Znajdź zawartość

Podczas polowania palczak madagaskarski, zwany też aj-ajem, rozgrzewa swój zakończony hakowatym pazurem długi środkowy palec. Palec ten służy zwierzęciu do opukiwania pni drzew, głównie bambusów, i wydłubywania owadów oraz larw. Zdjęcia termograficzne ujawniły, że normalnie dziwny palec aj-aja jest chłodniejszy od pozostałych, ale podczas żerowania jego temperatura rośnie nawet o 6 stopni Celsjusza. Naukowcy z Darmouth University, studentka Gillian Moritz i nadzorujący jej prace dr Nathaniel Dominy, uważają, że utrzymując niższą temperaturę cienkiego palca, aj-aj oszczędza energię. To uderzające, o ile chłodniejszy był 3. palec, gdy zwierzę go nie używało i jak szybko ogrzewał się, gdy aj-aj aktywnie poszukiwał pokarmu. Sądzimy, że stosunkowo niskie temperatury nieużywanego palca są związane z jego budową. [Jest długi i cienki], co skutkuje dość wysokim stosunkiem powierzchni do objętości, a to utrudnia utrzymanie ciepła - opowiada Moritz. By palec nadawał się do wykonywania swoich zadań i był wrażliwy na drgania, w jego skórze musi się znajdować wiele mechanoreceptorów. Ze względu na zaangażowanie "specjalistycznej aparatury", posługiwanie się środkowym palcem musi być kosztowne z energetycznego punktu widzenia, a przy niższych temperaturach otoczenia, przez gęsto rozmieszczone receptory ucieka sporo ciepła. Moritz podaje 2 wyjaśnienia, w jaki sposób palczak madagaskarski reguluje ciepłotę palca. Pierwsza teoria bazuje na rozszerzaniu i kurczeniu naczyń, które dostarczają do niego krew. Druga hipoteza, również związana z naczyniami, jest taka, że chroniąc wyjątkowo długi palec przed uszkodzeniami, podczas poruszania się i w okresach nieaktywności aj-aj wygina go mocno do tyłu. Prowadzi to do zaciśnięcia tętnicy, a ponieważ dopływa mniej krwi, temperatura palca spada. W ramach studium Amerykanie obserwowali podczas różnych czynności 8 palczaków madagaskarskich. Okazało się, że gdy staw śródręczno-paliczkowy rozciągał się wskutek odginania nieużywanego "przyrządu", temperatura wydłużonego palca była, w porównaniu do innych palców, niższa o ok. 2,3 st. Celsjusza. Kiedy staw zginał się podczas opukiwania, ogrzewał się średnio o 2 stopnie. Podczas gdy temperatura innych palców pozostawała niezmienna, ciepłota wyspecjalizowanego palca zmieniała się czasem nawet o 6 stopni.

Amerykanie opracowali bandaż, który stymuluje i kieruje wzrostem naczyń krwionośnych na powierzchni rany. Bandaż, nazywany pieczęcią mikrowaskularną, zawiera żywe komórki, które dostarczają czynniki wzrostu do uszkodzonych tkanek według z góry zaplanowanego wzorca. Po tygodniu wzór pieczątki znajduje już odzwierciedlenie w układzie naczyń. Wszystkie rodzaje tkanek, jakie chcielibyśmy odbudować, z kośćmi, mięśniami czy skórą włącznie, są bardzo unaczynione. Jednym z większych wyzwań w odtwarzaniu sieci waskularnej jest metoda kontrolowania wzrostu i rozmieszczenia przestrzennego nowych naczyń - podkreśla prof. Hyunjoon Kong z University of Illinois. Inni badacze umieszczali czynniki wzrostu w materiałach do pokrywania ran. Akademicy z Illinois jako pierwsi zastosowali w pieczęci żywe komórki, które zapewniają dostawy czynników wzrostu stale i w ukierunkowany sposób. Pieczątka ma szerokość ok. 1 cm. Utworzono ją z warstw poli(tlenku etylenu). Ponieważ jest porowata, mogą przez nią przepływać różne cząsteczki. Kanaliki kierują ruchem większych molekuł, np. czynników wzrostu. Zespół Konga testował pieczątkę na kurzym embrionie. Po tygodniu udało się uzyskać żądany wzorzec naczyń. Gdzie będzie można zastosować wynalazek naukowców? Jak sami twierdzą, do utworzenia obejścia zaczopowanego naczynia czy zwiększenia unaczynienia tkanek ze słabym przepływem krwi.

Podczas badań na zwierzęcym modelu raków gruczołu sutkowego i prostaty odkryto, że zastrzyki z dopaminy zwiększają napływ krwi do guza, 2-krotnie podwajając stężenie leku przeciwnowotworowego w obrębie jego tkanek. Nasilony przepływ krwi zwiększa także dostawy tlenu do zmienionej chorobowo tkanki, co z kolei poprawia skuteczność chemio- i radioterapii. Zespół z OSUCCC – James (Ohio State University Comprehensive Cancer Center – Arthur G. James Cancer Hospital) odkrył, że działając za pośrednictwem receptorów dopaminowych D2, dopamina odgrywa ważną rolę w podtrzymywaniu prawidłowej budowy naczyń krwionośnych. D2 występują w normalnych komórkach naczyń - perycytach oraz komórkach nabłonka. Nie stwierdzono obecności neuroprzekaźnika w komórkach naczyń guzów. Nasze studium sugeruje wykorzystanie dopaminy w leczeniu nowotworów i być może innych zaburzeń, w przypadku których normalizacja dysfunkcjonalnych naczyń krwionośnych potencjalnie nasili reakcje terapeutyczne - tłumaczy dr Sujit Basu, dodając, że dopamina i jej pochodne są już i tak wykorzystywane w szpitalach, nie trzeba by więc planować terapii od strony logistyki czy zajmować się jej bezpieczeństwem. Basu podkreśla, że naczynia wewnątrz guza są nieprawidłowo zbudowane, w dodatku tworzą chaotyczną i nieszczelną sieć, ograniczając w ten sposób dopływ krwi z tlenem i ewentualnych leków. Akademicy stwierdzili, że dopamina normalizuje budowę naczyń guza. Po iniekcji neuroprzekaźnika naczynia zarówno raka piersi, jak i prostaty zaczynały przypominać prawidłowe naczynia pod względem architektury i szczelności. Wcześniejsze potraktowanie tkanki antagonistą receptorów dopaminowych eliminowało to zjawisko. Podskórne guzy ludzkiego raka jelita grubego, które poddano ekspozycji na dopaminę i fluorouracyl (5-FU), akumulowały 2-krotnie więcej preparatu niż myszy leczone wyłącznie 5-FU. W dodatku guzy tych pierwszych miały wielkość ok. 1/3 zmian z grupy kontrolnej.

Oprogramowanie opracowane dzięki amerykańskiemu Biuru Badawczemu Marynarki Wojennej (Office of Naval Research, ONR), które ma służyć do odszukiwania min morskich, może pomóc lekarzom w identyfikowaniu i klasyfikowaniu komórek powiązanych z nowotworami. Wyniki są spektakularne. To może dużo zmienić w dziedzinie badań medycznych - uważa dr Larry Carin z Duke University, twórca technologii. Naukowcy podkreślają, że problemy napotykane przez lekarzy analizujących zdjęcia ludzkich komórek są zaskakująco podobne do wyzwań stojących przed żołnierzami szukającymi min morskich. Badając tkanki, lekarze muszą się przekopać przez setki mikroskopowych zdjęć i obrazów, które obejmują miliony komórek. Aby wskazać interesujące ich cele, wykorzystują zestaw oprogramowania do analizy obrazu FARSIGHT (Fluorescence Association Rules for Quantitative Insight). Ufundowany przez DARPA i Narodowe Instytuty Zdrowia FARSIGHT identyfikuje komórki na podstawie przykładów oznaczonych na początku przez badającego. Niestety, wyniki mogą być obarczone błędem, ponieważ program taguje, bazując na małej próbie sugestii człowieka. Gdy jednak do FARSIGHT doda się uczące się algorytmy Carina, trafność identyfikacji komórek wzrasta. Dzięki poprawionej technologii laborant musi na wstępie oznaczyć mniej próbek, ponieważ algorytm automatycznie wybiera najlepsze przykłady, na podstawie których program będzie się uczył. Zespół z Uniwersytetu Pensylwanii wykorzystuje zaimplementowane w FARSIGHT nowe algorytmy do badania guzów z nerek. Skupiając się na komórkach śródbłonka, które tworzą naczynia zaopatrujące guzy w tlen i składniki odżywcze, naukowcy mogą ulepszyć leki na poszczególne typy raka nerkowokomórkowego. Z programem, który nauczył się wychwytywać komórki śródbłonka, udało nam się zautomatyzować ten proces. Wydaje się, że jest on wysoce dokładny. Teraz możemy zacząć badać komórki śródbłonka ludzkich nowotworów, czyli coś, co było dotąd niemożliwe z powodu stopnia trudności i pracochłonności - wyjaśnia dr William Lee. By ręcznie znaleźć wszystkie komórki śródbłonka w 100 zdjęciach, patolog potrzebuje dni, a nawet tygodni. Poprawiony FARSIGHT zrobi to samo w ciągu paru godzin. Pierwotnie algorytmy do aktywnego uczenia ONR miały sprawić, by roboty do wyszukiwania min morskich zachowywały się przy kłopotach z klasyfikacją obiektów bardziej jak ludzie. Dysponując przykładami zaznaczonymi przez człowieka, robot mógłby sam podjąć trafną decyzję, dzięki czemu nie trzeba by wysyłać na misję nurków.

Niewykluczone, że w przyszłości uszkodzone naczynia krwionośne będą nam naprawiać samonapędzające się mikromaszyny przypominające pająki. Stworzył je Ayusman Sen z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii. W jego wydaniu składają się one z podzielonych na połówki złotą i krzemionkową sfer. Sfery o średnicy mniejszej niż jeden mikrometr są napędzane za pomocą dołączonego do połówki z ditlenku krzemu katalizatora Grubbsa. Po umieszczeniu "pająków" w roztworze norbornenu (monomeru) katalizator Grubbsa przyspiesza reakcję metatetycznej polimeryzacji cykloolefin z otwarciem pierścienia (ROMP), w wyniku której z norbornenu powstaje polinorbornen. Ostatecznie wokół złotej połówki znajduje się o wiele więcej monomeru. Wzrost gradientu osmotycznego prowadzi do przepływu rozpuszczalnika na złotą stronę (naukowcy wyliczają, że wskaźnik dyfuzji wzrasta nawet do 70%), co skutkuje wprawieniem sfery w ruch. Sen i inni kontrolowali ruch sfer, umieszczając w rogach zbiornika grudki żelu nasączonego norbornenem. W przyszłości Amerykanie chcą opracować mikropająki, które będą napędzane związkami występującymi w ludzkim organizmie, np. glukozą. Sen widzi dla nich różne zastosowania: od sklejania szczelin w ścianie naczyń po wykrywanie nowotworów.

Amerykańsko-niemiecko-francuski zespół naukowców opracował nową metodę defibrylacji, podczas której zużywa się o 84% mniej energii, co ogranicza bolesność i uszkodzenia powodowane przez ten zabieg. W zdrowym sercu pobudzenie elektryczne rozprzestrzenia się w mięśniu w uporządkowany sposób, co pozwala zachować regularność cykli skurczów i rozkurczów. Kiedy jednak impulsy elektryczne przemieszczają się przez serce chaotycznie, uderzenia stają się nieregularne, a upośledzenie funkcji tłoczącej pozbawia organizm odpowiednich dostaw świeżej krwi. Najpowszechniejszym na świecie zaburzeniem rytmu serca jest migotanie przedsionków. Występuje głównie u osób powyżej 50. roku życia. Często są one poddawane defibrylacji, kiedy na mięsień sercowy działa się krótkotrwałym impulsem elektrycznym, niezsynchronizowanym z sygnałami EKG. W przypadku poważnych zaburzeń rytmu serca to jedyna skuteczna metoda przywrócenia rytmu zatokowego, ale zabieg jest bolesny i może uszkadzać okoliczne tkanki. Nowa metoda, której nadano nazwę LEAP (od ang. Low-Energy Anti-fibrillation Pacing), bazuje na wykorzystaniu cewnika. Dzięki niemu można zadziałać na mięsień serią 5 słabych impulsów elektrycznych, rezygnując tym samym ze stymulacji przez klatkę piersiową. Zaledwie chwilę później serce znowu bije regularnie – podkreśla jeden ze współautorów badania Stefan Luther z Instytutu Dynamiki i Samoorganizacji Maxa Plancka (MPI DS). Energia działająca na serce w ramach jednego impulsu jest średnio o 84% mniejsza niż przy konwencjonalnych metodach – dodaje Flavio Fenton z Uniwersytetu Cornella. Robert Gilmour, również z Uniwersytetu Cornella, podkreśla, że choć defibrylacja i LEAP wydają się na pierwszy rzut oka działać tak samo, de facto pobudzają w sercu zupełnie inne mechanizmy. Klasyczny defibrylator stymuluje wszystkie komórki narządu w tym samym czasie. Przez krótką chwilę nie mogą przekazywać żadnych impulsów elektrycznych; zagrażająca życiu chaotyczna aktywność zostaje zatrzymana. Później serce zaczyna bić normalnie, miarowo. Sytuację można porównać do zrestartowania komputera. Nowa metoda zatrzymuje chaotyczną aktywność serca krok po kroku. Podczas eksperymentów i komputerowych symulacji akademicy wykazali, że źródeł synchronizujących fal można poszukać w niejednorodności (heterogeniczności) budowy serca, a zwłaszcza w takich elementach, jak naczynia. Słabe impulsy elektryczne wystarczą, by uzyskać wirtualne elektrody, które pobudzą komórki w regionie [wprowadzenia cewnika] – opowiada Eberhard Bodenschatz z MPI DS. Z każdym impulsem pobudzeniu ulegają kolejne elementy serca, aż chaotyczna aktywność zostaje całkowicie zatrzymana.

Smarowanie miejsca po ugryzieniu węża maścią z nitrogliceryną (triazotanem glicerolu) do 50% wydłuża czas przeżycia ofiary. Studium naukowców z University of Newcastle w Nowej Południowej Walii wykazało, że maść spowalnia transport toksyny przez układ limfatyczny do krwiobiegu. Prof. Dirk van Helden podkreśla, że daje to ofierze dodatkowy czas potrzebny do uzyskania pomocy. Wiele toksyn jadu węży nie wnika bezpośrednio do krwiobiegu, ale ulega zaabsorbowaniu i przemieszcza się w naczyniach limfatycznych, nim wniknie do naczyń w pobliżu serca. Australijczycy prowadzili badania z imitacją jadu na 15 zdrowych ludziach. Jadopodobną substancję wstrzyknięto w ich stopę i mierzono czas, po jakim dotrze ona do węzła chłonnego w pachwinie. Eksperyment powtórzono, lecz tym razem minutę po zastrzyku na ranie rozprowadzono maść z nitrogliceryną. Okazało się, że czas przejścia toksyny przez układ limfatyczny zwiększył się z 13 do 54 minut. Gdy badania powtórzono z prawdziwym jadem na szczurach, uzyskano podobne rezultaty. Maść nie dezaktywuje jadu. W Australii może być zalecana do stosowania w połączeniu z istniejącymi rozwiązaniami, takimi jak bandażowanie uciskowe z unieruchomieniem [...]. Maść może być szczególnie użyteczna dla ofiar w odległych rejonach [także tych ugryzionych w tułów i głowę]. Prof. van Helden ujawnia, że każdego roku ukąszenia węży prowadzą do 100 tys. zgonów i 400 tys. amputacji na całym świecie. Na szczęście ustalenia jego zespołu przydadzą się w przypadku wielu różnych gatunków węży. Naukowcy z antypodów cieszą się z odkrycia potencjału substancji należących do grupy donorów tlenku azotu. Dzięki ich dociekliwości wiemy, że tlenek azotu(II) spowalnia mechanizm pompujący układu limfatycznego. Dywagowaliśmy, że zaaplikowany powierzchniowo czynnik uwalniający NO może spowolnić czas transportu limfatycznego i przedostania się jadu do krążenia, opóźniając początek toksyczności. Teraz mamy już do czynienia z potwierdzonymi faktami, które w przyszłości zapewne uratują życie wielu osobom.

Macica nie jest tylko pojemnikiem na dziecko. Co więcej, to ona w dużej mierze decyduje, które zarodki ulegną zagnieżdżeniu. Okazuje się, że kobiety z większą gotowością macicy łatwiej zachodzą w ciążę, ale i częściej dochodzi u nich do poronień (PLoS One). Jan Brosens z Imperial College London zauważył, że wiele kobiet, u których występowały wielokrotne poronienia, zachodziło w ciążę niezwykle szybko, tj. po 1-2 miesiącach prób. Brytyjczyk dodaje też, iż wyniki niektórych badań sugerowały, że zarodki zaimplantowane poza normalnym okresem receptywności macicy częściej ulegają poronieniu. Zespół pobrał komórki z macic kobiet, które poroniły i kobiet, u których nigdy do tego nie doszło. Naukowcy chcieli określić ekspresję regulującej gotowość macicy prokinetycyny-1 (PROK1; zwanej także endokrynnym czynnikiem wzrostu śródbłonka naczyń, ang. endocrine gland-derived VEGF) oraz poziom prolaktyny – hormonu stanowiącego marker tzw. decydualizacji, obejmującej wzrost nowych naczyń krwionośnych i pogrubienie ściany macicy. Okazało się, że ekspresja PROK1 była wyższa u kobiet, które poroniły, poza tym utrzymywała się ona dłużej, co sugeruje, że okienko implantacyjne ulegało w ich przypadku rozciągnięciu w czasie. Brytyjczycy ustalili także, że panie te wytwarzały mniej prolaktyny. Pogłębione badania wykazały, że nieprawidłowa decydualizacja negatywnie oddziaływała na sygnalizację między embrionem a macicą w okresie zagnieżdżania. Niewykluczone też, iż zaburzała proces tworzenia się łożyska. Wg Brosensa, macice kobiet, u których zachodzi opisywane zjawisko, są mniej wybiórcze, jeśli chodzi o zarodki i pozwalają na implantację nawet tych wadliwych. Później jednak i tak dochodzi do spontanicznego poronienia. Dotąd naukowcy i lekarze uważali, że poronienia są skutkiem defektów płodów, reakcji immunologicznej lub nieprawidłowego (nadmiernego) krzepnięcia u matki.

Dwa kieliszki szampana dziennie korzystnie wpływają na serce i krążenie. Dzieje się tak, ponieważ szlachetne bąbelki poprawiają działanie naczyń krwionośnych. Szampan w umiarkowanych ilościach zwiększa dostępność tlenku azotu (II). Związek ten reguluje napięcie naczyń krwionośnych, a zatem i ciśnienie tętnicze. Po wypiciu lampki szampana do krwi dostają się polifenole. Wszystko wskazuje na to, że spowalniają naturalny proces usuwania NO, przez co tlenek może dłużej działać na naczynia. Wysokie stężenia tego związku nie tylko poprawiają krążenie, ale i zmniejszają ciśnienie oraz ryzyko tworzenia się groźnych dla życia zakrzepów. Zmniejsza się prawdopodobieństwo wystąpienia chorób sercowo-naczyniowych czy udarów, ale naukowcy z Reading podkreślają, że trzeba jeszcze przeprowadzić badania nad długofalowym wpływem codziennego picia szampana. Nasze badania pokazały, że picie ok. dwóch kieliszków szampana może mieć korzystny wpływ na działanie naczyń krwionośnych, na podobnej zasadzie jak czerwone wino - podsumowuje dr Jeremy Spencer.

Naukowcy z University of Buffalo testują hipotezę włoskiego badacza doktora Paola Zamboniego, że 90% przypadków stwardnienia rozsianego (łac. sclerosis multiplex, SM) to skutek zwężenia naczyń krwionośnych mózgu. Wg niego, widać je na skanach. Pracownik Uniwersytetu w Ferrarze przeprowadził już w kilku przypadkach przypominające angioplastykę operacje usunięcia zatorów. Ponoć zniknęła po nich większość objawów choroby. Amerykanie chcą powtórzyć jego wcześniejsze badania. W ten sposób zamierzają potwierdzić lub obalić naukowe podstawy tej metody terapii. Członkowie zespołu doktora Roberta Zivadinova planują zebrać grupę 1100 pacjentów ze stwardnieniem rozsianym i 600-osobową grupę kontrolną, składającą się z ludzi zdrowych lub mających schorzenia neurologiczne inne niż SM. Za pomocą USG dopplerowskiego będą skanować ochotników, poszukując ewentualnych przewężeń naczyń szyi i śródczaszkowych. Jeśli uda się potwierdzić teorię chronicznej mózgowo-rdzeniowej niewydolności naczyniowej Zamboniego, rozumienie stwardnienia rozsianego zmieni się radykalnie. Teraz największy nacisk kładzie się bowiem na nieprawidłową reakcję immunologiczną. Włoch twierdzi, że zatory są raczej przyczyną, a nie skutkiem SM. Pozwalają one, by żelazo z krwi przenikało do tkanki mózgu i uszkadzało ją. Na razie minęło 10 miesięcy. Jeśli nic się nie stanie w ciągu następnych 2-3 lat, będzie można powiedzieć, że metoda działa – uważa Kevin Lipp, Amerykanin, który po zoperowaniu przez Zamboniego nie ma jak dotąd żadnych symptomów SM.