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

"Sekretne" kanaliki między szpikiem czaszki i mózgiem to świetny skrót dla komórek odpornościowych

Recommended Posts

Nowe badanie na myszach i ludziach pokazało, że drobne kanaliki przecinające szpik kostny czaszki mogą stanowić bezpośrednie połączenie dla komórek odpornościowych reagujących na urazy spowodowane przez udar i inne zaburzenia.

Zawsze sądziliśmy, że do uszkodzonej tkanki mózgowej przemieszczają się z krwią komórki odpornościowe z naszych rąk i nóg. Uzyskane właśnie wyniki sugerują [jednak], że zamiast tego komórki odpornościowe przemieszczają się skrótem, by szybko dotrzeć do obszarów stanu zapalnego. Stan zapalny odgrywa krytyczną rolę w wielu zaburzeniach mózgu, niewykluczone więc, że nowo opisane kanaliki mają znaczenie dla wielu chorób. Odkrycie otwiera nowe ścieżki badawcze - zaznacza dr Francesca Bosetti z Narodowego Instytutu Zaburzeń Neurologicznych i Udaru (NINDS).

Dzięki najnowszym technologiom i komórkospecyficznym barwnikom zespół prof. Matthiasa Nahrendorfa z Harvardzkiej Szkoły Medycznej mógł określić, czy komórki odpornościowe dotarły do tkanki mózgu uszkodzonej przez udar lub zapalenie opon ze szpiku kostnego czaszki czy kości piszczelowej. Naukowcy skupili się na neutrofilach.

Okazało się, że w czasie udaru czaszka jest bardziej prawdopodobnym źródłem neutrofili niż kość piszczelowa. Dla odmiany po zawale czaszka i kość piszczelowa dostarczały do serca podobną liczbę neutrofili.

Nahrendorf i inni zaobserwowali też, że 6 godzin po udarze w szpiku kostnym czaszki było mniej neutrofili niż w szpiku kości piszczelowej, co sugeruje, że ten pierwszy uwolnił więcej komórek do miejsca urazu. Uzyskane wyniki pokazują, że szpik kostny z ciała w niejednakowym stopniu dostarcza komórki odpornościowe do miejsc urazu/zakażenia. Sugerują też, że szpik kostny czaszki i mózg po urazie jakoś się komunikują, co skutkuje bezpośrednią reakcją pobliskich leukocytów.

Wg Nahrendorfa, różnice w aktywności szpiku podczas stanu zapalnego mogą zależeć od czynnika pochodzenia stromalnego 1 (ang. stromal cell-derived factor-1, SDF-1), który zatrzymuje komórki odpornościowe w szpiku. Gdy poziom SDF-1 spada, neutrofile są uwalniane ze szpiku. Naukowcy zaobserwowali, że 6 godzin po udarze poziom SDF-1 spadał w szpiku kostnym czaszki, ale nie kości piszczelowej. Amerykanie sądzą, że spadek poziomu SDF-1 może być reakcją na lokalny uraz tkanki. Taki alarm mobilizuje zaś wyłącznie szpik kostny najbliższy miejscu stanu zapalnego.

Po zgromadzeniu tych wszystkich informacji akademicy chcieli się dowiedzieć, jak neutrofile dostają się do uszkodzonej tkanki. Zaczęliśmy bardzo dokładnie badać czaszkę, oglądając ją pod wszelkimi kątami. Nieoczekiwanie odkryliśmy drobne kanały, które bezpośrednio łączą szpik z zewnętrzną wyściółką mózgu [oponą twardą].

Dzięki mikroskopowi konfokalnemu naukowcy mogli obserwować neutrofile przemieszczające się przez kanaliki.

Kanaliki w ludzkiej czaszce miały 5-krotnie większą średnicę niż kanaliki mysie. W przyszłości naukowcy chcą sprawdzić, jakie inne typy komórek się przez nie przemieszczają.


« 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
      Gdy zbliża się zima, krety stają przed poważnym wyzwaniem. Muszą przetrwać najmroźniejsze miesiące, tymczasem pożywienia będzie zbyt mało, by podtrzymać ich wymagający metabolizm. Zwierzęta znalazły jednak niezwykły sposób na przeżycie. Zamiast migrować lub hibernować, krety... obkurczają swój mózg. Dina Dechmann i jej zespół z Instytutu Behawiorystyki im. Maxa Plancka donoszą, że w zimie krety zmniejszają objętość mózgu o 11%, a do lata zwiększa się on o 4%.
      Kret europejski jest zatem kolejnym gatunkiem ssaka, u którego występuje fenomen znany jako zjawisko Dehnela. Jednak niemieccy naukowcy zrobili coś więcej, niż tylko powiększenie katalogu takich zwierząt. Przyjrzeli się też mechanizmom ewolucyjnym, w ramach których wytworzył się ten niezwykły mechanizm oszczędzania energii.
      Uczeni porównali krety żyjące w różnych warunkach klimatycznych i stwierdzili, że mechanizm kurczenia mózgu jest napędzany raczej przez niskie temperatury, niż przez same niedobory pożywienia. Zmniejszenie tkanki mózgowej pozwala na zmniejszenie poboru energii i przetrwanie chłodów.
      Zjawisko Dehnela zostało opisane w latach 50., kiedy zauważono, że czaszki ryjówek są mniejsze zimą, a większe latem. W 2018 Dechmann wraz z kolegami udowodniła, że takie zmiany zachodzą przez całe życie zwierzęcia i wykazała, iż mają one miejsce też u gronostajów i łasic. Wszystkie wymienione gatunki łączy bardzo wymagając metabolizm.
      Ich metabolizm działa na najwyższych obrotach i są aktywne przez cały rok w chłodnym klimacie. Ich organizmy są jak silniki Porscha z turbodoładowaniem. Spalają zapasy energii w ciągu godzin, wyjaśnia Dechmann.
      Obkurczenie wymagających energetycznie narządów, takich jak mózg, pozwala zwierzętom zmniejszyć zapotrzebowanie na energię. Rozumieliśmy, że zjawisko Dehnela pozwala zwierzętom przetrwać trudne czasy. Nie rozumieliśmy jednak, co było prawdziwym wyzwalaczem środowiskowym, napędzającym ten proces, wyjaśniają uczeni.
      Uczeni zmierzyli przechowywane w muzeach czaszki kretów europejskich oraz kretów iberyjskich i na tej podstawie zbadali, jak zmieniają się one wraz z porami roku. Odkryli, że w listopadzie czaszka kreta europejskiego kurczy się o 11%, a wiosną zwiększa się o 4%. U kreta iberyjskiego jej rozmiar się nie zmieniał.
      Na tej podstawie stwierdzili, że czynnikiem wyzwalającym proces zmniejszania i powiększania czaszki jest temperatura, a nie dostępność pożywienia. Gdyby to była kwestia tylko pożywienia, to czaszki kretów europejskich powinny zmniejszać się zimą, a kretów iberyjskich latem, gdy z powodu upałów zmniejsza się dostęp do pożywienia, mówi Dechmann.
      Naukowcy mają nadzieję, że poznanie mechanizmu zmian wielkości tkanki mózgowej i tkanki kostnej ułatwi nam badania nad chorobą Alzheimera czy osteoporozą.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Unikatowa metoda stymulacji mózgu naśladująca sposób, w jaki tworzymy wspomnienia, wydaje się poprawiać zdolność ludzi do zapamiętywania nowych informacji. Pierwsze eksperymenty sugerują, że ta prototypowa „proteza pamięci” nie tylko pomaga ludziom cierpiącym na zaburzenia negatywnie wpływające na zdolność do zapamiętywania, ale działa u nich bardziej efektywnie, niż u zdrowych. Być może w przyszłości bardziej zaawansowana wersja takiej protezy będzie pomagała osobom, które utraciły pamięć w wyniku urazu czy chorób neurodegeneracyjnych.
      Profesor Sam Deadwyler z Wake Forest Baptist wraz z zespołem od ponad 20 lat pracuje nad technologią naśladowania procesów zachodzących w hipokampie, kluczowej strukturze mózgu, która bierze udział w tworzeniu pamięci krótkotrwałej i przenoszeniu informacji z pamięci krótkotrwałej do długotrwałej. Naukowcy postanowili wykorzystać elektrody wszczepiane do mózgu, by zrozumieć wzorce aktywności elektrycznej pojawiające się podczas zapamiętywania, a następnie wykorzystać te same elektrody do sztucznego stworzenia takich wzorców. Badania prowadzono na zwierzętach oraz na ochotnikach, którzy mieli wszczepione elektrody w ramach leczenia epilepsji.
      Bliski współpracownik profesora Deadwylera, doktor Rob Hampson wraz z kolegami z Wake Forest University School of Medicine przeprowadzili eksperymenty nad praktycznym wykorzystaniem wspomnianych badań. Znaleźli 24 ochotników z elektrodami wszczepionymi z powodu epilepsji. Część z tych osób miała też uszkodzenia mózgu.
      Wolontariusze brali udział w testach pamięci. Każdemu z nich na ekranie komputera pokazano obrazek. Po pewnym czasie widzieli ten sam obrazek, ale w towarzystwie innych. Ich zadaniem było wskazanie, który z obrazków widzieli już wcześniej. Ten test pamięci krótkoterminowej powtórzono 100-150 razy.
      Kolejny test, tym razem pamięci długoterminowej, rozpoczęto 15–90 minut po zakończeniu pierwszego. Tym razem badani widzieli na ekranie 3 obrazki i proszono ich, by wskazali ten, który wydaje im się znajomy.
      Oba testy powtórzono dwukrotnie. Za pierwszym razem, by zarejestrować aktywność elektryczną w hipokampie. Za drugim razem podczas testu elektrody stymulowały mózgi badanych, korzystając z wcześniej zarejestrowanego wzorca. Wzorzec ten był inny w przypadku każdej z osób.
      Naukowcy zauważyli, że proteza pamięci pozwalała na uzyskanie lepszych wyników w teście pamięci. Badani znacznie lepiej zapamiętywali, gdy w czasie testu ich mózgi były stymulowane przez elektrody według wzorca zarejestrowanego w czasie pierwszego testu. Badani uzyskiwali od 11 do 54 procent lepsze wyniki. Największa poprawa zaszła u tych osób, które na początku eksperymentów miały najpoważniejsze problemy z pamięcią.
      Wszystkim uczestnikom eksperymentu elektrody usunięto po tym, jak ich lekarze zakończyli badania związane z dręczącą ich epilepsją. Jednak autorzy protezy pamięci mają nadzieję, że mimo to pacjenci będą odczuwali pozytywne skutki eksperymentu. Teoretycznie bowiem stymulacja elektryczna, jaką otrzymali, może wzmocnić połączenia pomiędzy neuronami w ich hipokampach.
      Być może w przyszłości udoskonalona proteza pamięci będzie szeroko używana, by pomóc ludziom z różnymi zaburzeniami. Pierwszymi kandydatami do tego typu leczenia będą zapewne osoby z urazami mózgu. Pomoc osobom z urazami hipokampu powinna być łatwiejsza niż osobom z chorobami neurodegeneracyjnymi, gdyż te ostatnie zwykle uszkadzają wiele regionów mózgu. Zanim jednak takie urządzenia powstaną, musimy znacznie więcej dowiedzieć się o badaniu mózgu i rozwiązać wiele problemów technicznych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Specjaliści od biomechaniki z Cornell University obliczyli maksymalną wysokość, z jakiej możemy skoczyć do wody bez większego ryzyka wyrządzenia sobie krzywdy. Uwzględnili rodzaj skoku, a zatem to, która część ciała najpierw styka się z wodą. Woda jest 1000-krotnie gęstsza niż powietrze, więc skacząc przemieszczamy się z bardzo rzadkiego do bardzo gęstego medium, co wiąże się z silnym uderzeniem, mówi profesor Sunghwan Jung, główny autor artykułu opublikowanego na łamach Science Advances.
      Z eksperymentów wynika, że w przypadku osoby, która nie przeszła odpowiedniego treningu, skok do wody z wysokości ponad 8 metrów grozi uszkodzeniami kręgosłupa i karku w sytuacji, gdy jako pierwsza z wodą styka się głowa. Jeśli zaś skoczymy tak, by jako pierwsze z wodą zetknęły się dłonie, to przy skoku z wysokości ponad 12 metrów ryzykujemy uszkodzeniem obojczyka. Z kolei uszkodzenie kolana jest prawdopodobne przy skoku na stopy z wysokości ponad 15 metrów.
      Chcieliśmy sprawdzić, jak pozycja przy skoku do wody wpływa na ryzyko odniesienia obrażeń. Motywowała nas też chęć opracowania ogólnej teorii dotyczącej tego, jak obiekty o różnych kształtach wpadają do wody. Prowadziliśmy więc analizy zarówno kształtu ludzkiego ciała i różnych rodzajów skoków, jak i ciał zwierząt. Mierzyliśmy przy tym oddziałujące siły, dodaje Jung.
      Na potrzeby badań naukowcy wydrukowali trójwymiarowe modele ludzkiej głowy i tułowia, głowy morświna zwyczajnego, dzioba głuptaka zwyczajnego oraz łapy jaszczurki z rodzaju Basiliscus. W ten sposób mogli zbadać różne kształty podczas zetknięcia się z wodą. Wrzucali do niej swoje modele, mierzyli działające siły oraz ich rozkład w czasie. Brali pod uwagę wysokość, z jakiej modele wpadały do wody, a znając działające siły oraz wytrzymałość ludzkich kości, mięśni i ścięgien byli w stanie wyliczyć ryzyko związane ze skakaniem do wody z różnych wysokości. Biomechanika człowieka dysponuje olbrzymią literaturą dotyczącą urazów w wyniku upadków, szczególnie wśród osób starszych, oraz urazów sportowych. Nie znam jednak żadnej pracy dotyczącej urazów podczas skoków do wody, mówi profesor Jung.
      Badania dają nam też wiedzę na temat przystosowania się różnych gatunków zwierząt do nurkowania. Na przykład głuptak zwyczajny ma tak ukształtowany dziób, że może wpadać do wody z prędkością do 24 m/s czyli ponad 86 km/h. Jung i jego zespół od dłuższego czasu badana mechanikę nurkowania zwierząt. Obecnie naukowcy skupiają się na tym, jak lisy nurkują w śniegu.
      Jesteśmy dobrymi inżynierami. Potrafimy zbudować samolot i okręt podwodny. Ale przechodzenie pomiędzy różnymi ośrodkami, co sprawnie robią zwierzęta, nie jest łatwym zadaniem. A to bardzo interesująca kwestia. Inżynierowie chcieliby np. budować drony, które sprawnie poruszałyby się w powietrzu, a później wlatywały pod wodę. Może dzięki naszym badaniom wpadną na odpowiednie rozwiązania. My zaś próbujemy zrozumieć podstawy mechaniki, dodaje Jung.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na pochodzącej sprzed 5300 lat czaszce kobiety znaleziono najstarsze znane nam dowody na przeprowadzenie zabiegu chirurgicznego ucha. Czaszka pochodząca z dolmenu „El Pendón” została znaleziona w 2018 roku. Zmarłą była kobieta w wieku 35–50 lat.
      Zidentyfikowane na czaszce ślady wskazują, że w pewnym momencie życia kobieta przeszła mastoidektomię. To zabieg chirurgiczny polegający na nacięciu znajdującej się za uchem części sutkowej kości skroniowej, w celu likwidacji rozwijające się infekcji. Naukowcy z z Uniwersytetu w Valladolid, którzy prowadzili badania, stwierdzili, że to najstarszy znany nam przykład operacji ucha człowieka. Nieleczony stan zapalny w tym miejscu mógł doprowadzić do głuchoty, zapalenia opon mózgowych lub śmierci.
      Jak na owe czasy była to starsza kobieta w wieku 35–50 lat, na której czaszce widzimy obustronną perforację odpowiadającą dwóm mastoidektomiom, mówi główny autor badań, Manuel Rojo-Guerra. Zdaniem uczonego, taki zabieg mógł zostać wykonany przez specjalistę lub kogoś dobrze znającego anatomię, kto miał doświadczenie w leczeniu ludzi. Wiemy, że kobieta przeżyła zabieg, a szczegółowe analizy struktur odbudowującej się kości wykazały, że żyła jeszcze co najmniej miesiąc po nim.
      Jakby jeszcze tego było mało, że grobowcu znaleziono cienki krzemień, na którym są zarówno ślady cięcia kości jak i wielokrotnego podgrzewania do wysokiej temperatury. Dlatego też uczni sądzą, że znaleźli narzędzie, którym wykonano zabieg.
      Badania czaszki ujawniły też, że kobieta straciła wszystkie zęby, co wskazuje, że była w podeszły – jak na swoje czasy – wieku.
      Dolmen „El Pendón” to miejsce pochówki około 100 osób. Wiele z nich cierpiało na różne schorzenia i patologie rozwojowe. Wiemy, że grobowiec był wykorzystywany w latach ok. 3800 p.n.e. do ok. 3000 p.n.e. Zwłoki były w nim wielokrotnie przemieszczane i przegrupowywane. Dolmen musiał zatem służyć również jako centrum symboliczne i rytualne. W swojej historii przeszedł różne fazy, aż w końcu przestano w nim chować nowych zmarłych. Stał się miejscem pamięci, stwierdzają badacze.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dieta bogata w czerwone mięso zwiększa ryzyko wystąpienia chorób układu krążenia. Na łamach Nature Microbiology ukazał się właśnie artykuł, którego autorzy opisali, jak bakterie obecne w naszych jelitach zamieniają składniki czerwonego mięsa w związki szkodliwe dla zdrowia.
      Już wcześniej było wiadomo, że produkt uboczny przemiany materii, tlenek trimetyloaminy (TMAO) o wzorze (CH3)3NO, który powstaje podczas trawienia czerwonego mięsa i innych produktów zwierzęcych, jest powiązany z wyższym ryzykiem chorób układu krążenia. Poziom TMAO we krwi to wskaźnik ryzyka ataku serca, udaru i śmierci, mówi doktor Stanley Hazen z Cleveland Clinics. TMAO bierze też udział w tworzeniu się zakrzepów i rozwoju miażdżycy.
      Hazen wraz z zespołem opisali cały proces biochemiczny, w ramach którego bakterie zamieniają karnitynę, obecną w spożywanym mięsie i przetworach mlecznych, w γBB (gamma-butyrobetaine), następnie TMA (trimetyloaminę), a w końcu w TMAO. Okazuje się, że wiele obecnych w jelitach bakterii jest zdolnych do zamiany karnityny w γBB, jednak bardzo mało potrafi wykonać następny krok, czyli zamienić γBB w TMAO. U zwierząt wszystkożernych, jak i ludzi, głównym gatunkiem bakterii zamieniającym γBB w TMA/TMAO jest Emergencia timonensis. U osób pozostających przez długi czas na diecie wegetariańskiej i wegańskiej liczba tych bakterii w jelitach jest bardzo mała, i mają one bardzo małą lub żadną zdolność do zamiany karnityny w TMAO, stwierdzają autorzy badań.
      Naukowcy przeanalizowali dane kliniczne niemal 3000 osób i stwierdzili, że wyższy poziom γBB z diety jest powiązany z większym ryzykiem wystąpienia chorób układu krążenia, ataków serca, udarów i zgonów. Przeprowadzili też sekwencjonowanie RNA Emergencia timonensis i odkryli zespół 6 genów nazwanych gbu (gamma-butyrobetaine utilization), których ekspresja zwiększa się w reakcji na γBB. Po dalszej analizie wybrano cztery z nich (gbuA, gbuB, gbuC, gbuE) i wprowadzono je do genomu Escherichia coli. Bakteria zyskała wówczas zdolność do zamiany γBB w TMA, co dowiodło, że te konkretne cztery geny odpowiadają za przemianą karnityny w TMAO.
      Uczeni jednak na tym nie poprzestali, postanowili jeszcze bardziej zawęzić obszar poszukiwań. Przeanalizowali próbki 113 pacjentów spożywających różne diety i przekonali się, że wysoki poziom gbuA w odchodach jest powiązany z wysokim poziomem TMAO we krwi oraz dietą bogatą w czerwone mięso. Kolejnym dowodem było spostrzeżenie, że u osób, które zrezygnowały z jedzenia mięsa, dochodziło do spadku poziomu gbuA. To sugeruje, że modyfikacja diety może obniżyć ryzyko chorób układu krążenia, mówi Hazen i dodaje, że obecnie jego zespół pracuje nad wykorzystaniem tej wiedzy do stworzenia odpowiednich leków nakierowanych na geny bakterii wytwarzających TMAO.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...