnice w inteligencji były, w porównaniu do zdrowych osób, tak duże, że naukowcy wyrazili obawę o zdolność chorych do utrzymania pracy, zarządzania pieniędzmi czy pamiętania o zażywaniu leków. Oznacza to, że nawet niedokrwistość sierpowata o łagodnym przebiegu oddziałuje na funkcjonowanie neuropoznawcze. Na anemię sierpowatą, wrodzoną niedokrwistość spowodowaną nieprawidłową budową hemoglobiny, cierpi ok. 3-5 mln osób na świecie. Vichinsky i inni badali 149 dorosłych z anemią sierpowatą i 47 zdrowych ludzi w podobnym wieku, z takim samym wykształceniem i pochodzeniem społecznym. Pacjenci należeli do grupy niskiego ryzyka powikłań, ponieważ w przeszłości nie cierpieli na częste bóle ani nie byli regularnie przyjmowani do szpitala, nie przeszli udaru, nie mieli wysokiego ciśnienia ani innych problemów zdrowotnych, które mogłyby wpłynąć na działanie mózgu. Amerykanie ustalili, że chorzy wypadali gorzej od zdrowych pod względem pamięci operacyjnej, tempa przetwarzania informacji oraz zakresu uwagi. Najgorsze wyniki osiągali najstarsi i najbardziej chorzy ochotnicy, co sugeruje, że im dłużej ktoś żył z anemią lub im cięższy miała ona przebieg, tym silniejszy wpływ na mózg obserwowano. Odkrycia zespołu z Oakland uświadamiają, że trzeba będzie opracować leki chroniące mózg osób z niedokrwistością sierpowatą. Niewykluczone też, że leczenie na wczesnych etapach życia powinno być bardziej agresywne. Warto rozważyć, czy nie podawać szybciej hydroksykarbamidu, leku stosowanego w terapii nowotworów szyi, głowy i jajnika, który przy anemii sierpowatej zwalcza silny ból i odracza perspektywę przetaczania krwi.
-
Kiedy na podstawie DNA syberyjskich okazów mamutów sprzed 43-25 tys. lat międzynarodowy zespół naukowców odtworzył hemoglobinę, okazało się, że w toku ewolucji u zwierząt tych wykształciło się specjalne przystosowanie do chłodnego klimatu. Pozwalało ono kopalnym słoniom ochładzać kończyny, by zminimalizować utratę ciepła (Nature Genetics). Przywrócenie do życia złożonych białek wymarłych gatunków, takich jak mamuty włochate, było nadzwyczajnym osiągnięciem. To prawdziwa paleobiologia, ponieważ możemy badać i mierzyć funkcjonowanie tych zwierząt, jakby dziś nadal żyły obok nas – opowiada prof. Alan Cooper, dyrektor Australijskiego Centrum Badania Starożytnego DNA (Australian Centre for Ancient DNA, ACAD) na Uniwersytecie w Adelajdzie. To w kierowanej przez niego instytucji udało się zsekwencjonować mamucią hemoglobinę. Podobnego zdania jest prof. Kevin Campbell z University of Manitoba, który cieszy się, że udało się odtworzyć fizjologiczne cechy zwierzęcia nieistniejącego od wielu tysięcy lat. Nasze podejście otwiera drogę do badania biomolekularnych i fizjologicznych charakterystyk wymarłych gatunków, nawet jeśli chodzi o właściwości, które nie pozostawiły śladu w zapisie kopalnym. Wszystko zaczęło się 7 lat temu, gdy Campbell skontaktował się z Cooperem i zasugerował, że warto byłoby odtworzyć hemoglobinę mamutów. Mimo wątpliwości, Cooper przyjął propozycję. Zespół przełożył sekwencje odpowiadające hemoglobinie Mammuthus primigenius na RNA i wprowadził je do bakterii E. coli. To właśnie pałeczki okrężnicy ostatecznie wyprodukowały żądane białko. Campbell cieszy się, że pozyskane w ten sposób cząsteczki hemoglobiny są takie same jak te, które ukazałyby się oczom i szkiełkom naukowców, gdyby cofnęli się w czasie i pobrali krew od mamuta przemierzającego tundrę. Członkowie ekipy przeprowadzili szereg testów fizjologicznych oraz modelowanie chemiczne. Trzy niezwykłe zmiany w sekwencji białka pozwoliły mamuciej krwi dostarczać tlen do komórek nawet przy bardzo niskich temperaturach. Wskazuje to na przystosowanie do środowiska arktycznego – przekonuje prof. Roy Weber z Uniwersytetu w Århus.
-
"Sztuczna hemoglobina" zaprojektowana od zera
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Nauki przyrodnicze
Naukowcy z University of Pennsylvania "zaprojektowali" i zsyntetyzowali całkowicie sztuczne białko zdolne do przenoszenia tlenu w taki sam sposób, jak czyni to w naszych organizmach hemoglobina. Zdaniem badaczy ich dzieło może stać się istotnym krokiem naprzód w pracach nad wytworzeniem sztucznej krwi. Jeszcze kilka lat temu przewidywanie kształtu cząsteczek białka na podstawie znajomości reszt aminokwasów (niewielkich cząsteczek, których wielkocząsteczkowe polimery to właśnie białka) wchodzących w ich skład uznawane było za zadanie niezwykle trudne. Teraz, dzięki rozwojowi technik komputerowych, badaczom z Pensylwanii udało się nie tylko przewidzieć kształt syntetycznej molekuły, lecz nawet dobrać jej skład aminokwasowy tak, by pełniła pożądaną funkcję. Niezwykłe cząsteczki składają się z wielokrotnie powtórzonych sekwencji złożonych z trzech aminokwasów. Powstają w ten sposób tzw. helisy α, czyli łańcuchy przypominające swoim kształtem korkociąg. Pomiędzy nimi znajdują się fragmenty o bardziej zróżnicowanym składzie, zdolne do uginania się. Pozwala to helisom na ułożenie się równolegle do siebie, dzięki czemu tworzą strukturę podobną do cylindra. W jej wnętrzu badacze umieśclili cząsteczkę hemu - związku występującego m.in. w "zwykłej" hemoglobinie. Obecność hemu umożliwia opracowanemu białku wiązanie tlenu. Przypomina to mechanizm wymiany gazowej zachodzącej w naszych organizmach. Co więcej, po pochłonięciu cząsteczki gazu cylinder automatycznie "uszczelnia się" i blokuje wnikanie wody, która mogłaby uszkodzić nowatorskie cząsteczki oraz elementy otaczających je komórek. Większość dotychczasowych prób "tworzenia" białek o określonych z góry właściwościach polegała w rzeczywistości na modyfikacji struktury istniejących protein, lecz nie zadowalało to badaczy z Pensylwanii. Chcielibyśmy się uczyć, jak tworzyć funkcjonalne białka całkowicie niespokrewnione z białkami naturalnymi. Umożliwiłoby to nam ciągłe dodawanie nowych funkcji - tłumaczy Christopher Moser, jeden z badaczy biorących udział w projekcie. Opracowana proteina jest uwieńczeniem kolejnej tury badań, których celem jest stworzenie skutecznego substytutu czerwonych krwinek. Preparat taki mógłby być podawany np. ofiarom wypadków lub pacjentom podczas operacji, zaś jego celem byłoby zapobieganie śmiertelnemu niedotlenieniu organizmu. W najbliższych latach jedyną nadzieją pozostają jednak dawcy krwi... -
Co pewien czas pojawiają się doniesienia o związkach telefonów komórkowych z guzami mózgu, bólami głowy czy przyspieszeniem starzenia. Po raz pierwszy podniesiono jednak kwestię ich wkładu w powstawanie kamieni nerkowych oraz uszkodzeń serca. Europejski Instytut Badawczy ds. Komponentów Elektronicznych w Bukareszcie określał wpływ promieniowania emitowanego przez telefony na krew. Jej próbki wystawiano na oddziaływanie mikrofal o różnym natężeniu, a czas ekspozycji wahał się od 10 do 60 godzin. Nawet przy dawkach promieniowania mniejszych od "komórkowego" dochodziło do wycieku hemoglobiny z erytrocytów. Akumulacja hemoglobiny w organizmie może zaś prowadzić do chorób sercowo-naczyniowych oraz tworzenia się kamieni nerkowych. Ponieważ wyniki są co najmniej alarmujące, brytyjski Departament Zdrowia poinformował, że w przyszłym roku zostanie sporządzony specjalny raport. Na razie nie wiadomo, jaka będzie (i czy w ogóle się pojawi) reakcja agend medycznych innych krajów.
-
Lekarze pracujący dla amerykańskiej marynarki wojennej otrzymali zgodę na przeprowadzenie testów klinicznych nowego preparatu krwiozastępczego, uzyskanego z krowiej hemoglobiny. Lek ma umożliwić utrzymanie rannych przy życiu do momentu, gdy trafią oni do szpitala. Producentem eksperymentalnego preparatu jest firma Biopure Corp, zaś produktowi nadano nazwę Hemopure. Z punktu widzenia chemii są to wyizolowane z czerwonych krwinek krów cząsteczki hemoglobiny, których fragmenty trwale połączono ze sobą dzięki modyfikacjom chemicznym. Lek został niedawno dopuszczony do użytku w Republice Południowej Afryki, lecz dopiero gruntowne testy w oparciu o restrykcyjne przepisy prawa amerykańskiego pozwolą na wiarygodną ocenę jego skuteczności. Zasadniczym celem stosowania Hemopure jest wywołanie zjawiska, które jego producent określa jako "most tlenowy". Mówiac prościej, chodzi o utrzymanie zdolności układu krwionośnego do przenoszenia tlenu do momentu, w którym pacjent trafi pod opiekę lekarzy. Jest to niezwykle istotne, ponieważ dotychczas jedynym lekiem pozwalającym na przenoszenie tlenu do tkanek była krew przetaczana między ludźmi. Badaniami nad nowym preparatem jest zainteresowany Kongres Stanów Zjednoczonych, którego przedstawiciele postrzegają Hemopure jako doskonały środek pozwalający na zwiększenie szans żołnierzy oraz cywilów na przeżycie różnego rodzaju wypadków kończących się poważnym krwawieniem. Upowszechnienie się podobnych preparatów mogłoby znacząco poprawić jakość leczenia nie tylko ofiar działań wojennych, lecz także zdarzeń znacznie bardziej powszechnych, jak np. wypadki komunikacyjne. W chwili obecnej ciężko przewidzieć, czy i kiedy Hemopure trafi do powszechnego użycia, lecz jeśli w ogóle do tego dojdzie, zajmie to najprawdopodobniej kilka lat. Pocieszający może być jednak fakt, ze firmie Biopure udało się już zarejestrować w Stanach Zjednoczonych łudząco podobny środek wspomagający leczenie anemii u psów. Z niecierpliwością czekamy na wyniki dalszych testów.
-
Enzymy, naturalne katalizatory pracujące nieustannie we wszystkich organizmach żywych, są niezbędne dla przetrwania życia na Ziemi. Ich zdolność do przyśpieszania przebiegu wielu reakcji chemicznych od dawna zadziwia naukowców. Badacz z Uniwersytetu Nowej Karoliny odkrył właśnie właściwości białka, które bije pod tym względem wszelkie znane dotychczas rekordy. Omawiana proteina to dekarboksylaza uroporfirynogenu - enzym kluczowy dla produkcji m.in. hemoglobiny oraz chlorofilu. Jego zadaniem jest rozkład cząsteczki uroporfirynogenu z oddzieleniem czterech cząsteczek ditlenku węgla (CO2). Enzym ten jest w stanie przeprowadzić w ciągu kilkudziesięciu milisekund reakcję, która w normalnych warunkach zachodzi w czasie... 2,3 miliarda lat! To mniej więcej połowa wieku Ziemi. Autorem odkrycia jest prof. Richard Wolfenden, specjalista z zakresu biochemii, biofizyki i chemii. Trzynaście lat temu ten sam badacz odkrył inny wyjątkowo "szybki" enzym, biorący udział w syntezie RNA i DNA, który jest w stanie przeprowadzać reakcję, na której zajście w normalnych warunkach potrzeba 78 milionów lat. Teraz odkryliśmy reakcję, która pod nieobecność enzymu zachodzi trzydziestokrotnie wolniej, tłumaczy naukowiec. Jak twierdzi, czas półtrwania substratu, czyli "surowca" rozkładanego w tej reakcji, wynosi właśnie 2,3 miliarda lat. Oznacza to, że po takim czasie rozpadłaby się co druga cząsteczka uroporfirynogenu w danej próbce. Prof. Wolfenden podkreśla, że dekarboksylaza uroporfirynogenu jest enzymem kluczowym dla roślin i zwierząt. Jego zdaniem odkrycie skłania także do refleksji na temat złożoności procesu ewolucji: to sprawia, że zastanawiasz się nad tym, w jaki sposób dobór naturalny działał w taki sposób, że doszło do wytworzenia proteiny, która stała się katalizatorem dla tak niezwykle powolnej reakcji. Badania z zakresu enzymologii mogą być bardzo istotne nie tylko z czysto poznawczego punktu widzenia. Mogą one także wspierać wysiłki na rzecz tworzenia coraz lepszych leków. Przykładem takiego działania było np. zdefiniowanie przez prof. Wolfendena struktury konwertazy angiotensyny, enzymu kluczowego dla rozwoju nadciśnienia tętniczego. Dzięki badaniom naukowca z Uniwersytetu Nowej Karoliny udało się zrozumieć działanie tego białka, co pozwoliło na stworzenie skuteczniejszych leków przywracających prawidłowe ciśnienie krwi. Z podobnych odkryć mogą skorzystać także inne gałęzie przemysłu. Jeżeli uda nam się odkryć kluczowe cechy sprawnie działających enzymów, możemy posiąść technologie pozwalające na niezwykle wydajną produkcję wielu potrzebnych nam na codzień substancji.
-
Hiszpańscy kryminolodzy przeprowadzili szereg prób, by sprawdzić, jak produkty wybielające wpływają na ślady krwi na miejscu zbrodni (Naturwissenschaften). Potwierdzili to, co podejrzewano od dość dawna: Ace czy Domestos sprzyjają przestępcy... Wybielacze zawierające chlor ukrywają ślady krwi, plamy wystarczy jednak potraktować luminolem lub fenoloftaleiną, by znów były widoczne jak na dłoni. Zawierającą żelazo hemoglobinę (Hb) da się wykryć nawet po dziesięciu praniach. Jeśli jednak przestępca postanowi zatrzeć ślady za pomocą wybielacza ze związkami tlenu, np. wodą utlenioną, hemoglobina znika (dla tradycyjnych metod) na dobre. Zespół Fernando Verdú z Uniwersytetu w Walencji namoczył poplamioną krwią tkaninę na 2 godziny w tlenowym wybielaczu. Potem materiał "obrabiany" porównano z niepranym. Akademicy zauważyli, że plamy wypłowiały, ale nie znikły całkowicie. Niestety, luminol, fenoloftaleina ani testy na obecność hemoglobiny niczego nie wykazywały. Na razie nikt nie wie dlaczego... Po spryskaniu luminolem wybielacz chlorowy sam w sobie może dawać fałszywie pozytywne rezultaty. Da się temu jednak zapobiegać albo wykluczyć taką możliwość po dokładniejszym zbadaniu. Z odplamiaczami tlenowymi sprawy mają się dużo gorzej. Co bowiem zrobić z czymś widzialnym gołym okiem, a jednak niewykrywalnym? A co w przypadku, gdy żaden specjalista nie skojarzy, że patrzy na krew? Ekipa przeszukująca miejsce zbrodni może przecież pobrać próbkę do badań DNA, jeśli najpierw test wykaże obecność ludzkiego materiału.
-
Badania na niewielkim, pozbawionym układu krwionośnego robaku o łacińskiej nazwie Caenorhabditis elegans pomogły w odkryciu mechanizmu umożliwiającego przeprowadzenie ważnego etapu syntezy hemoglobiny. Proces ten był dla biologów przez długi czas zagadką. Dotychczas, pomimo licznych analiz komputerowych, nie było jasne, w jaki sposób zawierająca jon żelazowy cząsteczka hemu łączy się z cząsteczką globiny, tworząc w ten sposób hemoglobinę - najważniejsze białko przenoszące tlen we krwi człowieka. I choć w organizmie należącego do nicieni C. elegans hem i globina nie łączą się ze sobą (mimo że hem jest przez niego pobierany z otoczenia, a globinę wytwarza sobie sam), dokładne poznanie fizjologii robaka pomogło rozwiązać tę łamigłówkę. W toku badań odkryto, że u nicienia białkiem kluczowym dla transportu cząsteczek hemu w organizmie jest produkt genu nazwanego HRG-1, wspólnego (choć nieco odmiennego) dla ludzi i C. elegans. W związku z tym postanowiono zbadać funkcję tego genu u innych zwierząt, które wytwarzają w swoim organizmie krew. W tym celu usunięto HRG-1 u innego organizmu, ryby zwanej danio pręgowanym (Danio rerio), aby porównać procesy fizjologiczne zachodzące u niej i u "normalnych" osobników. Zaobserwowano, że w wyniku braku aktywności wspomnianego genu dochodziło do wielu defektów w organizmie, w tym - do ciężkiej anemii. Kolejnym etapem eksperymentu było sprawdzenie, czy pochodząca od robaka wersja genu będzie w stanie przywrócić rybie zdrowie. Okazało się, że nawet kopia genu HRG-1 pochodząca z tak odległego ewolucyjnie organizmu jest w stanie odwrócić niekorzystne zmiany w metabolizmie. Przy okazji odkryto także, że zarówno zbyt niska, jak i zbyt wysoka aktywność wspomnianego genu może mieć negatywny wpływ na zdrowie organizmu. Oznacza to, że proces ten nie służy organizmowi, gdy nie jest ściśle kontrolowany. Odkrycie, poza oczywistym walorem poznawczym, może także okazać się ważne dla osób cierpiących na anemię, czyli (mówiąc najprościej) niedobór hemoglobiny. Jest to najczęściej występujący na świecie niedobór żywnościowy, toteż odkrycie mechanizmów rządzących wytwarzaniem tego białka może wiele zmienić.
-
Zespół naukowców z Tufts University opracował opaskę na głowę, która monitoruje stopień natlenowania krwi docierającej do mózgu. Na tej podstawie może ona ostrzec ludzi pracujących przy komputerze, kiedy stają się krytycznie zmęczeni, zdekoncentrowani lub zestresowani. Opaska działa jak miniaturowy aparat do rezonansu magnetycznego. Daje obraz ludzkich emocji i kondycji w czasie rzeczywistym. Urządzenie przyda się osobom pracującym z komputerem w stresujących warunkach, np. kontrolerom lotów, wojskowym podczas walki czy służbom ratowniczym. W przyszłości badacze chcą ulepszyć interfejs przeznaczony dla przeciętnego użytkownika komputera. Technologia bazuje na funkcjonalnej spektroskopii w bliskiej podczerwieni (ang. functional near-infrared spectroscopy, fNIRS). Twórcy podkreślają, że jest bezpieczna i nieinwazyjna. Na czole umieszcza się 2 płytki przytrzymywane przez opaskę. fNIRS mierzy stężenie hemoglobiny i natlenienie tkanek mózgu. Na płytkach znajdują się 4 laserowe diody, które emitują promienie z zakresu bliskiej podczerwieni, oraz jeden czujnik rejestrujący odbicie. Fale o tej długości dość dobrze przenikają przez tkanki, dlatego można uzyskać obraz tego, co dzieje się w płatach czołowych na głębokości 2-3 cm. Natlenowana i odtlenowana hemoglobina są głównymi absorbentami światła w tkance. Dostarczają ważnych informacji na temat zmian hemodynamicznych i metabolicznych związanych z aktywnością neuronów. Do tej pory także udawało się ocenić przepracowanie i emocje użytkownika komputera, ale opierało się to głównie na obserwacji w trakcie wykonywania zadań lub na wypełnianych post factum kwestionariuszach, przez co wiele detali umykało. Tymczasem w danym momencie człowiek może być znudzony, a zaraz potem staje się przytłoczony nadmiarem bodźców. Badacze wyróżnili kilka poziomów obciążenia. Najpierw zlecali 4 wolontariuszom wykonanie on-line 30 zadań, a potem prosili o podanie osobistej oceny stopnia trudności. Okazało się, że w 83% przypadków pokrywała się ona ze wskazaniami fNIRS. Uczestnikom eksperymentu wyświetlano 3-wymiarowy obiekt przypominający kostkę Rubika. Sześcian składał się z ośmiu mniejszych kostek. Zmieniała się liczba kolorów ścianek (od 2 do 4), co miało się w założeniu przekładać na stopień przeciążenia. Zadanie polegało na policzeniu ścianek w każdym kolorze. Obiekt obracał się. Stan wyjściowy to biały ekran.
-
Brytyjscy naukowcy opracowali sztuczną plastikową krew, która jest ponoć świetnym substytutem krwi naturalnej. Łatwo się ją przechowuje, co może mieć ogromne znaczenie na obszarach ogarniętych wojną albo biednych. Sztuczna krew składa się lekkich plastikowych molekuł, w których jądrze, podobnie jak w prawdziwej hemoglobinie, znajduje się atom żelaza. Dzięki temu mogą one roznosić po organizmie tlen. Jesteśmy bardzo podekscytowani potencjalnymi zastosowaniami tego produktu i faktem, że dzięki niemu uda się być może ocalić całe rzesze ludzi — wyznaje Lance Twyman z Wydziału Chemii Uniwersytetu w Sheffield. Wiele osób umiera z powodu powierzchownych ran, kiedy zostają po wypadku uwięzione w pułapce rozbitego samochodu albo zostaną zranione na polu bitwy i nie dostaną krwi, zanim nie trafią do szpitala. Sztuczną krew można przenosić w torbie lekarskiej, nie wymaga ona przechowywania w niskich temperaturach. Jej cząsteczki łączą się ze sobą, tworząc drzewopodobną rozgałęzioną strukturę. Kształt i wymiary elementów morfotycznych są bardzo zbliżone do oryginału. Próbka prototypu sztucznej krwi trafi na wystawę w Muzeum Nauk w Londynie, która rozpocznie się 22 maja. Będzie ona częścią ekspozycji poświęconej historii plastików. Naukowcy szukają dalszych źródeł finansowania, aby stworzyć końcowy prototyp, nadający się do prób biologicznych.