Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  

Recommended Posts

Naukowcy z MIT-u wielokrotnie mutowali kontrast używany przy funkcjonalnym rezonansie magnetycznym, by lepiej wiązał się z jednym z neuroprzekaźników – dopaminą. Dzięki temu podczas badań będzie można śledzić nie tylko wzrost przepływu natlenowanej krwi w odpowiedzi na różne bodźce, ale także wielu związków chemicznych.

Amerykanie pozyskali "czujniki", wykorzystując domenę hemową bakteryjnego cytochromu P450-BM3 (BM3h). Ligand wiążący się w miejscu obok paramagnetycznego żelaza hemu BM3h doprowadzał do spadku mocy sygnału MRI i zmiany gęstości optycznej. Koniec końców akademicy uzyskali cząsteczki, w przypadku których stała dysocjacji dla dopaminy wynosiła 3,3–8,9 μM (mikromola). Używano ich do zobrazowania wywołanego depolaryzacją wyrzutu dopaminy z komórek nerwowych PC12 w medium.

Cytochrom P450 jest enzymem/białkiem rozpuszczalnym. Jako grupę prostetyczną - niebiałkowy składnik niezbędny dla aktywności - zawierają hem. Zespół Alana Jasanoffa wielokrotnie mutował enzym, po każdej procedurze oceniając tendencję do wiązania się z dopaminą. Mutacje zwiększające powinowactwo połączono, uzyskując cząsteczkę o właściwościach magnetycznych, która była jednocześnie silnie przyciągana przez neuroprzekaźnik. Ekipa wstrzyknęła kontrast do mózgu gryzoni, a konkretnie w rejonie gromadzącym neurony dopaminergiczne. Po podaniu substancji wyzwalającej wydzielanie neuroprzekaźnika obszar rozświetlił się.

Jako że kontrast trzeba wstrzykiwać do mózgu, prób nie można prowadzić na ludziach. Zespół Jasanoffa bada jednak uzależnienia i różne choroby, np. chorobę Huntingtona, na modelu zwierzęcym. W przyszłości naukowcy zamierzają opracować enzym, który wiązałby się z innymi niż dopamina substancjami.

W badaniach brał udział absolwent MIT-u, Polak Jerzy Szabłowski. Szczegółowo można zapoznać się z nimi w następującej publikacji: 

Shapiro MG*, Westmeyer GG*, Romero P, Szablowski JO, Küster B, Shah A, Otey CR, Langer R, Arnold FH, & Jasanoff AP, "Directed evolution of an MRI contrast agent for noninvasive imaging of dopamine. Nature Biotechnology. 28 February 2010. DOI: 10.1038/nbt.1609

Share this post


Link to post
Share on other sites

W badaniach uczestniczył Polak, absolwent MIT, Jerzy Szabłowski, który wraz z zespołem Uniwersytetu w Walencji zajął w ubiegłym roku III miejsce w IGEM za projekt monitora biologicznego o rozdzielczości większej niż tradycyjny.

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
      U ludzi, którzy przez długi czas zmagają się przeciwnościami psychospołecznymi, są np. ofiarami przemocy, upośledzeniu ulega zdolność produkowania ilości dopaminy koniecznych do poradzenia sobie z sytuacjami stresowymi.
      Wyniki, które ukazały się w piśmie eLife, wyjaśniają, czemu długotrwała ekspozycja na traumę psychologiczną i przemoc może stanowić czynnik ryzyka choroby psychicznej czy uzależnień.
      Wiedzieliśmy, że chroniczne przeciwności psychospołeczne mogą skutkować podatnością na choroby psychiczne, np. depresję czy schizofrenię. Dotąd brakowało nam jednak precyzyjnego mechanistycznego wyjaśnienia, w jaki sposób dochodzi do zwiększenia ryzyka - opowiada dr Michael Bloomfield z Uniwersyteckiego College'u Londyńskiego.
      By się tego dowiedzieć, naukowcy zebrali grupę 34 ochotników. Połowę cechowała duża kumulatywna ekspozycja na przeciwności psychospołeczne. Resztę próby stanowiła dopasowana pod względem wieku i płci grupa kontrolna (z niską kumulatywną ekspozycją).
      Wszyscy przeszli procedurę wywołania ostrego stresu społecznego za pomocą Montréal Imaging Stress Task (MIST). Dwie godziny później badanym wstrzyknięto znacznik, który pozwalał prześledzić produkcję dopaminy w mózgu za pomocą pozytonowej tomografii emisyjnej (PET).
      Okazało się, że u osób z grupy kontrolnej produkcja dopaminy korelowała (była proporcjonalna) ze stopniem postrzeganego zagrożenia i reakcją fizjologiczną na ostry stres. U ochotników z dużą ekspozycją kumulatywną na przeciwności psychospołeczne percepcja zagrożenia była zaś wyolbrzymiona, a synteza dopaminy w prążkowiu upośledzona. Stłumione były również inne fizjologiczne reakcje na stres; ciśnienie i poziomy kortyzolu nie rosły np. w takim stopniu jak w grupie kontrolnej.
      To badanie nie stanowi dowodu, że przewlekły stres psychospołeczny wywołuje chorobę psychiczną lub nadużywanie substancji psychoaktywnych na późniejszych etapach życia. Wskazaliśmy jednak prawdopodobny mechanizm, który sugeruje, że chroniczny stres może podwyższać ryzyko choroby psychicznej, zmieniając mózgowy układ dopaminergiczny.
      By lepiej zrozumieć, jak wywołane przeciwnościami psychospołecznymi zmiany w układzie dopaminergicznym mogą zwiększać podatność na choroby psychiczne i uzależnienie, potrzebne są dalsze badania - podsumowuje prof. Oliver Howes z King's College London.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Bariera krew-mózg chroni układ nerwowy przed szkodliwymi wpływami. Do teraz nie wiedziano jednak, że pomaga także utrzymać delikatną równowagę kwasu glutaminowego. Kwas L-glutaminowy jest ważnym neuroprzekaźnikiem pobudzającym, ale w nadmiarze działa neurotoksycznie.
      Przed badaniami naukowców z Uniwersytetu w Kopenhadze uważano, że za podtrzymywanie równowagi kwasu glutaminowego odpowiadają oddziaływania między różnymi typami komórek w mózgu.
      Bariera krew-mózg odgrywa ważną rolę w tym procesie, odkurzając płyn mózgowo-rdzeniowy z nadmiaru kwasu glutaminowego i pompując go do krwioobiegu, gdzie nie działa toksycznie. Nakreśliliśmy mechanizm biologiczny, na który inni naukowcy mogą się starać wpłynąć chemicznie, np. za pomocą lekarstwa ograniczającego śmierć komórkową po udarze [uszkodzone lub pozbawione tlenu neurony wydzielają kwas glutaminowy, który może nadmiernie stymulować i zabijać sąsiednie komórki] - tłumaczy prof. Birger Brodin.
      Doktorant Hans Christian Helms chwali się, że choć inni badacze podejrzewali, że bariera krew-mózg odgrywa pewną rolę w utrzymywaniu zdrowej równowagi kwasu glutaminowego, to dopiero zespół z Kopenhagi opracował model laboratoryjny pozwalający na przetestowanie tej hipotezy.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W chorobie Parkinsona dochodzi do zniszczenia neuronów istoty czarnej, które wytwarzają dopaminę. Leczenie polega więc na podawaniu leków przekształcających się w dopaminę lub zwiększających wydzielanie endogennego neuroprzekaźnika. Efektami ubocznymi terapii są m.in. hiperseksualność oraz hazard, a teraz do tej listy dopisano kolejną pozycję - niepohamowaną chęć poświęcenia się sztuce.
      Neurolodzy z mediolańskiego Centrum Parkinsonimu i Zaburzeń Ruchu (Centro Parkinson e Disordini del Moviment) zauważyli, że pod wpływem leczenia niektórzy pacjenci zaczęli nagle malować, rzeźbić czy pisać wiersze.
      Włosi badali grupę 36 chorych z parkinsonizmem (u 18 nagle pojawiła się działalność artystyczna, u 18 nie) oraz równoliczną grupę kontrolną zdrowych osób. Pacjentów kwalifikowano do podgrupy artystycznej, jeżeli po wdrożeniu terapii dopaminą zaczęli się przez 2 lub więcej godzin dziennie oddawać tworzeniu - wyjaśnia dr Margherita Canesi, wg której zapędy artystyczne nie są nieprawidłowymi zachowaniami, takimi jak zaburzenia kontroli impulsów czy stereotypie (powtarzanie bezcelowych lub rytualnych ruchów).
      W jakie rodzaje działalności artystycznej najczęściej angażowali się badani? Na pierwszym miejscu zdecydowanie uplasowało się malowanie i rysowanie (83%). Połowa ochotników poświęcała się pisaniu wierszy lub powieści, a 28% rzeźbieniu. U 78% ujawniało się zamiłowanie do więcej niż jednej dziedziny. Wyniki uzyskane w Teście Twórczego Myślenia Torrance'a przez twórczą podgrupę parkinsoników przypominały wyniki typowe dla grupy kontrolnej. Podgrupa bez zapędów twórczych nie wypadała już tak dobrze. Nie stwierdzono korelacji między punktacją zdobytą w Teście Torrance'a i Skali Impulsywności Barratta.
      Skoro nie chodzi o zaburzenia kontroli impulsów, skąd zatem nieodparta chęć tworzenia? Sądzimy, że popęd do kreatywności może stanowić przejaw wrodzonych zdolności, które [wreszcie] mogły ujrzeć światło dzienne. Niewykluczone, że dzieje się tak wskutek powtarzania nagradzających zachowań [dopamina jest neuroprzekaźnikiem układu nagrody].
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Oksygenaza hemowa-1 (ang. heme oxygenase-1, HO-1) wpływa na wzrost naczyń krwionośnych w łożysku oraz ustanowienie przepływu krwi pępowinowej. Zbyt niskie stężenia enzymu, uznawanego za jeden z najważniejszych cytoprotektantów o działaniu przeciwzapalnym i przeciwutleniającym, grożą zahamowaniem wzrostu płodu, a nawet jego śmiercią i poronieniem czy stanem przedrzucawkowym. Okazuje się, że u myszy niewielkie dawki tlenku węgla wspomagają działanie łożyska, gdyż gaz naśladuje działanie HO-1.
      Naukowcy z Uniwersytetu Ottona von Guerickego w Magdeburgu sprawdzali skuteczność terapii CO w przypadku ograniczenia wzrostu płodowego u myszy. Okazało się, że długoterminowe podawanie niewielkich dawek tlenku węgla (50 ppm) całkowicie eliminowało zgony płodów - następował spadek śmiertelności z 30 do 0%.
      [...] Inhalowanie niskich dawek tlenku węgla działa przeciwzapalnie. Ogranicza apoptozę, a także zwiększa w łożysku stężenie antyapoptycznej cząsteczki BAG-1 i czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego VEGF, który odpowiada za powstawanie nowych naczyń [angiogenezę] oraz naprawę starych - opowiada prof. Ana Claudia Zenclussen.
      Podczas terapii CO trzeba zachować daleko idącą ostrożność. Krótsze leczenie niższymi dawkami nie skutkuje, a aplikowanie wyższych dawek poprawia działanie łożyska, lecz szkodzi płodowi.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Co zrobić, by lepiej wypaść w teście? Oczywiście, uczyć się, ale można sobie nieco pomóc, żując przed egzaminem czy odpytką gumę (żucie w czasie już, niestety, nie działa). Naukowcy sądzą, że ruch związany z żuciem usprawnia krążenie krwi w obrębie głowy, co poprawia pamięć. Efekt utrzymuje się przez kilkanaście minut (Apetite).
      Serge Onyper z St. Lawrence University podkreśla, że nie jest pewien, jak żucie gumy sprawdzi się w przypadku informacji wyuczonych o wiele wcześniej. Gdyby jednak wpływało na pamięć roboczą i epizodyczną (jeden z systemów pamięci długotrwałej, inaczej pamięć zdarzeń) oraz poprawiało ogólną prędkość przetwarzania informacji (a wszystko wskazuje, że tak właśnie jest), wynik powinien być dobry zarówno tutaj, jak i w przypadku uczenia na ostatnią chwilę.
      Amerykanie badali 224 studentów. Podzielono ich na 3 grupy. Pierwsza żuła gumę przed i podczas testu, druga wyłącznie 5 min przed egzaminem, a trzecia (kontrolna) w ogóle. Psycholodzy zauważyli, że żucie przed badaniem poprawiało wyniki osiągane w niektórych testach poznawczych. Najsilniejszy efekt występował bezpośrednio po żuciu i w ciągu 20 minut spadał do zwykłego poziomu.
      W 15-20-minutowym okienku grupa żująca gumę przypominała sobie o 25-50% elementów więcej od grupy kontrolnej. To zjawisko istotne statystycznie, lecz w praktyce oznacza różnicę rzędu 2-3 słów.
      Naukowcy nazwali zaobserwowane zjawisko pobudzeniem wywołanym żuciem. Dzięki niemu mózg tuż przed testem zostaje zasilony krwią i cenną glukozą. Onyper dodaje, że żucie gumy podwyższa na krótko tętno i ciśnienie krwi.
      W grupie żującej gumę przed i w czasie testu nie zaobserwowano podobnej poprawy. Prawdopodobnie dzieje się tak, gdyż przedłużone żucie zużywa energię, która w innym razie zasiliłaby mózg. Onyper przypuszcza jednak, że w sytuacji testowej badani poświęcają żuciu więcej uwagi niż zwykle i poza laboratorium nie wyczerpaliby aż tak dużej części zasobów energetycznych na automatyczną czynność, lepiej rozwiązując zadania testowe.
×
×
  • Create New...