Светящиеся разным цветом суккуленты и другие новости недели

Микробиология

1. Влияние курения на воспалительные заболевания кишечника (ВЗК) существенно зависит от конкретного вида болезни: оно обостряет болезнь Крона и облегчает симптомы язвенного колита. Предположив, что противоречивое воздействие курения на ВЗК опосредовано микробиомом, японские исследователи сравнили клинические данные о микробиомах ротовой полости и кишечника, а также кишечном метаболоме пациентов с ВЗК и здоровых участников, после чего дополнительно провели эксперименты на мышиных моделях. Оказалось, что метаболиты, образование которых было ассоциировано с курением (в частности, гидрохинон), способствовали оседанию и размножению бактерий рта в толстом кишечнике. Введение одной из таких бактерий, Streptococcus mitis, снизило воспаление у мышей с симптомами язвенного колита и усилило его у животных с болезнью Крона, аналогично эффекту курения у людей. Как показали эксперименты на лишенных микробиоты мышах, S. mitis запускала в кишечнике иммунный ответ с активацией T-хелперов 1 типа (Th1). При язвенном колите, который опосредован Th2-иммунным ответом, это могло подавлять воспаление. Однако при болезни Крона, при которой воспаление вызвано Th1-клетками, такая активация, вероятно, могла усугублять патологию. Исследователи предположили, что терапия с использованием пробиотиков на основе S. mitis или пребиотиков на основе гидрохинона сможет воспроизвести защитный эффект курения, не причиняя вреда здоровью пациентов.

Нейробиология

2. Даже после длительного отказа от наркотиков сохраняется высокий риск возвращения зависимости, что, согласно статье в Cell Reports, связано с активностью микроглии — иммунных клеток мозга. Авторы работы выяснили, что абстиненция (синдром отмены) у крыс, которых ранее обучили самостоятельно получать кокаин, стимулировала микроглию к фагоцитозу отростков других глиальных клеток, астроцитов, прилежащего ядра — звена системы вознаграждения головного мозга. Астроциты, утратившие целостность, хуже взаимодействовали с нейронами, из-за чего высвобождение возбуждающего медиатора глутамата в прилежащем ядре стало бесконтрольным, а у грызунов возросла тяга к наркотику. Подавление фагоцитоза микроглии при помощи пептида NIF (Neutrophil Inhibitory Factor) предотвращало разрушение астроцитов и останавливало крыс от поиска кокаина. Полученные данные предполагают смену терапевтической парадигмы наркотической зависимости: вместо фокуса на нейронах необходимо разрабатывать методы защиты астроцитов и подавления патологической иммунной активности в головном мозге.

3. Работа, опубликованная в Nature Communications, сообщает о роли микроглии в адаптации мозга к перестройкам лобной коры в подростковом возрасте. Созревающий здесь дофаминергический нервный контур регулирует движение, когнитивные функции, мотивацию, и аномалии в его строении и функции могут способствовать развитию нейропсихиатрических расстройств, включая шизофрению и СДВГ. Активация проекций дофаминергических нейронов лобной доли у мышей привлекала микроглию. Контакт с ее клетками стимулировал аксоны к формированию новых синаптических терминалей. Фармакологическое воздействие на сигнальную функцию дофаминовых рецепторов могло как препятствовать, так и стимулировать появление синаптических терминалей. В частности, квинпирол, агонист дофаминовых рецепторов типа D2 подавлял их рост в головном мозге молодых мышей. Этиклоприд, блокатор D2-рецепторов, напротив, восстановил способность микроглии к образованию новых синаптических терминалей. В будущем исследователи планируют изучить молекулярный механизм, посредством которого микроглия обуславливает структурные изменения отростков нейронов.

4. Исследователи из Японии идентифицировали нейроны, которые «переключают» внимание мышей между сородичами. Наблюдая за кальциевыми токами, ученые отслеживали сдвиги в активности нейронов во время социальных взаимодействий грызунов. Они обратили внимание на усиление ответа нейронов островковой коры, экспрессирующих парвальбумин (PV), при коммуникации животных. Мыши, у которых эта группа нейронов была инактивирована, не различали знакомых и незнакомых сородичей, проводя с ними одинаковое количество времени. В отличиt от грызунов с активными островковыми PV⁺-нейронами, они не стремились к контакту с особями, подвергшимися стрессу. Вероятно, PV⁺-нейроны управляли именно предпочтением и принятием решений о выборе партнера для взаимодействия, а не социальным поведением в целом. Полученные результаты, по мнению авторов работы, могут улучшить понимание нейронных основ человеческой социальности и психических расстройств, таких как аутизм и шизофрения.

Технологии

5. Нидерландские ученые разработали рюкзак GyroPack для помощи пациентам с мозжечковой атаксией, при которой нарушаются координация движений и равновесие. Устройство оснащено гироскопами, аналогичными тем, что применяют на космических станциях — они создают сопротивление вращательным движениям туловища, улучшая осанку и равновесие пользователя. В тестировании рюкзака приняли участие 14 пациентов с умеренной и тяжелой атаксией. Они выполняли упражнения на баланс и ходьбу без рюкзака, в рюкзаке с полноценно работающими гироскопами и в фиктивном режиме, когда гироскопы вращались без полезного эффекта. Рюкзак издавал одинаковые звуки и вибрацию, независимо от функционала гироскопов, поэтому участники не могли точно знать о режиме его работы. В фиктивном режиме GyroPack способствовал стабилизации верхней части тела, вероятно, благодаря своей массе, которая составляла около 6 кг. Но более значимые улучшения были отмечены при активной работе гироскопов: пациенты дольше удерживали равновесие, благодаря более устойчивому движению, в том числе при ходьбе по прямой линии. По словам создателей, GyroPack нуждается в доработке: после того, как станет легче и тише, он сможет стать альтернативой громоздким и тяжелым ходункам, которые сейчас используют пациенты с атаксией.

6. Исследователи из Швейцарии спроектировали молекулу, которая под воздействием света одновременно накапливает два положительных и два отрицательных заряда. Она содержит пять функциональных областей: две из них высвобождают электроны и приобретают положительный заряд, еще две — присоединяют электроны и приобретают отрицательный заряд, расположенный по центру фотосенсибилизатор объединяет эти полюса в единую молекулу. Две последовательные вспышки света возбуждали фотосенсибилизатор, который запускал процессы переноса электронов в соседних участках и формирование четырех зарядов на молекуле. Накопление стабильного заряда — важная предпосылка для инициации окислительно-восстановительных реакций, например, разложения воды на молекулярный кислород и протоны и дальнейшего преобразования солнечного света в энергию химических связей. Двухэтапное возбуждение фотосенсибилизатора позволило использовать менее интенсивный свет, близкий к солнечному, в отличие от ранее предложенных систем, требующих мощных лазеров. Полученная молекула стала важным шагом на пути к искусственному фотосинтезу.

7. Вдохновленные фильмом «Аватар» китайские исследователи создали светящиеся растения. Их предшественники использовали для этого дорогостоящие методы генной инженерии, однако растения с отредактированными генами давали лишь слабое свечение зеленого цвета. В новой работе ученые вводили частицы люминофоров с эффектом послесвечения (afterglow), которые поглощали свет и постепенно высвобождали его. Частицы размером 7 мкм эффективно проникали в ткани растений, сохраняя силу свечения. Наилучших результатов ученые добились на суккулентах: благодаря системе узких каналов в их листьях распределение частиц было равномерным. Разнообразие люминофоров позволило экспериментаторам расширить цветовую гамму излучаемого света, которая, помимо зеленого, включала красные и синие тона. Нескольких минут воздействия солнечного или светодиодного света было достаточно для свечения до двух часов. Подготовка одного светящегося растения заняла до 10 минут, а финансовые затраты не превышали 1,5 долларов. Растительные ночники подходят для неяркого освещения дорожек, садов или интерьеров. Для демонстрации применения исследователи создали стену из 56 светящихся суккулентов, рядом с которой можно было читать. В настоящее время авторы изучают долгосрочное влияние люминофоров на жизнедеятельность растений и возможность применения к другим видам растений, а не только суккулентам.

8. Глубокая прижизненная визуализация затруднена низкой проницаемостью большинства тканей для света. Ученые из США добились прозрачности биологических тканей и улучшили визуализацию глубинных структур in vivo при помощи ампирона — производного анальгетика аминофеназона. Его выбор был обусловлен способностью поглощать ультрафиолет, не ограничивая прохождение видимого света, хорошо растворяться в воде и проникать в ткани, а также низкой токсичностью. Обработка 38%-ным раствором ампирона делала кожу мышей почти полностью прозрачной, что позволило рассмотреть внутренние органы брюшной полости, а также визуализировать при помощи двухфотонной микроскопии нейроны коры головного мозга, экспрессирующие желтый флуоресцентный белок YFP, причем визуализация была неинвазивной. Действие ампирона было обратимым: вымывание физраствором восстановило исходную проницаемость тканей, не повреждая их. Дополнительный анализ маркеров клеточной гибели в тканях, обработанных ампироном, подтвердил безопасность метода.

Подробнее — на PCR.NEWS

Стресс

9. Международная исследовательская группа экспериментально доказала, что стресс матери во время беременности провоцирует развитие экземы у новорожденного, которая сопровождается воспалением, зудом и сухостью кожи. Ученые вызвали стресс у беременных мышей, поместив их в условия яркого освещения. Из-за этого в организме мышей повышался уровень кортикостерона, который проникал в амниотическую жидкость, омывающую плод. Исследователи предположили, что, накапливаясь в околоплодных водах, он активировал тучные клетки, участвующие в развитии аллергических реакций, и повышал чувствительность соматосенсорной системы плода к механическому воздействию. Действительно, в сенсорных нейронах, передающих сигналы о механических сигналах от кожи мышат, активировались гены, связанные с механочувствительностью, а в тучных клетках кожи — гены провоспалительного ответа и рецептора глюкокортикоидов (Nr3c1), к числу которых относится кортикостерон. В результате даже легкое трение кожи липкой лентой провоцировало у новорожденных мышат выраженное воспаление, чего не наблюдалось у потомства контрольных самок или самок с заблокированным синтезом кортикостерона.

Иммунитет

10. Иммунные клетки легких чувствительны к рациону питания, в частности, к входящим в состав жиров длинноцепочечным жирным кислотам — это подтвердили авторы статьи, опубликованнй в Science Translational Medicine. Макрофаги и моноциты в легочной ткани мышей, которых держали на диете с высоким содержанием жиров, накапливали стеариновую кислоту и приобретали провоспалительный фенотип. Насыщенный ею рацион спровоцировал воспаление с участием нейтрофилов в легких у здоровых грызунов и усугубил симптомы в мышиной модели нейтрофильной астмы, которая имеет неаллергическую природу и труднее поддается лечению. Введение олеиновой кислоты, которая отличается от стеариновой наличием двойной связи, напротив, смягчило воспаление. Вероятно, эффект стеариновой кислоты реализовался при участии медиатора воспаления интерлейкина 1β (IL-1β) и белка IRE1α: сокращение уровня IL-1β или подавление активности IRE1α защитило легкие животных от воспаления, вызванного стеариновой кислотой. В легких пациентов с астмой, ассоциированной с ожирением, обнаружили группу моноцитов с тем же маркерами воспаления, что и у мышей, получавших стеариновую кислоту. Авторы работы предположили, что длинноцепочечные жирные кислоты могут ухудшать протекание астмы неаллергического типа у людей, поскольку патофизиологический механизм функционирует и в человеческом организме.

11. С момента глобальной вспышки в 2022 году ВОЗ неоднократно признавала ситуацию с распространением мпокс (оспы обезьян) чрезвычайной, однако действенный вариант лечения так и не был найден. Вероятно, исследование, проведенное в США, сможет это изменить. Ученые выделили три высокоэффективных моноклональных антитела EV35-2, EV35-6 и EV35-7 из крови пациента, перенесшего инфекцию вирусом мпокс MPXV. Эти антитела связывались с вирусным белком А35 и были эффективны в доклинических испытаниях: их введение останавило распространение вируса in vitro и защитило от гибели мышей, зараженных летальными дозами вирусов оспы обезьян и коров. Перекрестная активность антител против разных вирусов объяснялась тем, что они нацелены на один и тот же участок (эпитоп) белка А35, который не подвержен мутациям и устроен схожим образом у MPXV и других вирусов семейства поксвирусов. У людей, переболевших мпокс, вырабатывались антитела, направленные на тот же эпитоп А35, а их высокие концентрации в образцах крови оказались предикторами легкого течения инфекции без необходимости в госпитализации. По словам исследователей, использование моноклональных антител может стать эффективным методом лечения мпокс и других поксвирусных инфекций. Однако прежде действие и безопасность защитных антител необходимо испытать на добровольцах.

12. Репертуар T-клеточных рецепторов (TCR) уникален для каждой собаки, а также зависит от породы — об этом сообщает опубликованное в ImmunoHorizons исследование. TCR расположены на поверхности Т-лимфоцитов и участвуют в распознавании антигена и запуске иммунного ответа. Авторы работы секвенировали транскрипты TCR в образцах крови, собранных дважды с интервалом в год, у 32 собак, в исследование вошли породы бигль, лабрадор-ретривер, норфолк-терьер и малый вандейский бассет-гриффон. Чтобы оценить возрастные изменения в разнообразии TCR, они отдельно проанализировали образцы 50 щенков и взрослых лабрадоров. Оказалось, что репертуар этих рецепторов индивидуален, а его профиль сохранялся, как минимум, на протяжении года, что позволяет отслеживать даже небольшие изменения в иммунном статусе животного. Вместе с тем авторы обнаружили устойчивые различия пород по этому параметру. Поскольку с возрастом собак разнообразие TCR снижалось, исследователи предложили использовать как его маркер старения иммунной системы. Анализ репертуара Т-клеточных рецепторов позволит оказывать животному персонализированную ветеринарную помощь, а также предлагать владельцам рекомендации по уходу за питомцем, основанные на его уникальных иммунных характеристиках, например, наиболее подходящую схему вакцинации.

Геномика

13. Авторы статьи в Science проанализировали геномы древних лошадей и выявили генетические изменения, которые способствовали тому, что животные стали приручаемыми, сильными и пригодными для верховой езды. Ученые сосредоточились на 266 маркерах, связанных с окрасом, телосложением, двигательной активностью и поведением животных. Анализ показал, что отбор на первых этапах одомашнивания (примерно 5 тысяч назад) закрепил в лошадином геноме локус с геном ZFPM1, который уже связывали со снижением агрессии и послушанием у мышей. Исследователи предположили, что одомашнивание лошадей началось с отбора наиболее легких в обращении особей и их приручения. Спустя около 8 веков в геномах скакунов распространился мутантный вариант гена GSDMC, вероятно, повлиявший на форму тела животных. Мыши с подобной мутацией оказались более выносливыми и подвижными, что сопровождалось анатомическими изменениями позвоночника. По мнению авторов работы, отбор по гену GSDMC способствовал появлению физически крепких лошадей, которые обеспечили людям быстрое перемещение.

Старение

14. В ходе продолжительных — более 40 лет — наблюдений ученые из Франции обнаружили связь между миграционным поведением и скоростью старения у розовых фламинго Phoenicopterus roseus. Среди них как оседлые птицы, которые проводят свою долгую, иной раз достигающую 50 лет жизнь на юге Франции, так и мигрирующие особи, ежегодно путешествующие вдоль берегов Средиземного моря. Оказалось, что оседлые фламинго получают преимущество в молодом возрасте, когда их выживаемость и успехи в размножении выше, чем у совершающих перелеты сородичей. Однако в пожилом возрасте они расплачиваются за эти преимущества ускоренным старением: оседлые птицы начинают стареть, в среднем, по достижении 20,4 лет, в то время как мигрирующие птицы — в возрасте 21,9 лет. Одновременно с этим возрастает риск наступления смерти, а способность к размножению, напротив, резко снижается. Таким образом, миграция оказывает значительное влияние на траекторию жизни Phoenicopterus roseus, определяя показатели размножения и смертности.