Заботливые пчелы и другие новости недели

Микробиом

1. Исследователи из Йоркского университета (Канада) обнаружили, что материнская забота пчел Ceratina calcarata предотвращает инфекции у потомства и помогает формированию здорового микробиома. Пчелы C. calcarata, в отличие от большинства других видов пчел, сами кормят детенышей и заботятся о них, пока те не достигнут половой зрелости. А еще чистят гнезда, где развивается потомство, тем самым оберегая его от патогенов. Исследователи наблюдали, как происходит развитие пчел под присмотром матери и без нее, и оценили экспрессию генов потомства в каждом случае на четырех стадиях развития — от личинки до ювенильной особи. На ранних стадиях развития потомство, оказавшееся без матери, было более восприимчиво к грибковым и бактериальным инфекциям и чаще умирало. Основным патогеном, поражающим потомство пчел, были грибки Aspergillus — они вызывают у пчел аспергиллез. На более поздних стадиях развития ученые наблюдали изменения в микробиоме: у осиротевших пчел он был не такой разнообразный, как у пчел, за которыми ухаживала мать. Ученые обнаружили, что гены, связанные с иммунитетом, экспрессируются сильнее у личинок-сирот, а гены, связанные с пролиферацией и развитием клеток — слабее. Также они нашли связи между видами патогенных грибков и экспрессией генов. 

2. Исследователи из США выяснили, что путешествия приносят людям не только новые впечатления, но и антибиотикорезистентные бактерии, а также сокращают микробное разнообразие кишечника. Авторы сравнили ДНК из образцов стула 267 путешественников из США — образцы брали до поездки в другую страну и после возвращения из нее. В образцах ученые искали три устойчивые к антибиотикам энтеробактерии. Всего 38% участников вернулись из поездок с устойчивыми к антибиотикам бактериями: в основном это были энтеробактерии, продуцирующие бета-лактамазы и устойчивые к колистину. Разнообразие кишечных бактерий у участников уменьшилось, а метагеномное отслеживание штаммов показало, что 67% путешественников приобрели новые штаммы кишечной палочки во время путешествия. Связей между составом микробиома до путешествия и приобретением антибиотикорезистентных бактерий ученые не нашли. А вот употребление сырых овощей и поездки в Южную Азию были факторами риска для приобретения трех устойчивых к антибиотикам бактерий.

3. Другая группа американских исследователей изучила роль бактериального микробиома мозга в развитии некоторых форм болезни Альцгеймера (БА). Они исследовали посмертные образцы мозга 32 человек, у половины из которых была болезнь Альцгеймера. Секвенирование генов 16S рибосомной РНК позволило ученым обнаружить специфичные для заболевания наборы бактерий и сложную микробную динамику — то, как одни бактерии со временем замещаются другими. В мозге пациентов с БА ученых находили бактерии родов Methylobacterium, Bacillus, Caulobacter, Delftia и Variovora. С развитием заболевания они, по всей видимости, распространялись и замещали бактерии Comamonas spp. и Acinetobacter spp., характерные для мозга без деменции. А вот бактерии Cutibacterium acnes встречались в обеих когортах, однако в некоторых случаях — в сочетании с другими бактериями — они, вероятно, становились патогенными. Авторы предположили также, что вытеснение Comamonas — один из первых признаков деменции. 

Мозг

4. Эксперименты на дрозофилах помогли ученым из Японии понять, как убиквитинлигаза Ube3a регулирует количество синапсов. Синаптическая пластичность необходима для нормальной работы мозга и всех функций — от двигательных до когнитивных. Это значит, что в мозге регулярно формируются новые связи и удаляются старые. Для этого должен быть механизм, ответственный за подчищение ненужных синапсов. Как раз этим и занимается убиквитинлигаза Ube3a. При синдроме Ангельмана — заболевании, для которого характерны физическая и умственная отсталость, — активность Ube3a снижена, из-за этого удаление ненужных синапсов нарушается. А если фермент слишком активен и удаляет синапсы, которые удалять не нужно, возникают расстройства аутистического спектра. Теперь исследователи выяснили, что Ube3a уничтожает пресинаптические рецепторы к костному морфогенетическому белку (рецепторы BMP, расположенные в аксонах). При синдроме Ангельмана сигнальный путь BMP активен чрезмерно — и синапсы продолжают работать. Выключение генов этого сигнального пути восстановило нормальное удаление синапсов у дрозофил без Ube3a. 

5. Болезнь Паркинсона связана с гибелью дофаминергических нейронов, которые регулируют двигательные функции. Исследователи из Канады и США показали, что в некоторых случаях еще до того, как нейроны погибнут, нарушается работа их синапсов. Ученые исследовали нейроны, полученные от пациента с болезнью Паркинсона, а также с мутацией, затрагивающей убиквитинлигазу паркин. Они обнаружили, что паркин, основная роль которого — удалять дефектные белки и митохондрии, участвует и в работе синапсов. А его мутация приводит к накоплению в синапсе токсичного окисленного дофамина — и это еще один механизм развития болезни Паркинсона.

6. N-ацетилглюкозамин (GlcNAc) снизил воспаление и нейродегенерацию у пациентов с рассеянным склерозом, находящихся на иммуномодулирующей терапии. Ранние исследования показали, что N-ацетилглюкозамин подавляет демиелинизацию, вызванную Т- и В-клетками, и даже инициирует восстановление миелина. А клиническая тяжесть рассеянного склероза обратно связана с уровнем GlcNAc. Теперь GlcNAc впервые испытали на 34 пациентах — они принимали по 6 или по 12 грамм в течение 4 недель. У пациентов снизились уровни цитокинов в крови, а у 30% из них уменьшились и неврологические симптомы. Однако исследование не было слепым — поэтому результаты предстоит еще проверить. 

Онкология

7. Исследователи из Испании, Великобритании и Нидерландов выяснили, как здоровые клетки молочной железы предотвращают рост раковых клеток. Жесткая ткань опухоли может давить на соседние здоровые клетки, деформирует их и их ядра, в результате чего активируются гены, регулирующие пролиферацию, и здоровые клетки становятся злокачественными. Реакция клеток на механические стимулы называется механотрансдукцией. Но внеклеточный матрикс эпителиальных тканей содержит белок ламинин, который защищает и поддерживает структуру здоровых тканей и препятствует процессу механотрансдукции в клетках. Если экспрессия этого белка нарушается, рак молочной железы прогрессирует. Ученые культивировали клетки ткани молочной железы на гелях различной жесткости, чтобы имитировать как здоровые, так и злокачественные ткани. Они сравнили поведение клеток на гелях, покрытых ламинином, с их поведением на гелях, покрытых другими поддерживающими белками — коллагеном или фибронектином. Клетки, растущие на геле с ламинином, меньше всего реагировали на жесткость субстрата. Исследователи описали механизм, который, вероятно, помогает тканям регулировать чувствительность к механическим сигналам. 

8. Ученые из Ноттингемского университета и коллабораторы создали бионаноантенны для лечения глиобластомы — злокачественной опухоли мозга, которая почти всегда неоперабельна и очень быстро приводит к смерти. Технология представляет собой наночастицы из золота, на поверхности которых — окислительно-восстановительный цитохром С и окислительно-восстановительный медиатор порфирин цинка. Воздействие электрического поля запускает перенос электронов между этими молекулами, что в итоге вызывает в клетках опухоли апоптоз. Эффективность терапии авторы проверили на клетках глиобластомы, полученных от пациента. Клетки инкубировали вместе с бионаноантенами, чтобы обеспечить их поглощение. Под действием переменного тока наночастицы уничтожали раковые клетки, но не повреждали здоровые кортикальные астроциты. 

9. Рефлюксная болезнь считается фактором риска рака пищевода. Однако новое исследование, опубликованное в The BMJ, показывает, что риск развития рака повышается у больных лишь в тех случаях, когда в слизистой пищевода есть повреждения. В исследовании участвовало 285 тысяч пациентов из Дании, Финляндии и Швеции с рефлюксной болезнью и без гастроскопических признаков воспаления слизистой пищевода и 200 тысяч таких же пациентов, но с воспалением слизистой. За пациентами наблюдали 31 год и регистрировали все случаи рака пищевода. Затем этот риск сравнили с риском для людей из общей популяции, сопоставив их по возрасту, месту жительства и полу. Повышенный риск обнаружили только у тех пациентов, чья слизистая пищевода была повреждена — заболеваемость в этой группе была втрое выше. 

10. Метастазы чаще образуются в позвонках, чем в других костях — это называют позвонковым тропизмом, и считалось, что все дело в кровотоке, который облегчает передачу метастазов именно в позвонки. Исследователи из Медицинского колледжа Вейля Корнельского университета предположили другой механизм. Они определили, что в позвонках есть стволовые клетки (vertebral skeletal stem cell, vSSC), которые отличаются от других стволовых клеток. Авторы создали «костноподобные органоиды» мышиных позвонков и показали, что vSSC выделяют белок MFGE8, который, судя по всему, привлекает опухолевые клетки. Удаление клеток vSSC снижало риск метастазирования опухолей в позвоночник. По мнению исследователей, таргетирование белка MFGE8 может стать терапевтической стратегией. 

11. Ученые из Японии показали, что для активации сигнала «съешь меня», который подают умирающие клетки иммунным, нужен внеклеточный кальций. Когда клетка готова умереть, фосфатидилсерин перемещается с внутренней стороны мембраны на внешнюю — и так сигнализирует фагоцитам, что клетку можно уничтожить. Для этой сигнализации необходим мембранный белок Xkr4. В новой работе исследователи показали, что без ионов кальция снаружи клетки ничего не произойдет: эти положительно заряженные ионы связываются с отрицательно заряженными аминокислотами белка Xkr4 — в итоге белок приходит в активное состояние. 

Роды и грудное вскармливание

12. Клинические наблюдения подтвердили эффективность недавно одобренного в США устройства для остановки внутриматочного кровотечения после родов. Внутриматочное кровотечение случается реже, чем в 10% случаев, однако несет серьезные риски и может привести к смерти. Новое устройство, помещаемое внутрь матки, FDA одобрило в 2020 году — тогда его испытали на 106 пациентках в довольно строгих условиях. Теперь участниц было уже более 800, часть из них рожала естественным путем, другая — с помощью кесарева сечения. Некоторые пациентки потеряли до трех литров крови. Устройство остановило кровотечение у 92,5% пациенток, которые рожали естественным путем, и у 83,7% тех, кто рожал с помощью кесарева сечения. Удалить устройство можно было уже через 5–6 часов — это быстрее, чем с существующими внутриматочными системами, которые хорошо работают, но нередко должны надолго оставаться в матке и мешают сидеть и передвигаться. Пока технологию применяют в основном после того, как используют привычные лекарства для остановки кровотечения, но иногда стандартная терапия противопоказана — и тогда устройство может спасти жизнь. 

13. Белки материнского молока предсказали состав кишечной микробиоты ребенка. Ученые из Китая исследовали протеом молока 23 матерей и микробный состав стула их детей и нашли закономерности. Так, содержание секреторного иммуноглобулина A (sIgA) в грудном молоке положительно коррелировало с обилием Veillonella parvula через 42 дня после родов. Содержание κ-казаина было связано с обилием Clostridium butyricum. А содержание остеопонтина (OPN) и лактальбумина коррелировало с обилием Parabacteroides distasonis. Через три месяца после родов составы молока и микробиома менялись, например, остеопонтин теперь положительно коррелировал с обилием Eubacterium. Белки раннего молока сильнее влияли на микробный состав кишечника младенцев. Дополнительный анализ показал, что материнские белки могут способствовать метаболизму различных кислот и пирувата, определяя тем самым микробиом кишечника. Однако авторы отмечают, что обнаруженных корреляций недостаточно для установления причинно-следственной связи. 

Переливание крови

14. У людей, которым переливали кровь от доноров со спонтанным кровотечением в мозг, выше риск спонтанного кровотечения в мозг. К такому выводу пришли авторы ретроспективного исследования, в котором участвовало более миллиона пациентов из Швеции и Дании, получивших переливание эритроцитов. Риск спонтанного кровоизлияния в мозг был выше у тех пациентов, у доноров которых случалось несколько таких кровоизлияний уже после процедуры забора крови. Коэффициенты опасности составили 2,73 и 2,32 балла для шведской и датской когорт, однако в целом риск все еще был очень низким — лишь несколько участников исследования пострадали. Возможно, некоторые типы кровоизлияний связаны с каким-то трансфузируемым веществом, однако авторы просят аккуратно относиться к выводам и говорят, что нужны дополнительные исследования.