Była sobie otyłość. Część 2 - DolinaBIOtechnologiczna.pl

Była sobie otyłość. Część 2: Wstęp
do genetyki otyłości.
Jak już pisaliśmy w poprzednim odcinku przyczyną otyłości oprócz
dodatniego bilansu energetycznego są uwarunkowana genetyczne,
zaburzenia wewnątrzwydzielnicze czynności gruczołów, uszkodzenie
podwzgórza oraz wpływ niektórych leków. Otyłość może również wystąpić
po urodzeniu z powodu lepszej przyswajalności pokarmu oraz wzrostu
łaknienia. Pojawia się wtedy jako rekompensata niedożywienia płodu.
Przekarmianie sprzyja rozwojowi otyłości, jednakże istnieje uwarunkowana
genetycznie otyłość tzw. hiperplastyczna (rozrostowa), związana ze zwiększeniem
liczby adipocytów. Ten typ otyłości może również być wynikiem przekarmiania w
dzieciństwie i nie jest zbytnio podatny na odchudzanie.
Intensywne badania nad otyłością wykazały, iż kluczową rolę w patogenezie
otyłości odgrywają czynniki genetyczne. Wyodrębniono 5 genów, które zaliczane
są do tzw. genów otyłości:
-gen ob (obese) – gen leptyny;
-gen db (diabetes) – gen receptora leptyny;
-gen fat –gen karboksypeptydazy E;
-gen agouti – gen peptydu agouti, antagonisty receptora melanotropowego;
-gen tub – gen białka tubby.
Z praktycznego punktu widzenia genetyczne przyczyny otyłości podzielono na:
-Mutacje pojedynczego genu skojarzone z otyłością;
-Mutacje wielogenowe.
Do mutacji pojedynczego genu zalicza się przede wszystkim:
-polimorfizm genu receptora melanokortyny- 4;
-mutacje w genie POMC i agouti;
-mutacje genu receptora dopaminy D4;
-mutacje genów kodujących czynniki stymulujące termogenezę;
-mutacje genów leptyny i receptora leptyny.
Przedstawiamy część 2 cyklu o otyłości..
W następnej części….: polimorfizm genu MC4R oraz mutacje w genie POMC i
agouti jako jedne z przyczyn zaburzeń gospodarki lipidowej.
Była sobie otyłość. Część 1: Typy
otyłości.
Była sobie otyłość. Część 1: Typy otyłości.
Otyłość i nadwaga są problemem zdrowotnym współczesnego społeczeństwa.
Szczególnie zagrożone są kraje ekonomicznie rozwinięte, gdzie obserwuje się
wyraźne tendencje wzrostowe tego zjawiska. Także w Polsce z roku na rok
zwiększa się liczba osób otyłych. Najnowsze dane mówią, że 61% mężczyzn i 50%
kobiet w Polsce cierpi na nadwagę lub otyłość. Polacy szybko gonią liderów
otyłości (USA i Meksyk).
I’m fat, but I’m thin inside.
Has it ever struck you
that there’s a thin man
inside every fat man?
George Orwell
Należy podkreślić, że z problemem otyłości ludzkość zetknęła się już w epoce
kamiennej. Liczne dzieła sztuki są dowodem na jej istnienie od zawsze.
Doskonałym przykładem jest figurka Wenus z Willendorf pochodząca sprzed 24
tysięcy lat. Podobne dowody z różnych okresów rozwoju ludzkości znaleziono w
Europie, na Bliskim Wschodzie i w Azji. Wierzono, że noszenie w okresie głodu
figurek, przedstawiających otyłych, może przywrócić czasy obfitości. Otyłość w
tamtych czasach wiązała się z walką o przetrwanie. Zjawisko jej powstawania
tłumaczy biologia ewolucyjna, która zakłada, że dobór naturalny preferował
osobniki z genami „ciułania” tzn. z genami odpowiadającymi za magazynowanie
tłuszczu po każdym posiłku. Umożliwiały one przetrwanie okresów głodu, które
zdarzały się dość często. Obecnie ta adaptacja stała się obciążeniem. W czasach
dobrobytu łatwo osiągnąć dodatni bilans energetyczny, leżący u podstaw otyłości.
Przyjmuje się, że w 90% przypadków otyłość spowodowana jest przekarmianiem i
biernym trybem życia, a pozostałe 10% ma swoje korzenie w zaburzeniach
nerwowych czy hormonalnych. Nie bez znaczenia pozostaje jednak podłoże
genetyczne otyłości. Szacuje się, że jeżeli rodzice są otyli, prawdopodobieństwo
otyłości u dzieci wynosi 80%, gdy jedno z rodziców – 40%. Bez wątpienia otyłość
jest zjawiskiem wieloczynnikowym.
Istnieje wiele podziałów otyłości.
1. Wg kryterium rozmieszczenia tkanki tłuszczowej wyróżniamy otyłość typu
brzusznego (androidalną) określaną jako „jabłkowa” oraz pośladkową
(gynoidalną) mianowaną nazwą „gruszkowa”.
2. Ze względu na etiologię otyłość dzielimy na
a) otyłość endogenną:
-podwzgórzową, związaną z zabiegami lub urazami mózgu;
-genetyczną, związaną z różnymi zaburzeniami objawiającymi się jako zespoły
metaboliczne np. otyłość sprzężona z chromosomami płciowymi;
-endokrynologiczną, wynikająca z zaburzeń wydzielania niektórych hormonów;
-psychosomatyczną, będąca wynikiem nieprawidłowej reakcji człowieka na stres;
b) otyłość egzogenną:
-pokarmową zwaną alimentacyjną, której głównym bodźcem aktywacyjnym jest
przekarmianie i spożywanie zbyt dużej ilości wysokoenergetycznego;
-wynikającą z braku aktywności fizycznej z różnych przyczyn np. starości,
niepełnosprawności, niemożności poruszania się;
-polekową, w której w wyniku przyjmowania niektórych leków
np.kortykosteroidów, pochodnych estrogenu, dochodzi do wzrostu apetytu (tzw.
przyczyny jatrogenne).
3. Kolejny podział otyłości zwany patogenetycznym podziałem Meyera
wyróżnia otyłość:
–regulacyjną, gdzie nadmierne łaknienie wynika zazwyczaj z uszkodzenia
międzymózgowia. Dochodzi do hiperinsulinemii i rozwoju zjawiska wtórnego,
jakim jest nadmierna synteza tłuszczu depozytowego;
–metaboliczną, w której czynnikiem pierwotnym jest nieprawidłowość przemiany
tłuszczowej, bądź węglowodanowej w tkankach organizmu, wywołana defektem
genetycznym. W tym przypadku modelem otyłości jest zespół genetyczny
tłuszczowo-hiperglikemiczny u myszy. Tkanka tłuszczowa w nadmiarze produkuje
kwasy tłuszczowe z octanów, nawet w stanie głodu, podczas całkowitej
niewrażliwości na rozpoczęcie lipolizy pod wpływem adrenaliny. Towarzyszy temu
stała hiperglikemia, chociaż dochodzi do przerostu wysp trzustkowych.
Przedstawiamy część 2 cyklu o otyłości..
W następnej części….: podstawy genetyczne otyłości.
Pakiet onkologiczny. Ministerstwo
rozpoczęło prace nad zmianami.
Ministerstwo Zdrowia rozpoczęło prace nad zmianami w pakiecie
onkologicznym.
Jak podał rzecznik resortu Krzysztof Bąk przygotowywana jest m.in. nowelizacja
rozporządzenia w sprawie świadczeń gwarantowanych z zakresu leczenia
szpitalnego. Przygotowano już projekt rozporządzenia w sprawie wzoru karty
diagnostyki i leczenia onkologicznego. Zmiany pozwolą na leczenie łagodnych
nowotworów centralnego układu nerwowego, niektórych nowotworów układu
krwiotwórczego i chłonnego w ramach szybkiej terapii onkologicznej. O 20 proc.
zwiększyć ma się też stawka dla placówek AOS, jeśli będą one diagnozować
pacjentów w ciągu siedmiu tygodni.
Zmiany zakładają też m.in. dopuszczenie nowych świadczeniodawców w pakiecie
w drodze konkursów uzupełniających, stworzenie możliwości finansowania
badania PET poza stawką ryczałtową, stworzenie nowych pakietów
diagnostycznych, rozszerzenie listy świadczeń szpitalnych, które będą stosowane
bez limitu, np. radioterapii paliatywnej oraz usprawnienie systemu
informacyjnego kart diagnostyki i leczenia onkologicznego np. poprzez możliwość
wypełniania kart w ciągu 3 dni od wizyty.
Rozporządzenia te są obecnie na etapie uzgodnień wewnętrznych w resorcie
zdrowia, następnym etapem będą konsultacje publiczne, po których zostaną
wprowadzone w życie.
Przedstawiamy część 2 cyklu o otyłości..
Westgard:
czy
diagnostyka
molekularna nauczy się na błędach
analityki ogólnej?
Jakość w diagnostyce molekularnej to temat bardzo gorący, wzbudza
emocje nie tylko w Polsce, ale na całym świecie. Zwrócili nań uwagę także
Westgardowie. Co syn prof. Westgarda, największego autorytetu w
dziedzinie kontroli jakości w diagnostyce, ma do powiedzenia na temat QC
w biologii molekularnej?
Sten Westgard, syn słynnego autora „reguł Westgarda” stosowanych w większości
dobrych laboratoriów, jest autorem niezwykle cennego serwisu internetowego
„Westgard QC”, w którym ostatnio poruszył temat kontroli jakości w diagnostyce
molekularnej. Jest to temat trudny, gdyż wiele metod molekularnych w ogóle nie
pasuje do schematów kontroli jakości ogólnie przyjętych jako złoty standard. O ile
powoli oswajane są pomiary ilościowe i jakościowe w wirusologii molekularnej, o
tyle cała sfera rzadkich chorób dziedzicznych i genetycznych defektów nabytych
pozostaje swoistą terra incognita.
Przede wszystkim nie istnieją produkowane i dystrybuowane odgórnie kontrole
jakości-o czym boleśnie przekonujemy się także w Polsce. Wg kryteriów QC
opracowanych w Stanach, każdy mierzony analit powinien być odnoszony do
przygotowanego na zewnątrz laboratorium, wystandaryzowanego materiału
referencyjnego. Co więcej, jeżeli analitów mierzone jest naraz więcej, każdy z nich
musi mieć swoją kontrolę odniesienia.
Westgard jr. powołuje się na artykuł państwa C. Rundella i J. Gordon, w którym
autorzy zwracają uwagę na najnowocześniejsze zdobycze biologii molekularnej:
na techniki mikromacierzy i sekwencjonowania genomowego, w których ilość
różnych mierzonych analitów jest tak ogromna, że sam pomysł zastosowania
kontroli dla każdego z nich wydaje się śmieszny i niedorzeczny.
Westgard zauważa także, że sprawdzone i stosowane od lat sposoby kontroli
jakości w laboratorium molekularnym są bardzo racjonalne, a nawet
wystarczające w diagnostyce. Twierdzi on również, że przestawianie się na siłę z
tych sprawdzonych sposobów kontroli jakości na odgórnie nakazane metody
stosowane w analityce ogólnej (nie przystające do realiów diagnostyki
molekularnej) to ślepa uliczka, która zaowocuje „powielaniem błędów chemii
klinicznej”
Autor wskazuje także na inny aspekt kontroli jakości, który nie przystaje do
realiów diagnostyki molekularnej: kryterium 2SD (2x odchylenie standardowe)
jako kryterium jakości wyniku badania materiału kontrolnego. Np. Real-Time PCR
częstokroć operuje na wartościach istotnych klinicznie w skali log10, co sprawia
że dwukrotna zmiana poziomu transkryptu nie jest traktowana jako znacząca, co
więcej oznaczać może brak zmian istotnych diagnostycznie. Dlatego w podobnych
przypadkach należałoby przemyśleć rozluźnienie kryterium 2SD.
Jak wiemy z wypowiedzi Pani Prezes Krajowej Izby Diagnostów, dla
ustawodawcy chemia kliniczna jest szablonem i modelem, wobec którego
są tworzone standardy jakości także w genetyce molekularnej. Artykuł p.
Westgarda i cytowanych przez niego profesjonalistów w dziedzinie QC
dowodzi, że jest to karygodny błąd, który nie tylko nie poprawi sytuacji,
ale może powielić błędy, które zostały już kiedyś popełnione, opóźniając
tym samym zarówno rozwój jak i nadzór nad jakością oznaczeń
molekularnych!
Przedstawiamy część 2 cyklu o otyłości..
Źródło:
Westgard QC
Medical Laboratory Observer
Marzena Wojtaszewska
Letnie praktyki badawcze – nabór
uzupełniający!
Ogłoszono nabór uzupełniający na XI Letnie Praktyki Badawcze. W
ramach wielodyscyplinarnych praktyk wyłonieni w konkursie studenci i
doktoranci z różnych uczelni i kierunków – nauki ekonomiczne, techniczne
i ścisłe – kolejny raz stworzą interdyscyplinarny zespół poświęcony
rozwikłaniu naukowych problemów postawionych przez dynamiczny świat
biznesu.
Aby dołączyć do zespołu praktykantów, należy przesłać aplikację (krótkie CV, list
motywacyjny oraz rekomendację od pracownika naukowego/pracodawcy) na
adres: [email protected].
Szczegółowe
informacje
można
znaleźć
na
stronie: http://www.praktyki.ibspan.waw.pl/
Przedstawiamy część 2 cyklu o otyłości..
Konferencja – terapia fagowa i
szczepionki nieswoiste
W Krakowie, 22 maja 2015 r. (piątek) w godz. 10:00-14:00 odbędzie się
konferencja naukowo – szkoleniowa: „Postępy w profilaktyce i leczeniu
zakażeń bakteryjnych: terapia fagowa i szczepionki nieswoiste jako
alternatywa dla antybiotyków”. Wydarzenie odbędzie się w Katedrze
Chorób Wewnętrznych UJ CM w Krakowie.
Głównym celem konferencji jest nakreślenie narastającego problemu
lekooporności bakterii, która jawi się jednym z największych wyzwań
współczesnej medycyny. Eksperci, organizacje międzynarodowe, periodyki
naukowe i medyczne alarmują o tym zagrożeniu wzywając do podjęcia
niezbędnych działań i badań naukowych aby mu przeciwdziałać.
Podczas spotkania dowiecie się jakie są aktualne możliwości wykorzystania
wirusów bakteryjnych – bakteriofagów oraz szczepionek nieswoistych w leczeniu
antybiotykoopornych zakażeń bakteryjnych.
Wydarzenie organizowane jest przez Ośrodek Terapii Fagowej Centrum
Medycznego Instytutu Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN we
Wrocławiu we współpracy z Instytutem Biotechnologii Surowic i
Szczepionek BIOMED S.A. w Krakowie. Konferencja jest okazją do
wysłuchania wykładów zaproszonych gości oraz lekarzy pracujących w Ośrodku
Terapii Fagowej i jego krakowskiej filii.
Lekarze otrzymają 4 punkty edukacyjne.
Przedstawiamy część 2 cyklu o otyłości..
Termin: 22 maja 2015 r. (piątek) godz. 10:00-14:00
Miejsce: sala wykładowa II Katedra Chorób Wewnętrznych UJ CM im. prof.
Andrzeja Szczeklika Szpital Uniwersytecki przy ul. Skawińskiej 8 w Krakowie.
Rejestracja elektroniczna dla lekarzy: http://mp.pl/biomed/terapiafagowa
Informacja o konferencji i zapisach dla uczestników niebędących lekarzami: tel.
71 370 99 01, e-mail [email protected].
PROGRAM: http://www.biomed.pl/resources/plakat_konferencja_22.05.2015.pdf
Konferencja
LTSAM
i
I
Ogólnopolskie
Symulacje
Diagnostyczne
Lubelskie Towarzystwo Studentów Analityki Medycznej zaprasza na III
Ogólnopolską Konferencję LTSAM oraz I Ogólnopolskie Symulacje Diagnostyczne
(29-31 maja). Konferencja odbędzie się 30-31 maja 2015 roku w auli Collegium
Anatomicum przy ul. Jaczewskiego 4. III Konferencja LTSAM poświęcona jest
diagnostyce laboratoryjnej oraz naukom pokrewnym. Więcej informacji na temat
Konferencji i I Ogólnopolskich Symulacji Diagnostycznych znajdą Państwo na
stronie internetowej http://ltsamum.wix.com/iiikonferencjaltsam
Przedstawiamy część 2 cyklu o otyłości..
Kolejny sukces zespołu profesora
Lubińskiego
Zespół profesora Jana Lubińskiego ze Szczecina opublikował w czasopiśmie „The
Lancet” doniesienie na temat skutków mutacji genu PALB2 w rakach piersi.
Mutacje tego odkrytego w 2007 roku genu, w raku piersi są związane z bardzo
niekorzystnym rokowaniem. Według szacunków nosicielkami mutacji
dziedzicznych PALB2 jest aż 50 tysięcy Polek. Tylko tylko 30 procent chorych na
raka piersi z mutacją PALB2 ma szansę na 10-letnie przeżycie. Test opracowany
przez szczeciński zespół jest kolejnym, po analizie mutacji konstytutywnych
BRCA1 i RCQL, badaniem proponowanym pacjentkom dziedzicznie obciażonym
rakiem piersi.
Źródło:
http://www.thelancet.com/journals/lanonc/article/PIIS1470-2045(15)70142-7/abstr
act
Przedstawiamy część 2 cyklu o otyłości..
Wymiana naukowa
2016-2018
z
Austrią
Trwa nabór wniosków w ramach wymiany osobowej z Austrią na lata
2016-2018 – konkurs dotyczy wszystkich dziedzin nauki. Zasady konkursu
dopuszczają zgłaszanie wniosków z wszystkich dziedzin nauki. Zgłaszane projekty
muszą trwać od 1 maja 2016 r. do 30 kwietnia 2018 r.
Szczegółowe informacje o naborze wniosków można znaleźć na stronie
internetowej MNiSW
Przedstawiamy część 2 cyklu o otyłości..
Co
wiemy
o
fluorescencyjnych
białkach
Najlepiej znanym białkiem fluorescencyjnym jest białko zielonej
fluorescencji (ang. Green Fluorescent Protein, GFP), które w 1962 roku
zostało wyizolowane z meduzy Aequorea victoria przez Osamu Shimomurę.
Przez pierwsze 30 lat od momentu odkrycia tego białka budziło ono
zainteresowanie jedynie niewielkiej garstki naukowców, którzy zajmowali
się badaniami luminescencji organizmów morskich. Jednak największą
uwagę uzyskało w 1992 roku, kiedy poznano jego podstawową strukturę
oraz w 1994 roku kiedy użyto go po raz pierwszy jako znacznik
fluorescencyjny do znakowania in vivo [1].
GFP jest niewielkim białkiem o masie 25,9 kDa. Tworzy ono strukturę beta-baryłki
głównie z dwurzędowych struktur beta-harmonijek. Chromofor znajdujący się w
środku struktury baryłki zbudowany jest z trzech aminokwasów: Ser65-Tyr66Gly67, poddanych posttranslacyjnej cyklizacji i oksydacji [3].
Źródło:
Wikimedia
Commons, autor: Richard
Wheeler, licencja: CC BYSA 3.0
Ryc. 1. Struktura przestrzenna GFP
Coraz częstsze stosowanie GFP spowodowało, że zaczęto poszukiwać jego
ulepszonych wariantów. Wprowadzane modyfikacje polegały głównie na:
zmniejszeniu tendencji do oligomeryzacji i wrażliwości na pH, rozszerzeniu zakresu spektralnego, zwiększeniu intensywności fluorescencji i fotostabilności białka,
a także przyspieszeniu dojrzewania chromoforu [3]. Białka fluorescencyjne oraz
chromoproteiny z rodziny GFP składają się z 220-240 aminokwasów (25kDa). Ich
struktura jest podobna do GFP i różni się jedynie w obrębie chromoforu w pozycji
65. Struktura baryłki jest stabilizowana poprzez wiele interakcji
niekowalencyjnych, które zapewniają bardzo wysoką stabilność termiczną oraz
odporność na proteolizę dzięki denaturacji chemicznej [1]. Przykładami są białka
fluorescencyjne emitujące światło w różnych zakresach spektralnych poprzez
wprowadzenie przypadkowych mutacji w GFP np. BFP (blue fluorescent protein)
w zakresie niebieskim, CFP (cyan fluorecent protein) w niebiesko-zielonym oraz
YFP (yellow fluorescent protein) w żółtym. Natomiast EGFP (enhanced green
fluorescent protein) uzyskano wymieniając dwa aminokwasy w obrębie
chromoforu GFP. Białko to wykazuje znacznie wyższą (ponad 35 razy)
intensywność fluorescencji w porównaniu do GFP oraz obniżoną tendencję do
agregacji w 37°C [3]. Białka fluorescencyjne odkryto również w naturalnych
źródłach, między innymi od koralowcach, ukwiałach, meduzach, skorupiakach, a
nawet najprostszych strunowcach [2].
Aktualnie GFP oraz jego pochodne są wykorzystywane w wielu badaniach
organizacji oraz funkcjonowania systemów życiowych. Interakcja między białkami
w organizmie a białkami fluorescencji pozwala zaobserwować m. in. ich
lokalizację, ruch, obroty a nawet ich „starzenie się”. Kwasy nukleinowe mogą być
również znakowane poprzez RNA lub DNA. Białka fluorescencyjne ukierunkowane
do organelli komórkowych poprzez białka sygnałowe umożliwiają wizualizację
między innymi ich morfologii, syntezy i rozszczepienia oraz segregacji podczas
podziału komórki. Są one również niezbędnymi narzędziami do znakowania
pojedynczych komórek oraz tkanek, dzięki czemu można obserwować ich
morfologię, położenie i ruch (np. podczas rozwoju embrionalnego lub
tumorogenezy) oraz ich etapy mitotyczne. Znakowane mogą być również całe
organizmy, w celu odróżnienia tych transgenicznych od naturalnie występujących,
oraz dla celów całkiem nienaukowych np. akwarium z kolorowymi rybkami lub
zwierzęta domowe w nietypowych kolorach [1].
Źródło:
Wikimedia
Commons, autor Nathan
Shaner, licencja CC BY-SA
3.0
Ryc.2. Plaża w San Diego narysowana żywymi bakteriami z mutacjami
odpowiadającymi ośmiu różnym kolorom białek fluorescencyjnych (
pochodzących z GFP i dsRed)
Główną zaletą białek fluorescencyjnych jest możliwość prowadzenia obserwacji
innych białek, kompleksów oraz określonych fragmentów chromosomów w żywej
komórce w czasie rzeczywistym, oraz brak toksycznego wpływu na bakterie i
organizmy eukariotyczne. Główną natomiast wadą GFP jest tendencja do
tworzenia nierozpuszczalnych agregatów, zwłaszcza w wyższych temperaturach, a
fuzja z GFP może zaburzać natywną strukturę analizowanego białka [3].
Opracowano wiele technik, które wykorzystują znaczniki fluorescencyjne: metody
BiFC i FRET są wykorzystywane do obserwacji oddziaływań białkowych w
komórce w czasie rzeczywistym, a FRAP (fluorescence recovery after
photobleaching) jest techniką pozwalającą na badanie dynamiki białek w
komórkach. Metoda ta polega na wygaszeniu fluorescencji we fragmencie
struktury subkomórkowej, która zawiera znakowane fluorescencyjnie białko [3].
W 2008 roku Osamu Shimomura, Martin Chalfie i Roger Tsien otrzymali
nagrodę Nobla za odkrycie i rozwój białka zielonej fluorescencji. Ich
dokonania umożliwiły udoskonalenie technik fluorescencyjnych, co
wpłynęło na bardziej szczegółowe odkrycia w zakresie badania komórki.
Poznano strukturę wewnętrzną komórki bakteryjnej, dzięki czemu obalono
wcześniejszą teorię, iż nie posiada ona struktur subkomórkowych.
Techniki te wykorzystywane są również w mikrobiologii oraz w medycynie.
Agnieszka Staniczek
Piśmiennictwo:
1. Chudakov DM. et al. Fluorescent Proteins and Their Applications in Imaging
Living Cells and Tissues. Physiol Rev, 2010; 90: 1103-1163.
2. Wiedenmann J. et al. Fluorescent Proteins for Live Cell Imaging: Opportunities,
Limitations, and Challenges. Life, 2009; 61, 11: 1029-1042.
3. Donczew M. i wsp. Odsłona tajemnic komórki bakteryjnej – zastosowanie
nowych technik mikroskopii fluorescencyjnej. Postępy Hig Med Dosw, 2011; 65:
114-123.