Samobójstwo w świecie komórek- apoptoza.

W obliczu zerwania między Koreą Północną i Południową traktatu o nieagresji i zapowiadającej się, nieuniknionej drugiej wojny koreańskiej w powietrzu zawisł mi w pokoju temat śmierci. Stwierdziłem, że śmierć sama w sobie jest bardzo ciekawa i dziwna, ale jeszcze dziwniejsza robi się na poziomie komórki. Chciałbym wam przybliżyć tą tematykę, ponieważ jest ona bardzo dziwaczna. Domyślam się, że mało ludzi zastanawiało się nad tym czy komórka może umrzeć, albo czy jej pojedyncze elementy trafiają na śmietnik. W sumie, zapewne mało ludzi zastanawiało się czym w ogóle jest śmierć, której definicja jest tak niejasna (w sumie nie istnieje) jak (nie)definicja życia. Zanim przejdę do sedna sprawy, spróbujmy na potrzeby tego artykułu zdefiniować sobie śmierć, a przy okazji zobaczymy i przekonamy się, że nie jest to takie łatwe.

W dawniejszych czasach za śmierć uważano moment, w którym osoba nie wykazywała się czynnością oddechową, ani krążeniową. Wraz z rozwojem medycyny okazało się, że mimo tego, że człowiek sam nie jest w stanie oddychać, ani jego serce samo z siebie nie bije, za pomocą maszyn można robić to za niego- oczywiście definicja śmierci musiała się zmienić. Uznano więc, że za śmierć człowieka uznaje się moment w którym następuje śmierć mózgu. Jest to dość nieprecyzyjne pojęcie, bo niby jak je rozumieć? Czy w jednej chwili zanika tylko aktywność chemiczna między synapsami, czy w momencie umierają wszystkie komórki nerwowe? Ponieważ udało się dojść do wniosku, że śmierć mózgu nie oznacza śmierci jego komórek, uznano, że „stan” śmierci oznacza śmierć pnia mózgu. Dalej definicja jest niejasna, ponieważ śmierć pnia mózgu też nie oznacza, że wszystkie jego komórki w tej samej chwili przestają pracować. Obecnie uznaje się, że śmierć pnia mózgu i mózgu to moment w którym nie są one w  stanie podtrzymywać ciała przy życiu, nie reagują na żadne bodźce. Prościej niż ułożenie definicji śmierci jest podanie jej objawów tj. ustanie krążenia, ustanie oddychania, ochłodzenie skóry, brak reakcji na bodźce, bladość ciała, oraz inne symptomy, które definitywnie świadczą o „martwości” osobnika (wcześniejsze nie są jednoznaczne z byciem martwym) tj. plamy opadowe, wysychanie pośmiertne rogówki, gnicie. Wniosek z tego taki, że gdy zobaczysz człowieka, który nie oddycha i nie reaguje na bodźce, to nie możesz być pewny, czy on żyje czy nie, ale gdy zobaczysz u niego plamy opadowe, albo wyschniętą rogówkę- możesz być pewny, że jemu już nic nie pomoże.

Jak to się ma do śmierci komórki? Nijak. Patrząc na komórkę raczej ciężko u niej stwierdzić braku oddechu, braku krążenia, plamy opadowej czy bladości ciała. Trzeba szukać dalej. Czy śmierć komórki jest śmiercią, czy też samobójstwem. Wszystko wskazuje na to, że komórki jeśli nie są zabijane, to same się zabijają.

Apoptoza, bo o tym mowa, jest planowaną, zaprogramowaną śmiercią komórki. Gdy komórka „dojdzie do wniosku” że jest już zbędna, albo, że na jej miejsce powinny wejść inne komórki, „otwiera” ona odpowiedni „program” i po prostu sama się unicestwia, bez szkody dla organizmu. Chciałbym przyjrzeć się temu zjawisku i jego mechanizmom, które są bardzo ciekawe i zawiłe.

Proces samobójstwa z perspektywy komórki jest skomplikowany i wymagający integracji wielu genów, białek i procesów. Proces z uwagi na jego charakter jest bardzo endoergiczny, a czas potrzebny na całkowite unicestwienie komórki wynosi od kilku godzin do nawet kilku dni. Na początku przyjrzyjmy się temu co dzieje się z poszczególnymi elementami komórki w momencie zadecydowania o samobójstwie. Później przyjrzymy się dogłębniejszym mechanizmom samego procesu.

W momencie, gdy komórka poddaje się eutanazji zaczyna się obkurczać i traci kontakt z otaczającymi ją komórkami. W końcowym etapie, gdy z komórki pozostają jedynie resztki, komórki sąsiednie wchłaniają je. Błona komórki zachowuje swoją integralność, ale zaczyna się fragmentować, co prowadzi do powolnego dzielenia komórki na ciałka apoptyczne. Organelle komórkowe nie ulegają istotnym zmianom. Ich cytoplazma obkurcza się- prowadzi to do odwodnienia. W jądrze komórkowym następuje kondensacja chromatyny oraz jej fragmentacja na mniejsze kawałki. Mitochondria pęcznieją i zanika ich potencjał błonowy. Jeśli chodzi o lizosomy nie ulegają one zmianom. Białka tj. kinazy białkowe i fosfatazy zaczynają się aktywować. Obok nich do „akcji” włączają się również kaspazy, nukleazy i kalpainy. Atakują one inne białka i prowadzą je do dezintegracji i proteolizy.

Schemat indukcji apoptozy. 

Jak komórka podejmuje decyzję, że czas ze sobą skończyć ? Jednym ze szlaków zapoczątkowującym proces apoptozy są receptory śmierci i ich ligandy. Receptory śmierci (DR- death receptors) są to białka transbłonowe, których struktura dzieli się na wewnątrzkomórkową, transbłonową i zewnątrzkomórkową. Przyjrzyjmy się dokładniejszej budowie DR. Ich część zewnątrzkomórkowa zawiera wiele reszt cysteiny, dzięki czemu możliwe jest rozpoznanie określonych, specyficznych ligandów. Część wewnątrz komórki posiada tzw. domenę śmierci (DD- death domain), czyli długą na około 80 reszt aminokwasowych sekwencję, która zostaje aktywowana w momencie przyłączenia odpowiedniego sygnału w części zewnątrzkomórkowej. W momencie przyłączenia do części zewnątrzkomórkowej odpowiedniego liganda, część wewnątrzkomórkowa zostaje aktywowana, dzięki czemu ona sama może aktywować odpowiednie białka tj. kaspazy, które uczestniczą w dalszej części procesu apoptozy.

Innym receptorem jest receptor Fas, glikoproteina. Receptor Fas aktywowany jest przez ligandy tj.  cytokina Fas-L. Po związaniu cytokiny, receptor ulega reakcji trimeryzacji i agreguję, co pozwala na wnikanie mu do cytoplazmy komórki. W momencie wniknięcia do cytoplazmy, ztrimeryzowany receptor w pewnym momencie spotyka białko FADD (białko adaptorowe), z którym wiąże się. Powstaje wtedy kompleks białkowy zawierający na jednym końcu domenę efektorową śmierci (DED), a na drugim końcu domenę śmierci. Dzięki powstaniu takiego kompleksu możliwe jest aktywowanie enzymów- kaspaz, przez domenę DED, która jest podobna do domeny DED w części białka prokaspazy-8.

Indukcja apoptozy z udziałem mitochondrium. 

Powyżej był opisany po krótcy proces indukcji apoptozy, przez czynniki zewnętrzne. Istnieje też szlak wewnętrzny. Pełnią w nim role głownie mitochondria, które w naturalnych warunkach utrzymują komórkę przy życiu. Stanowią one miejsce, w którym „zapadają” decyzję dotyczące indukcji sygnałów apoptycznych. Oczywiście mitochondria nie aktywują samobójstwa bezpodstawnie. Mitochondria są wrażliwe na czynniki takie jak wzrost stężenia reaktywnych form tlenu, stężenia jonów wapniowych, wzrost stężenia tlenku azotu, szok termiczny, różnego rodzaju toksyny i zaburzenia w procesie transportu elektronów.

W pierwszej kolejności, gdy mitochondrium „wyczuje” czynniki aktywujące śmiercionośny pogram, otwierają się megakanały mitochondrialne (PTP), które powstają na stykach wewnętrznej i zewnętrznej błony mitochondrium. Megakanały zbudowane są z wielu enzymów tj. kinaza keratynowa, heksokinaza, kinaza glicerylowa i inne. Po otwarciu kanałów, obniża się potencjał błony mitochondrialnej, co ogranicza produkcję ATP- uniwersalnego nośnika energii chemicznej. W tym samym czasie w macierzy mitochondrialnej wzrasta stężenie kationów wapniowych. Przez kanały z mitochondrium do cytoplazmy przedostaje się białko cytochrom c (które w mitochondrium pełni rolę transportera elektronów w szlaku elektronowych). Właśnie cytochrom c jest jednym z głównych sygnałów apoptycznych nadawanych przez mitochondria. Cytochrom c wiążę się w cytoplazmie z białkami BAX i BAK, które jako kompleksy wiążą się z innymi białkami adaptorowymi, a te agregują i „włączają” kaspazy.  Objaśnię jeszcze, dlaczego mitochondria pęcznieją, mimo, że powinny się kurczyć. Niektóre białka występujące w przestrzeni międzybłonowej mitochondrium są zbyt wielkie, aby mogły przejść swobodnie przez megakanały. W tym samym czasie zmiany stężeń jonów kationowych w macierzy mitochondrialnej (ich napływ do macierzy) związany jest z ciągłym napływem wody do wnętrza mitochondriów (zgodnie z prawami osmozy), co prowadzi do ich napęcznienia, a w konsekwencji do pękania ich błony. Trzeba dodać jeszcze, że wypływający do cytoplazmy cytochrom c łączący się z prokaspazami 9 tworzy duży kompleks białkowy nazwany apoptosomem. Proces ten wymaga użycia energii zmagazynowanej w wiązaniach makroergicznych ATP. Po uformowaniu kompleksu w jego obrębie dokonuje się aktywacja nieaktywnych dotąd białek kaspaz.

Ostatnim omówionym przeze mnie szlakiem indukującym proces apoptozy jest szlak wywołany stresem. Szukałem w kilku miejscach i nie znalazłem specyficznej nazwy dla tego szlaku, dlatego na potrzeby artykułu nazwę go „szlakiem siateczki śródplazmatycznej” (SSS), albo „szlakiem retikulum endoplazmatycznego” (SRE). W tym przypadku proces apoptozy zaczyna się w siateczce śródplazmatycznej na skutek poważnych zaburzeń homeostazy komórki. W wyniku stresu (bez udziału szlaku błonowego i mitochondrialnego) zaburzona zostaje gospodarka kationami wapnia, oraz gromadzeniem w siateczce śródplazmatycznej źle zsyntezowanych białek, albo białek, które uległy niepoprawnej obróbce posttranslacyjnej. Białka gromadzą się w strukturach retikulum, co prowadzi do tego, że występują w nadmiarze, a siateczka nie jest w stanie usuwać ich poza obręb komórki. Taka sytuacja aktywuje cząsteczki zymogenu- kaspazy-12 (cząsteczka zymogenu kaspazy-12 jest to nieaktywna cząsteczka enzymu, która w trakcie aktywacji staje się enzymem czynnym). Prawdopodobnie SSS/SRE są odpowiedzialne za chorobę Alzheimera.

Omówiliśmy po krótcy i bez wnikania w głębsze szczegóły trzy główne procesy prowadzące do rozpoczęcia procesu apoptozy- dla przypomnienia, omówiliśmy proces w którym receptory śmierci na powierzchni komórki wyłapują sygnały ze środowiska i przekazują je do wnętrza komórki, omówiliśmy proces, którego prowodyrami są mitochondria i omówiliśmy proces w którym apoptoza jest następstwem stresu.

Kaspaza 1

Jak pewnie zauważyliście, wszystkie procesy w gruncie rzeczy prowadzą do aktywacji pewnej specyficznej grupy białek- kaspaz, którym chciałbym się teraz dokładniej przyjrzeć. Są one białkami odpowiedzialnymi za realizację fazy wykonawczej procesu apoptozy. Kaspazy są białkami należącymi to proteaz cysteinowych. Co to oznacza? Proteazy jest to podklasa białek z klasy hydrolaz. Białka będące proteazami mają za zadanie katalizować reakcję proteolizy, czyli hydrolitycznego rozpadu wiązania peptydowego. Ogólnie kaspazy można podzielić na aktywatory cytokinin (nie związane z naszym tematem), inicjatory apoptozy i efektory apoptozy.

W zdrowej komórce, kaspazy syntezowane są jako proenzymy (zymogeny) czyli cząsteczki, które nie mają zdolności katalitycznej- są tak jakby uśpione. W wyniku aktywacji (na drodze jednej z trzech omówionych wcześniej szlaków) prokaspazy „budzą się”. Gdy są już w pełni aktywne rozpoczynają cięcie wszystkiego co się da- czyli tną inne białka na drobne fragmenty. Przy okazji aktywują jeszcze inne kaspazy, które tylko potęgują efekt rozkładu. Po aktywacji kaspaz następuje degradacja cytoszkieletu oraz innych struktur komórki. Pośrednio kaspazy odpowiadają za szatkowanie materiału genetycznego w jądrze.

W momencie aktywacji kaspaz na drodze jednego ze szlaków rozpoczyna się faza wykonawcza i faza zniszczenia. W tym miejscu zbiegają się wszystkie ścieżki aktywujące samobójstwo komórki. W momencie, gdy kaspazy inicjujące aktywują kaspazy wykonawcze, nie ma już szans na zaprzestanie procesu apoptozy. Czas aktywacji w zależności od komórki może wynosić od kilku minut do kilku godzin, ale po przekroczeniu tego magicznego punktu nie ma już niczego, co mogłoby zatrzymać kaspazy wykonawcze. W pierwszej kolejności kaspazy dobierają się do białek cytoszkieletu, białek otoczki jądrowej , białek odpowiedzialnych za upakowanie przestrzenne DNA i jego naprawę, oraz za białka odpowiedzialne za porządek podczas procesów mitozy. Musimy zwrócić uwagę na to, że dezintegracja białek cytoszkieletu jest procesem wybiórczym i kaspazy „oszczędzają” włókna aktyny F i G, dzięki czemu możliwe jest uformowanie się ciałek apoptycznych.

Niezależnie od zapoczątkowania apoptozy, w wyniku działalności kaspaz zostają otwarte megakanały mitochondrialne co dodatkowo potęguje i przyspiesza proces apoptozy. Na chwilę przed tym jak enzymy dobiorą się do rozdrabniania jądrowego DNA, zostaje posiatkowane DNA w mitochondriach. Podczas pęcznienia mitochondriów z ich wnętrza uwalnia się białko AIF, które migruje do jądra i rozpoczyna tam proces kondensacji  chromatyny i defragmentacji DNA.

Jak pewnie zauważyliście, jednym z powtarzających się motywów w wyżej wymienionych szlakach inicjacji apoptozy, są kationy wapniowe. Są one niezbędne do procesów aktywacji niektórych enzymów odpowiedzialnych za cięcie DNA, oraz indukują one geny związane z wykonaniem samobójstwa.

W takim stadium komórka zostaje praktycznie całkowicie rozdrobniona od środka. Większość jej białek zostaje zdefragmentowana, materiał genetyczny pocięty, większość struktur przestaje istnieć, a organelle „psują się”. Komórka w efekcie dzieli się na tzw. ciałka apoptyczne,  wypełnione resztkami, które zostają pochłonięte przez komórki otaczające miejsce samobójstwa.

Podczas pisania tekstu korzystałem z:

Cytobiochemia  L. Kłyszejko- Stefanowicz

Biochemia Stryer

Biologia  Villie

Strukturalne podstawy biologii komórki  W. Kilarski

Dokładniejsze omówienie białek o których ja nie pisałem w tekście można znaleźć pod linkiem: http://www.phmd.pl/fulltxthtml.php?ICID=454171

Pamiętajcie o naszym zaprzyjaźnionym Antykwariacie! 

Zachęcam do komentowania!  Zapraszam również na naszą stronę na Facebook!  

Po co lunatykom Księżyc?

Z wielką radością już drugi raz na łamach Atom For The World gościmy Poyu! Jak on sam o sobie mówi: "Mam niecałe 27 lat, z wykształcenia biolog eksperymentalny, interesuję się generalnie wszystkim co mnie otacza, ze szczególnym uwzględnieniem szeroko pojętej biologii i chemii. Hmm to chyba tyle :)"

Ja ze swojej strony nie będę przedłużał, a jedyne co powiem to to, że tekst jest naprawdę godny przeczytania i zachęcam do lektury ;D

Oczywiście przypominam, że ostatnim razem Poyu napisał genialny artykuł Za co mały ślimaczek mógłby być wdzięczny swojej matce? który dosłownie wywołał burzę odwiedzinową na blogu, oraz falę komentarzy na Wykop- dziwię się, że żadne komentarze nie pojawiły się tutaj na blogu. Liczę, że teraz ktoś wda się w dyskusję z autorem, bo jestem głęboko przekonany, że Poyu z chęcią odpowie na każde pytania ;) Nowszym artykułem Poyu, który pojawił się na blogu z okazji urodzin bloga znajdziecie pod adresem: Skazani na wolne rodniki. Zachęcam do komentowania!  Zapraszam również na naszą stronę na Facebook!

„Wielcy lunatycy nie potrzebują księżyca” (Stanisław Jerzy Lec)

Kiedyś wiązano nasiloną aktywność sennych wędrowców z fazami księżyca. Taki człowiek podczas pełni, zmieniać się miał w straszliwego i bezlitosnego... lunatyka. Z powodu braku dowodów potwierdzających księżycową tezę, powoli się z niej wycofano. Na tyle powoli, że nazwa się zdążyła jednak utrwalić w społeczeństwie. Obok niej, współwystępują jeszcze jej synonimiczne pochodne, takie jak: sennowłóctwo, czy somnambulizm. Chodzenie we śnie (ang. sleepwalking) jest od dawna znanym i jednocześnie bardzo tajemniczym oraz niezwykle fascynującym zjawiskiem, które spędza sen z powiek najbardziej żarliwym naukowcom. Mimo, iż istnieje wiele faktów, mitów, pseudo–przyczyn oraz hipotez na temat lunatyzmu, jego mechanizm do dziś pozostaje nieznany.

Kiedy dochodzi do lunatykowania?

Hipnogram
http://www.bangla.pl/foto/news/art92-foto1.jpg

Odpowiedź wydaje się prosta – wtedy gdy śpimy. Sen u osób dorosłych jest około 90–minutowym cyklem, w skład którego wchodzą dwie podstawowe fazy: non–REM (NREM) oraz REM (ang. Rapid EyeMovements – szybkie ruchy gałek ocznych), w której mamy marzenia senne. Ten pierwszy etap podzielony jest z kolei na 4 stadia (przez niektórych również nazywane fazami), różniące się między sobą przede wszystkim stopniem głębokości, czyli innymi słowy częstotliwością fal mózgowych. Dzięki badaniom polisomnograficznym, dowiedziono iż somnambulizm, jeśli występuje, jest to najczęściej trzecia lub czwarta faza NREM (snu głębokiego, wolnofalowego) w pierwszych godzinach od zaśnięcia. Można zarejestrować wtedy charakterystyczne fale mózgowe delta o najniższej częstotliwości (od około 0,5 do 3,5 Hz) oraz dużej amplitudzie, stąd nazwa dla tego okresu – sen wolnofalowy. Jest to ten czas w ciągu nocy, gdy już odpłynęliśmy swoją świadomością najdalej od rzeczywistości na jawie. A gdy już tam jesteśmy, możemy spotkać równie odjechane poglądy Zygmunta Freuda, który sugerował w 1907 roku, że istotą lunatyzmu jest pragnienie pójścia spać do miejsca, gdzie spaliśmy w dzieciństwie. A ponadto, że związane jest to ze spełnianiem naszych seksualnych marzeń...

A jak się to ma do dzisiejszej wiedzy na ten temat?

http://www.dw.de/image/0,,15956260_401,00.jpg

Diagnozę wyznacza się na podstawie kryteriów jednej z dwóch głównych klasyfikacji: Międzynarodowej Klasyfikacji Chorób (ICD–10; WHO, 1992) oraz Klasyfikacji Zaburzeń Psychicznych Amerykańskiego Towarzystwa Psychiatrycznego (DSM–IV–TR; APA, 2000).

Obecnie uważa się, że somnambulizm jest rezultatem nieprawidłowego (niepełnego) wybudzania się ze snu głębokiego, podczas fazy NREM. Dzieje się to na skutek braku równowagi pomiędzy dwoma przeciwstawnymi mózgowymi mechanizmami, odpowiedzialnym za indukowanie snu i wybudzanie z niego. W porównaniu do osób z grupy kontrolnej, u somnambulików zaobserwowano o 25% mniejszą aktywność kory kojarzeniowej w przedniej części płata ciemieniowego (związanej z wybudzaniem) oraz zwiększoną aktywność w układach łączących wzgórze i zakręt obręczy, związanej z indukowaniem snu (przeciwdziałanie wybudzania). Zaburzenie to ma charakter nieorganiczny, co oznacza że jak na razie nie stwierdzono związku z jakimkolwiek uszkodzeniem ośrodkowego układu nerwowego. Należy również do grupy zaburzeń o charakterze jakościowym (tzw. parasomni), charakteryzujących się występowaniem nieprawidłowych, epizodycznych lub okresowych zachowań podczas snu. Szczególnie często występuje u dzieci (15%), częściej u chłopców. Zazwyczaj zaczyna ustępować około 10 roku życia, zaś w okresie dojrzewania najczęściej ustaje całkowicie. U dzieci faza snu NREM jest znacznie wydłużona, w porównaniu do osób dorosłych. Nie można wykluczyć zatem, że z wiekiem, stopniowe ogólne spłycenie snu, powoduje również zanik lunatyzmu. Wśród osób dorosłych częstość występowania szacuje się na około 3%. Somnambulicznym epizodom towarzyszy często stan splątania świadomości, charakteryzujący się mamrotliwą mową, maskowym wyrazem twarzy oraz niską wrażliwością na bodźce z otoczenia. Percepcja jest w pewnym stopniu zaburzona, więc mimo celowości i skoordynowania działań podczas epizodów, wydają się być one w pewnym stopniu nieadekwatne do bodźców. Postrzeganie wzrokowe jest opóźnione, natomiast percepcja słuchowa oraz percepcja bólu, są w znacznym stopniu stłumione. Co ciekawe, w dużym stopniu zachowana jest orientacja przestrzenna, dzięki czemu somnambulik może przemieszczać się nawet na znaczne odległości. Może się to jednak skończyć dla niego tragicznie, ze względu owe zaburzenia percepcji.

Hipoteza serotoninowa

W 2005 roku wysnuto hipotezę, która miałaby wyjaśniać, w jaki sposób niedotlenienie mózgu, wywołane nocnymi zaburzeniami oddychania, miałoby prowadzić do somnambulizmu. Według autorów badania, główną rolę miałby odgrywać układ serotonergiczny mózgu, obejmujący struktury mózgowia odpowiedzialne za regulację stanu świadomości oraz wybudzania. Dowodem potwierdzającym ową hipotezę, miałaby być korelacja między częstością wyładowań neuronów serotonergicznych (ich depolaryzacji), a cyklem snu oraz czuwania. Wykazano bowiem, iż neurony te reagują na stężenia dwutlenku węgla we krwi. Prawdopodobny wydaje się więc scenariusz, że zaburzenia oddychania podwyższają poziom CO 2 we krwi, co z kolei pobudza układ serotonergiczny mózgu, którego aktywacja prowadzi do zaburzeń snu wolnofalowego, powodując w efekcie końcowych niepełne wybudzanie oraz złożoną aktywność motoryczną (nadzorowaną również przez ten układ), którą obserwuje się podczas epizodów somnambulicznych.

Hipoteza genetyczna (dziedziczna)

Interesujący był rezultat badań pewnej 4–pokoleniowej kaukaskiej rodziny, u kilku członków której stwierdzono występowanie lunatyzmu. Po analizie rodowodowej oraz genetycznej, ustalono iż zaburzenie to jawi się jako cecha dominująca o ograniczonej penetracji (częstości występowania). Badanie to, w pewnym uproszczeniu, polegało na pobraniu próbek śliny od 22 osób, wśród których było 9 somnambulików oraz 13 osób, u których tego nie stwierdzono. Przeprowadzono badania genetyczne, polegające na porównaniu poszczególnych polimorfizmów pojedynczych nukleotydów (ang. Single Nucleotide Polymorphism, w skrócie

SNP) z internetową bazą danych, dzięki czemu można było stwierdzić, w których rejonach genomu była większa zmienność genetyczna, której skutkiem mogłaby być np. obecność wadliwego wariantu danego genu (lub genów), ewentualnie zmiana struktury kodowanego białka, wpływająca na jego funkcję. Analiza wykazała 7 sąsiadujących ze sobą SNPs’ów na chromosomowym locus 20q12–q13.12, co jest dosyć rzadkie, a co było cechą wspólną osób lunatykujących w tej rodzinie. W zapisie locus: 20q12–q13.12, dwudziestka z przodu oznacza numer chromosomu, q – jego długie ramię, zaś dalsze cyfry odnoszą się do regionów na tym ramieniu. Wprawdzie jest to spory obszar, obejmujący 10 znanych genów oraz prawdopodobnie 18 kolejnych, których funkcji jeszcze nie znamy, ale i tak jest to duży krok naprzód. Pod warunkiem, jeśli SNPs’y te faktycznie mają związek z lunatyzmem. Z jednej strony potwierdziłoby się genetyczne podłoże tego zaburzenia, zaś z drugiej strony dalsze badania oraz identyfikacja genów, odpowiedzialnych za somnambulizm, przybliżyłyby naukowców do zrozumienia etiologii, późniejszej diagnostyki oraz odpowiedniego leczenia.

A co mają jakieś mutacje genetyczne do lunatykowania?

Może się okazać, że bardzo wiele. Poszczególne neurony w naszych mózgach wydzielają kombinację kilku neuroprzekaźników. To, czy następny neuron zostanie pobudzony, czy nie, zależy od tego jaki skład receptorów oraz ich budowę będzie miał. Poszczególne receptory odgrywają różną rolę w kontroli zachowania, zaś niektóre mutacje genetyczne oraz substancje psychoaktywne wywierają wpływ na dany receptor lub jego typ, co z kolei powoduje określone zmiany w zachowaniu. Być może zmiany genetyczne, które wykryto u kaukaskiej rodziny, wpływają właśnie w ten sposób na psychikę człowieka śpiącego, powodując somnambulizm? Są to jednak jak na razie tylko domysły.

Przeprowadzano również badania na znacznie większych próbach, które potwierdzały genetyczne podłoże somnambulizmu. W badaniu obejmującym 3000 par bliźniąt jednojajowych oraz dwujajowych, współczynnik zgodności występowania lunatyzmu pomiędzy rodzeństwem w okresie dziecięcym, wynosił odpowiednio: 0,55 oraz 0,35. Natomiast w wieku dorosłym, dla bliźniąt monozygotycznych wynosił już 0,32, a dla dizygotycznych 0,06. Gdzie „0” oznacza brak zgodności, zaś „1” pełną zgodność.

W niektórych badaniach obejmujących pojedyncze przypadki („case study”), zauważono że różne zaburzenia snu często współwystępują razem i są dziedziczone. Można by więc w pewnym uproszczeniu powiedzieć, że im więcej mamy w rodzinie osób z różnymi zaburzeniami snu, tym większe prawdopodobieństwo, że nasze dziecko będzie somnambulikiem. Ciekawe wydają się też ewentualne predyspozycje genetyczne. 35% somnambulików (w porównaniu do 15% z grupy kontrolnej) posiada allele genów: HLA–DQB1*05 oraz HLA–DQB1*04, kodujących białka MHC klasy II, odpowiedzialne za zgodność tkankową. Geny te znajdują się dla odmiany na chromosomie 6.

Lunatyzm VS inne czynniki

U niektórych osób ze sennowłóctwem zaobserwowano podwyższoną częstość występowania zaburzeń o charakterze lękowym oraz zaburzeń nastroju. Natomiast związek somnambulizmu z innymi zaburzeniami psychicznymi jest zbyt słabo udokumentowany. Stwierdzono za to istotnie zwiększoną częstość współwystępowania lunatyzmu oraz migrenowych bólów głowy wśród osób dorosłych oraz dzieci. Dodatnią korelację zauważono również w stosunku do: zaburzeń oddychania podczas snu, zespołu niespokojnych nóg, zespołu okresowych ruchów kończyn oraz zespołu bezdechu śródnocnego. Przypuszcza się, że współwystępowanie tych zaburzeń z somnambulizmem, przynajmniej częściowo związane jest ze wspólnymi patomechanizmami.

W innych jeszcze badaniach zauważono dodatnią korelację między występowaniem somnambulizmu, a zażywaniem narkotyków, stresem oraz niektórymi chorobami. Trudno jednak nazwać tę korelację związkiem przyczynowo–skutkowym, nie znając etiologii lunatyzmu. Przypuszczalnie jakiś wspólny mianownik jednak jest. Tym bardziej, że niektóre leki, zawierające m.in.: chlorowodorek tiorydazyny, wodzian chloralu, węglan litu, perfenazynę ...i kilka innych substancji, mogą wręcz nasilać lub wywoływać lunatykowanie.

Zaobserwowano również zwiększenie częstości występowania somnambulizmu podczas gorączki lub w wyniku deprywacji sennej.

Zależność różnych czynników z występowaniem lunatyzmu jest jednak bardziej złożona, niż się wydaje, o czym może świadczyć ogromna trudność wywołania epizodu somnambulicznego eksperymentalnie. Problemem badań nad somnambulizmem jest to, iż większość z nich jest typu: „studium przypadku”, lub jest przeprowadzana na zbyt małej próbie osób badanych. Ciężko więc poznać przyczyny tego zaburzenia, podczas gdy obejmuje ono stosunkowo niewielki odsetek populacji i gdy zazwyczaj nie występuje regularnie.

Jak zostać somnambulikiem kryminalistą?

Próbowano nawet zaklasyfikować somnambulizm do automatyzmów, co na pierwszy rzut oka wydaje się być zaskakujące i absurdalne. Ze względu na możliwość popełnienia zbrodni podczas lunatykowania, zapędzono się jednak moim zdaniem trochę za daleko, dzieląc popełnione przestępstwa na: „automatyzmy w stanie niepoczytalnym” (ang. „insane automatism”) oraz „automatyzmy w stanie poczytalnym” (ang. „non–insane automatism”), co mogłoby być przydatne później w sądzie. Osoba będąca na takim automatyzmie poczytalnym

byłaby uznana winną popełnionego czynu, zaś osoba na automatyzmie niepoczytalnym zostałaby uznana niewinną i skierowana do leczenia psychiatrycznego w oddziale zamkniętym. Oprócz zabójstwa podczas epizodu somnambulicznego, stwierdzono również takie czyny karalne, jak: napaść, gwałt oraz molestowanie seksualne. Można znaleźć również przykład kobiety, która uprawiała seks z nieznajomymi, co już nie jest karalne (no chyba, że brałaby jeszcze za to pieniądze). Czy to wszystko nie wydaje się trochę przerażające? Owszem. Raczej. Chyba. Ale...

Ciekawe, w jaki sposób stwierdzono/udowodniono przed sądem, że te osoby naprawdę lunatykowały, czy to nie byli przypadkiem po prostu nieźli cwaniacy. W jaki sposób lekarz sądowy – neurolog czy psycholog, mógł orzec z całą pewnością, że to był czyn popełniony podczas lunatykowania, skoro nadal tak mało wiadomo na ten temat? Uwierzono na słowo? Wykrywacz kłamstw?

Podczas różnych procesów sądowych, opierano się przede wszystkim na występowaniu tego zaburzenia u oskarżonego w przeszłości, jak również u członków jego rodziny, co jest dosyć naciągane. Trudno sobie jednak wyobrazić bardziej przekonujące dowody, przy obecnym stanie wiedzy na ten temat.

Jak można leczyć somnambulizm?

Leczenie jest bardzo zindywidualizowane i zależne od wieku pacjenta. Zalecana jest przede wszystkim higiena snu, polegająca na zasypianiu i wstawaniu o podobnych godzinach. Odradza się nadmiernego przebywania w łóżku, gdy się nie śpi. Po to, żeby kojarzyło nam się ono tylko ze snem i tylko do tego było przeznaczone. No... koniec końców, może nie tylko do tego... Wskazane jest również unikanie używek oraz innych środków psychoaktywnych. Trudne przypadki, czyli te zagrażające innym ludziom lub sobie, próbuje leczyć się farmakologicznie. Używa się do tego celu środków tłumiących sen wolnofalowy. Najczęściej są to benzodiazepiny (clonozepam, diazepam, triazolam, itp.) oraz trójpierścieniowe leki przeciwdepresyjne (imipraminy, dezipraminy, klomipraminy, itp.). Stosuje się też inhibitory wychwytu zwrotnego serotoniny w mózgu. Jeśli macie dziecko, które często lunatykuje, oprócz higieny snu, można zastosować u niego metodę tzw. budzenia antycypacyjnego (ang. anticipatory awakenings), polegającą na uprzednim zanotowaniu orientacyjnego czasu występowania epizodów somnambulicznych, a później budzeniu dziecka około 15–30 minut przed jego spodziewanym wystąpieniem, po czym położenie je z powrotem spać. Na koniec należy upewnić się, czy dziecko zasnęło.

Lunatyzm okiem lunatyka

http://img.gawkerassets.com/img/17hjkqgfk38axjpg/xlarge.jpg

Na koniec opowiem Wam historię pewnego bliskiego mi somnambulika. Chodzenie we śnie już od dawna wzbudzało jego ciekawość. Nie tylko dlatego, że to jest to fenomen bardzo intrygujący i dotychczas niezbyt zrozumiany, lecz dlatego że sam od dziecka lunatykował. Mimo swoich 26 lat nadal zdarza mu się chodzić we śnie, choć już znacznie rzadziej, niż to było w dzieciństwie. Sennowłóctwo występuje u niego zaledwie kilka razy w roku, co ciekawe – zawsze w okresie zimowym. Przypuszczalnie odziedziczył to po ojcu, który czasami z uśmiechem na twarzy opowiadał, że w dzieciństwie zdarzało mu się wychodzić we śnie na podwórko i chodzić boso po śniegu, nadal się nie budząc...

Najciekawsze jest jednak poczucie „misji”, jaką ma się wtedy do wykonania. Budząc się w trakcie nadal wiedział, co miał do zrobienia w tej misji. Miał więc pewne wątpliwości, czytając prasowe doniesienia o rzekomych zbrodniach dokonanych podczas lunatykowania, gdy oskarżeni zarzekali się, że nic nie pamiętają. Na czym polega więc ta misja? Przykładowo, ma się wewnętrzny nakaz: wyniesienia kołdry do ubikacji, wystawienia poduszki za okno, wyjście z mieszkania i zadzwonienia dzwonkiem do drzwi, etc. Jest to więc

zaledwie kilka połączonych ze sobą prostych czynności. Wszystko odbywa się niczym działanie automatyczne (wyuczone), szybko, oraz bez jakiejkolwiek analizy działania, typu: „po co?”, „dlaczego?”.

Mówił, że najłatwiej wybudzić go właśnie takimi pytaniami. A wyglądało to ostatnim razem mniej więcej tak:

– Ej, dlaczego ugniatasz w dłoni tą czekoladę?!

– Bo muszę ją wymieszać z trawą

– Ale po co?!

– No jak po co? Po to żeby... yyyy... hmm... (konsternacja i wybudzenie)

Oprócz dezorientacji nie czuł podczas wybudzenia nic szczególnego, więc tylko śmiał się z mitów, jakoby miało to być dla niego tak wielce niebezpieczne, jak mawiali specjaliści. Z poruszaniem się również nie miał specjalnych problemów, bo gdy się ma otwarte oczy, to wtedy zazwyczaj wszystko dobrze widać. No chyba, że jest wtedy ciemno (jak to w nocy), wtedy po prostu chodził „na pamięć”.

Uwaga! Historia o lunatyku, mimo iż prawdziwa, przedstawiona jest przeze mnie jako ciekawostka i ma jedynie charakter dowodu anegdotycznego, więc trudno powiedzieć czy ma to przełożenie na większość somnambulików, czy tylko na ich część.

Reasumując...

Nie ma jak na razie dostatecznie uargumentowanych badaniami naukowymi dowodów na to, jaka jest dokładna przyczyna lunatyzmu. Wydaje się, iż jest to zaburzenie o wieloczynnikowej etiologii. Ale kto wie co przyniosą kolejne lata badań...

Autor tekstu: Poyu.

_________________________________________________________________________________

Literatura:

http://www.ptnd.pl/nd/nd00.php?id=243

http://en.efactory.pl/Somnambulism

http://www.ijpbs.net/vol-3/issue-1/bio/P%20-%202.pdf

http://www.sen-instytut.pl/klasyfikacja/parasomnie.html

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3030226/

http://www.kul.pl/files/1024/Roczniki_Psychologiczne/2010/1/RocznikiPsychologiczne_13_2010_Nr1_s155-175.pdf

http://www.ptnd.pl/nd/neurologia_40-69-78.pdf

„Biologiczne podstawy psychologii” – James W. Kalat

Zachęcam do komentowania!  Zapraszam również na naszą stronę na Facebook!  

Dlaczego węgiel?

Chemia organiczna opiera się na związkach węgla. Jest to fakt, można powiedzieć dogmat naukowy. Każdy chemik to wie, zgadza się z tym i nie stara się tego nawet podważyć, bo tego (chyba) nawet nie da się podważyć. Ponieważ życie opiera się głownie na tym co dzieje się w chemii organicznej, oznacza to, że życie istnieje na fundamencie zbudowanym z węgla- kolejny dogmat. Zawsze mówi się o związkach węgla, o chemii węgla, że życie to reakcje związków węgla... ale rzadko mówi się, dlaczego akurat węgiel? Postanowiłem, że w pięciu krokach udowodnię, że nie ma innej możliwości.

Krok 0

Układ Okresowy- możemy przyjąć, że składa się już z 118 pierwiastków chemicznych. Wybór ogromny, biorąc pod uwagę, że my potrzebujemy jednego, głównego pierwiastka, który będzie stanowił trzon życia. Ponieważ życie, przynajmniej u Nas jest dość powszechnym zjawiskiem, danego pierwiastka, na którym życie będzie się opierać musi być odpowiednia ilość.  Musi być go dużo, ale też bez przesady. Ponieważ "dużo/mało" to pojęcia subiektywne, zaliczam je do kroku zerowego, czyli do momentu w którym mamy do dyspozycji cały Układ Okresowy. Dla naszej wygody przyjmiemy, że oficjalnie mamy do dyspozycji 118 pierwiastków, czyli można powiedzieć, że cały komplet.

Krok 1

Krok pierwszy. Trzon życia musi występować naturalnie w przyrodzie. Jak wiemy kilka pierwiastków nie występuje w przyrodzie, a zostały stworzone przez człowieka. Tymi nienaturalnymi pierwiastkami są wszystkie pierwiastki za uranem- ponieważ życie istniało na Ziemi, na długo przed tym jak człowiek miał okazję uzyskać sztuczne pierwiastki spokojnie możemy wykreślić z naszej układanki 26 pierwiastków, które z wyżej wymienionych powodów nie mogą zostać wzięte pod uwagę w typowaniu pierwiastka, który nadawałby się na ten najważniejszy z punktu widzenia życia.

Krok 2

Idziemy dalej. Pierwiastek, który wybierzemy musi być reaktywny. Spokojnie z naszej układanki wykreślamy cały rząd gazów szlachetnych- ponieważ jak wiadomo nie biorą one udziału w reakcjach chemicznych z tego prostego względu, że na swojej ostatniej powłoce mają tyle elektronów ile powinny mieć i nie potrzeba im ani więcej, ani mniej, stąd niechętnie wchodzą w jakiekolwiek reakcję chemiczne. Oczywiście człowiek jest istotą, której udało się zmusić niektóre gazy szlachetne do tworzenia związków, ale są to bardzo nietrwałe związki i bardzo ciężko je uzyskać. W naturze (chyba) tak się nie dzieję, a nawet jeśli jakimś cudem się tak stanie to jest to bardzo rzadkie zjawisko i nie sprzyjałoby ono w powstaniu i tym bardziej podtrzymywaniu procesów chemicznych, zachodzących w organizmach żywych.

Krok 3

Jak już wspomnieliśmy, nasz pierwiastek, który musimy wybrać musi tworzyć wiązania chemiczne. Na tym etapie wykreślamy grupę halogenowców i wodór. Robimy tak dlatego, że halogeny i wodór najczęściej tworzą pojedyncze wiązania. Jak wiemy, życie opiera się na bardzo, bardzo skomplikowanych związkach chemicznych, które są bardzo mocno rozbudowane. Rozbudowanie wymaga tworzenia kilku wiązań, żeby móc mówić o łańcuchach. Z tej prostej przyczyny, pierwiastki, które najchętniej tworzą jedno wiązanie mogą zostać wykreślone z listy, ponieważ nie da się zbudować długich łańcuchów z pierwiastków, które mogłyby się łączyć jedynie pojedynczymi wiązaniami.

Krok 4

Teraz nastąpi najbardziej drastyczne cięcie w naszej układance. Wykreślamy praktycznie większość pierwiastków, a mianowicie wszystkie metale. Jak już ustaliliśmy, nasz wybrany pierwiastek musi tworzyć wiązania i musi ich być więcej niż jedno. Oczywiście metale mogą tworzyć więcej niż jedno wiązanie chemiczne i myślę, że dałoby się je zmusić do tworzenia łańcuchów molekularnych... ale jak zwykle jest jedno "ale"- metale najchętniej tworzą pewien specyficzny typ wiązań chemicznych- wiązania jonowe. Jest to niekorzystne, ponieważ wiązania jonowe nie są "konkretne". Mam na myśli, że kationy i aniony zawarte w jonowej sieci krystalicznej tworzą wiązania tak jakby z wszystkimi pozostałymi kationami i anionami dookoła. Biorąc na przykład chlorek sodu, którego kationy sodu i aniony chloru potasowane są naprzemiennie w sieci krystalicznej, nie wiemy, który kation sodowy tworzy z którym konkretnie anionem chlorkowym wiązanie chemiczne... może z tym po prawej, po lewej, na górze, na dole, z przodu i z tyłu, albo z tym w kolejnym rzędzie. Oczywiście podstawowy budulec życia nie może być taki niekonkretny i wiązania, które tworzy muszą być konkretnie zlokalizowane i musi być konkretnie wiadomo, który atom z którym jest połączony. Nie trzeba oczywiście dodawać, że (prawie wszystkie) związki o budowie jonowej rozpuszczają się dobrze w wodzie... a życie przecież nie może się tak po prostu rozpuścić!

Krok 5

Idziemy dalej już do ostatniego kroku. Teraz zostało nam mało pierwiastków, ale ponieważ mówimy tutaj o podstawie i filarze życia, więc możemy sobie powybrzydzać. Ostatni etap zacznijmy od eliminacji gazów. W sumie to, że są to gazy, aż tak bardzo nie przeszkadza, ale biorąc pod uwagę trudność rozrywania wiązań między azotem, oraz to, że tlen dość łatwo wchodzi w reakcję chemiczne spokojnie możemy sobie je darować... są lepsi kandydaci. Zostały nam już tylko ciała stałe i musimy odnieść się do ich energii wiązań między sobą. Dobrze by było, żeby łańcuchy związków były mocno ze sobą zespolone, czyli, żeby atomy tworzące ten łańcuch mocno się siebie trzymały. Patrząc na energię wiązań tych samych atomów ze sobą widzimy, że węgiel z pozostałej gromadki tworzy najsilniejsze wiązania. Ponadto biorąc pod uwagę budowę atomu węgla, ma on możliwości tworzenia czterech wiązań międzyatomowych, zlokalizowanych w narożach czworościanu foremnego. Umożliwia to na łączenie się z czterema różnymi atomami i utrzymywanie ich na tyle daleko od siebie, że całość struktury jest stabilna, a z uwagi na fakt, że jeden atom węgla może tworzyć po cztery wiązania, mamy możliwość tworzenia całych wachlarzy najróżniejszych struktur. Trzeba również powiedzieć, że atom węgla jest dość towarzyskim atomem i ma możliwość tworzenia wiązań z najróżniejszymi atomami, co zwiększa możliwość struktur jakie mogą powstać...

Myślę, że węgiel jest najrozsądniejszym wyborem jeśli chodzi o podstawę chemii życia ;)

Pamiętajcie o naszym zaprzyjaźnionym Antykwariacie!

Zachęcam do komentowania!  Zapraszam również na naszą stronę na Facebook!