Дайджест вышел при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках инициативы «Десятилетие науки и технологий».

---

Министерство образования России активно содействует популяризации науки, поддерживает молодых исследователей и формирует передовую инфраструктуру для отечественных институтов и университетов.

---

«Десятилетие науки и технологий» — это масштабная государственная инициатива в России, проводимая с 2022 по 2031 год. Проект включает в себя комплекс инициатив, проектов и мероприятий. Все они направлены на усиление роли науки и технологий в решении важнейших задач развития общества и страны.

Спецвыпуск журнала Science

Новый спецвыпуск журнала Science целиком посвящен фундаментальным вопросам женского здоровья. Многие биологические процессы в нашем теле имеют выраженные половые различия. Какие скрытые механизмы в работе иммунной, нервной и эндокринной систем отличают женщин от мужчин, и как эти особенности влияют на характер старения и восприятие боли? Ответы на эти вопросы — в нашей подборке ключевых обзоров ниже.

Больше, чем защита: как иммунная система перестраивает тело при беременности

Беременность сопровождается масштабной перестройкой материнского организма: ему необходимо обеспечить плод всем необходимым и одновременно сохранить здоровье самой женщины. В обзоре, опубликованном в спецвыпуске журнала Science, ученые подробно проанализировали работу иммунной системы в этот период. Авторы предлагают взглянуть на нее под новым углом. Вместо привычной идеи о пассивном подавлении иммунитета, исследователи показывают, что иммунные клетки выступают активными регуляторами, которые управляют адаптацией органов матери — причем не только во время вынашивания ребенка, но и на протяжении всей ее последующей жизни. — Shaping maternal physiology: Immune control of reproductive adaptation, «Биомолекула»: «Микробиота женского организма: как бактерии определяют судьбу беременности».

Генетика вне гормонов: как хромосомы X и Y определяют долголетие

Половые различия традиционно связывают с действием гормонов. Но, как показывает данный обзор, хромосомы X и Y формируют особенности нашего организма далеко не только через гормональную систему. Авторы проанализировали результаты масштабных исследований на животных и людях, обобщив фундаментальные клеточные механизмы, на которые напрямую влияют генетические различия между половыми хромосомами. — X and Y chromosomes as determinants of aging and disease, «Биомолекула»: «Половых хромосом много не бывает».

Хроническая боль: почему женщины страдают вдвое чаще мужчин?

Боль — это жизненно важный защитный сигнал, но в хронической форме она превращается в тяжелое испытание. По статистике, женщины страдают от хронических болевых синдромов почти в два раза чаще мужчин. Авторы данного обзора подробно разбирают биологические причины этих отличий. Какую роль в обострении чувствительности играют гормональные колебания, иммунный ответ и особенности нервной системы? И как меняются триггеры боли при переходе от репродуктивного возраста к менопаузе? Статья дает исчерпывающие ответы, закладывая базу для разработки персонализированной терапии болевого синдрома. — Sex-specific mechanisms of chronic pain, «Биомолекула»: «Молекулярная биология боли».

Окно возможностей: как менопауза определяет сценарий старения

Менопауза — это не просто окончание репродуктивного периода, а критический рубеж в старении женщины. Авторы данного обзора предлагают взглянуть на этот переход как на уникальное окно возможностей для защиты здоровья. В статье подробно разобраны различные типы менопаузы, механизмы развития симптомов и их временные фазы. Особое внимание исследователи уделяют современным методам гормональной и негормональной терапии: правильное и своевременное купирование симптомов позволяет кардинально снизить риски возрастных заболеваний и обеспечить здоровое долголетие пациенткам. — Reframing menopause and menopause hormone therapy as opportunities for healthy aging.

Нейронауки

Как изучение менопаузы помогло предсказать риски развития когнитивных нарушений

В продолжение темы изучения здоровья женщин — исследование, опубликованное на днях в журнале Nature Medicine. Традиционно менопаузу описывают как эндокринный процесс, при котором падает уровень эстрадиола и прогестерона, а уровень ФСГ растет. Однако все больше данных указывает на то, что в эту перестройку активно вовлечен головной мозг. Сегодня менопаузу предлагают рассматривать как важнейший этап, позволяющий оценить первые признаки старения мозга и риски будущих когнитивных нарушений.

Авторы работы изучили биохимические показатели крови женщин от 43 до 58 лет. Благодаря строгой классификации стадий менопаузы и сверхчувствительному протеомному анализу (NULISAseq), ученые обнаружили в крови четкие маркеры изменений. Менопауза оказалась напрямую связана со сдвигами в воспалительных, синаптических и метаболических процессах, а также с биологическими маркерами болезни Альцгеймера (такими как белок p-tau231).

Интересно, что эти молекулярные изменения гораздо сильнее коррелировали с падением уровня гормонов, чем с возрастом женщин. При этом у участниц с выраженными вазомоторными симптомами (приливы, ночная потливость, проблемы со сном) уровень провоспалительных белков (особенно CCL2) оказался самым высоким.

В совокупности эти результаты доказывают, что менопауза — это уникальное «окно», открывающее ученым доступ к самым ранним, еще скрытым проявлениям старения мозга. Обнаруженные биологические маркеры помогут выявлять риски деменции у женщин на десятки лет раньше проявления первых симптомов и вовремя подбирать терапию для защиты нервной системы. — Blood proteomics of menopause map to brain aging and dementia risk, «Биомолекула»: «Нейродегенерации, или Массовые вымирания нейронов».

В полный контакт: ученые раскрыли уникальный механизм бактериального обезболивания

Воспалительные процессы часто сопровождаются болью, которая служит важным защитным сигналом, предупреждающим о повреждении тканей. Однако при пародонтите болевой синдром парадоксальным образом подавляется бактериями, инфицирующими ткани. Это приводит к тому, что пациенты недооценивают риски заболевания, что часто заканчивается потерей зубов. Группа ученых из Южной Кореи и США подробно изучила, как именно происходит такая анальгезия при инфицировании бактерией Porphyromonas gingivalis (P.g.).

Оказалось, что P.g. с помощью своего поверхностного белка FimA связывается с интегринами α5 на мембране нервного окончания. Установив прямой контакт, бактерия задействует ферменты-гингипаины, которые снижают уровень белка Fxyd2 и подавляют секрецию нейронами болевого нейропептида CGRP (рис. 1).

Несмотря на то, что ранее уже были описаны механизмы бактериальной анальгезии с помощью токсинов, это первый подтвержденный случай, когда для обезболивающего эффекта необходим непосредственный физический контакт нервного окончания с живой бактерией. Выделить конкретную отдельную молекулу, которая бы полностью воспроизвела этот эффект без участия самой бактерии, исследователям не удалось: система «работает» только в присутствии живого патогена.

С клинической точки зрения полученные данные объясняют, почему пациенты с пародонтитом могут не испытывать боли (или ощущать ее крайне слабо) на фоне продолжающегося разрушения тканей и даже кости. Это открытие подчеркивает критическую важность ранней диагностики и лечения десен, даже если у пациента нет никаких болевых симптомов. — Direct cellular contact by Porphyromonas gingivalis suppresses nociceptor excitability and induces analgesia during inflammation, «Биомолекула»: «Найти и обезболить: чего мы достигли в разработке анальгетиков?», «Яд, который обезболивает: как ботулотоксин оказался забытым героем в борьбе с мигренью».

Физиология

Почему на время приема антибиотиков стоит забыть о сладком

Хорошо известно, что качество и состав кишечной микробиоты зависят от рациона питания. В новой работе, опубликованной в журнале Nature, исследователи оценили влияние разных наборов продуктов на микробиом у пациентов, получавших антибиотики. Авторы проанализировали 9419 приемов пищи у 173 пациентов, госпитализированных для трансплантации кроветворных клеток.

Оказалось, что повышенное потребление сахарозы и других простых углеводов на фоне приема антибиотиков приводило к резкому снижению видового разнообразия микробиоты (индекс альфа-разнообразия заметно падал). Подсчеты показали, что каждые 100 граммов сладостей (примерно один большой молочный коктейль) усугубляли дисбиоз и снижали разнообразие бактерий на 24%.

Кроме того, избыток сахара провоцировал активное размножение патобионтов — бактерий рода Enterococcus (в частности, опасного штамма Enterococcus faecium). Эти микроорганизмы являются частью нашей нормальной микробиоты, но их неконтролируемое распространение может приводить к тяжелым, трудноизлечимым инфекциям.

Эффект подтвердили и в экспериментах на мышах: сахар провоцировал взрывной рост энтерококков только в сочетании с антибиотиками. Авторы исследования предполагают, что временный осознанный отказ от простых сахаров во время антибиотикотерапии — это доступный способ защитить микробиом кишечника от разрушения и снизить риск опасных побочных эффектов. — Sugar-rich foods exacerbate antibiotic-induced microbiome disruption, «Биомолекула»: «Две крепости одного организма: вагинальная и кишечная микробиота».

Биохимия

Динамика липидов «вживую»: разработан метод одновременного анализа трех органелл

Метаболизм липидов в клетке важен для формирования мембран, запаса питательных веществ, обеспечения энергетических потребностей и внутриклеточной передачи сигналов. Эндоплазматическая сеть (ЭПС) — это основная органелла, отвечающая за синтез и ремоделирование липидов. Отсюда они направляются в мембраны других клеточных компартментов или в плазматическую мембрану, а также запасаются в липидных каплях. Митохондрии, в свою очередь, обеспечивают клетку энергией АТФ, в том числе за счет β-окисления жирных кислот, высвобождаемых из этих капель. Так в клетке формируется функциональная ось «ЭПС — липидные капли — митохондрии», которая отвечает за точное распределение жиров и других липидов.

Стандартные методы микроскопии не успевают за быстрыми внутриклеточными процессами. А ведь зафиксировать динамику липидов важно в критические для клетки моменты — например, при апоптозе (программируемой гибели), когда липидный обмен полностью перестраивается за считанные минуты. Чтобы решить эту проблему, авторы работы объединили два метода: микроскопию сверхвысокого разрешения (STED) и микроскопию времени жизни флуоресценции (FLIM). Полученный подход STED-FLIM помог найти идеальный баланс: ученые смогли четко отличить органеллы друг от друга и одновременно проследить за секундными изменениями их мембран. В качестве маркера исследователи взяли краситель нильский красный (Nile Red) и его аналоги. А чтобы расшифровать сложный массив данных его флуоресценции и связать его с конкретными перестройками в органеллах, исследователи привлекли алгоритмы глубокого машинного обучения. В итоге авторы создали доступный инструмент, способный одновременно оценивать наноархитектуру клетки, состояние ее микроокружения и типы органелл. Причем делать это прямо внутри живых систем (рис. 2). Теперь ученые могут в деталях исследовать взаимодействие ЭПС, липидных капель и митохондрий. В перспективе эта технология поможет глубже понять, как различные состояния клетки влияют на липидный обмен. — Deep learning–enhanced single-shot triorganelle STED-FLIM imaging of lipid dynamics in living cells.

Ритмичность или саморегуляция: как переносчик оксалоацетата управляет термогенезом

Клетки бурого и бежевого жира специализируются на термогенезе — производстве тепла, которое помогает организму сохранять температурный баланс. Расход энергии при этом тесно связан с циркадными ритмами: во сне тепла производится меньше, а после пробуждения термогенез возрастает. Однако в любой момент времени похолодание или потребление большого количества жиров усиливают производство тепла. Авторы исследования задались вопросом, как жировая ткань сочетает суточные изменения термогенеза с влиянием факторов внешней среды.

Проанализировав активность генов и уровень белков у мышей, подвергнутых различным циркадным, температурным и диетическим воздействиям, авторы определили митохондриальный переносчик SLC25A34 (Solute Carrier Family 25 Member 34). Оказалось, что SLC25A34 обеспечивает транспорт оксалоацетата через внутреннюю мембрану митохондрий. Оксалоацетат — один из ключевых метаболитов углеводного и липидного обмена. Он участвует в равной степени в обеспечении митохондрий «топливом» для выделения тепла, а также поставляет в цитоплазму субстрат для синтеза жирных кислот и восполнения энергетических ресурсов (рис. 3).

Авторы исследования установили, что переключение метаболизма клетки от суточной ритмичности к реакции на холод или потребление жиров регулируется через экспрессию именно этого переносчика оксалоацетата. Подробнее схема регуляции представлена ниже (рис. 3). — Mitochondrial carrier SLC25A34 links clock, diet, and temperature control of adipocyte lipid cycling, «Биомолекула»: «Полюби свои жировые клетки!».