Magyar Tudomá • 2015 10 • Outlook

Biochimia viitorului

Obezitatea este o problemă globală de sănătate, deoarece crește riscul de a dezvolta diabet zaharat, boli cardiovasculare și chiar anumite tipuri de cancer.

Cercetătorii americani (Universitatea Temple, Philadelphia) au studiat mecanismul prin care una dintre consecințele devastatoare ale obezității, rezistența la insulină, a fost studiată de șase voluntari. Când mănânci, nivelul zahărului din sânge crește și corpul tău revine la nivelurile normale prin producerea și utilizarea insulinei. Rezistența la insulină înseamnă că celulele nu sunt capabile să utilizeze hormonul, astfel încât nivelul zahărului din sânge nu poate fi redus în mod corespunzător. Glicemia ridicată distruge vasele de sânge, poate deteriora rinichii, deteriora ochii, inima, creierul.

Guenther Bodeb și Salim Merall au petrecut o săptămână într-un spital, unde au fost nevoiți să consume 6.000 de calorii pe zi - de aproape două ori și jumătate cât era nevoie - sub formă de pizza, burgeri și altele asemenea. Oamenii experimentali își petreceau zilele practic legate de aceasta; În medie, au cântărit trei kg și jumătate. Practic toți au dezvoltat rezistență la insulină în decurs de două zile.

Cercetătorii căutau crime. S-a constatat că participanții elimină o cantitate tot mai mare de compuși lipidici oxidați în urină, ceea ce este un semn de stres oxidativ: aportul excesiv de nutrienți are ca rezultat anumiți oxizi de oxigen din organism care produc prea mult oxigen. De asemenea, voluntarii au prelevat probe de țesut adipos prin biopsie și au prezentat semne de stres oxidativ în țesutul adipos examinat.

S-a mai remarcat faptul că prea mulți radicali liberi ai oxigenului liber au modificat structura uneia dintre moleculele purtătoare de sânge din sânge, care a fost astfel incapabilă să-și îndeplinească funcția. Transportorul GLUT4 nu a reușit să elibereze glucoză din insulină din cauza structurii sale modificate.

Cercetătorii consideră că mecanismele de bază au fost descoperite în legătură cu etapele inițiale ale dezvoltării rezistenței la insulină și ale diabetului de tip 2, care oferă noi posibilități terapeutice printr-o înțelegere mai detaliată a proceselor.

Profesioniștii lucrează acum pentru a-i ajuta pe cei șase voluntari să-și recapete greutatea și sănătatea de odinioară.

Boden, Guenther-Homko, Carol-Barrero, Carlos A. și colab.: Aportul excesiv de calorii cauzează în mod acut stresul oxidativ, carbonilarea GLUT4 și rezistența la insulină la bărbații sănătoși. Știință Medicina Translațională. 9 septembrie 2015. 7, 304, 304re7. DOI: 10.1126/scitranslmed.aac4765

Când electronii sunt epuizați

Cercetări internaționale ample au arătat că osmiul intră într-o stare specială la presiuni extrem de mari datorită formării de electroni pe electronii interni. Metalul nobil osmiu, cel mai mare element de densitate, are un punct de topire peste 3000 de grade Celsius, este unul dintre cele mai puțin compresibile materiale, duritatea sa este apropiată de cea a fructelor.

Cercetătorii din institutele de cercetare germane, franceze, suedeze, olandeze, americane și rusești au lucrat la un program în care acest material aproape incompresibil a fost comprimat într-o asemenea măsură încât modificările proprietăților măsurabile au indicat schimbări ale electronilor intrinseci. Posibilitatea acestui fenomen a fost teoretic prezisă în trecut.

În experimente, presiunea a crescut la 770 gigapasc. Acesta este de două ori centrul Pământului și de peste șapte milioane de ori presiunea atmosferică de pe suprafața Pământului. Osmium a început să prezinte un comportament special la 440 gigapasc.

Dubrovinsky, L. - Dubrovinskaia, N. - Bykova, E. și colab.: Cel mai incompresibil metal osmiu la presiuni statice peste 750 gigapascali. Natură. 10 septembrie 2015. 525, 226-229. DOI: 10.1038/nature14681

Laboratorul de cipuri de diagnosticare

Echipamentele care utilizează tehnologia microfluidică pe 32 de canale dezvoltate de cercetătorii de la Universitatea Rutgers din Statele Unite pot reduce costul testelor de laborator utilizate în diagnosticul de sănătate.

În plus față de studiile clinice, procedurile analitice bazate pe reacții anticorp-antigen, care sunt adesea utilizate în cercetarea biologică, sunt în general chimic ridicate. Dispozitivul în miniatură poate fi testat automat dintr-o zecime din cantitatea de probe necesare pentru testele convenționale și, ceea ce este, de asemenea, important, folosind zeci de reactivi fără intervenția umană.

În experimentul demonstrativ descris în prezenta publicație, șase proteine au fost identificate în paralel din treizeci de probe diferite cu un volum de numai 4,2 microlitri. Acuratețea rezultatelor a fost aceeași ca și în testele convenționale.

Ghodbane, Mehdi - Stucky, Elizabeth C. - Maguire, Tim J. și colab.: Dezvoltarea și validarea unui imunotest microfluidic capabil să multiplexeze probe paralele în volume de microlitri. Laboratorul pe un cip. 2015, 15, 3211–3221. DOI: 10.1039/C5LC00398A

Instrumente de cercetare cu acces deschis

Proiectarea gratuită a echipamentelor de laborator cu finanțare deschisă ar trebui folosită pentru a sprijini cercetarea și cercetarea finanțată din fonduri publice, mai degrabă decât să cheltuiască sume mari de bani pentru cercetarea instrumentelor rapid depășite.

Echipamentele de cercetare, care sunt fabricate de obicei la scări mici, devin rapid învechite, deci este de înțeles că este nevoie de mult pentru a menține un laborator competitiv. Banii investiți ar fi rambursați comunității mult mai devreme dacă ne-am îndrepta spre dezvoltarea continuă a instrumentelor utilizabile în mod liber.

Autorul a atașat, de asemenea, un studiu de caz pentru a justifica existența ideii. Peste o mie de descărcări au fost înregistrate în zece luni după deschiderea software-ului CAD pentru producția digitală de pompe cu seringă pentru dozarea precisă a lichidelor. Comparând prețul de piață al unei pompe cu seringă și costul de fabricație pe baza documentației publicate, înmulțind diferența cu numărul de descărcări, sa dovedit că economiile au fost de 46%.

Pearce, Joshua M.: Rentabilitatea investiției pentru dezvoltarea de hardware științific open source. Știință și politici publice. Publicat pentru prima dată online: 20 iunie 2015. DOI: 10.1093/scipol/scv034

Corpul uman neclar

Sistemul nervos uman optimizează continuu mișcările pentru a utiliza energia cât mai puțin posibil. Această constatare a fost făcută de cercetătorii canadieni pentru a studia nevoile energetice ale mersului pe jos, dar este probabil să se aplice și altor tipuri de mișcare.

Subiecții experimentali și-au schimbat mișcările sau și-au schimbat întreaga cale pentru a minimiza economiile de energie. Participanții au trebuit să meargă într-o structură de apă robotizată atașată lor. Instrumentul a făcut posibilă îngreunarea mișcărilor tradiționale, inervate sau a fazelor individuale ale acestora. Astfel, în esență, modelează modul în care corpul uman răspunde la o situație în care se aplică reguli neobișnuite. Cum se schimbă formele evolutive ale mișcării atunci când condițiile se schimbă brusc.

Rezultatele arată că, în anumite condiții, corpul uman găsește foarte rapid o formă de mișcare cu un consum minim de energie, în câteva minute. Sensibilitatea acestei capacități este, de asemenea, surprinzătoare: pentru a reduce energia cu cinci procente, mișcarea este deja transformată.

Selinger, Jessica C. - O'Connor, Shawn M. - Wong, Jeremy D.– Donelan, J. Maxwell: Oamenii pot optimiza continuu costul energetic în timpul mersului. Biologie actuală. În presă, disponibil online 10 septembrie 2015. DOI: 10.1016/j.cub.2015. 08.016 • WEBCНM

Modelul agregării

Puii se ciocnesc la frig, sunt la distanță la căldură, iar în cazul unei temperaturi adecvate, grupul este mai cald și cămășile între zonele mai reci de pe margini.

Acest comportament complex de reglare a temperaturii a fost modelat de cercetătorii de la Universitatea din Sheffield, tratând întregul grup ca un superorganism capabil să-și schimbe forma pentru a optimiza eliberarea de căldură.

Scopul pe termen lung al cercetării este de a utiliza modelele concepute pentru a descrie astfel de sisteme de auto-organizare, auto-reglare pentru dezvoltarea și controlul cooperării dintre roboți.

Glancy, Jonathan - Gross, Roderich - Stone, James V. - Wilson, Stuart P.: Un model auto-organizator de strângere termoregulatorie. PLOS Computational Biology. Publicat: 3 septembrie 2015. DOI: 10.1371/journal.pcbi.1004283 • WEBCНM

HIV este un necunoscut până acum

el ucide și prin metodă

Nu există niciun alt virus care să fie atât de cunoscut cercetătorilor ca HIV, care să provoace SIDA. Acum cercetătorii americani (Gladstone Institutes, San Francisco) spun în continuare că a fost descoperit un mecanism necunoscut până acum despre răspândirea virusului.

Până în prezent, virusurile SIDA care circulă în sânge au invadat anumite globule albe din sânge pentru a se înmulți. Viruși noi decupați din celule, care sunt uciși. Virușii mai noi atacă mai multe celule albe din sânge.

Warner Greene și colegii săi susțin că există un mecanism care este de câteva ori mai eficient pentru răspândirea virusului. Particulele de virus produse într-una din celulele albe din sânge sunt cvasi-pompate în alta. Cercetătorii estimează că 95% dintre celulele albe din sânge CD4 afectate mor din cauza acestui mecanism.

Descoperirea explică într-o oarecare măsură eșecurile dezvoltării vaccinului împotriva SIDA până acum și promite noi posibilități în cercetarea vaccinului. Poate face, de asemenea, o diferență în terapia medicamentoasă anti-HIV.