Mikrobiom wpływa na reakcję na leki
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Medycyna
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Zdrowy sen to jeden z najważniejszych czynników warunkujących odpowiedni rozwój dzieci. Dotychczas badacze wykazali, że długość snu u dzieci jest warunkowana ich codziennymi aktywnościami, a szczególny wpływ ma tu szkoła, która narzuca rutynę, wymusza wcześniejsze kładzenie się spać i wcześniejsze wstawanie. Taka rutyna związana z wieloma korzyściami. Dzieci, które wstają wcześniej i wcześniej idą spać, mają niższe BMI, odpowiednio duża ilość snu powoduje też, że dzieci lepiej się uczą. Teraz naukowcy z Chińskiej Akademii Nauk postanowili sprawdzić, jaki wpływ ma sen na mikrobiom jelit u dzieci.
Wiemy, że mikrobiom odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu zdrowia u ludzi. Ma wpływ na masą ciała, choroby autoimmunologiczne, cukrzycę czy zdrowie psychiczne. Na jakość mikrobiomu wpływa wiele czynników. Chińczycy chcieli przekonać się, jaki jest wpływ snu.
W badaniach wzięło udział 88 zdrowych dzieci w wieku 2-14 lat, mieszkających z na północnym zachodzie Chin. W grupie była równa liczba chłopców i dziewczynek. Przed eksperymentem wszystkie dzieci zostały poddane standardowej ocenie pediatrycznej. Dzieci i ich rodzice zostały też zbadane przez psychologów.
Dzieci miały przez 14 dni prowadzić dzienniczki snu. Badanych podzielono na 2 grupy. W jednej z nich znalazły się 44 dzieci, które chodziły spać przed 21:30, w drugiej te, które szły do łóżka po tej godzinie. Naukowcy nie zauważyli pomiędzy tymi grupami żadnej istotnej różnicy w rozkładzie płci, BMI, wieku, wadze urodzeniowej, długości ciała w chwili urodzenia, wieku rodziców, pracy pęcherza moczowego, zwyczajach żywieniowych, aktywności fizycznej i innych czynnikach.
Okazało się jednak, że dzieci, które wcześniej chodziły spać, miały bardziej zróżnicowany mikrobiom. Występowało u nich więcej mikroorganizmów należących do typów Bacteroidetes, Verrucomicrobia i Firmicutes. Wśród nich wyróżniały się rodzaje Akkermansia, Streptococcus, Alistipes i Eubacterium. U dzieci, które chodziły do łóżka przed 21:30 zaobserwowano na przykład więcej pożytecznych Akkermansia muciniphila, które utrzymują jelita w dobrym stanie i są wiązane z lepszym funkcjonowaniem poznawczym. Analizy pokazały też, że dzieci wcześniej chodzące spać charakteryzuje lepszy metabolizm aminokwasów oraz lepsza regulacja neuroprzekaźników. To kolejna wskazówka sugerująca związek pomiędzy zdrowymi jelitami, a prawidłowym funkcjonowaniem poznawczym.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Korony drzew lasów tropikalnych mogą znajdować się blisko granicy swojej wytrzymałości na wzrost temperatur, ostrzega międzynarodowy zespół naukowy. Uczeni połączyli dane pochodzące z instrumentów znajdujących się na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej z eksperymentami przeprowadzanymi w lasach tropikalnych. Okazało się, że niewielki odsetek liści w lasach tropikalnych już osiąga, a momentami przekracza, graniczną temperaturę, poza którą liście nie są w stanie funkcjonować.
Badania sugerują, że jeśli globalne ocieplenie będzie postępowało, może dojść do zamierania koron drzew w lasach tropikalnych.
Doktor Sophie Fauset z University of Plymouth i jej zespół oceniali temperaturę liści w lasach rozsianych od Wielkiej Brytanii, przez Brazylię i Chiny, po zachodnią Afrykę. Okazało się, że w brazylijskich górach niektóre z liści mogą być aż o 18 stopni cieplejsze niż temperatura powietrza. Drzewa są kluczowym elementem reakcji planety na zmiany klimatu, a lasy tropikalne to ekosystemy o bogatej bioróżnorodności, które regulują klimat Ziemi. Jeśli zostaną zniszczone w wyniku wzrostu temperatury, stracimy główną linię obrony i ograniczymy zdolność środowiska do naturalnego do obrony przed wpływem ludzi na klimat. Inne badania, w których brałam udział, wykazały, że zdolność drzew do pochłaniania dwutlenku węgla spada w temperaturach powyżej 32 stopni Celsjusza. Jeśli nie zrobimy więcej, by uniknąć zmian klimatu, konsekwencje mogą być naprawdę poważne, mówi uczona.
Temperatura krytyczna, powyżej której liście przestają funkcjonować, wynosi 46,7 stopnia Celsjusza. Z pomiarów wynika, że obecnie w południe temperatury liści w lasach tropikalnych wynoszą 34 stopnie Celsjusza, a bywają długie okresy, gdy przekraczają 40 stopni.
Naukowcy oszacowali też, jaki odsetek liści może przekroczyć krytyczną temperaturę przy wzroście średniej temperatury powietrza o 2, 3 i 4 stopnie Celsjusza. W tym celu przeprowadzili eksperymenty w lasach Brazylii, Portoryko i Australii. Eksperymenty wykazały, że przy wzroście temperatury powietrza temperatura liści zwiększa się nieliniowo. W najgorszym scenariuszu, przy zwiększeniu globalnej temperatury o 4 stopnie Celsjusza, temperatura krytyczna została przekroczona w 1,3% przypadków. W 11% wyniosła ponad 43,5 stopnia, a w 0,3% - ponad 49,9 stopnia.
Podsumowując swoje badania naukowcy doszli do wniosku, że lasy tropikalne mogą wytrzymać wzrost temperatury o 3,9 stopnia ± 0,5 stopnia zanim ich funkcje metaboliczne zostaną zaburzone. Nie wiemy jednak, na ile są one elastyczne i jak zamieranie nawet stosunkowo niewielkiego odsetka liści wpłynie na zdolność drzew do chłodzenia się. Nie wiemy też, jak szybko możemy zbliżać się do punktu krytycznego. Od kilku dekad średni wzrost temperatur jest wyraźnie szybszy niż wcześniej. Dużo zależy zaś od tego, jak będzie on postępował w samych tropikach.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Dokonany w ostatniej dekadzie postęp w dziedzinie rekonstrukcji i sekwencjonowania starego DNA daje nam wgląd w niedostępne wcześniej aspekty przeszłości. Ostatnim niezwykłym osiągnięciem w tej dziedzinie jest badanie mikrobiomu jamy ustnej prehistorycznych ludzi. Mikrobiomu, który wskutek radykalnej zmiany diety i stosowania antybiotyków jest u współczesnych ludzi zupełnie inny od tego, z którym ewoluowaliśmy przez dziesiątki i setki tysięcy lat. Opisanie prehistorycznego mikrobiomu pozwoli nam nie tylko lepiej poznać warunki, w jakich żyli nasi przodkowie ale może też przyczynić się do opracowania nowych metod leczenia. Dzięki rekonstrukcji dawnego mikrobiomu możemy dowiedzieć się, jakie funkcje odgrywał on w przeszłości i co w międzyczasie straciliśmy.
Naukowcy z Niemiec, USA, Hiszpanii i Meksyku zbadali kamień nazębny 12 neandertalczyków i 52 ludzi współczesnych, którzy żyli w okresie od 100 000 lat temu do czasów obecnych. Dzięki słabej higienie jamy ustnej w odkładającym się kamieniu nazębnym zachował się interesujący naukowców materiał. Jego zbadanie nie było łatwe. Współautorka badań, Christina Warinner i jej zespół przez niemal 3 lata dostosowywali dostępne narzędzia do sekwencjonowania DNA oraz programy komputerowe do pracy z fragmentami, jakie udaje się pozyskać z prehistorycznego materiału. Ich praca przypominała układanie wymieszanego stosu puzzli, na który składały się puzzle z różnych zestawów, a część z nich całkowicie zniknęła. Naukowcom zależało na sukcesie, gdyż wiedzieli, że w tym stosie znajdą nieznane dotychczas informacje. Jesteśmy ograniczeni do badań obecnie istniejących bakterii. Całkowicie ignorujemy DNA z organizmów nieznanych lub takich, które prawdopodobnie wyginęły, mówi Warinner. W końcu udało się pozyskać fragmenty kodu genetyczne ze szczątków 46 badanych ludzi.
Kamień nazębny to idealne miejsce do poszukiwania dawnych mikroorganizmów. Bez regularnego mycia zębów zostają w nim bowiem uwięzione resztki pożywienia i innej materii organicznej. Zostają one zamknięte w kamieniu i są w ten sposób chronione przed zanieczyszczeniem, gdy ciało się rozkłada. To idealne miejsce do poszukiwania niezanieczyszczonych próbek.
Badacze znaleźli w ustach badanych osób bakterie z rodzaju Chlorobium. Ich współcześni kuzyni korzystają z fotosyntezy i żyją w stojącej wodzie w warunkach beztlenowych. Nie spotyka się ich w ludzkich ustach. Wydaje się, że zniknęły stamtąd przed 10 000 lat. Naukowcy przypuszczają, że Chlorobium albo trafiło do mikrobiomu ust paleolitycznych ludzi wraz z pitą przez nich wodą z jaskiń lub też było stałym elementem mikrobiomu przynajmniej niektórych z nich.
Jednak sama rekonstrukcja materiału genetycznego bakterii to nie wszystko. Na podstawie DNA możemy odgadywać, z jakich białek zbudowana była bakteria, ale już niekoniecznie to, jakie molekuły były przez te białka wytwarzane. Dlatego też naukowcy wyposażyli Pseudomonas protegens w parę prehistorycznych genów z kamienia nazębnego. Okazało się, że geny te doprowadziły do wytwarzania furanów przez P. protegens. Współczesne bakterie wykorzystują furany do przesyłania sygnałów, a badania sugerują, że podobnie robiły bakterie prehistoryczne.
Mimo że naukowcom udało się nakłonić współczesne bakterie do ekspresji genów bakterii prehistorycznych, to nie ma tutaj mowy o ożywianiu bakterii sprzed tysiącleci. Nie ożywiliśmy tych mikroorganizmów, zidentyfikowaliśmy za to kluczowe geny, które służyły im do wytwarzania interesujących nas molekuł, wyjaśnia Warinner.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Po ponad 20 latach pracy naukowcy odszyfrowali pełną strukturę kluczowej molekuły sygnałowej. Otwiera to drogę do opracowania nowych i lepszych leków na niektóre rodzaje nowotworów. Nad poznaniem pełnej struktury kinaz janusowych pracuje wiele zespołów na całym świecie. Udało się to grupie Christophera Garcii z Howard Hughes Medical Institute.
Garcia i jego koledzy pracowali nad tym zadaniem od ponad 2 dekad. Pod koniec ubiegłego roku spod ich mikroskopów elektronowych zaczęły wyłaniać się wyraźne obrazy poszczególnych elementów kinazy. A 8 grudnia doktor Naotaka Tsutsumi i magister Caleb Glassman wysłali mu e-mail z załączonym zdjęciem, na którym było wyraźnie widać molekułę przyłączoną do receptora. Garcia, który brał właśnie udział w spotkaniu, od razu pobiegł do laboratorium. Chciałem, byśmy szybko dokończyli prace, mówi.
Trójka naukowców pracowała od tej pory bez wytchnienia. To był prawdziwy wyścig pomiędzy wieloma świetnymi ośrodkami akademickimi na całym świecie. A my pędziliśmy do mety, stwierdził. W końcu 26 grudnia uczeni wysłali szczegółowy opis swojej pracy do redakcji Science. Wczoraj ukazał się artykuł i świat mógł zapoznać się z tak długo poszukiwaną dokładną strukturą molekuły.
Zespół Garcii nie tylko określił dokładną strukturę kinazy janusowej, ale również opisał mechanizm jej działania. To jedna z kluczowych kwestii biologii, mówi John O'shea immunolog z National Institutes of Health, który jest współautorem jednego z pierwszych leków blokujących kinazy janusowe.
Kinazy janusowe to jedne z podstawowych molekuł sygnałowych. Zbierają one sygnały spoza komórki i przekazują je do komórki. Naukowcy od wielu lat wiedzą, że nieprawidłowo działające kinazy janusowe są przyczyną różnych chorób. A niektóre mutacje prowadzące do nieprawidłowego działania tych kinaz znacząco upośledzają zdolność organizmu do zwalczania infekcji. Nieprawidłowo działające kinazy janusowe przyczyniają się do rozwoju nowotworów krwi, jak białaczka, oraz chorób autoimmunologicznych.
Dotychczas znaliśmy częściową strukturę tych kinaz, co pozwoliło na opracowanie inhibitorów kinaz, pomagających w leczeniu nowotworów czy artretyzmu. Jednak leki te powstały bez znajomości pełnej struktury kinaz i ich działania. Dlatego też większość współcześnie stosowanych leków nakierowanych na kinazy janusowe to broń obosieczna. Pomagają w leczeniu wielu chorób, od egzemy po COVID-19, ale mogą mieć też wiele skutków ubocznych.
Garcia po raz pierwszy próbował szczegółowo zobrazować kinazy janusowe w 1995 roku. Jednak to naprawdę trudne zadanie. Kinazy bardzo trudno jest uzyskać w warunkach laboratoryjnych. Jakby tego było mało, nie tworzą one łatwo kryształów, a kryształy są potrzebne, by za pomocą krystalografii rentgenowskiej określić strukturę badanej molekuły.
Przez lata uczeni mogli więc obserwować małe fragmenty kinaz, które nie składały się w całość. Przełom nastąpił przed kilku laty, wraz z udoskonaleniem kriomikroskopii elektronowej. Drugim istotnym elementem odniesionego sukcesu była decyzja Garcii i skupieniu się na badaniu mysiej kinazy janusowej, w miejsce mniej stabilnej kinazy ludzkiej. Dodatkowo naukowcy wprowadzili do mysiej kinazy mutację powodującą nowotwór, co dodatkowo ustabilizowało molekułę.
Dzięki temu uczeni byli w końcu w stanie dokładnie opisać strukturę kinazy JAK1 oraz mechanizm jej działań. Garcia ma nadzieję, że dzięki temu uda się w niedalekiej przyszłości opracować leki, które będą brały na cel wyłącznie nieprawidłowo działające kinazy janusowe, co zmniejszy liczbę skutków ubocznych, gdyż kinazy prawidłowo działające będą mogły niezakłócenie pracować.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Istnienie dużych różnic pomiędzy mikrobiomem jelit samców i samic norki amerykańskiej było olbrzymim zaskoczeniem dla naukowców. Sugeruje to bowiem, że u mięsożerców może istnieć nierozpoznana dotychczas różnica pomiędzy obiema płciami, co z kolei ma znaczenie dla badań nad dziką przyrodą.
To duże zaskoczenie, gdyż przewód pokarmowy mięsożerców jest bardzo krótki i prosty. Jest on znacznie krótszy i mniej poskręcany niż jelita zwierząt wszystko- i roślinożernych, które wyewoluowały bardziej złożony system do rozkładania materii roślinnej. A fakt, że jelita mięsożerców są tak proste oznacza,że jest mniej czasu na to, by układ odpornościowy – który różni się u samców i samic – mógł wpływać na zróżnicowanie mikroorganizmów. A mimo to widzimy znaczące różnice pomiędzy płciami u tego gatunku, mówi profesor Erin McKenney z Nort Carolina State University.
Z praktycznego punktu widzenia, odkrycie to jest niezmiernie ważne dla planowania przyszłych badań, dodaje główna autorka artykuły, profesor Diana Lafferty z Northern Michigan University. Specjaliści zajmujący się badaniem dziko żyjących zwierząt mięsożernych często używają technik nieinwazyjnych, np. zbierają i badają ich odchody. Zwykle nie wiemy, czy znalezione odchody pochodzą od samca czy samicy. Nasze odkrycie oznacza, że analizowanie mikrobiomu anonimowych próbek może nie dawać nam dokładnego obrazu badanej populacji. Będziemy musieli sprawdzać płeć zwierzęcia, by prawidłowo interpretować posiadane dane, wyjaśnia Lafferty.
Eksperci są zainteresowani mikrobiomem jelitowym dzikich zwierząt, gdyż na jego podstawie można ocenić zdrowie i dobrostan populacji. Możemy dzięki temu zrozumieć na przykład, jak zwierzęta reagują na zmiany środowiskowe, stwierdzają naukowcy.
Jednak takie badania nastręczają wiele trudności. Uczeni zastanawiają się na przykład, czy czas i temperatura nie wpływają na skład mikroorganizmów obecnych w odchodach. Czy np. szybko zebrane odchody można porównywać z tymi, zebranymi po kilku dniach?
Autorzy najnowszych badań wybrali amerykańską norkę jako modelowego mięsożercę, gdyż jest to gatunek, który można trzymać w niewoli, żywić standardową dietą, a ich jelita są podobne do jelit innych mięsożerców. W badaniu wzięło udział 5 samców i 5 samic. Wszystkie zwierzęta były w mniej więcej tym samym wieku, były zdrowe, trzymano je oddzielnie i karmiono taką samą dietą.
Odchody były zbierane natychmiast po ich wydaleniu. Każda próbka była dzielona na dwie części. Jedną część przechowywano w temperaturze poniżej temperatury zamarzania, drugą zaś w temperaturze powyżej 21 stopni Celsjusza. Codziennie, przez pięć kolejnych dni, sekwencjonowano DNA mikroorganizmów obecnych w próbkach.
Naukowców czekały dwie niespodzianki. Pierwszą z nich było spostrzeżenie, że ani czas ani temperatura nie powodowały znaczących zmian w mikrobiomie. To dobra wiadomość. Kilkudniowe odchody wciąż dostarczają dokładnych informacji umożliwiających ocenę składu mikrobiomu zwierzęcia, mówi McKennedy.
Drugą niespodzianką było zaś zauważenie dużej różnicy pomiędzy mikrobiomem samców i samic. Obie płci nie tylko mają w jelitach różne gatunki bakterii, lecz także te gatunki, które są dla nich wspólne, różnią się wielkością populacji. Naukowcy nie wiedzą, co jest przyczyną tych różnic.
Większość z obecnych badań nad mikrobiomem było robionych na wszystko- i roślinożercach. Nas interesuje mikrobiom mięsożerców. Sądziliśmy, że u tych zwierząt jest on bardzo prosty. Okazuje się, że tak nie jest, dodaje Lafferty.
Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach Journal of Mammalogy.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.