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

"Naturalny rozrusznik serca" do badań in vitro

Recommended Posts

Choć rozruszniki serca uratowały życie tysięcy ludzi na całym świecie, badacze pracujący nad ich udoskonalaniem mieli dotychczas problemy z ich testowanem. Dzięki odkryciu dokonanemu przez amerykańskich uczonych eksperymentowanie z użyciem tych ratujących życie urządzeń może stać się prostsze.

W prawidłowo funkcjonującym sercu rytm skurczów jest narzucany przez zgrupowanie komórek zwane węzłem zatokowo-przedsionkowym. Niestety, badacze próbujący zrozumieć tajniki jego działania mieli utrudnione zadanie, gdyż nie istniał odpowiednio dokładny model pozwalający na badanie jego fizjologii w warunkach laboratoryjnych. Sytuacja ta uległa jednak zmianie.

Przełomowego odkrycia dokonał zespół prowadzony przez dr. Richarda Robinsona, badacza pracującego dla nowojorskiego Columbia University. Wraz z kolegami opracował on specjalną linię komórkową, czyli ściśle scharakteryzowane komórki nadające się do hodowli laboratoryjnej, naśladującą działanie węzła zatokowo-przedsionkowego. 

Oprócz uzyskania komórek funkcjonujących w sposób optymalny, naukowcom udało się wyprowadzić linie komórkowe symulujące działanie węzła zatokowo-przedsionkowego u osób chorych na niektóre rodzaje arytmii. Efekt ten osiągnięto dzięki modyfikacji dwóch genów kodujących tzw. kanały jonowe - białka regulujące przepływ jonów, pełniących rolę nośników informacji przepływających pomiędzy komórkami. 

Istnieje duża szansa, że komórki uzyskane przez zespół dr. Robinsona staną się wartościowym narzędziem dla badaczy zajmujących się tajnikami działania mięśnia sercowego. Być może pewnego dnia pozwolą one także na stworzenie doskonalszych rozruszników serca, naśladujących wiernie fizjologię naszych organizmów.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dwa białka - receptory glikokortykoidów (ang. glucocorticoid receptor, GR) i mineralokortykoidów (ang. mineralocorticoid receptor, MR) - wspierają się wzajemnie, by utrzymać serce w dobrym zdrowiu. Gdy sygnalizacja między nimi zostaje zaburzona, u myszy rozwija się choroba serca.
      Wyniki, które ukazały się w piśmie Science Signalling, mogą zostać wykorzystane do opracowania związków terapeutycznych dla osób z grupy podwyższonego ryzyka zawału.
      Stres zwiększa ryzyko zgonu z powodu niewydolności serca, bo nadnercza wytwarzają wtedy kortyzol. Kortyzol wywołuje reakcję walcz lub uciekaj i wiąże się z receptorami GR i MR w różnych tkankach ciała, by m.in. ograniczyć stan zapalny.
      Gdy poziom kortyzolu we krwi jest zbyt wysoki przez dłuższy czas, mogą się rozwinąć różne czynniki ryzyka chorób serca, w tym podwyższony poziom cholesterolu i cukru czy nadciśnienie.
      Dr Robert Oakley zidentyfikował źle działające GR w latach 90., gdy jako student pracował z dr. Johnem Cidlowskim na Uniwersytecie Karoliny Północnej w Chapel Hill. Krótko po tym odkryciu inni naukowcy stwierdzili, że ludzie z ponadprzeciętną liczbą zmienionych receptorów GR są bardziej narażeni na choroby serca. Opierając się na tych wynikach, Oakley i Cidlowski testowali szczep myszy pozbawionych sercowych GR. U zwierząt dochodziło do powiększenia serca, a przez to do jego niewydolności i zgonu. Kiedy naukowcy z NIEHS (National Institute of Environmental Health Sciences) wyhodowali szczep myszy bez sercowych MR, serca gryzoni działały normalnie.
      Oakley i Cidlowski zaczęli się więc zastanawiać, co się stanie, gdy w tkance serca brakować będzie obu receptorów. Naukowcy przypuszczali, że zwierzęta po podwójnym knock-oucie genowym będą miały podobne lub poważniejsze problemy z sercem jak myszy bez GR. Ku naszemu zaskoczeniu, serca były [jednak] oporne na chorobę - opowiada Oakley.
      Cidlowski podkreśla, że u myszy tych nie zaszły zmiany genowe, które doprowadziły do niewydolności serca u gryzoni pozbawionych GR, a jednocześnie zaszły korzystne zmiany w działaniu genów chroniących serce. Choć ich serca działały prawidłowo, w porównaniu do serc bez receptorów MR, były one nieco powiększone.
      Sugerujemy, że skoro GR i MR współpracują, lepszym podejściem [do leczenia ludzi z chorobami serca] będzie produkowanie leków działający nie na jeden, ale na dwa receptory naraz - podsumowuje Cidlowski.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Boa dusiciele wyczuwają bicie serca ofiary, dlatego wiedzą, czy można się już zabrać za połykanie, czy należy jeszcze bardziej się zacisnąć.
      Duszenie jest bardzo kosztowne energetycznie, dlatego nie powinno trwać dłużej niż to konieczne. Szybkość przemiany materii węża wzrasta wtedy nawet 7-krotnie, poza tym zaciskający się na ofierze drapieżnik sam staje się łatwym do upolowania kąskiem.
      By stwierdzić, skąd boa wie, że duszone zwierzę już nie żyje, naukowcy z Dickinson College posłużyli się martwymi szczurami laboratoryjnymi. Po wyjęciu z zamrażarki ogrzewano je za pomocą koców elektrycznych do temperatury 38 st. Celsjusza. Do gryzoni przymocowywano dwa urządzenia: czujnik zewnętrznego nacisku oraz zdalnie sterowaną replikę serca, która składała się z wypełnianego wodą pojemniczka, połączonego rurką z pompą.
      Szczury rozmieszono w zasięgu 7 wychowanych w niewoli boa dusicieli, które nigdy nie widziały żywej ofiary oraz 9 schwytanych dzikich węży. Amerykanie przeprowadzili serię 3 eksperymentów. Gdy na 10 minut wyłączyli bicie sztucznego serca, węże utrzymywały uścisk przez kolejne 7 min, a potem rozluźniały się, zakładając, że gryzoń już nie żyje. Kiedy serce biło bez ustanku, boa 2-krotnie zwiększały nacisk i utrzymywały uścisk przez ok. 22 min. Szczury bez tętna były duszone średnio przez 12 min. Węże nie dostosowały skrętu ani nie wdrażały naprzemiennych nacisków i popuszczania, jak miałoby to miejsce w przypadku ofiary z bijącym sercem.
      Nasze odkrycia sugerują, że zdolność do reagowania na tętno ofiary jest wrodzona, lecz zakres reakcji zależy od doświadczenia [nic więc dziwnego, że dzikie boa radziły sobie lepiej od węży urodzonych w niewoli] - wyjaśniają dr Scott Boback i inni. Wielu z nas sądzi, że węże są zuchwałymi zabójcami, niezdolnymi do złożonych procesów myślowych, które zazwyczaj rezerwujemy dla wyższych kręgowców. Odkryliśmy coś przeciwnego. Wyczulenie zmysłu dotyku boa oznacza, że zwierzęta te są zdolne do rzeczy, o które ich wcześniej nie podejrzewaliśmy.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Poza niedźwiedziami duże ssaki Europy Środkowej pozostają aktywne przez cały rok. W jaki sposób np. jelenie są w stanie przetrwać na zapasach tłuszczu? Obniżają tętno i temperaturę w kończynach. Jak widać, przechłodzone stopy nie zawsze są czymś niepożądanym...
      Christopher Turbill i zespół z Uniwersytetu Weterynaryjnego w Wiedniu umieścili w żwaczach 15 samic jelenia specjalne nadajniki. Dzięki temu mogli przez 18 miesięcy, w tym 2 zimy, monitorować nie tylko tętno, ale i temperaturę żołądka. Zwierzęta żyły w prawie naturalnych warunkach, ale ściśle kontrolowano spożywane przez nie pokarmy, m.in. ilość i zawartość białka. Poza tym Austriacy śledzili temperaturę otoczenia i wykorzystywali dobrodziejstwa modelowania statystycznego, by oddzielić wpływ różnych czynników, np. połykania śniegu, na metabolizm.
      Okazało się, że tętno jeleni spadało w zimie bez względu na to, ile pokarmu spożywały. Liczba uderzeń serca obniżała się stopniowo z 65-70 w maju do ok. 40 zimą, nawet jeśli zwierzętom dostarczano dużo wysokobiałkowej paszy. Tętno jest dobrym wskaźnikiem metabolizmu, a więc jego spadek pokrywał się idealnie z okresem, kiedy zwykle pożywienia brakuje - mimo że nasze zwierzęta zawsze mają co jeść. To pokazuje, że jelenie są w jakiś sposób zaprogramowane na zachowywanie rezerw w czasie zimy.
      Znaczny wzrost tętna na wiosnę w okresie rozrodu nie był związany ze zmianą w dostępności pokarmu, dlatego należy go uznać za kolejny element wrodzonego programu. Tak jak naukowcy przewidywali, obniżenie zimą racji żywnościowych jeleni prowadziło do jeszcze większego obniżenia tętna. Co ciekawe, podobny efekt odnotowano również latem. Sugeruje to, że wywołuje go nie tylko spadek natężenia trawienia. Jelenie muszą aktywnie ograniczać metabolizm w odpowiedzi zarówno na zimę, jak i niedobory pożywienia w innych porach roku.
      Austriacy ustalili, że spadkowi tętna towarzyszyło obniżenie temperatury żołądka. Oznacza to, że jelenie dostosowują wydatkowanie energii, regulując produkcję wewnętrznego ciepła. Ponieważ okazało się, że stosunkowo nieduże zmiany w temperaturze żołądka wpływały na metabolizm silniej niż można by się spodziewać, należało przypuszczać, że istnieje jakiś dodatkowy mechanizm oszczędzania energii.
      W ramach wcześniejszych badań zademonstrowano, że jelenie potrafią skutecznie obniżać temperaturę kończyn i innych wystających części ciała, odpowiedzi na pytanie od dodatkowy mechanizm chłodzący trzeba zatem poszukiwać właśnie tutaj. W tym kontekście nieznaczny spadek temperatury żołądka stanowi zaledwie zmianę towarzyszącą.
      Jeden z członków zespołu, Walter Arnold, sądzi, że duże zwierzęta wykorzystują do chłodzenia swoje gabaryty. Umożliwiają im drastyczne ograniczenie metabolizmu bez konieczności dużego zmniejszania temperatury wewnętrznej. Wystarczy chłodzenie peryferyjne.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Płody emydur Murraya dostrajają się tętna braci i sióstr, dzięki czemu wszystkie żółwie wylęgają się jednocześnie. Możliwe też, że jako wskazówkę wykorzystują ilość emitowanego przez inne jaja dwutlenku węgla.
      Dr Ricky Spencer i zespół z University of Western Sydney zauważyli, że emydury Murraya (Emydura macquarii) wyczuwają, jak zaawansowany jest rozwój innych osobników i dostosowują się do najlepszych. Świadomość tego, co słychać u innych i przyspieszenie metaboliczne powodują, że osobniki, które wyklułyby się w opustoszałym już gnieździe, przychodzą na świat w zapewniającej bezpieczeństwo grupie.
      Emydury składają jaja w płytkich gniazdach. Układają się one w kilka warstw. Temperatura w okolicy wierzchnich jaj jest aż o 6 stopni wyższa niż w pobliżu jaj z najniższej warstwy, co znacznie skraca czas inkubacji tych pierwszych. Synchronizacja wylęgu nie powinna więc występować, a występuje. W grę musi zatem wchodzić jakiś mechanizm doganiania rodzeństwa z górnych warstw.
      Gdyby żółwiki z dołu były mniej rozwinięte niż szczęściarze z cieplejszych wierzchnich warstw, wolniej by się poruszały, stając się łatwym łupem dla drapieżników. Tymczasem zespół Spencera nie zauważył różnicy między osobnikami z poszczególnych warstw. Wcześniejszy wyląg nie wydawał się ograniczać sprawności nerwowo-mięśniowej. Zupełnie inaczej mają się sprawy u innych zwierząt, u których część młodych wylęga się przed terminem, by wszystkie mogły pojawić się jako grupa: żółwi malowanych (Chrysemys picta), u których niższa sprawność nerwowo-mięśniowa wcześniaków utrzymuje się nawet do 9 miesięcy czy przepiórek japońskich (Coturnix japonica), u których rozwojowi maruderzy stają na własnych nogach kilka godzin później.
      Emydury Murraya przyspieszają wzrost, zużywając w krótszym czasie więcej składników odżywczych z woreczka żółtkowego od spoczywającego w cieple rodzeństwa. [Po wylęgu] żółwie mają spory woreczek żółtkowy. Dysponując zapasami żółtka, nie muszą żerować jeszcze przez kilka tygodni, jednak u osobników, które przyspieszyły wzrost, woreczek jest mniejszy.
      Skąd płody z chłodniejszych warstw wiedzą, jak przyspieszyć metabolizm? Spencer i inni spekulują, że mogą polegać na tętnie, które wywołuje drgania w leżących na sobie jajach. Niewykluczone też, że chodzi o emitowany przez oddychające jaja dwutlenek węgla. Jeśli w gnieździe znajdują się jaja z wyższym tempem przemiany materii, drobne zmiany w wymianie gazowej stanowią wskazówkę dla niezaawansowanych.
      Zespół zebrał jaja złożone nad rzeką Murray. Po przeniesieniu do laboratorium przez mniej więcej tydzień część inkubowano w temperaturze 30°C, a resztę w temperaturze 26°C. Wtedy właśnie zauważono, że żółwiki z cieplejszej podgrupy miały szybszy metabolizm. Następnie jaja zmieszano. Okazało się, że w ostatnim okresie inkubacji chłodne płody przyspieszyły przemianę materii, w porównaniu do chłodnych płodów z grupy kontrolnej. Zwiększyły przemianę materii niezależnie od temperatury, co pozwoliło im na wcześniejszy wyląg.
      Australijskie trio zauważyło, że chłodniejsze płody z mieszanych grup przychodziły na świat 2 dni wcześniej niż żółwiki z grupy kontrolnej.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Płody mogą wysłać organizmowi matki komórki macierzyste, które różnicując się w komórki serca, dokonują naprawy schorowanego narządu. Choć eksperymenty prowadzono na myszach, zespół Hiny Cahundry z Mount Sinai School of Medicine uważa, że właśnie w ten sposób można wytłumaczyć wysoki odsetek samoistnych wyleczeń u kobiet, które w okresie okołoporodowym zmagały się z kardiomiopatiami.
      W eksperymentach Amerykanów zwykłe samice spółkowały z samcami, u których we wszystkich tkankach ciała wytwarzało się białko wzmocnionej zielonej fluorescencji (ang. ang. enhanced green fluorescent protein, EGFP). Dzięki temu łatwo było prześledzić obecność komórek pochodzących od dziecka w organizmie matki.
      Ekipa zauważyła, że multipotencjalne komórki macierzyste płodu wszczepiały się wybiórczo w uszkodzonych strefach matczynego serca (komórki multipotencjalne to komórki poszczególnych listków zarodkowych: ektodermy, endodermy czy mezodermy; mówi się, że są ukierunkowane tkankowo, czyli mogą się przekształcać wyłącznie w komórki narządów powstających z danego listka). Różnicowały się one w rozmaite linie komórek serca - w warunkach in vivo w komórki nabłonka, komórki mięśni gładkich oraz kardiomiocyty. W warunkach in vitro płodowe komórki wyizolowane z serca matki powtarzały te same szlaki różnicowania, tworząc dodatkowo naczynia krwionośne i bijące kardiomiocyty. Akademicy mogli to wszystko sprawdzić, ponieważ u ciężarnych samic wywoływano zawał, a po 2 tygodniach zabijano, by przeprowadzić sekcję.
      Wydaje się zatem, że komórki macierzyste płodu mogą trafiać do krwiobiegu matki. Ponieważ utrzymują się potem przez dziesięciolecia w tkankach, mamy do czynienia z mikrochimerami. Podobne działania leżą w interesie płodów, ponieważ poprawiając stan zdrowia matki, zwiększają własne szanse na przeżycie.
×
×
  • Create New...