Вольный Обозреватель

Чтобы избыток непроводящих клеток не мешал проводить импульс, мышечные клетки сердца формируют ветвящуюся проводящую сеть. Всю сократительную работу в сердце выполняют кардиомиоциты – особые клетки, которые генерируют и проводят электрические волны. Но кроме них в сердечной ткани есть клетки соединительной ткани, которые не передают возбуждение. К ним относятся, например, фибробласты. В сердце здорового человека фибробласты поддерживают его структурную целостность и участвуют в устранении повреждений. При инфаркте и некоторых других сердечных заболеваниях и патологиях кардиомиоциты умирают, а их место занимают фибробласты – это можно сравнить с тем, как на повреждённой коже появляются шрамы. Если фибробластов станет слишком много, электрические сигналы начнут плохо распространяться. Такое нарушение называется сердечным фиброзом. Непроводящие клетки – фибробласты – препятствуют движению импульса. Электрическая волна начинает огибать препятствие, и в итоге может возникнуть ...

Регуляторные Т-лимфоциты с помощью специального фермента подавляют воспаление, которое может привести к диабету второго типа. Избыточный вес очень часто сопровождается диабетом второго типа, когда наши клетки перестают воспринимать инсулин, несмотря на то, что поджелудочная железа продолжает его синтезировать. Из-за инсулинорезистентности ткани организма перестают усваивать глюкозу из крови, и у человека появляются проблемы с обменом веществ. Считается, что ожирение связано с диабетом через иммунитет: избыток жира провоцирует иммунные клетки на общую воспалительную реакцию, а общее воспаление делает ткани нечувствительными к инсулину. Мы уже как-то писали о том, какие механизмы тут работают: при ожирении клетки жировой ткани часто гибнут и разрушаются, и их ДНК становится сигналом тревоги для иммунитета; иммунные клетки, в свою очередь, подавляют чувствительность к инсулину с помощью особых молекулярных посылок, которые они рассылают другим клеткам. Но в иммунной системе есть...

При избыточном весе в мозге уменьшается серое вещество и меняется структура белого вещества. Связь между избыточным весом и изменениями в мозге видели и раньше, но подобные исследования проводили с небольшим числом участников, и количество жира оценивали по косвенным признакам – например, по индексу массы тела или по соотношению окружности талии и окружности бёдер.  Сотрудники Лейденского университета и Роттердамского университета Эразма поступили иначе: количество жировой ткани они оценивали биоимпедансным анализом, то есть по уровню электрического сопротивления в разных частях тела. Структуру мозга, состояние белого и серого вещества изучали с помощью магнитно-резонансной томографии. Добровольцев, принявших участие в исследовании, было больше 12 тысяч; их средний возраст составлял 62 года. В статье в журнале Radiology говорится, что у мужчин избыток жира сопутствовал уменьшению серого вещества в целом по всему мозгу и особенно в таламусе, гиппокампе и базальных ядрах – ...

Увеличение продолжительности жизни у некоторых животных связано с эволюцией ДНК-репарирующих систем. Есть целый ряд генов, которые влияют на важные процессы в организме и от которых зависит, сколько организм проживёт. Один из них – ген SIRT6, кодирующий белок сиртуин 6. Он помогает исправлять повреждения в ДНК – двойные разрывы в цепях и замены в генетических буквах-нуклеотидах.  Повреждения в ДНК случаются постоянно, и не только из-за вредного воздействия окружающей среды,  наших вредных привычек, но и из-за совершенно обычных биохимических реакций, в которых, так уж вышло, получаются опасные побочные продукты. Например, получение энергии в клетке сопряжено с появлением мощных окислителей – кислородных радикалов, которые портят и нуклеиновые кислоты, и белки, и липиды. У любой клетки есть способы обезвредить опасные вещества и исправить мутации в ДНК. Но с возрастом репарирующие (или ремонтные) белки перестают справляться с мутациями, и их становится всё больше. Кле...

Поведение при стрессе тесно связано с физиологической реакцией на стресс – активный индивидуум стрессирует меньше, чем тот, который не предпринимает никаких действий. Психологическая травма может остаться с человеком на всю жизнь – в виде посттравматического синдрома. Пережив травматическую ситуацию, многие потом на протяжении долгих лет видят страшные сны, живут с повышенным уровнем тревожности, не могут справиться с тяжёлыми воспоминаниями и т. д. Но далеко не все этому подвержены – есть люди, вполне устойчивые к посттравматическим расстройствам. От чего зависит устойчивость к психологическим травмам? Известно, что в ответ на стресс в организме повышается уровень стрессовых гормонов глюкокортикоидов, из которых наиболее на слуху гормон кортизол. Но также известно и то, что уровень кортизола в разных стрессовых ситуациях повышается неодинаково. Можно предположить, что реакция на стресс и его последствия связаны с гормональной реакцией. Исследователи из Дрезденского техническ...

Новый полигенный метод анализа позволяет до некоторой степени предсказать вероятность лишних 13 килограммов. Избыточный вес зависит от генов. Одним из самых известных и самых изученных здесь является ген FTO (fat mass and obesity-associated protein) – некоторые варианты FTO добавляют его носителям в среднем три лишних килограмма. Но это именно что один из генов ожирения – по некоторым оценкам, их здесь замешано несколько сотен. Ничего удивительного: избыточный вес обусловлен множеством молекулярно-клеточных процессов, подчиняющихся множеству генов. Поэтому, если мы хотим предсказать вероятность ожирения, то мы можем, конечно, выбрать один-два гена, но предсказание выйдет неточным. Лучше проанализировать весь геном, сопоставив те или иные генетические варианты с избыточным весом. Именно такую работу проделали исследователи из Гарварда, проанализировавшие более 2,1 млн генетических вариантов в геномах ста тысяч людей. (Под генетическими вариантами тут надо понимать не конкретные ...

В первые годы засухи растения выделяют много изопрена, из-за которого в воздухе появляется озон. Озоновый слой стратосферы защищает нас от жёсткого ультрафиолетового излучения, но на самом-то деле озон токсичен – будучи агрессивным окислителем, он повреждает органы дыхания, вызывает мутации, а при высоких концентрациях может просто убить.  Периодически озон появляется в призменном слое воздуха, но от него нас спасают Мировой океан и растения – для них он тоже токсичен, но в меньшей мере, так что они могут его поглощать и обезвреживать без особого вреда для себя. С другой стороны, многие растения выделяют летучие органические вещества, которые вступают в атмосфере в разные химические реакции, дающие тот же озон. И поглощение озона растениями, и выделение ими летучих веществ, благодаря которым озон появляется снова, зависит от окружающих условий. Но как именно зависит? Например, в засуху растения закрывают устьица – отверстия в листьях, через которые из листа испаряется вод...

Различия в генах не слишком соответствуют различиям в интеллектуальном развитии среди подростков. Наша психика зависит от работы мозга, от его нейронов, нейронных цепочек и нейромедиаторов. В свою очередь, работа нейронов зависит от того, какие гены в них работают и насколько эффективно. Неудивительно, что множество исследователей ищут гены, которые были бы связаны с теми или иными когнитивными особенностями. И ещё не так давно можно было регулярно слышать про очередной «ген интеллекта». Но со временем «генов интеллекта» насобиралось столько, что стало ясно – чтобы оценить влияние генетики на умственные способности, нужно учитывать не один, не два и не три, а сразу множество генов. Одно из таких исследований предприняли сотрудники Королевского колледжа Лондона вместе с коллегами из Университетского колледжа Лондона и Йоркского университета. Они проанализировали полные геномы более чем 7 тыс. британских подростков-близнецов, рождённых между 1994 и 1996 гг. Гены сравнивали с инте...

Чтобы иммунитет начал бороться с опухолью, ему нужно объяснить, кого именно он должен уничтожить. Сотрудники медицинского центра Маунт-Синай пишут в Nature Medicine, что им удалось избавить от злокачественных опухолей нескольких больных с неходжкинскими лимфомами. Для лечения мобилизовали иммунитет самих пациентов. Известно, что Т-лимфоциты должны уничтожать опухолевые клетки, но они не всегда справляются с этой задачей. Также мы знаем, что для того, чтобы лимфоциты научились узнавать врага, им нужно показать какие-то молекулы, имеющие отношение к болезни. Такой демонстрацией занимаются так называемые дендритные клетки (хотя и не только они). Исследователи вводили больным прямо в опухоль вещество, привлекающее туда дендритные клетки. Затем пациенты получали небольшую дозу радиоактивного облучения – чтобы хотя бы некоторые раковые клетки погибли и разрушились. И потом больные получали ещё одну инъекцию, на сей раз с активатором дендритных клеток. Они, собравшись в опухоли, подхв...

Электропроводящие выросты на поверхности бактериальных клеток устроены подобно обычным электрическим проводам – с проводящей внутренней частью и изолирующей обмоткой. У бактерий рода Geobacter, открытых в конце 80-х годов прошлого века, есть несколько примечательных особенностей. Они живут в почве и на дне водоёмов – там, где нет кислорода, который геобактеры не любят, будучи строгими анаэробами. При этом энергию они получают, окисляя разнообразные органические вещества, включая нефтяные углеводороды, и металлы, в том числе и радиоактивные, вроде урана.  Окисляя субстрат, бактерии отбирают у него электроны и передают его по сложной цепочке белков. Во время этого путешествия электронов происходят биохимические реакции, в которых энергия запасается в химической форме, удобной и доступной для клетки. Образно говоря, электронный поток крутит колёса белковой энергетической станции. Но электронный поток нужно в итоге куда-то сбрасывать. Бактерии рода Geobacter используют для эт...

Антибиотик клофазимин останавливает сложную в лечении трижды негативную опухоль молочной железы. Трижды негативный рак груди – одна из самых неприятных злокачественных опухолей. Часто рак молочной железы можно подавить гормональной терапией. Опухолевые клетки часто несут на себе рецепторы к гормонам прогестерону и эстрогену – оба гормона побуждают клетки делиться, и рак с их помощью наращивает сам себя. Препараты, которые могут связываться с соответствующими рецепторами, но при этом обладают противоположным действием, становятся хорошим терапевтическим средством. Так, например, действует тамоксифен, блокирующий эффект эстрогена. Другой вариант лечения – использовать рецептор HER2, который служит «антенной» для эпидермального фактора роста. Все факторы роста представляют собой сигнальные белки, запускающие деление клетки, и, понятно, раковые клетки научились их тоже использовать в своих интересах. Специально для HER2 был разработан препарат герцептин, который работает так же, к...

Некоторые пары генетических букв в ДНК служат своеобразными светофорами, разрешая или запрещая молекулярным машинам работать с тем или иным геном. Любая живая клетка должна постоянно реагировать на меняющиеся условия вокруг себя и в самой себе. А это значит, что ей нужно постоянно то включать одни гены, то выключать другие, то слегка понизить активность у третьих и т. д. С другой стороны, в теле отдельно взятого человека существует великое множество самых разных клеток – мышечных, нервных и пр. – у которых один и тот же набор генов: ведь принадлежат они одному и тому же индивидууму. Совершенно понятно, что у разных клеток при этом работают разные гены, причём одни почти всю жизнь молчат, а другие почти всю жизнь работают. Иными словами, у живых организмов должны быть очень эффективные и разнообразные инструменты для управления своей ДНК. Генетическая информация, хранящаяся в генах, активируется в несколько разных этапов: сначала на гене – то есть на фрагменте ДНК – синтезируе...

Молекулы-регуляторы, закрывающие опасные поры в митохондриальной мембране, работают в нормальных специализированных клетках, но не работают в клетках злокачественных опухолей. Энергию для клетки добывают митохондрии – органеллы, похожие на цистерны с двуслойной стенкой из двух мембран, внутренней и наружной, причём наружная образует множество впячиваний внутрь митохондрии. Мембраны усеяны множеством молекулярных каналов и транспортёров, так что через мембраны проходит не всё, что угодно, а только то, что нужно вывести из митохондрии или ввести в нее. Но бывает так, что во внутренней мембране открывается так называемая неспецифическая пора, через которую может беспрепятственно проходить если не что угодно, то очень многое. Через неё митохондрия может быстро сбросить токсичные вещества, которые в ней накопились и с которыми не смогли справиться митохондриальные системы детоксикации и откачки. (Митохондрии занимаются вредными вещами: в качестве побочного продукта энергетических р...

Чем больше эволюционное расстояние между двумя видами животных, тем больше вероятность того, что не очень опасная болезнь одного окажется смертельной для другого. На свете есть масса вирусов и паразитических микробов, у которых не один хозяин, а несколько. Например, вирус бешенства заражает целый ряд видов животных, включая людей; точно так же бактерия Brucella abortus, один из возбудителей бруцеллёза, может попасть от коровы к человеку. При этом очевидно, что такие «многохозяйственные» паразиты очень отличаются по своему эффекту.  Бешенство довольно быстро заканчивается смертью, но есть определённые виды зверей, которые могут носить его вирус в себе сравнительно долго. В то же время бруцеллёз у крупного рогатого скота приводит лишь к выкидышам и бесплодию и замедляет рост животных, но умирают от бруцеллёза редко, то есть это намного менее опасная болезнь, чем бешенство. Известно, что наиболее выгодная стратегия для любого паразита – жить за счёт хозяина так, чтобы хозяи...

Выбор между вкусной едой и занятиями спортом может зависеть от работы эндоканнабиноидной системы мозга. Многие занимались бы спортом, если бы у них была бы мотивация. А с мотивацией могут быть большие проблемы: сколько бы мы ни слышали о том, что малоподвижный образ жизни чреват самыми разными болезнями, сколько бы мы ни охали, став на весы, всё равно бывает очень трудно что-то предпринять. С одной стороны, можно сказать, что у кого-то не хватает силы воли. Но у силы воли, как и у мотивации, есть нейробиологические механизмы. И в случае с фитнесом эти механизмы могут быть связаны с каннабиноидными рецепторами. Каннабиноидные рецепторы работают с молекулами каннабиноидов, как «внешних», синтетических или растительных, так и эндоканнабиноидов, которые синтезирует сам мозг. Эндоканнабиноиды играют роль нейромедиаторов в самых разных нервных центрах: они участвуют в регуляции аппетита, влияют на память, обучение и эмоции и, кроме того, служат своеобразным внутренним обезболивающим....

Эмоциональные переживания исчезают из памяти после общего наркоза под пропофолом. Плохие воспоминания могут стать настоящей проблемой, как в случае с посттравматическим синдромом: человек, переживший тяжёлую психологическую травму, переживает её снова и снова, потому что какие-то вещи в окружающем мире напоминают ему о событиях прошлого.  Но наш мозг, к счастью или к несчастью, склонен терять то, что в нём хранится. Известно, что неприятные эмоции, засевшие в памяти, можно изменить некоторыми лекарствами. В 2009 году исследователи из Амстердамского университета опубликовали в Nature Neuroscience статью, в которой описывали следующий эксперимент: человеку показывали какое-то изображение, сопровождавшееся небольшой болью, так что спустя какое-то время картинка сама по себе вызывала у подопытного страх.  Но если потом человеку одновременно с показыванием страшной картинки давали пропанолол (препарат, регулирующий кровяное давление), то страх исчезал – эмоции, связанные с...

Чем больше становится сообщество людей, тем больше ему нужны сверхъестественные силы, которые будут следить за моральным обликом человека. Боги, которые следят за исполнением моральных норм и карают тех, кто совершает зло, в человеческой истории довольно редки – даже если к «обычным» богам прибавить некие мировые сверх-принципы, вроде закона кармы, согласно которому всё равно лучше поступать хорошо, чем плохо, потому что потом плохо будет уже тебе. Большинство сверхъестественных сил, которые успели напридумывать люди, моральным обликом человека не слишком интересуются, да и сами часто поступают далеко не в соответствии с нашим представлением о морали. Антропологи и этнографы давно думают, откуда взялся такой перекос между моральными и не-моральными богами. По одной из гипотез, всё дело в численности населения: в малых сообществах, где все друг друга знают поимённо и все знают, кто кому каким родственником приходится, преступник будет наказан самим сообществом. Но с ростом насе...

Поведенческие сигналы, которые роботы передавали от пчёл к рыбам и от рыб к пчёлам, настроили их поведение друг на друга. Роботов можно научить вести себя, подобно животным, и тогда между ними возникнет что-то вроде диалога: робот будет считывать какие-то знаки социального общения и в ответ реагировать в том же духе, а животные в группе будут подстраивать своё поведение под то, что сообщил им робот. Сейчас таких роботов успешно используют в исследованиях, посвящённых поведению животных. Исследования поведения, в свою очередь, могут быть очень перспективны как в фундаментальном смысле (например, когда мы хотим понять, как эволюционировали когнитивные способности, или как лучше уберечь тот или иной вид от уничтожения), так и в практическом – когда мы хотим добиться от животных, к примеру, какой-то сельскохозяйственной пользы. Исследователи из Грацского университета имени Карла и Франца и Федеральной политехнической школы Лозанны пошли ещё дальше и с помощью двух роботов, соеди...

Знаменитый нейромедиатор лично регулирует упаковку ДНК и активность генов в ней. Серотонин – один из многих медиаторов, используемых нервными клетками, чтобы передавать друг другу электрический импульс. Когда импульс подходит к межнейронному соединению – синапсу – то передающий нейрон высвобождает порцию нейромедиатора, а принимающий ловит молекулы нейромедиатора своими рецепторами. Взаимодействие нейромедиатора с рецепторами открывает ионные каналы в мембране принимающего нейрона, ионы перегруппировываются по обе стороны мембраны и возникает импульс, который бежит по клетке дальше, к следующему синапсу. Но на самом деле серотонин может влиять на нейрон намного глубже, нежели просто понуждать к передаче импульса. Известно, что серотониновые рецепторы связаны с изменениями в упаковке ДНК. Мы знаем, что ДНК в клеточном ядре всё время сопровождают белки-гистоны, которые её либо держат в плотно упакованном виде, либо, наоборот, в открытом распакованном. Плотно упакованная ДНК не...