Воскресное чтение. Обзор научной периодики за 6-12 апреля (без коронавируса)

Фармакология

1. У 5% взрослых пациентов, подвергающихся экстракардиальным инвазивным операциям, развивается нервно-мышечная блокада. Однако облегчающие это состояние препараты нередко вызывают осложнения на легкие. Авторы исследования, опубликованного на этой неделе в Anesthesiology, сравнили два популярных препарата против нервно-мышечной блокады, сугаммадекс и неостигмин. Среди пациентов, принимавших сугаммадекс, риск легочных осложнений был на 30% ниже, чем среди тех, кто принимал неостигмин; риски пневмонии и остановки дыхания у принимавших сугаммадекс также были ниже на 47 и 55% соответственно.

Онкология

2. Разработана прогностическая модель, определяющая, через какое время пациенту с ранней бессимптомной формой хронической лимфоцитарной лейкемии (CLL) понадобится начать лечение. Чтобы вынести прогноз, система обрабатывает информацию о наличии мутаций в генах вариабельности тяжелой цепи иммуноглобулинов, общем числе лимфоцитов и присутствии пальпируемых лимфоузлов. Базой для создания модели послужили 11 больших интернациональных групп пациентов на ранних стадиях CLL. Эта модель, возможно, сделает необязательным постоянный мониторинг пациентов с бессимптомной формой CLL, а также поможет планировать лечение и клинические испытания.

3. Кишечный микробиом способен модулировать процессы воспаления и опухолеобразования, в частности, дисбиоз может сделать особь более уязвимой к раку кишечника, индуцируемому воспалением. Две популяции мышей дикого типа с различным составом микробиома отличались по числу опухолей, образующихся в кишечнике. До начала туморогенеза у мышей, развивающих больше опухолей, число провоспалительных CD8+IFNg Т-лимфоцитов в слизистой оболочке кишечника заметно превышает норму. Число этих клеток у мышей, развивающих меньше опухолей, значительно меньше. По всей видимости, дисбиоз слишком сильно стимулирует CD8+IFNg+ Т-лимфоциты, тем самым вызывая хроническое воспаление.

Микробиом

4. Нежизнеспособный штамм бактерии Bifidobacterium bifidum помогает против синдрома раздраженного кишечника лучше, чем плацебо; это доказано в многоцентровом рандомизированном двойном слепом клиническом исследовании. Препарат штамма B. bifidum с термической инактивацией был специально разработан для пациентов, восприимчивых к инфекциям. Дополнительное преимущество такого продукта — в простоте стандартизации и хранения.

Молекулярная биология

5. Исследователи обнаружили, что состояние оплодотворенной яйцеклетки может влиять на здоровье матери. Эксперименты проводили на круглом черве Caenorhabditis elegans, чьи защитные механизмы и клеточные характеристики во многом совпадают с человеческими, а оплодотворенные яйцеклетки некоторое время находятся в организме материнской особи. (У С.elegans два пола: самцы X0 и гермафродиты XX, которые фактически являются самками, приобретшими способность к сперматогенезу.) Если желточная (вителлиновая) оболочка яйцеклетки повреждена или ее развитие остановлено в эксперименте, яйцеклетка посылает организму матери молекулярный сигнал, помогающий поддерживать протеостаз, чтобы эффективнее бороться со стрессовыми факторами окружающей среды, вести долгую и здоровую жизнь. Этот сигнал предотвращает агрегацию белков, повышает стрессоустойчивость HSF-1-зависимым путем и восстанавливает реакцию теплового шока в соматических тканях родителя.

6. Обнаружена неизвестная ранее функция белка схизородопсина, впервые найденного у архей из группы Asgard. Когда исследователи заставили клетки кишечной палочки и млекопитающих экспрессировать этот белок, анализ ионного транспорта показал, что схизородопсин работает как протонная помпа, индуцируемая светом. Функция и тримерная структура этого белка напоминают ксенородопсин, широко используемый в оптогенетике; он также осуществляет транспорт протонов внутрь клетки.

Белок-белковые взаимодействия

7. Составлена карта интерактома человека — совокупности всех контактов между белками человеческой клетки. Карта получила название HuRI (human ‘all-by-all’ reference interactome); она включает приблизительно 53 000 белок-белковых взаимодействий, а также данные по геному, транскриптому и протеому человека. Это позволяет изучать функционирование клетки без отрыва от физиологического или патологического контекста, а также подробно рассматривать молекулярные механизмы и тканеспецифические проявления таких генетических заболеваний, как фенилкетонурия, серповидноклеточная анемия и муковисцидоз.

Нейробиология

8. Открыт нейронный контур, по которому происходит механосенсорный контроль поглощения пищи у мышей. Нейроны парабрахиального ядра, экспрессирующие ген продинорфина (предшественник опиоидного пептида динорфина), принимают сенсорные сигналы от верхней части пищеварительного тракта — от рта до тонкого кишечника и, таким образом, отвечают за контроль поглощения жидкостей и твердой пищи. Они активируются при стимуляции рта и желудка и отправляют сигналы, подавляющие желание есть и пить, на нейроны паравентрикулярного гипоталамуса; то же самое происходит и при вздутии желудка. Если отключить упомянутую популяцию нейронов парабрахиального ядра, то, начав есть, мыши не могут остановиться. Статья опубликована в Nature.

9. Нервно-психическое развитие сопровождается повышением скорости пролиферации нервных клеток, за которым следует огромное количество клеточных смертей. В этот момент появляется много обрывков ДНК, остатков разрушенных клеток и других побочных продуктов клеточной гибели, которые могут вызвать иммунный ответ. Какую роль он играет в созревании мозга, точно не известно, но удалось выяснить, что для этого процесса очень важны инфламмасомы, содержащие белок AIM2. Реагируя на обрывки поврежденной двухцепочечной ДНК, AIM2-инфламмасома запускает продукцию цитокинов и пироптоз отживших нервных клеток. Мутации в гене AIM2 приводят к накоплению повреждений ДНК в нейронах, увеличению числа нейронов в мозге взрослого животного, а дефекты образования AIM2-инфламмасом вызывают аномально тревожное поведение у мышей.

10. Трансплантация нейронов из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) вернула подвижность и чувствительность крысам, пережившим инсульт, сообщает PNAS. Они заставили ИПСК из человеческой кожи дифференцироваться в нервные клетки, а затем трансплантировали их в кору головного мозга крыс. Через шесть месяцев после трансплантации утраченные в результате инсульта нейронные контуры восстанавливались даже в тех участках мозга, куда не были пересажены клетки; восстановились также подвижность и чувствительность. Нейроны формировали аксональные проекции в оба полушария, взаимодействовали с нейронами хозяина. Методами оптогенетики авторы исследовали, каким образом трансплантированные нейроны участвуют в восстановлении моторной функции. В дальнейшем планируется уточнить, как трансплантация стволовых клеток влияет на другие функции мозга.

11. Обнаружено вещество, которое не только тормозит развитие рассеянного склероза, но и восстанавливают ущерб, уже нанесенный болезнью, — урсоловая кислота, тритерпеноид, содержащийся в кожуре яблок и слив, а также в некоторых травах. Авторы исследования, также опубликованного в PNAS, испытали его на мышах с экспериментальным аутоиммунным энцефаломиелитом, моделирующим рассеянный склероз, причем не на пике развития заболевания, а на более поздних стадиях, когда головному и спинному мозгу уже нанесен серьезный ущерб. Мыши получали урсоловую кислоту перорально в течение 60 дней, и уже на 20-й день парализованные особи могли снова самостоятельно передвигаться, хотя все еще оставались слабыми. Кроме того, снижались демиелинизация и воспалительные процессы. Необходимо провести еще множество исследований, утверждают авторы, однако предварительные результаты выглядят многообещающими.

Иммунная система

12. Клетки, зараженные вирусом, производят интерфероны первого типа, чтобы стимулировать иммунный ответ. Опыты на мышах показали, что при заражении вирусом гриппа А слабопатогенного подтипа H7N2 один из первых выделяющихся интерферонов — IFN-κ. Он эффективно подавляет репликацию различных вирусов в культуре человеческих клеток легкого, однако при заражении мышей вирусом подтипа H7N9 (птичьим гриппом), вызывающим эпидемии, IFN-κ не выделяется вообще. При этом, если мыши профилактически вводить IFN-κ, то впоследствии это поможет ей не умереть от гриппа. Судя по этим данным, IFN-κ может стать новым профилактическим и терапевтическим средством против вируса гриппа А.

Молекулярная диагностика

13. Исследователи из Китая адаптировали анализ плавления двунитевой ДНК с высоким разрешением (HRM) для выявления хромосомных аномалий, связанных с привычным невынашиванием беременности. Авторы считают, что врачи смогут использовать этот метод для экономически более эффективного исследования причин невынашивания или в качестве потенциальной альтернативы, когда другие методы недоступны. Золотой стандарт для определения аномалий числа хромосом — кариотипирование, однако оно занимает много времени, трудоемко и требует высокой квалификации. В исследовании, опубликованном в Journal of Molecular Diagnostics, авторы оценили точность анализа HRM при скрининга хромосомных аномалий и сравнили экономическую эффективность четырех различных стратегий. Для аномалий числа хромосом метод показал высокую техническую чувствительность (96,1%) и специфичность (96,3%), а также высокую положительную прогностическую ценность (95,9%).

14. Разработан «умный туалет», который отслеживает биомаркеры в моче и стуле пользователя, быстро и автономно обрабатывает данные и сообщает человеку о состоянии его здоровья. Устройство оснащено датчиками давления, встроенными тест-полосками и видеокамерами для анализа потока мочи и его базовых составляющих. Для классификации стула по морфологии и степени жидкости используются компьютерное зрение и алгоритмы машинного обучения. На кнопке смыва находится сканнер отпечатка пальца, определяющий, кому из пользователей принадлежит стул или моча. Описание диагностического комплекса опубликовано в Nature Biomedical Engineering.