Znajdź zawartość

Jak zmierzyć temperaturę wewnątrz komórek, które są tak małe, że na główce szpilki zmieściłoby się ich aż 60 tysięcy? Zastosować nanotermometry w postaci kropek kwantowych. Haw Yang z Princeton University i Liwei Lin z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley opowiedzieli o swoich osiągnięciach na konferencji Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego. Zastosowaliśmy nanotermometry. Są to kropki kwantowe, czyli półprzewodnikowe kryształy wystarczająco małe, by dostać się do pojedynczej komórki, gdzie zmieniają barwę pod wpływem zmiany temperatury. Wykorzystaliśmy kropki kwantowe kadmu i selenu, które emitują odpowiadające temperaturze światło o różnym kolorze (fale o różnej długości). Dzięki naszym przyrządom odnotowujemy zmiany barw – wyjaśnia Yang. Naukowcy podkreślają, że o tym, co dzieje się we wnętrzu komórek, wiemy zadziwiająco mało. Tymczasem kiedy ktoś myśli o chemii, temperatura jest jednym z najważniejszych czynników fizycznych, które mogą się zmienić pod wpływem reakcji chemicznej. Panowie postanowili uzupełnić luki w wiedzy i zmierzyć temperaturę życia (i śmierci). Specjaliści od jakiegoś już czasu podejrzewali, że temperatura wewnątrz komórek jest zmienna. Powodów należy upatrywać choćby w przebiegających nieustannie reakcjach biochemicznych. W wyniku części z nich powstają energia i ciepło. Ponieważ niektóre komórki są bardziej aktywne od innych, niezużyta energia jest rozpraszana jako ciepło. Gorętsze bywają także pewne rejony komórek. Yang i Lin wskazują na okolice w pobliżu centrów energetycznych – mitochondriów. Amerykanie zorientowali się, że tak właśnie jest, wprowadzając kropki kwantowe do hodowanych w laboratorium mysich komórek. Między poszczególnymi częściami komórek odkryli różnice rzędu kilku stopni Fahrenheita: niektóre były chłodniejsze, a niektóre cieplejsze od reszty. Na razie pomiary dokonywane za pomocą nanotermometrów nie są na tyle dokładne, by podać konkretne wartości liczbowe. Yang tłumaczy, że zmiany temperatury komórek wpływają na cały organizm, np. na stan zdrowia. Wzrost temperatury wewnątrz komórki może przecież oddziaływać na funkcjonowanie DNA, a więc genów, a także różnego rodzaju białek. Przy zbyt wysokich temperaturach niektóre proteiny ulegają denaturacji. Biolog z Princeton University podejrzewa nawet, że komórki wykorzystują zmiany temperatury do komunikacji.

To, czy selen chroni przed nowotworami, zależy od tego, jakiego rodzaju związek niemetalu śladowego zażywamy bądź zjadamy (Biochemistry). Zespół doktora Hugh Harrisa z Uniwersytetu w Adelajdzie zauważył, że o ile testy kliniczne Nutritional Prevention of Cancer wykazały, że selen zmniejsza ryzyko wystąpienia nowotworów, o tyle późniejsze studium Selenium and Vitamin E Cancer Prevention Trial – dotyczące wykorzystania w zapobieganiu nowotworom selenu i witaminy E – już nie. Podstawową różnicę między tymi dwoma badaniami stanowiła forma zastosowanego selenu. Naukowcy postanowili więc sprawdzić, jak oba selenoaminokowasy - selenometionina (SeMet) i metyloselenocysteina (MeSeCys) - są przetwarzane w komórkach ludzkiego raka płuc. Okazało się, że MeSeCys zabija więcej komórek nowotworowych niż SeMet. Harris stwierdził też, że komórki potraktowane MeSeCys przetwarzały selen inaczej niż te, którym podano SeMet.

Ryby żyjące w pobliżu elektrowni węglowych zawierają mniej rtęci niż zwierzęta występujące na innych obszarach. Naukowcy uważają, że dzieje się tak przez wysokie stężenia selenu, które także nie są dobre, bo mogą zagrażać nawet śmiercią. Zatrucie selenem zwiększa np. ryzyko rozwoju nowotworów, o uszkodzeniach skóry nie wspominając. Odkryliśmy, że u ryb z jezior położonych co najmniej 30 km od elektrowni węglowych poziom rtęci jest ponad 3-krotnie wyższy niż u przedstawicieli tego samego gatunku z jezior zlokalizowanych w promieniu 10 km od zakładu – opowiada Dana Sackett, doktorantka z Uniwersytetu Stanowego Karoliny Północnej. Naukowcy byli bardzo zaskoczeni wynikami, ponieważ w skali globalnej elektrownie węglowe są jednym z wiodących emitentów atmosferycznych zanieczyszczeń rtęcią, a duże ilości Hg osadzają się w obrębie 10 km od kominów. Amerykanie badali bassy wielkogębowe, zwane inaczej okoniopstrągami (Micropterus salmoides), oraz samogłowy błękitne (Lepomis macrochirus) z 14 jezior słodkowodnych. Siedem znajdowało się w promieniu 10 km od elektrowni, a tyle samo leżało co najmniej 30 km od zakładu. Wybrano właśnie te gatunki ryb, ponieważ są one często łapane i zjadane przez wędkarzy, poza tym zajmują dwa różne miejsca w łańcuchu pokarmowym. Te pierwsze są tzw. drapieżnikami alfa ze szczytu szeregu organizmów i żywią się mniejszymi rybami. Jako że stężenie rtęci wzrasta w miarę przesuwania się na coraz wyższe ogniwa łańcucha troficznego, u okoniopstrągów powinno ono być wysokie. Samogłowy są od nich mniejsze i polegają głównie na bezkręgowcach, owadach, dlatego zespół Sackett spodziewał się, że w ich tkankach powinno się zakumulować mniej Hg. Naukowcy stwierdzili, że u obu gatunków poziom metalu ciężkiego wzrastał ponad 3-krotnie w jeziorach bardziej oddalonych od elektrowni. Oznacza to, że lokalizacja wpływa na ryby bez względu na miejsce zajmowane w łańcuchu pokarmowym. Ichtiolodzy sądzą, że niższe stężenia rtęci są skutkiem poziomu selenu. W tkankach pobranych od ryb zamieszkujących jeziora położone w pobliżu elektrowni węglowych stężenia selenu były 3 razy wyższe niż w próbkach z bardziej oddalonych zbiorników wodnych. Selen jest również emitowany przez elektrownie węglowe. Wykazuje antagonistyczne działanie wobec rtęci (dokładny mechanizm tego zjawiska pozostaje na razie nieznany). Wiadomo, że zapobiega akumulowaniu przez ryby wysokich stężeń rtęci, ale naukowcy nie wiedzą jak.

Podwyższenie stężenia białek zawierających jony selenu ogranicza namnażanie wirusa HIV - donoszą biochemicy z Uniwersytetu Stanu Pennsylvania. Odkryliśmy, że zwiększenie produkcji białek zawierających selen wpływa negatywnie na replikację HIV, podsumowuje odkrycie dr K. Sandeep Prabhu, jeden z autorów odkrycia. Badacz, specjalista z zakresu immunologii i toksykologii molekularnej, informuje, iż tempo namnażania wirusa może być w ten sposób zmniejszone aż dziesięciokrotnie. Selen należy do mikroelementów, co oznacza, że niewielkie ilości tego pierwiaska są konieczne dla utrzymania prawidłowych funkcji metabolicznych. Jest przy tym jednym z zaledwie kilku pierwiastków, które mogą być włączane do cząsteczek aminokwasów. Na drodze takiej modyfikacji powstaje selenocysteina, która może być następnie wbudowana do łańcucha białkowego. W ten sposób powstają tzw. selenoproteiny. Wiele wskazuje na to, że organizm wytwarza selenoproteiny, by chronić się przed infekcjami. Niestety, HIV "przechytrzył" ten system i posiadł zdolność do rozkładania tej grupy białek. Mechanizm tego procesu nie jest dokładnie znany, lecz zespół dr. Prabhu sugeruje, że winne może być wirusowe białko Tat, istotne głównie podczas wczesnego etapu infekcji. Proteina Tat, zwana także transaktywatorem transkrypcji (stąd jej skrótowa nazwa), odpowiada za aktywację genów wspomagających procesy infekcji i replikacji. Co prawda organizm człowieka broni się wytwarzając białko TR1, lecz, jak wiemy z praktyki, wirus potrafi "obejść" to zabezpieczenie i przeprowadzić skuteczny atak na organizm. Skoro HIV wpływa na selenoproteiny, pomyśleliśmy, że logicznym sposobem walki z wirusem będzie zwiększenie produkcji tych białek w organizmie, tłumaczy ideę eksperymentu dr Prabhu. Aby zbadać tę tezę, od zdrowych ochotników pobrano krew, a następnie zakażono ją wirusem. Po pewnym czasie do części hodowanych komórek dodano selenian (IV) sodu (Na2SeO3). Wyniki testu pokazują, że dodatek mikroelementu ogranicza aktywność replikacyjną wirusa co najmniej dziesięciokrotnie w stosunku do grupy nieleczonej. Kolejny eksperyment pokazał z kolei, że obniżenie poziomu białka TR1 zwiększa tempo namnażania wirusa o około 250% pomimo ciągłego zasilania hodowli kolejnymi porcjami selenu. Wnioski z przeprowadzonego badania nasuwają się same. Wiele wskazuje na to, że przyjmowanie suplementów zawierających selen może znacząco spowolnić rozwój infekcji HIV. Niestety, jak to zwykle bywa w podobnych przypadkach, ostateczne potwierdzenie tej hipotezy będzie musiało trochę potrwać.

Przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Kopenhaskiego badania dowodzą, że niektóre składniki preparatów witaminowych mogą nie tylko nie wydłużać życia, ale nawet zwiększać ryzyko przedwczesnej śmierci. Od dawna wierzono, że niektóre związki mogą wspomagać organizm w zwalczaniu wolnych rodników, które są przyczyną tzw. stresu oksydacyjnego - z tego powodu są powszechnie zwane antyoksydantami. Stres oksydacyjny jest sytuacją, w której dochodzi do podwyższonej intensywności utleniania ważnych dla komórki cząsteczek, w tym DNA, co może prowadzić do takich chorób, jak nowotwory czy choroby układu krążenia. Okazuje się jednak, że witaminy A oraz E, dwa powszechnie stosowane antyoksydanty, mogą przy nieprawidłowym stosowaniu zaburzać funkcje układu odpornościowego, z kolei beta-karoten może niekorzystnie wpływać na metabolizm tłuszczów. Analizowane przez Duńczyków badania, przeprowadzone przez 67 ośrodków na całym świecie, objęły grupę aż 233 000 pacjentów. Przyjmowali oni preparaty witaminowe albo w celu wyleczenia chorób, albo w celu ich prewencji (w przypadku osób zdrowych). Przeprowadzona analiza danych wykazała, że przyjmowanie preparatów witaminy A podnosi ryzyko przedwczesnej śmierci o 16%, beta-karotenu - o 7%, a witaminy E - o 4%. Nie wykazano za to negatywnego wpływu witaminy C oraz selenu na organizm człowieka. Konkluzja autorów analizy jest jasna: Dostępne dane nie pozwalają potwierdzić, jakoby środki zawierające składniki antyoksydacyjne miały działanie profilaktyczne. Amerykański Departament Zdrowia zaleca pacjentom, aby przyjmowanie suplementów diety zastępować zmianą stylu żywienia. Zgodnie z oficjalnym stanowiskiem tego urzędu, istnieje potrzeba zachowania ostrożności przy używaniu wysokich dawek oczyszczonych witamin, w tym związków o charakterze antyoksydantów, a także składników mineralnych. Przeciwną opinię wyraża organizacja Health Supplements Information Service, reprezentująca producentów preparatów witaminowych. Zdaniem jej przedstawiciela, środki te uzupełniają niedobory, które powstają w wyniku stosowania nieprawidłowej diety. Najbardziej wyważoną opinię na ten temat prezentuje ogół dietetyków. Twierdzą oni, że pacjenci nie powinni oczekiwać, że antyoksydanty rozwiążą wszystkie problemy zdrowotne, ani zaniedbywać podstawowych zasad zdrowego stylu życia. Mimo to preparaty witaminowe stosowane poprawnie w zależności od potrzeb organizmu oraz w połączeniu ze zdrową, urozmaiconą dietą oraz aktywnością fizyczną mogą, ich zdaniem, poprawiać ogólny stan zdrowia.

Naukowcy z Flinders University w Adelajdzie badają rolę mleka krowiego w zapobieganiu nowotworom przewodu pokarmowego. Do końca roku chcą zdobyć mocne dowody na potwierdzenie tezy, że napój ten nasila antyrakowe działanie selenu. Podczas prób klinicznych z udziałem 20 zdrowych osób porównywane są korzyści z dostarczania selenu z mlekiem oraz w postaci suplementów drożdżowych. Wcześniej udało się wykazać, że zażywanie Se z mlekiem zwiększa stężenie tego pierwiastka we krwi. Profesor Graeme Young podkreśla, że selen z mleka i drożdży (poddanych wcześniej działaniu wysokiej temperatury) inaczej się wchłania, a więc w odmienny sposób oddziałuje na organizm. Ponieważ selen hamuje szkodliwe procesy utleniania w tkankach (zwalcza wolne rodniki), być może różne jego formy, naturalne i sztuczne, nie chronią w jednakowym stopniu przed nowotworami. Jeśli tak się właśnie dzieje, kiedy będziemy karmić krowy paszą wzbogacaną selenem, może będą one wytwarzać mleko z taką postacią Se, która jest zarówno lepiej przyswajalna, jak i skuteczniejsza pod względem ochrony przeciwrakowej? – dywaguje Australijczyk. Naukowcy sprawdzają, jak szybko wchłaniają się różne postaci pierwiastka, czyli w jakim stopniu i jak prędko docierają one do komórek wyściółki jelita. Pobierają m.in. wycinki, by się upewnić, że ten proces zachodzi. Selen "zachęca" organizm, by usuwał zmutowane komórki, które mogą ulec zrakowaceniu.

Selen od dawna dodawany jest do różnych zestawów multiwitamin. Ma on za zadanie m.in. chronić przed cukrzycą typu 2. Ostatnie badania naukowców z uniwersytetu w Buffalo wskazują jednak, że może on mieć wręcz przeciwne działanie – przyczyniać się do zwiększenia ryzyka zachorowania na cukrzycę. Doktor Saverio Stranges i jego zespół skorzystali częściowo z innych badań, których głównym celem było zbadanie wpływu suplementacji selenem na zapobieganie rozwojowi nowotworów skóry (z wyjątkiem czerniaka) na wschodzie USA, gdzie poziom selenu w organizmach mieszkańców jest niższy niż średnia dla Stanów Zjednoczonych. Badania nad związkiem selenu z nowotworem przeprowadzono w latach 1983-1991. Spośród osób, które brał w nich udział zespołowi Strangesa udało się zwerbować 1202 ochotników: 600 z nich podawano selen (200 mikrogramów) jeszcze do roku 1996, a 602 podawano placebo. Żadna z tych osób w momencie rozpoczęcia badań nie chorowała na cukrzycę. Analiza wyników wykazała, że spośród wspomnianych 1202 osób na cukrzycę typu 2 zachorowało 97 badanych: 58 z grupy, która brała selen i 39 z grupy biorącej placebo. Poza różnicami w przyjmowaniu selenu nie zauważono żadnych różnic dotyczących wieku, płci, wagi ciała czy palenia tytoniu, które mogłyby wpłynąć na taki a nie inny rozkład zachorowań. Okazuje się, że osoby z wyższym poziomem selenu w organizmie mają prawdopodobnie większe szanse na zachorowanie na cukrzycę typu 2. W tej chwili nie wiemy, jaki mechanizm bądź mechanizmy na to wpływają. Nie rozumiemy wszystkich możliwych biologicznych następstw spożywania selenu. Ponadto nasze badania należy powtórzyć podczas szerzej zakrojonych testów klinicznych. Dopiero wtedy będzie można stwierdzić, czy rzeczywiście wyższe dawki selenu zwiększają ryzyko zachorowania na cukrzycę typu 2. – mówi Stranges. Zauważa też, że przyjmowanie preparatów multiwitaminowych (a tak robi około 50% populacji USA) jest co najmniej pozbawione sensu. Nie ma bowiem żadnych dowodów na to, że zapobiegają one wystąpieniu chronicznych chorób u zdrowych osób. Wszystkie potrzebne antyutleniacze (a selen jest właśnie antyutleniaczem), można dostarczyć organizmowi jedząc owoce i warzywa. Łatwiej jednak sięgnąć po pigułkę, niż zmienić dietę na zdrowszą – stwierdził Stranges.