Tag Archives: стволовые клетки

Яблоки, вы что делаете?

Казалось бы, что нового можно узнать о яблоках, которые мы, люди, начали культивировать так давно.
Однако, вот:

В яблоках содержатся определенные неперевариваемые компоненты, приводящие к любопытным результатам, как пишут исследователи (Condezo-Hoyos, Mohanty, & Noratto, 2014) в октябрьском номере журнала Food Chemistry. Компоненты весьма сложные, содержащие и клетчатку, и целый ряд полифенолов, и именно от того, что эти компоненты не перевариваются, они достигают кишечника, где служат пищей для бактерий, и в процессе ферментации, происходит перегруппировка и увеличение массы «хороших» бактерий. Это, в свою очередь, приводит к стабилизации метаболических процессов, снижению воспалительных процессов и снижению массы тела (за счет увеличения ощущения сытости и наполненности). Так что ряду борцов с ожирением прибыло.

Из многих сортов больше всего таких компонентов — в сорте Granny Smith. Они показали себя лучше других, а именно: Braeburn, Fuji, Gala, Golden Delicious, McIntosh и Red Delicious.

Швейцарский сорт яблок, Uttwiler Spätlauber из кантона Тургау, начали культивировать с 1800 годов. Он характеризуются отличной сохранностью в течение длительного срока. В то время когда другие яблоки начинают портиться в результате хранения, этот сорт остается словно недавно сорванным. Они довольно кислые, поэтому до недавнего времени их культивация продвигалась не ахти как. До тех пор пока швейцарская же компания, Mibelle Biochemistry, не изучила, что именно позволяет яблокам оставаться молодыми, с упругой без морщинок кожицей. Замечаете аналогию? Ученые тоже заметили, и выделили стволовые клетки, предположив, что они будут работать аналогичным образом и для кожи человека. Понятно, что они не делали пюре из яблок, которое следовало бы наносить на кожу. Вместо этого ученее выделили сигнальные молекулы, которые посылают команды стволовым клеткам проявлять активность, и эти сигнальные молекулы как рза могут вполне работать и для человека.
Ингредиенты, которые выделила компания, теперь закупают косметические компании по всему миру, включая Lancôme, Chantecaille и Clark’s Botanicals. Крем с сывороткой стволовых клеток яблок от последней компании стоит около 355 долларов, и по слухам, Мишель Обама активно им пользуется.

Яблонь этого сорта оставалось к недавнему времени всего 20 деревьев, но я уверен, теперь у этого сорта дела пойдут в гору.

Вот так вот, и «an apple a day keeps a doctor away» и «молодильные яблочки» – все совсем даже не метафорично.

Condezo-Hoyos, L., Mohanty, I. P., & Noratto, G. D. (2014). Assessing non-digestible compounds in apple cultivars and their potential as modulators of obese faecal microbiota in vitro. Food Chemistry, 161(0), 208-215. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.03.122

Слышишь, что написано?

Сенсорное замещение – способ компенсирования потерянного чувства путём преобразования информации в стимул нормальной функционирующей модальности. Проще говоря, при потере зрения, — это обработка визуальной информации с камеры и преобразование её в звуковые сигналы, для подачи на слуховой канал, или слабыми эклектическими импульсами для подачи на кожу или язык человека. Кажется странным, как можно передать посредством электрических покалываний на языке визуальную информацию, но наш мозг разбирается в этом довольно быстро.

В исследовании, опубликованном в Frontiers in Cognitive Science (Haigh et al., 2013), учёным из университета в Бате, Великобритания с коллегами из Лондона и Эйндховена в Голландии удалось сделать очередной прорыв в сенсорном замещении. Они использовали The vOICe – прибор для преобразования визуальной информации, получаемой видеокамерой, в звуковые шумы. Сам прибор – изобретение доктора Питера Мейера из Эйндховена, разработавшего первый прототип ещё в 1992 году. Цели Питера, принимавшего участие в этом исследовании, масштабны, – он хотел бы оснастить этим прибором всех слепых в мире, около 40 миллионов человек. Он не собирается делать на этом деньги – на его и других сайтах есть все необходимые инструкции, как самому сделать прибор и начать пользоваться. Можно использовать камеру смартфона телефона, или даже сканер, почти всё, что угодно. Странно, но распространение и улучшение этой открытой технологии находится в зачаточном состоянии. Многие люди никогда даже не слышали о подобном. Фактически – можно собрать прибор за пару дней и слепой человек начнёт, пусть очень и очень плохо, но видеть ушами окружающий мир!

Слух, конечно, не идеальный посредник для зрения. Если глаз, по некоторым расчётам, способен передавать около 4,300,000 бит в секунду, то ухо – в районе 10,000 бит в секунду. Не идеально, но лучше остальных каналов. На практике прибор может иметь форму очков, со встроенной камерой и преобразователем, подающим звуки на наушники. С The vOICe были проведены уже десятки экспериментов, с различными результатами, как со зрячими так и слепыми людьми.

В серии экспериментов студенты, прежде не слышавшие о такой технологии, пытались услышать то, что им показывалось на экране монитора, а это были, например, статичные буквы Е, повёрнутые в разные стороны. Прежде всего, до совершенства прибору ещё далеко – способность видеть таким образом находится в зоне слепоты де-юре: максимальную зоркость в одном эксперименте была достигнута около 20/400, а, например, в США, официально слепота начинается с 20/200.

20/400 – это способность увидеть что-то с 7 метров (20 футов), что человек с нормальным зрением должен увидеть co 140 метров (400 футов).

Но вот что интересно:

— В одном эксперименте происходило значительное улучшение способности различия символов уже на втором уроке, при том что его отделяло от первого целых два месяца. 9-10 часов тренировок в предыдущих исследованиях удваивают остроту слухового зрения, в сравнении с начальными пробами. Это лишний раз напоминает нам, что тренировки – ключ ко всему.

— Люди с музыкальным образованием показывали лучшие результаты.

Так или иначе, но 20/400 — это лучше, чем инвазивные методы восстановления зрения сегодня – и имплантация стволовых клеток и трансплантация сетчатки. Такие методы будут, безусловно, улучшаться, а, с другой стороны, если подавать электрические импульсы преобразованной визуальной информации посредством вживлённых электродов в мозг, то результат будет гораздо лучше.

The vOICe надо что-то делать: технология в сегодняшнем виде не может дать возможностям мозга человека себя проявить. Необходимо очень многое, помимо лучших протоколов преобразования и представления зрительной информации в шумах и даже мелодиях. Серьёзные проблемы, это не наушники Dr Dre. Настолько, что мне кажется, что будущего у The vOICe нет. В лучшем случае это будет одним вспомогательным устройством из десятка, подключённых к человеку.

Haigh, A., Brown, D. J., Meijer, P., & Proulx, M. J. (2013). How well do you see what you hear? The acuity of visual-to-auditory sensory substitution. [Original Research]. Frontiers in Psychology, 4. doi: 10.3389/fpsyg.2013.00330. Полный текст статьи.

Пища для мозга. Кофе

Женщина с чашкой кофе Про кофе известно очень многое, но, понятно, далеко не все. Кофе действительно производит стимулирующее воздействие на мозг, хотя довольно хитрым образом. До недавнего времени были противоречивые данные о том, производит ли кофе защитное действие на мозг – вроде как половина исследований находила этому подтверждения, а половина – нет. Я выбрал недавнее значимое исследование (Cao et al., 2011), с которым предлагаю вам ознакомиться.

В экспериментах, проведенных в Университете Южной Флориды, участвовали мыши, в чьё ДНК был добавлен человеческий ген, ответственный за болезнь Альцгеймера. Мышам давали кофе-декаф, кофеиносодержащие напитки и настоящий кофе, и проверяли их когнитивные способности.

Одна из причин, и/или сопутствующих характеристик болезни Альцгеймера – избыточное производство протеина бета-амилоида, нарушающего нормальную работу мозга.

Так вот только потребление кофе приводит к увеличению уровня стимулирующего фактора колоний гранулоцитов (GCSF, granulocyte colony stimulating factor) в плазме крови. Этот фактор значительно понижен у людей с болезнью Альцгеймера и его количество положительно ассоциируется с улучшением памяти.

Работает GCSF, вероятнее всего, на трех направлениях: он подряжает стволовые клетки из костного мозга следовать в головной мозг и участвовать в уничтожении бета-амилоидных плашек. Кроме этого, GCSF участвует в создании новых нейронных связей и нейрогенезисе (рождении новых нейронов). Все эти три механизма – эффективные средства против болезни Альцгеймера.

Интересно, что повышение уровня GCSF наблюдалось только у мышей, потребляющий натуральный кофе. Иными словами, стало понятно, что кофеин синергетически работает в паре с каким-то еще элементом, но каким именно, пока неизвестно. Один кофеин сам по себе к росту GCSF не приводил. Кстати, исследователи отмечают, что использовали настоящий эспрессо, а не растворимый кофе, поэтому, работает ли растворимый кофе так же или нет — неизвестно.

Этот результат – на самом деле, очень значимая находка, потому что средств, которые эффективно противостоят болезни Альцгеймера, в мире можно пересчитать по пальцам одной руки. И кофе вдруг становится один из кандидатов в этом коротком списке.

Исследователи полагают, что если начать пить натуральный кофе в 30-50 лет, то это обеспечит хорошую защиту от болезни Альцгеймера, но даже если начать и в старшем возрасте, польза все равно неизбежно будет. Другие исследования, кстати, показали, что такое же потребление кофе может работать и против других заболеваний: болезни Паркинсона, диабета 2 типа, инсульта, рака груди и рака предстательной железы.

Крысам давали эквивалент 4-5 чашек кофе в день. Это довольно много, потому что мы, в среднем, пьем 1,5 -2 чашки в день. Я уверен, что в ближайшее время этот неизвестный компонент, который так удачно работает с кофеином, будет идентифицирован – и мы еще чуть-чуть приблизимся к пониманию работы мозга.

Cao, C., Wang, L., Lin, X., Mamcarz, M., Zhang, C., Bai, G., Nong, J., Sussman, S., & Arendash, G. (2011). Caffeine synergizes with another coffee component to increase plasma GCSF: linkage to cognitive benefits in Alzheimer’s mice. Journal of Alzheimers disease JAD, 25(2), 323-335.

Регенерация у человека

детские пальчики могут регенерировать Что меня не устает поражать – это вера людей во всевозможную ерунду, вроде памяти воды, астрологию, НЛО, и, в то же самое время, незнание реальных чудес, которые происходят в мире. Вот об одном таком и поговорим сегодня.

Легкий бардак в больнице в Англии (Sheffield Children’s Hospital) в один прекрасный день в 1972 году привел к тому, что мальчику с отрезанным кончиком пальца, просто перевязали культю и забыли дать направление к хирургу на обработку и накладывание швов. Мальчик отправился домой, и только через несколько дней хирург Синтия Иллингворс (Cynthia Illingworth) обнаружила эту ошибку. Мальчик оказался на осмотре, и она увидела, что палец начал регенерировать.

Этот случай, разумеется, привлек ее внимание, и привел к изменению процедуры работы с такими травмами. В больницу поступало 300-350 пациентов каждый год с аналогичными случаями, поэтому практика была обширная. Врач получила свидетельства подобного из разных уголков планеты, в частности, из Австралии (Douglas, 1972). Через два года наблюдений она опубликовала статью, в которой сообщала о десятках случаев регенерации кончиков пальцев, благодаря новому подходу к таким травмам (Illingworth, 1974). Внизу заметки есть ссылка на полный текст.

Обзорная статья (Wicker & Kamler, 2009) указывает еще на один случай – в 1932 году, в Канаде, у взрослого человека. Однако, судя по наблюдениям и практике Иллингворс, получалось, что такие случаи могут происходить только с детьми. И не просто с детьми, а при совокупности трех факторов: возраст до 11 лет, потеря пальца только выше складок кожи в районе первой фаланги, и отсутствие какой-либо обработки раны. Указание на максимальный 11 летний возраст появилось в виду того, что детей старше возрастом, в госпитале, где работала Иллингворс, обычно очень мало. Однако есть свидетельства и более старшего возраста, в 12 лет. У нашего мальчика все – кость, хрящ, кровяные сосуды, кожа, ноготь и нервные волокна регенерировались окончательно (и неотличимо от оригинала) в течение 3 месяцев.

Однако в последнее время была еще парочка случаев, с взрослыми людьми. Один — с человеком по имени Ли Спивак (Lee Spievak), 69 лет, в 2005 году, в Цинциннати, штат Огайо (Price, 2008) и второй – с женщиной, по имени Дипа Кулкарни (Deepa Kulkarni). В Дэвисе, Калифорния (Cohen, 2010). И все же, оба эти случая связаны с использованием растворов стволовых клеток, и прямого отношения к феномену спонтанной регенерации не имеют.

Когда я рассказываю эту историю, то многие врачи, оказывается, даже не в курсе, что сегодня это – просто медицинский факт. И многие все равно просто отказываются верить, даже обладая сегодня всеми возможностями это проверить.

В самом деле, эта история увлекает нас в таинственный мир совершенно потрясающих наблюдений и исследований саламандр, электрических токов на поверхности кожи и стволовых клеток, которые могут быть там, где надо, если знать, как их об этом “попросить”. Но об этом как-нибудь в следующий раз.

Cohen, E. (2010). Woman’s persistence pays off in regenerated fingertip. CNN. September 9, 2010. http://edition.cnn.com/2010/HEALTH/09/09/pinky.regeneration.surgery/index.html?iref=allsearch.

Douglas, B. S. (1972). Conservative management of guillotine amputation of the finger in children. Journal of Paediatrics and Child Health, 8(2): 86-89.

Illingworth, C. M. (1974). Trapped fingers and amputated fingertips in children. Journal of Pediatric Surgery, 9:853-858. Полный текст статьи http://uuu.mindtel.com/ackbar/users/davew/eu-medics-00/selfheal/fingers.pdf.

Price, M. (2008). The man who grew back his finger tip. BBC News, 30 April 2008. http://news.bbc.co.uk/2/hi/7354458.stm.

Wicker, J., & Kamler, K. (2009). Current Concepts in Limb Regeneration. Annals of the New York Academy of Sciences, 1172(1), 95-109.

Обращение старости вспять

Хромосомы человека (серого цвета) с теломерами (белого цвета)

Старение, среди прочих вещей, сопровождается накоплением повреждений в геноме. Манипулируя с геном, ученым удалось обратить старческую дегенерацию мозга у мыши, восстановив чувство обоняния и обратив вспять сексуальное бесплодие. Предыдущие эксперименты показали, что, например, ограничение калорий ведет к замедлению старения, однако в первый раз удалость реально обратить старость вспять (Naik, 2010).

Сначала ученые создали быстро стареющую мышь, у которой стали возникать старческие проблемы: яички стали производить меньше спермы, мозг перестал производить новые клетки и чувство обоняния, селезенка и желудочно-кишечный тракт атрофировались. Мышь получилась по возрасту эквивалентной 80-летнему человеку и, по сути, была уже на грани смерти.

Теломераза и теломеры Теломераза – энзим, участвующий в создании небольших блоков ДНК, которые приклеиваются к кончикам хромосом. Эти колпачки, известные как теломеры, работают в хромосомах так же, как оконечники на шнурках – не дают им разлохматиться и сойти на нет. За открытие теломеров и теломеразы три американских ученых, Элизабет Блакбёрн (Elizabeth Blackburn), Кэрол Грейдер (Carol Greider) и Джек Шостак (Jack Szostak) получили Нобелевскую премию в 2009.Теломерная теория старения – одна из многих, и не самая главная. В нормальном организме теломеры натурально становятся короче, с каждым делением, и когда делаются уж совсем короткими, останавливают деление клетки. У пожилых людей уровень теломеразы, участвующей в восстановлении теломеров, падает, и один из методов согласно этой теории – доставить в организм теломеразу и смотреть, может ли она восстановить размер теломеров.

Статистика показывает, что люди с более длинными теломерами в клетках крови живут дольше и меньше болеют. Те, кому за 60, и с короткими теломерами, как правило, имеют диабет, сердечнососудистые заболевания, и болезнь Альцгеймера.

Исследователи (Jaskelioff et al., 2011) разработали молекулу, основанную на эстрогене, которая активировала бы дремлющий ген теломеразы, известный как TERT. Это лекарство было внедрено в виде капсулы под кожу. Мышам из контрольной группы вшили капсулу с плацебо. Лекарство, но не плацебо, как и ожидалось, увеличило количество теломеразы в тканях, а это удлинило теломеры.

Пробудились “спящие” стволовые клетки, что привело к рождению новых нейронов и других клеток организма. Селезенка, яички и мозг увеличились в размерах. Через месяц после эксперимента возраст мыши был эквивалентен 40 летнему человеку. У таких мышей яички стали вырабатывать новую активную сперму, чувство обоняния вернулось. Мышь продолжала жить как обычно, как и ее сородичи, хотя и не жила дольше других.

Это исследование оправдывает поиски стратегий в омоложении теломерного механизма для лечения болезней, вызванных старением. Однако, не все так радужно, как обычно. Есть опасения, что этот метод лечения может вызвать раковые образования, потому что этот механизм активно используется некоторыми видами рака, позволяя своим клеткам делиться практически бесконечно. До 90% раковых заболеваний человека требуют определенного уровня теломеразы для развития. Есть метод диагностики, основанный на выявлении повышенной активности теломеразы в тканях, и, соответственно, одна из стратегий борьбы с раком как раз заключается в деактивации теломеразы.

Что с этим делать, пока не до конца ясно. Один из подходов – включать теломеразу на контролируемый короткий период времени. Это позволит лечить редкие генетические заболевания, например синдром Вернера (Прогерия), который связан с механизмом теломеров и приводят к преждевременному старению.

“Очевидно”, говорит ДеПино, один из команды исследователей, “следующий эксперимент должен проверить эту технику на здоровых мышах, чтобы посмотреть, может ли это замедлить старение, остановить его или даже обратить вспять” (Naik, 2010).

Мы еще поговорим о теломерах, и о том, что вы могли бы сделать прямо сегодня по этому поводу.

Naik, G. (2010). Aging ills reversed in mice. The Wall Street Journal.

Jaskelioff, M., Muller, F. L., Paik, J.-H., Thomas, E., Jiang, S., Adams, A. C., Sahin, E., Kost-Alimova, M., Protopopov, A., Cadinanos, J., Horner, J. W., Maratos-Flier, E., & DePinho, R. A. (2011). Telomerase reactivation reverses tissue degeneration in aged telomerase-deficient mice. Nature, 469(7328), 102-106.

Фото в начале статьи — из Википедии.

Послушай меня, сердце

Поврежденный кардиомиоцит

Очень важное открытие, о котором сообщил журнал Nature (Smart et al., 2011): поврежденные в результате инфаркта или других причин ткани сердца могут быть заменены новыми путем действия стволовых клеток. На фото: кардиомиоциты – клетки, из которых сформированы сердечные мышцы, повреждаются в результате сердечного приступа. Для нормальной работы сердца они должны быть восстановлены, но активность стволовых клеток, которые создают все виды тканей сердца, у взрослого человека недостаточна для такой восстановительной работы. И вот исследователи придумали способ как их “подстегнуть”. Опыты с мышами показали, что если ввести инъекцию определенного протеина, thymosin β4 (Tβ4), который, кстати, присутствует в нашем теле в достаточном количества и так, то он активирует стволовые клетки, которые создают замену погибшим кардиомиоцитам.

Исследователи не знают пока, каким образом Tβ4 активирует стволовые клетки, но полагают, что это носит эпигенетический характер: травма, вероятно, включает программу стволовых клеток начать деление, и делать новые клетки сердечной мышцы. Осталось узнать, что это за сигнал травмы. Это сигнал – особый процесс, который может, при, пока неизвестных условиях, обеспечить регион сердца достаточным количеством протеина thymosin β4 и начать восстановление клеток сердечной мышцы. Разумеется, если мы научимся представлять себе эти процессы и “уговорить” свой организм в необходимости такой реакции, мы можем обойтись и без инъекции.

Ну, а пока есть надежда на то, что вскоре инъекции, или, как полагают другие исследователи, таблетки, содержание thymosin β4, в течение нескольких дней, могли бы начать восстановление сердца (Turner, 2011).

Фото: Thomas Deerinck, NCMIR/Science photo library (Smart et al., 2011).

Smart, N., Bollini, S., Dube, K. N., Vieira, J. M., Zhou, B., Davidson, S., Yellon, D., Riegler, J., Price, A. N., Lythgoe, M. F., Pu, W. T., & Riley, P. R. (2011). De novo cardiomyocytes from within the activated adult heart after injury. Nature, advance online publication. 10.1038/nature10188.

Turner, M. (2011). Stem cells patch up ‘broken’ heart. Nature News. Published online 8 June 2011. Retrived from http://www.nature.com/news/2011/110608/full/news.2011.355.html#B1.