Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 14–20 марта

Механизм репарации аксонов у нематоды, какао против инфаркта, диета кузнечиков, температура тела хомячков и многое другое — в воскресном обзоре.

Художник:
Наталья Дюкова

Экология и физилогия

1. Форма челюстей кузнечиков различается в зависимости от того, что они едят. Новое исследование, проведенное под руководством палеобиологов из Университета Лестера (Великобритания), было посвящено нижним челюстям насекомых группы Orthoptera (прямокрылые). К этой группе относятся, в частности, кузнечики, сверчки и саранча. Изучение рациона насекомых важно для определения их роли в экологических системах. Однако изучать содержимое желудка, анализировать состав фекалий или просто наблюдать за насекомыми не всегда возможно. Авторы новой работы провели стоматологический топографический анализ, чтобы проследить связь между формой челюстей и рационом насекомых. Использованный в работе метод был изначально разработан для анализа зубов млекопитающих, но авторы решили использовать его для кузнечиков и нашли закономерности. Так, самые сложные ландшафты челюстей с разнообразными волнами и буграми были у видов, которые едят жесткую растительную пищу — траву, цветы и пр. Острые края, напротив, говорили о том, что насекомое плотоядно. Точность предсказания диеты по форме челюсти достигает 82%. Результаты означают, что в будущем ученым достаточно будет просто посмотреть на челюсти, чтобы понять, чем питается насекомое. Это можно проделать даже с вымершими видами, если они сохранились в коллекциях. Интересно, что топографические метрики челюстей кузнечиков оказались похожи на метрики челюстей млекопитающих со схожей диетой, хотя филогенетически они очень далеки друг от друга.

2. Согласно наблюдениям, животные с высокой скоростью метаболизма умирают раньше, чем животные с медленным обменом веществ. Однако неясно, как именно скорость метаболизма влияет на продолжительность жизни. К тому же скорость метаболизма коррелирует с температурой тела: низкая скорость обычно связана с низкой температурой, высокая — с более высокой. Ученые из Китая занялись этим вопросом. Они подвергали мышей и барабинских хомячков (Cricetulus barabensis) воздействию относительно высокой температуры (32,5 °C). Их температура тела в таких условиях увеличивалась, в то время как метаболизм замедлялся. Ученые обнаружили, что грызуны в таких условиях живут не так долго, как обычно. Затем исследователи попробовали с помощью небольших вентиляторов охладить зверей, подверженных воздействию высоких температур. Это не изменило их метаболизм, но снизило температуру тела. В таких условиях срок их жизни был нормальным. Это означает, что температура тела — более значимый фактор для продолжительности жизни, чем скорость обмена веществ.

Внутрибольничные инфекции

3. Распыление перекиси водорода может значительно уменьшить количество инфекций, вызванных Clostridioides difficile (CDI). C. difficile причина одной из самых распространенных кишечных инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи. Недуг проявляется в виде диареи, но может приводить и к серьезному воспалению толстой кишки. Споры C. difficile передаются через поверхности: дверные ручки, поручни и т. д., а многие дезинфицирующие средства оказываются неэффективны. Для того, чтобы контролировать распространение инфекции, требуются улучшенные гигиенические протоколы. Одна из систем дезинфекции — aHP — распыляет сухой туман, содержащий перекись водорода. Туман покрывает все открытые поверхности и уничтожает споры бактерии, которые затем устраняются при физической уборке. Американские ученые ретроспективно проанализировали данные об инфекции в крупном учреждении неотложной помощи в Филадельфии за десять лет (пять лет до внедрения aHP, и пять лет после), чтобы выяснить, насколько эффективна такая дезинфекция. До внедрения системы на объекте было зарегистрировано 120 случаев за 27 месяцев, а после внедрения — 72 случая за 33 месяца. Частота инфицирования снизилась на 41%. Использование системы совместно с другими способами контроля CDI снизили частоту инфекций на 74% от изначальной.

Сердечно-сосудистые патологии

4. Флавонолы, которые содержатся в какао, чае и винограде, снижают риск сердечно-сосудистых заболеваний. В краткосрочных исследованиях уже было показано, что флавонолы какао полезны для сосудов. Теперь первое крупномасштабное двойное слепое рандомизированное исследование COSMOS (COcoa Supplement and Multivitamin Outcomes Study) показало долгосрочные эффекты этих соединений. Ученые разделили 21 442 человек (12 666 женщин старше 65 лет и 8 776 мужчин старше 60 лет) на три группы: одна принимала капсулы, содержащие флавонолы, вторая — поливитамины, третья была контрольной. За участниками наблюдали 3,5 года. Оценивался риск сердечно-сосудистых событий: инфаркта, инсульта, разных сосудистых патологий, нестабильной стенокардии, коронарной реваскуляризации, операций на периферических артериях и смерти от сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ). Исследование показало, что поливитамины никак не влияют на риск. Флавонолы снизили общее количество сердечно-сосудистых заболеваний на 10%, но этот показатель не был статистически значимым. Однако риск смерти от этих заболеваний флаванолы какао снизили уже на 27%. Когда ученые проанализировали данные только тех, кто принимал таблетки регулярно, как и было предписано, риск ССЗ оказался на фоне приема флавонолов оказался ниже на 15%, а риск смерти от ССЗ — на 39%.

5. Гипертриглицеридемия может привести к повторному инсульту даже у тех, кто принимает статины. Повышенный уровень триглицеридов способствует атеросклеротической патологии, поэтому пациентам с сердечно-сосудистыми заболеваниями и тем, кто перенес инфаркт или инсульт, назначают статины — препараты, снижающие уровень холестерина в крови. Новое исследование, опубликованное в журнале Neurology, оценивает вклад гипертриглицеридемии в остаточный сосудистый риск. В исследовании участвовали 870 человек (средний возраст — 70 лет) с инсультом или транзиторной ишемической атакой в анамнезе. За участниками наблюдали в течение года. У 217 человек был повышенный уровень триглицеридов в крови: 150 мг/дл или выше. Гипертриглицеридемия была связана с повышенной распространенностью стеноза внутричерепной артерии. Также для таких пациентов был выше риск серьезных сердечно-сосудистых патологий. Особенно высокий риск был у пациентов, которые перенесли атеротромботический инсульт (35,1% против 14,2% у людей с нормальным уровнем триглицеридов), у пациентов со значительным стенозом внутричерепной артерии (29,9% против 14,7%) и у пациентов со значительным внекраниальным стенозом сонной артерии (23% против 9,4%). Риск сохранялся высоким, даже если человек находился на статиновой терапии. «Хорошая новость заключается в том, что статины — это только один способ влиять на высокий уровень триглицеридов. Диета и физические упражнения также могут быть эффективными», — комментирует автор исследования Такао Хосино, сотрудник больницы Токийского женского медицинского университета (Япония).

Репозиционирование лекарств

6. А вот полезные липопротеины высокой плотности (ЛПВП) могут помочь лечить сепсис. Авторы нового исследования продемонстрировали это на мышах. Более ранние исследования показали, что риск сепсиса у мышей обратно пропорционален уровню ЛПВП в крови. В новой работе команда ученых лечила мышей с сепсисом синтетическим препаратом ЛПВП, получившим обозначение ETC-642. У мышей, которые получали ETC-642, повышалась выживаемость и улучшалась защита от сепсиса: почки начинали работать лучше (уменьшалось содержание азота и мочевины в плазме крови), а также снижалось воспаление — на это указывали концентрации интерлейкинов 6 и 10.

Препарат ETC-642 был разработан для лечения сердечно-сосудистых заболеваний и доказал свою эффективность в нескольких клинических испытаниях. По словам руководителя исследования Сянгана Ли, профессора в университете Кентукки, налаженное производство ETC-642 и доказанная безопасность делают его идеальным кандидатом для дальнейшего изучения его защитных свойств у пациентов с сепсисом.

7. Дисульфирам — препарат для лечения алкоголизма — помог улучшить зрение мышей с дегенерацией сетчатки. Дегенерация фоторецепторов и спонтанное возбуждение ганглиозных клеток сетчатки (RGC) происходят при пигментном ретините. Ретиноевая кислота (РК), которая вырабатывается при отмирании палочек и колбочек, служит триггером гиперактивности RGC, но неясно, мешает ли она зрительному восприятию. Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли обнаружили, что ингибирование синтеза ретиноевой кислоты может остановить потерю зрения у мышей с развивающейся дегенерацией сетчатки. Для этого они использовали дисульфирам. Его добавляли мышам в еду в дозировке 2 мг/кг в течение 20–30 дней. Контрольные мыши получали обычный корм. Зрение у мышей, которым давали дисульфирам, улучшилось. Препарат преодолел ГЭБ, достиг сетчатки и подавил экспрессию генов, индуцированных ретиноевой кислотой.

Препарат уже одобрен FDA, и результаты нового исследования говорят о том, что он может восстановить зрение у людей с пигментным ретинитом и, предположительно, с другими нарушениями зрения, включая возрастную макулодистрофию. Также исследователи ищут более эффективные способы ингибировать РК или ее рецепторы. Помимо дисульфирама они протестировали экспериментальный препарат BMS 493, который ингибирует не саму ретиноевую кислоту, а ее рецептор, и применили РНК-интерференцию для отключения этого рецептора. Все подходы также значительно улучшили зрение у мышей с пигментным ретинитом.

Неврология

8. Ученые определили нейроны в мозге мышей, которые управляют конкуренцией и социальным поведением внутри групп. В жизни мы часто уступаем тем, кто выше по социальному рангу и легко обходим тех, кто ниже. Исследователи попытались понять, как мозг млекопитающих кодирует социальный ранг и использует эту информацию чтобы регулировать поведение. Они разработали тест социальной конкуренции, в котором мыши соревновались за вознаграждение. Ученые продемонстрировали, что клетки медиальной префронтальной коры (mPFC), которые проецируются в латеральный гипоталамус, способствуют доминантному поведению во время конкуренции за вознаграждение. То есть существует кортико-гипоталамическая цепь, с помощью которой mPFC осуществляет нисходящую модуляцию социального доминирования. Также команда обнаружила, что у мышей во время соревнования нейронная активность в передней поясной области различается в зависимости от социального ранга соперника. Активность мозга животного может точно предсказать ранг противника и то, кто в результате соревнования получит награду. Иногда победитель не был более доминирующим животным, но у него было так называемое «мышление победителя».

9. Нематода Caenorhabditis elegans умеет «чинить» свои нейроны после повреждения. Ученые из Университета Квинсленда (Австралия) определили, как червю это удается. При повреждении аксонов C. elegans использует аксональный синтез — регенерирующий аксон сливается со своим собственным отдельным аксональным фрагментом для восстановления нейронной функции. Этот процесс был описан более 50 лет назад, но его молекулярные механизмы остаются плохо изученными. Авторы новой работы показали, что для такого аксонального слияния необходима металлопротеаза ADM-4, ортолог ADAM17 человека. ADM-4 локализуется на обоих концах поврежденного аксона и стабилизирует fusogen EFF-1 — мембранный белок, который перестраивает липидные бислои для облегчения слияния мембран. Для того, чтобы концы аксона распознали друг друга, на внешней мембране отделенного фрагмента аксона экспонируется фосфатидилсерин. Животные без ADM-4 не могут восстановить свои аксоны, а сверхэкспрессия ADM-4 усиливает аксональный синтез. Авторы надеются в будущем научиться контролировать этот процесс — это откроет путь к регенерации нервов у людей.

10. Исследователи из США изучили, как включается область мозга, ответственная за память, когда мы смотрим на лица. Наши глаза «бегают» туда-сюда несколько раз в секунду. Такие движения называется саккадами. Оказалось, что когда глаза останавливаются на лице, клетки миндалевидного тела — части мозга, обрабатывающей социальную информацию, — откликаются и модулируют активность в других частях мозга, в том числе в гиппокампе, отвечающем за память. В эксперименте участвовали 13 человек с эпилепсией. В их мозг имплантировали электроды, а положение глаз отслеживали с помощью камеры. Также авторы записали активность тета-волн мозга, которые создаются в гиппокампе и являются ключевыми в обработке информации и формировании воспоминаний. Участникам сначала показывали новые для них изображения: лица людей и приматов, цветы, автомобили, геометрические фигуры. Затем им показали серию человеческих лиц, часть из которых они уже видели. Участников спрашивали, помнят ли они эти лица. Когда глаза участников останавливались на лицах, исследователи наблюдали активность нейронов миндалевидного тела и изменение тета-волн. И чем сильнее был сигнал нейронов, тем больше была вероятность, что человек запомнит лицо с картинки. Сигнал был ниже, когда участники видели знакомые лица. Исследователи утверждают, что нейронная связь, возникающая между миндалевидным телом и гиппокампом, координируется именно движением глаз. Эта связь зависит от того, какие визуальные стимулы мы обрабатываем, при этом приоритет отдается социально значимым стимулам — например, лицам.

Вирусология

11. Редкий вирус Хартленд, который переносят клещи Amblyomma americanum, впервые обнаружили в Миссури в 2009 году — тогда заразилось 2 человека. После этого Центры по контролю и профилактике заболеваний США (CDC) подтвердили более 50 случаев заражения в 11 разных штатах Среднего Запада и Юга страны. Так, задним числом был обнаружен один случай инфицирования человека вирусом Хартленд в Джорджии в 2005 году. Также известно, что олени в этом районе подвергаются воздействию вируса по крайней мере с 2001 года. Исследователи из США собрали 9 294 клеща в Джорджии и нашли вирус в трех образцах. Анализ вирусных геномов из этих образцов показал, что они похожи друг на друга, но сильно отличаются от геномов вирусов Хартленд, обнаруженных в других штатах. Это может означать, что вирус развивается в разных регионах, но не распространяется быстро между ними. Результаты этого исследования подтверждают продолжающееся распространение вируса в Джорджии.

Клещей-переносчиков вируса Хартленд называют lone star tick за маленькое пятнышко, напоминающее звезду, на спине у самки. У заразившегося человека после укуса могут наблюдаться лихорадка, утомляемость, снижение аппетита, головная боль, тошнота, диарея, боль в мышцах или суставах и снижение числа тромбоцитов. По данным CDC, сейчас нет способа предотвратить или вылечить инфекцию вирусом Хартленд. Лечение только симптоматическое, направленное на избавление от лихорадки и боли. Большинство людей, зараженных вирусом, полностью выздоровели, но несколько пожилых людей с сопутствующими заболеваниями умерли.

Онкология

12. Метастазы и рецидивы рака часто вызваны определенными агрессивными типами клеток. Ученые из Нидерландов разработали способ, который позволил обнаружить эти клетки среди остальных, выделить их и секвенировать. Они использовали оптическую маркировку и быстрый анализ изображений в режиме реального времени. Ученые изготовили микроскоп со сверхшироким полем зрения. Так как искомые клетки быстрее мигрируют, делятся и в целом имеют морфологические отличия, авторы смогли осуществить селективную фотомаркировку нужных опухолевых клеток в биопсийном образце. Применив секвенирование РНК единичных клеток, они изучили транскриптомные профили быстро мигрирующих и веретеновидных клеток линии MCF10A, быстро мигрирующих клеток линии MDA-MB-231 и клеток плоскоклеточной карциномы головы и шеи пациента, а также определили критические гены и пути, приводящие к агрессивной миграции клеток и их мезенхимальной морфологии. Понимание связи геномных и транскриптомных профилей таких клеток с их функциями и фенотипическими характеристиками может помочь разгадать молекулярные механизмы, обеспечивающие рост опухолей.

Новости бизнеса

13. BioMérieux получила разрешение 510(k) от Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) на свой масс-спектрометр Vitek MS Prime MALDI-TOF. Это означает, что прибор теперь можно выводить на рынок страны. Компактная настольная система позволяет автоматизировать рутинную идентификацию микробов, сделать ее быстрой и эффективной. В прошлом году начались продажи системы в некоторых странах Азии и Латинской Америки.

14. Eurofins Viracor приобрела эксклюзивную лицензию на технологию жидкостной биопсии на основе секвенирования, разработанную в Корнеллском университете (США). На базе этой технологии создан анализ, который может сканировать осложнения при трансплантации гемопоэтических стволовых клеток. Также анализ можно использовать для выявления инфекций мочевыводящих путей у пациентов после трансплантации почек и для оценки повреждения почек и мочевого пузыря. Кроме этого, можно анализировать повреждения клеток, тканей и органов при COVID-19.

Добавить в избранное

Вам будет интересно