Naukowcy z ETH Zurich’s Department of Biosystems Science and Engineering (D-BSSE) w Basel pracują nad urządzeniem, które pozwoliłoby precyzyjnie monitorować poziom nagromadzenia kwasu w organizmie u chorych na cukrzycę oraz – gdyby jego poziom stanowił ryzyko – produkowałoby insulinę.Prawidłowe funkcjonowanie organizmu ludzkiego jest możliwe tylko w ściśle określonych granicach stężenia jonów wodorowych. Prawidłowe pH krwi waha się między 7,35 a 7,45 a każda zmiana wartości poza tym zakresem może poważnie zaburzyć funkcje życiowe komórek.
Na nagły wzrost poziomu kwasu w organizmie najbardziej narażeni są chorzy na cukrzycę typu 1. Nie produkują oni insuliny, dlatego ich tkanki nie są zdolne do wykorzystania obecnej we krwi glukozy jako źródła energii. Korzystają więc z alternatywnej opcji jaką są tłuszcze. W wyniku zachodzących wtedy w organizmie reakcji chemicznych powstaje beta-hydroksymaślan, prowadzący do obniżenia wartości pH krwi. Jeśli niedobór insuliny nie zostanie uzupełniony, dochodzi do kwasicy ketonowej, śpiączki a ostatecznie nawet śmierci pacjenta.
Grupa bioinżynierów z ETH Zurich’s Department of Biosystems Science and Engineering (D-BSSE) w Basel opracowuje urządzenie zbudowane z dwóch podstawowych części: czujnika mierzącego pH krwi oraz mechanizmu produkującego niezbędną ilość insuliny. Oba elementy zawierają elementy biologiczne – białka i układy sprzężonych genów w odpowiednio zmodyfikowanych komórkach nerkowych. Czujnik jest wrażliwy na najmniejsze wahania stężenia jonów wodorowych i jeśli pH krwi spadnie poniżej wartości 7,35 wysyła on sygnał do produkcji insuliny. Hormon ten umożliwia tkankom wykorzystywanie glukozy do uzyskania energii a tym samym hamuje jej produkcję z tłuszczów. Efektem jest powrót pH krwi do wartości prawidłowych co prowadzi do automatycznego wyłączenia się czujnika.
Jakkolwiek wydaje się, że gospodarka węglowodanowa oraz równowaga kwasowo-zasadowa jest oparta na większej ilości czynników. Nie zmienia to faktu, że już takie urządzenia może zrewolucjonizować dotychczasowe metody terapii. Możliwe, że działanie kolejnych czujników będzie opierało się na pomiarze większej ilości danych.
Podsumowując, założenie naukowców związane z pomiarem pH krwi oraz ich dotychczasowe osiągnięcia pozwalają z optymizmem patrzeć w przyszłość. Prowadzone dotychczas badania na myszach dają bardzo obiecujące wyniki i nadzieję na rychłe zastosowanie tej metody u ludzi.
Autorzy: Irmina Kmieć, Izabella Drogoń, Jakub Patryn, Jerzy Bednarski
Źródło:
1. A Synthetic Multifunctional Mammalian pH Sensor and CO2 Transgene-Control Device. Mol. Cell: Ausländer D, Ausländer S, Charpin-El Hamri G, Sedlmayer F, Müller M, Frey O, Hierlemann A, Stelling J, Fussenegger M (2014)
2. http://emedicine.medscape.com/article/118361-overview
3. http://www.medicalnewstoday.com/releases/280899.php
medtube.pl
