Ароматы гнили и другие новости недели

Геномика

1. В Nature вышла статья, в которой сообщается, что хроматиновые петли, регулирующие активность генов, возникли в геноме на ранних этапах эволюции животных. Эти петли ученые обнаружили в структуре генома нескольких видов гребневиков. Они были сформированы в основном благодаря взаимодействиям промоторов и энхансеров. В частности, в геноме гребневика Mnemiopsis leidyi ученые насчитали более четырех тысяч таких петель. А вот у ближайших одноклеточных родственников этих животных — ихтиоспоридий, филастерий и хоанофлагеллят — хроматиновых петель в геноме не было.

2. Ученые из Японии использовали сравнительную геномику, чтобы выяснить, какие метаболические пути лежат в основе неприятного гнилостного запаха цветов рода Asarum. Запах этих цветов обеспечивают летучие соединения — диметилдисульфид (DMDS) и диметилтрисульфид (DMTS). Анализ показал, что эмиссия DMDS связана с экспрессией генов метантиолоксидазы, которая обычно служит для нейтрализации этого токсичного соединения. Исследуя разные виды Asarum, ученые обнаружили три гена метантиолоксидазы: SBP1, SBP2 и SBP3. Они эспрессировали эти гены в бактериях и выяснили, что из-за нескольких изменений в SBP1 ферментная функция белка изменилась — он стал дисульфидсинтазой, участвующей в синтезе DMDS. И этот процесс, судя по всему, произошел независимо по крайней мере трижды — в трех линиях растений.

Влияние инфекций на мозг

3. Исследователи из США обнаружили, что самки дрозофил, мозг которых инфицирован вольбахией (Wolbachia pipientis), становятся более восприимчивы к ухаживаниям самцов и охотнее спариваются. Протеомный анализ образцов мозга мушек выявил 177 белков, экспрессия которых меняется во время инфекции, и более 700 белков самой вольбахии. Повышенная восприимчивость инфицированных самок к спариванию была связана с тем, что уровень белка Obp99b (белок, связывающий одоранты) у них повышался, а уровни глутаматного рецептора mGluR и фактора транскрипции TfAP — снижались. Когда исследователи меняли экспрессию генов этих белков в мозге неинфицированных дрозофил, их поведение менялось так же, как и во время инфекции. Несколько белков самой вольбахии ученые также заподозрили в управлении поведением насекомых.

4. Другая команда ученых показала, как блохи управляют поведением животного-хозяина, чтобы повысить свою выживаемость. Мыши, зараженные блохами, становились менее любопытными и более тревожными, поскольку в их префронтальной коре происходили метаболические изменения, активировалась микроглия и нарушалась работа ГАМКергических нейронов. То же наблюдалось и у зараженных барабинских хомячков (Cricetulus barabensis). Также изменения наблюдались в областях таламуса и гиппокампа. Эта цепочка реакций начиналась с кожи, в которой после укусов блох развивалось воспаление и окислительный стресс. Затем локальное воспаление перетекало в системное, из-за которого проницаемость гематоэнцефалического барьера повышалась и развивалось нейровоспаление, меняющее работу мозга и поведение. Наблюдаемый поведенческий сдвиг ограничивает активность животного-хозяина, тем самым снижая для блох риск столкнуться с неблагоприятным воздействием среды.

5. Брюшной тиф тоже иногда вызывает поражение головного мозга: примерно в 15% случаев у пациентов развиваются неврологические осложнения, такие как судороги и бред. Биологи из Йельского университета показали на мышах, что токсин Salmonella Typhi, вызывающей брюшной тиф, не влияет на клетки самого мозга. Вместо этого он повреждает эндотелиальные клетки, тем самым нарушая гематоэнцефалический барьер — и именно это приводит к энцефалопатии. Инъекция токсина напрямую в мозг мышей не вызывала неврологических симптомов. Они наблюдались только при внутрименном введении токсина, а их смягчение наступало после введения мышам кортикостероидов.

Терапия

6. В журнале JAMA Dermatology опубликовали результаты третьей фазы клинических испытаний рофлумиласта в виде пены при псориазе волосистой части головы и тела. Пена оказалась эффективна и безопасна. В исследовании участвовали 432 пациента с псориазом в возрасте от 12 лет: две трети получали пену с 0,3% рофлумиластом, а одна треть — пену без действующего вещества, то есть плацебо. Препарат наносили на пораженные участки кожи раз в сутки. За восемь недель эксперимента бляшки на голове прошли или значительно уменьшились у 66,4% пациентов, получавших лечение, и у 27,8% тех, кто получал плацебо. Примерно те же пропорции наблюдались и в случае зуда. Бляшки на теле клинически значимо сократились или пропали у 45,5% участников группы рофлумиласта и у 20,1% участников группы плацебо. Побочных эффектов тоже было больше в группе рофлумиласта — 26,7% пациентов против 16,6%. Однако тяжелые побочные эффекты почти не встречались — с ними столкнулось 0,7% пациентов в обеих группах.

7. Глаукома — одна из ведущих причин слепоты, связанная с гибелью ганглионарных клеток сетчатки. Хотя при глаукоме в сетчатке глаза увеличивается уровень гомоцистеина, болезнь прогрессирует не из-за него — это показал эксперимент на мышах. Повышение уровня гомоцистеина в мышиных моделях было связано с дисрегуляцией экспрессии белков, которые участвуют в одноуглеродном метаболизме — метионинситетазы, цистатионин β-синтазы и других ферментов цикла метионина, фолатного цикла и пути транссульфурации. Для этих процессов необходимы кофакторы — активные формы витаминов B6, B9 и B12, а также предшественника холина, метаболизм которых при глаукоме тоже нарушается. Добавка этих веществ в рацион грызунов снизила гибель ганглионарных клеток сетчатки.

Нейробиология

8. Ученые из США показали на мышах, как дофамин контролирует принятие решений в стрессовых ситуациях. В вентральном гиппокампе грызунов, отвечающем за рискованные действия или реакции избегания, они обнаружили две популяции нейронов: одна экспрессировала рецепторы дофамина D1, а другая — D2. Активация рецепторов D1 была связана с беспокойством и избеганием, активация D2 — наоборот, с риском. Искусственное возбуждение нейронов D1 делало мышей более осторожными, но их ингибирование не влияло на поведение. После стимуляции нейронов D2 мыши становились более смелыми, а после ингибирования — осторожными. Авторы пришли к выводу, что дофамин может играть роль в развитии тревоги и тревожных расстройств.

9. Другая группа ученых описала нейронные цепи, отвечающие за тревогу и хроническую висцеральную боль, которая часто сопровождает эмоциональные расстройства. Мыши, чьи матери испытывали стресс во время беременности, демонстрировали висцеральную гиперчувствительность и тревожное поведение. Анализ нейронной активности показал, что висцеральную боль регулируют взаимодействующие передний паравентрикулярный таламус и базолатеральная миндалина (нейронная цепь aPVT—BLA), а тревогу — задний паравентрикулярный таламус и центральная миндалина (цепь pPVT—CeA). Однако повышенная экспрессия Cacna1e в aPVT усиливала как боль, так и тревогу, а Grin2a в pPVT — только тревогу.

10. Ученые из Китая обнаружили, что кратковременная медитация осознанности (mindfulness meditation) увеличивает когнитивную вовлеченность и точность стрельбы во время игры в виртуальной реальности. В начале эксперимента 60 добровольцев с закрепленными на голове датчиками ЭЭГ сыграли в VR- шутер. Затем 30 из них в течение 18 дней медитировали по 15 минут. Спустя 18 дней испытуемые сыграли снова. И если в начале производительность стрельбы была одинакова в двух группах, то теперь медитировавшие участники опережали контрольную группу примерно на 6,56 балла. Отношение бета-ритмов к альфа и тета-ритмам в левых лобных областях их мозга увеличилось, что отражало повышенную концентрацию и бдительность.

Метаболизм

11. Исследователи из Китая описали механизм старения яичек, приводящий к нарушению сперматогенеза. Секвенирование РНК показало, что с возрастом в клетках Лейдига мышиных семенников снижается экспрессия гена Hmgcs2 — он кодирует фермент, катализирующий одну из реакций кетогенеза. Также в яичках стареющих мышей снижалась концентрация β-гидроксимасляной кислоты, которая облегчает ацетилирование гистонов, тем самым замедляя старение клеток Лейдига и увеличивая выработку тестостерона. Ученые спровоцировали старение яичек у молодых мышей, подавив экспрессию Hmgcs2 в клетках Лейдига. Пероральное введение β-гидроксимасляной кислоты или искусственное усиление кетогенеза, напротив, улучшало функцию яичек у пожилых мышей.

12. Ученые из США обнаружили, что исключение некоторых аминокислот из диеты защищает кишечник мышей от колонизации сальмонеллой (Salmonella enterica) после лечения антибиотиками. На модели роста сальмонеллы в слепой кишке мыши ex vivo исследователи показали, что в присутствии местной микробиоты быстро остановить колонизацию с помощью общего ограничения питательных веществ или добавления каких-либо ингибирующих факторов не получается. Но добавление некоторых аминокислот — особенно смеси из аргинина, аспарагина, глицина, глутамина, гистидина, лизина, пролина, серина и треонина — увеличивало патогенную нагрузку. Аналогичным образом действовало добавление мышам в пищу гидролизата казеина. В таких условиях собственная микробиота мышей не справлялась с подавлением роста сальмонеллы. Дополнительно ученые показали, что исключение белка из диеты живых мышей защищает их от острого сальмонеллеза.

13. Команда под руководством исследователей из Швейцарии обнаружила, что делеция транспортера глюкозы 1 (GLUT1) в астроцитах взрослых самцов мыши не ухудшает сенсомоторные функции, память и поведение. В таких астроцитах по-прежнему поддерживался нормальный уровень глюкозы, хотя ее потребление клетками увеличивалось вдвое. Кроме того, делеция GLUT1 защищала мышей от обширного повреждения нейронов после индуцированного инсульта. По всей видимости, это происходило из-за усиления глюкозного метаболизма в астроцитах с делецией GLUT1. Он способствовал накоплению в нейронах лактата, поступающего из метаболических путей астроцитов, и усиленной выработке глутатиона, что, в свою очередь, смягчало окислительный стресс.

Паразиты и защита от них

14. Ученые из Израиля описали, как самки инвазивного паука — коричневой вдовы (Latrodectus geometricus) — в пустыне Негев защищают потомство от паразитоидных ос-наездников, которые откладывают свои яйца в яйцевые мешки пауков. Помимо поведенческих защитных реакций, самки этого вида покрывали яйцевые мешки шипами из паутины, чего не делали самки местных видов Latrodectus. Когда ученые удалили эти шипы с одной половины яйцевого мешка, наездники стали откладывать больше яиц в незащищенную часть.