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

Insulina z nanomateriałem chroni mózg myszy przed neurologicznymi następstwami cukrzycy

Recommended Posts

Dzięki połączeniu insuliny i nanomateriału można będzie w przyszłości lepiej kontrolować poziom cukru we krwi oraz jego użycie przez mózg, co zmniejszy ryzyko wystąpienia problemów neurologicznych. Naukowcy z Ohio State University opracowali związek składający się z insuliny połączonej z aminokwasami zawierającymi przeciwutleniacz. Wcześniejsze badania na myszach sugerowały bowiem, że dodanie takiego nanomateriału może poprawić dostępność glukozy dla całego organizmu, w szczególności zaś mózgu.

Teraz, podczas najnowszych badań naukowcy przeprowadzili eksperymenty na myszach, w ramach których porównywano skutki podania zwierzętom insuliny połączonej z aminokwasami, samej insuliny oraz samych aminokwasów. Pomiary poziomu cukru we krwi oraz ekspresji genów z mózgu powiązanych z konsumpcją insuliny wykazały, że terapia insuliną z połączonymi aminokwasami daje podobne wyniki, jak te uzyskiwane u zdrowych myszy. Zwierzęta otrzymujące insulinę łączoną z aminokwasami lepiej wypadały też w testach pamięci i myślenia.

Cukrzyca typu 1. i 2. są powiązane ze zwiększonym ryzykiem wystąpienia zaburzeń funkcji kognitywnych i demencji. Jednak neurologiczne następstwa cukrzycy są ostatnimi branymi pod uwagę w czasie leczenia, mówi profesor Ouliana Ziouzenkova, jedna z autorek badań.

Podczas badań na myszach stwierdziliśmy, że nasza molekuła w połączeniu z insuliną sprawdzała się lepiej niż każda z tych terapii z osobna, a myszy leczone tym sposobem uzyskiwały lepsze wyniki niż inne grupy zwierząt, dodaje uczona.

Molekuła AAC2, która jest dołączana do insuliny, została opracowana w laboratorium współautora badań, profesora chemii i biochemii Jona Parquette'a. Wraz z zespołem stworzył on całą serię molekuł składających się z małych fragmentów aminokwasów, do których dodali strukturalny fragment kumaryny. Najlepszą z tych molekuł okazała się AAC2.

Organizmy osób cierpiących na cukrzycę typu 1. nie wytwarzają odpowiednich ilości insuliny, a u osób z cukrzycą typu 2. organizm nie potrafi odpowiednio wykorzystać insuliny. Mózgy do prawidłowego funkcjonowania potrzebuje dużych ilości glukozy. Jednak w sytuacji, gdy dochodzi do znacznych wahań poziomu glukozy – a tak się dzieje w przypadku cukrzycy – funkcje transportowe mogą zostać poważnie zaburzone.

Naukowcy wykorzystali myszy, które w wyniku genetycznych modyfikacji cierpiały na cukrzycę typu 1. lub 2. Zwierzęta co trzy dni otrzymywały albo zastrzyk z ludzkiej insuliny, albo molekułę AAC2 albo AAC2 połączone z insuliną.

Okazało się, że jedynie terapia łączona zapewniała długoterminowy stały poziom insuliny we krwi, pozytywnie wpływała na ekspresję genów i neurotransmitery. Leczone nią myszy radziły sobie znacznie lepiej podczas testów.

Przeprowadzone badania sugerują, że sposób interakcji insuliny z nanomateriałem pozytywnie wpływa na zarówno na wykorzystanie glukozy w procesach metabolicznych jak i jej magazynowanie przez organizm.

Ziouzenkova i jej koledzy skupiają się teraz na poznaniu dokładnego mechanizmu, za pomocą którego insulina łączona z AAC2 wpływa na mózg, szukają ewentualnych długoterminowych skutków ubocznych terapii oraz badają, w jaki sposób insulina z AAC2 jest przyswajana przez organizm. Naukowcy nie wykluczają, że opracowana przez nich platforma łączenia nanomateriału z aminokwasów z lekami może posłużyć do leczenia innych chorób metabolicznych i neurologicznych.


« 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
      Naukowcy z Uniwersytetu Yale i Uniwersytetu w Ottawie wykazali, że najmniejsza biochemiczna zmiana w jednym z białek jest kluczowym elementem dla replikacji i naprawy DNA u wszystkich roślin i zwierząt. Odkrycie rzuca nowe światło na histony, które wchodzą w skład chromatyny i odgrywają ważną rolę w upakowaniu DNA w chromosomach.
      Histony to białka niezwykle konserwatywne ewolucyjnie, a H3 należą do najbardziej konserwatywnych.
      Naukowcy od dawna zastanawiali się, dlaczego histon H3.1 różni się zaledwie jednym aminokwasem od identycznego poza tym histonu H3.3. Okazało się, że ta minimalna różnica odgrywa kolosalną rolę.
      Histon H3.1 występuje u wszystkich roślin i zwierząt. Dlatego też naukowcy przypuszczali, że w jakiś sposób jest on powiązany z replikacją DNA podczas podziału komórkowego. Nie wiedzieli jednak, na czym polega jego rola.
      Yannick Jacob z Yale University i jego zespół wykorzystali rzodkiewnik pospolity (Arabidopsis thaliana) jako modelową roślinę podczas swoich badań nad tym zagadnieniem. Manipulując genomem rośliny wykazali, że zmiana pojedynczego aminokwasu w histonie H3.1 wpływa na zdolność naprawy DNA podczas podziału komórkowego. H3.1 służy jako znacznik, wskazujący miejsce i czas naprawy. Powoduje on, że szlak naprawy DNA jest aktywny wyłącznie w czasie podziału, mówi Jacob.
      Naukowcy, by potwierdzić swoje spostrzeżenie, prowadzili podziały komórek pozbawionych H3.1. Zauważyli, że w takim wypadku w komórkach pojawiały się mutacje, dochodziło do aktywacji alternatywnych szlaków naprawy DNA oraz licznych błędów rozwojowych komórki.
      Zrozumieniu roli H3.1 i zmian we wspomnianym aminokwasie może pomóc w opracowaniu nowatorskich metod walki z wieloma różnymi chorobami, w tym z nowotworami. Pokazuje również, że nawet minimalna zmiana w budowie białka może mieć olbrzymie konsekwencje dla całej ewolucji życia na Ziemi.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Działanie insuliny, jednego z kluczowych hormonów metabolizmu węglowodanów, może być zakłócone m.in. przez nadwagę, co prowadzi do zmniejszenia wrażliwości na insulinę i grozi rozwojem cukrzycy typu 2. oraz chorób układu krążenia. Fińscy naukowcy z Uniwersytetu w Turku zauważyli właśnie, że pozycja stojąca jest powiązana ze zwiększeniem wrażliwości na insulinę. To zaś może oznaczać, że wydłużenie czasu, w którym w ciągu dnia stoimy może pomóc w zapobieganiu chorobom przewlekłym.
      Cukrzyca typu 2. to jedna z najbardziej rozpowszechnionych chorób cywilizacyjnych. Jest ona związana z insulinoopornością, przez co zwiększa się poziom glukozy we krwi.
      Trzeba przy tym pamiętać, że cukrzyca typu 2. jest bardzo ściśle związana z trybem życia, przede wszystkim z dietą i aktywnością fizyczną. Wiadomo, że regularna aktywność fizyczna odgrywa ważna rolę w zapobieganiu tej chorobie. Naukowcy z Turku chcieli zaś zbadać związek pomiędzy insulinoopornością a siedzącym trybem życia, aktywnością fizyczną i sprawnością u mało aktywnych dorosłych, u których występuje zwiększone ryzyko rozwoju cukrzycy typu 2. i chorób układu krążenia.
      Podczas badań, których wyniki opublikowali w Journal of Science and Medicine in Sport, zauważyli, że niezależnie od poziomu aktywności, masy ciała czy sprawności fizycznej, pozycja stojąca zwiększa wrażliwość na insulinę Nigdy wcześniej nie opisane tego związku. Nasze odkryci pokazuje, że powinniśmy część czasu, w którym siedzimy, zastąpić staniem. Szczególnie wówczas, gdy nie jesteśmy aktywni fizycznie, mówi doktorantka Taru Garthwaite.
      Autorzy badań pokazali też, jak ważny jest odpowiedni skład organizmu. Zwiększony odsetek tłuszczu był ważniejszym czynnikiem wpływającym na wrażliwość na insulinę niż aktywność fizyczna, sprawność czy czas spędzony w pozycji siedzącej. Jednak pozycja stojąca była powiązana ze zwiększeniem wrażliwości na insulinę niezależnie od składu ciała.
      Wiemy, że regularna aktywność fizyczna jest korzystna dla zdrowia. Wydaje się, że aktywność, sprawność i siedzący tryb życia są powiązane z metabolizmem insuliny, ale nie bezpośrednio, a poprzez ich wpływ na skład organizmu, wyjaśnia Garthwaite.
      Badania sugerują, że wydłużenie czasu, w którym w ciągu dnia znajdujemy się w pozycji stojącej może pomóc w zachowaniu zdrowia, jeśli nie jesteśmy zbyt mało aktywni fizycznie.
      W następnym etapie badań Finowie chcą sprawdzić, jak zmiany w codziennej aktywności i braku aktywności wpływają na choroby układu krążenia i choroby metaboliczne. Celem będzie sprawdzenie, czy skrócenie o godzinę czasu, w którym siedzimy, będzie miało wpływ na metabolizm i odkładanie się tkanki tłuszczowej, w tym na wrażliwość na insulinę i regulację poziomu cukru we krwi, wyjaśnia Garthwaite.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Włoscy naukowcy ze Scuola Superiore Sant’Anna poinformowali o stworzeniu stacji dokującej, która byłaby wszczepiana np. osobom chorującym na cukrzycę typu I. Zadaniem stacji byłoby utrzymywanie odpowiedniego poziomu insuliny. Urządzenie miałoby być zasilane i kontrolowane bezprzewodowo, a jego napełnianie odbywałoby się dzięki... dokującym magnetycznym kapsułkom, połykanym przez pacjenta.
      Osoby z cukrzycą typu I często muszą dostarczać sobie insulinę wielokrotnie w ciągu dnia. Obecnie dostępne są pompy insulinowe, które jednak trzeba mieć ciągle przy sobie i dostarczają one insulinę przez rurkę lub za pomocą igły. Istnieją też wszczepialne pompy, trzeba je jednak napełniać przez rurkę wystającą z ciała, co zwiększa ryzyko infekcji. Żadne z tych rozwiązań, ze względu na uciążliwości związane ze stosowaniem, nie zdobyło popularności.
      Problemy te ma rozwiązać insulinowa stacja dokująca. System składała się urządzenia wszczepianego do brzucha (stacji dokującej) oraz magnetycznych kapsułek z insuliną. Stacja byłaby wszczepiana zaraz przy jelicie cienkim i dostarczałaby tam insulinę. Gdy zapasy insuliny by się w niej kończyły, chory połykałby niewielką magnetyczną kapsułkę. Kapsułka, wędrując przez przewód pokarmowy, dociera w okolice stacji. Stacja, za pomocą pola magnetycznego, przyciąga kapsułkę i ustawia ją w odpowiedniej pozycji. Następnie ze stacji wysuwa się igła, która przebija kapsułkę i pobiera insulinę, napełniając zbiorniki stacji. Igła musiałaby się przebić też przez jelito cienkie. Następnie kapsułka jest uwalniana, wędruje dalej i w końcu jest wydalana.
      Pola magnetyczne, za pomocą których jest dokowana i uwalniana kapsułka, miałyby być kontrolowane przez zewnętrzne urządzenie bezprzewodowe. Również ładowanie baterii stacji dokującej odbywa się bezprzewodowo. Dzięki temu unikamy zarówno wielokrotnych injekcji, konieczności noszenia ze sobą pompy insulinowej jak i ryzyka związane ze wszczepialną pompą insulinową i jej wystającymi przez skórę elementami. Pomysłodawczyni systemu, profesor Arianna Menciassi mówi, że wszczepialna stacja dokująca mogłaby zostać wykorzystana też np. podczas chemioterapii.
      Na razie cały system przetestowano na świniach, u których przez kilka godzin kontrolował on poziom insuliny. W następnym etapie prac uczeni chcą lepiej zabezpieczyć stację. Zaobserwowaliśmy, że u niektórych świń płyny z organizmu dostały się do stacji, mówi profesor Menciassi. Niewykluczone, że część płynu trafia do stacji w chwili, gdy wysuwa się z niej igła przebijająca kapsułkę. Problemów takich nie zaobserwowano, gdy stacje były testowane w wodzie, ale płyny znajdujące się wewnątrz organizmu są bardziej złożone.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Profesor Artur Bednarkiewicz i mgr Agata Kotulska razem z naukowcami z USA i Korei opracowali nowe nanomateriały koloidalne zdolne do lawinowej emisji fotonów. W procesie tym intensywność emisji wzrasta nieproporcjonalnie mocno w stosunku do intensywności pobudzenia – przypomina to zachowanie tranzystora albo zasadę działania lasera, ale odbywa się z wykorzystaniem fotonów z zakresu bliskiej podczerwieni.
      W badaniach brali udział naukowcy z Columbia University, Lawrence Berkeley National Laboratory, Instytutu Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych Polskiej Akademii Nauk oraz z Korea Research Institute of Chemical Technology.
      Pierwszym i największym osiągnięciem jest uzyskanie odpowiednich nanokryształów. Tradycyjnie w materiałach luminescencyjnych domieszkowanych jonami lantanowców obserwuje się tzw. wygaszanie koncentracyjne, które powyżej 1% domieszki prowadzi do osłabienia intensywności świecenia. Autorzy pracy wykorzystali mechanizm lawinowej emisji wprowadzając aż 8% jonów tulu i uzyskując spektakularny wzrost intensywności świecenia powyżej progu – dwukrotne zwiększenie intensywności pobudzenia prowadziło wówczas do wzrostu intensywności emisji niemal o 10 000 razy.
      Dzięki tej wysoce nieliniowej luminescencji anty-Stokesowskiej, naukowcy zademonstrowali możliwość super-rozdzielczego obrazowania struktur nanometrycznych w rozdzielczością 70 nm. Jednak w przeciwieństwie do tradycyjnych metod obrazowania poniżej limitu dyfrakcji, zamiast strukturyzowania wiązki wzbudzającej (jak w STED) czy wyrafinowanej obróbki sygnałów (jak w PALM/STORM), obrazowanie uzyskano z wykorzystaniem konwencjonalnego mikroskopu konfokalnego.
      Mimo, że zjawisko lawinowej emisji fotonów jest znane w monokryształach domieszkowanych jonami lantanowców od lat 80 XX wieku, zaprezentowane w Nature badania pokazują po raz pierwszy możliwość obserwacji tego efektu w nanomateriałach koloidalnych. Uzyskane wyniki nie tylko definiują nowe kierunki badań materiałowych w celu opracowania kolejnych materiałów lawinowych o innych barwach emisji.
      Przede wszystkim jednak otwierają zupełnie nowe możliwości zastosowania nanotechnologii w konstrukcji czujników biologicznych (np. do wykrywania wirusów, bakterii czy grzybów lub procesów biologicznych w komórkach i tkankach), czujników wielkości fizycznych (np. temperatury, ciśnienia), w obliczeniach neuromorficznych, konstrukcji detektorów promieniowania z zakresu średniej podczerwieni, nowych nano-laserów czy też, jak w oryginalnej pracy, obrazowania poniżej limitu dyfrakcji światła.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Okazuje się, że na utratę wagi w wyniku zmiany stylu życia na zdrowszy oraz na rozkład tłuszczu w organizmie wpływa wrażliwość mózgu na insulinę. Długoterminowe badania prowadzone  Niemieckie Centrum Badań nad Cukrzycą, Centrum Helmholza w Monachium oraz Szpital Uniwersytecki w Tybindze wykazały, że jeśli nasz mózg jest wrażliwy na obecność insuliny, możemy bardziej stracić na wadze, pozbyć się niezdrowego tłuszczu brzusznego i łatwiej utrzymać niską wagę przez lata. Jeśli jednak nasz mózg słabo reaguje na insulinę, to początkowo stracimy mniej kilogramów, z czasem ponownie przybierzemy na wadze, a na brzuchu zgromadzimy więcej tkanki tłuszczowej.
      Osoby o mózgach bardziej wrażliwych na insulinę zyskiwały na stosowaniu diety i ćwiczeń. Znacznie traciły na wadze i pozbywały się tkanki tłuszczowej z brzucha. Nawet gdy przestawały ćwiczyć i stosować dietę, to w czasie kolejnych dziewięciu lat gdy je obserwowaliśmy, przybierały niewiele tłuszczu, mówi doktor Martin Heni ze Szpitala Uniwersyteckiego w Tybindze, który stał na czele grupy badawczej.
      Z kolei u osób o mózgu mało wrażliwym lub niewrażliwym na insulinę zanotowano niewielką utratę wagi w ciągu 9 miesięcy od zmiany stylu życia na zdrowszy.
      Uczestnicy badań na 24 miesiące zmienili styl życia na taki, który sprzyjał zmniejszeniu wagi. Po 9 miesiącach przeciętna osoba, której mózg był wrażliwy na insulinę, straciła na wadze około 4,5 kilogramów, a osoba o niewrażliwym mózgu – około 0,5 kg. W kolejnych miesiącach osoby z mózgami wrażliwymi nadal traciły na wadze i po 24 miesiącach średnia utrata wagi wynosiła u nich niemal 6 kg. Przez kolejnych 76 miesięcy osoby te nie stosowały już nowego stylu życia, a mimo to przybrały na wadze jedynie około 0,5 kg.
      Zupełnie inaczej wyglądała sytuacja w przypadku osób o mózgach mało wrażliwych lub niewrażliwych na insulinę. Na wadze traciły jedynie przez 9 miesięcy. Następnie do 24. miesiąca stosowania zdrowszego trybu życia ich waga rosła i po 24 miesiącach była o około 1 kg wyższa niż przed rozpoczęciem badań. Utrzymywała się na wyższym poziomie przez kolejnych 76 miesięcy.
      Podobnie rzecz się miała z tłuszczem brzusznym. Osoby o bardziej wrażliwych mózgach traciły go więcej w wyniku ćwiczeń i diety bogatej w włókna roślinne, a po przerwaniu zdrowego trybu życia wolniej ponownie go zyskiwały. Tkanka tłuszczowa na brzuchu jest bardzo niekorzystna, gdyż jej obecność jest silnie powiązana z cukrzycą, ryzykiem chorób układu krążenia i nowotworów.
      Jak zauważyli autorzy w podsumowaniu swoich badań spostrzeżenia te wykraczają poza zakres chorób metabolicznych i wskazują na konieczność opracowania strategii radzenia sobie z opornością ludzkiego mózgu na insulinę.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...