Нейробиология

Дряблый гликокаликс — как муцины гематоэнцефалического барьера связаны с возрастными патологиями моза

Группа ученых из Стэнфордского университета под руководством Каролин Бертоцци обратила внимание научного сообщества на важный компонент ГЭБ, который долго оставался в тени — муцины. Это гликопротеины, в состав которых входит белковая часть с присоединенными ковалентно олигосахаридными цепями. Муцины входят в состав гликокаликса, выстилающего просвет капилляров. Гликокаликс — первая граница в составе ГЭБ, причем с возрастом ее структура нарушается, так же как и работа мозга. Ученые выяснили, что «дряблость» гликокаликса старых мышей, которая видна на электронных микрофотографиях, связана со снижением активности О-гликозилазы C1GALT1. Оказалось, что если сломать ген C1galt1 у молодых мышей, проницаемость ГЭБ у них патологически повысится, а память ухудшится. Более того, при обратном включении гена эти эффекты сходили на нет. Механизмы нарушения работы ГЭБ при повреждении структуры гликокаликса пока неизвестны, в чем ученые и намерены разобраться. — Glycocalyx dysregulation impairs blood–brain barrier in ageing and disease, «Биомолекула»: «Прямо в мозг: препятствия и способы их преодолеть».

Staying alive — как и почему мыши оказывают друг другу первую помощь

При встрече с особью своего вида, не подающей признаков жизни, животные могут проявлять поведение, сходное с человеческим. Обнюхивание, легкие укусы и даже удары напоминают наши попытки помочь упавшему в обморок. Внешняя схожесть поведения животных и человека часто бывает обманчива и до недавнего времени мотивы животных в таких ситуациях оставались неясны. Два независимых исследования W. Sun et al. и F. Sun et al. на лабораторных мышах показали, что такое поведение у грызунов врожденно и играет роль в социальных отношениях внутри группы.

От эксперимента к эксперименту исследователи наблюдали у мышей, которые сталкивались с соседом «в обмороке» (особь находилась под наркозом), консервативный набор поведенческих актов. Взаимодействие начиналось с обнюхивания и груминга, затем животные кусали губы и язык «пострадавшего». Таким образом освобождая заблокированные дыхательные пути и стимулируя чувствительные зоны головы, мыши с успехом реабилитировали собрата. Интересно, что такая помощь чаще наблюдалась по отношению к знакомым особям. В основе такого поведения, как оказалось, лежит активация амигдалы и выделяющих окситоцин нейронов гипоталамуса — зон, связанных с социальным поведением. — Reviving-like prosocial behavior in response to unconscious or dead conspecifics in rodents, «Биомолекула»: «Роль миндалевидного тела в социальном поведении».

Социальная батарейка — как гипоталамус регулирует социальный гомеостаз у грызунов

Всем знакомы как радость общения после долгого времени, проведенного в одиночестве, так и чувство насыщения этим общением. Liu et al. выяснили, что у мышей за схожие особенности поведения отвечают две сети нейронов, центром которых является гипоталамус. Группа исследователей показала, что первое время после социальной изоляции мыши активнее взаимодействуют с собратьями, причем в насыщенной такими контактами среде желание общаться постепенно падает. Используя кальциевый имиджинг, Liu et al. выявили, что две популяции нейронов медиального преоптического ядра гипоталамуса отвечают за эти реакции. Первая — за активизацию после одиночества, вторая — за пресыщение общением; при «включении» соответствующих нейронов мыши проявляли тот или иной тип поведения. Также при помощи вектора на основе вируса бешенства ученые определили синаптические связи нейронов гипоталамуса: «нейроны одиночества» были связаны с центрами отрицательного подкрепления и регуляции гомеостаза, а «нейроны пресыщения» активировали зоны положительных эмоций. Что интересно, нейроны пресыщения ингибировали нейроны одиночества. Исследователи предполагают, что их работа может лечь в основу проектов по борьбе с психоэмоциональными и физиологическими нарушениями, связанными с социальной изоляцией, что очень актуально в наше время. — A hypothalamic circuit underlying the dynamic control of social homeostasis.

Микробиология

Бактерии за правильное питание — как микробиота кишечника определяет пристрастие к сладкому

Пристрастие к сладкому, что очевидно, связано с развитием таких проблем обмена веществ, как ожирение и диабет 2 типа. В регуляции пищевого поведения людей участвует гипоталамус. Эта часть мозга получает сигналы от печени и пищеварительной системы и определяет уровень потребления пищи, в том числе высокоуглеводной. Цепь регуляторных процессов, ведущая к повышенному потреблению сахара, была выявлена Zhang et al. и Fayt et al., и начинается она с рецептора свободных жирных кислот FFAR4. Снижение экспрессии этого рецептора связано с любовью к сладкому и наблюдается у людей, страдающих диабетом 2 типа, а также в мышиной модели этого заболевания. Но как это связано с вредными пищевыми привычками? Ученые показали, что при нокауте гена Ffar4 у мышей падала численность бактерий Bacteroides vulgatus, входящих в состав микробиоты кишечника. Этот микроорганизм в норме выделяет пантотеновую кислоту (витамин В5), который, как оказалось, участвует в регуляции метаболизма у животных. В ответ на пищевой витамин В5 в эксперименте у мышей повышался уровень гормона GLP-1 (glucagon-like peptide 1, глюкагоноподобный пептид 1). Этот гормон, в свою очередь, стимулирует выделение FGF21 (fibroblast growth factor 1, фактор роста фибробластов 21), который заставляет гипоталамус отдавать команды о снижении потребления сахара. Очень интересно то, что показана полная регуляторная цепочка, контролирующая то, что поступает в ЖКТ, и в то же время исходящая из него. Помимо такой фундаментальной красоты, исследование привлекает еще и тем, что получены четкие данные о развитии одной из главных современных болезней человека. — Dulling the sweet tooth, «Биомолекула»: «Микробиом кишечника: мир внутри нас».

Физиология растений

Грибы-паразиты берут хитростью — фитопатогены снижают иммунитет растений, вызывая мнимое фосфатное голодание

Если в процессе эволюции удается приобрести хороший механизм обмана хозяина, чтобы проникнуть в него и заставить себя обслуживать — успех обеспечен. Carl L. McCombe et al. описали очередной такой механизм у фитопатогенных грибов родов Magnaporthe и Colletotrichum, поражающих рис и маис, соответственно. Эти паразиты отвлекают хозяев от защиты своих границ, вызывая у них ложный фосфатный голод. Недостаток по этому элементу особенно «тревожит» растения, так как в почве его мало и добыть его трудно. Грибы используют белки семейства Nudix, чтобы гидролизовать инозитолпирофосфаты — основной маркер фосфатного голодания, при разрушении которого повышается транскрипция генов, отвечающих за пополнение запасов этого элемента. Каким образом это повышает патогенность гриба, до конца не ясно, но ученые предполагают, что при запуске генов фосфатного голодания снижается иммунитет растений, в частности, при заражении в их клетках снижается продукция активных форм кислорода. Помимо ослабления защитных систем, белки Nudix обеспечивают гриб фосфатами, которые обманутый хозяин начинает усиленно добывать. — Outsmarted by fungi, «Биомолекула»: «Манипулирование. I. Паразитное манипулирование».

Иммунология

Миротворцы твердой оболочки — описана популяция регуляторных Т-лимфоцитов в составе dura mater

Marin-Rodero et al. описали популяцию регуляторных Т-лимфоцитов (Treg) в твердой оболочке мозга, влияющую на его иммунный гомеостаз. Твердая оболочка — важный механический и физиологический барьер мозга, и иммунные агенты в ее составе были обнаружены давно, однако больше известно о клетках врожденного иммунитета, макрофагах. Небольшие популяции клеток адаптивного иммунитета также присутствуют в этой оболочке, однако до сих пор о них было известно немного. Тем не менее, представление о важности этих клеток имелось, так как у пациентов с иммунодефицитом и мышей, лишенных Т- и В-лимфоцитов, наблюдались поведенческие нарушения, которые исчезали при восстановлении адаптивного иммунитета.

Treg лимфоциты специализируются на регуляции силы и продолжительности иммунного ответа, они влияют на эффекторные Т-клетки (Т-киллеры и Т-хелперы) и оказывают иммуносупрессивное действие. В недавно опубликованной статье исследователи показали, что регуляторные Т-клетки твердой оболочки мозга снижают продукцию провоспалительного интерферона гамма, лишая эффекторные Т-клетки возможности связывать интерлейкин 2. При снижении числа регуляторных Т-лимфоцитов приводит к повышению продукции IFN-γ, развитию чрезмерного воспалительного ответа, проникновению лимфоцитов в ткань мозга и изменениям работы глиальных клеток. Это приводит к гибели нейральных стволовых клеток и снижению кратковременной пространственной памяти у мышей. Исследователи считают, что Treg клетки могут играть роль в развитии нейродегенерации (при болезни Альцгеймера, например, их число падает). — The meninges host a distinct compartment of regulatory T cells that preserves brain homeostasis, «Биомолекула»: «Т-лимфоциты: путешественники и домоседы».