Nem lesz többé lyukas fog?

A fogszuvasodásban kulcsfontosságú enzim szerkezetét és működési mechanizmusát derítették fel a Groningeni Egyetem kutatói. Eredményeik alapján olyan molekulákat lehet majd tervezni, amelyek az enzim működését gátolva megelőzik a fogak kilyukadását. Elvileg nem kell majd mást tenni, mint az illető anyagot beletenni a fogkrémekbe, illetve az édességekbe, cukros ételekbe, italokba.

A glükánszukráz nevű enzimről van szó, amelyet Bauke Dijkstra és munkatársai a szájban és a bélcsatornában élő Lactobacillus reuteriből vontak ki, és vizsgáltak. Az enzimet a baktérium arra használja, hogy az élelmiszerekben lévő cukormolekulából hosszú, ragadós cukorláncot készítsen, amelynek segítségével odatapasztja magát a fogzománchoz. A fogszuvasodások túlnyomó többségéért felelős Streptococcus mutans baktérium szintén „alkalmazza” ezt az enzimet.

A fogzománchoz rögzült baktériumok az ételekben lévő cukrot fermentációval bontják, melynek során savak keletkeznek. Ezek a savak kioldják a kalciumot a fogzománcból, ezért lyukadnak ki a fogak.

A kutatók kristályos formában is előállították az enzimet, és fehérjekrisztallográfiával pontosan meghatározták térszerkezetét, valamint azt, hogy a bonyolult molekula mely részei felelősek a ragasztó „legyártásáért”, azaz hol helyezkednek el az aktív centrumok.

A glükánszukráz pontos megismerése minden bizonnyal lehetőséget teremt arra, hogy olyan molekulákat tervezzenek, amelyek gátolják működését.

Vujičić-Žagar, Andreja – Pijning, Tjaard – Kralj, Slavko et al.: Crystal Structure of a 117 kDa Glucansucrase Fragment Provides Insight into Evolution and Product Specificity of GH70 Enzymes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA.
2010; DOI: 10.1073/pnas.1007531107

A marihuána és az immunrendszer

Régóta ismert, hogy a marihuána gátolja az immunrendszer működését, és a végeredmény meglehetősen ellentmondásos: egyfelől kedvező hatással van a gyulladásos betegségekre, másfelől növeli a fertőzések kockázatát.

Amerikai kutatók most felfedezték a mechanizmust, amely megmagyarázhatja ezeket a jelenségeket. Prakash Nagarkatti és munkatársai (University of South Carolina School of Medicine) a kannabiszok legfontosabb hatóanyagát, a delta-9-tetrahydrocannabinolt (THC) egerekbe fecskendezték. Azt tapasztalták, hogy a THC aktiválta az immunsejtek felszínén lévő CB1- és CB2-receptorokat, így az immunrendszer olyan sejtjei váltak igen aktívvá – az ún. mieloid eredetű szuppresszor sejtek –, amelyek kulcsszerepet játszanak az immunrendszer lecsendesítésében. Abban, hogy „akciók” után az immunrendszer mindig visszatérjen a normális kerékvágásba.

A CB1- és CB2-receptorok egyébként szinte valamennyi sejtünk felszínén jelen vannak, és eredeti feladatuk egyáltalán nem az, hogy lehetővé tegyék a marihuána hatáskifejtését. Ezek funkciója a szervezet belső marihuánaszerű anyagainak, az ún. endokannabinoidoknak a fogadása, amelyekről az elmúlt években kiderült, hogy nemcsak az agyi jutalmazási pályák működését befolyásolják, hanem az agyon kívüli receptorok révén jelentős szerepük van a testsúly, a zsír- és cukoranyagcsere szabályozásában.

Nagarkattiék szerint felfedezésük alapján érdemes lenne megvizsgálni a THC gyógyszerként való alkalmazását olyan betegségek kezelésében, amelyeknél az immunrendszer gátlására van szükség. Például szervátültetések után a kilökődések megelőzésére alkalmazott immungátlásban, illetve gyulladásos betegségek kezelésében.

Hegde, Venkatesh L. – Nagarkatti, Mitzi – Nagarkatti Prakash S.: Cannabinoid Receptor Activation Leads to Massive Mobilization of Myeloid-Derived Suppressor Cells with Potent Immunosuppressive Properties. European Journal of Immunology. December 2010. 40, 12, 3358–3371. DOI: 10.1002/eji.201040667

Az elhanyagolt cukorbaj árt az agynak

Néhány éve fedezték fel, hogy az inzulinháztartás zavara hozzájárulhat az idegrendszeri degeneratív betegségek, például Alzheimer-kór kialakulásához. Ennek egyik magyarázata, hogy a rosszul szabályozott vércukorszint megváltoztatja az agyban a koleszterin szintéziséhez szükséges gének működését, így az agy nem jut elég koleszterinhez – állítják új eredményeik alapján a bostoni Harvard Egyetem kutatói.

Ronald Kahn munkatársaival egyes, illetve kettes típusú cukorbetegségben szenvedő, valamint egészséges patkányok agyában vizsgálta bizonyos gének kifejeződését. A diabeteses állatok hipotalamuszában a koleszterin szintézisében alapvető szerepet játszó gének huszonöt százalékkal alacsonyabb szinten működtek, mint az egészségesekében. Mivel a koleszterin nélkülözhetetlen az idegsejtek kommunikációjához, az elhanyagolt vércukorszint bizonyára árt az agynak, és pusztító mechanizmusok kialakulásához vezethet – állítják a Harvard kutatói.

Suzuki, Ryo – Lee, Kevin – Jing Enxuan et al.: Diabetes and Insulin in Regulation of Brain Cholesterol Metabolism. Cell Metabolism. 1 Dec. 2010. 12, 6, 567–579.

Altatószerek és a felmelegedés

Újabb gázokról derült ki, hogy jelentős mértékű üvegházhatásuk miatt hozzájárulhatnak a globális klímaváltozáshoz. Amerikai és dán légkörkémikusok és aneszteziológusok szerint a műtéti altatásokhoz használt inhalációs anesztetikumok üvegházhatása a szén-dioxidénak akár több mint ezerszerese is lehet. Természetesen a felhasznált mennyiség viszonylag kicsi: a kutatók becslése szerint a légkörbe jutó gázok összesen akkora hatást okozhatnak, mint egy szénnel fűtött hőerőmű vagy mint egymillió személygépkocsi.

Három, gyakran használt szert, az isoflurant, a desflurant és a sevoflurant vizsgálták. Kémiailag mindhárom halogénezett szerves vegyület, ugyanúgy, mint a hírhedt ózonpusztító freon család tagjai. A kutatók szerint jelentős különbség van a három altatószer üvegházhatása között, ezért – ha csak nincs valami orvosi indok más altatószer használatára – mindig a sevoflurant kellene alkalmazni. Ennek üvegházhatása csak 210-szerese a szén-dioxidénak.

Sulbaek Andersen, Mads Peter – Sander, Stanley P. – Nielsen, Ole J. – Wagner, D. S. – Sanford, T. J. Jr, Wallington, T. J.: Inhalation Anaesthetics and Climate Change. British Journal of Anaesthesia. 2010. 105, 6, 760–766. doi:10.1093/bja/aeq259

Energiatakarékos cápák

Tengerkutatók négy éven át a Földön jelenleg élő legnagyobb testű halak, a cetcápák (Rhincodon typus) mozgásáról gyűjtöttek adatokat Nyugat-Ausztrália partjainál. Eredményeiket és elemzésüket egy nemrég megjelent tanulmányban tették közzé.
Több száz egyedet figyeltek meg, és tizenkettőre érzékelőket is szereltek, melyek jeladókon keresztül adatokat küldtek a cápák mozgásáról, a különböző irányú gyorsulásokról, illetve arról, hogy milyen mélyen kószálnak, és mennyi ott a hőmérséklet.
Az állatok haladáshoz szükséges energiafelhasználásának hatékonysága függ a haladás sebességétől. Egy adott távolság megtételéhez szükséges energia a sebesség függvényében U-alakú görbe mentén változik, minden fajnál van egy rá jellemző optimális sebesség. A madarak és a halak esetében, azaz a három dimenzióban mozgó állatoknál a függőleges irányú mozgás is befolyásolja az energiafelhasználást.
A cápákra a vízben nagyobb nehézségi, mint felhajtóerő hat, azaz a vízben is van „súlyuk”. Emelkedéshez tehát intenzíven használniuk kell uszonyaikat. A mért adatok alapján a kutatók megállapították, hogy a vízben történő függőleges irányú mozgáskor a cápák energiafelhasználásukat ravasz stratégiával optimalizálják. Emelkedés közben az emelkedés meredekségével nő ugyan az energiafelhasználás, viszont ezt kompenzálandó, az emelkedés szögét a legkedvezőbbre választják. Nem akármilyen szögben emelkednek, hanem alapvetően kétféle emelkedési mozgásmódot használnak: az egyik egy lapos emelkedés, amely a vízszintes irányú haladásra, a másik pedig egy meredekebb emelkedés, amely a függőleges irányú haladásra van „optimalizálva”.
A cápák – a madarakhoz hasonlóan – tudnak siklani is, azaz képesek a nehézségi erőt vízszintes irányba való haladáshoz használni. Méréseikkel az amerikai kutatók most kimutatták, hogy siklás közben a vízszintes irányú haladáshoz gyakorlatilag nem használnak energiát.

Gleiss, Adrian C. – Norman, Brad – Wilson Rory P.: Moved by that Sinking Feeling: Variable Diving Geometry Underlies Movement Strategies in Whale Sharks.
Functional Ecology. 2010.
doi: 10.1111/j.1365-2435.2010.01801.x