• Относно Eberly
    • Лидерство
      • Запознайте се с декана
      • Асоциирани декани
      • Академичен основен съвет
      • Съвет за устойчивост
      • Визия, мисия и цели
    • Факти за Eberly Science
      • Факти и фигури
      • Отличия и награди на факултета
      • Класиране на науката
    • Инициативи за климат и разнообразие
      • Благодаря ти
      • Климат и разнообразие
      • Научна мрежа на Rainbow
      • Служба за разнообразие и приобщаване
      • Програма за омбудсмани
    • Местоположение и карти
    • Инструкции и учебни програми
    • Ресурси за персонала
    • Граници на науката
    • Научно списание
  • Академични единици
    • Директория на програмата
    • Катедра по астрономия и астрофизика
    • Катедра по биохимия и молекулярна биология
    • Катедра по биология
    • Катедра по химия
    • Катедра по математика
    • Катедра по физика
    • Департамент по статистика
    • Интердисциплинарни програми
      • Наука BS/MBA
      • Научен специалист
      • Премедицински/медицински (BS/MD)
      • Премедицина майор
  • Бъдещи студенти
    • Студенти
      • Служба за студенти
      • Опции за живот от първата година
      • Стипендии
      • Приети студенти
      • Насрочете посещение
    • Завършили студенти
  • Настоящи студенти
    • Студенти
      • Служба за студенти
      • Студентски организации в науката
      • Кариерно развитие
      • Образование в чужбина
      • Финансова помощ и стипендии
      • Студентски услуги
      • Дипломиране и започване
      • Прехвърляне или смяна на студенти от кампуса
      • Информация за родители
      • Център за съвместно обучение
      • Бакалавърски изследвания
    • Завършили студенти
    • Начало
  • Изследвания
    • Изследователски центрове
      • Интердисциплинарни изследователски центрове
    • Финансиране за научни изследвания
    • Информация за изследователи
    • Ресурсен център за по-широко въздействие
  • Партньори
    • Развитие на талантите
      • Програма за корпоративни сътрудници
    • Изследователски опит
    • Изобретения и стартиращи компании
      • Науки за живота Изобретения
      • Математически науки Изобретения
      • Физически науки Изобретения
    • Корпоративно даряване
      • Дайте възможност за растеж на общността
      • Подобрете марката си
      • Бакалавърски образователен опит
    • За нас
    • Свържете се с нас
    • Как да намерим възможност
    • Летни бакалавърски изследвания
  • Относно Eberly
    • Лидерство
      • Запознайте се с декана
      • Асоциирани декани
      • Академичен основен съвет
      • Съвет за устойчивост
      • Визия, мисия и цели
    • Факти за Eberly Science
      • Факти и фигури
      • Отличия и награди на факултета
      • Класиране на науката
    • Инициативи за климат и разнообразие
      • Благодаря ти
      • Климат и разнообразие
      • Научна мрежа на Rainbow
      • Служба за разнообразие и приобщаване
      • Програма за омбудсмани
    • Местоположение и карти
    • Инструкции и учебни програми
    • Ресурси за персонала
    • Граници на науката
    • Научно списание
  • Академични единици
    • Директория на програмите
    • Катедра по астрономия и астрофизика
    • Катедра по биохимия и молекулярна биология
    • Катедра по биология
    • Катедра по химия
    • Катедра по математика
    • Катедра по физика
    • Департамент по статистика
    • Интердисциплинарни програми
      • Наука BS/MBA
      • Научен специалист
      • Премедицински/медицински (BS/MD)
      • Премедицина майор
  • Бъдещи студенти
    • Студенти
      • Служба за студенти
      • Опции за живот от първата година
      • Стипендии
      • Приети студенти
      • Насрочете посещение
    • Завършили студенти
  • Настоящи студенти
    • Студенти
      • Служба за студенти
      • Студентски организации в науката
      • Кариерно развитие
      • Образование в чужбина
      • Финансова помощ и стипендии
      • Студентски услуги
      • Дипломиране и започване
      • Прехвърляне или смяна на студенти от университета
      • Информация за родители
      • Център за съвместно обучение
      • Бакалавърски изследвания
    • Завършили студенти
    • Начало
  • Изследвания
    • Изследователски центрове
      • Интердисциплинарни изследователски центрове
    • Финансиране за научни изследвания
    • Информация за изследователи
    • Ресурсен център за по-широко въздействие
  • Партньори
    • Развитие на талантите
      • Програма за корпоративни сътрудници
    • Изследователски опит
    • Изобретения и стартиращи компании
      • Науки за живота Изобретения
      • Математически науки Изобретения
      • Физически науки Изобретения
    • Корпоративно даряване
      • Дайте възможност за растеж на общността
      • Подобрете марката си
      • Бакалавърски образователен опит
    • За нас
    • Свържете се с нас
    • Как да намерим възможност
    • Летни бакалавърски изследвания

Свързани истории

заболяване

Изследователите от Пен Щат изследват водното конче, Libellula pulchella, и откриват, че предполагаемо безвреден паразит предизвиква метаболитни нарушения, подобни на тези, открити при хора, страдащи от инсулинова резистентност, диабет тип 2 и затлъстяване. Кредит: Рууд Шилдер

Инфектираните с паразити водни кончета страдат от същите метаболитни нарушения, които са довели до епидемия от затлъстяване и диабет тип 2 при хората, разкриват резултатите от изследванията, проведени в Penn State University, които трябва да бъдат публикувани в изданието на Proceedings от 5 декември 2006 г. на Националната академия на науките, както и в ранното онлайн издание на PNAS на www.pnas.org на 21 ноември. Откритието разширява известната таксономична широта на метаболитните заболявания и предполага, че изследването на микроби, открити в човешките черва, може да даде по-добро разбиране на основните причини за човешката метаболитна дисфункция.

Джеймс Марден, професор по биология и физиолог по насекоми в Penn State и Рууд Шилдер, които през август 2006 г. докторат по биология в Penn State и сега е докторант в Университета на Небраска, са първите, които показват видове не-бозайници, страдащи от метаболитна дисфункция по начини, подобни на хората. „Метаболитните заболявания не са някакво странно нещо, свързано само с хората“, каза Марден. "Животните като цяло страдат от тези симптоми."

Работата е също нова, тъй като свързва метаболитната болест с предполагаемо безвреден паразит, живеещ в червата на водното конче. Паразитите, известни като грегарини, принадлежат към Apicomplexa, група микроорганизми, която включва протозои, които причиняват заболявания като малария и криптоспоридиоза. Водните кончета, които Марден и Шилдер са изучавали, са Libellula pulchella. Микробите, нарушаващи метаболизма на водното конче, могат да съдържат улики за учените, които търсят първопричините за метаболитните заболявания при хората, според статията на Марден и Шилдер

Паразитът, който причинява метаболитни нарушения при водни кончета, тъй като се появява под електронен микроскоп в мащаб от 100 микрона. Известен като грегарини, паразитът принадлежи към Apicomplexa, група микроорганизми, включително протозои, които причиняват заболявания като малария и криптоспоридиоза. Кредит: Джеймс Марден

"Всички тези симптоми и основните процеси зад тези симптоми, които наблюдаваме при тези водни кончета, са почти идентични с това, което виждате при метаболитния синдром на бозайниците и затлъстяването", каза Марден. "Виждаме, че всичко е свързано с този неинвазивен протозой в червата." Работата повдига очарователен въпрос за това каква роля могат да играят микробните общности, открити в човешките черва, при човешки метаболитни нарушения като инсулинова резистентност, диабет тип 2 и затлъстяване. При бозайниците е известно, че тези метаболитни нарушения са свързани с хроничен възпалителен отговор, за който се смята, че се предизвиква от натрупване на мазнини.

При водни кончета на Марден и Шилдер се случва обратното. Паразитната инфекция предизвиква възпалителен отговор и незабавни промени в метаболизма. Неспособни да метаболизират мазнините, водните кончета натрупват мазнини около мускулите си. Това откритие поставя въпроса дали нещо подобно може да се случи при метаболитни заболявания на човека, чиито основни причини остават слабо разбрани въпреки интензивното проучване.

„Може ли нарушенията в микробния баланс на човешките черва да предизвикат реакция на имунната система, която води до метаболитно заболяване?“ - попитаха Марден и Шилдер. „Повече внимание трябва да се обърне на микробния баланс в червата на хората, които страдат от затлъстяване“, каза Шилдер. "Изглежда правдоподобно, че нарушението в микробната общност при хората може да предизвика тези възпалителни реакции."

Има някои други улики, които показват, че това може да е важен въпрос. „Това, което откриваме при насекомите, е, че те затлъстяват, когато паразитите причиняват възпаление, което засяга метаболизма“, каза Марден. "Това изглежда подобно на това, което се случва при хората, когато получат диабет тип 2. Това не е защото има промяна в генетичния състав на популацията. Това е защото нещо се е променило в нашата среда." Една промяна в човешката среда е драстичното нарастване на консумацията на безалкохолни напитки сред американците, оценено на 500 процента за 50 години от 40-те до 90-те години. „Погледнахме в литературата и установихме, че консумацията на царевичен сироп с високо съдържание на фруктоза често е свързана със стомашно-чревен дистрес, което може да е признак, че фруктозата засяга чревната микробна флора“, каза Марден.

Червата на водни кончета се отрязват по дължина, разкривайки тежка инфекция от паразити от грегарин, показана от изследователите от Пен Щат, че причинява метаболитни нарушения в неговия приемник. Кредит: Джеймс Марден

Друга улика е, че някои пациенти със СПИН, с нарушена имунна система, имат хронични проблеми с Cryptosporidium (протозоен паразит, тясно свързан с този, намиращ се в водни кончета), който с течение на времето нарушава метаболизма им по начин, подобен на този, който Шилдер и Марден откриват за заразените водни кончета . "Тази информация ни даде смелост да свържем точките", каза Марден. "Разбира се, голяма екстраполация е да мислим, че резултатите от нашите водни кончета могат да имат някакво значение за човешките заболявания, но за нас би било безотговорно да не посочваме тези възможности. Хората, които изучават метаболитни заболявания, трябва да проверят хипотезата, че промените в чревните микробни съставът може да причини тези синдроми. "

Лабораторията на Марден, която изучава как работят мускулите на насекомите и влияят върху оцеляването и репродуктивните способности на животното, може механично да изолира единичните полетни мускули и да измери тяхната механична мощност при условия, подобни на тези в природата. Изследователите отбелязват, че мускулите на някои водни кончета могат да се представят с 80 вата на кг. докато други от същия вид могат да се представят с мощност до 220 вата на кг. Животът на водно конче и успешното чифтосване изисква интензивна конкуренция за територията на езерото, въздушни състезания и полет с висока производителност. "Тези момчета са реактивните бойци от света на насекомите", каза Марден. Полетните мускули съставляват 60 процента от телесната им маса. Големите вариации в мускулната продукция бяха интригуващи, тъй като с течение на времето естественият подбор ще премахне покорните, лоши листовки, ако характеристиката е генетично базирана. Когато изследователите погледнали в червата на водни кончета с лоша мускулна продукция, те открили паразити.

Здравите водни кончета могат да коригират мускулната си ефективност в зависимост от това колко мазнини имат в тялото си, но водни кончета, заразени с паразити, не са направили тази корекция, отбеляза Марден. Той и Шилдер започнаха да търсят обяснение и в крайна сметка откриха много ключови разлики между тъканите и работата на здравите водни кончета и заразените с паразити водни кончета, които съвпадат със симптомите на метаболитен синдром при хората. Един от симптомите включва сигналната молекула, p38 MAP киназа, често срещан индикатор за реакция на стрес при хора и други животни. Сигнализиращата молекула се активира хронично в полетните мускули на заразените с паразити водни кончета, но не и в мускулите на здравите водни кончета. Доказано е, че активирането на p38 MAP киназа е свързано с развитието на инсулинова резистентност и метаболитни заболявания при хората. "Нещо повече, бихме могли да индуцираме това активиране в мускулите от здрави индивиди, като ги изложим на отделително-секреторни продукти, получени от паразитите на грегарина", каза Шилдер.

Изследователите също така откриха, че мускулите на заразените с паразити водни кончета окисляват само въглехидрати вместо въглехидратно-липидна смес. Често срещан симптом на метаболитния синдром е, че мускулите метаболизират по-малко липиди. Изследователите също така установиха, че неизползваните липиди се натрупват в гръдния кош на водни кончета. Хората с метаболитни заболявания са склонни да натрупват мазнини около скелетната мускулна тъкан.