Parabióza - Parabiosis - Wikipedia

Epizodu Homeland se stejným názvem viz Parabióza (vlast).

Parabióza, což znamená „žít vedle“, je laboratorní technika ke studiu fyziologie. Kombinuje dva živé organismy, které jsou chirurgicky spojeny, aby vytvořil jeden společný fyziologický systém. Parabióza se používá při studiu oblastí, jako jsou obezita, biologické stárnutí, kmenová buňka výzkum, regenerace tkání, cukrovka, transplantace orgánů, nádor biologie a endokrinologie.[1]

Může také popsat komunální ekologie samostatných druhů mravenců v koloniích.

Fyziologie

Parabiotické experimenty

Vlevo: Bezhlavý Cecropia můra spojil se s kuklou z Polyphemus bource morušového. Vpravo: Břicho můry Cecropia spojené s kuklou Cecropia

Parabióza spojuje dva živé organismy, které jsou chirurgicky spojeny a vytvářejí jeden společný fyziologický systém.[2][3] Vědci mohou dokázat, že systém zpětné vazby v jednom zvířeti cirkuluje a ovlivňuje druhé zvíře výměnou krve a plazmy.

Průkopníky byly parabiotické experimenty Paul Bert v polovině 19. století. Předpokládal, že chirurgicky spojená zvířata mohou sdílet oběhový systém. V roce 1866 získal Bert za své objevy Cenu experimentální fyziologie Francouzské akademie věd.[1]

Jedním z omezení experimentů je to vyšlechtěný krysy nelze použít, protože to může vést k významné ztrátě párů v důsledku intoxikace přívodu krve z nepodobné krysy.[4]

Objev leptinu a role hypotalamu v obezitě

Mnoho parabiotických experimentů od roku 1950 zahrnuje výzkum týkající se metabolismu. Jeden z těchto experimentů publikoval v roce 1959 G. R. Hervey v Fyziologický časopis. Tento experiment podporoval teorii, že poškození hypotalamus, zejména ventromediální hypotalamus, vede k obezitě způsobené nadměrnou konzumací jídla. Krysy studie pocházely ze stejného vrhu, který byl několik let uzavřenou kolonií. Dvě krysy v každém páru neměly větší než 3% hmotnostní rozdíl. Krysy byly spárovány ve věku čtyř týdnů. Jako kontroly byly použity nepárové krysy. Krysy byly spojeny třemi způsoby. V časných experimentech byly peritoneální dutiny otevřeny a spojeny mezi dvěma krysami. V pozdějších experimentech byly provedeny menší řezy, aby se zabránilo riziku zamotání střev dvou krys dohromady. Po dalším zdokonalení experimentálního postupu se neotevřely břišní dutiny a krysy se spojily v kyčelní kosti s minimálním řezáním. Vědci prokázali, že obě zvířata sdílejí krev, injekčně vstříkli barvivo do žil jedné krysy a pigment se objevil u krysy spojené.

U každého páru byla jedna krysa obézní a vykazovala hyperfágii. Hmotnost krysy s chirurgickou lézí po několik měsíců rychle vzrostla a poté dosáhla plató v přímém důsledku chirurgického zákroku. Po zákroku byla krysa postižena hypotalamus jedli nenasytně, zatímco chuť spárovaného potkana poklesla. Spárovaná krysa během experimentu očividně zhubla, dokonce odmítla jídlo, když bylo nabídnuto.[5][6]

Pozdější studie identifikovaly tento faktor sytosti jako tukové -odvozený hormon leptin. Ukázalo se, že mnoho hormonů a metabolitů není faktorem sytosti, který způsobil, že jedna krysa v experimentech hladověla. Leptin vypadal jako životaschopný kandidát. Počínaje rokem 1977, Ruth B.S. Harris, postgraduální student pod Herveyem, zopakoval předchozí studie o parabióze u potkanů ​​a myší. Vzhledem k objevu leptinu analyzovala v parabiotických experimentech koncentrace leptinu v myších. Po injekčním podání leptinu do obézní myši každého páru zjistila, že leptin cirkuluje mezi spojenými zvířaty, ale cirkulace leptinu nějakou dobu trvalo, než dosáhla rovnováhy. V důsledku injekcí vedla téměř okamžitá ztráta hmotnosti k parabiotickým párům v důsledku zvýšené inhibice. Přibližně 50–70% tuku se ztratilo ve dvojicích. Obézní myš ztratila jen tuk. Štíhlá myš ztratila svalovou hmotu a tuk. Harris dospěl k závěru, že hladiny leptinu jsou u obézních zvířat zvýšeny, ale mohly by je ovlivnit i jiné faktory. Bylo také stanoveno, že leptin snižuje ukládání tuku u obézních i hubených zvířat.[4]

Rané parabiotické experimenty zahrnovaly také výzkum rakoviny. Jedna studie, publikovaná v roce 1966 Friedellem, studovala účinky záření rentgenovým zářením na nádory vaječníků. Ke studiu nádorů byly spojeny dvě dospělé samice krys. Levá krysa byla chráněna a pravá krysa byla vystavena vysoké úrovni záření. Krysy dostaly kontrolované množství potravy a vody. 149 z 328 párů vykazovalo možné nádory vaječníků u jednoho nebo obou zvířat. Tento výsledek odpovídal předchozím studiím na jednotlivých krysách.[7]

Výzkum stárnutí

Chronická onemocnění věku se studují spojením staršího zvířete s mladším zvířetem. Známý jako heterochronická parabióza, tento proces byl použit ve studiích ke zkoumání změn ve složení krve, zejména plazmy, souvisejících s věkem a chorobami proteom.[8] Tento proces by mohl být použit k výzkumu kardiovaskulárních chorob, cukrovky, osteoartrózy a Alzheimerovy choroby. Jak zvířata stárnou, jejich oligodendrocyty snížit neúčinnost, což má za následek snížení myelinizace, což má negativní dopad na centrální nervový systém (CNS). Julia Ruckh a další vědci použili ke studiu parabiózu remyelinizace z dospělých kmenových buněk, aby zjistili, zda spojení mladých se staršími myšmi může tento proces zvrátit nebo oddálit. Obě myši byly spojeny v experimentu a demyelinizace byla indukována injekcí do starších myší. Experiment stanovil, že faktory mladších myší zvrátily demyelinaci CNS u starších myší revitalizací oligodendrocytů. The monocyty od mladších myší také zvýšily schopnost starších myší čistit zbytky myelinu, protože mladé monocyty mohou účinněji odstraňovat lipidy z myelinových obalů než starší monocyty. Spojení dvou zvířat zvrátilo účinky věku na myelinační buňky. Schopnost buněk mladé myši nebyla ovlivněna. Zvýšená imunita u mladší myši také podporovala celkové zdraví starší myši v každém páru. Výsledky tohoto experimentu by mohly vést k terapeutickým procesům u lidí s demyelinizačními chorobami, jako je roztroušená skleróza.[9][1]

Přírodní příklady

Termín je také použitelný pro spontánně se vyskytující stavy, jako například v spojená dvojčata.[10]

Povinné parazitní reprodukce Ďas mořský z rodiny Ceratiidae, ve kterém se oběhové soustavy mužů a žen zcela spojují. Bez vazby mužů na ženy nemohou endokrinní funkce dozrát; jednotlivci se nevyvíjejí správně a umírají mladí a bez reprodukce.[11]

Rostliny, které rostou těsně vedle sebe, mají kořeny nebo stonky v intimním kontaktu, někdy tvoří přirozené štěpy. U parazitických rostlin, jako jsou jmelí a třást se the haustoria spojit oběhové systémy hostitele a parazita tak důvěrně, že parazitní dvojčata jako např Cassytha mohou působit jako vektory přenášející chorobné organismy z jedné hostitelské rostliny na druhou.[12]

Ekologie

Sociální organismy sdílení hnízd

Crematogaster modiglianii a Camponotus rufifemur mravenci sdílející hnízdo

Kolonie mravenců mohou sdílet svá hnízda s v podstatě nesouvisejícími druhy mravenců. Zjevně nesdíleli nic kromě údržby hnízd, dokonce ani oddělili své potomstvo, takže to byla velmi překvapivá pozorování; většina mravenců radikálně netoleruje vetřelce, obvykle dokonce i vetřelce vlastního druhu.

Na počátku 20. století Auguste-Henri Forel vytvořil pro tato sdružení termín „parabióza“ a přijali jej lidé jako William Morton Wheeler.[13] [14] Kromě toho existují důkazy o rozdělení funkcí a nerovném sdílení práce mezi těmito dvěma druhy v hnízdě.[15] První zprávy o tom, že kolonie parabiotických mravenců se pasou a pokojně krmí, byly také kvalifikovány pozorováním, které odhalilo mravence jednoho druhu v takové asociaci, která agresivně vytlačovala členy druhého druhu z uměle poskytovaného jídla, a zároveň těží z sledování jejich náborových cest k novému jídlu Zdroje.[14] Výhody sdílené obrany a údržby hnízda, i když neexistuje ani přímá spolupráce, ani interakce mezi dvěma přidruženými populacemi v hnízdě.[16]

Etymologie

Parabióza pochází přímo z nová latina,[10] ale latina zase pochází ze dvou klasických řeckých kořenů. První je παρά (odst) pro „vedle“ nebo „vedle“. V moderní etymologii se tento kořen objevuje v různých smyslech, například „blízký“, „mimo“ a „odlišný“.

  • Ve fyziologickém smyslu „parabiózy“ mělo „para“ zjevně znamenat „vedle“.
  • Při popisu přechodně neaktivních fyziologických stavů výraz „para“ zjevně znamenal „mimo“.
  • V ekologickém použití toto slovo vytvořil entomolog Auguste-Henri Forel jako analog k „symbióza „, také ve smyslu„ vedle “. V tomto případě byl však důraz kladen na rozdíl od„ společně “(„ sym- “).

Druhý klasický řecký kořen, ze kterého pochází latina, je βίος (bios), což znamená „život“.

Viz také

Reference

  1. ^ A b C Eggel, A .; Wyss-Coray, T. (2014). „Parabióza pro studium chronických onemocnění souvisejících s věkem“. Swiss Medical Weekly. 144: 13914. doi:10.4414 / smw.2014.13914. PMC  4082987. PMID  24496774.
  2. ^ Biju Parekkadan a Martin L. Yarmush (eds). Bioinženýrství v kmenových buňkách. Kapitola 10: „Parabióza ve výzkumu stárnutí a regenerativní medicíně“ Artech House 2009 ISBN  978-1596934023
  3. ^ Zarrow, M. X. Experimentální endokrinologie: Pramen základních technik Academic Press 1964 ISBN  978-0124143609
  4. ^ A b Harris, R. B. S. (2013). „Je leptin parabiotickým faktorem„ sytosti “? Minulé a současné interpretace“. Chuť. 61 (1): 111–118. doi:10.1016 / j.appet.2012.08.006. PMC  3749919. PMID  22889986.
  5. ^ Hervey, G. R. (1959). „Účinky lézí v hypotalamu u parabiotických potkanů“. The Journal of Physiology. 145 (2): 336–352. doi:10.1113 / jphysiol.1959.sp006145. PMC  1356830. PMID  13642304.
  6. ^ Coleman, D (2010). "Historický pohled na leptin". Přírodní medicína. 16 (10): 1097–1099. doi:10,1038 / nm1010-1097. PMID  20930752. S2CID  21890417.
  7. ^ Friedell, G. H .; Sommers, S. C .; Chute, R. N .; Warren, S. (1966). „Nádorová geneze vaječníků u ozářených parabiotických potkanů“. Výzkum rakoviny. 3 (3): 427–434. PMID  5930688.
  8. ^ Pluvinage, John V .; Wyss-Coray, Tony (únor 2020). „Systémové faktory jako mediátory homeostázy mozku, stárnutí a neurodegenerace“. Recenze přírody Neurovědy. 21 (2): 93–102. doi:10.1038 / s41583-019-0255-9. ISSN  1471-003X. PMID  31913356. S2CID  210044841.
  9. ^ Ruckh, Julia M .; Zhao, Jing-Wei; Shadrach, Jennifer L .; Petr; Nageswara Rao, Tata; Wagers, Amy J .; Franklin, Robin J.M. (2012). „Omlazení regenerace v stárnoucím centrálním nervovém systému“. Buňková kmenová buňka. 10 (1): 96–103. doi:10.1016 / j.stem.2011.11.019. PMC  3714794. PMID  22226359.
  10. ^ A b [1]
  11. ^ Rohde, Klausi. Mořská parazitologie. CSIRO Publishing 2005. ISBN  978-0643090255
  12. ^ Haynes, Alan R., Coile, Nancy C., Schubert. Timothy S .; „Srovnání dvou parazitických révy: Dodder (Cuscuta) a Woe Vine (Cassytha).“ Botanický oběžník č. 30. Fla. Oddělení Agr. & Consumer Services leden / únor 1996. Divize rostlinného průmyslu
  13. ^ Wheeler, William Morton (1921). „Nový případ parabiózy a„ mravenčí zahrady “v Britské Guyaně. Ekologie. 2 (2): 89–103. doi:10.2307/1928921. JSTOR  1928921.
  14. ^ A b Swain, R. B. (1980). "Trofická soutěž mezi parabiotickými mravenci". Insectes Sociaux. 27 (4): 377–390. doi:10.1007 / BF02223730. S2CID  39194355.
  15. ^ Menzel, Florian; Linsenmair, Karl Eduard; Blüthgen, Nico (2008). „Selektivní mezidruhová tolerance v tropických asociacích Crematogaster – Camponotus“. Chování zvířat. 75 (3): 837–846. doi:10.1016 / j.anbehav.2007.07.005. S2CID  140210373.
  16. ^ Menzel, F .; Blüthgen, N. (2010). „Parabiotické asociace mezi tropickými mravenci: rovnocenné partnerství nebo parazitické vykořisťování?“. Journal of Animal Ecology. 79 (1): 71–81. doi:10.1111 / j.1365-2656.2009.01628.x. PMID  19891712.