Znajdź zawartość

Czerwone krwinki badane są od XVII wieku i wciąż potrafią zaskoczyć naukowców. Od dawna uważano je za biernych uczestników procesu krzepnięcia – elementy wypełniające skrzep, podczas gdy faktyczną pracę wykonywały płytki krwi i fibryna (włóknik). Utrwalony przez dekady obraz był prosty: płytki odpowiadają za zainicjowanie i zorganizowanie skrzepu, włóknik nadaje mu strukturę, a erytrocyty stanowią jedynie „pasażerów na gapę” zamkniętych w tej sieci. Najnowsze badania naukowców z University of Pennsylvania pokazują jednak, że rzeczywistość jest znacznie bardziej złożona, a czerwone krwinki są aktywnymi uczestnikami tego procesu. Zespół badawczy postanowił sprawdzić, co stanie się ze skrzepem, jeśli całkowicie wyłączy się z działania płytki krwi. W tym celu w kontrolowanych warunkach chemicznie zablokowano ich aktywność, a następnie obserwowano zachowanie skrzepu. Wynik był zaskakujący – mimo braku aktywnych płytek skrzep nadal się obkurczał, a jego objętość zmniejszała się nawet o ponad 20 procent. To obserwacja, której nie można było wytłumaczyć dotychczasowymi modelami krzepnięcia. Badania ujawniły, że kluczową rolę odgrywa tu zjawisko polegające na tym, że obecność dużych cząsteczek białkowych w osoczu powoduje różnice stężeń pomiędzy wnętrzem a otoczeniem skupiska krwinek. Te różnice prowadzą do powstania ciśnienia osmotycznego, które dosłownie „dociska” erytrocyty do siebie. Ponieważ w skrzepie otoczone są one gęstą siecią włóknika, efekt ten prowadzi do zagęszczenia jego struktury i zmniejszenia objętości. Co istotne, proces ten zachodzi niezależnie od aktywności płytek krwi, a jego siła wystarcza, aby wytłumaczyć obserwowane obkurczenie skrzepu. Wcześniej w literaturze naukowej pojawiała się hipoteza, że istotną rolę w agregacji erytrocytów może odgrywać bezpośrednie, słabe oddziaływania między powierzchniami krwinek. Jednak nowe badania wykazały, że efekt ten jest znacznie słabszy niż zjawisko „dociskania” erytrocytów przez ciśnienie osmotyczne. Okazało się bowiem, że gdy ograniczano wpływ ciśnienia osmotycznego, skurcz skrzepu praktycznie zanikał. Odkrycie to ma istotne konsekwencje praktyczne. W przypadku pacjentów z małopłytkowością, u których liczba płytek jest znacząco obniżona, aktywna rola czerwonych krwinek może częściowo kompensować ich niedobór, pomagając w ograniczeniu krwawień. Zrozumienie mechaniki tego procesu może także odegrać rolę w zapobieganiu zakrzepicy i zatorom, które stanowią poważne zagrożenie zdrowotne. Jeśli uda się przewidzieć, w jakich warunkach skrzepy są stabilne, a w jakich mogą się rozpadać, możliwe będzie opracowanie skuteczniejszych metod zapobiegania udarom mózgu czy zatorowości płucnej. Znaczenie badań wykracza poza medycynę kliniczną. Zasady rządzące zachowaniem erytrocytów w skrzepie mogą mieć wpływ na inżynierię biomateriałów. Materiały reagujące na bodźce mechaniczne w sposób podobny do skrzepu mogłyby znaleźć zastosowanie w opatrunkach, implantach czy urządzeniach medycznych wymagających dynamicznej adaptacji do warunków w organizmie. Więcej na ten temat: Red blood cell aggregation within a blood clot causes platelet-independent clot shrinkage. « powrót do artykułu

Choć nanotechnologia jest jedną z najmłodszych dziedzin nauki, już dziś widać doskonale jej ogromny potencjał. Stopniowo znajduje ona coraz więcej zastosowań także w badaniach z zakresu medycyny, czego doskonałym przykładem są srebrne nanocząsteczki o działaniu przeciwzakrzepowym, opracowane przez naukowców z uniwersytetu Banaras Hindu w indyjskim mieście Balapur. Wytworzenie zakrzepu, czyli złogu komórek powstającego w naczyniach krwionośnych pod wpływem niepożądanej aktywacji układu krzepnięcia krwi, może być stanem bezpośredniego zagrożenia życia. Istnieją co prawda leki ograniczające ryzyko tego patologicznego stanu, lecz ich skuteczność bywa niewystarczająca, a dodatkowo zwiększają one ryzyko samoistnego wystąpienia krwawień. Naukowcy z Indii liczą, że stworzone przez nich nanocząsteczki, swoją średnicą nieprzekraczające 1/50000 średnicy ludzkiego włosa, mogą pomóc rozwiązać ten niezwykle istotny problem. Badania nad nowym wynalazkiem przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych, a następnie na myszach. Z ostatniej serii testów wynika, że podanie innowacyjnego środka pozwala na obniżenie prawdopodobieństwa powstawania zakrzepów aż o 40%. Nie stwierdzono przy tym poważnych działań niepożądanych leku. Szczegółowa analiza wykazała, że działanie nanocząsteczek jest możliwe dzięki wnikaniu do wnętrza płytek krwi i blokowania tzw. ziarnistości, czyli pęcherzyków przechowujących składniki potrzebne do przeprowadzenia procesu krzepnięcia. Co więcej, drobiny zawieszone we krwi utrudniają komórkom wchodzenie w kontakt, co dodatkowo chroni przed powstaniem zakrzepu. Autorzy wynalazku podkreślają, że może on okazać się niezwykle przydatny w medycynie. Połączenie zdolności do blokowania aktywności płytek krwi oraz znanych od dawna właściwości antybakteryjnych sprawia, że srebro może stanowić idealną powłokę np. dla stentów, czyli implantów utrzymujących drożność naczyń krwionośnych. Zanim będzie to jednak możliwe, konieczne będzie przeprowadzenie testów oceniających bezpieczeństwo i skuteczność takiego rozwiązania.

Seria modyfikacji genetycznych pozwoliła na uzyskanie nowej formy czynnika VIII - białka, którego niedostateczne wytwarzanie jest odpowiedzialne za rozwój hemofilii typu I. "Poprawione" białko wykazuje szereg cech, dzięki którym może ono stać się lekiem znacznie skuteczniejszym od stosowanego dotychczas odpowiednika identycznego z naturalnym. Obecnie najczęściej stosowanym lekiem przeciwko hemofilii typu I jest tzw. rekombinowany (wytwarzany in vitro dzięki metodom inżynierii genetycznej) czynnik VIII, lecz nawet on, pomimo idealnej zgodności z naturalnym odpowiednikiem, ma swoje wady. U jednej czwartej leczonych nim pacjentów dochodzi do poważnych reakcji immunologicznych, zaś nawet w przypadku powodzenia terapii jest ona niezmiernie droga. Czynnik VIII jest jedną z protein uczestniczących w tzw. kaskadzie krzepnięcia. Jest to grupa białek, które reagują na uszkodzenie tkanki i uruchamiają biochemiczną "reakcję łańcuchową", której efektem jest powstanie skrzepu zapobiegającego ucieczce krwi z naczyń. U osób z hemofilią typu I czynnik VIII jest wytwarzany w zbyt małej ilości lub nie powstaje on w ogóle, przez co dochodzi u nich do masywnych, często także samoistnych krwawień. Badana proteina zawiera aż 2300 ułożonych w łańcuch podjednostek, zwanych aminokwasami. Są one podzielone na tzw. domeny, czyli ugrupowania pełniące poszczególne funkcje charakterystyczne dla danej proteiny. Jak się okazało, dla ulepszenia terapeutycznych właściwości transgenicznego czynnika VIII kluczowe są aminokwasy leżące nie w samych domenach, lecz w miejscach połączenia pomiędzy nimi. Naszym celem jest poprawienie natury dzięki uzyskaniu wzbogaconego czynnika VIII, który byłby lepszy od proteiny obecnej w organizmach zdrowych osobników - ujawnia ambitne cele eksperymentów dr Philip Fay z Centrum Medycznego Uniwersytetu Rochester, jeden z autorów nowej technologii. Badacz wyjaśnia przy tym specyfikę eksperymentu: bardziej aktywne formy [czynnika VIII] nie zdarzają się w naturze, gdyż powinny - teoretycznie - powodować nadmierne krzepnięcie krwi, blokowanie naczyń i ataku serca u osób, które byłyby bez tego zdrowe. U pacjentów z hemofilią jednak, zwiększona krzepliwość jest pożądana. Mimo to, staraliśmy się ingerować w strukturę białka tak delikatnie, jak to możliwe, ponieważ reakcja systemu odpornościowego jest tym bardziej prawdopodobna, im większe są zmiany. Przeprowadzony eksperyment wykazał, że wystarczy zamienić zaledwie trzy aminokwasy w całej strukturze czynnika VIII, by uzyskać niebagatelną poprawę jego właściwości. Opisywane modyfikacje pozwoliły na zwiększenie stabilności termicznej białka o 200 procent oraz oporności na czynniki chemiczne o 30 procent. Co więcej, obniżono - i to aż o ośmiokrotnie - prawdopodobieństwo niekontrolowanego rozpadu cząsteczki podczas modyfikacji związanych z aktywacją kaskady krzepnięcia. Łącznie opisywane "poprawki" pozwoliły na zwiększenie aż o 220% poziomu wytwarzania trombiny - jednego z ostatnich elementów kaskady krzepnięcia. Zdaniem dr. Faya podobne badania pozwolą na znaczne obniżenie kosztów leczenia hemofilii typu I oraz poprawę komfortu życia cierpiących na nią pacjentów. Bez wątpienia zespół z Rochester będzie więc szukał partnera biznesowego, który pomoże wprowadzić nową formę terapeutycznego białka na rynek.