Гены, влияющие на форму зубов, и другие новости недели

Память

1. Ученые из Германии исследовали влияние глубокого сна на память. Для него характерны медленные волны, когда в нейронах неокортекса синхронно меняется мембранный потенциал — они то деполяризуются, то гиперполяризуются. Однако эти колебания подпороговые, то есть не приводят к возникновению потенциала действия и возбуждению нейрона. Считается, что эти колебания способствуют консолидации воспоминаний, однако не вполне ясно, как именно. Чтобы это выяснить, исследователи взяли образцы тканей неокортекса от пациентов, перенесших резекцию. В синаптически связанных пирамидальных нейронах ученые создали такие же подпороговые колебания потенциалов, как и во время медленного сна, и обнаружили, что в результате амплитуда аксональных потенциалов действия увеличивается, а синаптическая передача облегчается. Проще говоря, медленно-волновая активность усиливает связи между нейронами неокортекса и тем самым способствует консолидации памяти.

2. В человеческий мозг заглянули и ученые из Австрии — и тоже затем, чтобы разобраться в механизмах памяти. Они исследовали неповрежденные образцы гиппокампа от 17 пациентов с эпилепсией с помощью микроскопии и того же метода локальной фиксации потенциалов. Оказалось, что связей, то есть синапсов, между нейронами области СА3 в нем в 2–3 раза меньше, чем у мышей и крыс, но при этом передача импульсов более точная и надежная. Эти особенности максимизируют емкость памяти, позволяя людям запоминать больше.

Вирусы

3. Прошлой весной в Южной Дакоте (США) умерло десять кошек — у них были респираторные и неврологические симптомы. Американские ученые провели некропсию и лабораторные исследования тканей двух кошек и выяснили, что причиной гибели стал вирус птичьего гриппа H5N1 клады 2.3.4.4b. Вирусные антигены обнаруживались в нескольких органах, и самая высокая вирусная нагрузка была в мозге животных. Ткани мозга были сильно повреждены: наблюдался нейрональный некроз, глиоз и периваскулярное воспаление. Геном вируса содержал уникальные мутации: T143A в гемаглютинине и две мутации в субъединице вирусной полимеразы PA — F314L и L342Q. Первая мутация помогает вирусу уклоняться от иммунитета, а две другие влияют на активность полимеразы и вирулентность. Также в легких и тканях мозга кошек коэксперессировались рецепторы птичьего и человеческого гриппа. Это указывает на то, что в организме домашней кошки вирусы гриппа птиц и млекопитающих могут сосуществовать и обмениваться мутациями, что в конечном итоге может привести к появлению новых штаммов, опасных для человека.

4. Другая команда ученых из США обнаружила, что вирус гриппа А — на этот раз H1N1 — сохраняет свою вирулентность в сыром молоке до пяти дней при температуре 4 °C. РНК вируса обнаруживались в молоке в течение почти двух месяцев. После пастеризации молока при температуре 63 °C в течение получаса вирус не обнаруживался, однако частицы вирусной РНК сохранялись в малом количестве. Важно отметить, что исследователи добавляли в сырое молоко экзогенный человеческий вирус гриппа А, а не брали молоко от инфицированных коров, в котором могли бы присутствовать антитела, влияющие на жизнеспособность и вирулентность вируса. Тем не менее, результаты указывают на то, что потребление сырого коровьего молока сопряжено с риском передачи вируса гриппа А. 

5. Исследователи из Великобритании сообщили в журнале The Lancet Microbe, что 22 вируса из 14 семейств могут сохраняться в человеческой сперме длительное время после острой инфекции. Этот вывод ученые сделали после систематического обзора почти 400 публикаций. Вирусы обнаруживались в сперме в течение различного времени — от трех недель (вирус денге и Западного Нила) до двух лет (вирусы Эбола и Зика). Среди обнаруженных вирусов реплицироваться были способны вирусы Эбола, Марбург, Чапаре, Ласса, Зика и другие, а также аденовирус и аденоассоциированный вирус. Девять из 22 вирусов могли передаваться половым путем.

Диеты

6. Ученые из Китая побрили мышей и посадили их на диету (интервальное голодание с 16 часами голода и 8 часами питания или 24 часами голода и 24 часами питания). Они обнаружили, что у грызунов сильно замедлился рост шерсти. Дело было не в снижении калорийности или изменении циркадных ритмов. Анализ показал, что голодание активирует липолиз в дермальных адипоцитах, в результате чего они выделяют много свободных жирных кислот. Активированные стволовые клетки фолликулов используют эти жирные кислоты как источник энергии вместо глюкозы. В итоге в клетках растет уровень активных форм кислорода, провоцируя окислительное повреждение и апоптоз. 

Микробиом

7. Введение беременным мышам кишечной бактерии Akkermansia muciniphila увеличило число и активность стволовых клеток в мозге и кишечнике потомства. В итоге мышата были менее тревожными и более любознательными, а также быстрее восстанавливались после колита. Эффект сохранялся на протяжении по крайней мере 10 месяцев. Как показало исследование, A. muciniphila усиливала пролиферацию стволовых клеток потомства, активируя выработку жирных кислот и аминокислот другими кишечными микробами. Эти метаболиты проникали сквозь плаценту и стимулировали стволовые клетки через белок mTOR. Когда ученые ингибировали белок, эффект исчез. Также эффекта не было, когда бактерией напрямую лечили новорожденных мышат. 

Онкология

8. Работа исследователей из Вашингтонского университета в Сент-Луисе (США) показывает, что глиобластома синхронизирует свои циркадные ритмы с циркадными ритмами хозяина, активируя рост в ответ на ежедневный утренний выброс стероидных гормонов. Ученые придумали эксперимент, который бы сбивал циркадные ритмы. В помещении с мышами с глиобластомой ученые включали свет по ночам и выключали днем. Спустя некоторое время биологические часы грызунов перестраивались: если раньше они были активнее по ночам, то теперь всплеск активности приходился на дневное время. Одновременно с этим ученые наблюдали за экспрессией генов в клетках опухоли. Они обнаружили, что графики экспрессии двух генов циркадных ритмов — Bmal1 и Per2 — изменились, когда изменилось время бодрствования мышей. Введение синтетического глюкокортикоида на минимуме экспрессии Per2 (утром или днем) усиливало рост опухоли втрое, а на пике экспрессии (ночью) — подавляло. Когда ученые снизили экспрессию рецепторов глюкокортикоидов в глиобластомах, этот эффект прошел. Эти результаты важны для максимизации эффективности химиотерапии при глиобластоме, вместе с которой нередко используют кортикостероиды.

Антидепрессанты

9. Ученые из Колумбийского университета (США) предложили разработать антидепрессанты, нацеленные на клетки кишечника, которые производят серотонин. По их словам, это может избавить пациентов от побочных эффектов классических антидепрессантов группы СИОЗС, сохранив их основной эффект. Для проверки своего предположения ученые усилили выработку серотонина в кишечнике мышей. Такие грызуны испытывали меньше признаков тревоги и депрессии, чем их сиблинги, кишечник которых производил серотонин в обычных количествах. Этот эффект зависел от передачи сигналов из кишечника в мозг по блуждающему нерву. 

Боль

10. Ученые из США нашли способ снизить периферическую невропатию — побочный эффект химиотерапии рака молочной железы, легких и яичников. Они предположили, что эта невропатическая боль связана с кератиноцитами — клетками эпидермиса, которые экспрессируют механочувствительный канал PIEZO1, отвечающий за восприятие тактильных стимулов. Чтобы проверить это, они лечили мышей паклитакселом и одновременно ингибировали их кератиноциты с помощью оптогенетики или хемогенетики. Это облегчило механическую гиперчувствительность, вызванную препаратом. Мыши с нокаутом PIEZO1 в кератиноцитах также демонстрировали меньшую гиперчувствительность после лечения паклитакселом. Эксперименты in vitro показали, что воздействие препарата сенсибилизирует клетки, усиливая проводимость канала.

Диагностика и терапия

11. Ученые разработали биоразлагаемого микроробота, который может перемещаться по организму под действием акустических или магнитных сил и доставлять лекарства. Робот состоит из магнитных наночастиц и терапевтических агентов в гидрогелевой матрице, а гидрофобный внутренний слой помогает удерживать микропузырьки в биологических жидкостях, которые проникают через два отверстия. Акустические волны помогают роботу перемещаться. Кроме того, микропузырьки, захваченные роботом, усиливают контрастность ультразвукового изображения, особенно при визуализации глубоких тканей. Роботов испытали in vitro в камере из агара, имитирующей среду мочевого пузыря, и на мышах с опухолью мочевого пузыря. В обоих случаях использовали два зонда — зонд ультразвуковой визуализации и зонд сфокусированного ультразвука для движения робота. Также с помощью роботов ученые доставили противораковый препарат в пораженную ткань мышей, и опухоли стали меньше.

Регенерация

12. Исследователи из США выяснили, как у некоторых животных поддерживающие клетки во внутреннем ухе после травмы превращаются в волосковые. Ученые сравнили рыб данио-рерио и ящериц, которые могут регенерировать, с мышами, которые регенерировать не могут. Оказалось, что у ящериц и данио-рерио в ДНК клеток-предшественников есть энхансеры, которые запускают экспрессию фактора транскрипции Atoh1 — он отвечает за превращение клеток в сенсорные. Когда ученые удалили эти энхансеры у рыб, волосковые клетки не образовывались во время развития, а поддерживающие клетки не могли трансдифференцироваться. 

Протеомика

13. Анализ данных визуализации мозга и протеомный анализ плазмы крови почти пяти тысяч человек выявили 13 белков, связанных со старением мозга. Ученые обнаружили восемь положительных ассоциаций: фактор дифференцировки роста-15 (GDF15), фактор роста фибробластов 21 (FGF21), тканевой ингибитор металлопротеиназы-4 (TIMP4), лизосомальная фосфолипаза А2 (PLA2G15), глиальный фибриллярный кислый белок (GFAP), рецептор GPR56, связанный с G-белком (ADGRG1), галектин-4 (LGAL4S) и хитиназа-3-подобный белок (CHI3L1). А также пять отрицательных: Brevican (BCAN), калликреин-6 (KLK6), молекула адгезии клеток 16, связанная с раковым эмбриональным антигеном (CEACAM16), белки WFIKKN1 и ADAM22. Так, низкий уровень белка BCAN и высокий уровень GDF15 были связаны с деменцией и инсультом. Также ученые наблюдали колебания уровней белков в плазме и предсказали пики возрастных изменений мозга в 57, 70 и 78 лет. 

Генетика

14. Сравнение зубов и геномов 882 колумбийцев смешанного происхождения выявило 18 областей генома, которые влияют на форму и размер зубов. Из них 17 ранее не были связаны с зубами. У участников европейского происхождения зубы были мельче, чем у остальных. Ученые также обнаружили у них однонуклеотидные полиморфизмы в гене HS3ST3A1, связанные с более тонкими резцами. Они располагались в участке ДНК, интрогрессированном от неандертальцев.