Этология

Символические жесты у японских синиц

На видео, снятом в Нагано, Япония, видно, как две японские синицы (Parus major) возвращаются в гнездо, находящееся в скворечнике, с едой для детенышей. Самка приземляется на ближайшую ветку и машет крыльями своему партнеру, который входит в первым; она следует после.

Наблюдения за восемью парами птиц, возвращавшимися в гнездо более 300 раз, показали, что именно самки порхают крыльями и обычно останавливаются, чтобы пригласить своих самцов в гнездо. Но когда самка не порхает, она чаще всего входит первой. Исследователи интерпретируют такое поведение как передачу послания «после Вас».

Примечательно, что порхающая птица делает этот жест, глядя на своего партнера, а не на скворечник. Возможно, это свидетельствует о том, что она не просто показывает на местоположение гнезда, а скорее передает сообщение. Направление внимания на что-то интересное наблюдалось и у других птиц, в том числе у воронов, но символические жесты считаются более сложными и ранее не были подтверждены у животных, за исключением приматов. — ‘After you!’ A female bird’s flutter conveys a polite message to her mate, «Биомолекула»: «Культурные традиции птиц передаются благодаря конформизму».

Иммунология

Возможно ли омоложение иммунной системы?

Старые мыши развивали иммунную систему, соответствующую возрасту молодых животных, после того, как ученые снизили количество аномальных стволовых клеток. Этот метод усилил ответную реакцию грызунов на вирусную инфекцию и снизил признаки воспаления.

Десятилетиями исследователи из группы Ирва Вайсмана в Университете Стэнфорда в Калифорнии тщательно отслеживали судьбу кровеносных стволовых клеток. Они пополняют запасы красных кровяных клеток (которые переносят кислород из легких во все части тела) и белых кровяных клеток (которые являются ключевыми компонентами иммунной системы).

В 2005 году Вайсман и его коллеги обнаружили, что популяции кровеносных стволовых клеток меняются с возрастом мышей. У молодых мышей существует баланс между двумя типами кровеносных стволовых клеток, каждый из которых поддерживает разные части иммунной системы. «Адаптивное» направление производит антитела и Т-клетки, нацеленные на конкретные патогены; «врожденное» направление производит широкие реакции, такие как воспаление, на инфекции.

Однако у старых мышей этот баланс смещается в сторону противовоспалительных врожденных иммунных клеток. Подобные изменения были замечены в кровеносных стволовых клетках пожилых людей. Исследователи предполагают, что изменение баланса может привести к уменьшению количества новых антител и Т-клеток. Это может объяснить, почему пожилые люди более подвержены серьезным инфекциям от патогенов, таких как вирусы гриппа и SARS-CoV-2, и почему у них слабее реакции на вакцинацию, чем у молодых людей. — How to make an old immune system young again, «Биомолекула»: «Старение „иммунитета“ головного мозга».

Интерлейкин 3, стресс-ответ эндоплазматического ретикулума и тяга к алкоголю

Исследование посвящено изучению механизмов действия препаратов, снижающих тягу к алкоголю, таких как акампросат и налтрексон, при расстройстве, связанном с употреблением алкоголя. С помощью геномных исследований и анализа РНК, проведенных на клетках крови пациентов и iPSC-производных астроцитах, выявлены воспалительные пути, связанные с тягой к алкоголю. Активация белка IRF3 оказалась ассоциирована со стресс-ответом эндоплазматического ретикулума, вызванным употреблением этанола. Препараты, снижающие тягу к алкоголю, могли уменьшать этот стресс, что указывает на возможность их использования как целевых средств для снижения тяги. — Molecular mechanisms involved in alcohol craving, IRF3, and endoplasmic reticulum stress: a multi-omics study, «Биомолекула»: «Кто придумал употреблять алкоголь? Испорченное общество или „традиция“ длиною в миллионы лет».

Нейрофизиология

Глутаматергические нейроны и потребление пищи

Эмпирические данные указывают на то, что тепловое воздействие снижает потребление пищи. Танициты — это специализированный тип клеток вдоль стенки третьего желудочка, который транспортирует гормоны и сигнальные молекулы между паренхимой мозга и желудочковой системой. В данном исследовании было показано, что танициты активируются при остром тепловом воздействии и необходимы для последующего снижения потребления пищи. Вирусная генная манипуляция и картографирование нейронных цепей показали, что термочувствительные глутаматергические нейроны понто-парабриалярного ядра иннервируют танициты либо напрямую, либо через вторичные гипоталамические нейроны. — A brainstem–hypothalamus neuronal circuit reduces feeding upon heat exposure.

Глутаматергические рецепторы и восприятие тепла

Терморецепторы, выраженные в периферических соматосенсорных нейронах, воспринимают широкий диапазон окружающих температур. Несмотря на широкое описание терморецепторов, обнаруживающих прохладные, теплые и горячие температуры, о рецепторах, воспринимающих холодные температуры, известно мало. В данной работе были изучены реакции на холод у мышей, лишенных кайнат-типа глутаматного рецептора GluK2, гомолога холодного сенсора GLR-3 у Caenorhabditis elegans. Мыши с нокаутом GluK2 нормально реагируют на тепло и механические раздражители, но демонстрируют специфический дефицит в восприятии холода, а не прохладных температур. Дальнейший анализ поддерживает ключевую роль GluK2 в восприятии холодных температур в соматосенсорных DRG-нейронах на периферии. Данные результаты показывают, что GluK2 — хеморецептор, воспринимающий глутамат, также работает как терморецептор, воспринимающий холод на периферии. — The kainate receptor GluK2 mediates cold sensing in mice.

Профилактика нейрокогнитивных нарушений через воспалительную сигнализацию

Одно из подмножеств нейронов гиппокампа формирует микроцепи, связанные с памятью. Эти нейроны обычно проходят энергозатратные молекулярные адаптации, иногда приводящие к кратковременному повреждению ДНК. В данном исследовании были обнаружены дискретные кластеры возбуждающих нейронов CA1 гиппокампа с устойчивыми двунитевыми разрывами ДНК, разрывами ядерной оболочки, перинуклеарным высвобождением гистонов и фрагментов двунитевой ДНК через несколько часов после обучения. После этого некоторые нейроны приобрели воспалительный фенотип, включающий активацию сигнализации TLR9 и перицентросомальное накопление комплексов ремонта ДНК (DNA damage response complex). Специфическое для нейрона подавление Tlr9 привело к нарушению памяти, а также сгладило изменения в экспрессии генов, индуцированные страхом. Это исследование демонстрирует новую цепь событий на молекулярном уровне, возникающую при обучении. Дискретные нейронные кластеры подвергаются повреждению ДНК, а впоследствии — ремонту посредством TLR9. При нарушенной функции TLR9 этот фундаментальный механизм памяти ведет к геномной нестабильности и когнитивным нарушениям, связанным с ускоренным старением, психическими и нейродегенеративными нарушениями. Поддержание целостности воспалительного сигнала TLR9, таким образом, выдвигается как многообещающая профилактическая стратегия для нейрокогнитивных нарушений. — Formation of memory assemblies through the DNA-sensing TLR9 pathway.

Медицина

Потенциальный маркер шизофрении: слуховой длящийся ответ

Исследование было направлено на выявление связей между слуховым длящимся ответом (steady-state response) в гамма-диапазоне и изменениями в белом веществе, соединяющими широкие участки правой фронтальной, теменной и затылочной коры. Была измерена слуховая длящаяся реакция на частоту 40 Гц с использованием электроэнцефалографии и диффузионной тензорной визуализации у 42 пациентов с шизофренией и у 22 участников контрольной группы. Результаты показали, что слуховой длящийся ответ в гамма-диапазоне был положительно связан с фракционной анизотропией (показателем целостности белого вещества) в регионах, соединяющих правую фронтальную, теменную и затылочную кору у контрольной группы, но такая связь не наблюдалась у пациентов с шизофренией. Эти данные поддерживают гипотезу о том, что генерация слухового длящегося ответа в гамма-диапазоне поддерживается связями белого вещества и что эти взаимосвязи могут быть нарушены при шизофрении. Это исследование может способствовать характеристике и интерпретации сниженного слухового длящегося ответа в гамма-диапазоне как полезного маркера мозга при шизофрении. — Cortical white matter microstructural alterations underlying the impaired gamma-band auditory steady-state response in schizophrenia, «Биомолекула»: «Шизофрения и гены: поиск иголки в стоге сена».

Патофизиология шизофрении: влияние уровня гомоцестеина

В данном исследовании была изучена связь между уровнями гомоцистеина в плазме крови и микроструктурой белого вещества у людей с шизофренией посредством использования диффузионной тензорной визуализации. В исследовании приняли участие 53 человека с шизофренией и 83 человека в группе контроля. С помощью Пространственно-Тропиевых Статистических Методов (Tract-Based Spatial Statistics) оценили различия в микроструктуре белого вещества между этими группами. Было обнаружено, что уровень гомоцистеина в плазме крови отрицательно коррелирует с нарушениями микроструктуры белого вещества у группы людей со шизофренией, в то время как такая связь не наблюдалась в группе контроля. Эти результаты предполагают, что повышенный уровень гомоцистеина может быть связан с дисконнективностью белого вещества при шизофрении, и взаимодействие между гомоцистеином и дисконнективностью белого вещества может быть потенциальным механизмом патофизиологии шизофрении. — Association of homocysteine with white matter dysconnectivity in schizophrenia.

Ветеринария

Вакцинация крупных рогатых животных от туберкулеза

Это исследование рассматривает возможность использования вакцины BCG (Bacillus Calmette-Guérin), которая уже долгое время применяется для защиты детей от человеческого туберкулеза, для борьбы с туберкулезом у крупных рогатых животных. В исследовании, проведенном в Эфиопии, показано, что BCG может эффективно снижать распространение ТБ среди животных. Вакцинация крупных рогатых животных BCG может помочь ограничить распространение ТБ и сократить его распространенность в течение 10 лет.

В исследовании также рассматриваются проблемы, связанные с использованием подхода «тестирование и убой» для борьбы с ТБ, который не привел к ожидаемому сокращению или искоренению болезни. Освещаются вопросы влияния распространенности заболевания, породы животных, фермерских систем и повторной вакцинации на эффективность вакцины. Также обсуждаются потенциальные проблемы с доступностью и стоимостью вакцины и реагентов для теста DIVA, особенно в странах с низким и средним уровнем дохода. — Vaccines to control tuberculosis in cattle, «Биомолекула»: «Туберкулез: роковая история коварной болезни».

Биоинженерия

Сердце на чипе: моделирование острого миокардиального воспаления

В области разработки моделей сердца на чипе (heart-on-a-chip) наблюдается значительный прогресс, однако отсутствуют модели, основанные на человеческих клетках для изучения миокардиального воспаления. В данном исследовании было разработано биоинженерное сердце на чипе с сосудистой системой и циркулирующими иммунными клетками для моделирования острого миокардита, вызванного вирусом SARS-CoV-2. Наблюдались основные признаки миокардиального воспаления, такие как увеличение выработки противовоспалительных цитокинов иммунными клетками, прогрессирующее ухудшение сократительной функции сердца и изменение уровня внутриклеточного кальция. Повышение уровня циркулирующей клеточно-свободной митохондриальной ДНК (ccf-mtDNA) вначале было замечено в модели сердца на чипе, а затем подтверждено у пациентов с COVID-19. Используя эту платформу в контексте миокардиального воспаления, вызванного SARS-CoV-2, было установлено, что введение экзосом, полученных от эндотелиальных клеток, эффективно восстанавливает сократительный дефицит, нормализует обработку кальция, увеличивает силу сокращения и снижает высвобождение ccf-mtDNA и цитокинов за счет сигнального пути рецептора Toll—ядерного фактора κB. — Cardiac tissue model of immune-induced dysfunction reveals the role of free mitochondrial DNA and the therapeutic effects of exosomes, «Биомолекула»: «Органы-на-чипе: когда технология сплетается с жизнью».