Новости медицины и здоровья

[Flanger]

Прорыв в борьбе с раком: раковые клетки превращаются в здоровые 29.08.2023 109

Исследователи выявили решающую роль белка NF-Y в развитии рабдомиосаркомы — агрессивного детского рака. Воздействуя на этот белок, можно превратить раковые клетки в здоровые мышечные клетки. Это открытие, выявившее взаимодействие между NF-Y и геном соединения PAX3-FOXO1, может улучшить лечение рабдомиосаркомы, открыв новые терапевтические перспективы для пациентов.

Хотя рабдомиосаркома является одним из наименее распространенных детских онкологических заболеваний, она остается одной из самых грозных из-за своей агрессивной природы. Эта опухоль, поражающая преимущественно детей, проявляется в неконтролируемом росте незрелых мышечных клеток. Столкнувшись с этой реальностью, исследователи со всего мира мобилизовали свои усилия, чтобы лучше понять механизмы, лежащие в ее основе, и найти потенциальные пути терапии.

Недавнее открытие указывает на роль некоторых белков, в частности белка NF-Y, в прогрессировании этого заболевания, что открывает путь к перспективным терапевтическим стратегиям в отношении этого рака. Работа исследовательской группы, возглавляемой лабораторией Cold Spring Harbor, опубликована в журнале PNAS.

Генетическая роль белка NF-Y

Белок NF-Y, известный также как ядерный фактор Y, представляет собой белковый комплекс, играющий важнейшую роль в регуляции транскрипции генов. Он состоит из трех субъединиц: NF-YA, NF-YB и NF-YC. Вместе эти субъединицы образуют комплекс, который специфически связывается с последовательностью CCAAT, присутствующей в промоторах многих генов.

Основная роль NF-Y заключается в том, чтобы способствовать связыванию других регуляторных белков с ДНК, что позволяет инициировать или регулировать транскрипцию определенных генов. Благодаря этой функции NF-Y участвует в многочисленных клеточных процессах, таких как клеточное деление, стрессовый ответ и клеточная дифференцировка.

В контексте рабдомиосаркомы было установлено, что белок NF-Y играет решающую роль в биологии этого заболевания. Его способность взаимодействовать с другими белками и генами, такими как слитый ген PAX3-FOXO1, делает его потенциальной мишенью для новых терапевтических подходов.

Взаимодействие между NF-Y и PAX3-FOXO1

Этот детский рак имеет ряд специфических особенностей, в том числе продуцирование слитого гена PAX3-FOXO1, возникающего в результате характерных для этого заболевания хромосомных перестроек. Этот ген играет решающую роль в прогрессии рака, подавляя дифференцировку мышечных клеток, что способствует их анархической пролиферации.

Ученые обнаружили интересное взаимодействие между белком NF-Y и PAX3-FOXO1. Хотя эти два белка имеют разные функции, они действуют синергически. Если NF-Y связывается в основном с промоторными последовательностями ДНК, регулируя тем самым инициацию транскрипции генов, то PAX3-FOXO1 связывается с "дистальными энхансерами" - участками, усиливающими экспрессию генов. Наиболее важное взаимодействие между этими двумя белками происходит на промоторе гена PAX3. Именно здесь NF-Y стимулирует экспрессию PAX3-FOXO1, усиливая его роль в прогрессировании рабдомиосаркомы. При дефиците NF-Y ученые наблюдали поразительную трансформацию.

Кристофер Вакок, профессор лаборатории Cold Spring Harbor и ведущий автор исследования, поясняет в пресс-релизе: "Клетки буквально превращаются в мышцы. Опухоль теряет все свои раковые свойства. Из клеток, которые просто хотят расти дальше, они превращаются в клетки, нацеленные на сокращение. Поскольку вся энергия и ресурсы опухоли теперь направлены на ее сокращение, она не может вернуться к этому состоянию размножения". Это открытие позволяет лучше понять молекулярные механизмы развития рабдомиосаркомы и открывает путь к разработке целевых терапевтических стратегий.

Иллюстрация превращения раковых клеток в здоровые мышечные клетки. Когда в клетках истощается NF-Y, рак перестает размножаться и начинает приобретать типичные мышечные характеристики и функции. На микроскопических снимках в нижнем ряду запечатлены реальные клетки до и после такой трансформации.

Такое взаимодействие позволяет предположить, что эти два белка играют совместную роль в прогрессировании данного заболевания. Это открытие открывает уникальную возможность: нацелившись на активность NF-Y и модулируя ее, можно изменить поведение раковых клеток. Вместо того чтобы позволить им беспорядочно размножаться, можно перепрограммировать эти клетки и начать процесс дифференцировки, превращая их в зрелые, функциональные мышечные клетки.

Эта потенциальная терапевтическая стратегия является революционной. Вместо того чтобы просто уничтожать раковые клетки, как это делается в большинстве существующих методов лечения, подход, основанный на взаимодействии NF-Y/PAX3-FOXO1, направлен на то, чтобы "направить" эти клетки к здоровому состоянию. Это может не только остановить прогрессирование рака, но и способствовать регенерации поврежденной мышечной ткани.

Одним словом, несмотря на то, что для воплощения этих открытий в клинические методы лечения необходимы дальнейшие исследования, выявление роли NF-Y открывает путь к более целенаправленному и, возможно, менее токсичному лечению пациентов.

 

[Flanger]

Исследователи нашли способ стирать память клетки и перепрограммировать ее в стволовую клетку

В связи с растущим значением и использованием стволовых клеток в медицине возможность их безопасного и эффективного производства приобретает решающее значение. Ученые разработали инновационную методику превращения специализированных клеток в стволовые путем стирания их клеточной памяти. Такой подход может повысить качество стволовых клеток, используемых в регенеративной медицине, и сделать терапию более безопасной и эффективной.

Регенеративная медицина, в которой основное внимание уделяется способности организма к самовосстановлению, в значительной степени опирается на использование стволовых клеток. Эти клеточные единицы, обладающие уникальной способностью превращаться в любой тип клеток организма, лежат в основе многих исследований, направленных на лечение заболеваний, ранее считавшихся неизлечимыми.

Недавно исследователи открыли метод перепрограммирования соматических клеток в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, предварительно стерев их клеточную память. Это открытие, ставшее результатом исследования, проведенного под руководством профессора Райана Листера из Института медицинских исследований имени Гарри Перкинса и Университета Западной Австралии и профессора Хосе М Поло из Университета Монаша и Университета Аделаиды, может пересмотреть наш подход к терапии на основе стволовых клеток и возможности их применения. Исследование опубликовано в журнале Nature.

Проблема клеточной памяти

Перепрограммирование соматических клеток — специализированных клеток нашего организма — в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS) - сложная процедура. Она основана на введении специфических факторов транскрипции, в частности OCT4, KLF4, SOX2 и MYC. Эти факторы играют ключевую роль в превращении соматических клеток в iPS, позволяя им приобретать свойства, сходные со свойствами эмбриональных стволовых (ЭС) клеток.

Однако, несмотря на то что iPS и ЭС имеют много общих характеристик, они не идентичны. Несмотря на способность дифференцироваться в различные типы клеток, iPS-клетки демонстрируют эпигенетические и функциональные различия по сравнению с ЭС-клетками. Эпигенетика — это химические модификации ДНК и связанных с ней белков, которые могут влиять на экспрессию генов без изменения самой последовательности ДНК.

Эти различия между iPS и ЭС часто связывают с так называемой "эпигенетической памятью" соматических клеток. Даже после перепрограммирования iPS-клетки могут сохранять определенные эпигенетические метки, оставшиеся от предыдущего состояния соматических клеток. Эта остаточная память может влиять на поведение и характеристики iPS-клеток, делая их несколько отличными от эмбриональных стволовых клеток.

Новая стратегия перепрограммирования

Для преодоления этой проблемы исследователи разработали новый метод, получивший название "наивное переходное перепрограммирование". В основе этой стратегии лежит естественный процесс эпигенетической перезагрузки, происходящий в эмбрионах перед их имплантацией в матку. Имитируя этот процесс, ученые надеются получить перепрограммированные клетки, не только похожие по своим функциям на эмбриональные стволовые клетки, но и лишенные нежелательных эпигенетических меток, связанных с их предыдущим состоянием.

Доктор Сэм Бакберри, специалист по информатике из Института Гарри Перкинса (Harry Perkins Institute, UWA) и Института Telethon Kids, один из ведущих авторов исследования, говорит, что, изучив, как изменяется эпигеном соматических клеток в процессе перепрограммирования, они определили, когда появляются эпигенетические аберрации. Это позволило им ввести новый этап перезагрузки эпигенома, чтобы избежать их и стереть память. Для этого они используют факторы транскрипции вируса Sendai OKSM.

Профессор Хосе Поло (Jose Polo) из Института биомедицинских открытий Монаша и соавтор работы, поясняет в пресс-релизе: "Это значительно уменьшает различия между iPS-клетками и ЭС-клетками и максимально повышает эффективность применения iPS-клеток человека". Разработанный ими метод позволяет предположить, что остаточная эпигенетическая память не является неизбежным следствием процесса перепрограммирования. Напротив, возможно свести к минимуму или даже устранить эти остаточные эпигенетические метки.

Многообещающие результаты

Новый метод перепрограммирования дал впечатляющие результаты. iPS-клетки, полученные с помощью этого метода, морфологически и молекулярно были похожи на ЭС-клетки.

Это означает, что биохимически и генетически эти вновь перепрограммированные iPS-клетки практически неотличимы от ЭС-клеток. Одним из наиболее примечательных аспектов этого нового метода является его способность исправлять эпигенетические аномалии. Как уже отмечалось ранее, одной из основных проблем iPS-клеток, перепрограммированных традиционными методами, является сохранение остаточных эпигенетических меток, свидетельствующих об их прежнем состоянии соматических клеток. Однако при новом подходе iPS-клетки демонстрируют значительное снижение уровня этих остаточных меток. Другими словами, они подвергаются "эпигенетической коррекции", которая еще больше приближает их к естественному состоянию ЭС-клеток.

Слева хроматин в определенных геномных областях iPS либо слишком расслаблен, либо слишком сжат по сравнению с ЭС человека. Эти различия практически полностью устраняются при использовании DTT в iPS (справа). Кроме того, праймированные iPS экспрессируют больше коротких сегментов ДНК, называемых транспозиционными элементами (TEs), чем ЭС человека. Эта сверхэкспрессия также корректируется в iPS с DTT.

Этот прорыв в области перепрограммирования клеток открывает новые перспективы для регенеративной медицины. iPS-клетки уже играют центральную роль в различных областях медицины. Например, они позволяют воспроизводить в лабораторных условиях конкретные заболевания, чтобы лучше их изучить, проводить предварительные испытания новых лекарств или разрабатывать методы лечения, основанные на трансплантации клеток. Если iPS-клетки удастся получить таким образом, чтобы они были практически идентичны ЭС-клеткам, то их использование может стать более надежным и безопасным, что позволит оптимизировать результаты терапии и исследований на основе этих клеток.

 

[Flanger]

Вирус в кубической «броне»: найден удобный доставщик лекарств

Ученые выяснили причины, по которым внешний белковый нанокристалл, самособирающийся вокруг циповирусов — паразитов насекомых, — разбирается в подходящий для заражения момент. Оказалось, что, когда вирус попадает в щелочную среду желудка насекомого, внешняя «броня» распадается, так как составляющие ее белки приобретают отрицательный заряд и начинают отталкиваться друг от друга. Предложенная модель детального устройства нанокристалла, содержащего циповирусы, полезна для создания белковых наноконтейнеров для адресной доставки лекарств в пораженные органы и ткани. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Nanoscale Advances.

Большинство вирусов покрыты белковой оболочкой — капсидом, который защищает вирусный геном от пагубного воздействия окружающей среды и транспортирует его в заражаемую клетку. Вирусные и другие подобные белковые оболочки можно модифицировать и использовать для адресной доставки лекарств в поврежденные ткани и органы. Однако для этого необходимо хорошо понимать законы и механизмы, определяющие их структуру и свойства, включая механизм саморазборки вирусных оболочек при инфицировании.

Ученые из Южного федерального университета (Ростов-на-Дону) с коллегами из Китая исследовали сложные белковые оболочки циповирусов, вызывающих кишечные инфекции у насекомых, включая знаменитого тутового шелкопряда. Эти вирусы уникальным тем, что их геном помимо капсида защищен еще и внешней оболочкой из белка полиэдрина, которую также называют вирусным полиэдром. Полиэдрин в больших количествах вырабатывается зараженными клетками и образует кристаллы в форме куба, напоминающие по форме кристаллы обычной поваренной соли. При сборке вирусных частиц капсиды циповирусов встраиваются внутрь этих белковых кристаллов, тем самым обретая дополнительную защиту от неблагоприятных факторов внешней среды, например экстремальных температур и моющих средств, уничтожающих большинство других вирусов. При этом, когда циповирус попадает в желудок насекомого, он сбрасывает полиэдриновую «броню» и получает возможность инфицировать клетки насекомого.

Предыдущие исследования показали, что полиэдриновые кристаллы растворяются в щелочной среде желудка насекомых, однако почему это происходит и как именно капсиды встраиваются в полиэдры, оставалось неясным.

Авторы новой работы с помощью математических расчетов и 3D-моделирования белковых молекул смогли впервые определить детальное устройство вирусных полиэдров со встроенными в них капсидами циповирусов, что не удавалось другим исследовательским группам, полагающимся лишь на современную микроскопию. Несмотря на то что капсиды циповирусов имеют форму двадцатигранников, а вирусные полиэдры — кубическую форму, оболочка из полиэдрина, как установили исследователи, плотно прилегает к капсиду вируса. Такой плотный контакт — одна из причин невероятной стабильности образующейся структуры. Разработанная учеными модель показала, что внутри полиэдров могут образовываться полости или «гнезда», форма которых как раз подходит для размещения капсидов.

Ученые также определили причины разборки вирусного полиэдра в щелочной среде желудка насекомых. Расчеты показали, что в таких условиях белки этой оболочки приобретают отрицательный заряд и начинают отталкиваться друг от друга и от белков капсида, что приводит к разрушению полиэдра и высвобождению капсида.

Результаты работы могут быть использованы при проектировании наноконтейнеров для адресной доставки лекарств. Модифицируя белковые молекулы, можно влиять на то, какой заряд они будут иметь в тех или иных условиях и, соответственно, при какой кислотности будет происходить разборка контейнера и высвобождение его содержимого.

«На сегодняшний день наноконтейнеры для доставки лекарств часто пытаются делать на основе углеродных нанотрубок. Однако у них есть недостатки: не совсем понятно, при каких условиях и как полезные молекулы, присоединенные к нанотрубкам, будут отсоединяться, достигая нужных тканей. Кроме того, нанотрубки могут быть токсичны для организма. Наше исследование показало, что разборкой белковых полиэдриновых капсул можно легко управлять, что делает их удобнее нанотрубок. Белки присутствуют во всех клетках и тканях нашего организма, они абсолютно безопасны и нетоксичны», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Сергей Рошаль, доктор физико-математических наук, профессор кафедры «Нанотехнология» Южного федерального университета.

В дальнейшем авторы планируют разобраться, как на сборку и разборку капсидов влияет хиральность составляющих их белков, то есть отличия, подобные тем, что наблюдаются между правой и левой руками. Информация взята с портала «Научная Россия»

[Flanger]

Одна молекула может омолодить мозг

Одна-единственная молекула может играть центральную роль в омоложении стареющего мозга, но действует она по-разному. Не связанные друг с другом исследования трех различных методов борьбы со снижением когнитивных функций из-за старения показали, что все они повышают уровень белка PF4 у мышей. Этот компонент улучшает когнитивные способности животных и биологические признаки здоровья мозга.

Первая исследовательская группа изучала клото — гормон, связанный с долголетием. Предыдущие исследования показали, что инъекции этого гормона мышам улучшают когнитивные функции. Но поскольку молекулы клото слишком велики, чтобы преодолеть гематоэнцефалический барьер, исследователи пришли к выводу, что гормон должен действовать на мозг через посредника.

Чтобы найти этого посредника, ученые вводили мышам клото и измеряли колебания уровня белка в крови животных. Оказалось, что уровни тромбоцитарных факторов увеличились, а больше всего изменился PF4. Тромбоцитарные факторы — это белки, которые играют важную роль в процессе свертывания крови и образовании тромбов. Они помогают активировать тромбоциты и участвуют в образовании фибрина — вещества, которое стабилизирует тромб.

Другая группа показала, что плазма крови молодых мышей омолаживает мозг пожилых мышей. Изучив, чем молодая плазма отличается от старой, ученые обнаружили, что она содержит гораздо больше PF4. Третья группа обнаружила, что физические упражнения повышают уровень PF4, а доставка этого белка непосредственно в мозг мышей стимулирует рост новых нервных клеток (нейрогенез) в гиппокампе — области мозга, имеющей решающее значение для памяти.

Все эти исследования показывают, что PF4 улучшает когнитивные способности у мышей. Во-первых, введение этого белка в организм грызунов стимулирует нейрогенез, а это необходимо для когнитивных преимуществ. Во-вторых, PF4 усиливает нейронные связи в гиппокампе. В-третьих, введение PF4 старым мышам омолодило их иммунную систему, снизив уровень воспалительных белков и уменьшив воспаление в их мозге.

Основным ограничением новых исследований является то, что лишь немногие результаты, полученные на мышах, применимы к безопасным и эффективным методам лечения у людей. Однако ученые обнаружили, что уровень PF4 у людей, также как и у мышей, снижается с возрастом, а человеческий PF4 может улучшать когнитивные функции у грызунов.

Исследователи планируют начать испытания лечения на основе PF4 на людях в ближайшие годы. Однако возникает необходимость тщательно отслеживать возможные побочные эффекты. Будущие исследования также должны точно определить, как именно PF4 воздействует на организм и мозг.

[Flanger]

Витамин С оказался мощным стимулятором роста опухолей

После всплеска популярности витаминов и всевозможных пищевых добавок врачи настойчиво рекомендовали перед приемом сдавать специальные анализы. Однако до них редко кто доходит, отчего многие и «выписывают» себе витамины самостоятельно. Это, как выяснилось, крайне опасно.

Чтобы расти и метастазировать, то есть распространяться, раковым опухолям нужен постоянный приток крови, богатой кислородом и питательными веществами. А это требует образования новых кровеносных сосудов из существующих — такой процесс называется ангиогенезом. Когда тканям не хватает кислорода и развивается гипоксия, раковые клетки в пораженной области посылают химические сигналы, побуждая эндотелиальные клетки, выстилающие кровеносные сосуды, формировать новые.

В новом исследовании ученые из Каролинского института (Швеция) исследовали механизмы ангиогенеза и обнаружили, что антиоксиданты играют неожиданную роль в росте и распространении опухолей.

«Мы обнаружили, что антиоксиданты активируют механизм, который заставляет раковые опухоли образовывать новые кровеносные сосуды, что удивительно, поскольку ранее считалось, что антиоксиданты обладают защитным эффектом. Новые кровеносные сосуды питают опухоли и могут помочь им расти и распространяться», — сказал Мартин Берго, автор исследования.

Действительно ли витамины полезны?

Обычно антиоксиданты нейтрализуют свободные радикалы кислорода из клеток и предотвращают или снижают вред, вызванный окислительным стрессом, который повреждает ДНК и влияет на развитие рака молочной железы, легких, печени, толстой кишки, простаты, яичников и головного мозга. Согласно новому исследованию, они также помогают раковым клеткам мигрировать и травмировать соседние клетки.

Исследователи применили ряд клеточно-биологических методов, включая «генные ножницы» CRISPR/Cas9. Они сосредоточили большую часть своей работы на опухолях рака легких, изучая органоиды — небольшие культивированные микроопухоли пациентов. Также изучали мышей и образцы опухолей молочной железы и почек человека.

Опухоли, в которых был активирован BACH1 посредством приема антиоксидантов, продуцировали больше новых кровеносных сосудов и были очень чувствительны к ингибиторам ангиогенеза. BACH1 — белок, который предотвращает активацию генов, играющих важную роль в защите нейронов от воспаления и окислительного стресса. Он подает сигналы, связанные с миграцией раковых клеток и их включением в здоровые ткани. А ингибиторы ангиогенеза — препараты, которые препятствуют образованию сосудов внутри и вокруг опухоли, благодаря чему удается замедлить или полностью предотвратить размножение раковых клеток. Однако они могут вызывать неприятные побочные эффекты.

Ученые обнаружили, что BACH1 также может вызывать ангиогенез за счет механизма, не требующего гипоксии. Значит, опухоли могут образовывать новые кровеносные сосуды и при нормальном уровне кислорода. Авторы научной работы также выяснили, что BACH1 регулируется аналогично белку фактора 1-альфа, индуцируемому гипоксией (HIF-1-альфа). Он участвует в росте и метастазировании опухоли, обусловленном ангиогенезом. Это позволяет предположить, что эти два белка работают вместе. Работа опубликована в The Journal of Clinical Investigation.

Онкология: мифы и реальность

«Наше исследование открывает двери для более эффективных способов предотвращения ангиогенеза в опухолях. Например, пациенты, у которых опухоли демонстрируют высокий уровень BACH1, могут получить больше пользы от антиангиогенезной терапии, чем пациенты с низкими уровнями BACH1», — сказали исследователи.

Ранее ученые установили, что используемый в качестве пищевой добавки никотинамид рибозид — одна из форм витамина В3 — тоже способен стимулировать развитие онкологических заболеваний и метастазирование опухолей. Так, прием добавки повышает риск постановки диагноза «трижды негативный рак молочной железы» (самый агрессивный тип опухолей, в клетках у которых отсутствуют рецепторы эстрогена, прогестерона и HER2).

[Flanger]

Ученые нашли в мозге регулятор, позволяющий есть и худеть

Южнокорейские нейробиологи, изучавшие клетки мозга, совершили важное открытие в регулировании обмена веществ, которое позволит воплотить давнюю мечту человечества — есть сколько влезет и худеть. Более того, ученые провели успешные испытания экспериментального препарата, который доказал свою эффективность в опытах на мышах.

За баланс между приемом пищи и расходом энергии в организме отвечает гипоталамус. Науке известно, что нейроны в латеральном гипоталамусе связаны с жировой тканью и участвуют в обмене веществ, их роль в регуляции метаболизма жира остается загадкой. Ученые из Института фундаментальных наук обнаружили скопление нейронов в гипоталамусе, которые проводят целенаправленную экспрессию рецептора для ингибиторного нейромедиатора гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК). Это скопление связано с производной единицей альфа-5 рецептора и было названо GABRA5.

На моделях мышей с ожирением исследователи наблюдали значительное снижение активности нейронов GABRA5. Дальнейшее подавление работы этих нейронов привело к снижению выделения тепла (потреблению энергии) в тканях бурого жира, что привело к накоплению жировой ткани и набору веса. С другой стороны, когда нейроны GABRA5 в гипоталамусе активировались, мыши успешно сбрасывали вес. Таким образом, нейроны GABRA5 служат переключателем контроля веса, сообщает Science Daily.

Как неожиданно для себя выяснили ученые, за регулирование активности нейронов GARBA5 в латеральном гипоталамусе отвечают астроциты — нейроглиальные клетки. Когда количество и размер астроцитов растет, они начинают повышенную экспрессию фермента MAO-B, который играет важную роль в метаболизме нейромедиаторов нервной системы. Это приводит к производству большого количества ГАМК, которая подавляет окружающие нейроны GABRA5.

Также было установлено, что подавление экспрессии гена MAO-B в астроцитах снижает выделение ГАМК, что обращает вспять нежелательное подавление нейронов GABRA5. Этот подход позволяет увеличить выделение тепла в жировых тканях. В этом случае мыши с ожирением начинают терять вес, даже потребляя высококалорийную пищу.

Биотех-компания Neurobiogen уже начала первую фазу клинических испытаний выборочного ингибитора MAO-B под кодовым названием KDS2010. Были получены многообещающие результаты.

Ученые из Австралии сделали важное открытие в области работы ионных каналов Piezo, которые отвечают за реакцию на взаимодействие с мембранами клеток. Эти каналы широко представлены по всему телу человека, поэтому появление возможности управлять ими предлагает совершенно новый подход в лечении многих заболеваний. Начать планируется с ожирения и остеопороза.

[Flanger]

Как жир действует на мозг

При ожирении некоторые гены, которые важны для нервной системы, начинают особенно активно работать в жировой ткани, доставляя неудобство мозгу.

Буквально на днях мы писали о том, что лекарство от диабета, заодно помогающее сбросить вес, в прямом смысле помогает мозгу думать. Мозг не существует отдельно от тела, и было бы странно полагать, что проблемы с обменом веществ никак на него не влияют. Сейчас накопилось уже много данных о том, что избыточный вес угнетает некоторые когнитивные функции, в первую очередь те, что связаны с памятью и обучением; это подтверждают и эксперименты на животных, и клинические наблюдения. Но когда мы слышим, что жировая ткань влияет на мозг, нужно помнить, что до сих пор не вполне понятно, что за молекулярные механизмы тут действуют.

Сотрудники Университета Жироны оценивали активность генов в жировой ткани у людей разного возраста, в той или иной степени страдающих от ожирения. Активность генов сопоставляли с результатами тестов на разные когнитивные способности. В жировых клетках работает много разных генов, и было важно найти среди них именно те, которые имеют отношение к «когнитивке» — для этого использовали специальные статистические алгоритмы. Такие гены нашлись. Более того, про них раньше знали, что они важны для центральной нервной системы, а сейчас оказалось, что эти гены могут весьма активно работать и в жировой ткани. Про один из таких генов, NUDT2, давно говорят, что он связан с умственной отсталостью; про другой ген, AMPH, мы знаем, что его белка становится много в спинномозговой жидкости у людей с ранней болезнью Альцгеймера; другие гены регулируют метаболизм аминокислоты триптофана и другие реакции обмена веществ. (Триптофан — предшественник нейромедиатора серотонина и мелатонина, который тоже выполняет нейрорегуляторные функции.)

В целом «нервножировые» гены явно были связаны с разными биохимическими реакциями и сигнальным путями, которые, в свою очередь, ощутимо влияют на нейрокогнитивные феномены: на разные формы памяти, на внимание, на способность подавлять нервное возбуждение и пр. Кроме того, среди этих генов были и такие, которые регулировали некоторые иммунные процессы, в том числе и воспалительную реакцию. Это неудивительно: мы регулярно слышим о том, как ненужное фоновое воспаление, возникающее из-за разрегулированного иммунитета, становится фактором серьёзных хронических заболеваний.

Люди с избыточным весом могут вести разный образ жизни, они могут быть более физически активными или менее, могут употреблять алкоголь, а могут и не употреблять, у них могут различаться диета и уровень сахара в крови. Исследователи особо подчёркивают, что разница в результатах когнитивных тестов ни с подвижностью, ни с употреблением алкоголя, ни с уровнем глюкозы связана не была, зато была явная связь с активностью «нервножировых» генов. Их даже удалось распределить по когнитивным функциям, на которые они влияют. Например, если в жировой ткани при ожирении начинают активничать гены, имеющие отношение к метаболизму триптофана и к росту нейронных отростков аксонов, то это сказывалось на внимании. Также имеет значение, о какой жировой ткани речь: подкожный жир и висцеральный, окутывающий внутренние органы, по-разному влияют своими генами на когнитивные функции.

Похожие гены есть и у других животных. В экспериментах с мышами и дрозофилами у них искусственным образом меняли активность некоторых таких генов в жировой ткани. Умственные способности животных менялись так же, как этого и ожидали. То есть с большой уверенностью можно сделать вывод, что «нервножировые» гены, работая в жировой ткани, влияют на мозг. Результаты исследований описаны в Science Advances, и, возможно, с их помощью в ближайшем будущем удастся создать препараты, которые будут стимулировать нашу память или внимание, действуя обходным путём через жир.

[Flanger]

Открыт белок, отвечающий за силу, массу и метаболизм скелетных мышц

Скелетные мышцы необходимы для движения, поддержки температуры тела, хранения питательных веществ и стабилизации суставов. Физические упражнения эффективны для развития и укрепления мышц, однако возраст, а также приобретенные или врожденные заболевания истощают мышцы, приводя к атрофии.

В новом исследовании, о котором пишет New Atlas, ученые изучали два типа мышечных волокон: так называемые медленные, которые медленно сокращаются и остаются устойчивы к длительной нагрузке, а также быстрые, для которых характерна высокая скорость сокращения и сила. Эксперименты привели их к идентификации белка Msi2, от которого зависла масса и сила скелетных мышц, а также метаболические процессы.

Установлено, что Msi2 регулировал белки, связанные с метаболизмом глюкозы. Известно, что скелетные мышцы являются основной тканью, обеспечивающей контроль уровня глюкозы в организме.

Открытие может привести к новым методам лечения, нацеленным на «быстрые» мышечные волокна. Такое воздействие должно обеспечить сохранение функции мышечной ткани для профилактики атрофии, считают авторы.

Сахарный диабет относится к заболеваниям, повышающим риски быстрой атрофии мышц. Недавно ученые обнаружили, что распространенный препарат для лечения диабета удивительным образом защищает мышцы.

[Flanger]

Добавление хитина в рацион питания может спасти от ожирения

Хитин — важная структура для защиты ракообразных и объект исследований в различных областях, от создания более прочных материалов до улучшения доставки лекарств. В исследовании на мышах, проведенном учеными из Медицинской школы Университета Вашингтона в Сент-Луисе, было обнаружено, что хитин вызывает иммунную реакцию в кишечнике, и подавление ферментов, которые его разрушают. Большее количество хитина коррелировало с меньшим количеством жира. Это может стать новым путем в лечении ожирения.

Когда хитин попадает в организм, клетки желудка активируют выработку хитиназ — ферментов, расщепляющих этот полисахарид. В организме человека есть две хитиназы: хитотриозидаза 1 (CHIT1) и кислая хитиназа млекопитающих (AMCase). Эти ферменты играют роль в борьбе с патогенами, содержащими хитин в клеточных стенках, включая токсичные грибы и паразитические нематоды. Они также связаны с астмой и другими нарушениями иммунного ответа.

В новом исследовании три группы мышей получали диету с высоким содержанием жиров. У одной группы была подавлена способность хитиназы расщеплять хитин, у другой наблюдалось регулярное производство хитиназы, а третьей не давали хитина вообще. Животные, которые ели хитин и не могли его расщеплять, набирали наименьший вес и имели наименьшее количество жира в организме по сравнению с теми, которые либо не ели хитин, либо ели, но могли его расщеплять.

Ученые считают, что иммунный ответ, вызванный у животных, неспособных расщепить хитин, играет ключевую роль в их способности противостоять ожирению, несмотря на их питание.

Переваривание хитина в основном зависит от собственных хитиназ хозяина. Клетки желудка меняют свою ферментативную продукцию посредством адаптации. Этот процесс происходит без участия микробов, потому что бактерии в желудочно-кишечном тракте также являются источниками хитиназ, разрушающих хитин.

Теперь ученые хотят провести исследования на людях, чтобы определить, будет ли добавление хитина в рацион и блокирование выработки хитиназы иметь аналогичные положительные эффекты на контроль веса.

К счастью, есть тарелку хрустящих сверчков не придется. Хитин также содержится в дрожжах и водорослях, в обычных съедобных грибах, и его легко адаптировать в различные пищевые добавки.

[Flanger]

Назван фермент, который приводит к потере веса без ущерба для аппетита или приема пищи

Ученые обнаружили механизм, с помощью которого скопление астроцитов (специализированных клеток мозга), в гипоталамусе вызывает ожирение у мышей. В рамках нового исследования биологи также выявили фермент, который ингибирует этот процесс, что приводит к потере веса без ущерба для аппетита или приема пищи.

Гипоталамус мозга содержит ключевые области, которые контролируют потребление пищи и расход энергии. В них находится большинство нейронов, участвующих в питании и контроле веса тела. Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) является доминирующим нейромедиатором в гипоталамусе, воздействуя на рецепторы ГАМК А. Тормозной нейротрансмиттер ГАМК помогает обеспечить организм энергией для функционирования, контролируя чувство голода и сигнализируя о насыщении. Когда человек наедается, ГАМК блокирует сигнал голода, чтобы не было переедания.

Латеральный гипоталамус (ЛГ) известен как «центр голода» мозга. Когда его стимулируют, он вызывает ощущение голода. Хотя известно, что нейроны ЛГ связаны с жировой тканью и участвуют в жировом обмене, механизм их действия по регуляции жирового обмена остается неясным.

Новое исследование, проведенное Институтом фундаментальных наук в Южной Корее, изучило клетки латерального гипоталамуса мышей, сосредоточив внимание на роли, которую астроциты играют в регуляции жирового обмена.

Группа нейронов в гипоталамусе специфически экспрессирует субъединицу альфа-5 рецептора ГАМК А — GABRA5. Исследователи обнаружили, что у мышей с ожирением, вызванным питанием, наблюдалось замедление активности стимулятора нейронов GABRA5.

Хемогенетическое ингибирование GABRA5 у мышей приводило к снижению выработки тепла (термогенеза) в бурой жировой ткани (БЖТ), что приводило к накоплению жира и увеличению веса. Однако когда нейроны GABRA5 гипоталамуса реактивировали, мыши потеряли вес. Поэтому исследователи предположили, что нейроны GABRA5 действуют как переключатель регулирования веса.

Изучая этот процесс более внимательно, исследователи обнаружили, что реактивные астроциты в ЛГ регулируют активность нейронов GABRA5. В отличие от типичных астроцитов, выполняющих метаболические и нейрозащитные задачи в центральной нервной системе, астроциты, которые становятся реактивными в ответ на патологические состояния, подавляют эти вспомогательные функции.

Реактивные астроциты мышей с ожирением сверхэкспрессировали моноаминоксидазу-В (МАО-В), фермент, ответственный за синтез ГАМК астроцитами. Хотя ученые заметили, что сверхэкспрессия МАО-В ингибирует окружающие нейроны GABRA5, когда исследователи подавили ген МАО-В в реактивных астроцитах, это снизило секрецию ГАМК, обращая ингибирование вспять. Это усилило термогенез в жировых тканях мышей, страдающих ожирением, что привело к потере веса, даже когда они придерживались высококалорийной диеты. Полученные результаты, по словам исследователей, позволяют предположить, что фермент МАО-В, вырабатываемый реактивными астроцитами, может быть эффективной мишенью для лечения ожирения без ущерба для аппетита.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Metabolism, а видео ниже, созданное Институтом фундаментальных наук, наглядно показывает результаты исследования.

[Flanger]

Найдена молекула, которая ингибирует распространение вируса герпеса и, возможно, рака

Исследователи разработали молекулу, которая безопасно и эффективно ингибирует распространение HSV-1.

Исследователи разработали молекулу, которая эффективно ингибирует фермент, способствующий распространению вируса простого герпеса у людей. Ученые уверены, что их открытие поможет вылечить инфекции герпеса и других вирусов, а также заболеваний, которые «полагаются» на распространение этого фермента, таких как рак.

Многие взрослые инфицированы вирусом простого герпеса первого типа (HSV-1). Оно часто проявляется как простуда на губах, но может, хотя и редко, привести к более серьезным инфекциям мозга или глаз. Предыдущие исследования показали, что фермент гепараназы (HPSE) «причастен» к распространению HSV-1, других вирусов и рака.

Гепарансульфат присутствует во внеклеточном матриксе (англ. extracellular matrix, ECM), и отвечает за регулирование взаимодействия клеток с клетками и поддержание здоровья ECM. Единственным известным ферментом, способным расщеплять или расщеплять расщеплять гепаран сульфат, является HPSE. Обычно он освобождает молекулы, необходимые для биологических процессов в других частях тела. Но сульфат гепарана также играет роль в проникновении в клетки и высвобождении многих вирусов, включая HSV-1. А гиперэкспрессия HPSE и неконтролируемое расщепление сульфата гепарана могут привести к аномальной активации клеток и значительному повреждению тканей.

Из-за своей роли в содействии распространению вирусов и рака ученые были сосредоточены на разработке средств ингибирования HPSE. Теперь авторы нового исследования выявили молекулу, которая подавляет распространение HSV-1.

«Мы показали, что ингибитор работает против вируса герпеса, но он может быть использован при всех видах заболеваний», — объясняет Дипак Шукла, соответствующий автор исследования.

Поскольку HSV-1 может вызвать инфекцию глаз, исследователи протестировали различные сахариды на эпителиальных клетках роговицы человека, инфицированных вирусом. Вводя соединения до или одновременно с инфекцией HSV-1, они обнаружили, что лечение гекса- и октасахаридами привело к значительному сокращению количества внеклеточного вируса в образцах и ингибировало распространение вируса.

Изучая клетки, обработанные этими сахаридами, исследователи наблюдали более высокие уровни поверхностного гепарана сульфата, аналогично клеткам, не инфицированным HSV-1. Ученые также обнаружили, что клетки показали рост миграции. Это указывает на улучшенное заживление ран, которые исследователи приписывают противовирусной активности гекса- и октасахаридов.

Ученые пришли к выводу, что соединения сахарида имеют двойной режим действия, препятствует проникновлению вируса в клетки, а также его высвобождениям.

Исследователи говорят, что еще предстоит много работы, прежде чем их ингибитор HPSE будет готов к клиническому использованию. Тем не менее, это важный шаг на пути к разработке нового лечения HPS-1, других вирусов и рака.

Исследование опубликовано в журнале Angewandte Chemie.

[Flanger]

Ученые объяснили связь между перееданием и функциями мозга

Ученые с кафедры антропологии и Школы биомедицинских наук Кентского государственного университета, штат Огайо, исследовали иннервацию нейропептида Y в ядре мозга.

Биологи изучили иннервацию нейропептида Y в ядре мозга и его роль в эволюции мозга и последствиях для здоровья человека, особенно в отношении зависимости и расстройств пищевого поведения.

Исследователи предполагают, что сочетание повышенного нейропептида Y (NPY) и дофамина (DA) в прилежащем ядре человека (NAc), возможно, позволило улучшить развитие мозга. Однако эта же конфигурация, возможно, также сделала людей исключительно уязвимыми для расстройств пищевого поведения и злоупотребления психоактивными веществами.

NPY играет роль в системе вознаграждения, эмоциональном поведении и связан с повышенным потреблением алкоголя, наркомании и потреблением жира. Область мозга NAc занимает центральное место в мотивации и действии, демонстрируя одну из самых высоких плотностей NPY в мозге и представляет большой интерес для исследователей, исследующих связанные с мозгом промоторы зависимости.

Исследователи использовали посмертные образцы мозга 74 особей, в том числе людей, обезьян и обезьян-приматов. Данные показывают, что человеческий мозг отличается гораздо более плотной иннервацией NPY в NAc, измеряемой плотностью длины аксона до плотности нейрона, по сравнению с другими приматами.

Кроме того, у людей и шимпанзе более высокий NPY в дорсальном стриатуме по сравнению с гориллами и обезьянами. При изучении плотности нейронов кортикальных NPY-ir (NPY-иммуноактивных) в области Бродмана 22, ученые не обнаружили существенных различий между человеческими и нечеловеческими видами приматов.

В докладе подчеркивается, что человеческий мозг отличается среди приматов, значительно больше по сравнению с массой тела и имеет более высокую базальную скорость метаболизма. Это требует постоянного снабжения потенциальными запасами энергии (таких как жир и гликоген) и более высокой жировой массы тела у людей, чем у других приматов.

Ученые пришли к выводу, что сдвиг в функции NAc, возможно, обусловленный увеличением потребления жира, имеет глубокое эволюционное происхождение и, возможно, способствует уникальной реакции пути вознаграждения человека на различные стимулы. Этот же путь делает нынешних современных людей более восприимчивыми к зависимости от вознаграждений, чем другие приматы.

[Flanger]

Дофамин регулирует скорость и точность принятия решений

Исследование ученых из нескольких европейских университетов показало, что высвобождение дофамина связано с более быстрым, но менее точным принятием решений. Участники эксперимента, у которых усилили высвобождение дофамина фармакологическими препаратами, проявили низкую точность в принятии решений в сравнении с контрольной группой, зато были быстрее. Эти результаты помогают понять связь между высвобождением дофамина и процессами принятия решений.

Дофамин связан с рядом аспектов обучения вознаграждению и выбора действий. Нейромедиатор также играет роль в различных психических расстройствах и важен для мотивации. Согласно одной из теорий, дофамин регулирует, сколько усилий затрачивается на действия или как быстро они выполняются.

Исследователи наблюдали за 31 добровольцем-мужчиной, которые научились ассоциировать абстрактные символы с наградами. Все участники выполняли разные варианты обучающего задания в разных условиях применения препарата. В одном случае высвобождение дофамина было фармакологически увеличено за счет L-дофы, предшественника дофамина. В другом случае высвобождение дофамина было увеличено низкой дозой препарата Галоперидол. В контрольной группе участники получали плацебо.

Используя новые компьютерные модели, ученые проанализировали процессы обучения и принятия решений на основе распределения времени реакции участников. Оказалось, что в дополнение к хорошо известным функциям дофамин также регулирует соотношение скорости и точности. Это сложная связь между готовностью человека реагировать медленно и совершать относительно меньше ошибок и его готовностью реагировать быстро и совершать больше ошибок.

Ученым удалось показать, что параметр, который представляет собой компромисс между скоростью и точностью, снижался как при приеме L-дофы, так и при приеме галоперидола. Этот эффект был тем сильнее, чем быстрее участники принимали решения. Компьютерные модели, в свою очередь, могут улучшить понимание функций определенных систем нейромедиаторов.

Эти результаты связывают две разные теории о роли дофамина. Дофамин контролирует двигательную реакцию, но он также может регулировать усилие. Данные ученых выявили механизм, который может связать эти два аспекта, сместив компромисс между скоростью и точностью в пользу скорости.

Однако до сих пор неясно, в какой степени этот механизм играет роль в решениях, не связанных непосредственно с вознаграждением, и какую роль в этом играют двигательные функции. Это предстоит выяснить в ходе дальнейших исследований.

[Flanger]

Регенерация нейронов: ученые вернули ходьбу мышам, парализованным после травмы.

Международная группа ученых достигла важной вехи в лечении повреждений спинного мозга. Используя интегрины, им удалось регенерировать нейроны и восстановить ходьбу у мышей. Хотя этот метод был опробован только на животных, он открывает перспективы лечения людей, обещая значительное улучшение состояния людей, страдающих параличом или двигательными нарушениями, при условии успешного проведения будущих клинических испытаний.

Повреждения спинного мозга представляют собой серьезную медицинскую проблему, часто означающую паралич и необратимую функциональную потерю для пострадавших. На этом фоне в медицине ведутся исследования, направленные на поиск решений, способных облегчить их разрушительные последствия.

Недавняя работа группы ученых из Калифорнийского университета, Швейцарского федерального технологического института (ETH) в Цюрихе и Гарвардского университета является частью этого поиска ответов, изучая новые терапевтические возможности восстановления двигательных функций. Исследование, посвященное регенерации нейронов с помощью генной терапии, продемонстрировало значительный потенциал восстановления ходьбы у мышей, что открывает путь для будущего применения на людях. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Интегрины — архитекторы регенерации нейронов

Интегрины являются важнейшими молекулами в процессе регенерации нейронов, выступая в роли катализаторов восстановления нервных связей. Их роль заключается в стимулировании роста аксонов - основных компонентов нейронов, которые необходимы для передачи нервной информации по всей нервной системе.

Особенно интересен механизм действия интегринов. Эти молекулы действуют, связываясь с другими белками в организме. Такое связывание создает благоприятные условия для восстановления и регенерации поврежденной нервной ткани. Другими словами, они создают благоприятную среду для восстановления связей между нейронами, что позволяет восстановить коммуникацию между нервными клетками.

Научный прорыв, ставший возможным благодаря инновационной методологии

Исследовательская группа Калифорнийского университета под руководством доктора Майкла Софрониева применила инновационный подход к решению проблемы регенерации нейронов, основанный на использовании интегринов.

В контексте исследований спинного мозга было установлено, что интегрины являются ключевыми игроками в стимулировании роста аксонов. При их повреждении, как это происходит при травме спинного мозга, связь между нервами прерывается, что приводит к потере функциональности.

Группа специалистов Калифорнийского университета решила использовать интегрины для стимулирования роста поврежденных аксонов. Сначала они использовали передовой генетический анализ для выявления групп нервных клеток, способных улучшить ходьбу после частичного повреждения спинного мозга. Затем исследователи обнаружили, что простая регенерация аксонов этих нервных клеток через поврежденный спинной мозг без использования специфических мишеней не влияет на восстановление функций.

Однако когда стратегия была усовершенствована и стала включать использование химических сигналов для привлечения и направления регенерации этих аксонов к их естественной целевой области в поясничном отделе спинного мозга, в мышиной модели полного повреждения спинного мозга было отмечено значительное улучшение способности ходить.

Майкл Софрониев, профессор нейробиологии Медицинской школы Дэвида Геффена при Калифорнийском университете и ведущий автор нового исследования, поясняет в пресс-релизе: "Наше исследование предоставляет важнейшую информацию о тонкостях регенерации аксонов и требованиях к функциональному восстановлению после травмы спинного мозга". Он добавил: "Это подчеркивает необходимость не только регенерировать аксоны при повреждениях, но и активно направлять их к их естественным целевым областям для достижения значительного неврологического восстановления".

Проблемы и осторожность на пути к клиническим испытаниям на людях

Последствия этого открытия огромны. Повреждения спинного мозга, которые часто являются необратимыми, могут получить пользу от этой инновационной генной терапии. Несмотря на то, что эксперименты проводились на мышах, ученые с оптимизмом смотрят на возможность применения этого метода на людях, что дает реальную надежду миллионам парализованных людей.

Однако исследователи также признают сложность стимулирования регенерации на больших расстояниях у негенитальных животных, что требует применения стратегий со сложными пространственными и временными характеристиками. Тем не менее они делают вывод, что применение принципов, изложенных в их работе, "позволит создать основу, необходимую для значимого восстановления поврежденного спинного мозга, и может ускорить восстановление после других форм травм и заболеваний центральной нервной системы".

Несмотря на энтузиазм, проблемы остаются. Очень важно сохранять сбалансированную перспективу и признавать препятствия и проблемы, связанные с переносом этих открытий из лаборатории в клинику. Ведь клинические испытания на людях требуют обширных исследований для оценки эффективности и безопасности терапии. Однако возможность восстановления подвижности после тяжелой травмы спинного мозга знаменует собой поворотный момент в медицинских исследованиях, и работа д-ра Софрониева и его команды является гигантским шагом на пути к достижению этой цели.

 

[Flanger]

Подавление «прыгающих генов» замедляет старение

Исследователи из Университета Этвеша Лоранда в Венгрии обнаружили, что контроль транспозонов или «прыгающих генов» у круглых червей замедляет старение и возрастные изменения. Метод потенциально можно будет использовать в биологии и медицине, считают исследователи.

Транспозоны представляют собой последовательности ДНК, которые перемещаются из одного места генома в другое. Эти перемещения могут вызывать мутации в новом месте, вызывая геномную нестабильность, которая способствует старению и возрастным заболеваниям.

Исследователи в серии экспериментов использовали специфический механизм Piwi-piRNA для подавления у круглых червей РНК. Он защищает геномы от неблагоприятной мутагенной активности. Ученые подавляли активные семейства прыгающих генов и обнаружили, что подавление двух наиболее мобильных из них, Tc1 и Tc3 замедляет процессы старения. 

При подавлении генов каждого из этих семейств при температуре 20 °C срок жизни соматических клеток продлевался примерно на 10%. Совокупный эффект подавления активности и Tc1, и Tc3 равносилен использованию некоторых видов лекарств, замедляющих старение.

Исследователи также обнаружили эпигенетические изменения в ДНК этих червей по мере их старения, особенно в прыгающих генах. Эпигенетические изменения, в отличие от генетических, обратимы и не меняют последовательность ДНК, но могут изменить то, как организм считывает эту последовательность. Исследователи заметили, что метилирование N6-аденина ДНК увеличивает количество прыжков транспозонов по мере старения червя. 

Исследователи полагают, что лучшее понимание механизмов, контролирующих старение, приведет к разработке способов продления жизни и улучшения здоровья в более поздние годы.

[Flanger]

Ученые разработали препарат, имитирующий физические упражнения для снижения веса и сохранения мышц

Борьба с ожирением и связанными с ним метаболическими заболеваниями приобретает новое направление благодаря разработке исследователями из Университета Флориды препарата SLU-PP-332. Это соединение, имитирующее метаболические и мышечные преимущества физических упражнений, как было показано, значительно снижает количество жира в организме мышей при сохранении мышечной массы. Это дает новые надежды в лечении заболеваний, связанных с ожирением, направленные на улучшение метаболического здоровья и предотвращение осложнений.

В связи с растущей распространенностью ожирения во всем мире — миллионы людей, некоторые из которых страдают от таких серьезных осложнений, как диабет и сердечно-сосудистые заболевания, — как никогда остро встает вопрос о поиске эффективных медицинских решений.

Именно на этой основе был разработан экспериментальный препарат SLU-PP-332, имитирующий благотворное влияние физических упражнений на обмен веществ. Полученный в результате глубоких исследований, проведенных в Университете Флориды, он открывает новые перспективы в лечении ожирения и метаболических заболеваний. Первые испытания на мышах показали снижение веса и повышение выносливости, при этом аппетит и уровень физической активности не изменились, мышечная масса не уменьшилась и не сохранилась. Исследование опубликовано в журнале Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics.

Каков механизм действия этого чудо-средства?

SLU-PP-332 относится к классу молекул, известных как "миметики упражнений", которые обеспечивают некоторые преимущества физических упражнений без необходимости увеличения физической активности. Его действие основано на воздействии на специфические рецепторы в организме, в частности на рецепторы, связанные с эстрогеном (ERR). Эти рецепторы играют важную роль в активации метаболических путей, которые обычно стимулируются физической нагрузкой, что приводит к увеличению энергозатрат и окислению жирных кислот. Окисление жирных кислот — это важный метаболический процесс, в ходе которого жирные кислоты расщепляются для получения энергии.

График, обобщающий действие препарата.

Профессор Томас Беррис из Университета Флориды, ведущий автор исследования, поясняет в пресс-релизе: "Это соединение, по сути, требует от скелетных мышц тех же изменений, которые наблюдаются во время тренировок на выносливость".

Активируя эти метаболические пути, SLU-PP-332 снижает накопление жира в организме и способствует увеличению сухой мышечной массы даже при отсутствии изменений в рационе питания или уровне физической активности. Это было продемонстрировано в исследованиях на мышах, где у получавших препарат наблюдалось значительное уменьшение количества жира в организме и улучшение чувствительности к инсулину — ключевому фактору регуляции уровня сахара в крови.

Удивительные результаты испытаний на мышах

Испытания препарата SLU-PP-332 показали поразительные результаты в отношении снижения массы тела и выносливости. Мыши с ожирением, получавшие препарат дважды в день в течение месяца, накопили в 10 раз меньше жира, чем мыши без лечения, и потеряли 12% массы тела. Беррис утверждает: "Они потребляют больше энергии просто для того, чтобы вести нормальный образ жизни".

В другой статье, опубликованной в марте в журнале ACS Chemical Biology, исследователи сообщили, что им удалось успешно разработать SLU-PP-332 для стимуляции активности ERR. Они также отметили, что это соединение позволяет мышам с нормальным весом бегать на 70% дольше и на 45% дальше, чем мышам, не получавшим препарат.

Результаты применения препарата у мышей с ожирением.

Это увеличение выносливости особенно важно, поскольку свидетельствует о том, что препарат способен не только снижать массу тела, но и улучшать общее физическое состояние, что является важнейшим аспектом метаболического здоровья. Улучшение выносливости и физического состояния тем более актуально, что оно наблюдалось без изменения рациона питания и уровня физической активности мышей.

Терапевтическая надежда для миллионов людей

Улучшение чувствительности к инсулину и снижение содержания жира в организме особенно актуальны для лечения таких заболеваний, как ожирение и диабет 2-го типа, при которых часто нарушается регуляция углеводного и липидного обмена.

Эти результаты дают надежду, особенно тем людям, чьи возможности заниматься спортом ограничены из-за имеющихся заболеваний или физических ограничений. Для таких людей препарат SLU-PP-332 может стать реальной альтернативой для улучшения метаболического здоровья, снижения массы тела и уменьшения риска развития заболеваний, связанных с ожирением, без ограничений и трудностей, связанных с регулярными физическими нагрузками.

Более того, отмечает Беррис, этот препарат также обладает значительным потенциалом для сохранения мышечной массы, что является важнейшим фактором в таких процессах, как снижение веса и старение. Действительно, потеря мышечной массы является неизбежным следствием процессов старения и снижения веса. Он добавляет: "Это может позволить людям оставаться здоровыми с возрастом". В другой работе, которую лаборатория Берриса готовится опубликовать, исследователи обнаружили, что это соединение может также лечить сердечную недостаточность, укрепляя сердечную мышцу.

Пока препарат не вызвал никаких серьезных побочных эффектов. Поэтому ученые планируют продолжить свои исследования, сосредоточившись на оптимизации структуры SLU-PP-332 с целью повышения его эффективности и безопасности.

[Flanger]

Ученые придумали, как обратить старение вспять

Южнокорейские ученые разработали органические молекулы, которые избирательно воздействовуют на рецепторы, сверхэкспрессированные в мембранах стареющих клеток.

Ученые из Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST) в Южной Корее заявили, что разработали эффективную и целенаправленную сенолитическую терапию. Сенолитики (англ. senolytics от senile — дряхлый и lytic — лизирующий, разрушающий) — класс противовозрастных лекарственных препаратов, отличительной особенностью которых является способность избирательно инициировать гибель постаревших клеток.

Исследователи разработали органические молекулы, которые могут избирательно воздействовать на рецепторы, сверхэкспрессированные в мембранах стареющих клеток. Работая с более высокими уровнями активных форм кислорода (АФК) в старых клетках, эти молекулы способствовали образованию дисульфидных связей и олигомеров, которые связываются вместе.

Проще говоря, самосборка этого олигомера образует белковоподобную структуру альфа-спирали. Она успешно связывается с митохондриальными мембранами стареющих клеток, разрушая клетку и вызывая ее самоуничтожение. Только стареющие клетки уязвимы для этой скрытой атаки. В отличие от здоровых клеток, они отличаются слабой целостностью митохондриальной мембраны.

Этот пептидный сенолитик протестировали на возрастной дегенерацию желтого пятна на модели мышей. Результаты оказались многообещающими: ученые отметили значительное снижение ключевых маркеров стареющих клеток после того, как стареющий пигментный эпителий сетчатки был нацелен и уничтожен сенолитиком. Ученые отметили заметное улучшение зрительных функций у пожилых мышей.

[Flanger]

В организме человека есть белый жир, запасающий избыточную энергию, а также бурый — он регулирует термогенез за счет сжигания калорий.

В новом исследовании ученым удалось найти ключ для стимуляции бурого жира в терапевтических целях — для борьбы с избыточным весом.

Из предыдущих исследований ученые знали, что симпатическая нервная система является основным переключателем активности бурой жировой ткани, однако найти способ управлять этим механизмом было непросто, поскольку симпатическая нервная система также отвечает за многие другие стимулирующие эффекты на сердце, кишечник и прочие органы. В новом исследовании команда из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе сосредоточилась на симпатических нервах, идущих к жировой ткани, чтобы определить специфические сигналы.

В экспериментах с тканями умерших людей ученые обнаружили специфические нервные ответвления, отвечающие за активацию бурого жира. Дальнейшие опыты подтвердили, что воздействие на них меняет температуру бурого жира.

Теперь исследователи планируют найти лекарство, чтобы непрерывно стимулировать бурый жир для сжигания калорий. Такой подход может стать новой терапевтической стратегией борьбы с избыточным весом. Сейчас необходимы дальнейшие исследования, чтобы подтвердить эффективность и безопасность нового лечения.

По статистике, в мире с избыточным весом живут около 1,7 млрд людей, из которых у 650 млн диагностировано ожирение. Появление новых подходов в лечении очень востребовано. Недавно ученые из Австралии показали, что можно стимулировать определенные ионные каналы, чтобы желудок быстрее чувствовал сытость.

[Flanger]

Создан самый точный тест для оценки биологического старения

Оценка биологического старения несет большой смысл, поскольку позволяет определить реальное влияние хронических заболеваний и факторов окружающей среды на здоровье человека. Известно, что организм может быть старше или моложе своего хронологического возраста. Теперь ученые могут с высокой точностью рассказать о состоянии здоровья по анализу крови.

Основой для проведения нового исследования стало изучение последствий хронической болезни почек, которая при терминальной стадии требует одного из двух стратегий лечения — диализа или трансплантации донорского органа. Ученые решили проанализировать влияние болезни на биологическое старение 400 добровольцев. Результаты, о которых пишет EurekAlert, сравнили с данными здоровых людей из группы контроля.

По мере старения организма ряд факторов приводит к эпигенетическим изменениям, по которым можно судить о биологическом возрасте. Ученые использовали эпигенетические и ряд других показателей крови, чтобы создать наиболее точный тест, который превзошел существующие аналоги.

Болезнь, как и ожидалось, действительно ускоряла биологическое старение людей. Неожиданным результатом стало влияние стратегий лечения: диализ не замедлял старение, зато это произошло после трансплантации почки.

По мнению авторов, в перспективе их тест можно будет применять для наблюдения как за здоровыми людьми, так и за пациентами с различными хроническими заболеваниями. В первом случае это может быть полезно для оценки влияния питания и образа жизни, во втором — для мониторинга проводимой терапии, включая пожизненный прием лекарств, например, при ВИЧ или диабете.

Ранее в другом исследовании ученые проанализировали влияние факторов окружающей среды и выяснили, что проживание на съемной квартире ускоряет биологическое старение.

[Flanger]

Волосяные фолликулы в напечатанной на биопринтере коже оказались функционально активны

Для этого потребовалось выращивание дермальных сосочков

Pankaj Karande / Science Advances, 2023

Американские и бразильские ученые с помощью 3D-биопечати создали практически полноценный лоскут кожи с функционально активными волосяными фолликулами. Для этого они сначала вырастили сфероид дермального сосочка, который затем перенесли в напечатанную кожу. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.

Кожа человека имеет довольно сложное строение. Она состоит из трех основных частей — подкожной клетчатки, дермы и эпидермиса — каждая из которых имеет собственную тканевую структуру. Помимо этого в коже присутствуют придатки кожи — волосяные фолликулы, потовые и сальные железы. В целом, вся эта сложная структура образована примерно 15 типами клеток эпителиального и мезенхимального происхождения, распределенных в определенной пространственной зависимости.

Такое устройство кожи создает сложности для ее искусственного выращивания в качестве материала для трансплантации. Существующие технологии создания искусственно выращенной кожи предполагают наращивание кератиноцитов непосредственно поверх дермального каркаса, состоящего из синтетических субстратов или белков, включая коллаген I типа. Однако в таких моделях отсутствуют структурные, биомолекулярные и клеточные особенности настоящей кожи человека — например, отсутствует система волосяного фолликула, связанного с сальной железой, дермальный сосочек которого выступает регулятором дифференцировки мезенхимальных стволовых клеток в коже.

Команда американских и бразильских ученых под руководством Панкаджа Каранде (Pankaj Karande) из Политехнического института Ренсселера исследовала потенциал 3D-биопечати для разработки сложных моделей кожи, содержащих структуры настоящей кожи, в том числе волосяных фолликулов. Они использовали платформу для 3D-печати на основе пневматической экструзии (подробнее о сущности и разнообразии биопринтеров можно прочитать в нашем материале «Очередь на печать»).

Для начала ученые выяснили, что для создания сфероида размером, аналогичного размеру дермального сосочка, клетки которого координируют дифференцировку клеток кожи, необходимо три тысячи клеток. Поскольку взаимодействие между мезенхимальными и эпителиальными клетками считается ключевым в развитии структуры волосяного фолликула, ученые включили эндотелиальные клетки пупочной вены человека, кератиноциты и меланоциты в сфероид.

Такие сфероиды через семь дней отчетливо напоминали дермальный сосочек человека. В дальнейшем ученые обнаружили, что в сфероиде отчетливо прослеживается строение дермы кожи — клеточные и биохимические профили сфероида были схожи с человеческими. Затем ученые перенесли дермальный сфероид в напечатанную на биопринтере модель кожи человека с дермой, дермально-эпидермальным соединением и эпидермисом. Подсаженные в эту модель к дермальным сосочкам напечатанные волосяные фолликулы хорошо прижились и сделали весь органоид полноценной и жизнеспособной моделью человеческой кожи.

Потенциально такие органоиды можно применять в качестве более совершенных трансплантатов кожи. В дальнейшем необходимо проверить их безопасность и эффективность в животных моделях, а затем у человека.

Ранее мы рассказывали, что ученые получили материал для искусственной кожи из покровов тела атлантической медузы.

[Flanger]

Ограничение калорий укрепляет мышцы и стимулирует гены здорового старения

Двухлетний эксперимент показал, что даже скромное ограничение калорий приводило к значимым результатам как на молекулярном уровне, так и на физическом состоянии организма. По словам авторов, такая стратегия под силу каждому человеку и должна учитываться в качестве мер профилактики здорового старения.

Из предыдущих исследований известно, что снижение калорий без лишения организма необходимых витаминов и минералов замедляет прогрессирование возрастных заболеваний в моделях лабораторных животных. Теперь ученые решили оценить, насколько эффективная такая же стратегия для человека — планировалось выяснить, сработают ли те же биологические механизмы.

Участники исследования в течение двух лет стремились снизить потребление калорий на 25%, однако им удалось достичь только показателя в 12%. К удивлению ученых даже этого скромного результата было достаточно для изменения показателей здоровья, сообщается на сайте Национального института здравоохранения США.

В первый год участники потеряли примерно 9 кг и сохранили свой вес в течение второго года эксперимента. При этом несмотря на потерю мышечной массы, они сохранили мышечную силу. Дальнейшие наблюдения подтвердили, что в ответ на новую стратегию питания у людей и животных реагировали одинаковые биологические механизмы: ограничение калорий активировало гены, ответственные за выработку энергии и обмен веществ, а также подавляло воспалительные гены.

«Воспаление и старение тесно связаны, поэтому ограничение калорий представляет собой мощный подход к предотвращению воспалительного состояния, которое развивается у многих пожилых людей», — заявил соавтор работы Луиджи Ферруччи.

Ранее в другом исследовании ученые также показали пользу ограничения калорий в отношении старения: такой режим питания компенсировал определенные генетические изменения, возникающие с возрастом.

[Flanger]

Фруктоза оказалась главной причиной развития ожирения

Сегодня двумя главными гипотезами в отношении причин эпидемии ожирения считается высокое потребление жирной пищи или углеводов. Оба «лагеря» имеют своих сторонников, регулярно провоцируя споры на тему диетического питания. Новая работа ученых из США смогла примирить обе стороны: они установили, что центральную роль в развитии ожирения играет фруктоза.

Команда из Колорадского университета в Аншуце представила данные, доказывающие центральную роль фруктозы в развитии ожирения. Ученые проводили эксперименты на моделях крыс и обнаружили, что при равном потреблении калорий метаболические нарушения и избыточный вес возникают, если в рационе было больше фруктозы.

В эксперименте грызунов кормили равным количеством калорий, но в первой группе рацион содержал продукты с большим количеством фруктозы или обычный сахар. Наблюдения показали, что фруктоза стимулировала потребление пищи, а также снижала энергетический обмен. В результате это приводило к увеличению массы тела, хотя и незначительному.

«Фруктоза заставляет наш организм терять контроль над аппетитом и переходить в режим пониженного энергопотребления», — прокомментировал автор работы Ричард Джонсон.

В следующий раз ученые сократили потребление калорий в обоих группах, но первую все равно кормили рационом с фруктозой. Даже при гипокалорийной диете у грызунов развивалось ожирение печени, резистентность к инсулину и гипертония. То есть, метаболический синдром может возникать даже при минимальном увеличении веса. Эти данные согласуются с предыдущими исследованиями, в которых обнаружено развитие ожирения печени у худых людей.

По словам Джонсона, именно фруктоза вызывает энергический дисбаланс, поэтому она объединяет две существующие гипотезы развития ожирения. В любом случае для окончательных выводов потребуются дальнейшие исследования. Они должны лечь в основу новых профилактических мер ожирения.

Ранее в другом исследовании ученые показали, что сахар приводит к развитию метаболического синдрома, преддиабета и ожирения через разрушение микробиоты кишечника.

[Flanger]

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США одобрило Lilly's Zepbound (тирзепатид) для лечения ожирения.

Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных прераратов США (FDA) выдало американской компании Eli Lilly разрешение на применение препарата Zepbound (тирзепатид) для лечения ожирения. Средство имеет ту же формулу, что и препарат Mounjaro для лечения диабета II типа, который агентство одобрило в мае 2022 года. 

Zepbound активирует рецепторы гормонов, выделяемых из кишечника (глюкагон-подобный пептид-1 (GLP-1) и глюкозозависимый инсулинотропный полипептид (GIP)) для снижения аппетита и потребления пищи. Zepbound вводится путем инъекции под кожу один раз в неделю, и дозировку необходимо увеличить в течение 4–20 недель, чтобы достичь целевых доз в 5 мг, 10 мг или 15 мг один раз в неделю. Максимальная доза Zepbound составляет 15 мг один раз в неделю.

Эффективность Zepbound для снижения и поддержания веса в сочетании с диетой и повышенной физической активностью установили в двух рандомизированных, двойных слепых, плацебо-контролируемых исследованиях взрослых с ожирением или избыточным весом с по крайней мере одним заболеванием, связанным с ожирением. Ученые зафиксировали снижение веса через 72 недели у 2519 пациентов, которые получали 5 мг, 10 мг или 15 мг Zepbound один раз в неделю, и у 958 пациентов, которые получали плацебо один раз в неделю.

В двух исследований III фазы приняли участие пациенты, которые весили, в среднем, 230 кг. При максимальной дозе тирзепатида (15 мг) пациенты потеряли в среднем 48 кг за 72 недели. Те, кто принимал наименьшую дозу (5 мг), — 34 кг.

«Ожирение и избыточный вес — это серьезные заболевания, которые связаны с такими смертельными заболеваниями, как сердечная недостаточность, инсульт и диабет», — заявил Джон Шарреттс, доктор медицины, директор Отдела диабета, липидных расстройств и ожирения в Центре оценки и исследований лекарств FDA. 

Ранее ученые связали потерю от 5% до 10% массы тела с помощью диеты и физических упражнений со снижением риска сердечно-сосудистых заболеваний у взрослых с ожирением или избыточным весом.

[Flanger]

Исследование: мозгу нужно 7 месяцев, чтобы восстановиться после пьянки. 

По данным американских ученых, мозг людей, бросивших пить, приходит в норму только спустя 222 дня, причем наибольший прогресс происходит в первые месяцы. 

Также ученые рассказали, что больше половины испытуемых не прошли испытание: сорвались и выпили алкоголь, не доведя эксперимент до конца. 

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S074183292300263X?via%3Dihub

[Flanger]

Мозг и тело связаны больше, чем казалось

Ученые долго считали, что мозг — самый хорошо защищенный орган. Он находится за биологическим барьером, отделен от внешней среды и от процессов в теле. Мозг почти не подвержен воздействию микробов и его не затрагивают битвы иммунной системы. Но, согласно новым исследованиям, мозг не так уж изолирован. Он играет роль не только в нервной системе, но и во многих других функциях организма, включая иммунную систему, пищеварение, сердце и сосуды. Эта связь между мозгом и телом имеет важные последствия для медицины. Возможно, некоторые заболевания мозга можно лечить не напрямую, а через другие органы — более просто и менее инвазивно, без необходимости нарушать гематоэнцефалический барьер.

С каждым годом список заболеваний головного мозга, связанных с изменениями в других частях тела, становится все больше. Например, исследования показывают, что изменения в кишечных микробиоме могут быть связаны с возникновением таких расстройств, как болезнь Паркинсона и заболевание двигательных нейронов. Инфекции также могут играть роль в возникновении болезни Альцгеймера. Существует теория о возможной связи между заражением во время беременности и развитием расстройств аутистического спектра у новорожденных.

Эта связь не односторонняя. Существует длинный список симптомов, которые обычно не рассматриваются как расстройства нервной системы, но в которых мозг и нейронные процессы, связывающие его с телом, на самом деле играют большую роль. Например, развитие лихорадки зависит от популяции нейронов, контролирующих температуру тела и аппетит. Влияние мозга на тело подкрепляется тем, что стимуляция определенного участка мозга у мышей может «напомнить» телу о предыдущих воспалительных процессах и воспроизвести их.

Появляется все больше доказательств того, что рак использует нервы для роста и распространения. Так, ученые определили, что некоторые виды рака мозга укрепляют связи с нейронами и прогрессируют за счет этого быстрее. Между тем исследуются нервные пути, которые могут вызывать падение артериального давления и обмороки. Это группа нервов, идущих от сердца к стволу мозга.

Связь между мозгом и телом имеет важные последствия для лечения заболеваний. Если некоторые заболевания мозга начинаются вне его, то методы их лечения также могут быть применены извне. Например, лечение через пищеварительную систему, сердце или другие органы может быть более простым и менее инвазивным, по сравнению с вмешательствами, которые требуют преодоления гематоэнцефалического барьера — первой линии защиты мозга от патогенов и других воздействий из организма.

С другой стороны, можно использовать влияние эмоций и настроения на процесс выздоровления от болезней. Например, исследуется стимуляция определенных областей мозга, которые связаны с ощущением удовольствия и позитивных эмоций, для ускорения восстановления после сердечных приступов. Интересно, что изменения в нашем поведении, например, в управлении стрессом, могут иметь аналогичные преимущества.

Открытия, связанные с влиянием мозга на тело, меняют понимание нервной системы. Исследователям необходимо более тесно сотрудничать и изучать взаимодействия между мозгом и телом для полного понимания этой связи. В этом помогут различные методы, например, функциональная магнитно-резонансная томография.

[Flanger]

Ученые раскрыли механизм утилизации старых белков в мозге

Исследователи из Обернского университета сделали открытие, раскрывающее механизм эффективной замены старых белков в клетках мозга. Они выяснили, что определенный путь регулирует транспортировку старых белков в тело клетки, где они перерабатываются, позволяя новым белкам занять их место. Это открытие имеет важное значение для поддержания эффективной нейронной связи и обеспечения оптимальной когнитивной функции.

Клетки мозга регулярно заменяют старые белки, чтобы поддерживать эффективное мышление. Но оставалось загадкой, как старые белки перемещаются для переработки. Новое исследование показывает, что особый механизм регулирует транспортировку старых белков в тело клетки, где они перерабатываются, освобождая место для новых белков.

Исследователи использовали комбинацию методов, включая флуоресцентную микроскопию, культуры клеток гиппокампа и компьютерный анализ. Так им удалось определить механизмы, которые опосредуют возврат старых синаптических пузырьков, содержащих белки, обратно в тело клетки. Синаптические пузырьки — это разновидность везикул в нейронах. Они содержат различные нейромедиаторы, которые периодически выделяются в синапс.

Синаптические пузырьки (везикулы), которые транспортируют вещества между нейронами, могут использовать разные пути для перемещения. Одни везикулы передвигаются посредством сети микротрубочек, другие — посредством сети актинового цитоскелета. Везикулы, перемещающиеся по микротрубочкам, движутся быстрее и реже захватываются пресинапсами между нейронами. В то же время более медленные везикулы используют актиновую сеть и чаще останавливаются у пресинапсов. Потеря определенной молекулы моторного белка миозина V в везикулах влияет на выбор между использованием микротрубочек или актиновой сети при их перемещении.

Чем более эффективно и регулярно происходит перемещение и остановка везикул у пресинаптических участков, тем лучше поддерживается баланс и обновление белков в нейронах. Когда синаптические пузырьки достигают пресинапсов, они могут перерабатываться и обновляться.

Таким образом, работа ученых выявила регулируемый путь, который можно модулировать. Это открытие улучшает понимание здоровья мозга и дегенеративных неврологических состояний.

[Flanger]

Клетки микроглии оказались главными для развития мозга

Ученые обнаружили, что микроглия — иммунные клетки головного мозга — действуют в качестве защитной команды, обеспечивая рост и развитие нейронов. Открытие дает новое понимание механизмов раннего развития мозга, а также предлагает новые пути для изучения аутизма, шизофрении и нейродегенерации.

Исследователи использовали стволовые клетки человека для создания модели раннего развития головного мозга — органоидов. В этот раз в органоидах впервые присутствовала микроглия, которая показала решающую роль для развития мозга, сообщается на сайте Национального университета Сингапура.

Ученые обнаружили уникальный путь, через который микроглия взаимодействует с другими клетками мозга. Оказалось, что эти иммунные клетки играют решающую роль в регулировании холестерина в мозге. В микроглие присутствуют липидные капли, содержащие холестерин, которые высвобождаются и поглощаются другими развивающимися клетками мозга, объясняют авторы.

Эксперименты показали, что обмен холестерина значительно усиливает рост и развитие клеток мозга, особенно клеток-предшественников. Как известно, холестерин в изобилии присутствует в мозге и необходим для функционирования нейронов. Нарушение этого процесса связано со многими неврологическими заболеваниями, включая болезнь Паркинсона и Альцгеймера.

Теперь авторы планируют выяснить, как воздействие на обмен холестерина может оптимизировать развитие мозга, а также предупредить или замедлить прогрессирование неврологических патологий. Новое понимание ранних этапов развития мозга может указать на ранее неизвестные механизмы развития аутизма, шизофрении и других психических расстройств.

Ранее в другом исследовании ученые показали, что курение марихуаны повреждает микроглию. Наибольшее разрушение происходит в отделах мозга, отвечающих за память, социальное поведение и принятие решений.

[Flanger]

Гормональная терапия показала эффективность против фиброза печени

Фиброз печени представляет собой образование рубцовой ткани, которое возникает в результате воспаления, хронической болезни или воздействия вредных веществ, включая злоупотребление алкоголем. Сегодня фиброз неизлечим и является начальной стадией цирроза, которая в 80-90% случаев приводит к раку печени. Теперь ученые показали, что справиться с фиброзом можно с помощью определенных гормонов кишечника.

На начальном этапе исследований ученые из США и Дании обнаружили ранее неизвестный тип клеток, участвующий в формировании фиброза. Команда назвала их звездчатыми и вскоре стала изучать функции клеток в общем механизме развития рубцовой ткани. Оказалось, что деактивация этих клеток блокировала фиброз, сообщается на сайте Университета Южной Дании.

Одним из способов деактивации клеток стало воздействие гормонов кишечника. Наиболее значимым оказался вазоактивный кишечный полипептид, который естественным образом присутствует в кишечнике и нейронах и высвобождается во время приема пищи. В печени гормон стимулирует кровоснабжение и при этом удерживает звездчатые клетки в неактивном состоянии.

Вскоре ученые подтвердили, что в организме человека все происходит аналогичным образом. Нацеливание препаратов на ранее неизвестные клеточные изменения позволит справиться с фиброзом и предупредить многие осложнения, считают они. Теперь их работа будет сосредоточена на поиске наиболее оптимального лекарства-кандидата.

Фиброз печени является частым следствием ожирения, диабета, вирусной инфекции или воздействия алкоголя. Ранее ученые из США показали другой экспериментальный подход, который позволяет обратить вспять образование рубцовой ткани.

[Flanger]

Гормоны голода из кишечника могут прямо влиять на участки мозга, отвечающие за принятие решений

Ученые Университетского колледжа Лондона выяснили, что гормон голода грелин, вырабатываемый в кишечнике, может прямо влиять на мозг и его решения, связанные с пищевым поведением у животных. Грелин активизирует гиппокамп и может подавлять потребность в пище. Это открытие поможет лучше понять механизмы регуляции пищевого поведения, а также связь между пищей и другими аспектами здоровья.

Для исследования ученые поместили мышей на арену, где было немного еды, и наблюдали, как мыши вели себя, когда были голодны или сыты. Исследователи также визуализировали их мозг в режиме реального времени, чтобы отследить нейронную активность. Все мыши исследовали пищу, но есть начинали только голодные животные. Исследователи сосредоточились на активности мозга в вентральной части гиппокампа (нижняя часть гиппокампа), которая ответственна за принятие решений. Эта часть мозга помогает формировать и использовать воспоминания для управления поведением.

Оказалось, что активность в подмножестве клеток головного мозга в вентральной части гиппокампа увеличивается, когда животные приближаются к еде, и эта активность мешает животному есть. Но если мышь была голодна, нейронная активность в этой области была меньше, и гиппокамп больше не мешал животному принимать пищу. Исследователи обнаружили, что это соответствует высокому уровню гормона голода грелина, циркулирующего в крови.

Ученые заставили мышей вести себя так, как будто они сыты, активируя эти вентральные нейроны гиппокампа. Животные в таком случае переставали есть, даже если были голодны. Аналогичного результата исследователи добились, удалив из этих нейронов рецепторы грелина.

Похоже, гиппокамп тормозит инстинкт грызунов есть, когда они сталкиваются с пищей, чтобы гарантировать, что животные не переедает. Однако, если мышь испытывает голод, гормоны влияют на мозг, отключая этот тормоз и побуждая животное начинать питаться.

Это открытие показывает, что гормон голода преодолевает гематоэнцефалический барьер, который обычно ограничивает доступ определенных веществ в мозг, и непосредственно влияет на гиппокамп. Это стимулирует активность и контролирует цепь реакций в мозгу, которая, вероятно, будет аналогичной у людей.

Ученые продолжают наблюдать, могут ли мыши выполнять задачи, не связанные с едой, по-разному, в зависимости от того, насколько они голодны. Исследователи рассчитывают, что их результаты помогут понять механизмы расстройств пищевого поведения. Возможно, к этому состоянию причастны рецепторы грелина в гиппокампе. Работа также поможет установить связи между диетой и другими последствиями для здоровья, например, психическими заболеваниями.

[Flanger]

Ученые впервые создали волосяные фолликулы на 3D биопринтере

Уникальная технология обещает революцию в лечении кожных заболеваний.

Ученые из Политехнического института Ренсселера совершили значительный прорыв, успешно создав волосяные фолликулы с помощью 3D-печати в лабораторно выращенных тканях человеческой кожи. Это исследование, опубликованное в журнале Science Advances, открывает новые перспективы в инженерии кожи и регенеративной медицине.

Команда под руководством доктора Панкаджа Каранде, профессора химической и биологической инженерии, сосредоточилась на решении проблемы воссоздания волосяных фолликулов из клеток человека. "Наша работа доказывает, что структуры волосяных фолликулов можно создавать точным и воспроизводимым способом с использованием 3D-биопечати," - заявил доктор Каранде. Исследование основано на предыдущих находках о том, что трехмерные среды могут стимулировать рост новых волосяных фолликулов.

Волосяные фолликулы выполняют важные функции, такие как регулирование температуры тела за счет потоотделения и содержание стволовых клеток, необходимых для заживления кожи. Как отметила Каролина Катарино, доктор философии и первый автор исследования, включение фолликулов в модели кожи может улучшить понимание взаимодействия кожи с косметическими продуктами.

Для создания фолликулов ученые использовали технику 3D-печати, адаптированную для работы на клеточном уровне. Процесс включает выращивание клеток кожи и фолликулов в лаборатории, после чего их сочетают с белками, создавая "биочернила" для принтера. Принтер наносит биочернила слой за слоем, создавая каналы для клеток волос.

Срок службы инженерных тканей в настоящее время составляет две-три недели, что ограничивает развитие волосяных стержней. Команда доктора Каранде планирует увеличить этот период, чтобы волосяные фолликулы могли дальше созревать, что может иметь большое значение для тестирования лекарств и кожных трансплантатов.

Директор Центра биотехнологии и междисциплинарных исследований Ширли Энн Джексон, доктор философии Дипак Вашишт, отметил, что лаборатория доктора Каранде находится на переднем крае в области инженерии кожных тканей. Команда уже успешно напечатала кожу с работающими кровеносными сосудами, и это последнее исследование является важным шагом в разработке и тестировании лечения ожогов и других кожных заболеваний.

Декан Шекхар Гарде подчеркнул значение этого исследования, назвав работу команды "отличным примером достижений исследователей RPI на стыке инженерии и наук о жизни с влиянием на здоровье человека".

Это исследование не только раскрывает потенциал для роста волос в инженерной коже, но и задает тон для трансформационных достижений в регенеративной медицине и дерматологических тестах. Ученые также изучают стволовые клетки для восстановления роста стареющих волос. То, что когда-то относилось к сфере научной фантастики, теперь стало реальностью.

Подробнее: https://www.securitylab.ru/news/543794.php