Το «τσίμπημα» του κάκτου στον πόνο

Το «τσίμπημα» του κάκτου στον πόνο

Αν και η ιατρική και η φαρμακολογία έχουν προχωρήσει αρκετά ώστε να μπορούν να αντιμετωπίσουν τους συνήθεις πονοκεφάλους, τους μυϊκούς πόνους και τον πόνο στην οδοντιατρική καρέκλα, ο πόνος από τις φλεγμονές - το είδος που είναι αποτέλεσμα της οστεοαρθρίτιδας, του καρκίνου των οστών και βλαβών στη σπονδυλική στήλη - αποδείχτηκε πολύ «σκληρότερο καρύδι». Οι υπάρχουσες αγωγές με μορφίνη και άλλα οπιοειδή πλημμυρίζουν ολόκληρο το νευρικό σύστημα, προκαλώντας ανεπιθύμητες παρενέργειες, όπως η εξάρτηση. Πιο εντοπισμένες θεραπείες, όπως οι ενέσεις στεροειδών, χάνουν την αποτελεσματικότητά τους με το πέρασμα του χρόνου. Πρόσφατα οι ερευνητές άρχισαν να διερευνούν τη δυνατότητα αξιοποίησης μιας τοξίνης, που συναντιέται σε ένα μαροκινό φυτό που μοιάζει με κάκτο, ελπίζοντας ότι θα επιτρέψει τη μόνιμη ανακούφιση του εντοπισμένου πόνου, με μία και μόνη ένεση.

Η ουσία, που ονομάζεται ρεσινιφερατοξίνη (RTX), λειτουργεί καταστρέφοντας αποκλειστικά τους νευρώνες που είναι εξειδικευμένοι για τη μετάδοση στον εγκέφαλο του οφειλόμενου σε φλεγμονή πόνου. Οι νευρώνες αυτοί εκτείνονται από την περιφέρεια του σώματος (συμπεριλαμβανομένων του δέρματος και των εσωτερικών οργάνων) ως τη σπονδυλική στήλη, μεταφέροντας σήματα πόνου κατά μήκος των αξόνων τους. Τα σήματα τελικά ταξιδεύουν προς τα πάνω ως τον εγκέφαλο. Οταν εισαχθεί απευθείας στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό, η RTX σημαδεύει και σκοτώνει μόνο τους νευρώνες που παράγουν την πρωτεΐνη TRPV1, που μεταδίδει την αίσθηση της έντονης θερμότητας και της φλεγμονής. Η τοξίνη δεν βλάπτει τους υπόλοιπους ιστούς, ούτε τα άλλα νεύρα αίσθησης πόνου, όπως εκείνα που μεταδίδουν το αίσθημα του τσιμπήματος ή του τρυπήματος.

Η RTX δοκιμάστηκε σε οικόσιτα ζώα που πάσχουν από εξουθενωτικούς πόνους και οι μελέτες δείχνουν καλές προοπτικές. Τα σκυλιά, σε αντίθεση με τα συνήθη πειραματόζωα, τα τρωκτικά, νιώθουν τον πόνο με τρόπο που πλησιάζει περισσότερο στον τρόπο που τον νιώθει ο άνθρωπος. Ετσι, οι επιστήμονες θεωρούν ότι έχουν καλύτερη εικόνα για κάτι, που δεν είναι ακριβώς μετρήσιμο, όπως είναι, για παράδειγμα, η χοληστερίνη.

Ηδη στις ΗΠΑ είναι σε εξέλιξη κλινική δοκιμή της RTX σε ανθρώπους με προχωρημένο καρκίνο, που προκαλεί ισχυρούς πόνους, για τους οποίους τα συνήθη αναλγητικά δεν πετυχαίνουν πολλά πράγματα. Τα αποτελέσματα της δοκιμής αναμένονται με μεγάλο ενδιαφέρον καθώς υπάρχουν μεν και άλλοι τρόποι καταστροφής των νεύρων που μεταφέρουν τον πόνο, όπως με χρήση οινοπνεύματος, αλλά μερικές φορές το αποτέλεσμα είναι ο πόνος να επιστρέφει δριμύτερος από πριν. Αν η RTX μπορεί να στοχεύσει με ακρίβεια τη δράση της και δεν έχει παρενέργειες, τότε σίγουρα θα βρει τη θέση της στο ιατρικό οπλοστάσιο απέναντι στον έντονο πόνο, που μπορεί να καταβάλει έναν άνθρωπο.

Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Scientific American»

    

Η τελευταία πνοή ενός άστρου

Δύο μετεωρίτες που συλλέχθηκαν στην Ανταρκτική φαίνεται να περιέχουν κόκκους χαλαζία (διοξείδιο του πυριτίου) που σχηματίστηκε κατά τη διάρκεια αστρικής έκρηξης, η οποία προηγήθηκε του σχηματισμού του ηλιακού συστήματος. Μάλιστα, ορισμένοι ερευνητές θεωρούν ότι ακριβώς μια τέτοια έκρηξη, ή η έκρηξη ενός υπερκαινοφανούς (σουπερνόβα) πυροδότησε το σχηματισμό του ηλιακού συστήματος από το νέφος αερίων και σκόνης, πριν από 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια.

Οι κόκκοι σκόνης, που προηγούνται χρονικά του ηλιακού συστήματος, ξεχωρίζουν εξαιτίας του ασυνήθιστου μίγματος χημικών ισοτόπων που περιέχουν και δεν μπορεί να εξηγηθεί με καμιά διαδικασία που γνωρίζουμε να βρίσκεται σε εξέλιξη μέσα στο ηλιακό σύστημα. Μόνο οι πυρηνικές αντιδράσεις στο εσωτερικό των άστρων μπορούν να εξηγήσουν τη σύνθεση των κόκκων στους μετεωρίτες της Ανταρκτικής. Μερικοί από τους πανάρχαιους κόκκους στο νεαρό ηλιακό σύστημα μπορεί να διαχύθηκαν από κάποιον κοντινό υπερκαινοφανή, ενώ άλλοι φαίνεται να ήρθαν με τον αστρικό άνεμο από ηλικιωμένα άστρα.

Οι επιστήμονες εντόπισαν στους κόκκους των μετεωριτών της Ανταρκτικής αυξημένη συγκέντρωση του ισοτόπου 18 του οξυγόνου, ένδειξη του σχηματισμού τους μέσα σε σουπερνόβα τύπου II, δηλαδή υπερκαινοφανή, που προκαλείται από την κατάρρευση του πυρήνα ενός πολύ μεγάλου άστρου. Στο παρελθόν, σε άλλους μετεωρίτες οι επιστήμονες είχαν εντοπίσει ισοτοπικές υπογραφές που δείχνουν προέλευση από γηράσκον άστρο, παρά από σουπερνόβα.

Η συλλογή και μελέτη αυτών των πανάρχαιων κόκκων δεν είναι άσκηση στην ιστορία του ηλιακού συστήματος. Επιτρέπει μια ματιά στις βίαιες διεργασίες στο εσωτερικό των άστρων που πεθαίνουν και δίνει απαντήσεις σχετικά με την προέλευση του ηλιακού συστήματος.

    

Η φυσική του αφρού

Οι περισσότεροι άνθρωποι, τουλάχιστον στην παιδική τους ηλικία, θα έχουν θαυμάσει την ομορφιά μιας συνεχώς μεταβαλλόμενης σαπουνόφουσκας. Αυτές οι ιριδίζουσες «αέρινες» σφαίρες, που μπορεί να αντέξουν μέχρι και μερικά λεπτά ώσπου να εξαφανιστούν μέσα σε μια στιγμή, ανέκαθεν κινούσαν το ενδιαφέρον όχι μόνο των μη ειδικών, αλλά και των επιστημόνων. Φυσικοί και μαθηματικοί εδώ και αιώνες προσπαθούν να καταλάβουν και να προβλέψουν τις ιδιότητες των φυσαλίδων σε θεμελιώδες επίπεδο. Οι ομάδες φυσαλίδων εμφανίζουν ιδιαίτερη μαθηματική έλξη καθώς υπακούν σε μια σειρά γεωμετρικών κανόνων (οι επιφάνειες των φυσαλίδων συναντιούνται πάντοτε κάθετα μεταξύ τους) και λειτουργούν σαν ένα είδος στοιχειώδους υπολογιστή, μεταβαλλόμενες και αναδιατασσόμενες συνεχώς, λύνοντας το πρόβλημα της βελτιστοποίησης της διάταξής τους έτσι, που να ελαχιστοποιείται η συνολική εξωτερική επιφάνεια του συσσωματώματος.

Τώρα, ένα μαθηματικό μοντέλο του φαινομένου σε ηλεκτρονικό υπολογιστή περιγράφει τη συμπεριφορά αυτών των συσσωματωμάτων, δηλαδή του αφρού, επιτρέποντας στους ερευνητές να καταλάβουν καλύτερα τη φυσική των φυσαλίδων, σχεδιάζοντας καλύτερους πυροσβεστήρες αφρού, αφρώδη υλικά για προστατευτικά κράνη, μονωτικά κ.ά.

Το μοντέλο χωρίζει την εξέλιξη ενός αφρού σε τρία διακριτά στάδια. Πρώτα ο αφρός αναδιατάσσει τη μακροσκοπική δομή του καθώς η επιφανειακή τάση και η ροή του αέρα σπρώχνουν τις φυσαλίδες προς διάφορες κατευθύνσεις, μέχρι ο αφρός να πάρει μια σχετικά σταθερή μορφή. Τότε το υγρό αρχίζει να αποστραγγίζεται από τις λεπτές μεμβράνες, που σχηματίζουν τις φυσαλίδες, μέχρι που κάποια μεμβράνη να γίνει πολύ αδύνατη για να συνεχίσει να διατηρείται ως φυσαλίδα. Τελικά, στο τρίτο στάδιο, η φυσαλίδα σπάει, βγάζοντας τον αφρό από την κατάσταση ισορροπίας και πυροδοτώντας την επανεκκίνηση της διαδικασίας των τριών σταδίων.

Καθένα από τα τρία στάδια της εξέλιξης του αφρού εκτυλίσσεται στη δική του κλίμακα χώρου και χρόνου. Το μικροσκοπικό αδυνάτισμα της μεμβράνης γίνεται αργά, διαρκώντας σε ορισμένες περιπτώσεις εκατοντάδες δευτερόλεπτα. Αντίθετα, η διάρρηξη της μεμβράνης πραγματοποιείται με ταχύτητα εκατοντάδων μέτρων ανά δευτερόλεπτο. Ενα από τα εμπόδια στην προσομοίωση της δυναμικής του αφρού είναι η σύλληψη της απαραίτητης λεπτομέρειας των μικρής κλίμακας διεργασιών, χωρίς αυτό να γίνει σε βάρος της προσομοίωσης των υπόλοιπων λεπτομερειών.

Η λύση που δόθηκε στο πρόβλημα ήταν η διαφορετική αντιμετώπιση κάθε κλίμακας, «ζουμάροντας» στις διεργασίες μικροκλίμακας όταν εμφανίζονται και εστιάζοντας στη μεγαλύτερη εικόνα κατά τη διάρκεια των πιο αργών μακροσκοπικών διεργασιών. Το τελικό αποτέλεσμα κάθε σταδίου προσομοίωσης τροφοδοτείται στο επόμενο στάδιο σε έναν κύκλο ανατροφοδότησης, όπως οι μακροσκοπικές κινήσεις των φυσαλίδων στον αφρό επηρεάζουν τη μικροσκοπική αποστράγγιση του υγρού από τις μεμβράνες, που με τη σειρά της πυροδοτεί τη διάρρηξη των μεμβρανών, θέτοντας σε κίνηση τις φυσαλίδες και πάλι από την αρχή.

Σχετικά σταθεροί αφροί, όπως ο αφρός της μπίρας, έχουν μελετηθεί επισταμένα, αλλά η πρόοδος στην κατανόηση των αφρών που βρίσκονται σε ροή παραμένει αργή. Η νέα μελέτη αποτελεί σημαντικό βήμα, αν και έχει κάποιους περιορισμούς, όπως ότι το μοντέλο μπορεί να εφαρμοστεί μόνο σε σχετικά «ξηρούς» αφρούς, δηλαδή αφρούς με χαμηλό περιεχόμενο υγρού.