Эпидемиология

Особо опасны: список потенциальных творцов пандемий стал длиннее

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) обновила список наиболее опасных патогенов. Текущая версия насчитывает более 30 микроорганизмов, что в три раза больше, чем в списке 2017–2018 годов. Более 200 ученых приняли участие в анализе данных о распространении и вирулентности 1652 вирусов и бактерий, а также изучили информацию о доступности вакцин и лечения их инфекций. В результате двухлетней работы исследователи расширили список, добавив в него вирус гриппа А, денге и оспы обезьян. Наряду с ними, в текущий вариант вошли вирусы, которые передались человеку от животных, в частности, грызунов. Из числа бактерий список пополнили штаммы, вызывающие холеру, чуму, дизентерию, диарею и пневмонию. По словам ученых, список самых опасных патогенов должен помочь научным и другим организациям решить, на чем сосредоточить свои усилия при разработке вакцин, методов терапии и диагностики. Также исследователи отметили, что список нуждается в регулярном пересмотре ввиду глобальных изменений, связанных с климатом, вырубкой лесов, урбанизацией и др. — The pathogens that could spark the next pandemic, «Биомолекула»: «Птичий грипп: самая страшная пандемия», «Гонки с вирусом: эпидемиология и экология вируса гриппа», «Коронавирус из палеолита».

Технологии

Каким получился видеорепортаж морских львов из водных глубин

В новой работе ученые прибегли к помощи австралийских морских львов Neophoca cinerea, чтобы картировать ранее неисследованные участки морского дна у южного побережья Австралии. Высокое давление и низкий уровень освещенности затрудняют изучение водных глубин, однако не мешают австралийским морским львам проводить здесь большую часть жизни. Исследователи спроектировали компактные GPS-трекеры, камеры, датчики движения и разместили их на неопреновых пластырях. Затем закрепили пластыри с оборудованием на спинах восьми самок Neophoca cinerea из двух крупнейших колоний морских львов в Австралии.

Суммарно животные отсняли 89-часовой видеоматериал, на котором запечатлели шесть мест обитания в составе морского дна, включая участки песчаного дна и водорослевых зарослей. Полученные данные позволили ученым оценить биоразнообразие этих областей и сравнить маршруты львов двух колоний. Кроме того, исследователи потестировали компьютерную модель для предсказания мест обитания морского дна на основе информации о температуре на поверхности моря и расстоянии до берега. По словам авторов работы, эксперимент с участием австралийских морских львов прошел успешно, и в перспективе получится оснастить этих животных датчиками для сбора данных о физических и химических свойствах водных глубин. — Camera-carrying sea lions map uncharted areas of the ocean.

Недорогой, но эффективный пластырь для заживления ран

Хорошие новости для тех, кто столкнулся с хроническими ранами. Их развитие сопряжено с риском ампутации, а лечение протекает сложно и упирается в существенные финансовые затраты. Электротерапия экономически выгодна для пациентов, однако оборудование для ее проведения слишком громоздкое. Исследователи избавились от лишних электронных устройств и уместили оборудование для электротерапии в компактном пластыре. В нем используется биосовместимый аккумулятор с магниевым анодом и серебряным/хлоридсеребряным катодом, а также пара стимулирующих электродов. Для того, чтобы создать электрический ток, достаточно капнуть воды.

Пластырь ускорил заживление ран у мышей с сахарным диабетом благодаря утолщению эпидермиса кожи, регуляции воспаления и росту кровеносных сосудов. В доклинических моделях ран эффект пластыря был сопоставим с приемом дорогостоящих препаратов и/или специальных электронных приборов. Разработчики пишут, что вместе эти результаты указывают на перспективы применения пластыря в терапии ран пациентов. — Water-powered, electronics-free dressings that electrically stimulate wounds for rapid wound closure.

Микробиология

Богатый внутренний мир микроволновки

Следом за посудомоечной машиной и кофемашиной, исследователи познакомились с бактериальным сообществом микроволновок. Ученые получили доступ к 30 домашним, офисным и лабораторным СВЧ-печам, после чего идентифицировали обитающих в них бактерий. В микробиомах микроволновок преобладали представители родов Bacillus, Micrococcus и Staphylococcus, которые заселяют кожу человека и контактные поверхности предметов. Эти микроорганизмы обнаружили во всех приборах, но в наибольшем количестве — в домашних и офисных. Также в домашних СВЧ-печах выявили роды бактерий Klebsiella и Brevundimonas, которые попадают в организм человека с пищевыми продуктами. Микробиом микроволновок оказался генетически разнообразным: наряду с кухонными «неженками», в нем сосуществовали устойчивые к излучению, высоким температурам и сухости экстремофилы. Таким образом, исследование развеивает заблуждение о 100% бактерицидном эффекте микроволнового излучения, поэтому ученые напомнили о необходимости регулярной чистки микроволновой печи. — Your microwave oven has its own microbiome, «Биомолекула»: «Микромир этюдов да Винчи».

Здоровый микробиом кишечника жеребенка — залог спортивных достижений в будущем?

Получится ли выделить потенциального победителя скачек среди маленьких жеребят? Согласно новой работе ученых, это возможно, если вы обладаете информацией о составе кишечных бактерий детенышей в первый месяц жизни. Спортивные результаты определяются состоянием здоровья, которое, как показывают научные исследования, связано с кишечным микробиомом. Авторы работы изучили состав кишечных бактерий жеребят на протяжении первого года жизни, для чего секвенировали 16S рРНК в составе образцов кала.

Скромное при рождении разнообразие микробиома возросло в последующие два месяца, а также произошла смена доминирующих групп бактерий. Более разнообразный состав кишечных бактерий в юном возрасте снижал риск заболеваний, в частности, органов дыхания и опорно-двигательной системы, у взрослого животного. Также кишечный микробиом 28-дневных жеребят был связан со спортивными достижениями, которые оценивали по общему рейтингу скакуна, его позиции в среднем на соревнованиях и средней суммы призовых выплат. Прием антибиотиков детенышами, напротив, повысил вероятность заболеваний и сократил шанс успеха в спорте. Ученые не исключили, что наблюдаемые тенденции могут быть характерны и для других видов, в том числе для человека. — Early-life gut bacterial community structure predicts disease risk and athletic performance in horses bred for racing, «Биомолекула»: «Чего от нас хотят микробы?», «Как микробиота поможет в борьбе со старением?».

Метаболизм

Новое перспективное средство для контроля уровня липидов

Патологии, вызванные нарушением липидного обмена, остаются важной проблемой общественного здравоохранения. Обмен липидов активируют тиреоидные гормоны, секретируемые щитовидной железой, посредством рецептора THRβ. Однако в последнее время внимание исследователей обращено к их аналогам, которые, в отличие от гормонов, не повышают нагрузку на сердечную и другие мышцы, костную ткань. Ученые модифицировали соединения GC-1 и GC-24, обладающие сродством (агонисты) к ТHRβ, и получили аналог тиреоидных гормонов ZTA-261.

ZTA-261 избирательно связывался с ТHRβ. Он эффективно снижал содержание липидов в крови и печени мышей с ожирением, вызванным диетой, но уступил GC-1 в снижении веса и объемов висцерального жира у грызунов. Молекулярный механизм аналога совпадал с таковым у гормона щитовидной железы Т3 (трийодтиронина). Вместе с тем, ZTA-261 оказался менее токсичным в отношении сердца, печени и костей животных, чем GC-1. Авторы работы пришли к выводу, что ZTA-261 продемонстрировал потенциал лекарственного средства для лечения заболеваний, связанных с липидным обменом. — Synthesis and preclinical testing of a selective beta-subtype agonist of thyroid hormone receptor ZTA-261, «Биомолекула»: «Из липидов — в дирижеры клеточных реакций, или Как общаются клетки».

Нейробиология

Выбор между едой или пробежкой помогут сделать нейроны гипоталамуса

Исследователи поставили мышей перед трудным выбором между едой, в том числе высококалорийными вкусняшками, и бегом в колесе. Невзирая на искушение жирненьким, грызуны предпочли физическую активность. Поскольку в научной литературе была описана роль латерального гипоталамуса (ЛГ) в потреблении пищи и мотивации к движению, авторы работы оценили, насколько продуцирующие орексин нейроны ЛГ способны повлиять на решение животных. Блокировка рецепторов орексина, как и удаление продуцирующих орексин нейронов повысило привлекательность еды в глазах мышей. Так как популяции подобных нейронов представлены в мозге человека, авторы предположили, что результаты исследования могут иметь отношение и к людям, но для точных утверждений понадобятся испытания с участием добровольцев. — Orexin neurons mediate temptation-resistant voluntary exercise, «Биомолекула»: «Спят усталые игрушки: о регуляции сна и роли орексина в этом процессе».

Секрет суперсилы кетамина в борьбе с депрессией

Кетамин используется в медицине для погружения пациентов в наркоз и для обезболивания. Последнее, как оказалось, распространяется и на боли душевные, характерные для депрессии, что делает кетамин перспективным антидепрессантом. Однако молекулярный механизм действия кетамина оставался неизвестен до настоящего момента. На мышиной модели депрессии исследователи обнаружили, что кетамин избирательно взаимодействует со структурами мозга. Он блокировал NMDA-рецепторы к возбуждающему медиатору глутамату в нейронах латеральной хабенулы (промежуточный мозг), но не в пирамидных нейронах СА1 зоны гиппокампа, в которых впоследствии возрастал уровень медиатора серотонина. Этому способствовали особенности нейронов, специфичные для каждой области мозга. Так, нейроны хабенулы оставались высоко активны у мышей с депрессивно-подобным поведением, а более низкое число внесинаптических NMDA-рецепторов замедляло их восстановление после связывания с кетамином. Выведение из строя субъединицы NR1 в составе рецеторов латеральной хабенулы нейтрализовало эффект кетамина. По мнению авторов, полученные результаты должны помочь в разработке более точных и эффективных методов лечения депрессии. — Brain region–specific action of ketamine as a rapid antidepressant, «Биомолекула»: «Краткая история антидепрессантов».

Онкология

Сенсорные нейроны на службе у опухолевых клеток

Свидетельство связи между иннервацией опухолей и худшим исходом у пациентов с множественным раком заинтересовало ученых. В мышиной модели рака молочной железы они заметили, что к метастазирующим опухолям подходило больше нервов. Их движение направляло вещество SLIT2, источником которого стала сосудистая сеть новообразований. После установления контакта с сенсорными нейронами раковые клетки стимулировали в них выработку нейропептида субстанции Р, который в опытах in vitro и in vivo способствовал росту опухолей и образованию метастазов, а у пациентов — распространению раковых клеток в лимфатические узлы.

Молекулярные события, которые запускал нейропептид, развивались драматично. Взаимодействие с субстанцией Р заканчивалось гибелью опухолевой клетки, если содержание рецептора TACR1, специфичного к субстанции Р и ряду других тахикининов, было высоким. Погибшие клетки покидала одноцепочечная РНК, которая связывалась с рецептором TLR7 на соседних клетках и активировала в них гены, облегчающие расселение раковых клеток по организму. Закупорка рецептора TACR1 при помощи апрепитанта, противорвотного препарата, нарушила связывание с нейропептидом и в конечном итоге остановила развитие опухолей молочных желез. — Neuronal substance P drives metastasis through an extracellular RNA–TLR7 axis, «Биомолекула»: «Метастазирование опухолей», «МикроРНК участвуют в регуляции метастазирования опухолей», «Метастазирование злокачественных опухолей: враг, который всегда впереди».

Молекулярная биология

Белковые «Гулливеры» водорослей

Водоросли Prymnesium parvum — опасные соседи. Они выделяют нейротоксин примнезин из класса поликетидов, который смертелен для рыб. Вещество проникает через жабры животных, несмотря на крупный размер и сложную структуру молекул. Авторы новой работы показали, что синтез примнезина требует участия не менее массивных ферментов. Исследователи выявили гены, которые заключали информацию о строении поликетидсинтаз массой 3,2 и 4,7 миллионов атомных единиц массы — это самые крупные белки среди известных на данный момент. Ученые учли размеры кодируемых мега-ферментов и назвали гены PKZILLA (к слову, сами гены включали сотни тысяч нуклеотидов, что тоже не мало). В результате химических реакций с участием поликетидсинтаз образовывался продукт, молекулы которого содержали 90 атомов углерода и соответствовали структуре предполагаемого предшественника примнезина. Полученные результаты могут быть полезны для мониторинга «цветения» воды, а также расширяют понимание ограничений синтеза крупных белков. — Giant polyketide synthase enzymes in the biosynthesis of giant marine polyether toxins, «Биомолекула»: «Не будь водорослью! Синтезируй ауксин эффективно!».