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

Czy możliwe będzie badanie schizofrenii na podstawie roślin?

Recommended Posts

Naukowcy z Yale University sądzą, że możliwe byłoby wykorzystanie roślin do... badaniach chorób psychicznych u ludzi. I nie tylko tak sądzą, ale nawet poczynili pierwszy ważny krok w kierunku takich badań. Na łamach Cellular and Molecular Life Sciences opisali gen, który jest bardzo podobny u roślin oraz ssaków i który w obu grupach wpływa na zachowanie.

Wiele lat temu zainteresowałem się ideą mówiącą, że w każdym żywym organizmie musi do pewnego stopnia istnieć jakaś homologia, jakieś podobieństwo w tym, czym są i co robią, mówi profesor medycyny porównawczej Tamas Horvath. Gdy z czasem zaczął badać zachowanie i mitochondria, przypomniał sobie o swoich dawnych zainteresowaniach. Pomyślał, że gdyby zmienić pewne geny mitochondriów u zwierząt i zobaczyć, jak wpłynęło to na zachowanie, a następnie dokonać podobnych zmian w roślinach i porównać ich zachowanie, to być może udałoby się lepiej zrozumieć ludzkie zachowanie na podstawie badań roślin. A jeśli byłoby to możliwe, to być może w kolejnym kroku udałoby się stworzyć np. roślinny model schizofrenii.

Stworzenie takiego modelu oznaczałoby, że mielibyśmy alternatywną grupę organizmów żywych – nie tylko ssaki – na której można by badać podstawy ludzkiego zachowania, mówi Horvath, przypominając, że celem medycyny porównawczej jest właśnie badanie, jak modele tworzone na podstawie innych gatunków mogą być użyte do badania ludzi.

Horvath i jego zespół zaczęli więc badać gen FMT (Friendly Mitochondria) w rzodkiewniku pospolitym oraz bardzo podobny gen myszy, CLUH (Clustered mitochondria homolog).

Mitochondria regulują ważne funkcje życiowe, jak metabolizm, i są kluczowe dla zdrowia. Zarówno u roślin, jak i u ludzi, źle funkcjonujące mitochondria mogą wpłynąć na rozwój i pojawienie się licznych chorób. U ludzi mają wpływ na rozwój m.in. chorób neurodegeneracyjnych.

Grupa Horvatha zbadała rośliny z prawidłowo funkcjonującym FMT, rośliny pozbawione FMT oraz rośliny z nadaktywnym FMT. Okazało się, że gen ten wpływa na wiele elementów rośliny, w tym na kiełkowanie, długość systemu korzeniowego, czas kwitnienia czy wzrost liści. Jednak nie tylko. Naukowcy przeanalizowali również dwie ważne reakcje badanych roślin.
Pierwszą z nich była reakcja na obecność nadmiernej ilości soli. Zbyt dużo soli może zabić roślinę, więc rośliny rozwinęły zachowania pomagające jej unikać. Gdy w środowisku pojawia się nadmiar soli, rośliny zatrzymują kiełkowanie, opóźniają kwitnienie, zatrzymują rozrastanie się systemu korzeniowego. Okazało się, że FMT jest krytycznym elementem regulującym te zachowania.

Drugi typ zachowania roślin, jaki został zbadany, to ich ruchy bazujące na rytmie dobowym. "Rośliny są niezwykle wrażliwe na rytm dobowy, gdyż światło jest krytycznym źródłem energii, wyjaśnia Horvath. W przypadku rzodkiewnika rytm dobowy decyduje o poruszaniu się liści za dnia i w nocy. W ciągu dnia liście są bardziej płaskie i bardziej wystawione na słońce. Nocą liście się unoszą. Badania wykazały, że FMT reguluje zarówno zakres, jak i tempo ruchu liści.

Następnie uczeni, chcąc przełożyć swoje spostrzeżenia na świat zwierząt, badali cały szereg zachowań myszy, obserwując m.in. zwierzęta ze zredukowaną aktywnością CLUH. Okazało się, że myszy, u których CLUH było mniej aktywne, przebywały krótsze odcinki i poruszały się wolniej.

Reakcja myszy była podobna do reakcji roślin. Doszło do zmiany tempa i ogólnej lokomocji. To bardzo proste porównanie, ale pokazuje, że mamy tutaj do czynienia z obecnym w mitochondriach mechanizmem, który odpowiada za podobne funkcje u zwierząt i roślin, wyjaśnia Horvath.

Naukowcy mówią, że to ekscytujący pierwszy krok, gdyż rośliny takie jak rzodkiewnik mają bardzo wiele genów i procesów komórkowych, które są podobne do genów i procesów komórkowych u ssaków.

Naszym długoterminowym celem jest stworzenie katalogu podobieństw pomiędzy roślinami a zwierzętami i wykorzystanie go do szukania odpowiedzi na pytania naukowe. Być może w przyszłości rośliny będą służyły jako organizmy modelowe w badaniach behawioralnych, stwierdza Horvath.


« 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
      Metaanaliza 43 prac naukowych przeprowadzona na University of Bath wykazała, że roślinne alternatywy mięsa są zdrowsze zarówno dla człowieka, jak i dla planety. Autorzy skupili się na zdrowotnych i środowiskowych cechach takich produktów oraz postawach konsumentów wobec nich. Jako że roślinne alternatywy mięsa są robione tak, by naśladować teksturę, smak i  doświadczenie związane ze spożywaniem mięsa, są bardziej efektywnym sposobem na zmniejszenie zapotrzebowania na mięso niż samo zachęcanie ludzi do diety wegetariańskiej.
      Produkcja żywności to jeden z głównych czynników przyczyniających się do zmian klimatycznych oraz niszczenia ekosystemów. To źródło dużej emisji gazów cieplarnianych, zużycia słodkiej wody, prowadzi ona do wylesiania, utraty bioróżnorodności, zakłócenia cyklu obiegu fosforu i azotu w przyrodzie. Jednak te „winy” rolnictwa nie rozkładają się równomiernie. Hodowla zwierząt wymaga zużycia większej liczby zasobów na jednostkę masy pożywienia niż produkcja roślinna. Wynika to z faktu, że efektywność produkcji białka zwierzęcego jest niezwykle niska.
      Zwierzęta hodowlane na całym świecie konsumują rocznie 4,6 Gt węgla pierwiastkowego, ale pozyskiwane z nich produkty mleczne i mięsne zawierają tylko 0,12 Gt węgla. To zaledwie 2,6% tego, co zjadły zwierzęta. Większość składników pokarmowych jest bowiem zużywana na procesy życiowe, a nie na wytwarzanie mięsa i mleka. Z tego też powodu produkcja mięsa jest bardzo nieefektywna. Średnio globalnie z 1 hektara pszenicy otrzymamy 250 kg białka, ale z 1 ha pastwiska tylko 10 kg białka z wołowiny. I mimo, że około 80% ziemi rolnej przeznaczone jest pod produkcję zwierzęca, to otrzymujemy z niej mniej niż 40% białka i 20% kalorii spożywanych przez ludzi. Dodatkowo produkcja zwierzęca wiąże się z olbrzymią emisją zanieczyszczeń i gazów cieplarnianych.
      Ta nieefektywność powoduje, że w miarę jak zwiększa się liczba ludności i coraz więcej osób chce jeść coraz więcej mięsa, jego produkcja staje się coraz większym problemem dla środowiska. Nie wspominając o zdrowotnych skutkach spożywania nadmiernych ilości mięsa i tłuszczów zwierzęcych.
      Coraz częściej słyszymy głosy namawiające nas do przechodzenia na dietę wegetariańską lub wegańską. Jednak takie namowy niewiele dają. Zdaniem naukowców z Bath lepszym rozwiązaniem jest skupienie się na roślinnych odpowiednikach mięsa. Zapewnienie dostępu do takich produktów i obniżenie ich ceny może być naprawdę skuteczne. Tym bardziej, że niewielkie zmiany mogą nieść ze sobą duże korzyści. Z jednego z analizowanych badań wynika, że jeśli w samych tylko Niemczech konsumenci zastąpią 5% białka z wołowiny białkiem z grochu, to roczna emisja CO2 zmniejszy się nawet o 8 milionów ton. Z kolei w innych badaniach znaleźli informację, że ilość gazów cieplarnianych emitowanych podczas produkcji burgera roślinnego jest o 98% niższa niż w przypadku burgera wołowego. Generalnie rzecz biorąc, produkcja żywności roślinnej znacznie mniej obciąża środowisko, niż żywności zwierzęcej.
      Naukowcy przyjrzeli się też profilowi zdrowotnemu mięsa i produktów roślinnych, które mają je zastępować. Stwierdzili, że generalnie roślinne zamienniki mięsa są zdrowsze. Prace, w których badano ten aspekt za punkt wyjścia przyjęły brytyjski Nutrient Profiling Model i na jego podstawie klasyfikowali produkty. Okazało się, że do grupy „mniej zdrowe” trafiło 40% produktów mięsnych i 14% ich alternatyw.
      Autorzy jeszcze innych prac zauważali, że roślinne alternatywy dla mięsa i produktów mlecznych pomagały w utracie wagi, budowie masy mięśniowej i można było je stosować w diecie osób z różnymi schorzeniami. Alternatywy mięsa łatwo jest wzbogacać o najróżniejsze składniki pokarmowe, zwiększając zawartość aminokwasów, witamin czy przeciwutleniaczy. Dalszy rozwój technologii ich produkcji pozwoli zapewne na kolejne polepszanie ich właściwości odżywczych.
      Główny autor analizy, doktor Chris Bryant, mówi, że coraz bardziej widać, iż roślinne alternatywy są w stanie zmniejszyć zapotrzebowanie na mięso odwołując się do trzech podstawowych czynników: smaku, ceny i wygody. Nasz przegląd dostarcza przytłaczających dowodów na to, roślinne zamienniki mięsa nie tylko są produkowane w sposób bardziej zrównoważony powodując mniejszą emisję gazów cieplarnianych, mniejsze zużycie wody i terenu, ale niosą ze sobą również liczne korzyści zdrowotne.
      Uczony zauważa, że pomimo olbrzymich postępów na polu produkcji takich zamienników, wciąż istnieją olbrzymie możliwości poprawy ich smaku, tekstury czy metod przyrządzania. Istnieje też wielki potencjał zwiększenia ich właściwości zdrowotnych, na przykład poprzez dodanie witamin, podsumowuje.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pracownicy Victoria and Albert Museum poinformowali o znalezieniu prawdopodobnego odcisku palca Michała Anioła. Odcisk zauważono na woskowym modelu, którego autorstwo przypisywane jest wielkiemu artyście. Konserwatorzy mówią, że stał się on widoczny dzięki zmianom temperatury i wilgotności w miejscu przechowywania dzieła.
      O odkryciu po raz pierwszy poinformowano publicznie w serialu dokumentalnym BBC Two „Secrets of the Museum”. Odcisk palca dostrzeżono niedawno, gdy w zamkniętym z powodu pandemii muzeum postanowiono przenieść model Młodego niewolnika z cieplejszego wyższego piętra, do chłodniejszego podziemnego magazynu. Konserwatorzy zaczęli się bowiem obawiać o stan rzeźby, stojącej na co dzień w galerii od strony południowej. Gdy po pięciu miesiącach w magazynie rzeźba wróciła do galerii, na jej pośladku zauważono odcisk palca.
      Wspomniana woskowa figura to niewielki model nigdy niedokończonej marmurowej rzeźby, która miała zdobić grobowiec Juliusza II, jednego z najpotężniejszych papieży w dziejach, który pozostawił po sobie wspaniałe dziedzictwo kulturowe i polityczne. To on założył Muzea Watykańskie, zlecił wykonanie fresków zdobiących Kaplicę Sykstyńską, był mecenasem Michała Anioła czy Rafaela Santiego.
      Woskowa figura znajdująca się w Victoria and Albert Museum to trzeci z sześciu modeli. Projekt grobowca został zamówiony w 1505 roku. Rzeźba miała stanowić wolno stojący element większej struktury składającej się z ponad 40 rzeźb naturalnej wielkości, które miały stanąć w Bazylice św. Piotra w Rzymie. Juliusz II zmarł w 1513 roku, a w 1516 roku ostatecznie zaprojektowano jego grobowiec i zaplanowano umieszczenie na nim Młodego niewolnika.
      Michał Anioł, tworząc swoje dzieła, wykonywał olbrzymią liczbę rysunków i modeli z wosku, gliny i terakoty. Wiele z nich niszczył, jednak z czasem rosło zainteresowanie jego procesem twórczym, a sam artysta zyskał rozgłos, co skłoniło mu współczesnych do kolekcjonowania rysunków i modeli mistrza. Jednym z takich kolekcjonerów był przyjaciel, malarz i biograf Michała Anioła, Giorgio Vasari.
      Wspomniany model Młodego niewolnika powstał pomiędzy rokiem 1516 a 1519. Ma  17,6 centymetra wysokości. Różni się on od znanej nam niedokończonej rzeźby, co pokazuje, że Michał Anioł z czasem zmienił jej koncepcję.
      Niezwykle ambitny projekt grobowca Juliusza II nigdy nie został zrealizowany. W obecnej, znacznie skromniejszej formie, został wzniesiony w 1545 roku.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      We wnętrzu każdego protonu bądź neutronu znajdują się trzy kwarki związane gluonami. Dotychczas często zakładano, że dwa z nich tworzą trwałą parę: dikwark. Teraz wydaje się jednak, że żywot dikwarków w fizyce dobiega końca. To jeden z wniosków płynących z nowego modelu zderzeń protonów z protonami bądź jądrami atomowymi, w którym uwzględniono oddziaływania gluonów z morzem wirtualnych kwarków i antykwarków.
      W fizyce pojawienie się nowego modelu teoretycznego nierzadko oznacza kłopoty dla starych koncepcji. Nie inaczej jest w przypadku opisu zderzeń protonów z protonami bądź jądrami atomowymi, zaproponowanego przez naukowców z Instytutu Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk (IFJ PAN) w Krakowie. W najnowszym modelu niebagatelną rolę odgrywają interakcje gluonów emitowanych przez jeden proton z morzem wirtualnych kwarków i antykwarków, pojawiających się i znikających wewnątrz drugiego protonu bądź neutronu.
      Gluony są nośnikami oddziaływania silnego, jednego z czterech fundamentalnych oddziaływań przyrody. Wiąże ono kwarki w zlepki, na przykład w protony i neutrony. Pod wieloma względami oddziaływanie silne różni się od pozostałych. Na przykład nie słabnie ono, lecz rośnie wraz z odległością między cząstkami. Co więcej, w przeciwieństwie do fotonów gluony przenoszą pewien ładunek (malowniczo nazywany kolorem) i mogą oddziaływać między sobą.
      Dominująca część reakcji jądrowych – w tym większość zderzeń protonów z protonami bądź jądrami atomowymi – to procesy, w których cząstki jedynie się „muskają” wymieniając gluony. Zderzenia tego typu są nazywane przez fizyków miękkimi i sprawiają im niemały kłopot, gdyż opisująca je teoria nie jest policzalna z zasad pierwszych. Z konieczności wszystkie dzisiejsze modele procesów miękkich są więc mniej lub bardziej fenomenologiczne.
      Sami początkowo chcieliśmy tylko sprawdzić, jak dotychczasowe narzędzie, znane jako Dualny Model Partonów, radzi sobie z bardziej precyzyjnymi danymi eksperymentalnymi dotyczącymi zderzeń protonu z protonem oraz protonu z jądrem węgla, wspomina prof. dr hab. Marek Jeżabek (IFJ PAN). Błyskawicznie się okazało, że nie idzie mu najlepiej. Postanowiliśmy więc na bazie starego modelu, rozwijanego od ponad czterech dekad, spróbować stworzyć coś z jednej strony dokładniejszego, z drugiej bliższego naturze opisywanych zjawisk.
      Zbudowany w IFJ PAN Model Wymiany Gluonów (Gluon Exchange Model, GEM) także ma charakter fenomenologiczny. Bazuje jednak nie na analogiach do innych zjawisk fizycznych, lecz opiera się bezpośrednio na istnieniu kwarków i gluonów oraz na ich fundamentalnych własnościach. Co więcej, GEM bierze pod uwagę istnienie w protonach i neutronach nie tylko trójek kwarków głównych (walencyjnych), ale także morza ciągle powstających i anihilujących par wirtualnych kwarków i antykwarków. Ponadto uwzględniono w nim ograniczenia wynikające z zasady zachowania liczby barionowej. W uproszczeniu mówi ona, że liczba barionów (czyli m.in. protonów i neutronów) istniejących przed i po zakończeniu oddziaływania musi pozostać niezmieniona. Ponieważ każdy z kwarków przenosi liczbę barionową (równą 1/3), zasada ta pozwala lepiej wnioskować, co się dzieje z kwarkami i wymienianymi między nimi gluonami.
      GEM pozwolił nam zbadać nowe scenariusze przebiegu zdarzeń z udziałem protonów i neutronów, podkreśla dr hab. Andrzej Rybicki (IFJ PAN) i przechodzi do szczegółów: Wyobraźmy sobie na przykład, że w trakcie miękkiego zderzenia proton-proton jeden z nich emituje gluon, który trafia w drugi, lecz nie w jego kwark walencyjny, a w jakiś przez ułamek chwili istniejący kwark z wirtualnego morza. Gdy taki gluon zostanie zaabsorbowany, tworzące parę kwark morski i antykwark morski przestają być wirtualne i się materializują w inne cząstki w pewnych stanach końcowych. Zwróćmy uwagę, że w tym scenariuszu nowe cząstki powstają mimo faktu, że kwarki walencyjne jednego z protonów pozostały nietknięte.
      Krakowski model gluonowy prowadzi do ciekawych spostrzeżeń, z których dwa są szczególnie godne uwagi. Pierwsze dotyczy pochodzenia protonów dyfrakcyjnych, obserwowanych w zderzeniach protonów. Są to szybkie protony, które wybiegają z miejsca kolizji pod niewielkimi kątami. Dotychczas sądzono, że nie mogą się one produkować w procesach związanych z wymianą koloru i że za ich powstawanie odpowiada inny mechanizm fizyczny. Teraz się okazuje, że obecność protonów dyfrakcyjnych można doskonale wytłumaczyć właśnie oddziaływaniem gluonu wyemitowanego przez jeden proton z kwarkami morskimi drugiego protonu.
      Nie mniej ciekawe jest kolejne spostrzeżenie. Wcześniej przy opisie zderzeń miękkich przyjmowano, że dwa spośród trzech kwarków walencyjnych protonu czy neutronu są ze sobą związane tak trwale, że tworzą „molekułę” nazywaną dikwarkiem. Istnienie dikwarku było hipotezą, za którą nie wszyscy fizycy oddaliby bezkrytycznie głowę, niemniej koncept był szeroko stosowany – co teraz zapewne się zmieni. Model GEM skonfrontowano bowiem z danymi eksperymentalnymi opisującymi sytuację, w której proton zderza się z jądrem węgla oddziałując po drodze z dwoma lub więcej proto¬nami/neutronami. Okazało się, że aby pozostać w zgodzie z pomiarami, w ramach nowego modelu w przynajmniej połowie przypadków trzeba założyć dezintegrację dikwarku.
      Wiele zatem wskazuje, że dikwark w protonie czy neutronie nie jest obiektem mocno związanym. W szczególności może być tak, że dikwark istnieje tylko efektywnie, jako przypadkowa konfiguracja dwóch kwarków tworzących tak zwany kolorowy antytryplet – i gdy tylko może, natychmiast się rozlatuje, mówi dr Rybicki.
      Krakowski model wymiany gluonów – „nasz klejnot”, jak mówią z przymrużeniem oka obaj autorzy wykorzystując grę słów w języku angielskim (wyraz „gem” można bowiem tłumaczyć jako „klejnot” bądź „cacko”) – w prostszy i bardziej spójny sposób wyjaśnia szerszą klasę zjawisk niż dotychczasowe narzędzia opisu zderzeń miękkich. Obecne wyniki, zaprezentowane w artykule opublikowanym na łamach czasopisma „Physics Letters B”, mają ciekawe implikacje dla zjawisk anihilacji materii z antymaterią, w których mogłoby dochodzić do anihilacji antyprotonu na więcej niż jednym protonie/neutronie w jądrze atomowym. Dlatego autorzy przedstawili już pierwsze, wstępne propozycje dotyczące przeprowadzenia nowych pomiarów w CERN z użyciem wiązki antyprotonów.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Studia nad snem są prowadzone zwykle pod kątem badań neurologicznych i tak też jest postrzegana rola snu. Tymczasem badania nad jednymi z najprostszych zwierząt – hydrami – wskazują, że sen pojawił się na długo przed pojawieniem się mózgu. A pojawił się z powodów metabolicznych.
      Hydry (stułbie) to niezwykle proste zwierzęta. To polipy oddychające całą powierzchnią ciała. Żyją przyczepione do podłoża za pomocą stopy. Po drugiej stronie ciała mają otwór gębowy pełniący też rolę odbytu. Otoczony jest on ramionami, za pomocą których stułbia chwyta przepływające zwierzęta.
      Stułbie nie posiadają mózgu, a jedynie bardzo prosty bardzo rozproszony układ nerwowy. A mimo to, jak właśnie wykazał koreańsko-japońs zespół, stułbie wchodzą w stan spoczynku, który spełnia podstawowe kryteria snu.
      Od ponad wieku naukowcy badają sen i jego wpływ na mózg i strukturę, rolę dla pamięci i uczenia się. Rejestrują fale mózgowe w różnych fazach snu czy aktywność poszczególnych komórek. Badania te skupiają się na mózgu i w odniesieniu do tego organu rozważana jest rola snu.
      Z czasem zaczęły pojawiać się doniesienia,że molekuły powstające w mięśniach i innych tkankach mogą regulować sen. Prowadzono kolejne badania wskazujące, że śpią też coraz prostsze zwierzęta z coraz prostszym mózgiem. A jako, że sen wpływa na metabolizm, pojawiły się sugestie, że jego znacznie wykracza poza funkcje neurologiczne.
      W 1913 roku Henri Pieron zauważył, że sen nie jest tym samym co hibernacja, śpiączka czy inny podobny stan. Badania nad snem prowadzono głównie za pomocą EEG, zatem na zwierzętach, którym można przyczepić elektrody. Dopiero pod koniec lat 70. zaczęto badać sen u bezkręgowców. Pionierka takich badań, Irene Tobler z Uniwersytetu w Zurichu, opracowała kryteria snu, które można było stosować bez EEG.
      Musiało minąć ponad 20 lat badań, by w roku 2000 niezależnie od siebie ukazały się dwa artykuły naukowe dowodzące, że muchy też śpią. Mimo to, środowisko naukowe przez kolejne lata ze sceptycyzmem podchodziło do takich twierdzeń. Obecnie ponad 50 laboratoriów na całym świecie wykorzystuje muchy do badania fenomenu snu. A kolejne artykuły naukowe dowodzą, że sen jest czymś powszechnym w świecie zwierząt. I na muchach się nie skończyło. Gdy już wykazaliśmy, że muchy śpią, możliwym stało się, że wszystko śpi, mówi Paul Shaw z Wydziału Medycyny Uniwersytetu Waszyngtońskiego, jeden z autorów artykułu z roku 2000.
      Zwierzęta nie zawsze jednak śpią tak, jak ludzie. Dotychczas dowiedzieliśmy się, że delfiny i ptaki migrujące potrafią wprowadzić w stan snu jedną półkulę mózgu, wydając się przy tym całkowicie rozbudzone. Słonie prawie nie śpią, tymczasem pewien gatunek nietoperzy śpi niemal w każdej godzinie doby.
      W 2008 roku David Raizen i jego zespół zauważyli sen u nicienia Caenorhabditis elegans, a pięć lat później doniesiono o śpiących krążkopławach z rodzaju Cassiopea. To wskazywało, że sen wyewoluował może nawet około miliarda lat temu u bardzo prostych zwierząt.
      Teraz naukowcy z Uniwersytetu Kiusiu w Fukuoce, Uniwersytetu Tokijskiego oraz Narodowego Instytutu Nauki i Technologii Ulsan poinformowali, że śpią też stułbie, organizmy pozbawione mózgu. A są to zwierzęta jeszcze bardziej proste niż Cassiopea. To zaś wskazuje, że sen pojawił się wiele milionów lat temu, nie wymaga mózgu, odgrywa zatem znacznie szerszą rolę, niż mu przypisujemy.
      Stułbie śpią w sposób szczególny. Dopamina, która zwykle powoduje, że zwierzęta śpią mniej, u stułbi wywołuje bezruch. Naukowcy zaobserwowali, że nie śpią one w cyklu 24-godzinnym, ale zasypiają co 4 godziny.
      Jednak na poziomie genetycznym ich sen jest podobny, do snu innych zwierząt. Co najmniej niektóre geny, występujące u innych zwierząt, są zaangażowane w regulowanie snu u stułbi, wyjaśnia jeden z liderów najnowszych badań, profesor Taichi Itoh z Uniwersytetu Kiusiu.
      Ostatnie odkrycia wskazują, że parzydełkowce, do których należą stułbiopławy i krążkopławy, posiadały pewne genetyczne składniki snu zanim jeszcze oddzieliły się od wspólnego przodka z innymi zwierzętami. Te inne zwierzęta z czasem wykształciły centralny układ nerwowy, a sen zaczął odgrywać w nim nową rolę.
      Pozostaje jednak pytanie o rolę snu u zwierząt, które nie posiadają mózgu. Część naukowców przypuszcza, że odgrywa on rolę metaboliczną, pozwalając na zachodzenie reakcji, które nie mogą pojawić się, gdy zwierzę znajduje się w stanie czuwania. Procesy takie wówczas nie zachodzą, gdyż wymagałyby użycia energii potrzebnej do innych czynności, jak poruszanie się, polowanie czy pozostanie czujnym. Na przykład w przypadku nicienia C. elegans wydaje się, że sen umożliwia mu rośnięcie i regenerację tkanek. U pozbawionych snu stułbi dochodzi do zatrzymania podziału komórkowego. Podobne zjawiska zauważono u pozbawionych snu szczurów i muszek owocówek. Niewykluczone zatem, że główną rolą snu jest zarządzanie przepływem energii.
      Powyższe badania każą też się nam zastanowić, jakie zwierzę spało jako pierwsze. Prawdopodobnie zniknęło ono z powierzchni Ziemi setki milionów lat temu. Jeśli było wspólnym przodkiem człowieka i stułbi, to prawdopodobnie posiadało neurony i coś w rodzaju mięśni.
      Sen mógł pomagać w utrzymaniu zaczątków układu nerwowego, ale mógł też mieć znaczenie dla metabolizmu i trawienia. Zanim pojawił się mózg, istniał układ trawienny, zauważa Michael Abrams z University of California, Berkeley.
      Pojawiają się też kolejne pytania. Jeśli sen wymaga obecności neuronów, to jaka jest minimalna liczba neuronów potrzebna, by sen wyewoluował. I czy sen może być wywoływany przez inne typy komórek, co sugerują badania nad komórkami mięśni i wątroby. W końcu powstaje pytanie, czy zwierzęta nie posiadające neuronów mogą spać. Takimi zwierzętami są płaskowce czy gąbki. Być może w przyszłości uda się to zbadać.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Leczenie wielu schorzeń neurologicznych i psychicznych, jak: depresja, padaczka, stwardnienie rozsiane czy objawy psychotyczne nie byłoby możliwe bez postępów w badaniach środków farmakologicznych, które są lub mogą być wykorzystywane w chorobach układu nerwowego. Od ponad stu lat naukowcy stosują coraz bardziej innowacyjne metody służące wynalezieniu skutecznych leków. Współczesne badania mogą umożliwić stworzenie nowych substancji, które będą wykazywały się zadowalającą skutecznością w terapii tych schorzeń.
      Eksperci o tajnikach psychofarmakologii
      Dziedzinami farmakologii skoncentrowanymi na prowadzeniu takich badań są psychofarmakologia i neurofarmakologia. Celem prac naukowców zajmujących się tymi dziedzinami jest również poszukiwanie podłoża patofizjologicznego chorób oraz nowych i obiecujących punktów uchwytu dla leków. Znaczącym obszarem zainteresowań, w szczególności psychofarmakologii, jest także badanie własności wszelkich środków o działaniu psychoaktywnym, w tym szerokiego wachlarza substancji uzależniających. Tajniki neuro- i psychofarmakologii przybliżają dr hab. Janusz Szyndler z Katedry i Zakładu Farmakologii Doświadczalnej i Klinicznej WUM; dr Natalia Chmielewska z Zakładu Neurochemii, Instytutu Psychiatrii i Neurologii w Warszawie oraz Katedry i Zakładu Farmakologii Doświadczalnej i Klinicznej WUM i dr hab. Adam Hamed z Pracowni Pamięci Przestrzennej, Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN.
      Klucz do nowoczesnych terapii
      Współcześnie neurofarmakologia oraz psychofarmakologia ściśle współpracują z innymi dziedzinami medycyny, takimi jak: fizjologia, genetyka, immunologia, neurologia i psychiatria, w celu określenia dokładnego podłoża chorób układu nerwowego, ale też w celu stworzenia skutecznych metod terapii. Najnowocześniejsze substancje są owocem takiej interdyscyplinarnej współpracy. Jako przykład można przytoczyć nowe terapie stosowane w leczeniu rdzeniowego zaniku mięśni, stwardnienia rozsianego czy w zaburzeniach nastroju. Niemniej ciągle istnieje wiele obszarów wymagających ogromnego nakładu pracy.
      Od litu do pierwszych leków przeciwpadaczkowych
      Zidentyfikowanie na przełomie XIX i XX wieku przez Charlesa Sherringtona i Ramóna y Cajala synaps i receptorów jako miejsc działania neuroprzekaźników, było przełomowym wydarzeniem rozpoczynającym okres odkryć w psycho- i neurofarmakologii, chociaż na leki, które mogły być stosowane w powszechnej praktyce przyszło jeszcze czekać pół wieku. W roku 1920 po raz pierwszy w piśmiennictwie, w tytule publikacji farmakologa Davida Machta pracującego na Uniwersytecie Hopkinsa, pojawił się termin „psychofarmakologia”.
      Epokę nowoczesnej psychofarmakologii rozpoczęło zastosowanie litu do leczenia manii przez Johna F.J. Cade’a w 1949 r. Niewiele później, bo w roku 1952, pojawiła się chloropromazyna, która była pierwszym skutecznym lekiem hamującym objawy psychotyczne. Pod koniec lat 50. w leczeniu depresji rozpoczęto stosowanie imipraminy. Ze strony neurologicznej pierwsze leki przeciwpadaczkowe, takie jak fenytoina, której stosowanie w leczeniu padaczki rozpoczęto już w 1936 r., również stanowiły ogromne osiągnięcie. Warto zauważyć, że o ile pierwsze leki przeciwpsychotyczne zostały zastąpione przez nowsze pochodne, to fenytoina nadal stanowi ważny lek stosowany w leczeniu padaczki.
      „Dekada mózgu” i leki działające molekularnie
      Kolejnym istotnym okresem w rozwoju obu dziedzin farmakologii były lata 90. Ogłoszenie przez George’a W. Busha „dekady mózgu” spowodowało rozpoczęcie epoki psychoneurofarmakologii molekularnej. Postęp w technikach genetycznych umożliwił badania nad lekami działającymi molekularnie, w tym nad terapią genową, która stanowi pomost pomiędzy zdobyczami farmakologii i genetyki.
      Obecnie badania w neuro- i psychofarmakologii koncentrują się na wykorzystaniu zaawansowanych technik molekularnych, rozwoju medycyny personalizowanej, jak również badaniu substancji, których mechanizmy działania związane są z wpływem na ekspresję genów. Techniki genetyczne i narzędzia biologii molekularnej stopniowo wypierają z badań neuro- i psychofarmakologicznych metody klasyczne, chociaż jak dotąd nie wiąże się to z radykalnymi zmianami w efektywności leczenia chorób neurologicznych.
      Badania eksperymentalne
      W badaniach psycho- i neurofarmakologii eksperymentalnej w szerokim zakresie wykorzystuje się modele zwierzęce. Mimo iż krytykowane ze względu na nie dość dokładne odwzorowanie patologii stwierdzanych u ludzi, wydają się być podstawowym narzędziem badawczym, zwłaszcza na wstępnym etapie badań. Wiadomo także, że postęp w wielu dyscyplinach medycznych był możliwy jedynie ze względu na wykorzystanie do tego celu modeli zwierzęcych. Co więcej, niemal wszystkie badania w dziedzinie fizjologii i medycyny uhonorowane Nagrodą Nobla wykorzystywały modele zwierzęce, co dodatkowo potwierdza ich niebagatelne znaczenie. Należy równocześnie podkreślić, że wykorzystywanie zwierząt do badań zawsze podlega weryfikacji przez komisję bioetyczną, a wysoka jakość opieki nad zwierzętami zapewnia powtarzalność i wysoką wartość uzyskiwanych wyników.
      Innowacyjne techniki szansą na nowoczesne i skuteczne leki
      Klasyczne podejście do badań neuropsychofarmakologicznych w ostatniej dekadzie zostało skorygowane poprzez wprowadzanie nowych technik m.in. opto- oraz chemogenetycznych. Współczesne badania farmakologiczne obejmują zagadnienia neuronauk wraz ze szczegółową nieinwazyjną analizą behawioralną modulowaną selektywnie poprzez hamowanie bądź aktywację konkretnych obwodów neuronalnych. Dzięki metodom chemogenetycznym jesteśmy w stanie czasowo aktywować oraz hamować wybrane obwody neuronalne z niespotykaną do tej pory precyzją.
      Kolejną innowacyjną metodą ostatniej dekady jest optogenetyka, która może być narzędziem stosowanym w badaniach psycho- i neurofarmakologicznych. Metoda ta pozwala na wprowadzenie do neuronów w wybranej strukturze mózgu genów kodujących światłoczułe białka. Dzięki temu zabiegowi światłoczułe receptory umiejscawiane są w wybranej populacji neuronalnej. Technika ta otwiera ogromne możliwości dla badań psycho-neurofarmakologicznych, neurofizjologicznych oraz behawioralnych. Dotychczas udało się uzyskać wiele nowych danych dotyczących dysfunkcji struktur neuronalnych odpowiadających za uzależnienia, lęk czy pamięć. Badacze mają nadzieję, że dane te pozwolą na stworzenie nowych substancji, które będą wykazywały się zadowalającą skutecznością w terapii tych trudnych do leczenia schorzeń.
      Epigenetyka kolejnym kamieniem milowym
      W ostatnich latach bardzo duże zainteresowanie budzą zagadnienia związane z epigenetyką, której mechanizmy, jak się wydaje, mają niebagatelny udział w patogenezie chorób psychicznych i neurologicznych. Obecnie uważa się, że interwencje farmakologiczne wpływające na mechanizmy epigenetyczne mogą zmienić sposób leczenia padaczki, depresji czy PTSD. Wielu autorów skłania się do opinii, że epigenetyka stanowi kolejny kamień milowy w rozwoju terapii chorób neurologicznych i psychicznych. Coraz więcej danych wskazuje, że analiza mechanizmów epigenetycznych w chorobach to nie tylko perspektywa wyjaśnienia podłoża wielu schorzeń, zwłaszcza psychicznych, ale także możliwość interwencji na wczesnym etapie chorób, w podłożu których istotną rolę odgrywają czynniki genetyczne.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...