Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  

Recommended Posts

Amerykańscy naukowcy wyizolowali związek, który może się stać lekarstwem na zespół nagłej zmiany strefy czasowej (ang. jet lag syndrome).

Dr Steve Kay z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego tłumaczy, że w zwykłych warunkach wszystkie zegary dobowe stanowią symfonię biologicznych rytmów we wszystkich ludzkich narządach. Nadrzędny zegar biologiczny (endogenny oscylator) znajduje się w mieszących się w podwzgórzu parzystych jądrach nadskrzyżowaniowych (SCN, od łac. suprachiasmatici nuclei). Kontroluje on rytmy snu i czuwania oraz zmiany w temperaturze ciała. Układ sercowo naczyniowy ma swój własny zegar, który wpływa na ciśnienie krwi. Pozostałe oscylatory regulują inne rytmy metaboliczne; w trzustce np. produkcję insuliny w komórkach beta wysepek Langerhansa.

Gdy człowiek doświadcza zespołu nagłej zmiany strefy czasowej, zegary przestają działać synchronicznie. Pojawiają się złe samopoczucie, dezorientacja, senność i ból głowy, zaburzenia apetytu czy niemożność skupienia uwagi. Zaburzenie rytmu dobowego może oznaczać nie tylko jet lag, ale i nowotwory czy cukrzycę, stąd powszechne wśród badaczy dążenie do zrozumienia i wyeliminowania tego zjawiska.

Zespół poszukiwał substancji regulujących zegary biologiczne, wykorzystując gen odpowiadającej za bioluminescencję świetlików lucyferazy (tym samym stał się on genem reporterowym, inaczej wizualizacyjnym). Umieszczano go w komórkach raka kości. Gdy zegary biologiczne ulegały aktywacji, pojawiało się świecenie. Naukowcy przetestowali 120 tys. związków. W końcu natknęli się na longdejzynę (od ang. longdaysin), która znacznie spowalniała cykl.

Longdejzyna jest pochodną puryny, heterocyklicznego, aromatycznego związku organicznego. Ekipa Kaya wyodrębniła też inne wpływające na zegary biologiczne substancje, ale longdejzyna miała najsilniejsze działanie. U larw danio pręgowanego potrafiła np. wydłużyć cykl aż o 10 godzin.
Longdejzynę bez większych problemów zmodyfikowano chemicznie, by dało się ją później poddać chromatografii powinowactwa (ang. affinity chromatography), połączonej ze spektrometrią mas (ang. mass spectrometry). Chromatografia jest typem chromatografii adsorpcyjnej, w której wykorzystuje się powinowactwo dwóch substancji. W ten oto sposób akademicy ustalili, że celami logdejzyny są kinazy białkowe CKIδ, CKIα i ERK2.

Do leków z longdejzyną lub podobnym związkiem jeszcze daleka droga. Kay spodziewa się, że pojawią się one dopiero w ciągu 15 lat. Tego typu medykamenty mogłyby spowalniać lub przyspieszać rytmy biologiczne, by pomóc organizmowi przystosować się do pracy na zmiany czy przeskakiwania stref czasowych.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco (UCSF) zidentyfikowali w zdrowej tkance prostaty mężczyzn z guzami gruczołu krokowego o niewielkim stopniu zaawansowania 184 geny, które pozwalają wyjaśnić, czemu aktywność fizyczna spowalnia chorobę i obniża ryzyko zgonu.
      Kalifornijczycy zbadali ok. 20 tys. genów zdrowej tkanki prostaty (pobrano ją od 70 pacjentów). Bazowali na wspólnych ustaleniach zespołu z UCSF i Harvardzkiej Szkoły Zdrowia Publicznego, że szybki marsz, ewentualnie bieganie przez 3 godziny w tygodniu lub więcej obniża ryzyko postępów choroby i zgonu po zdiagnozowaniu raka prostaty. Wiedząc, że się tak dzieje, pozostawało jeszcze odpowiedzieć na pytanie dlaczego. I tym właśnie zajęli się specjaliści pracujący pod przewodnictwem June Chan.
      Poziom ekspresji ok. 20 tys. genów zestawiano z wzorcem aktywności fizycznej, opisanym przez badanych w kwestionariuszu. Okazało się, że w porównaniu do osób, które ruszały się mniej, u mężczyzn ćwiczących intensywnie co najmniej 3 godziny w tygodniu zwiększała się ekspresja 109 genów, a spadała 75. Wśród zwiększających swoją aktywność znalazły się np. geny supresorowe BRCA1 i BRCA2 (kodowane przez nie białka biorą udział w naprawie uszkodzonego DNA) oraz odpowiadające za przebieg cyklu komórkowego.
      Analiza uzyskanych danych nadal trwa. Naukowcy sprawdzają, jakie szlaki ulegają wyłączeniu/stłumieniu pod wpływem ćwiczeń. W przyszłości Chan zamierza powtórzyć badania na większej próbie, w tym na mężczyznach, u których doszło do wznowy raka prostaty.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Znaleziono dowody bezpośrednio łączące hormon melatoninę z cukrzycą typu 2. Jak donoszą naukowcy z Imperial College London (ICL), osoby, u których występują rzadkie mutacje w receptorze melatoniny, są w większym stopniu zagrożone cukrzycą typu 2.
      O tym, że zegar biologiczny i melatonina mogą mieć coś wspólnego z cukrzycą, świadczą też pośrednio wyniki wcześniejszych badań. Wykazano m.in., że ludzie, którzy pracują na nocne zmiany, znajdują się w grupie podwyższonego ryzyka cukrzycy typu 2. Poza tym gdy u ochotników przez 3 dni z rzędu zaburzano sen, zaczynali przejściowo wykazywać objawy cukrzycy.
      W ramach najnowszego studium akademicy z ICL odkryli, że u osób z 4 rzadkimi mutacjami w genie receptora melatoniny MT-2 ryzyko wystąpienia cukrzycy typu 2. rośnie aż 6-krotnie. Ponieważ wydzielanie insuliny jest regulowane przez melatoninę, autorzy raportu opublikowanego w Nature Genetics uważają, że mutacje zaburzają związek między zegarem biologiczny a wyrzutem insuliny. Skutkiem tego są problemy z kontrolą poziomu glukozy we krwi.
      Odkryliśmy bardzo rzadkie warianty genów MT-2, które wywierają o wiele silniejszy wpływ niż znalezione wcześniej powszechniejsze wersje - wyjaśnia prof. Philippe Froguel.
      Na początku naukowcy z ICL oraz ich współpracownicy z Wielkiej Brytanii i Francji przyglądali się genowi MT-2 u 7.632 osób. Poszukiwali niezwykłych wariantów, które zwiększałyby ryzyko cukrzycy typu 2. W sumie odkryli 40 wariantów, w tym 4 bardzo rzadkie, ale kompletnie pozbawiające receptory zdolności reagowania na melatoninę. Następnie związek między mutacjami a cukrzycą potwierdzono na próbie kolejnych 11.854 badanych.
      Wpływ mutacji na działanie receptora MT-2 określano podczas eksperymentów na hodowlach ludzkich komórek.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zaburzenie działania zegarów biologicznych (rytmów okołodobowych) prowadzi do przyspieszonej neurodegeneracji, utraty funkcji motorycznych oraz przedwczesnej śmierci. Dotąd naukowcy zmagali się z dylematem w rodzaju jajka i kury, bo nie było wiadomo, czy problemy z zegarami biologicznymi są wynikiem, czy przyczyną chorób neurodegeneracyjnych, np. alzheimeryzmu czy choroby Huntingtona.
      Podczas eksperymentów wykazaliśmy, że nasilenie [akceleracja] problemów zdrowotnych następowało zarówno w ramach podejścia środowiskowego, jak i genetycznego - opowiada Kuntol Rakshit.
      Co prawda naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Oregonu (OSU) i Oregon Health and Science University prowadzili eksperymenty na muszkach owocowych, ale podkreślają, że między nimi a nami, ludźmi, istnieje wiele podobieństw. Niektóre z genów regulujących rytmy okołodobowe muszek okazały się na tyle ważne, że zostały zachowane mimo wielu lat odrębnej ewolucji i pełnią dokładnie te same funkcje u Homo sapiens.
      U muszek wykorzystanych w studium występowały dwie mutacje: jedna zaburzała rytmy okołodobowe, a druga prowadziła do rozwoju patologii mózgu podczas starzenia. W porównaniu do grupy kontrolnej, mutanty żyły 32-50% krócej, traciły sporo funkcji ruchowych, a w ich mózgach o wiele wcześniej pojawiały się liczne wakuole, czyli "dziury" w tkance.
      Jadwiga Giebultowicz uważa, że pogorszenie i utrata funkcji zegara biologicznego może być początkiem uszkadzającego cyklu. Kiedy zegar biologiczny zaczyna szwankować, rytmy, które regulują działanie i zdrowie komórek, ulegają zaburzeniu, a wiemy, że to sprzyja neurodegeneracji mózgu. Z drugiej jednak strony, neurodegeneracja może wywołać jeszcze więcej uszkodzeń zegara. Zdrowy zegar stanowiłby zabezpieczenie [...], jednak gdy go brakuje, proces uszkadzania przyspiesza.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przewożenie koni wyścigowych przed zawodami do innych krajów może sprawić, że szybciej pobiegną na torze. Okazuje się, że wyjaśnienia tej zagadki należy poszukiwać w niezwykłej wrażliwości tych zwierząt na zmiany w ilości światła słonecznego, połączonej z brakiem silnie zaznaczonego cyklu snu i czuwania (Journal of Neuroendocrinology).
      Naukowcy z Uniwersytetu Bristolskiego zauważyli, że w odróżnieniu od ludzi i gryzoni, konie bardzo szybko przystosowują się do zmian w 24-godzinnym cyklu światła-ciemności. To właśnie daje im nieoczekiwane korzyści w zakresie formy fizycznej.
      Brytyjczycy chwalą sie, że jako pierwsi podjęli temat wpływu zespołu nagłej zmiany strefy czasowej na fizjologię i osiągnięcia koni wyścigowych. Podkreślają, że konie to jedyni sportowcy, poza ludźmi oczywiście, którzy regularnie latają na zawody pomiędzy strefami czasowymi.
      Badaliśmy hipotezę, że nagłe zmiany w 24-godzinnym cyklu światła-ciemności [...] mogą przestawić zegary molekularne i systemy neuroendokrynne, wpływając niekorzystnie na osiągnięcia sportowe zwierząt - opowiada dr Domingo Tortonese. U ludzi tak się właśnie dzieje, zwłaszcza zaś u sportowców, którzy udając się na zawody, lecą na wschód.
      Nasze badania pokazują, że konie różnią się od ludzi, ponieważ wydają się wykorzystywać wskazówki świetlne do [regulacji] dziennych rytmów aktywności, a nie do synchronizacji wewnętrznie generowanego rytmu z dobowym cyklem światła-ciemności.
      Podczas eksperymentu konie czystej krwi, które już wcześniej trenowały, umieszczano w boksach z kontrolowanym oświetleniem. Przez 3 miesiące ćwiczyły o różnych porach dnia na bieżni. Po tym czasie doświadczały zmiany dobowego cyklu światła-ciemności, która odpowiadała lotowi na wschód przez 7 stref czasowych.
      Przed i po zmianie obserwowano wzorce aktywności dobowej czterech genów zegarowych, a także działanie systemów endokrynnych zaangażowanych m.in. w reakcję na stres. Przeprowadzono standardowe testy formy (ustalano wydolność aerobową, czyli zdolność pokrywania zapotrzebowania energetycznego pracujących mięśni przez procesy tlenowe, oraz wydolność anaerobową, czyli maksymalną ilość energii, którą można uzyskać w procesach beztlenowych). Poza tym stale oceniano aktywność lokomotoryczną zarówno w warunkach przeplatających się okresów światła-ciemności, jak i pod nieobecność wskazówek świetlnych w ciągłej ciemności.
      Okazało się, że choć konie są wyjątkowo wrażliwe na zmiany cyklu światła-ciemności, bardzo szybko przystosowują się do przesunięcia faz. Szybkiej adaptacji nie towarzyszy wzrost poziomu stresu. Pojawiają się jednak zmiany w zakresie regulacji hormonalnej, które poprawiają osiągi koni. Naukowcy wyliczyli np., że nim się zmęczą, zwierzęta doświadczające zespołu nagłej zmiany strefy czasowej są w stanie biec w pełnym galopie o 25 sekund dłużej.
×
×
  • Create New...