Медицина

Антидепрессанты и антибиотикорезистентность

Проблема антибиотикорезистентности остро стоит перед современной медициной. Недавно выяснилось, что устойчивые штаммы появляются не только из-за злоупотребления антибиотиками и использования их не по правилам, но и из-за использования антидепрессантов. Группа ученых из Китая заинтересовалась, как другие препараты влияют на бактерий. Их натолкнул на это тот факт, что в бытовых сточных водах у бактерий было большее разнообразие генов, обеспечивающих резистентность, чем у бактерий из сточных вод больниц, хотя в больницах используют больше антибиотиков.

Свои исследования они сосредоточили на влиянии антидепрессантов, поскольку их очень часто выписывают. Оказалось, что эти препараты действительно повышают устойчивость бактерий к антибиотикам. Исследователи выделили несколько механизмов, которые приводят к таким прискорбным закономерностям. Во-первых, в присутствии кислорода антидепрессанты способствуют выделению клетками активных форм кислорода, которые опасны для бактерий; бактерии в ответ на это начинают защищаться, умирать, мутировать. Во-вторых, некоторые антидепрессанты, например, «Сертралин» (Sertraline), способствуют обмену плазмидами между бактериями, что приводит к распространению резистентности в популяции. Все это указывает на то, что нужно больше исследовать, как лекарства, не являющиеся антибиотиками, влияют на резистентность бактерий. — How antidepressants help bacteria resist antibiotics, «Биомолекула»: «Антибиотики и антибиотикорезистентность».

«Пластырь», чтобы всё время видеть сердце

Продолжается развитие устройств для постоянного мониторинга работы органов с помощью УЗИ. Наклейка с гелем позволяет получать данные о работе органов при разном уровне физической активности без участия врача. Недавно мы писали о старте таких разработок исследователями Массачусетского университета. Сейчас в подобные разработки внедряются различные инновации. Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего работают над пластырем, который снимает УЗИ сердца. Помимо прочего, ученые разрабатывают нейронную сеть, которая автоматически извлекает данные об объеме левого желудочка из постоянной записи изображений УЗИ, а затем рисует кривые таких показателей работы сердца, как ударный объем, минутный объем, фракция выброса. Эта технология позволяет осуществлять мониторинг сердечной деятельности с высокой точностью в самый разных условиях: хоть во время сна, хоть во время гребли посреди озера. — A wearable cardiac ultrasound imager, «Биомолекула»: «Победа над диабетом? Разбор нового гибридного пластыря с микроиглами».

Микропузырьки против биопленок

Синегнойная палочка Pseudomonas aeruginosa чрезвычайно устойчива к антибиотикам. При этом она достаточно распространена и вызывает множество заболеваний:синдром зеленых ногтей, заболевания мочеполовой системы, заболевания дыхательных путей. Все эти болезни с трудом поддаются лечению. В свежей статье Science сообщается об успехах в лечении хронических легочных заболеваний, вызванных синегнойной палочкой. Она образует в легких биопленки, которые еще более устойчивы к антибиотикам благодаря множеству преимуществ, о которых вы можете прочитать в этой статье. Эффективных средств для борьбы с биопленками до данного момента не было обнаружено. Но, возможно, скоро с таким неубиваемым врагом будут бороться с помощью микропузырьков (microbubbles). Пузырьки одеты в броню из Fe₃O₄, внутри которой находится антибиотик (пиперациллин); при воздействии ультразвука пузырьки колеблются и механически разрушают биопленки. Оксид железа катализует образование гидроксильных радикалов, которые тоже разрушают биопленки, а пиперациллин становится эффективен на уже частично разрушенных биопленках. Кроме того, микропузырьки за счет своего активного действия стимулируют иммунный ответ организма. На данный момент эффективность микропузырьков уже доказана in vitro и in vivo на мышах. Так, один препарат объединил в себе физический и химический способ борьбы с биопленками синегнойной палочки. — Ultrasound-responsive catalytic microbubbles enhance biofilm elimination and immune activation to treat chronic lung infections, «Биомолекула»: «Биопленки. Как живется в бактериальных многоэтажках?».

Не только птичий

В октябре 2022 года была вспышка птичьего гриппа на норковой ферме, из-за которой убили более 50 000 норок. Такую жестокость можно оправдать тем, что люди очень боятся, что птичий грипп мутирует и станет часто передаваться между млекопитающими; сейчас люди заражаются им в основном от птиц. На норковой ферме птичий грипп, скорее всего, распространялся между норками, и есть вероятность, что вирус попал к ним от птиц через корм, но эта вероятность мала. Сейчас проводят исследования штаммов, который был у норок: в нем найдено несколько тревожащих мутаций, которые способствуют передачи болезни между млекопитающими. Многие вирусологи очень встревожены сложившейся ситуацией. Они ставят вопрос о том, чтобы перестать разводить норок, среди которых так быстро распространяются болезни, которые угрожают людям. — ‘Incredibly concerning’: Bird flu outbreak at Spanish mink farm triggers pandemic fears, «Биомолекула»: «Неуловимый грипп».

Препятствия на пути вакцин

Ученые из MIT и Кембриджа обратили внимание на внеклеточные протеазы в лимфатических сосудах и узлах и исследовали, как эти протеазы влияют на структуру вакцин. Антитела активно синтезируются в лимфатических узлах, а конкретно — в фолликулах, как выяснили исследователи. Оказалось, что пока активный компонент вакцины доходит до фолликул, он достаточно сильно разрушается внеклеточными протеазами. Примечательно, что в самих фолликулах протеазы совсем неактивны и почти не влияют на активность вакцины. Исследователи считают, что, учитывая обнаруженную важность низкой активности протеаз для работы вакцин, можно будет производить более эффективную вакцинацию. — Low protease activity in B cell follicles promotes retention of intact antigens after immunization.

Молекулярная биология

Визуализация трансляции на ЭПР

Хотя отдельные этапы синтеза белка, а конкретно — трансляция у эукариот — исследованы очень хорошо, подробной общей картины всего процесса раньше не было. Исследователи из Нидерландов с помощью криоэлектронной томографии (когда образцы наклоняются под разными углами к электронному лучу микроскопа, и полученные серии двухмерных изображений образуют трехмерные) подробно изучили и визуализировали, что происходит с рибосомой и транслоконом на эндоплазматическом ретикулуме. За час они получили 892 серии наклона. На основе изображений ученые выделили 10 промежуточных состояний рибосомы и 4 промежуточных состояния транслокона. Из 10 состояний рибосом выделяются два состояния, которые, по-видимому, представляют собой спящие рибосомы (hibernating ribosome complexes); остальные же активно участвуют в трансляции. Эти восемь состояний исследователи упорядочили и выяснили, в какой степени каждое состояние представлено во время трансляции (рис. 2). В итоге удалось получить достаточно подробную картину того, как проходит трансляция, сопряженная с ЭПР, у человека. — Visualization of translation and protein biogenesis at the ER membrane, «Биомолекула»: «Рибосома за работой».

Биохимия растений

Синтез тритерпенов стал понятнее

Различные тритерпены широко распространены в растительном мире. Все они имеют общий 30-ти углеродный скелет, но под действием ферментов приобретают структурные модификации, в результате чего разные тритерпены имеют очень разные функции. Среди множества растительных тритерпенов особый интерес вызывают лимоноиды, вещества, дающие вкус цитрусовым. Дело в том, что некоторые из них используются как растительные инсектициды, например, существует очень эффективный азадирихтин. До сих пор процесс биосинтеза лимоноидов был совершенно не изучен, не было известно, какие именно ферменты сильно преобразуют углеродный каркас. Но недавно в Science написали об открытии 22 ферментов, которые катализуют 12 различных реакций в биосинтезе кихадалалактона А и азадирона (kihadalactone A and azadirone), которые несут характерный лимоноидный фуран. Исследователи надеются, что обнаруженные ферменты позволят скоро выяснить, как происходит биосинтез различных растительных тритерпенов и откроют доступ к ценным лимоноидам. — Complex scaffold remodeling in plant triterpene biosynthesis.

Микробиом

Исследования микробиомов маленькой биомассы неинформативны

Анализ недавних исследований взаимодействия плодов, плаценты и амниотической жидкости с микроорганизмами показал, что данные о микробиоме плода могли быть получены в результате загрязнения образцов при их при выделении и секвенировании из них ДНК. Получается, что мы почти ничего не знаем о микробиоме плодов; более того, многие исследования указывают на то, что микробиома у плода быть не должно. Этот анализ ярко демонстрирует, что к выводам из исследований, где использовали малую биомассу, нужно относиться очень насторожено. —  Questioning the fetal microbiome illustrates pitfalls of low-biomass microbial studies , «Биомолекула»: «Стражи микробиома».

Нейробиология

Восприятие света приматами

Стало известно, как приматы воспринимают свет. Общий уровень освещенности во многом регулирует физиологию, поведение и настроение животных. Одним из светочувствительных пигментов является меланопсин, он содержится в палочках, колбочках и ганлиозных клетках сетчатки. Именно светочувствительные ганлиозные клетки с меланопсином играют центральную роль в восприятии уровня освещенности — они генерируют нервные импульсы и их передают в мозг. Эти клетки были очень слабо исследованы у приматов, так как они представлены в малых количествах, но недавнее исследование ex vivo пролило свет на работу этих клеток. У приматов (в данном исследовании подробно рассматриваются макаки) восприятие света серьезно отличается от других животных. Ганглиозные клетки макак узкоспециализированы, они передают информацию только об уровне освещенности, а всю остальную информацию они пропускают. В исследовании описаны механизмы поддержания восприятия освещенности на молекулярном, клеточном и популяционном уровне. — Encoding of environmental illumination by primate melanopsin neurons, «Биомолекула»: «Зрительный родопсин — рецептор, реагирующий на свет».

История биологии

Извинения генетиков

24 января 2023 года Американское Общество Генетики Человека принесло извинения за ошибки прошлого. В течение всего года члены Общества изучали собственную историю и фиксировали случаи своей неправоты, которые копились в течение 75 лет. В результате получился 27-страничный отчет. В нем указаны девять ранних лидеров общества, которые были членами Американского евгенического общества, а несколько президентов общества поддерживали принудительную стерилизацию людей с «нежелательными» признаками. Также в отчете обратили внимание на то, что Общество, которое сейчас определенно не имеет отношения к евгенике, раннее не признавало своих ошибок, не выступало против — и только в 1990 году опубликовало заявление против евгеники. Следующим действием Общества станет отмена некоторых наград, названных в честь ученых прошлого, связанных с евгеникой. Так, они собираются упразднить свою самую престижную премию имени Уильяма Аллана, поскольку он поддерживал принудительную стерилизацию. — Human geneticists apologize for past involvement in eugenics, scientific racism.

Эволюция

Роль быстрой эволюции в экосистеме

В связи с различными, в том числе с антропогенными, процессами, становится всё более актуальным прогнозирование динамики различных экосистем. Ученым важно понимать, какие факторы учитывать, а какие нет. Эволюционным процессам раньше не отводилось места в прогнозах, поскольку они очень медленные. Но у некоторых видов признаки меняются быстро — и в этом случае влияние на экосистему необходимо учитывать, именно на это указывает недавняя статья в Science. Роль растений в экосистемах очень высока, поэтому изменения их признаков очень важны. Исследователи выращивали семена осоки разных поколений и зафиксировали серьезные наследственные изменения в корневой системе. Биомасса корней серьезно менялась в ряду поколений, и ученые учли эти изменения в своих прогнозах. Оказалось, что этот фактор серьезно влияет на высоту болот, а следовательно, и на устойчивость болот к изменению уровня моря. Так ученые показали, что эволюционный фактор стоит учитывать в оценках динамики экосистем. — Rapid plant trait evolution can alter coastal wetland resilience to sea level rise.

Экология

Что происходит с Амазонкой?

Два крупных обзора в последнем выпуске Science обобщают данные о текущем состоянии лесов в бассейне Амазонки. Люди изменили миллионы квадратных километров всего за несколько десятилетий или столетий; естественным путем такие изменения происходят за миллионы и десятки миллионов лет. Главными факторами, из-за которых рушится экосистема Амазонии, называют землепользование (расчистку земель, лесные пожары, эрозию почвы) и использование водных ресурсов (строительство плотин). Другими опасными факторами являются: чрезмерная охота, отлов рыбы, интродукция видов, загрязнения при добычи полезных ископаемых. Из-за всего этого Амазония находится в шаге от того, чтобы стать безлесной зоной. В обзорах журнала обращают внимание на огромную роль Амазонии для всей биосферы. Ведь в ней сосредоточено 10% от всех известных видов позвоночных и растений, а сейчас уже вырублено 17% ее лесов . Авторы призывают политиков и других влиятельных людей немедленно принять меры по защите Амазонии. — Human impacts outpace natural processes in the Amazon.