Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Mielina, znany inhibitor wzrostu, może pomagać w regeneracji komórek nerwowych

Recommended Posts

Uszkodzenie rdzenia kręgowego często kończy się paraliżem. W ostatnich latach naukowcy próbują wykorzystywać komórki macierzyste do naprawy i zastąpienia uszkodzonych komórek nerwowych. Tutaj jednak pojawia się wiele problemów, w tym problem z mieliną, substancją izolującą proteiny i lipidy, która pomaga w przekazywaniu impulsów nerwowych w zdrowych dorosłych włóknach, ale jednocześnie powstrzymuje wzrost nowych neuronów.

W najnowszym numerze Science Translational Medicine naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego poinformowali, że u dorosłych szczurów mielina pomagała we wzroście aksonów w komórkach prekursorowych neuronów (NPC) oraz indukowanych pluripotencjalnych neuronalnych komórek macierzystych.

"To naprawdę ważne odkrycie, bo mielina jest silnym inhibitorem regeneracji aksonów w dojrzałych komórkach. Okazuje się jednak, że w komórkach prekursorowych i indukowanych pluripotencjalnych komórkach macierzystych nie ma takiego działania", mówi główny autor badań, profesor Mark Tuszynski z UC San Diego.

Uczony, wraz z kolegami z Niemiec i Singapuru, najpierw obserwował wzrost komórek umieszczonych w szalkach Petriego na substracie z mieliny. Gdy dały one dobre wyniki, wykorzystano szczury z uszkodzonym rdzeniem kręgowym i po podaniu im wspomnianych komórek zaobserwowali, że w istocie białej pojawiło się więcej aksonów niż w istocie szarej, a ich wzrost był preferencyjnie powiązany z obecnością mieliny.

Gdy z mieliny usunięto niektóre molekuły, o których wiadomo, że silnie powstrzymują rozwój aksonów, udało się zidentyfikować molekułę, nazwaną regulatorem ponownego wzrostu neuronów 1 (reneuronal growth regulator 1), Negr1, która wydaje się działać pomiędzy mieliną a aksonami, pozwalając na wzrost aksonów. Wydaje się, że molekuła ta odgrywa znaczącą rolę podczas rozwoju embrionalnego, gdy bardzo szybko zwiększa się liczba neuronów, ale zanim jeszcze mielina zaczyna wywierać swój hamujący wpływ.

Gdy w miejscu uszkodzenia rdzenia kręgowego wstrzyknęliśmy neuronalne komórki macierzyste, pojawiły się tysiące nowych aksonów, które rozprzestrzeniły się na odległość do 50 milimetrów. Z drugiej strony, gdy dorosłe aksony pobudziliśmy do wzrostu, pojawiło się zaledwie 100 aksonów na odległości jednego milimetra. To pokazuje, dlaczego aksony z komórek macierzystych są znacznie lepsze w naprawie uszkodzeń niż znajdujące się na miejscu uszkodzenia dorosłe aksony, dodaje profesor Tuszyński.


« powrót do artykułu

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
      O ile nam wiadomo, jest to pierwsza udana demonstracja bezpośredniego dekodowania z mózgu pełnych wyrazów u osoby, która jest sparaliżowana i nie może mówić, stwierdza neurochirurg profesor Edward Chang. Uczony wraz z kolegami opracował „neuroprotezę mowy”, urządzenie, które u ciężko sparaliżowanego pacjenta rejestruje sygnały w mózgu i przekłada je na mowę.
      Każdego roku z powodu różnych chorób, udarów czy wypadków tysiące osób tracą możliwość mówienia. Nowy system daje nadzieję, że będą mogły łatwo komunikować się z otoczeniem.
      Dotychczasowe badania na tym polu ograniczały się do literowania. Neuroprotezy do komunikacji wyłapywały z mózgu sygnały, za pomocą których chory sterował kursorem i na wirtualnej klawiaturze, litera po literze, pisał to, co chce powiedzieć. Cheng i jego zespół poszli w zupełnie innym kierunku. Skupili się na sygnałach kontrolujących mięśnie aparatu mowy. Zdaniem Amerykanów, jest to bardziej naturalny i płynny sposób, dzięki któremu komunikacja z niemówiącym pacjentem może być znacznie szybsza i bardziej płynna.
      Zwykle mówimy z prędkością 150–200 wyrazów na minutę, zauważa Cheng. Wszelkie metody pisania czy kontrolowania kursora są wolniejsze i bardziej pracochłonne. Jeśli przejdziemy bezpośrednio do słów, tak jak robimy to tutaj, wiele zyskamy, gdyż jest to bardziej podobne do naturalnego sposobu mówienia.
      W ciągu ostatniej dekady Chengowi bardzo pomogli pacjenci z University of California San Francisco (UCSF) Epilepsy Center. Były to osoby, które operowano w celu znalezienia źródła epilepsji i na powierzchni ich mózgów umieszczano elektrody.
      Wszystkie to osoby mówiły i zgodziły się na dokonanie badań, podczas których analizowano aktywność ich mózgów w czasie mówienia. W ten sposób udało się stworzyć mechanizm przekładający sygnały z mózgu służące do sterowania aparatem mowy, na słowa. Jednak sam ten fakt nie gwarantował, że to samo będzie skuteczne u osób, których aparat mowy został sparaliżowany. Tym bardziej, że nie było wiadomo, czy u osób, których aparat mowy sparaliżowany jest od lat, sygnały go kontrolujące nie uległy jakimś zmianom lub uszkodzeniom.
      Rozpoczęto więc program badawczy BRAVO (Brain-Computer Interface Restoration Arm and Voice). Jego pierwszym pacjentem (BRAVO1), był mężczyzna w wieku nieco poniżej 40 lat, który ponad 15 lat wcześniej doznał poważnego udaru, który uszkodził połączenia pomiędzy jego mózgiem, kończynami i aparatem mowy. Od tamtej pory mężczyzna komunikował się ze światem za pomocą bardzo ograniczonych ruchów głowy i wskaźnika przyczepionego do czapki baseballowej, którym pokazywał litery na ekranie.
      Pacjent, wraz z zespołem Cheunga stworzyli najpierw słownik składający się z 50 wyrazów, jakie można było rozróżniać na podstawie aktywności mózgu. Wyrazy te, jak „rodzina”, „woda” czy ”dobrze” – pozwalały na stworzenie setek zdań. Naukowcy umieścili na mózgu pacjenta gęstą sieć elektrod, która badała aktywność w korze ruchowej i ośrodkach mowy. W czasie 48 sesji nagrali 22 godziny aktywności neuronów. W czasie nagrywania pacjent starał się wielokrotnie wypowiadać każde z 50 słów ze słownika, a elektrody rejestrowały aktywność jego mózgu.
      Podczas testów, zadaniem BRAVO1 była próba wypowiedzenia prezentowanych przez naukowców zdań utworzonych za pomocą 50-wyrazowego słownika. Później zaś pacjentowi zadawano pytania, a ten miał na nie odpowiadał.
      Testy wykazały, że system na podstawie aktywności mózgu jest w stanie pracować ze średnią prędkością do 15 wyrazów na minutę, a mediana bezbłędnego generowania wypowiedzi wynosi 75%. Najlepszy osiągnięty wynik to 18 wyrazów na minutę i dokładność 93%.
      Autorzy badań mówią, że były to testy mając sprawdzić czy ich koncepcja w ogóle m sens. Jesteśmy zachwyceni, że udało się w ten sposób dekodować wiele zdań o różnym znaczeniu. Wykazaliśmy, że w ten sposób można ułatwić pacjentom komunikację, stwierdza doktor David Moses, inżynier z laboratorium Changa i jeden z głównych autorów badań.
      Naukowcy już przygotowują się do poszerzenia swoich eksperymentów o kolejne osoby z poważnym paraliżem i deficytami komunikacyjnymi. Pracują jednocześnie nad powiększeniem słownika i przyspieszeniem tempa komunikacji.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Duńscy badacze opisali podstawy procesu, za pomocą którego komórki nowotworowe naprawiają niebezpieczne dla nich uszkodzenia błony komórkowej. Wykazali przy tym, że powstrzymanie tego procesu powoduje śmierć komórek. Proces makropinocytozy może stać się celem przyszłych terapii przeciwnowotworowych, mówi Jesper Nylandsted z Uniwersytetu w Kopenhadze, który stał na czele grupy badawczej.
      Błona komórkowa jest zasadniczym elementem chroniącym komórkę przed niekorzystnym wpływem czynników zewnętrznych. Dobrze znamy wstępny mechanizm naprawy błony komórkowej, jednak mniej wiemy o tym, w jaki sposób komórki naprawiają samą strukturę błony, by przywrócić homeostazę, stwierdza Nylandsted.
      Duńczycy uszkadzali komórki nowotworowe, wypalając w ich błonach otwory za pomocą lasera. Już wcześniej specjaliści z Duńskiego Towarzystwa Raka obserwowali, jak komórki potrafią „zszywać” tak uszkodzoną błonę. Tym razem okazało się, że – szczególnie komórki agresywnych nowotworów – wykorzystują podczas naprawy proces makropinocytozy. Niewykluczone, że preferowany jest ten mechanizm, gdyż dzięki niemu komórka ma możliwość ponownego użycia uszkodzonej błony. Ten rodzaj recyklingu może być użyteczny w przypadku komórek nowotworowych, gdyż podlegają one częstym podziałom, co wymaga od nich dużej ilości energii i materiału.
      Uzyskane przez nas wyniki wskazują, że komórki aktywnie wymieniają uszkodzoną część błony i naprawiają ją za pomocą makropinocytozy. Wydaje się, że kluczowy jest tutaj pierwszy krok internalizacji uszkodzonej błony drogą makropinocytozy. To właśnie umożliwia komórce przetrwanie. Sądzimy, że dzięki temu, usuwając uszkodzoną błonę i proteiny po wstępnej naprawie, komórki nowotworowe lepiej radzą sobie z problemem, stwierdzają badacze.
      Duńczycy próbują dowiedzieć się więcej o tym, w jaki sposób komórki nowotworowe chronią swoją błonę komórkową. Obok makropinocytozy interesuje nas to, co dzieje się po wstępnym zamknięciu uszkodzonej błony. Sądzimy, że to wstępne łatanie jest dość pobieżne i później konieczna jest lepszej jakości naprawa. To może być kolejny słaby punkt komórek nowotworowych, któremu chcemy się bliżej przyjrzeć, mówi doktor Stine Lauritzen Sønder.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Międzynarodowy zespół badaczy, w tym polscy specjaliści, odkrył, że gdy podmieni się jeden z głównych elementów DNA na substancję nieco zmienioną, naprawia ona uszkodzenia powodowane promieniowaniem UV. Może to wyjaśniać, jak powstawało życie na Ziemi, a w przyszłości także wspomóc syntetyczną biologię i nanotechnologię.
      DNA jest proste i skomplikowane zarazem. Składa się z czterech „liter” A,T,C,G pod którymi kryją się cztery substancje (adenina, tymina, cytozyna i guanina). Mogą się one jednak ustawiać w różnej kolejności i w bardzo długich cząsteczkach.
      Mechanizm kodowania jest więc prosty, ale informacje w DNA zawarte wyjątkowo obszerne.
      DNA może ulegać uszkodzeniom, co prowadzi czasami do utraty informacji i np. wadliwego działania pewnych genów. To z kolei może powodować nieprawidłową pracę komórki, a nawet jej śmierć.
      DNA nie lubi m.in. promieni UV, czego skrajne skutki można obserwować np. w postaci nowotworów skóry. Na szczęście komórki dysponują enzymami, które zwykle naprawiają większość uszkodzeń.
      Międzynarodowy zespół naukowców, na łamach prestiżowego periodyku „Nature” opisał właśnie, jak pewna cząsteczka może zastępować jedną z liter genetycznego alfabetu – adeninę.
      2,6-diaminopuryna, zwana też 2-aminoadeniną, zachowuje wiele funkcji potrzebnych DNA, jednak ma jeszcze jedną, unikalną zdolność. Otóż, podobnie jak komórkowe enzymy, naprawia uszkodzenia wywołane promieniowaniem ultrafioletowym.
      Ta cząsteczka mogła przyczynić się do rozwoju życia na Ziemi. W poprzednich pracach pokazywaliśmy, jak podstawowe cegiełki budujące DNA i RNA mogły powstawać na młodej Ziemi za pomocą promieniowania UV. To promieniowanie UV jest jednak szkodliwe dla łańcuchów tych polimerów niosących informację genetyczną. Np. UV jest jednym z czynników powodujących raka poprzez uszkodzenia nici DNA. Na młodej Ziemi nie było jeszcze skomplikowanej maszynerii, która jest w stanie naprawić wiele z tych uszkodzeń w organizmach żywych, więc naturalnym pytaniem było, jak polimery DNA lub RNA na młodej Ziemi mogły przetrwać te trudne warunki – wyjaśnia dr Rafal Szabla, chemik pracujący na University of Edinburgh.
      Nam udało się znaleźć alternatywną cegiełkę DNA, która jest w stanie sama te uszkodzenia naprawić, a jednocześnie jest w stanie pełnić wiele podstawowych funkcji biochemicznych – tłumaczy ekspert.
      Jednocześnie zupełnie niedawno w magazynie Science ukazały się trzy artykuły opisujące rolę 2,6-diaminopuryny w bakteriofagach, wirusach atakujących bakterie. Jak się okazuje, wiele z nich posiada całe genomy z adeniną kompletnie wymienioną na 2,6-diaminopurynę. Jej rola w tym przypadku jest jednak inna - chroni ona bakteriofagi przed zniszczeniem przez atakowane bakterie.
      Autorzy tego odkrycia też jednak wskazują na potencjalną rolę tej substancji w pochodzeniu życia na Ziemi.
      Być może związek ten znajdzie nawet praktyczne zastosowania.
      W biologii syntetycznej może on otworzyć kilka ciekawych ścieżek. DNA z tym genomem ma bardziej stabilne i odporne na ciepło podwójne helisy. My pokazaliśmy że jest też zdecydowanie bardziej odporne na UV – zwraca uwagę dr Szabla.
      Ponadto alternatywne zasady mogą np. pozwolić na budowę nieco innych białek (z niebiologicznymi komponentami). Może to mieć też zastosowanie w fagoterapii, w walce ze specyficznymi bakteriami. DNA jest też wykorzystywane w nanotechnologii i tego typu inżynieryjne usprawnienia mogą odgrywać istotną rolę, kiedy chcemy uzyskać materiały z DNA o usprawnionych właściwościach – kontynuuje badacz.
      W projekcie uczestniczyli też inni polscy specjaliści - dr Magdalena Zdrowowicz i jej koledzy z Uniwersytetu Gdańskiego.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) postanowili sprawdzić, w jaki sposób kwaśne i słodkie napoje wpływają na szkliwo zębów w skali nano. By ocenić zmiany mechaniczne i morfologiczne zachodzące w czasie indukowanej napojami erozji szkliwa, zespół posłużył się mikroskopem sił atomowych (AFM).
      Nieleczona, utrata szkliwa może prowadzić do różnych problemów, w tym przebarwień, pęknięć czy nadwrażliwości. Raz uszkodzone szkliwo nigdy się już nie odbuduje, dlatego badania wyjaśniające, jak erozja szkliwa się rozpoczyna i rozwija, zwłaszcza w najwcześniejszych etapach, mają spore znaczenie dla utrzymania zdrowia zębów.
      Doktorzy Panpan Li i Chungik Oh wybrali do badań 3 popularne napoje: Coca-colę, Sprite'a i sok pomarańczowy. Za pomocą AFM badano topografię powierzchni i sporządzano mapę modułu sprężystości.
      Od ochotników w wieku 20-35 lat, którzy odwiedzili KAIST Clinic, pozyskano 5 zdrowych zębów trzonowych. Po wyrwaniu trzymano je w wodzie destylowanej. Napoje kupiono i otwarto tuż przed eksperymentem z zanurzaniem.
      Naukowcy zaobserwowali, że wraz z czasem zaburzenia chropowatość powierzchni szkliwa znacząco rosła, a moduł sprężystości drastycznie spadał. Zademonstrowano, na przykład, że po 5 min przebywania w cieczy moduł sprężystości był 5-krotnie niższy.
      Dodatkowo Koreańczycy zaobserwowali preferencyjne wytrawianie uszkodzonego szkliwa. Zbyt mocne szczotkowanie zębów i pasty z cząsteczkami polerującymi, które są reklamowane jako sposób na usunięcie biofilmu, mogą zaś powodować zadrapania szkliwa.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Narodowych Instytutów Zdrowia (NIH) i Wydziału Medycyny Indiana University poinformowali, że zwiększenie dostaw energii do uszkodzonego rdzenia kręgowego myszy może pomóc w ponownym wzroście aksonów i w odzyskaniu części funkcji motorycznych.
      Regeneracja aksonów w centralnym układzie nerwowym to proces bardzo wymagający pod względem energetycznym. Uraz zewnętrzny i wewnętrzne ograniczenia prowadzą do kryzysu energetycznego w uszkodzonych aksonach, przez co rodzi się pytanie, jak deficyty energii wpływają na możliwości regeneracyjne. W naszych badaniach zauważyliśmy, że zwiększenie aksonalnego transportu mitochondrialnego poprzez usunięcie syntafiliny prowadziło do przywrócenia, utraconej w wyniku urazu, polarności błony mitochondrialnej, napisali autorzy badań. Syntafilina jest białkiem wspomagającym przyleganie mitochondriów do cytoszkieletu wewnątrz aksonów. Już z wcześniejszych badań wiemy, że usunięcie syntafiliny powoduje, iż mitochondria poruszają się szybciej.
      Wykorzystaliśmy trzy modele mysie uszkodzenia centralnego układu nerwowego. Wykazaliśmy za ich pomocą, że u myszy pozbawionych syntafiliny dochodzi do lepszej regeneracji drogi korowo-rdzeniowej przebiegającej przez miejsce urazu kręgosłupa, przyspieszonego odrastania aksonów w miejscu urazu oraz szybszego kompensacyjnego rozprzestrzeniania się aksonów w nieuszkodzonych fragmentach drogi korowo-rdzeniowej. Co istotne, zregenerowane aksony drogi korowo-rdzeniowej tworzą funkcjonujące synapsy i wspomagają odzyskanie fukcji motorycznych, stwierdzają autorzy badań.
      Doktor Zu-Hang Sheng z NIH, jeden z głównych autorów studium, powiedział, że jego zespół jest pierwszym, który wykazał, że w wyniku uszkodzenia rdzenia kręgowego dochodzi do kryzysu energetycznego, który jest bezpośrednio powiązany z ograniczeniem zdolności aksonów do regeneracji.
      Molekuły ATP, odgrywające kluczową rolę w wewnątrzkomórkowym transporcie energii, są wytwarzane w mitochondriach. Gdy dochodzi do uszkodzenia aksonów, zwykle też uszkodzone zostają mitochondria, co poważnie zakłóca produkcję ATP w uszkodzonych nerwach. Naprawa nerwów wymaga znacznych ilości energii. Wysunęliśmy hipotezę, że pourazowe uszkodzenie mitochondriów znacznie ogranicza dostawy ATP i to właśnie ten kryzys energetyczny uniemożliwia odrastanie i naprawę aksonów, wyjaśnia Sheng. Dodatkowym problemem jest fakt, że w dojrzałych nerwach mitochondria są zakotwiczone w aksonach, przez co, gdy dochodzi do ich uszkodzenia, trudno jest wymienić je na nieuszkodzone, co tylko zwiększa kryzys energetyczny.
      Dlatego też Sheng i jego zespół, bazując na swoich wcześniejszych pracach z myszami pozbawionymi syntafiliny, zaczęli przypuszczać, że zwiększenie transportu mitochondriów pozwoli na zastąpienie uszkodzonych nieuszkodzonymi.
      Ich hipotezy wydają się sprawdzać, przynajmniej na myszach. U zwierząt pozbawionych syntafiliny zaobserwowano bowiem znacznie większe odrastanie aksonów w miejscu uszkodzenia, niż w grupie kontrolnej. Okazało się też, że prowadziło to do poprawy funkcji motorycznych.
      Na kolejnym etapie badań myszom podawano kreatynę, która zwiększa produkcję ATP. W obu grupach myszy – grupie pozbawionej syntafiliny oraz grupie kontrolnej – zaobserwowano zwiększoną regenerację aksonów po podaniu tego środka w porównaniu z grupą, która otrzymywała placebo. Jednak w grupie pozbawionej syntafiliny regeneracja była silniejsza.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...