نوشته شده در

پایش لحظه‌ای گلوتاتیون

محققین دانشگاه پزشکی بیلور یک پراب فلورسنت توسعه داده‌اند که می‌تواند تغییرات لحظه‌ای گلوتاتیون را در سلول‌های زنده نشان دهد.

گلوتاتیون فراوان‌ترین آنتی‌اکسیدانت طبیعی سلول‌های بدن است. این ماده سلول‌ها را در مقابل آسیب‌های احتمالی محافظت می‌کند. همچنین روندهای سلولی از جمله تقسیم، مرگ، سنتز مواد ژنتیکی و پروتئینی و فعال‌سازی بیان ژن را نیز کنترل می‌کند. تمامی این موارد با تغییر در غلظت گلوتاتیون اتفاق می‌افتد اما متدهای کنونی امکان پایش لحظه‌ای گلوتاتیون در سلول زنده را ارائه نمی‌دهد.

محققین دانشکده پزشکی بیلور، بیمارستان کودکان تگزاس و دانشگاه رایس پا فراتر گذاشته و یک پراب فلورسنت با نام RealThiol طراحی کرده‌اند که به‌صورت لحظه‌ای مقادیر گلوتاتیون را نشان می‌دهد.

چگونه گلوتاتیون به‌صورت لحظه‌ای اندازه‌گیری می‌شود؟

روش‌های قبلی بر واکنش‌های شیمیایی غیرقابل بازگشت تکیه دارد که تمام گلوتاتیون را در داخل سلول‌ها گرفته و در یک مقطع زمانی خاص مقدار آن‌را معین می‌سازد. این تیم بر روی واکنش شیمیایی برگشت‌پذیر تمرکز کردند که سنجش غلظت این ماده را بصورت مستمر در یک سلول ممکن می‌سازد. پیش‌تر، این روش در مورد سنجش روی و کلسیم رخ امتحان شده بود.

در سال ۲۰۱۵ همین تیم تحقیقاتی، مطالعه‌ی Proof of concept از یک واکنش برگشت‌پذیر چاپ نمودند که ادامه همین مطالعات به کشف جدید رسیده است.

با استفاده از RealThiol، محققین توانستند ظرفیت آنتی‌اکسیدانتی فعال شده در نورون‌ها و تغییرات گلوتاتیون را طی نوع خاصی از مرگ سلولی به‌نام فِروپتوز  Ferroptosis اندازه‌گیری کنند. این دستاورد در نهایت به توسعه روش‌های جدید در درمان بیماری‌های با دخالت گلوتاتیون خواهد انجامید

 

منبع:

Xiqian Jiang, Jianwei Chen, Aleksandar Bajić, Chengwei Zhang, Xianzhou Song, Shaina L. Carroll, Zhao-Lin Cai, Meiling Tang, Mingshan Xue, Ninghui Cheng, Christian P. Schaaf, Feng Li, Kevin R. MacKenzie, Allan Chris M. Ferreon, Fan Xia, Meng C. Wang, Mirjana Maletić-Savatić, Jin Wang. Quantitative real-time imaging of glutathione. Nature Communications, 2017; 8: 16087 DOI: 10.1038/NCOMMS16087

نوشته شده در

لومینسانس یا فلوروسنس؟

به نظر می‌رسد لومینسانس و فلورسنس یک معنی دارند مخصوصا هنگام استفاده از این مفاهیم به عنوان راهکارهای ردیابی مغناطیسی در آزمایشگاه‌های بیوسنسور یا آزمایشات تشخیصی in-vitro.  اما آن‌ها یکسان نیستند. بله، این مفاهیم هر دو یک فوتون را به عنوان الکترون می‌گیرند و الکترون از حالت انرژی بالاتر به حالت انرژی پایین‌تر می‌رود، اما تفاوت در روش متداولی است که در ابتدا موجب جذب الکترون به حالت انرژی بالا می‌شود. در فلورسنس، الکترون با اضافه کردن یک فوتون به حالت انرژی بالاتر برمی‌گردد. در لومینسانس، الکترون در حالت انرژی بالا به علت ایجاد نیتروژن متوسط ​​در یک واکنش شیمیایی است. نور در هنگام تجزیه محصولات نهایی واکنش تولید می‌شود.

انتشار نور در فلورسنس به دلیل یک الکترون برانگیخته است که به حالت انرژی پایین رسیده است.

برانگیختگی:

اولین گام در جهت ایجاد یک مولکول فلورسنت، انتشار نور است که الکترون را به یک سطح انرژی بالاتر تحریک می‌کند با قرار دادن مولکول در نور با طول موج مناسب ( این طیف تحریک نامیده می‌شود ) پروب‌های مختلف فلورسنت با طول موج‌های مختلفی از نور مرئی جذب می‌شوند. به عنوان مثال، الکترون‌های valence در AlexaFluor 594  با ورودی فوتون‌های نور 590 نانومتر به حالت انرژی بالاتر باز می‌گردند، در حالی که AlexaFluor488   با نور 496 نانومتری برانگیخته می‌شود.

انتشار:

در این حالت انرژی بالا الکترون‌ها پایدار نیستند و به حالت انرژی پایین‌تر می‌روند به این معنی که الکترون‌ها به صورت مرحله‌ای از سطح انرژی بالاتر به سطح انرژی پایین‌تر آمده و همیشه انرژی اضافی را به‌عنوان فوتون‌های یک رنگ خاص منتشر می‌کنند. اگر AlexaFluor 594 با طول موج مناسب برانگیخته شود، همیشه نور قرمز را با طول موج 617 نانومتر منتشر می‌کند و AlexaFluor 488 همیشه نور سبز را با طول موج 519 نانومتر منتشر می‌کند. این نور می‌تواند به صورت کیفی توسط چشم اندازه‌گیری شود و هم‌چنین می‌تواند به صورت کمی با طیف سنجی فلورسانس اندازه‌گیری شود.

نمونه دیگری از فلورسنس، نقطه‌های کوانتومی است. نقاط کوانتومی نانوبلورهای فلورسنت هستند که بسیار کوچک بوده و محدود به کوانتوم می‌باشند. این به این معنی است که طول موج انتشار، عملکرد مستقیمی از اندازه نقطه کوانتومی است. طیف تحریک از نقاط کوانتومی بسیار گسترده است، اما طیف انتشار بسیار باریک است. نقطه کوانتومی، کریستال‌های غیر معدنی هستند در حالی که پروب‌های فلورسنت، مولکول‌ها می‌باشند.

لومینسانس انتشار یک فوتون به علت واکنش شیمیایی است

برای تولید نور در یک واکنش شیمیایی هیچ نوری نیازی نیست که به واکنش اضافه شود. واکنش شیمیایی خود را در یک حالت برانگیخته تولید می‌کند. واسطه‌های با انرژی بالا اغلب گونه‌های اکسید شده‌ای هستند که نور را آزاد می‌کنند زیرا آن‌ها به محصولات نهایی با انرژی کمتری تبدیل می‌شوند. گاهی اوقات این گونه‌های واسطه تنها مقدار کمی نور آزاد می‌کنند. آنزیم‌هایی مانند هورس‌ردیش پراکسیداز (HRP) و آلکالین فسفاتاز (AP) وجود دارند که برای نورپردازی در حضور بستر‌‌های مناسب مورد استفاده قرار می‌گیرند.

واکنش‌های شیمیایی در IVD مغناطیسی

از طریق تکنیک‌های ترکیبی، یک آنزیم لومینسانس مانند HRP یا AP می‌تواند به مولکول اسیدنوکلئیک و یک ذره مغناطیسی متصل شود. پس از جداسازی مغناطیسی، حضور یا عدم وجود هدف را می‌توان با افزودن مستقیم ماده شیمیایی و اندازه‌گیری میزان نور تولید شده مورد ارزیابی قرار داد. اگر مولکول هدف در نمونه وجود داشته باشد، به دلیل واکنش شیمیایی مولکولی، نور وجود خواهد داشت. اگر مولکول هدف در نمونه وجود نداشته باشد، هیچ واکنش رخ نمی‌دهد و هیچ نوری تولید نمی‌شود. اگر منحنی استاندارد استفاده شود، این اندازه‌گیری می‌تواند کمی باشد.

 

منابع:

Wang, G., Cong, W., Wang, C. and Liu, F., Rensselaer Polytechnic Institute, 2019. Stored luminescence computed tomography. U.S. Patent Application 10/285,659.

Puttock, E.V., Walden, M.T. and Williams, J.G., 2018. The luminescence properties of multinuclear platinum complexes. Coordination Chemistry Reviews367, pp.127-162.

Josephson, L., Medchem Imaging, 2018. Sequence Specific Fluorescence for Peptide-Fluorochrome Interactions. U.S. Patent Application 15/728,502.

نوشته شده در

تست ۵۰ آزمایش توسط وسیله ایی به اندازه کارت بانکی

انجام آزمایش کامل بیوشیمی یکی از استراتژی‌های تشخیصی برای پزشکان می‌باشد. برای انجام این آزمایشات نیاز به حجم زیادی از خون می‌باشد که علاوه بر هزینه بالا، نیاز به دستگاه‌های پیشرفته و نیروی متخصص می‌باشد. نتایج این آزمایشات معمولا دقیق می‌باشند ولی همانطور که گفته شد زمان رسیدن به نتایج  از سوس آزمایشگاه زیاد می‌باشد. دانشمندان بیمارستان متودیست هوستون به همراه مرکز تحقیقاتی سرطان آندرسون وسیله‌ایی را طراحی کرده‌اند که به اندازه یک کارت بانکی بوده و می‌تواند با استفاده از یک قطره خون بیش از 50 تست آزمایشگاهی مورد نیاز برای چک آپ دوره ایی افراد را انجام دهد که هزینه آن در حدود 10 دلار می‌باشد.

نام انتخابی برای این وسیله و یا همان کارت، V-chip می‌باشد که از دو صفحه شیشه‌ایی ساخته شده و در یک سمت آن 50 لوله باریک که دارای آنتی‌بادی‌های اختصاصی برای اتصال به پروتئین‍‌ها می‌باشد، وجود دارد. علاوه بر این در لوله‌ها مقدار مشخصی کاتالاز وجود دارد که در صورت واکنش و اتصال آنتی‌بادی به پروتئین مورد نظر مثلا انسولین، کاتالاز فعال شده و آب و گاز اکسیژن به دست می‌آید. گاز حاصل از فعال شدن کاتلاز باعث می‌شود که نماینگر هر لوله به سمت بالا حرکت کرده و قابل مشاهده بوده، تفسیر بدین گونه خواهد بود که هر چقدر تولید گاز بیشتر، ارتفاع در لوله‌ها بیشتر. ساخت این دستگاه نمی تواند جایگزین تست‌های دقیق بیوشیمیایی در آزمایشگاه شود ولی در کشورهای در حال توسعه و یا مکان‌هایی که دستگاه‌های پیشرفته وجود ندارند این کارت‌ها شاید بیشتر به کار آیند.

منبع:

Song Y, Zhang Y, Bernard PE, Reuben JM, Ueno NT, Arlinghaus RB, Zu Y, Qin L. Multiplexed volumetric bar-chart chip for point-of-care diagnostics. Nature communications. 2012 Dec 18; 3:1283.

نوشته شده در

الایزا در بیماری‌های طیور (قسمت دوم)

الایزا در بیماری‌های طیور (قسمت اول)

بیماری آنفولانزای طیور یکی از بیماریهای مهم تنفسی و واگیردار طیور است. این بیماری ویروسی به عنوان یکی از مهم‌ترین علل خسارت اقتصادی به صنعت پرورش طیور به شمار می‌رود. از میان بیماری‌های طیور بیماری انفولانزا علاوه بر خسارت اقتصادی، از نظر بهداشت انسانی نیز حائز اهمیت است. ویروس آنفولانزای پرندگان (AI: Avian Influenza ) متعلق به خانواده Orthomyxoviridae است و به سه جنس تقسیم می شود:  A، Bو C. آنفلونزای بیماری‌زای پرندگان نوع خاصی از آنفلونزاست که بوسیله ویروس آنفلونزای نوع A  در پرندگان، بخصوص ماکیان بوجود می‌آید که می‌تواند به انسان نیز منتقل شده و موجب بیماری شدید با میزان مرگ‌ومیر بالا گردد. جنس A  بر روی گونه‌های پرنده تاثیر می‌گذارد. مخزن این بیماری پرندگان آبزی و مهاجر است و احتمال بروز این بیماری در هر منطقه وجود دارد. آنفلوانزا می‌تواند از طریق تماس مستقیم یا تماس از طریق فضولات یا ترشحات پرنده و یا به واسطه تماس با سطوح آلوده منتقل شود. پرندگان آبزی وحشی که میزبان این ویروس هستند علائم خفیف یا عفونت زیرجلدی در میزبان را بروز می‌دهند. مرغ‌ها بیشتر حساس به چنین عفونت هایی هستند، زیرا ویروس آنفولانزای مرغی به طور بالقوه می‌تواند به یک بیماری همه گیر منجر شود و این بسیار دارای اهمیت است.

 علائم اولیه این ویروس با علائم تنفسی ، کاهش تخم مرغ و تلفات پایین آغاز می‌شود. تشخیص سریع ویروس آنفولانزا و تعیین حدت آن یکی از الویت‌های مهم پیشگیری و مبارزه علیه این بیماری محسوب می‌شود . روش‌های متعددی برای شناخت ویروس وجود دارد مثل روش های سرولوژیک و مولکولی همچون RT-PCR . جداسازی ویروس یا توالی ژنوم آن ضروری است، زیرا با ظهور علائم مختلفی و با توجه به وضعیت ایمنی میزبان، می‌توان سویه ویروس و بسیاری دیگر از پارامترها را شناسایی کرد. روش‌های الایزا زمانی مناسب هستند که خطر بالایی از بروز عفونت فعال آنفولانزا وجود داشته باشد و انتشار ویروس شدت بالایی داشته باشد.

ویروس آنفولانزای مرغی A به دو گروه جداگانه تقسیم می شود که این تقسیم‌بندی به توانایی ایجاد بیماری بستگی دارد:

  1. ویروس‌های آنفلوآنزای پرندگان بسیار پاتوژن، که می تواند بیماری بسیار شدید را ایجاد کند و با عفونت عمومی مرغ را تحت تاثیر قرار می گیرد. ویروس آنفولانزای مرغی به علت خطر ابتلا به ویروس های جهش‌زا به عنوان ویروس شناخته شده است. نرخ مرگ و میر بین 50 تا 100 درصد است
  2. ویروس آنفولانزای پرندگان پاتوژنیک که عمدتا باعث ایجاد علائم تنفسی خفیف در جوجه‌های مرغ می‌شود، در حالی‌که هیچ فاکتور خطر یا عفونت دیگر وجود ندارد. علائم بالینی می تواند از هیچ به تعداد زیادی و شدید متفاوت باشد.  همچنین می‌تواند منجر به درجه حساسیت مختلف، با نرخ تماس کم و کاهش تراکم جمعیت شود.

از آنجا که عفونت ویروس در بین جوجه‌ها و بوقلمون ها اغلب بدون علامت است، تشخیص نیاز به نظارت بر سرولوژیک دارد. بیشتر آزمایشگاههای تشخیصی مرغداری، آزمایش سیتولوژی AGP را به دلیل سادگی و ویژگی خاص آن برای تشخیص عفونت ویروس آنفلوانزای نوع A در میان مرغ، ترجیح می دهند. آنتی‌بادی AGP نشان دهنده پروتئین ویروس آنفولانزای مرغی و پروتئین ماتریکس موجود در سرم مرغ است که در معرض ویروس AI قرار گرفته است و بنابراین می تواند چندین نوع از ویروس آنفلوآنزا A را تشخیص دهد. آزمایش‌ سرولوژی مهم برای تشخیص آنفلونزای پرندگان ELISA است، که پاسخ های آنتی بادی را به پروتئین های داخلی محافظت شده مشخص می کند.

منابع:

Borzi, M.M., Silva, K.R., Montassier, M.D.F.S., Fernando, F.S., Tamanine, M.D.L.F., dos Santos, R.M., de Oliveira, E.S., Mariguela, V.C., Lopes, P.D., Reischak, D. and Mendonca, A.O., 2017. Development and application of an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) using a soluble recombinant nucleoprotein for the detection of antibodies to avian influenza virus. African Journal of Microbiology Research11(18), pp.697-704.

Tumpey, T.M., Alvarez, R., Swayne, D.E. and Suarez, D.L., 2005. Diagnostic approach for differentiating infected from vaccinated poultry on the basis of antibodies to NS1, the nonstructural protein of influenza A virus. Journal of clinical microbiology43(2), pp.676-683.

نوشته شده در

نانو ذرات به جنگ عفونت‌های مزمن باکتریایی می‌آیند

محققان دانشگاه New South Wales استرالیا روش جدیدی برای مقابله با بیوفیلم‌های مضر ارائه کرده‌اند. روشی غیر سمی که ترکیبی از نانوذرات هدفمند شده با گرما است و می‌تواند طیف وسیعی از کاربردها را داشته باشد.

هنگامی که باکتری‌ها به صورت یک سلول واحد هستند و هنوز ساختار بیوفیلم را تشکیل نداده‌‌اند می‌توان با استفاده از آنتی بیوتیک‌ها به مقابله با آنها پرداخت. این درحالی است که اگر  این باکتری‌ها زمان کافی برای تشکیل بیوفیلم را داشته باشند، اغلب با هم یکپارچه می‌شوند تا یک بیوفیلم را تشکیل دهند، و نتیجتاً به یک ماتریکس تبدیل می‌شوند که مقابله با آن امری بسیار دشوار است.

حدود 80 درصد از عفونت‌ها با بیوفیلم‌ها در ارتباط هستند. همچنین این ساختار می‌تواند تجهیزاتی نظیر کاتتر دیالیز را آلوده کند که از مشکلات همیشگی و رو به رشد بیمارستان‌ها در سراسر جهان به شمار می‌رود. محققان دانشگاه UNSW با بررسی‌های خود بر روی Pseudomonas aeruginosa موفق شدند به راه جدیدی برای مقابله با این مسئله دست یابند.

برای انجام این کار، محققان نانوذرات اکسید آهن را به محل تشکیل بیوفیلم تزریق کرده و آنها را با استفاده از یک میدان مغناطیسی گرم کردند که منجر به افزایش 5 درجه سانتیگرادی دما گردید و باعث ایجاد هیپرترمی موضعی شد. مشاهدات این تیم تحقیقاتی نشان داد که این نانو ذرات منجر پراکندگی سلول‌های بیوفیلم می‌گردند. در نتیجه، هنگامی که این ماتریکس سلولی شکسته می‌شود، دسترسی و مقابله با باکتری به سادگی انجام خواهد شد.

پروفسور کریل بویر سرپرست این تیم تحقیقاتی می‌گوید: “استفاده از پلیمر نانوذرات اکسید آهن جهت پراکندگی بیوفیلم‌ها می‌تواند کاربرد گسترده‌ای در درمان و صنعت داشته باشد. این روش باعث پراکندگی سلول‌های بیوفیلم می‌شود که مقابله با باکتری‌ها را تسهیل کرده و منجر به ایجاد پتانسیلی برای حذف عفونت‌های بیوفیلمی مقاوم می‌گردد.”

مقاله این تحقیق را می‌توانید در مجله Scientific Reports  مطالعه نمایید.

منبع:

Nguyen, Thuy-Khanh, et al. “Iron oxide nanoparticle-mediated hyperthermia stimulates dispersal in bacterial biofilms and enhances antibiotic efficacy.” Scientific reports 5 (2015): 18385.

نوشته شده در

تراریخته؛ آری یا خیر ؟! (قسمت دوم)

تراریخته؛ آری یا خیر ؟! (قسمت اول)

کاربرد حیوانات تراریخته در کشاورزی

حیوانات تراریخته به طور معمول در آزمایشگاه به عنوان مدل در تحقیقات زیست پزشکی استفاده می‌شود. بیش از 95 درصد از جوندگان اصلاح ژنتیکی مورد استفاده ، عمدتا موش‌ها می‌باشند. آنها ابزار مهمی برای تحقیق در مورد بیماری‌های انسانی هستند که برای درک عملکرد ژن در زمینه حساسیت بیماری، پیشرفت و تعیین پاسخ به مداخلات درمانی استفاده می‌شود.

سوال این است که چرا ژنتیک حیوانات را تغییر می‌دهند؟ پاسخ ساده نیست. با این حال، بعضی از دلایل این است: (1) بررسی کنترل ژنتیکی سیستم های فیزیولوژیکی، (2) ساخت مدل بیماری‌های ژنتیکی، (3) بهبود ویژگی‌های تولید حیوانات، و (4) تولید محصولات حیوانی جدید. کاربرد ترانس ژنیک در تولید دام‌ها شامل افزایش عملکرد و عملکرد تولید مثل، افزایش مصرف خوراک و سرعت رشد، بهبود عملکرد لاشه، بهبود تولید شیر و فرآورده‌های آن، اصلاح فیبر و افزایش مقاومت به بیماری است. توسعه حیوانات مزرعه تراریخته اجازه خواهد داد انعطاف بیشتری در دستکاری مستقیم ژنتیکی دام وجود داشته‌باشد. انتقال ژن یک روش نسبتا سریع تغییر ژنوم دام‌های خانگی است. استفاده از این ابزار ها در بهبود کارایی تولید دام و کشاورزی حیوانات به شیوه‌ای به موقع و با هزینه‌ای موثر خواهد بود. با افزایش جمعیت جهان و تغییر شرایط آب و هوایی، چنین وسیله ای برای افزایش تولید مواد غذایی ضروری است.

حیوانات مزرعه تراریخته نیز به عنوان وسیله‌ای برای تولید مقادیر زیادی از پروتئین‌های پیچیده انسانی برای درمان بیماری‌های انسانی مورد بررسی قرار می‌گیرند. چنین پروتئین‌های درمانی در حال حاضر در راکتورهای مبتنی بر سلول پستاندار تولید می‌شود اما این روند تولید گران است. گزینه ارزان‌تر این‌است که وسیله‌ای برای تولید پروتئین‌های نوترکیب در شیر، خون یا تخم‌مرغ‌های تراریخته ایجاد شود. تا کنون تنها دو محصول زیست پزشکی تأییدی قانونی دریافت کرده‌اند. اولین آنتی‌ترومبین III انسانی است که یک پروتئین درمانی در شیر بزهای تراریخته است که برای جلوگیری از لخته‌شدن در بیماران مبتلا به کمبود آنتیترومبین ارثی یا جراحی زایمان استفاده می‌شود. یک گله نسبتا کوچک بز می‌تواند به اندازه کافی انتی‌ترومبین انسانی را برای همه‌ی اروپا عرضه کند. دومین محصول یک مهارکننده بازدارنده C12 استراز نوترکیب تولید شده در شیر خرگوش‌های ترانس ژنیک است. این مورد برای درمان آنژیوتومی ارثی (اختلال ژنتیکی نادر) که سبب ایجاد عروق خونی در خون و ایجاد تورم پوست می‌شود، می‌باشد.

عضو هیأت علمی دانشگاه علوم پزشکی اصفهان عنوان کرد: حقیقت اینست که باید مردم را تغذیه کرد که از سوءتغذیه یا گرسنگی نمیرند تا این‌که نگران بود که 50 سال دیگر سرطانی برای فرد پیش بیاید که این هم یک احتمال است، احتمال این هم است که مصرف این محصولات بر ساختار ژنتیک و DNA انسان تأثیر بگذارد و باعث تغییر آن شود که نتایج آن در نسل‌های آینده ظاهر خواهد شد، چون راه جایگزین کارآمدتری در حال حاضر وجود ندارد، نمی‌توان استفاده از تراریخته‌ها را کامل متوقف کرد زیرا به اندازه کافی محصول نداریم.

دانشیار رشته ژنتیک و بیولوژی مولکولی دانشکده تغذیه دانشگاه علوم پزشکی اصفهان بیان کرد: تولیدکنندگان این محصولات ادعا می‌کنند با آزمایشات خود سلامت این محصولات را به اثبات رسانده‌اند و برخی هم می‌گویند مصرف این محصولات در دراز مدت حتی در نمونه حیوانی ممکن است و یا دیده شده است که مشکلاتی را ایجاد کرده است، بسیاری از محصولات پزشکی مثل انسولین و پروتئین‌های متعدد با روش بیوتکنولوژی تولید می‌شود و در نتیجه همه جامعه به نحوی در رژیم غذایی خود از تراریخته استفاده می‌کنند.

منابع:

Lai, L., Kang, J.X., Li, R., Wang, J., Witt, W.T., Yong, H.Y., Hao, Y., Wax, D.M., Murphy, C.N., Rieke, A. and Samuel, M., 2006. Generation of cloned transgenic pigs rich in omega-3 fatty acids. Nature biotechnology, 24(4), p.435.

نوشته شده در

رادیکال‌های آزاد و پراکسیداسیون لیپیدی (قسمت اول)

هایپراکسید‌های لیپیدی واسطه‌های غیر رادیکالی هستند که از اسید‌های چرب غیر اشباع، فسفولیپید‌ها، گلیکولیپید‌ها، استرهای کلسترول و کلسترول حاصل می‌شوند. تولید این واسطه‌ها در واکنش‌های آنزیمی و غیرآنزیمی گونه‌های شیمیایی که از آن‌ها تحت عنوان گونه‌های فعال اکسیژن (Reactive Oxygen Species) نام‌برده می‌شود، اتفاق می‌افتد. این گونه‌های شیمیایی با تخریبی که در بافت‌های مختلف ایجاد می‌کنند، باعث بسیاری از تغییرات سمی در سیستم‌های بیولوژیک هستند. گونه‌های فعال اکسیژن به همراه سایر رادیکال‌های هیدروکسیل، لیپید اکسیل یا رادیکال‌های پروکسیل، اکسیژن منفرد و پراکسی‌نیتریت حاصل از نیتروژن اکساید تحت عنوان رادیکال‌های آزاد نامیده می‌شوند. این  گونه‌های شیمیایی ماهیت غیرمستقل داشته و یک یا چند الکترون منفرد در اوربیتال اتمی یا مولکولی دارند. آن‌ها به دو روش گرفتن یا دادن الکترون توسط یک غیررادیکال ایجاد می‌شوند و می‌توانند طی واکنشی به نام Homolytic fission یا همکافت ایجاد شوند. طی این واکنش یک پیوند کووالانسی می‌شکند و هر یک از اتم‌های طرفین پیوند یک الکترون منفرد را تصاحب می‌کنند. واکنش همکافت فعال‌ترین گونه‌های فعال، یعنی رادیکال هیدروکسیل OH را می‌سازد. طی واکنش سوختن نیز در دمای بالا با شکستن پیوند‌های C-C، C-H و  C-O یک پروسه رادیکال آزاد اتفاق می‌افتد. برعکس این مکانیسم تحت عنوان Heterolytic Fission‌ یا ناهمکافت نام دارد که طی آن پس از شکستن پیوند کووالانسی، یکی از اتم‌ها هر دو الکترون پیوندی را گرفته و دراای بار منفی می‌شود و در مقابل نیز اتمی با یک اوربیتال خالی دارای بار مثبت می‌شود.

نوشته شده در

بیومارکر استرس اکسیداتیو، پروب فلورسنت مالون‌دی‌آلدهید در سلول‌های زنده

مالون‌دی‌آلدهید (MDA) بیومارکر مهمی در استرس اکسیداتیو محسوب می‌شود. تغییرات سطح MDA در سیستم‌های بیولوژیکی اغلب نشان‌دهنده تغییرات پاتولوژیک است که با انواع بیماری‌ها مرتبط است. اگرچه برای تشخیص MDA روش‌های مختلفی وجود دارد، این بیومارکر در سلول‌های زنده هنوز مورد بررسی قرار نگرفته است. در مطالعه‌ای، پروب فلورسنت روشن MDAP-1 را با مکانیسم انتقال پیوند الکترونی همراه کرده‌اند که برای اولین‌بار حساسیت MDA را تحت شرایط فیزیولوژیکی با حساسیت بالا نشان می‌دهد. ارزیابی‌های بیولوژیکی بیشتر نشان می‌دهد که MDAP-1 قادر به شناسایی MDA درونی و خارجی در سلول‌های زنده است که این موضوع می‌تواند برای ردیابی MDA تحت استرس اکسیداتیو کاربرد داشته باشد. این نتایج جهت مطالعات مربوط به رویدادهای بیولوژیک مرتبط با MDA و کشف مکانیزم آسیب شناختی در آینده مفید خواهد بود.
یک محصول جانبی پراکسیداسیون اسیدچرب اشباع نشده ناشی از ROS، مالون‌دی‌آلدهید (MDA) است که به عنوان یک بیومارکر استرس اکسیداتیو بررسی می‌شود. واکنش پذیری بالای MDA باعث سمی شدن آن شده که می‌تواند به راحتی با بیومولکول‌هایی مانند پروتئین‌ها و اسیدهای‌نوکئیک واکنش دهد. تغییرات سطح MDA در اندام‌های زنده اغلب نشان‌دهنده تغییرات پاتولوژیک و بروز بیماری‌های مختلف مانند لوسمی، دیابت، سرطان، بیماری قلبی عروقی، سندرم دائمی ماکولا، آسم، آترواسکلروز و بیماری‌های کبدی است بنابراين تشخيص MDA بسیار بااهمیت بوده تا مانع از پیشرفت بیماری و بررسی مکانیسم‌های پاتولوژیک گردد.

درحال حاضر روش‌های تشخیص MDA عبارتند از: تست تيوباربيتوريک اسيد TBA که به طور گسترده مورد استفاده قرار مي‌گيرد، تکنيک‌هاي تازه توسعه يافته عبارتند از کروماتوگرافي مايع، الکتروفورز، کروماتوگرافي گازي و طیف سنجی. با این حال، تقریبا تمام این روش‌ها با مشتقات شیمیایی نسبتا مضر و تحت شرایط سخت مانند اسیدیته قوی و یا درجه حرارت بالا انجام می‌گیرند، بنابراین فقط در نمونه های مایع بدن مانند سرم و ادرار قابل استفاده هستند. به همین دلیل نیاز بسیار شدید برای توسعه فلورسنت مولکول‌های کوچک، قابل نفوذ و بسیار انتخابی وجود دارد.

محققان اولین پروب فلورسنت MDA را که تحت شرایط فیزیولوژیکی کار می‌کند، گزارش کرده‌اند که برای بررسی MDA در سلول‌های زنده مناسب است. به طور خلاصه، یک پروب فلورسنت روشن (MDAP-1) برای MDA بر اساس مکانیسم پیوند الکترونی پیشنهاد شده است. MDAP-1 قادر به تشخیص MDA خارجی و درون سلولی در سلول‌های زنده است. هم‌چنین در تحقیق MDA تحت استرس اکسیداتیو قابل استفاده است. به طور کامل این اولین پروب فلورسنت برای MDA است که در شرایط فیزیولوژیکی کار می‌کند که می‌تواند برای مطالعات مربوط به رویدادهای بیولوژیک MDA مفید باشد

 

منبع:

Chen, J., Zeng, L., Xia, T., Li, S., Yan, T., Wu, S., Qiu, G. and Liu, Z., 2015. Toward a biomarker of oxidative stress: a fluorescent probe for exogenous and endogenous malondialdehyde in living cells. Analytical chemistry87(16), pp.8052-8056.

نوشته شده در

چگونه آنتی اکسیدان‌ها می توانند گسترش سرطان ریه را تشدید کنند

چند سال پیش، دانشمندان در سوئد، بحث‌های داغی را در هنگام انتشار تحقیقات نشان دادند که مصرف مکمل‌های آنتی اکسیدانی مانند ویتامین E باعث می‌شود که سرطان بیشتر تهاجمی باشد. آنها به این باور رسیدند که آنتی اکسیدان‌ها می توانند به مبارزه با سرطان کمک کنند. در حال حاضر، دو مطالعه مستقل سلولی، یکی از ایالات متحده و دیگری از سوئد، نشان می‌دهد که چگونه سلول‌های سرطانی ریه می‌توانند از آنتی اکسیدان ها استفاده کنند تا به گسترش آنها در سایر قسمت‌های بدن کمک کند.محققان پیش بینی می کنند که این یافته ها به درمان های جدید برای سرطان ریه منجر خواهد شد که باعث می شود افراد بیشتری در دنیا از سرطان‌ جان سالم به در برند.

سلول های سرطانی به مقدار زیاد قند یا گلوکز نیاز دارند تا به سرعت رشد کنند و متاستاز شوند و یا گسترش پیدا کنند. برای پاسخگویی به این نیاز، آنها از یک فرایند تولید انرژی استفاده می‌کنند که سریع‌تر از آن است که سلول های غیر سرطانی استفاده می کنند. مکانیسم انرژی سریع تر این است که مولکول های زیادی را به نام رادیکال‌های آزاد اکسیژن تولید می‌کند که فشارهای شیمیایی قابل توجهی روی سلول‌ها ایجاد می‌کند. متاستاز دلیل اصلی این است که سرطان چنین بیماری جدی است. بدون متاستاز، افراد قابل توجه کمتری از سرطان می میرند.

مطالعات جدید که محققان با استفاده از بافت موش و انسان انجام دادند، نشان می دهد که چگونه سلول‌های سرطانی ریه از آنتی اکسیدان‌ها برای مقاومت در برابر استرس اکسیداتیو و رشد استفاده می کنند. طبق تحقیقاتی در ایالات متحده چگونگی کمک دو جهش ژنتیکی به سلول های سرطانی ریه، برای غلبه بر استرس اکسیداتیو و ایجاد متاستاز توسط آنتی اکسیدان‌های خود اثبات شده است. جهش به تولید آنتی اکسیدان کمک می کند. همچنین مطالعه سوئدی نشان می‌دهد سلول‌های سرطانی ریه از آنتی اکسیدان‌های رژیم غذایی برای رسیدن به نتایج مشابه استفاده می‌کنند آنتی اکسیدان‌ها مکانیسم‌های متاستاز را تقویت می‌کنند.

به نظر می رسد که کاهش استرس اکسیداتیو از طریق آنتی اکسیدان‌ها می تواند ثبات BACH1 را افزایش داده و انباشت آن را در سلول های سرطانی ریه افزایش دهد.(تاثیر کاهش استرس اکسیداتیو بر روی پروتئین به نام Domain BTB و همولوگ 1 (CAC (BACH1 می‌باشد). BACH1 می تواند مکانیسم هایی را ایجاد کند که متاستاز را تقویت می کنند، یکی از آنها باعث می شود که سلول های سرطانی از گلوکز خون دریافت کنند و آن را به سوخت تبدیل کنند.

سرطان ریه سرطانی است که در سلولهای ریه آغاز می شود. این همان سرطان نیست که در جای دیگر شروع می شود و سپس به ریه ها می رود تا تومورهای ثانویه یا متاستاز های ثانویه ایجاد کند. هنگامی که سرطان که در ریه ها شروع می شود، متاستاز می شود، از طریق گره های لنفاوی به مغز و سایر قسمت های بدن گسترش می یابد.

مطالعات قبلی نشان داده است که حدود 30٪ از سرطان های ریه‌ غیر سلولی شکوفا می شوند، زیرا سلول های آنها یکی از دو نوع جهش را به وجود آورده اند که باعث تولید آنتی اکسیدانی می شود. مطالعه جدید ایالات متحده این جهش ها را بررسی کرد:

۱. یکی از دو جهش که تیم تحقیقاتی ایالات متحده انجام داد، سطح پروتئینی به نام NRF2 را افزایش می دهد که بر روی ژن هایی که سلول های سرطانی ریه را ایجاد می کنند، آنتی اکسیدان ها را ایجاد می کند.

۲. جهش دیگر که تیم تحقیقاتی ایالات متحده تحقیق کرد، KEAP1 را که پروتئینی است که باعث تخریب NRF2 می شود، سوئیچ می کند.

مارتین برگو، نویسنده ارشد مطالعات سوئدی جدید، می گوید: “ما در حال حاضر اطلاعات جدید مهمی در زمینه متاستاز سرطان ریه داریم.” این امکان را برای ما فراهم می کند تا درمان های جدیدی را ایجاد کنیم، مانند آنهایی که مبتنی بر مهار BACH1 هستند. ”

Bergo استاد علوم و علوم تغذیه در موسسه Karolinska در Solna، سوئد است. او تیم را در پشت مطالعات اصلی 2014 هدایت کرد که نشان داد که مکمل های آنتی اکسیدانی در رژیم غذایی، مانند ویتامین E، می تواند رشد تومور را تشدید کند.

او می گوید که یافته های جدیدشان “نشان می دهد که متاستاز تهاجمی ناشی از آنتی اکسیدان ها می تواند با متوقف ساختن BACH1 یا با استفاده از داروهایی که سرکوب شکر را متوقف می کنند، مسدود شود.” او اضافه می کند “همکاران آمریکایی ما” نشان می دهند که چگونه مهار کننده آنزیم دیگری، heme oxygenase که با BACH1 مرتبط است، می تواند فرآیند متاستاز را مهار کند. ”

محققان همچنین معتقدند که یافته ها نشان می دهد بینش های جدید در مورد مکانیسم سریع تر که سلول های سرطانی برای تولید انرژی استفاده می کنند، که دانشمندان به اثر Warburg اشاره می کنند: “برای بیماران مبتلا به سرطان ریه، مصرف ویتامین E ممکن است افزایش قابل توجهی در توانایی سرطان را به عنوان جهش‌های NRF2 و KEAP1  افزایش دهد.”

نوشته شده در یک دیدگاه

انواع روش‌های جداسازی DNA از قارچ ها

یکی از دغدغه های اصلی پژوهشگران برای تشخیص قطعی عونت‌های قارچی، جداسازی DNA از قارچ ها می‌باشد. Fredricks و همکارانش در سال 2005 برآن شدند تا روش‌های مختلف استخراج DNA را در مورد دو قارچ آسپرژیلوس و کاندیدا امتحان و بهترین روش را برای محقیقین و آزمایشگاهی ها پیشنهاد دهند. آنها در تحقیقاتشان از 6 روش استفاده کردند که عبارتند از :

  1. روش MPY که ارزانترین روش بوده و در آن برای لیز قارچ از روش غیر آنزیمی استفاده شد.
  2. روش UCS که در این روش جذب DNA با تیوب های فیلتردار صورت گرفته و برای لیز علاوه بر حالت فیزیکی از بافر لیز کننده نیز کمک گرفته شد.
  3. روش FDNA که سریعترین روش بوده و روش جداسازی آن ستونی می‌باشد.
  4. روش MPPL، این روش گرانترین روش بوده و در آن برای لیز بافت ها از روش غیر آنزیمی استفاده شده و برای رسوب DNA از الکل استفاده شد.
  5. روش YL-GNOME، از دو روش برای لیز دیواره قارچ ها استفاده شده (آنزیمی و پروتئاز) و DNA هم با الکل رسوب داده شد.
  6. روش SM که در آن از دترجنت برای لیز استفاده شده و روش ستونی هم برای جداسازی DNA استفاده شد.

روش MPY بیشترین مقدار DNA را در مورد کاندیدا داشته ولی با این وجود این گروه تحقیقاتی اشاره کرده‌اند که هیچ یک از روش ها نمی‌تواند کلمه بهترین را داشته باشد لذا  انتخاب روش مناسب بر اساس قارچ و تحقیق متفاوت می‌تواند باشد.

منبع:

Krsek M, Wellington EM. Comparison of different methods for the isolation and purification of total community DNA from soil. Journal of Microbiological Methods. 1999 Dec 31;39(1):1-6.

نوشته شده در

اپیتوپ مالون‌دی‌آلدهید، عامل موثر در التهاب کبدی

بیماری‌های مرتبط با رژیم غذایی مانند بیماری کبد چرب غیر الکلی (NAFLD)، دارای یک عنصر التهابی عمده هستند. با این حال، مسیرهای مولکولی مرتبط با رژیم غذایی که منجر به التهاب می‌شوند، ناشناخته است. در یک مطالعه جدید، دانشمندان مرکز تحقیقاتی CeMM دانشکده مولکولی آکادمی علوم اتریش و دانشگاه پزشکی وین، پروسه‌های التهابی مهمی را در بیماری NAFLD شناسایی کردند. علاوه بر این، مطالعه منتشر شده در Hepatology نشان می‌دهد که مالون‌دی‌آلدهید (MDA) بیومارکر استرس اکسیداتیو، نقش مهمی در بروز NAFLD دارد و می‌تواند توسط آنتی‌بادی‌های طبیعی خنثی شود که به عنوان یک رویکرد جدید در درمان بالقوه این بیماری شایع معرفی می‌شود.

ترکیبی از رژیم غذایی غلط و فقدان ورزش می‌تواند به مشکلات جدی سلامتی منجر شود: در سراسر جهان، موارد چاقی، فشار خون بالا یا مقاومت به انسولین در سطح هشداردهنده قرار دارند. در نتیجه، خطر ابتلا به بیماری‌های مرتبط با التهاب مانند دیابت نوع 2، NAFLD و بیماری‌های قلبی عروقی بر این اساس افزایش یافته است. با این حال، مسیرهای دقیق که عادات غذایی را با التهاب ناشی از آن پیوند دهند تاکنون به خوبی شناخته نشده است.

محققان تنها توانسته‌اند پروسه‌های زیست شناختی را که منجر به التهاب مزمن حاصل از رژیم غذایی غلط در موش‌ها بروز می‌کند را شناسایی کنند علاوه بر این، دانشمندان MDA را یک عامل کلیدی در التهاب کبدی می‌دانند که می‌تواند با آنتی‌بادی‌های طبیعی خنثی شود.

مالون‌دی‌آلدهید مولکول بسیار واکنشی، محصولی از تجزیه چربی و بیومارکر استرس اکسیداتیو است که بر روی سطح سلول‌های مرده در کبد تجمع می‌یابد. این مولکول به طور شیمیایی به پروتئین‌های غشایی و یا فسفولیپید‌ها متصل می‌شود و به این ترتیب اپیتوپ‌های MDA را تشکیل می‌دهد. گروه تحقیقاتی نشان داد که این اپیتوپ‌های MDA باعث ایجاد ترشح سیتوکین و همچنین استخراج لکوسیت‌ها می‌شود و در نتیجه باعث التهاب می‌گردد.

محققان نقش مهم این اپیتوپ‌های MDA را در التهاب کبدی ناشی از رژیم غذایی بررسی کرده‌اند. با تزریق داخل وریدی از یک آنتی بادی MDA خاص که به طور انتخابی به اپیتوپ‌های MDA متصل می‌شود، می‌توان التهاب را در موش‌ها بهبود بخشید. این مطالعه نشان می‌دهد که با بررسی توالی RNA و تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیک داده‌های مربوط به ترجمه، مکانیزم‌های کلیدی در برخی از بیماری‌های شایع را می‌توان بررسی کرد که این یافته‌ها در مدل‌های موش تایید می‌کند که استفاده از آنتی‌بادی‌های خاص برای اپیتوپ‌های MDA یک رویکرد جدید امیدوار کننده برای توسعه استراتژی‌های درمانی می‌باشد.

 

 

منبع:

Busch, C.J.L., Hendrikx, T., Weismann, D., Jäckel, S., Walenbergh, S., Rendeiro, A.F., Weißer, J., Puhm, F., Hladik, A., Göderle, L. and Papac‐Milicevic, N., 2017. Malondialdehyde epitopes are sterile mediators of hepatic inflammation in hypercholesterolemic mice. Hepatology65(4), pp.1181-1195.

نوشته شده در

مواد غذایی ارگانیک و غیر ارگانیک

تحقیقات جدید می گوید: غذاهای ارگانیک و غیرارگانیک ترکیباتی متفاوت هستند. تجزیه و تحلیل جدید بحث درباره ارزش غذایی غذاهای ارگانیک نسبت به غذاهای متعارف را نشان می‌دهد و می‌گوید که محصولات ارگانیک 69٪ بیشتر آنتی اکسیدان‌های خاص دارند. سطح کادمیوم سمی فلز سنگین به طور قابل توجهی پایین تر است.باقی‌مانده‌های آفت‌کش‌ها چهار برابر بیشتر از محصولات ارگانیک یافت می‌شود.

تیم بین المللی کارشناسان دانشگاه نیوکاسل که در بریتانیا رهبری می‌شود، یافته‌های خود را در مجله تغذیه بریتانیا منتشر می‌کند. کارلو لایفرت، استاد کشاورزی زیست محیطی در دانشگاه نیوکاسل، می‌گوید: شواهد قریب به اتفاق نشان می دهد که:” انتخاب مواد غذایی تولید شده با توجه به استانداردهای ارگانیک می تواند منجر به افزایش مصرف آنتی اکسیدان های مطلوب و کاهش تماس با فلزات سنگین سنگین شود. این علاوه بر اهمیت اطلاعات موجود در حال حاضر برای مصرف کنندگان است که تا کنون اشتباه گرفته شده است. ”

پروفسور لايفرت و همكارانش مي‌گويند كه يافته‌هاي آنها نشان مي‌دهد كه با تغيير غذاهاي زراعي و غذاهايي كه از آنها توليد مي‌شود، مردم آنتي اكسيدان‌هاي اضافي مصرف مي‌كنند كه معادل مصرف يك تا دو عدد ميوه و سبزی در روز است. آنها همچنین کمتر از کادمیوم مصرف خواهند کرد، یکی از سه آلاینده فلزی – دو مورد دیگر سرب و جیوه است – که کمیسیون اروپا حداکثر سطح مجاز را در مواد غذایی به آنها داده است. در تجزیه و تحلیل این تیم، سطح کادمیوم محصولات ارگانیک حدود 50 درصد پایین تر از محصولاتی که به طور معمول رشد کرده‌اند، بود.

تولید کننده یک محصول برای واجد شرایط بودن به عنوان “ارگانیک”، مجاز نیست که آن را با مواد شیمیایی مصنوعی محافظت کند یا آن را با کود معدنی خاص (مثلا ترکیبات نیتروژن، کلرید پتاسیم و سوپر فسفات) تامین کند. این به منظور کاهش اثرات زیست محیطی از نیترات و فسفر و جلوگیری از آلودگی آفت کش ها در آب های زیرزمینی است. در عوض، انتظار می رود که تولید کنندگان ارگانیک به طور منظم از کودهای آلی مانند کود و کمپوست برای غنی سازی نیتروژن در خاک بوسیله چرخش محصولات زیتون استفاده کنند و از روش های حفاظت از محصولات غیر شیمیایی مانند چرخش محصول، وجین مکانیکی و کنترل آفات بیولوژیک.

مطالعه سال 2009 – که توسط آژانس استانداردهای غذایی بریتانیا (FSA) سفارش داده شد – اولین بررسی سیستماتیک مربوط به مواد غذایی ارگانیک و غیر غذایی ارگانیک بود. محققان دانشکده بهداشت و گرمسیری لندن به این نتیجه رسیدند که در حال حاضر هیچ مدرکی برای توجیه انتخاب ارگانیک بر مواد غذایی تولید شده بر اساس برتری از تغذیه وجود ندارد.

مطالعه سال 2012 نیز یک بررسی در مورد مواد غذایی ارگانیک و به طور معمول تولید شده بود. محققان دانشگاه دانشکده دانشگاه استنفورد همچنین به این نتیجه رسیده اند که – صرف نظر از “شواهد ضعیف” سطح فنول بالاتر در محصولات آلی – شواهد قابل توجهی وجود ندارد که به مزایای تغذیه ای مرتبط با مصرف غذاهای ارگانیک اشاره شود.

پروفسور لايفرت و همكارانش معتقدند كه مطالعات استنفورد كمتر از نيمي از مقادير مقايسه‌اي را براي بيشتر مواد مغذي محرك سلامت انجام داد. نیمی از مطالعات در تجزیه و تحلیل تحت رهبری نیوکاسل برای تیمی که تحقیق تحت حمایت FSA 2009 انجام داد، در دسترس نبود.

متخصص تجزیه و تحلیل، دکتر گاوین استوارت، مدرس در سنتز شواهد در نیوکاسل افزود: به دلیل حجم بسیار بالایی از اطلاعات موجود، آنها توانستند از روش های آماری مناسب تر برای رسیدن نتیجه گیری قطعی بیشتر در مورد تفاوت بین محصولات ارگانیک و متعارف استفاده کنند.

در همین حال، برخی از کارشناسان در مورد یافته های جدید انتقاد کرده اند. یکی از این‌ها، دکتر آلن دنگور، محقق در زمینه غذا و تغذیه برای سلامت جهانی در دانشکده بهداشت و تنسی پزشکی لندن و اولین نویسنده مقاله FSA 2009، می‌گوید که بررسی جدید، کیفیت داده‌های با کیفیت با داده های بد کیفیت را به نحوی که بسیار “مشکل ساز” است، ترکیب می‌کند و به نظر وی نتایج محققان را به طور قابل توجهی ضعیف می‌کند.

او همچنین می گوید: “تحقیقات جدید بر اهمیت یافته های آن تاکید کرده است؛ زیرا هیچ شواهد خوبی برای حمایت از این ایده وجود ندارد که مصرف آنتی اکسیدان ها و پلی فنل ها مزایای مهمی در سلامت عمومی دارد و شواهد قوی وجود دارد که مصرف بیشتر آنها در رژیم غذایی انسان خطر ابتلا به بیماری قلبی عروقی، سرطان و سایر بیماری های مزمن را کاهش می دهد.