Znajdź zawartość
Wyświetlanie wyników dla tagów 'niedotlenienie' .
Znaleziono 16 wyników
-
Naukowcy z Uniwersytetu w Bristolu twierdzą, że to mózg, a nie serce odpowiada za nadciśnienie. Dr Hidefumi Waki zidentyfikował nieznaną dotąd funkcję białka JAM-1, które występuje w ścianach naczyń krwionośnych mózgu. Okazało się, że wychwytuje ono białe krwinki. Kiedy tak się stanie, może się rozwijać utrudniający dopływ krwi do mózgu stan zapalny, a w konsekwencji niedotlenienie (wg pisma Hypertension). Badacze uważają, że udało im się wykazać, że nadciśnienie to choroba naczyniowa mózgu, a nie, jak wcześniej sądzono, serca. Jeden z członków zespołu, profesor Julian Paton, podkreśla, że kontrowersyjne odkrycie doprowadzi do opracowania nowych metod leczenia. Przyglądaliśmy się nowym sposobom leczenia pacjentów, którzy nie reagują na konwencjonalną terapię nadciśnienia, za pomocą leków zmniejszających stan zapalny i zwiększających przepływ krwi przez mózg. Przyszłym wyzwaniem będzie zrozumienie rodzaju stanu zapalnego [...], tak byśmy wiedzieli, jakich leków użyć i na co je ukierunkować. JAM-1 dostarcza nam nowych wskazówek, jak poradzić sobie z nadciśnieniem.
-
Zmora otyłych: cząsteczka, która zapobiega spalaniu tłuszczu
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Zdrowie i uroda
HIF-1 - czynnik indukowany przez hipoksję - był dotąd znany jako jedno z najważniejszych białek odpowiedzialnych za odpowiedź komórki na brak tlenu. Najnowsze badania zespołu z Politechniki Federalnej w Zurychu pokazują, że HIF-1 hamuje także spalanie tłuszczu, co sprzyja otyłości. Szwajcarzy wykazali, że HIF-1 jest aktywny w adipocytach białej tkanki tłuszczowej. To sprawia, że tłuszcz nie znika nawet po zmianie diety. Wysokie stężenia czynnika indukowanego przez hipoksję występują u pacjentów z masywną otyłością. Na szczęście proces jest odwracalny. HIF-1 zawsze pojawia się, gdy tkanka znacznie powiększa się w krótkim czasie i staje się przez to niedotleniona. Odnosi się to zarówno do tkanki nowotworowej, jak i tłuszczu brzusznego. Mechanizm HIF-1 występuje u wszystkich kręgowców i we wszystkich typach komórek. Indukując wytwarzanie wielu cytokin, m.in. VEGF (czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego), pozwala komórce przetrwać w warunkach hipoksji. Ponieważ mitochondria uzyskują energię w czasie utleniania, komórki przestawiają się na glikolizę. Zespół Wilhelma Kreka wykazał, że podjednostka α białka HIF-1 jest krytyczna dla podtrzymania otyłości i związanych z nią patologii, w tym nietolerancji glukozy, insulinooporności i kardiomiopatii. HIF-1α wykonuje swe zadanie, hamując beta-oksydację kwasów tłuszczowych w macierzy mitochondriów (w procesie tym powstają równoważniki redukcyjne służące do uzyskania w łańcuchu oddechowym magazynującego energię ATP). Udaje się to m.in. dzięki transkrypcyjnej represji enzymu sirtuiny-2, która przekłada się na obniżoną ekspresję genów beta-oksydacji i mitochondriów. Szwajcarzy prowadzili badania na myszach, którym podawano wyłącznie wysokotłuszczową karmę. Gdy zwierzęta w krótkim czasie znacznie przytyły, w ich tkance tłuszczowej wykryto duże stężenia HIF-1. Oznacza to, że wskutek kiepskiego krążenia jej komórkom zaczęło doskwierać niedotlenienie. Gdy HIF-1 "wyłączono", myszy przestały tyć, nawet gdy ich dieta nadal obfitowała w tłuszcze. Kiedy zwierzęta przestawiano na zwykłą karmę, zaczęły chudnąć. Znikał nawet tłuszcz zgromadzony wokół serca. W dodatku nie był on przenoszony na inne narządy. W próbkach tkanki tłuszczowej pobranych od otyłych i szczupłych ludzi zaobserwowano ten sam wzorzec. U badanych z nieprawidłową wagą ciała stężenie HIF-1 było wysokie, a SIRT-2 niskie. U osób z prawidłową wagą wykrywano jedynie śladowe ilości HIF-1 (prawdopodobnie dlatego, że warunkach prawidłowego poziomu tlenu - normoksji - produkowany przez komórkę HIF-1α powinien być degradowany przez układ proteosomów). Ponieważ HIF-1 nie eliminuje enzymu SIRT-2 całkowicie, jego chemiczna aktywacja u pacjentów z nadwagą/otyłością mogłaby wymusić spalanie kwasów tłuszczowych. -
Naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego w St. Louis wykazali, że wykorzystując białko Nmnat1, można zapobiec uszkodzeniom mózgu występującym u dzieci z porażeniem mózgowym (Proceedings of the National Academy of Sciences). Amerykanie zademonstrowali, że u nowo narodzonych myszy wysokie stężenia Nmnat1 znacznie zmniejszają uszkodzenia mózgu, do których dochodzi przy ograniczeniu przepływu krwi i niedotlenieniu. Członkowie zespołu mają nadzieję, że ich odkrycia przydadzą się nie tylko przy leczeniu porażenia mózgowego, ale i pacjentów po udarach czy z parkinsonizmem i alzheimeryzmem. W normalnych warunkach mózg może sobie poradzić z czasowym zaburzeniem dopływu krwi lub niedotlenieniem, ale gdy występują one łącznie przez dostatecznie długi czas, może dojść do długoterminowej niepełnosprawności, a nawet śmierci. Jeśli zastosujemy lek, który uruchomi ten sam ochronny szlak co Nmnat1, będzie się dało zapobiec uszkodzeniu mózgu w różnych chorobach, także neurodegeneracyjnych - tłumaczy dr David M. Holtzman. Akademicy nie wiedzą, na czym polega zabezpieczający wpływ Nmnat1, ale podejrzewają, że białko blokuje działanie neuroprzekaźnika kwasu glutaminowego. Uważają tak, bo uszkodzone lub pozbawione tlenu neurony wydzielają kwas glutaminowy, który może nadmiernie stymulować i zabijać sąsiednie komórki. Po raz pierwszy ochronny wpływ Nmnat1 zaobserwował przed 5 laty dr Jeff Milbrandt, który wykazał, że białko może zapobiegać uszkodzeniom nerwów obwodowych w kończynach. Dr Phillip Verghese z laboratorium Holtzmana postanowił potem sprawdzić, czy podobny efekt wystąpi także w mózgu. Ekipa z St. Louis porównywała skutki ograniczenia przepływu krwi i niedotlenienia u zwykłych myszy i gryzoni zmodyfikowanych genetycznie w taki sposób, by w ich organizmie powstawało więcej białka Nmnat1. Po 6 godzinach u zwierząt z nadmiarem Nmnat1 występowało znaczne ograniczenie uszkodzenia mózgu. Kiedy tydzień później naukowcy oceniali zakres atrofii mózgu, zauważyli, że u myszy z ponadprzeciętnym poziomem Nmnat1 występowało mniej uszkodzeń w kluczowych rejonach, takich jak hipokamp czy kora (ulegają one zniszczeniu w porażaniu mózgowym). Późniejsze badania za pomocą rezonansu magnetycznego zademonstrowały, że Nmnat1 może chronić jeszcze lepiej niż początkowo sądzono. Na skanach gryzoni z podwyższonym stężeniem Nmnat1 widać było bowiem niewiele albo nie widać było żadnych uszkodzeń mózgu. Holtzman wyjaśnia, że Nmnat1 zapobiega nekrozie - czyli gwałtownej śmierci komórek. Z podobnym mechanizmem mamy do czynienia podczas udaru niedokrwiennego. Umierające neurony zalewają swoje otoczenie kwasem glutaminowym, który uszkadza kolejne komórki. Zespół z St. Louis odtworzył te warunki w probówce. Po dodaniu Nmnat1 ginęło mniej neuronów. Jak widać, możliwości wykorzystania tego białka w terapii i prewencji są naprawdę duże.
-
By zwiększyć siłę oddziaływania radio- i chemioterapii, opracowano miniaturowy generator tlenu, który wszczepia się do guzów litych. Jego autorem jest prof. Babak Ziaie z Purdue University. Ziaie od lat pracuje nad różnego rodzaju urządzeniami medycznymi, głównie dla onkologów. Przed prawie 2 laty zaproponował magnetyczny ferropapier. Przewidywano, że zostanie on wykorzystany np. do budowy miniaturowych silników dla narzędzi chirurgicznych, niewielkich nożyczek do cięcia komórek czy niezwykle małych głośników. W 2008 r. w jego laboratorium pracowano nad uproszczoną wersją dozymetru, by lekarze mogli precyzyjnie określić ilość promieniowania, jaką podczas radioterapii zaaplikowano guzowi. Najnowsza technologia Amerykanów jest przeznaczona dla guzów litych, w których centrum naturalnie występują niewielkie stężania tlenu. To niekorzystne zjawisko, ponieważ skuteczna radioterapia wymaga tlenu. To właśnie z tego powodu niektóre hipoksyczne [niedotlenione] obszary trudno zabić. Raki trzustki i szyjki macicy są chronicznie hipoksyczne. Jeśli wygeneruje się tlen, można jednak zwiększyć skuteczność radio- i chemioterapii – wyjaśnia Ziaie. W niektórych komórkach nowotworowych mamy do czynienia z chroniczną hipoksją, ponieważ znajdują się one zbyt daleko od naczynia krwionośnego. Są promieniooporne, ponieważ brakuje w nich tlenu odpowiedzialnego za utrwalanie wywołanych promieniowaniem uszkodzeń DNA. Wszczepialny mikrogenerator tlenu rozwiązuje ten problem. Urządzenie otrzymuje sygnały ultradźwiękowe i wykorzystuje niewielkie napięcie do elektrolizy wody do tlenu i wodoru. Umieszczamy urządzenie wewnątrz guza i wystawiamy go na oddziaływanie ultradźwięków. Energia ultradźwięków zasila aparat, pozwalając uzyskać tlen. Urządzenie skonstruowano w Centrum Nanotechnologii Bircka Purdue University. Przetestowano je na rakach trzustki zaimplantowanych myszom. Okazało się, że w grupie eksperymentalnej guzy kurczyły się szybciej niż u gryzoni przechodzących standardowe leczenie. Aparat ma nieco poniżej 1 cm długości. Wprowadza się go do guza za pomocą igły do biopsji hipodermicznej. Ze szczegółowymi wynikami badań można się zapoznać na łamach pisma Transactions on Biomedical Engineering.
-
Mieszkający wyżej częściej popełniają samobójstwo
KopalniaWiedzy.pl dodał temat w dziale Nauki przyrodnicze
Analiza danych dotyczących śmiertelności w różnych hrabstwach USA wykazała, że istnieje związek między mieszkaniem wyżej nad poziomem morza a ryzykiem samobójstwa. Podobny wniosek można było wyciągnąć zarówno w samobójstwach z użyciem broni palnej (59% wszystkich samobójstw), jak i w pozostałych przypadkach skutecznego targnięcia się na własne życie. Wyniki studium ukazały się w styczniowym wydaniu pisma High Altitude Medicine & Biology. Naukowcy analizowali dane dotyczące przyczyn śmierci w latach 1979-1998 ze wszystkich 2584 amerykańskich hrabstw. Okazało się, że jako grupa ludzie z większych wysokości znacznie częściej (różnica była istotna statystycznie) popełniali samobójstwo. Związek między wysokością n.p.m. a ryzykiem samobójstwa utrzymywał się nawet po uwzględnieniu znanych czynników ryzyka odebrania sobie życia, tj. wieku powyżej 50 lat, przynależności do rasy białej, bycia mężczyzną, średniego dochodu w gospodarstwie domowym oraz gęstości zaludnienia w hrabstwie. Jeśli mechanizmem stojącym za związkiem samobójstwo-wysokość byłoby niedotlenienie, należałoby się spodziewać, że na większych wysokościach nasilone zaburzenia nastroju mogą wystąpić u osób z zespołem bezdechu sennego lub u palących umiarkowanie bądź bardzo dużo. Co ciekawe, podwyższone ryzyko samobójstwa na wysokościach nie współwystępuje z ogólnym wzrostem śmiertelności z jakiegokolwiek powodu na terenach znajdujących się wyżej n.p.m. Amerykanie stwierdzili wręcz, że ogólna śmiertelność jest tam niższa. Barry Brenner, David Cheng, Sunday Clark i Carlos A. Camargo junior zwrócili uwagę na wcześniejsze wstępne badania, z których wynikało, że istnieje związek między średnią wysokością a wskaźnikiem samobójstw w 48 stanach kontynentalnych. Ponieważ wewnątrz pojedynczego stanu mogą wystąpić spore różnice w wysokości, zespół przeanalizował wszystkie hrabstwa USA. Informacje dotyczące wysokości hrabstw uzyskano od United States Geological Survey (USGS). -
Nowe studium naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego rzuca nieco światła na ludzką zdolność przystosowania się do niedotlenienia. Dobierając przez 200 pokoleń muszki owocowe (Drosophila melanogaster) odporne na hipoksję, specjaliści zademonstrowali towarzyszące temu trwałe zmiany w genomie. Niedotlenienie wiąże się nie tylko z przebywaniem na dużych wysokościach (chorobą wysokościową) czy schodzeniem głęboko pod wodę. Występuje też przy zawale, udarze czy schorzeniach układu oddechowego, które ograniczają ilość tlenu docierającego do narządów wewnętrznych. Akademicy zdecydowali się na badanie owocówek, ponieważ ich mechanizmy molekularne są bardzo podobne do ludzkich. Uzyskane po 200-pokoleniowej hodowli owady tolerowały śmiertelne w normalnych warunkach niedotlenienie. Co więcej, przekazywały tę cechę potomstwu. Utrzymywała się ona nawet przy braku stresu wywołanego niedotlenieniem. Sugeruje to, że w grę wchodzi mechanizm genetyczny, a nie fizjologiczny. Zespół doktora Gabriela G. Haddada porównywał genomy specjalnie dobieranych D. melanogaster i grupy kontrolnej. W ten sposób wskazano specyficzne regiony DNA, głównie na chromosomie X, które odpowiadały za oporność na niedotlenienie. Kilka z tych regionów zawierało geny kontrolujące szlak sygnalizacyjny Notch. Jest on wykorzystywany przez różnorodne organizmy do regulowania przeznaczenia linii komórkowych. Wcześniej wykazano, że szlak ten jest nadmiernie aktywowany zarówno u niedotlenionych owocówek, jak i myszy. Aby potwierdzić, że rzeczywiście korzystne zmiany dotyczą właśnie Notch, Amerykanie zastosowali inhibitor gamma-sekretazy o nazwie DAPT. Zabieg ten znacznie zmniejszył przeżywalność przedstawicieli tolerującego hipoksję szczepu. Naukowcy stwierdzili również, że muszki bez mutacji lub z mutacjami prowadzącymi do ubytku funkcji (ang. loss-of-function mutation) wykazywały znaczny spadek tolerancji na hipoksję. Dla odmiany mutacje polegające na nabyciu funkcji (ang. gain-of-function mutation) bardzo zwiększały zdolność tolerowania niedotlenienia. Potwierdziliśmy, że wynikiem długoterminowego wystawienia na wpływ niedotlenienia są zmiany w DNA, a nie tylko w ekspresji genów – podsumowuje Haddad.
-
Bezdech senny może prowadzić do zmian metabolicznych zwiększających insulinooporność. Naukowcy z Centrum Medycznego Uniwersytetu w Pittsburghu opowiadają, że u myszy typowa dla bezdechu przerywana hipoksja (niedotlenienie) powodowała spadek wrażliwości na insulinę, podobnego zjawiska nie obserwowano jednak przy chronicznym niedotlenieniu, charakterystycznym m.in. dla choroby wysokościowej. Dr Euhan John Lee i zespół chcieli sprawdzić, czy przerywana (intermittent hypoxia, IH) i chroniczna hipoksja (chronic hypoxia, CH) wywierają inny wpływ na metabolizm. Wrażliwość na produkowany przez trzustkę hormon oceniano metodą hiperinsulinemicznej klamry metabolicznej. Przy tym schemacie za pomocą wlewów dożylnych do organizmu wprowadza się glukozę oraz insulinę. Wrażliwość na insulinę określa się, mierząc, ile w danym czasie potrzeba cukru, aby skompensować zwiększone stężenie hormonu. W scenariuszu IH dorosłe samce gryzoni przez 7 godzin doświadczały wahań stężenia tlenu. Raz na minutę stężenie tlenu osiągało minimum w wysokości 5%. Przy wariancie CH zawartość tlenu w atmosferze wynosiła stale 10%. Wyniki obu grup zestawiano z reprezentantami grupy kontrolnej. W porównaniu do zwierząt kontrolnych, u myszy IH zaobserwowano upośledzoną tolerancję glukozy i zmniejszoną wrażliwość na insulinę. W grupie CH obserwowano natomiast wyłącznie spadek tolerancji glukozy, ale już nie wrażliwości na hormon. Wiedząc, że zarówno przerywana, jak i chroniczna hipoksja prowadzą do stresu indukowanego niedotlenieniem, który moduluje homeostazę glukozy i insuliny, Amerykanie nie spodziewali się, że w warunkach CH nie pojawi się insulinooporność. Lee spekuluje, że nasilone powstawanie wolnych rodników tlenowych, uruchomienie prozapalnych szlaków metabolicznych, nasilona aktywność układu sympatycznego (współczulnego) czy rezregulowanie wydzielania glukagonu w przerywanej hipoksji przyczyniają się do wzrostu ryzyka insulinooporności. Akademicy z Pittsburga przypominają, że bezdech senny często towarzyszy otyłości, a że osób z nadmierną wagą ciała jest coraz więcej, pierwszy z wymienionych problemów również staje się coraz bardziej palący. Tymczasem badania Lee i innych wskazują, że IH prowadzi do zmian w wydzielaniu i wrażliwości na insulinę, co stanowi dodatkowe zagrożenie dla grubszych diabetyków lub osób ze stanem przedcukrzycowym.
-
Pomimo częstych zachorowań, zespół nagłej śmierci noworodków (ang. Sudden Infant Death Syndrome - SIDS), wciąż pozostaje chorobą o nieznanym podłożu. Schorzenie to, prowadzące do zgonu bez jakichkolwiek objawów zapowiadających tragedię, jest równie groźne, co nieznane. Od pewnego czasu wiadomo było, że ekspozycja matki lub dziecka na nikotynę zwiększa ryzyko śmierci, lecz mechanizm tego zjawiska nie był jasny. Aż do teraz. Odkrycia dokonali naukowcy kierowani przez dr. Colina Nurse'a z kanadyjskiego McMaster University. Naukowcy studiowali zachowanie tzw. komórek chromafinowych, wyspecjalizowanych w produkcji katecholamin - związków odpowiedzialnych za reakcję organizmu na stan zagrożenia. Uważa się, że substancje te mogą odgrywać istotną rolę w SIDS, ponieważ podejrzewa się, że zgon noworodków może być powodowany zanikiem odruchów obronnych. Eksperyment polegał na badaniu komórek chromafinowych pobranych od nowonarodzonych szczurów, których matki były w czasie ciąży eksponowane na nikotynę. Ich analiza wykazała wyjątkowo wysoką produkcję tzw. kanału potasowego wrażliwego na ATP. Białko to, odpowiedzialne m.in. za wyciszanie aktywności komórek chromafinowych, w zdrowo funkcjonującym organizmie odpowiada za "uspokajanie" organizmu w razie braku zagrożenia. U zwierząt traktowanych nikotyną wydzielanie katecholamin było osłabione nawet w sytuacji bezpośredniego zagrożenia życia, jaką jest niedotlenienie organizmu. Efekt ten udało się jednak odwrócić dzięki podaniu glibenklamidu - leku blokującego aktywność kanału potasowego. Substancja ta pozwoliła na przywrócenie aktywności komórek chromafinowych i poprawiała reakcję szczurów na niedotlenienie. Powiązanie SIDS z aktywnością zaledwie jednego białka byłoby z pewnością nadużyciem. Badania przeprowadzone przez zespół dr. Nurse'a przybliżają nas jednak do zrozumienia mechanizmu tej choroby i być może pozwolą na opracowanie skutecznych metod jej prewencji.
-
Białko kojarzone dotychczas niemal jednoznacznie z rozwojem nowotworów jest istotnym czynnikiem regulującym procesy starzenia - udowadniają naukowcy z amerykańskiej instytucji Buck Institute for Age Research. Jeżeli analogiczny mechanizm zostanie odkryty także u ludzi, możliwe będzie znaczne wydłużenie czasu życia poprzez regulację aktywności pojedynczej cząsteczki. Proteiną badaną przez amerykańskich badaczy był HIF-1, czyli czynnik indukowalny przez niedotlenienie (ang. hypoxia-inducible factor 1). Białko to, wytwarzane w reakcji na obniżone wysycenie tkanek tlenem, stymuluje serię przemian prowadzących do poprawy ukrwienia i utlenowania danego regionu ciała. Niemal oczywista jest więc idea wykorzystania tej cząsteczki do powstrzymania rozwoju nowotworów poprzez "uduszenie" rozrastającej się tkanki. Z informacji opublikowanych przez czasopismo PLoS Genetics wynika jednak, że ta sama substancja może wzmacniać prozdrowotne działanie diety o obniżonej wartości energetycznej. Do swoich badań naukowcy z Buck Institute for Age Research wykorzystali nicienie Caenorhabditis elegans. Zwierzęta podzielono na kilka grup zawierających zmodyfikowane genetycznie osobniki wytwarzające różną ilość HIF-1. Następnie osobniki z każdej populacji rozdzielono na dwie grupy, karmione różną ilością pożywki. Autorom eksperymentu udało się wykazać, że nadmierna synteza HIF-1 blokuje korzystne działanie restrykcji kalorycznej. Zupełnie odwrotnie reagowały organizmy zwierząt wytwarzających bardzo niską ilość badanej proteiny - zaobserwowano u nich wydłużenie czasu życia nawet w przypadku stosowania standardowej, wysokoenergetycznej diety. Zaobserwowany efekt wynika z aktywności retikulum endoplazmatycznego - wewnątrzkomórkowej jednostki wyspecjalizowanej m.in. w wytwarzaniu białek. Jest to istotna przesłanka na korzyść hipotezy sugerującej, iż bezpośrednią przyczyną starzenia się jest akumulacja nieprawidłowo uformowanych cząsteczek protein. Zgodnie z tą teorią, nagromadzenie wadliwych molekuł może prowadzić do obumierania komórek i całego organizmu. Wyników zebranych na podstawie badań nad C. elegans nie można, oczywiście, w prosty sposób uznać za prawdziwe w odniesieniu do ludzi. Jest to jednak istotna wskazówka mogąca doprowadzić do opracowania nowych sposobów kontrolowania starzenia w naszych organizmach.
-
Przez wiele lat uważano, że stan przewlekłego niedotlenienia guza nowotworowego jest efektem ubocznym gwałtownego wzrostu tkanki, który nie jest skoordynowany z powstawaniem nowych naczyń krwionośnych. Okazuje się jednak, że stan taki nie jest zjawiskiem przypadkowym, gdyż ułatwia on wzrost patologicznej tkanki. Odkrycia dokonali badacze ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Turyńskiego. Dzięki serii eksperymentów na komórkach ludzkiego raka płuc wykazali oni, że komórki wzbogacone o białko wiążące znaczne ilości tlenu rzadziej się dzielą i nie tworzą przerzutów nowotworowych. Aby zwiększyć dostępność tlenu, komórki, utrzymywane w trójwymiarowej hodowli in vitro, wzbogacono o gen kodujący mioglobinę. Białko to, naturalnie występujące w mięśniach, pozwala na wychwyt znacznej ilości O2z otoczenia, zwiększając jego dostępność dla komórki. Przeprowadzone doświadczenie wykazało, że choć modyfikacja pozwoliła na zredukowanie stopnia niedotlenienia (hipoksji) niemal do zera, wcale nie przyśpieszyło to wzrostu guza. Jest to dość zaskakujące, bowiem wydawać by się mogło, że zwiększenie dostępności tlenu pozwala na przyśpieszenie metabolizmu i wzrostu komórek. Wstępne wyniki udało się potwierdzić w badaniu na myszach. Zwierzętom wszczepiano komórki nowotworowe wzbogacone o gen kodujący prawidłową formę mioglobiny lub jej zmutowaną wersję, niezdolną do wychwytu tlenu. Jednoznacznie wykazano w ten sposób, że zwiększenie ilości O2 docierającego do tkanki nowotworowej znacznie spowalnia jej rozwój. Eksperyment in vivo wykazał jeszcze jedną istotną rolę hipoksji w rozwoju guza. Okazało się bowiem, że niedostatek tlenu prowadzi do zwiększenia odsetka komórek niezróżnicowanych, tj. niewyspecjalizowanych fizjologicznie i utrzymujących zdolność do podziału. Co więcej, tkanka taka wykazuje znacznie większą skłonność do tworzenia przerzutów. Zebrane informacje sugerują wyraźnie, że niedotlenienie, uznawane dotychczas za objaw niedoskonałości guza nowotworowego, jest dla niego wybitnie korzystne. Może to oznaczać konieczność przyjęcia zupełnie nowej taktyki walki z chorobami, w której życiodajny gaz stanie się swego rodzaju koniem trojańskim na usługach lekarzy.
-
Nie tak dawno pisaliśmy o wyjątkowej długowieczności golców, zwanych też nagimi szczurami. Tym razem dowiadujemy się, że to samo zwierzę może okazać się interesującym modelem do badań nad nowotworami. Dlaczego właśnie golce? Odpowiedź tkwi w ich niezwykłym przystosowaniu do długotrwałego przebywania w norach. Pod względem panujących warunków przypominają one bowiem wnętrze guza nowotworowego. Patologiczny rozrost tkanki sprawia, że powstające w niej naczynia krwionośne mają nieprawidłową budowę, uniemożliwiającą dostarczenie odpowiedniej ilości tlenu. Badacze, pracujący dla uniwersytetów w amerykańskim stanie Iowa oraz izraelskiej Hajfie, uznali, że poznanie mechanizmów umożliwiających nagim szczurom przeżycie w stanie przewlekłego niedotlenienia pozwoli na lepsze zrozumienie biologii nowotworów. Wygląda na to, że trafili w dziesiątkę. Przeprowadzone doświadczenia polegały na przetrzymywaniu golców oraz "zwykłych" szczurów w warunkach różnego wysycenia atmosfery tlenem. Oceniano przy tym poziom syntezy i aktywności białka BNIP3, odpowiedzialnego za zwiększanie tolerancji tkanek na przewlekłe niedotlenienie. Z eksperymentu zrealizowanego przez amerykańsko-izraelski zespół wynika, iż gen kodujący białko BNIP3 jest u golców wyjątkowo aktywny, zaś jego białkowy produkt funkcjonuje bardzo wydajnie, pozwalając zwierzęciu na utrzymanie dobrej kondycji nawet przy stężeniach tlenu wynoszących od 3 do 10 procent (dla porównania: powietrze na powierzchni Ziemi zawiera ok. 21% tego gazu). "Zwykłe" szczury reagowały na te same warunki znacznie gorzej, zaś BNIP3 było u nich produkowane niemal wyłącznie przez mięśnie szkieletowe oraz w sercu. Z przeprowadzonego doświadczenia można wyciągnąć kilka istotnych wniosków. Przede wszystkim ustalono, że funkcjonujący prawidłowo organizm golca reaguje na niedotlenienie bardzo podobnie, jak tkanka nowotworowa. Po drugie (i prawdopodobnie najważniejsze) może to oznaczać, że badacze uzyskali doskonały model do symulacji i analizy warunków panujących we wnętrzu agresywnie wzrastających guzów. Można więc liczyć, że już niedługo w ten właśnie sposób będą badane nowe leki odcinające dopływ krwi do patologicznej tkanki i blokujące jej rozwój.
-
Jedną z typowych reakcji organizmu na infekcję wirusową jest wydzielanie w drogach oddechowych śluzu, którego zadaniem jest m.in. ułatwienie usuwania szkodliwych pozostałości wirusa z płuc. Wiele wskazuje jednak na to, że w niektórych sytuacjach proces ten może prowadzić do poważnych powikłań. O odkryciu informują naukowcy z Uniwersytetu Stanu Ohio. Jak tłumaczą, pogorszenie stanu zdrowia pacjentów zakażonych np. wirusem grypy wynika w dużym stopniu ze zdolności patogenu do osłabienia wchłaniania nadmiaru powstającej wydzieliny przez pęcherzyki płucne. Prowadzi to do niedotlenienia wielu tkanek organizmu, co może powodować znaczne pogorszenie ich kondycji. Mój pogląd jest taki, że jeśli ludzie umierają z powodu tego typu chorób, umierają, ponieważ nie mogą oddychać - ocenia dr Ian Davis, specjalista z zakresu weterynarii, główny autor studium. Dodaje: jeśli płuca nie działają prawidłowo, wóczas nie ma znaczenia, czy za tydzień od tego momentu [mowa o początku infekcji - przyp. red.] możesz wytworzyć odpowiedź immunologiczną i usunąć wirusa, bo nie możesz przetrwać tak długo, jeśli nie otrzymujesz dostatecznie dużo tlenu. Swoje wnioski zespół dr. Davisa opiera na serii eksperymentów na myszach. Badacze zakażali zwierzęta wysokimi dawkami wirusa grypy i oceniali zdolność ich organizmów do usuwania powstającego w płucach śluzu. Jako grupa kontrolna posłużyły zdrowe gryzonie. Aby zbadać skuteczność oczyszczania dróg oddechowych, naukowcy poddawali myszy znieczuleniu ogólnemu, a następnie podawali im równocześnie leki stymulujące wchłanianie śluzu oraz aplikowali wprost do dróg oddechowych roztwór jednego z białek. Po trzydziestu minutach oceniano stężenie proteiny w śluzie. Ponieważ ilość samego białka była stała (ciało myszy nie wytwarza go), jego stężenie w płynie zalegającym w płucach pozwalało na określenie, ile ubyło z nich czystej wody. Myszy zakażone najwyższymi dawkami wirusa grypy wykazywały dwa istotne, powiązane ze sobą objawy: zwiększenie ilości płynu w płucach oraz obniżenie zawartości tlenu we krwi. Usuwanie śluzu u zainfekowanych myszy było aż dwukrotnie słabsze, niż w grupie kontrolnej. W zdrowo funkcjonującym organizmie wydzielanie cieczy do światła dróg oddechowych jest procesem niezwykle przydatnym. Ułatwia ono przede wszystkim odkrztuszanie resztek wirusa, zanieczyszczeń oraz pozostałości po interwencji układu immunologicznego. W czasie infekcji płyn ten jest wytwarzany w pewnym nadmiarze, który jest następnie usuwany przez pęcherzyki płucne. Wiele wskazuje na to, że wirus grypy upośledza działanie tego ostatniego mechanizmu, powodując zaleganie nadmiaru śluzu w płucach i zmniejszenie wydajności wymiany gazowej. Jeżeli bakteria lub wirus wygrywa, zbierasz w swoich płucach coraz więcej płynu i stajesz się coraz bardziej chory. Jeżeli jednak jesteś w stanie je usunąć, wówczas wygrałeś, a ty zaczynasz dochodzić do siebie - podsumowuje dr Davis i zapowiada serię testów, których zadaniem będzie ocena skuteczności leków blokujących szkodliwy wpływ wirusa na usuwanie śluzu.
-
Przerywane epizody niedotlenienia organizmu (hipoksji) minimalizują produkcję tlenku azotu, mającego znaczny udział w powstawaniu uszkodzeń serca w przebiegu zawału serca - wykazał eksperyment przeprowadzony na psach, przeprowadzony przez naukowców z University of North Texas Health Science Center. Wyniki badania mogą w przyszłości zaowocować stworzeniem nowej metody profilaktyki choroby wieńcowej i zawału serca. Nadmierne niedotlenienie dowolnej tkanki prowadzi do martwicy, w związku z czym jest powszechnie uważane za stan szkodliwy. Okazuje się jednak, że dwudziestodniowy "trening" polegający na krótkotrwałym, przerywanym zmniejszaniu dostaw tlenu do organizmu zwiększa odporność serca na groźne konsekwencje zatkania naczyń wieńcowych oraz intensywnego przepływu krwi po ustaniu zawału. Za pomocą wykonanego na zwierzętach eksperymentu wykazano, że tego typu profilaktyka pozwala zmniejszyć rozległość zmiany oraz częstotliwość wystepowania groźnych dla życia arytmii w jej następstwie. Zespół, prowadzony przez dr. Roberta T. Malleta, dr. H. Freda Downeya oraz doktoranta Myounga-Gwi Ryou, zajął się ustaleniem mechanizmów odpowiedzialnych za "uodpornienie" serca na efekty choroby. Badacze skupili się przede wszystkim na hipotezie, zgodnie z którą powtarzające się okresy hipoksji wpływają na zmniejszenie syntezy tlenku azotu(II) (wzór chemiczny: NO). Ten nietrwały związek odgrywa korzystną rolę w czasie rozwoju stanu zapalnego, lecz w czasie intensywnego przepływu krwi (reperfuzji) po odblokowaniu naczyń wieńcowych staje się prekursorem związków toksycznych dla otaczających tkanek. Gdy jest produkowany w nadmiernej ilości, może wchodzić w reakcję z innymi substancjami, tworząc agresywne chemicznie związki zdolne do uszkadzania tkanek. Ograniczenie aktywności enzymu odpowiedzialnego za jego produkcję pozwala na zmniejszenie zagrożenia związanego z powstawaniem tych substancji. Po dwudziestu dniach "treningu" psy były usypiane, a następnie, z wykorzystaniem technik chirurgicznych, na 60 minut zamykano u nich tętnicę wieńcową. Dzięki eksperymentowi ustalono, że w pierwszych minutach po ponownym otwarciu naczynia, kiedy w typowym zawale serca dochodzi do burzliwej syntezy szkodliwego NO, u psów poddawanych hipoksji wytwarzanie tego związku było znacznie obniżone. Na dodatek, co ważne, proces ten nie miał wpływu na całkowitą ilość przepływającej przez serce krwi, której wydajne dostarczanie jest niezbędne dla utrzymania przy życiu chociaż części uszkodzonych komórek. Wykazano, że nowa metoda pozwala na znaczne ograniczenie aktywności obydwu istniejących w organizmie "odmian", zwanych izoformami, enzymu odpowiedzialnego za syntezę tlenku azotu. Przerywane niedotlenienie może stanowić potężną terapię wspomagającą dla pacjentów obarczonych wysokim ryzykiem zawału serca, tłumaczy dr Downey.Krótkie okresy rozważnego ograniczenia dopływu tlenu są łatwo tolerowane przez organizmy większości osób. Nie wymagają także ani zabiegów chirurgicznych, ani drogich lekarstw. [Tego typu terapię] można także stosować u pacjentów w ich domach lub w miejscach pracy przy użyciu łatwo osiągalnych urządzeń. Autorzy badań są jednak zgodni, że dla pełnego wyjaśnienia tego zjawiska potrzebne są dalsze badania. Wyniki swojej pracy badacze opublikowali w czerwcowym numerze czasopisma Experimental Biology and Medicine.
-
Francuscy lekarze odkryli przez przypadek, że leki uspokajające mogą na nowo pobudzać do życia poważnie uszkodzony mózg. To wielka nadzieja dla osób świadomych, które nie zapadły lub wybudziły się ze śpiączki. Pewna kobieta z południa Francji próbowała przed dwoma laty popełnić samobójstwo przez powieszenie. Doszło wtedy do niedotlenienia mózgu (hipoksji). Teraz bez pomocy drugiej osoby nie potrafi jeść ani się poruszać, nie mówi. Rozumie tylko pojedyncze słowa. Ponieważ cierpi na zaburzenia snu (bezsenność), medycy postanowili podać jej zolpidem (w Polsce tę substancję czynną zawiera preparat o nazwie Stilnox). Po 20 minutach chora zaczęła nagle rozmawiać z rodziną, jeść i ruszać się. Gdy lek stopniowo przestawał działać, czyli mniej więcej po 3 godzinach, wróciła do poprzedniego stanu. Od tego czasu pacjentce aplikuje się 3 tabletki medykamentu dziennie. Zespół Christine Brefel-Courbon ze Szpitala Uniwersyteckiego w Tuluzie zaobserwował, że po podaniu leku chora jest w stanie wstać i chodzić, a także powtarzać i odczytywać słowa. Nadal nie odzyskuje jednak mowy spontanicznej (Annals of Neurology). Emisyjna tomografia pozytronowa (PET), która pozwala ocenić przepływ krwi i aktywność metaboliczną różnych partii mózgu, wykazała, że zolpidem rozbudza nieaktywne bez tego obszary. Badacze uważają, że lek wypełnia luki w obwodach mózgowych powiązanych z motywacją, ruchem i mową. Inni specjaliści, np. Ralf Clauss z Royal Surrey County Hospital w Guildford, przypuszczają jednak, iż wpływ leków na mózg jest bardziej zgeneralizowany. PET często ujawnia "wyciszone" czy nieaktywne obszary mózgu, które niejednokrotnie znajdują się w sporej odległości od uszkodzonych regionów. Nie wiadomo, gdzie dokładnie się one pojawią. Clauss sądzi, że odpowiada za to niedobór jednego z neuroprzekaźników: GABA (kwasu γ-aminomasłowego). Zolpidem stymuluje receptory GABA-ergiczne, dlatego jest taki skuteczny. Zespołowi Claussa udało się usprawnić funkcjonowanie intelektualne pacjentów z uszkodzeniem mózgu wywołanym przez niedotlenienie (po udarze, zranieniu czy urazie okołoporodowym).
-
Wytwarzana przez organizm matki podczas porodu oksytocyna zabezpiecza mózg dziecka przed uszkodzeniami — wykazały nowe badania na szczurach. W związku z odkryciem naukowcy chcą sprawdzić, czy planowane cesarskie cięcie, kiedy nie następuje skok stężenia hormonu, może zaburzyć normalny rozwój mózgu. Yehezkel Ben-Ari i zespół ze Śródziemnomorskiego Instytutu Neurobiologii w Marsylii porównywali tkankę mózgową szczurów urodzonych siłami natury i w wyniku cesarskiego cięcia. Neurony tych pierwszych nie reagowały na pobudzenie GABA-ergiczne, a u tych drugich przynajmniej 50% komórek nerwowych odpowiadało na takie sygnały. Kiedy akademicy podali zwierzętom atosiban, lek blokujący działanie oksytocyny, neurony były łatwiej pobudzane przez GABA (kwas γ-aminomasłowy). W ten sposób udowodniono, że oksytocyna jest hormonem powodującym u naturalnie urodzonych szczurów zmniejszenie wrażliwości na GABA. W czasie porodu wzrasta stężenie różnych hormonów, m.in. prostaglandyn oraz oksytocyny. Tej ostatniej wskutek nacisku wywieranego przez główkę dziecka na szyjkę macicy. Ben-Ari uznaje, że "uspokajając" neurony, oksytocyna może zapobiegać uszkodzeniu mózgu w warunkach niedotlenienia. Zespół Francuzów wykazał, że komórki nerwowe urodzonych siłami natury szczurząt żyły przez godzinę w roztworze niezawierającym tlenu. Neurony od młodych, których matkom podano atosiban, przeżyły nieco krócej, bo 40 minut. Zmniejszając reaktywność neuronów, oksytocyna redukuje ilość tlenu potrzebną do wytworzenia energii. A to z pewnością przydaje się w czasie długich czy ciężkich porodów. Członek ekipy naukowców, Rustem Khazipov, porównuje stan wywoływany przez hormon do oszczędzającego prąd stanu czuwania w komputerze czy telewizorze. Ben-Ari utrzymuje, że wystawienie neuronów podczas porodu na oddziaływanie dużych stężeń oksytocyny przyspiesza ich dojrzewanie. Część ekspertów uważa jednak, że dzieci przychodzące na świat w wyniku cesarskiego cięcia nie są narażone na niedotlenienie w takim stopniu jak maluchy urodzone siłami natury, nie trzeba im więc tak bardzo ochrony oksytocyny.
-
Niedobór tlenu, będący skutkiem zwężenia naczyń krwionośnych lub powstających skrzepów, może się przyczyniać do choroby Alzheimera. Odkrycie to wskazuje, że istnieje związek między tym schorzeniem neurodegeneracyjnym a różnorodnymi przejawami starzenia się, m.in. chorobami serca i udarami. Naukowcy zidentyfikowali gen, oznaczony symbolem BACE1, który wydaje się łączyć słabe krążenie krwi z tworzącymi się w mózgu blaszkami beta-amyloidu. Zgodnie z najnowszymi wynikami badań, opisanymi na łamach Proceedings of the National Academy of Sciences, niedotlenienie mózgu uaktywnia opisany wyżej gen. U myszy hipoksja nasilała proces tworzenia się złogów beta-amyloidu i przyspieszała utratę pamięci. Zespół badawczy, prowadzony przez doktora Weihonga Songa z Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej w Vancouver, napisał: Nasze wyniki bez żadnych wątpliwości wykazały, że hipoksja może ułatwiać patogenezę choroby Alzheimera. Udało nam się także opisać mechanizm molekularny, łączący czynniki naczyniowe z alzheimeryzmem. Kanadyjczycy uważają, że pacjentom z chorobą Alzheimera można pomóc, stosując terapię zwiększającą stopień dotlenienia mózgu.