Znajdź zawartość

Uraz oka, np. zadrapanie rogówki, powoduje, że do soczewki "wysyłane" są komórki odpornościowe, które mają ją chronić. By nie zaburzać widzenia, soczewka oka nie jest unaczyniona. Brak waskulatury powodował, że przez długi czas naukowcy sądzili, że komórki odpornościowe nie mają się tu jak dostać. Parę lat temu zespół z Uniwersytetu Thomasa Jeffersona wykazał jednak, że to nieprawda i że w odpowiedzi na degenerację komórki odpornościowe są rekrutowane do soczewki i pojawiają się również w rogówce, siatkówce i ciele szklistym. Prace ekipy dr Sue Menko sugerowały, że komórki odpornościowe pochodzą z ciała rzęskowego (łac. corpus ciliare), a więc części oka otaczającej tęczówkę i łączącej ją z naczyniówką. Dr Menko dodaje, że komórki odpornościowe są kluczowe dla ochrony i naprawy. Soczewki były zawsze opisywane jako tkanka bez unaczynienia, a więc pozbawiona ich źródła. Ciało rzęskowe jest [zaś] dobrze unaczynione, dlatego corpus ciliare wydawało się najbardziej oczywistym miejscem do zbadania [pod tym kątem]. W ramach najnowszych badań na myszach Amerykanie wykazali, że po urazie rogówki komórki odpornościowe migrują z ciała rzęskowego wzdłuż włókien więzadełek rzęskowych, czyli pasm więzadłowych rozpiętych w tylnej komorze oka (utrzymują one soczewkę w jej położeniu). By to ustalić, akademicy posłużyli się fluorescencyjnymi znacznikami i mikroskopią. Wszystko wskazuje więc na to, że po urazie rogówki układ odpornościowy wdraża reakcję, która ma ochronić soczewkę. Podstawową część ciała rzęskowego tworzy mięsień rzęskowy, który kurcząc się lub rozkurczając, wywołuje, odpowiednio, spadek napięcia lub napięcie więzadełek, co przenosi się na soczewkę. To podstawowa funkcja ciała rzęskowego, ale jak podkreślają Amerykanie, proteom więzadełek obejmuje liczne białka macierzy pozakomórkowej i białka sygnalizacyjne, które mogą stwarzać środowisko sprzyjające migracji komórek. Jednym z nich jest glikoproteina towarzysząca mikrofibrylom (ang. microfibril‐associated protein‐1, MAGP-1). To pierwsza prezentacja obserwacji soczewki, przeprowadzanej przez komórki odpornościowe w odpowiedzi na uraz występujący w jakiejś części gałki ocznej. Autorzy publikacji z The FASEB Journal wykazali, że niektóre komórki odpornościowe pokonują torebkę soczewki. Wg akademików, może to wskazywać na rolę komórek immunologicznych w powstawaniu zaćmy. « powrót do artykułu

Nawet w starszym wieku ponawiana wielokrotnie regeneracja nie zmniejsza zdolności traszek do regeneracji tkanek. Doniesienia zespołu prof. Panagiotisa Tsonisa z University of Dayton przeczą więc podtrzymywanym od 250 lat teoriom, zgodnie z którymi wiek i liczne amputacje niekorzystnie wpływają na regenerację. W ciągu 16 lat Tsonis osiemnaście razy usunął soczewki z oczu sześciu traszek japońskich (Cynops pyrrhogaster). Zawsze dochodziło do regeneracji, lecz nie z pozostałej tkanki soczewki, ale z komórek nabłonka barwnikowego górnej części tęczówki. Pod koniec studium w 2010 r. traszki osiągnęły sędziwy wiek co najmniej 30 lat. Choć długość ich życia była kilkakrotnie dłuższa niż w przypadku płazów hodowanych w terrariach, soczewki utworzone po dwóch ostatnich amputacjach były nieodróżnialne od soczewek 14-letnich osobników, które nigdy nie musiały regenerować tej części oka. Co ważne, ekspresja genów kluczowych dla regeneracji (czyli np. genu krystaliny – białka wypełniającego cytoplazmę komórek soczewki – oraz genów regulatorowych) była w obu przypadkach podobna. Nie odnotowano znaczących różnic w tempie różnicowania i wzrostu regenerowanych soczewek. Tsonis uważa, że dokładne zrozumienie zdolności regeneracyjnych traszek pozwoli kiedyś wykorzystać ten proces w leczeniu ludzi. Na razie przed nami długa droga, nim będziemy mogli odnieść to do ludzi, ale traszka stanowi doskonałe źródło odpowiedzi na pytania dotyczące regeneracji, zwłaszcza w starszym wieku. W przyszłości Amerykanie i współpracujący z nimi Japończycy zamierzają porównać możliwości regeneracyjne młodych i starych traszek. Chcą sprawdzić, jak zmienia się mechanizm regenerowania i czy wykorzystywane są np. różne komórki. Inne studium mogłoby też dotyczyć kwestii, co dzieje się z telomerami traszek (telomery zabezpieczają chromosomy przed uszkodzeniami podczas kopiowania; po każdym podziale komórki stają się coraz krótsze). W 1994 r. opisywane studium zainicjował mentor Tsonisa Japończyk Goro Eguchi. Sześć lat temu Tsonis i jego żona doprowadzili do przełomu w regeneracji (oczywiście u traszek). Zazwyczaj po urazie grzbietowa część tęczówki może odtworzyć zniszczoną soczewkę, ale brzuszna nie. W części grzbietowej i brzusznej występują te same komórki i po usunięciu soczewki wykazują one tę samą aktywność, ale z nieznanych powodów część brzuszna "wyhamowuje" przed rozpoczęciem regeneracji. Okazało się jednak, że wystarczy dodać mieszaninę określonych czynników wzrostu, by brzuszna część tęczówki również odtworzyła soczewkę. W 2009 r. Tsonis stwierdził, że proces regeneracji u traszek przypomina tworzenie indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (ang. induced pluripotent stem cells, iPSC). Reprogramowanie tych ostatnich polega na aktywowaniu w komórkach 4 normalnie uśpionych czynników. To skłoniło naukowca do sporządzenia mapy wszystkich genów, do których ekspresji dochodzi w czasie regeneracji (chodziło o transkryptom, czyli cząsteczek mRNA obecnych w danym momencie w komórce lub grupie komórek).

Testy wykazały, że arktyczne renifery reagują na bodźce świetlne z zakresu ultrafioletu. Biolodzy uważają, że ta niezwykła umiejętność pozwala im znajdować pokarm i unikać drapieżników w specyficznej atmosferze Arktyki, gdzie promieniowania UV nie brakuje, a widoczność często bywa bardzo ograniczona (Journal of Experimental Biology). Naukowcom po raz pierwszy przeszło przez myśl, że renifery mogą widzieć ultrafiolet, kiedy ustalono, że promienie UV przechodzą przez soczewkę i rogówkę zwierzęcia. Podczas eksperymentów przepuszczano światło przez próbki tkanek. Okazało się, że oko renifera radzi sobie ze światłem o minimalnej długości fali ok. 350 nanometrów. Wyposażeni w tę wiedzę brytyjscy akademicy postanowili sprawdzić, czy u znieczulonego renifera wystąpi reakcja elektryczna siatkówki na promienie UV (gdyby wystąpiła, oznaczłoby to, że ssak widzi ultrafiolet). Posłużyliśmy się ERG (elektroretinografią), dzięki której umieszczając na wewnętrznej stronie powieki niewielki kawałek złotej folii, utrwaliliśmy elektryczną reakcję siatkówki na światło - wyjaśnia prof. Glen Jeffery z Uniwersyteckiego College'u Londyńskiego. W ten sposób udowodniono, że czopki, światłoczułe receptory siatkówki oka, rzeczywiście reagują na UV. Renifery żywią się porostami. Ponieważ organizmy te pochłaniają ultrafiolet, pasącym się zwierzętom mogą się one wydawać czarne. Dzięki tej samej umiejętności wilki, których futra także absorbują promienie UV, jawią się na tle śniegu jako ciemniejsze. Biolodzy podkreślają, że na tym nie koniec korzyści, bo w ramach widzenia UV i mocz staje się bardziej widoczny, co pozwala stwierdzić, że w pobliżu znajduje się inny renifer lub drapieżnik. Wszystko wskazuje na to, że widząc ultrafiolet, renifery nie doświadczają żadnego uszerbku na zdrowiu, nie cierpią np. na typową dla ludzi ślepotę śnieżną (jest to oparzenie siatkówki w okolicach plamki żółtej, wywołane promieniami światła widzialnego oraz światłem ultrafioletowym). W niedalekiej przyszłości ten sam zespół chce przeprowadzić testy na fokach. Prof. Jeffery sądzi bowiem, że wiele arktycznych zwierząt widzi ultrafiolet. W końcu nie ma dowodów na to, że niedźwiedzie polarne muszą się zmagać ze skutkami ślepoty śnieżnej...

Kilka odpowiednio skonfigurowanych kropli płynu może w przyszłości zostać wykorzystanych jako miniaturowe tanie pompy czy precyzyjne soczewki aparatach cyfrowych. Inżynierowie z Rensselaer Polytechnic Institute stworzyli płynne tłoki. Działają one dzięki oscylacjom kropli ferrofluidu, które bardzo precyzyjnie wypychają otaczający je płyn. Pulsacyjne ruchy ferrofluidu mogą działać jak miniaturowe pompy. Co prawda możliwe jest stworzenie miniaturowych mechanicznych pomp, które są na tyle małe, że znajdą zastosowanie w układach typu lab-on-a-chip, ale to bardzo złożona i droga konstrukcja - mówi profesor Amir Hirsa, szef zespołu badawczego z Wydziału Inżynierii Mechanicznej, Kosmicznej i Nuklearnej na Rensselaer. Nasze elektromagnetyczne płynne tłoki to nowy sposób na poradzenie sobie z problemem pompowania w mikroskali. Ponadto wykazaliśmy, że takie tłoki nadają się do tworzenia sterowanych przez układ scalony płynnych soczewek - dodaje naukowiec. Hirsa wraz z zespołem opracowali płynny tłok składający się z dwóch kropli ferrofluidu umieszczonych na substracie o powierzchni kilku centymetrów kwadratowych. W substracie wywiercono dwie dziury, po jednej dla każdej z kropli ferrofluidu. Całość umieszczono w komorze wypełnionej wodą. Impulsy z elektromagnesu powodują, że jedna z kropli zaczyna wibrować, poruszając się w górę i w dół. Jej ruch prowokuje powstanie sił magnetycznych, kapilarnych i inercyjnych, które powodują, iż druga z kropli ferrofluidu zaczyna się również poruszać, ale zgodnie z odwróconym wzorcem. Szybkość i siłę poruszających się kropli można kontrolować za pomocą pola magnetycznego o różnych właściwościach. W ten sposób obie krople ferrofluidu stały się płynnym rezonatorem, zdolnym do przepompowania otaczającego je płynu do sąsiedniej komory. Jako, że krople zmieniają kształt podczas ruchu, po przepuszczeniu przezeń światła zmieniają się w miniaturowe soczewki, pozwalające na sterowanie ich ogniskową. Już w tej chwili prędkość pracy soczewek i jakość uzyskanego obrazu dorównują kamerom internetowym pracującym z częstotliwościom ponad 30 klatek na sekundę. Dzięki nowym soczewkom możliwe będzie zatem stworzenie lżejszych kamer, zużywających mniej energii. Płynne tłoki mogą znaleźć liczne zastosowania. Posłużą jako pompa na wszczepianym w organizm chorego układzie precyzyjnie dozującym leki, a Hirsa nie wyklucza nawet, że w przyszłości będzie można nimi zastąpić naturalną soczewkę ludzkiego oka. http://www.youtube.com/watch?v=X-xMxA5SpTs

Naukowcy z Universytetu Harvarda i japońskiej firmy Hamamatsu Photonics stworzyli laser, który nie potrzebuje soczewek. Obecnie używane półprzewodnikowe lasery wymagają użycia drogich soczewek, działających jak kolimatory. Nie tylko podnoszą one cenę urządzenia, ale powodują, że jest ono dość duże. Amerykańsko-japoński zespół stworzył kolimator plazmonowy, zastępując nim soczewki. Znajduje się on bezpośrednio na lustrze lasera, dzięki czemu znacząco zredukowano wielkość urządzenia. Kolimator plazmonowy nadaje się do zastosowania we wszystkich laserach półprzewodnikowych. Nasze badania otwierają drogę do używania plazmonowych struktur umieszczonych na laserze w celu uzyskania dowolnej polaryzacji. To święty Graal spintroniki i kwantowego przetwarzania informacji - mówi profesor Federico Capasso. Naukowcy twierdzą, że po udoskonaleniu urządzenia, będzie można zastąpić nim wszystkie lasery wykorzystywane w telekomunikacji, dzięki czemu możliwe będzie np. obniżenie kosztów budowy sieci optycznych. Obecnie lustra stosowane w półprzewodnikowych laserach nie kolimują światła idealnie, a dywergencja (rozbieżność) może sięgać nawet 25 stopni. Dlatego też używa się, dość dużych w porównaniu z samym laserem, soczewek. Naukowcy odkryli, że jeśli do lustra przymocujemy matrycę z odpowiednio wykonanymi nacięciami o długości mniejszej niż długość fali światła emitowanej przez laser, to powstaną plazmony, które uporządkują wiązkę światła, działając jak kolimator. Nowa technika daje też nadzieją na to, że możliwe będzie kontrolowanie spójności przestrzennej światła, co z kolei pozwoli na sterowanie kierunkiem wiązki lasera, bez konieczności używania luster, pryzmatów czy soczewek.

Bob McNichol, 57-letni Irlandczyk, który w listopadzie 2005 roku stracił wzrok w wyniku wybuchu płynnego aluminium, odzyskał wzrok dzięki... zębowi syna. W pewnym momencie lekarze z Zielonej Wyspy powiedzieli mężczyźnie, że zrobili już wszystko, co tylko mogli. Wtedy McNichol usłyszał o operacji przeprowadzanej przez doktora Christophera Liu z Sussex Eye Hospital w Brighton: osteoodontokeratoplastyce (ang. Osteo-Odonto-Keratoprosthesis, OOKP). Jej pionierami byli w latach 60. ubiegłego wieku Włosi. Polega ona na tworzeniu oparcia dla sztucznej rogówki z własnych zębów pacjenta i otaczających kości. W przypadku Irlandczyka wykorzystano tkanki jego syna Roberta: korzeń zęba i fragment szczęki. Najpierw odtworzono prawy oczodół, potem umieszczono w nim kawałek zęba, a w wydrążonym otworze umocowano soczewkę. Pierwsza operacja trwała 10 godzin, druga już o połowę krócej. McNichol ma 65% szans na odzyskanie wzroku. Już teraz może wykonywać proste czynności i oglądać telewizję. W Sieci można zobaczyć zdjęcie pana McNichola po operacji.

Wiek danej osoby można oceniać na różne sposoby, np. na podstawie głosu czy wyglądu, można też zajrzeć do jej dowodu tożsamości. Co jednak zrobić w sytuacji, gdy ten ktoś nie żyje i nie ma dostępu do żadnych jego danych? Naukowcy z uniwersytetów w Kopenhadze i Aarhus uciekli się do metody datowania radiowęglowego białek soczewki oka – krystalin (PLoS ONE). Występują one w cytoplazmie włókien soczewkowych. Są upakowane tak ściśle i w tak charakterystyczny sposób, że zachowują się jak kryształy (stąd ich nazwa). To one odpowiadają za przejrzystość soczewki oraz załamywanie wpadającego do oka światła. Struktury krystalin są tworem komórek pracujących od momentu poczęcia do 1.-2. roku życia. Gdy proces się kończy, krystaliny nie zmieniają się zasadniczo przez resztę życia. Węgiel jest pierwiastkiem wchodzącym w skład wszystkich organizmów żywych. Ciągle "przepływa" przez łańcuch pokarmowy. Skądinąd wiadomo, że radioaktywny węgiel C-14 powstaje w górnych warstwach atmosfery w wyniku oddziaływania neutronów z promieniowania kosmicznego na atomy 14N i 13C. 1n + 14N → 14C + 1H 1n + 13C → 14C Dopóki więc organizm żyje, ilość węgla C-14 w jego tkankach jest stała – taka sama jak w atmosferze. Gdy zwierzę, roślina lub człowiek umiera, ilość radioaktywnego węgla zaczyna się powoli zmniejszać. Podczas zimnej wojny przeprowadzono wiele próbnych wybuchów jądrowych. Wskutek tego ilość węgla C-14 w atmosferze niemal się podwoiła. Po wprowadzeniu zakazu prób jądrowych w atmosferze, kosmosie i pod wodą (układ z 5 VIII 1963 r.) zaczęła spadać i po jakimś czasie osiągnęła swój normalny poziom. Ponieważ po zakończeniu prac konstrukcyjnych krystaliny się nie zmieniają, można określić zawartość C-14 w atmosferze w momencie ich tworzenia. Dzięki akceleratorowi cząstek naukowcy z Uniwersytetu w Aarhus mogą wyliczyć ilość C-14 (wystarczy do tego zaledwie 1 miligram tkanki z oka) i określić na tej podstawie wiek. Metoda Duńczyków przyda się nie tylko kryminologom. Profesor Niels Lynnerup wyjaśnia, że datowanie radiowęglowe białek i innych związków organicznych pozwoli określić czas powstawania oraz regeneracji określonych tkanek czy komórek, np. nowotworowych.

Wczesne objawy demencji mogą być wykrywane za pomocą prostego badania oka, podobnie jak zmiany cukrzycowe (neuropatia cukrzycowa) czy podwyższone ciśnienie w gałce ocznej. Test, opracowany przez zespół dr. Lee Goldsteina z Brigham and Women's Hospital w Bostonie, bazuje na nieinwazyjnym badaniu laserowym soczewki. Poszukuje się złogów beta-amyloidu, z którego w mózgach chorych osób tworzą się charakterystyczne blaszki. Procedurę wykorzystano już w badaniach klinicznych z udziałem myszy. Za pomocą krótkich impulsów światła podczerwonego bezbłędnie zidentyfikowano cztery myszy z chorobą Alzheimera i cztery zdrowe osobniki. Naukowcy uważają, że ich metoda pozwoli wykrywać bardzo wczesne stadia choroby Alzheimera, a także śledzić postępy choroby i reakcję na zastosowane leczenie. Obecnie nie ma prostego testu do diagnozowania demencji, a już postawioną diagnozę może 100-proc. potwierdzić jedynie badanie pośmiertne mózgu. Technologia, nazwana quasi-elastycznym rozpraszaniem światła, pomoże ujawnić niewidoczne gołym okiem złogi amyloidu. Wyglądają one jak katarakta, jednak inaczej niż zaćma związana z wiekiem. Aby nową metodę zastosować u pacjentów, potrzebne są dalsze prace. Jej dużym plusem jest to, że jest dokładna, nieinwazyjna i tańsza od stosowanych dotąd technik.