Микробиом

Кишечный микробиом может влиять на психику при беременности

Наш микробиом взаимодействует не только с тем, что мы едим, чего касаемся и что принимаем, но и с тем, что производит наш организм. Ряд исследований уже показал, что кишечные бактерии могут снижать уровень стресс-индуцированных кортикостероидов. Тем не менее, мало известно о механизмах таких взаимодействий.

Следующий уровень сложности добавляет то, что микробиом может изменяться как при различных заболеваниях, так и при естественных процессах, например, половом созревании или беременности. При этом меняется и уровень различных гормонов.

Исследование, опубликованное в журнале Cell, связывает эти два процесса. Авторы обнаружили, что бактерии Gordonibacter pamelaeae и Eggerthella lenta используют молекулярный водород, который вырабатывают кишечные бактерии, и способны превращать глюкокортикоиды в прогестины. Прогестины не только контролируют менструальный цикл и беременность, но и модулируют GABA- и NMDA-рецепторы.

У беременных в желчи повышен уровень глюкокортикоидов. Попав в кишечник, они перерабатываются кишечным микробиомом, превращая их в сигнальные молекулы. Например, в кале беременных, который исследовали в данной работе, обнаружен аллопрегнанолон. Эта молекула уже известна как препарат, одобренный FDA для лечения послеродовой депрессии, а значит, что микробиом, скорее всего, влияет не только на физиологическое, но и психологическое состояние при беременности. — Gut bacteria convert glucocorticoids into progestins in the presence of hydrogen gas, «Биомолекула»: «Микробные фармацевты внутри нас. Человеческий микробиом — спаситель и убийца».

Кишечный микробиом — это еще и микобиом

Говоря о микробиоме, мы чаще всего имеем в виду бактерий и архей. Однако не стоит забывать и о присутствии различных грибков. Китайские исследователи создали каталог из 760 геномов грибков, которые встречаются в кишечнике человека. Более того, они смогли культивировать 206 видов из них, что увеличивает шансы на их функциональную характеристику в различных моделях. Авторы также смогли обнаружить вариации в разнообразии грибков при 28 различных заболеваниях, в том числе и при воспалительной болезни кишечника. — A genomic compendium of cultivated human gut fungi characterizes the gut mycobiome and its relevance to common diseases, «Биомолекула»: «Темные лошадки в мире человеческого микробиома — археи».

Гепатология

Как поживает пациент после пересадки свиной печени

Nature продолжает следить за историями людей, получивших пересадку органов от генетически модифицированных свиней. История началась в начале 2022 года, когда человеку впервые пересадили сердце от свиньи. Геном этих свиней модифицирован так, чтобы максимально снизить шанс отторжения органа. С тех пор два человека получили сердце, один — почку, второй — вилочковую железу. К сожалению, трое из этих пациентов скончались по, скорее всего, независимым причинам.

Пятый же пациент получил печень от свиного донора. Операция прошла успешно, и доктора отмечают нормальное функционирование органа. Они продолжают наблюдать за ходом восстановления пациента, и в том числе надеются, что печень сохранит свои регенеративные способности. — First pig-to-human liver transplant recipient ‘doing very well’, «Биомолекула»: «Свинолюди, крысомыши и другие биотехнологические истории».

Печень человека регенерирует не так, как мы думали

Тема восстановления печени продолжается на страницах Nature. Группа шотландских исследователей изучила этот процесс у человека с помощью секвенирования РНК одиночных ядер и пространственной транскриптомики. Они обнаружили новую популяцию гепатоцитов, которая возникает во время восстановления печени и необходима для заживления повреждения. Эти гепатоциты активно передвигаются, чтобы закрыть повреждение, а не размножаются, и затем происходит пролиферация клеток в месте повреждения. Такая же популяция возникает у мышей в модели острой печеночной недостаточности.

Второе исследование также отвечает на вопрос «Как восстанавливается печень у человека?» с помощью секвенирования РНК одиночных ядер, а также трехмерной микроскопии. Биологи сфокусировались на хроническом заболевании — жировом стеатозе печени. Проанализировав образцы печени людей на разных стадиях заболевания, они нашли участки регенерации, в которых были клетки, похожие одновременно на гепатоциты и на клетки желчных протоков. Авторы считают, что клетки желчных протоков превращаются в гепатоциты, влияя на регенерацию. Они не смогли обнаружить признаки «стволовых клеток печени» либо обратной дифференциации. Однако дальнейшее изучение пластичности клеток важно для того, чтобы создавать терапию хронических заболеваний печени. — Multimodal decoding of human liver regeneration, Acquisition of epithelial plasticity in human chronic liver disease, «Биомолекула»: «„Резервный“ механизм восстановления печени».

Нейробиология

Болезнь Хантингтона — болезнь рибосом?

Несмотря на то, что причина болезни Хангтингтона — возникновение CAG-повторов в гене хангтингтонина (HTT) — известна давно, непонятно, как это влияет на дегенерацию нейронов. Способность мутантного белка HTT образовывать агрегаты — это только начало истории. Как оказалось, полиглутаминовые тракты в белке HTT приводят к преждевременному остановлению трансляции белков. Так как в клетке появляется большое количество остановленных рибосом, то ресурсов на этот процесс становится меньше, в частности, снижается количество доступного белка eIF5A. Это наблюдается как в мозге модельных мышей, так и в клеточных культурах. Нарушение работы рибосом, в свою очередь, и мешает восстановлению работы клеток, и приводит к цитотоксичности. Возможно — это будущее новое направление в терапии этого неизлечимого заболевания. — Polyglutamine-mediated ribotoxicity disrupts proteostasis and stress responses in Huntington’s disease, «Биомолекула»: «Как спасти Тринадцатую? (Перспективы лечения болезни Хантингтона)».

Палеогенетика

Расшифрован геном одного из видов птицы моа

Моа — новозеландские птицы, жизнь которых прекратилась после 13 века, когда люди появились на островах Новой Зеландии. Однако палеонтологические, а теперь и исследования древней ДНК позволяют восстановить жизнь этих птиц. Древняя ДНК установила, что самыми близкими родственниками моа являются не нелетающие киви, а южноамериканские птицы тинаму, а также что самцы, по-видимому, высиживали яйца моа, так как их ДНК обнаружена на скорлупе яиц.

Однако большинство данных получены по митохондриальной, а не ядерной ДНК этих птиц. К счастью, теперь в арсенале ученых есть достаточно хорошо собранный для вымершего вида геном — геном малого кустарникового моа. Проанализировав этот геном, ученые обнаружили, что популяция этих птиц составляла примерно 240 тысяч особей.

Кроме того, авторы обнаружили широкий репертуар обонятельных рецепторов, что соответствует тому, что моа предположительно ориентировался на запах, а не на зрение. Тем не менее, они были способны видеть не только в оптическом спектре, но и в ультрафиолете, о чем свидетельствует разнообразие опсинов. Геном моа чрезвычайно важен для понимания эволюции птиц и, возможно, для сохранения ныне живущих видов. — A nuclear genome assembly of an extinct flightless bird, the little bush moa, «Биомолекула»: «Древняя ДНК: привет из прошлого».

Эволюционная биология

Возникновение термогенеза возникало в два этапа

Уметь не замерзнуть — важный для млекопитающих навык. Международная группа ученых погрузилась в изучение эволюции этой способности. Авторы исследования, опубликованного в журнале Science, изучили происхождение ключевого белка UCP1, который разделяет процессы дыхательного метаболизма и образования АТФ, позволяя выделять энергию в виде тепла. Этот процесс происходит в буром жире, где экспрессируется этот белок. Тем не менее, когда авторы изучили UCP1 опоссумов, а также экспрессию генов в жировой ткани, то обнаружили, что UCP1 у сумчатых вовсе не позволяет образовывать тепло. Однако температуру тела они вполне поддерживают.

Тогда авторы обратились к предкам и сумчатых, и плацентарных животных, и реконструировали предковый белок UCP1. Общий предок всех плацентарных имел UCP1, производящий тепло. Однако общий предок всех млекопитающих и сумчатых — нет. Авторы предполагают, что эволюция термогенеза у млекопитающих проходила в два этапа. На первом этапе UCP1 просто экспрессировался в жировой ткани в ответ на холод, а на втором, у предка плацентарных, приобрел функцию термогенеза. — Two-stage evolution of mammalian adipose tissue thermogenesis, «Биомолекула»: «Полюби свои жировые клетки!».

Самостоятельные бластомеры нотобранха Фурцера

Нотобранх Фурцера — далеко не самая известная рыба, но с двумя интересными особенностями. Первая — они живут в пересыхаемых водоемах Африки, и их икра способна сохраняться живой в сухой грязи минимум на сезон. Вторая — они способны к размножению на 14-й день после вылупления из икринки, чтобы успеть отложить новую перед началом нового сухого сезона.

Оказалось, что такая жизнь значительно влияет на их эмбриогенез. Обычно при развитии рыб в икринке содержатся все факторы, которые предопределяют, где у рыбы будет голова и хвост, брюхо и спина. Однако у нотобранхов такого нет. Бластомеры «сами» решают, как это сделать, задействуя сигнальные пути Nodal и β-катенина. Такая самостоятельность может дать им фору в борьбе за жизнь, однако точный механизм пока остается загадкой. — Axis formation in annual killifish: Nodal and β-catenin regulate morphogenesis without Huluwa prepatterning, «Биомолекула»: «Путешествие во времени: как судьба первых клеток эмбриона влияет на его дальнейшее развитие и риск заболеваний».