Znajdź zawartość

U muszek owocowych insulina i składniki odżywcze - niezbędne aminokwasy - zapobiegają przekształcaniu komórek progenitorowych krwi w dojrzałe komórki krwi (Nature Cell Biology). Komórki progenitorowe otrzymują sygnały od insuliny i aminokwasów, które zatrzymują je na etapie "macierzystości". Dalsze badania nad mechanizmami bezpośredniego wyczuwania sygnałów przez komórki macierzyste krwi ssaków rzucą nowe światło na przewlekłe stany zapalne i akumulację komórek szpikowych, charakterystyczną dla cukrzycy typu 2. oraz innych chorób metabolicznych - uważa Utpal Banerjee. U muszek owocowych sygnały insulinowe pochodzą z mózgu, który spełnia podobną funkcję jak nasza trzustka. Ji Won Shim, doktorantka z laboratorium Banerjee'a, badała larwy Drosophila melanogaster. Umieszczała je na dobę w słoiku bez pożywienia. Gdy muszki były głodzone i nie docierały do nich sygnały insulinowe i aminokwasowe, wszystkie komórki macierzyste znikały [dzięki markerom chemicznym Shim mogła je wykryć pod mikroskopem konfokalnym]. Mechanizmu tego typu nie zaobserwowano [dotąd] u ssaków, intrygująco byłoby się więc dowiedzieć, czy istnieje i tu. Amerykanie podkreślają, że u D. melanogaster zachodziło wyłącznie różnicowanie do komórek szpiku, a zjawisko aktywacji szpiku jest charakterystyczne dla cukrzycy typu 2. Lekarze podkreślają, że razem z zaburzeniem metabolizmu może to prowadzić do objawów choroby. Nie prowadzono badań na styku zagadnień dotyczących hematopoetycznych komórek progenitorowych i zmian metabolizmu. Wiadomo, że dysfunkcje metaboliczne u ssaków powodują nieprawidłowe reakcje zapalne w układzie krwionośnym. W jaki jednak sposób stresy metaboliczne oddziałują na rozwój komórek krwi, nie wiadomo. W przyszłości zespół z UCLA zamierza poszukać innych substancji (poza insuliną i niezbędnymi aminokwasami), które są cząsteczkami sygnałowymi dla prekursorów komórek krwi.

Płody mogą wysłać organizmowi matki komórki macierzyste, które różnicując się w komórki serca, dokonują naprawy schorowanego narządu. Choć eksperymenty prowadzono na myszach, zespół Hiny Cahundry z Mount Sinai School of Medicine uważa, że właśnie w ten sposób można wytłumaczyć wysoki odsetek samoistnych wyleczeń u kobiet, które w okresie okołoporodowym zmagały się z kardiomiopatiami. W eksperymentach Amerykanów zwykłe samice spółkowały z samcami, u których we wszystkich tkankach ciała wytwarzało się białko wzmocnionej zielonej fluorescencji (ang. ang. enhanced green fluorescent protein, EGFP). Dzięki temu łatwo było prześledzić obecność komórek pochodzących od dziecka w organizmie matki. Ekipa zauważyła, że multipotencjalne komórki macierzyste płodu wszczepiały się wybiórczo w uszkodzonych strefach matczynego serca (komórki multipotencjalne to komórki poszczególnych listków zarodkowych: ektodermy, endodermy czy mezodermy; mówi się, że są ukierunkowane tkankowo, czyli mogą się przekształcać wyłącznie w komórki narządów powstających z danego listka). Różnicowały się one w rozmaite linie komórek serca - w warunkach in vivo w komórki nabłonka, komórki mięśni gładkich oraz kardiomiocyty. W warunkach in vitro płodowe komórki wyizolowane z serca matki powtarzały te same szlaki różnicowania, tworząc dodatkowo naczynia krwionośne i bijące kardiomiocyty. Akademicy mogli to wszystko sprawdzić, ponieważ u ciężarnych samic wywoływano zawał, a po 2 tygodniach zabijano, by przeprowadzić sekcję. Wydaje się zatem, że komórki macierzyste płodu mogą trafiać do krwiobiegu matki. Ponieważ utrzymują się potem przez dziesięciolecia w tkankach, mamy do czynienia z mikrochimerami. Podobne działania leżą w interesie płodów, ponieważ poprawiając stan zdrowia matki, zwiększają własne szanse na przeżycie.

Pracując na modelu zwierzęcym, amerykańscy naukowcy wykazali, że niedożywione noworodki o niskiej wadze są zaprogramowane na to, by jeść więcej. Dzieje się tak z powodu utraty neuronów w rejonie podwzgórza odpowiedzialnym za kontrolę ilości zjadanego pożywienia. To pomogłoby wyjaśnić, czemu niska waga urodzeniowa często łączy się z otyłością na późniejszych etapach życia (Brain Research). Specjaliści z Centrum Medycznego Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles podejrzewają, że jeśli dieta matki jest zbyt uboga, przejadanie się zostaje zapisane na poziomie nerwowych komórek macierzystych jeszcze przed narodzinami dziecka. Zespół porównywał zwierzęta z niską i prawidłową wagą urodzeniową. Okazało się, że u tych pierwszych podział i różnicowanie nerwowych komórek macierzystych zachodzą w mniejszym stopniu. W ramach wcześniejszych badań ustalono, że niska waga urodzeniowa i przyspieszony wzrost wyrównujący w późniejszym okresie wiążą się z podwyższonym ryzykiem osteoporozy, otyłości, cukrzycy typu 2., nadciśnienia i chorób sercowo-naczyniowych w dorosłości. Dr Mina Desai podkreśla, że prawidłowe odżywianie kobiet w czasie ciąży stanowi, jak widać, doskonałą metodę zapobiegania otyłości i wynikającym z niej chorobom. Ponieważ naukowcy stwierdzili, że przy nieprawidłowej diecie zmianie ulega rozwój nerwowych komórek macierzystych, sugeruje to, że ograniczony wzrost płodowy wiąże się ze zmianami poznawczymi i/lub w zachowaniu.

Dzięki doskonale zachowanej skamielinie rośliny znalezionej w Patagonii naukowcom udało się zdobyć więcej informacji na temat pojawienia się i rozprzestrzenienia rodziny astrowatych (Asteraceae). Należą do niej znane i lubiane rośliny uprawne, np. sałata czy karczoch, popularne kwiaty, m.in. słoneczniki, stokrotki, chabry lub nagietki, a także ok. 23 tys. dzikich gatunków. Współcześnie występują one na wszystkich kontynentach poza Antarktydą, a szczególnie upodobały sobie klimat umiarkowany i większe wysokości w tropikach. O astrowatych nie można było dotąd zbyt wiele powiedzieć (polegano głównie na danych genetycznych), ponieważ znaleziono stosunkowo mało skamielin. Zespół doktor Viviany Barredy z Museo Argentino de Ciencias Naturales potwierdził, że Asteraceae pojawiły się na południowym superkontynencie Gondwanie ok. 50 mln lat temu. W regionie, który stał się dzisiejszą Patagonią, królował w owym czasie łagodny klimat subtropikalny: temperatury oscylowały wokół 19 stopni Celsjusza i było wilgotno. Warunki sprzyjały ewolucji większej liczby odmian astrowatych. Makroskamielina z Ameryki Południowej reprezentuje wczesny etap różnicowania Asteraceae. Dr Tod Stuessy z Uniwersytetu Wiedeńskiego, który napisał komentarz do artykułu opublikowanego przez naukowców na łamach Science, podkreśla, że jeśli nawet badacze zaakceptują tezę, że astrowate pochodzą z Ameryki Południowej, nadal nie wiadomo, jakim sposobem rodzina szybko skolonizowała całą planetę i stała się tak niesamowicie zróżnicowana.

Naukowcy z Wolnego Uniwersytetu w Brukseli opracowali metodę, która pozwala na ukierunkowanie procesu różnicowania embrionalnych komórek macierzystych w sposób niezależny od chemicznych czynników wzrostowych uznawanych za niezbędne dla zajścia tego zjawiska. Jak wykazali, w drogach oddechowych różnicowanie może zachodzić spontanicznie w reakcji na bodźce fizyczne charakterystyczne dla tej lokalizacji. Swój eksperyment badacze z belgijskiej uczelni rozpoczęli od standardowej hodowli embrionalnych komórek macierzystych (ang. embryonic stem cells - ESC). W tym celu umieszczono je na porowatej membranie, pod którą znajdowały się tzw. komórki karmiące (ang. feeder cells), których zadaniem było dostarczanie ESC substancji niezbędnych do ich wzrostu (nie wywoływały one jednak różnicowania w komórki dojrzałe). Powierzchnię membrany zalano z kolei specjalną pożywką zawierającą dodatkowe czynniki stymulujące przemianę w dojrzałe komórki dróg oddechowych. Tak przygotowane komórki hodowano przez cztery dni, podczas których co 24 godziny dodawano świeżej pożywki. Po zakończeniu pierwszego etapu eksperymentu pożywkę znad membrany usunięto, zaś ESC wystawiono na działanie powietrza przy zachowaniu dopływu płynu i czynników wytwarzanych przez komórki karmiące. Miało to symulować środowisko dróg oddechowych, w którym dojrzewające komórki z jednej strony mają kontakt z powietrzem, a z drugiej - z krwią. Po 25 dniach ekspozycji na powietrze w naczyniu stwierdzono obecność komórek wyraźnie różnicujących się w kierunku elementów nabłonka dróg oddechowych. Podobnego zjawiska nie zaobserwowano w naczyniach kontrolnych, w których nad membraną zamiast powietrza znajdowała się płynna pożywka bez składników stymulujących różnicowanie. Oznacza to, że czysto fizyczny czynnik, jakim jest kontakt z powietrzem, może zastąpić mieszankę chemicznych stymulatorów różnicowania i uruchomić program przekształcania się ESC w komórki dojrzałe. Przeprowadzone doświadczenie jest nie tylko jedną z pierwszych udanych prób stymulacji komórek macierzystych do różnicowania za pomocą czynników fizycznych. Przede wszystkim dostarcza ono ważnych informacji na temat procesów decydujących o powstaniu nabłonka dróg oddechowych. Wiedza ta może się więc przydać m.in. podczas leczenia wielu chorób układu oddechowego.

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego donoszą o skutecznym przeobrażeniu ludzkich komórek skóry do komórek zdolnych do produkcji insuliny. Odkrycie może mieć istotne znaczenie dla rozwoju nowych metod leczenia wielu przypadków cukrzycy. Procedura, opracowana przez zespół pod przewodnictwem dr. Yi Zhanga, składa się z dwóch etapów. Na początku przeprowadza się komórki skóry do postaci tzw. pluripotentnych komórek macierzystych. Są to pierwotne komórki zdolne do przeistoczenia, zwanego fachowo różnicowaniem, do elementów wielu różnych tkanek. Drugą fazą procedury jest stymulacja komórek macierzystych w taki sposób, by rozwinęły zdolność do produkcji insuliny - hormonu kluczowego dla obniżenia stężenia glukozy w osoczu krwi. Brak lub niedostateczna ilość tej substancji w osoczu krwi jest bezpośrednią przyczyną tzw. cukrzycy typu I, zwanej niekiedy (choć nie do końca poprawnie) młodzieńczą lub insulinozależną. Przeprowadzony eksperyment jest ukoronowaniem kilku lat badań nad kolejnymi etapami różnicowania komórek. Badacze zbierali informacje na temat tzw. czynników różnicowania, czyli niewielkich białek stymulujących podziały komórek macierzystych i determinujących ich dalszy los. Ich wpływ na komórki jest możliwy dzięki regulacji ekspresji (aktywności) licznych genów związanych z rozwojem cech charakterystycznych dla elementów określonych tkanek. Sukces badań dr. Zhanga może doprowadzić do znacznej poprawy jakości leczenia cukrzycy typu I. Choroba ta, dotykająca w Polsce około 200 tysięcy osób, wynika najczęściej z uszkodzenia produkujących insulinę tzw. komórek beta w trzustce. Ich odtworzenie mogłoby znacznie poprawić jakość życia chorych, a być może nawet całkowicie wyeliminować potrzebę podawania insuliny, uznawanego dziś za procedurę niezbędną dla zachowania zdrowia. Udoskonalenie opracowanej metody mogłoby pozwolić na uzyskanie znacznych ilości komórek produkujących brakujący hormon, które następnie mogłyby być wszczepiane do organizmu chorego. W wielu ośrodkach na świecie trwają prace nad opracowaniem skutecznej i bezpiecznej procedury transplantacji tych komórek, lecz okazuje się ona trudniejsza, niż przypuszczano. Na drodze do sukcesu staje najczęściej układ odpornościowy chorego - przyczyną cukrzycy typu I bardzo często przyczyną jest autoagresja, czyli atak systemu immunologicznego na własną trzustkę. Ponieważ organizm zwykle zapamiętuje "wroga", którego już kiedyś zniszczył, istnieje ryzyko, że uzyskane komórki mogłyby zostać usunięte zaraz po przeszczepieniu. Gdyby jednak udało się pokonać ten problem, opracowana właśnie procedura mogłaby, w połączeniu z odpowiednio przeprowadzoną transplantacją, znacznie uproscić życie chorych. Dokładnieszych informacji na temat eksperymentu dr. Zhanga dostarcza najnowszy numer czasopisma Journal of Biological Chemistry.

Co najbardziej wpływa na odczuwanie smaku? Wielu ludzi powie, że oczywiście sam smak. Nic bardziej mylnego. Okazało się bowiem, że manipulowanie kolorem soku pomarańczowego zniekształca postrzeganie jego walorów smakowych. Jest to czynnik silniej wpływający na percepcję, np. zdolność różnicowania, niż cena czy rzeczywista jakość. Wcześniejsze badania koncentrowały się na preferencjach smakowych. Obecnie opisywane, zaplanowane i przeprowadzone przez zespół JoAndrei Hoegg, profesor marketingu z Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej, skoncentrowały się na umiejętności odróżniania różnych smaków soków. Gdy naukowcy wsypywali do standardowego naturalnego soku pomarańczowego słodzik, kiperzy potrafili zauważyć różnicę między napojem słodzonym i niesłodzonym. Wszystko się zmieniało po dodaniu barwnika żywnościowego, który powodował ciemnienie płynu. Wolontariusze nie umieli już odróżnić soku słodzonego od niesłodzonego. Kolor całkowicie zdominował smak — twierdzi Hoegg, specjalistka ds. efektów wizualnych. Jeszcze większe zaskoczenie czekało na badaczy przy przeprowadzaniu eksperymentu z wyeliminowaniem marki (testerzy nie wiedzieli, jakiej firmy sok im podano). Okazało się, że po zmianie barwy nie umieli odróżnić czystego, świeżo wyciśniętego soku od napoju przygotowanego z koncentratu. Przy braku innych wskazówek manipulowanie kolorem "oślepiało", jak to ładnie określili akademicy, kubki smakowe. Gdy pojawiły się znaki firmowe, badani umieli określić jakość soku, nie dając się zmylić kolorowi. Opisane wyniki sugerują, że podczas gdy preferencje smakowe/marki kształtują się w oparciu o wskazówki w rodzaju, co pijają znajomi i członkowie rodziny, nasza zdolność odróżniania smaków bazuje na tym, co widzimy. Dyskryminacja wydaje się czymś bardziej zmysłowym niż preferencje, ponieważ ma w większym stopniu charakter wzrokowy. Profesor Hoegg zamierza w podobny sposób zbadać zdolność różnicowania innych napojów oraz pokarmów.