Коротко

Основную массу островков Лангерганса в поджелудочной железе составляют β-клетки, продуцирующие инсулин. Раньше считалось, что для их работы необходимы и остальные типы клеток, входящие в состав островков (α, δ и γ). Но авторы статьи в Nature Metabolism показали, что это не так.

Ученые получили модельных мышей, островки Лангерганса у которых состояли исключительно из β-клеток (остальные типы удалили с помощью дифтерийного токсина). Оказалось, что у таких мышей хорошо работала регуляция уровня глюкозы в крови, у них наблюдалась повышенная толерантность к глюкозе, чувствительность к инсулину и ограниченное увеличение массы тела при диете с высоким содержанием жиров. Динамика секреции инсулина в β-клеточных островках была сопоставима с нормальной. Аналогичные результаты были получены на «псевдоостровках» (клеточных скоплениях), состоящих только из β-клеток человека. В клетках псевдоостровков сохранялось полноценное митохондриальное дыхание, регулируемое глюкозой, они секретировали инсулин и реагировали усилением его секреции на эксендин-4 (агонист рецептора глюкагоноподобного пептида 1). Исследователи пришли к выводу, что β-клеткам не требуются другие типы островковых клеток для нормального функционирования и обеспечения гомеостаза глюкозы в крови.

У мышей, отправленных на МКС, исследовали микробиоту кишечника и экспрессию генов в толстой кишке и печени на 29-й и 56-й день космического полета. Изменения затронули 44 вида микробиома, в том числе стало меньше бактерий, метаболизирующих желчные кислоты и бутират. Соответственно изменилась экспрессия генов мыши, вовлеченных в метаболизм желчных кислот и энергетический метаболизм, а также иммуносупрессию. Это может способствовать заболеваниям в условиях космического полета. Подробнее.

Белые женщины в США получают за свои яйцеклетки в восемь раз больше, чем афроамериканки, сообщается в книге Eggonomics медицинского антрополога Дайаны Тобер (Taylor & Francis Group). Максимальные ставки для белой и чернокожей женщины-донора — $100 000 и $12 000. Автор книги призывает создать реестр доноров, который обеспечит соблюдение их прав и контроль состояния здоровья. Подробнее. 

Считается, что стерильное воспаление после инфаркта миокарда вызывают миелоидные клетки в зоне повреждения. Как показало исследование методами пространственной транскриптомики, поврежденные кардиомиоциты экспрессируют интерферон I типа, что может приводить к воспалению. Ключевую роль в этом играет ген регуляторного фактора интерферонов IRF3. Возможно, его селективное ингибирование в неиммунных клетках может уменьшить ишемическую кардиомиопатию. Подробнее.

Созданы карты мозга человека и шимпанзе на основе данных МРТ 189 шимпанзе от 9 до 50 лет и 480 человек от 20 до 74 лет. Мозг двух родственных видов имел много сходных черт, но различались возрастные изменения: у шимпанзе к 50 годам сильно сокращалось полосатое тело, отвечающее в том числе за формирование привычек и поощрений, а у человека к эквивалентным 58 годам — лобная кора, включая префронтальную, которая обеспечивает сложные когнитивные функции. Это подтверждает гипотезу last-in-first-out, согласно которой области мозга, которые созревают последними, первыми стареют. Подробнее.

Израильские белоголовые сипы Gyps fulvus в возрасте примерно с пяти до десяти лет ночуют в разных местах, зачастую рядом с источником пищи, и в одном месте проводят не более половины ночей. Позднее они становятся «домоседами» и предпочитают постоянное место ночевки. Кроме того, у старых сипов меньше социальных контактов, хотя количество особей, с которыми они общаются, остается неизменным. Подробнее. 

Биогибридные роботы зачастую работают на клетках животных — мышцы лягушки использовали для плавания, морского зайца (Aplysia californica) — для ходьбы, дождевого червя — для изготовления микронасосов и клапанов. Однако поддерживать здоровые живые ткани в составе биогибрида тяжело. В отличие от клеток животных, грибы легко культивируются и устойчивы к экстремальным условиям, таким как арктический климат, закисление/засоление среды или радиация. Именно грибной мицелий использовали авторы статьи в Science Robotics для создания биогибридных роботов.

Для управления роботом ученые выбрали степную вешенку (Pleurotus eryngii) — этот гриб быстро растет, обладает нитевидным мицелием и неядовит. Мицелий грибов способен генерировать потенциалы, похожие на потенциал действия, в ответ на различные стимулы окружающей среды. Исследователи сконструировали систему для считывания биоэлектрических сигналов вешенки, а затем использовали эти сигналы для управления двумя разными роботами — мягким шагающим, который построен в форме морской звезды, и жестким колесным. Исходно сигналом служила естественная активность самого мицелия, однако затем ученые воздействовали на нее, чтобы направлять движения робота. Они воспользовались естественной светочувствительностью мицелия и стимулировали его ультрафиолетом, в ответ на что мицелий усиливал свою электрофизиологическую активность. Так, например, робота заставляли двигаться в сторону от источника УФ-освещения (запись доступна в дополнительных материалах к статье, видеоролик S11).

Роберт Шеперд, профессор из Корнеллского университета (США) и старший автор статьи,  комментирует разработку: «Вырастив мицелий в электронике робота, мы дали возможность биогибридной машине чувствовать окружающую среду и реагировать на нее. В данном случае мы использовали свет в качестве сигнала, но в будущем им станут химические вещества. В перспективе роботы смогут определять химический состав почвы при выращивании пропашных культур и решать, когда добавить больше удобрений, например, чтобы смягчить последствия сельскохозяйственной деятельности, такие как вредоносное цветение водоема».

Реактивация ретроэлементов в геноме человека связана со старением, и существуют различные варианты эпигенетических часов, определяющих хронологический или биологический возраст по паттернам метилирования ДНК. Однако до сих пор не было попыток предсказать хронологический возраст по эпигенетическим модификациям ретроэлементов. Исследователи из Корнеллского университета и компании TruDiagnostic  использовали данные по метилированию ДНК в ретроэлементах HERV и LINE 12 670 человек и создали эпигенетические часы Retroelement-Age (Retro-age). Важно, что выбранные в этой работе CpG мало перекрываются с теми, что включены в существующие эпигенетические часы, и, вероятно, среди них есть новые сайты, связанные со старением. Retro-age точно измеряют хронологический возраст в клетках и тканях человека и млекопитающих.

«Показания» эпигенетических часов на основе ретроэлементов обращались вспять, когда клетки подвергали эпигенетическому перепрограммированию с помощью факторов Яманаки, применяемых для создания индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. (На это «омоложение» реагируют не все варианты эпигенетических часов.) Кроме того, Retro-age «идут вперед» у людей, живущих с ВИЧ-1, но антиретровирусная терапия снижает эпигенетический возраст, определяемый по этим часам.

В последовательности ДНК встречаются i-мотивы — структуры, которые формируются, когда цитозины на одной цепи ДНК взаимодействуют друг с другом. Их впервые визуализировали в человеческих клетках в 2018 году. В новой работе ученые картировали более 50 000 таких мотивов. Они распределены не в случайном порядке, но чаще встречаются в функциональных областях генома. I-мотивы ассоциированы с генами, которые активно экспрессируются в тот или иной период клеточного цикла, включая онкогены. Подробнее. 

Если самец дрозофилы близок к цели (например, к спариванию с самкой), он может не заметить даже близкую опасность. Ученые наблюдали за активностью нейронов самца дрозофилы, занятого ухаживанием за самкой. До определенного момента, если создать видимость близости хищника игрой света и тени, активируются зрительные нейроны, самец улетит. Но после определенного момента дофамин блокирует сенсорные сигналы, самец просто не замечает опасности и продолжает ухаживание и спаривание. Подробнее.

Когнитивные способности, безусловно, необходимы для достижения академических успехов. Но важную роль играют и другие навыки, такие как внутренняя мотивация и саморегуляция. Ученые анализировали успехи более 10 000 детей 7–16 лет из Англии и Уэльса. Они вывели полигенную оценку некогнитивных навыков и показали, что ее роль в достижении академических успехов нарастает. К концу обязательного курса обучения генетическая предрасположенность к некогнитивным навыкам становится так же важна, как и предрасположенность к когнитивным навыкам, при оценке вероятности достижения высоких результатов в обучении. Подробнее. 

Температура воздуха и песка влияют на анатомию детенышей морских черепах. При низких температурах вылупляются более крупные детеныши, у которых больше шансов на выживание. Ученые собрали данные с 37 пляжей, чтобы оценить влияние дождя на черепах. Положительная зависимость размера тела от уровня осадков была показана для некоторых видов. Подробнее.

Перевязка маточных труб считается надежным методом стерилизации, однако новое исследование показало, что после перевязки нежелательная беременность наступает в 3–5% случаев. Ученые собрали данные 31 000 женщин, 4184 из которых прошли процедуру перевязки с 2002 по 2015 годы. Противозачаточный подкожный имплантат и внутриматочная спираль защищают от нежелательной беременности надежнее. Подробнее. 

Давно было замечено, что уровень глюкозы влияет на голос. Возможно, глюкоза изменяет натяжение, массу и длину голосовых связок. Но можно ли использовать эту связь для бесконтактного измерения уровня глюкозы? Для начала исследователи из компании Klick Labs показали, что частота голоса зависит от уровня глюкозы линейно.

В ходе исследования 505 участников снабдили устройством для непрерывного измерения глюкозы. Они записывали свой голос до шести раз в день в течение двух недель с помощью специального приложения.

Оказалось, что фундаментальная частота голоса (F₀) была связана с уровнем глюкозы линейно: повышение уровня глюкозы на 1 мг/дл соотносилось с ростом F₀ на 0,02 Гц. Эффект не зависел от того, был ли у участника диабет, преддиабет, или он был здоров. Авторы предполагают, что голос можно использовать для определения уровня глюкозы, но, скорее всего, предиктивные модели должны быть персонализированными.

У некоторых людей не получается достаточно спать на неделе, и они отсыпаются на выходных. Но снижает ли это риск сердечно-сосудистых заболеваний, связанный с недосыпом? Китайские исследователи представили доклад на эту тему на Конгрессе Европейского общества кардиологов-2024.

Авторы проанализировали данные 90 903 участников проекта UK Biobank. Они разделили их квартили (Q1–4) в зависимости от того, сколько дополнительных часов они спали в выходные. Q1 (n = 22 475) в выходные спали еще меньше, чем в будние дни, от -16,05 до -0,26 часов по сравнению с нормальной продолжительностью сна; Q2 (n = 22 901) спали от -0,26 до +0,45 часов; Q3 (n=22,692) спали от +0,45 до +1,28 часов, а Q4 (n=22 695) спали больше всего, от 1,28 до 16,06 часов. Люди, которые спали менее семи часов за ночь, страдали от недосыпа (19 816, 21,8%).

Сердечно-сосудистые заболевания включали ишемическую болезнь сердца, сердечную недостаточность, фибрилляцию предсердий и инсульт. Медиана периода наблюдения составляла 14 лет. У участников из Q4 риск развития болезни сердца был на 19% ниже, чем у участников из Q1. В подгруппе людей с хроническим недосыпом риск снижался на 20% между этими двумя квартилями. То есть множество людей спало недостаточно, но дополнительный сон в выходные дни помогал.

Городской шум, особенно ночью, отрицательно влияет на здоровье сердца. Результаты двух исследований на эту тему были представлены на Конгрессе Европейского общества кардиологов-2024.

В исследование DECIBEL-MI вошли 430 пациентов 50 лет и моложе с инфарктом миокарда, проживающих в Бремене (Германия). Среди них в группе с низкими показателями традиционных факторов риска (курение, диабет) дома был выше уровень шума, чем в другой группе, в которой показатели традиционных факторов риска были высокие.

Другое исследование, проведенное во Франции (ENVI-MI), показало, что шум влияет на прогноз после первого инфаркта миокарда. В нем приняли участие 864 пациента, которые прожили после инфаркта по крайней мере еще 28 дней. Через год у 19% участников произошли неблагоприятные сердечно-сосудистые события (второй инфаркт миокарда, госпитализация в связи с сердечной недостаточностью, инсульт и др.). При повышении уровня шума дома у пациентов ночью на 10 дБ(А) риск неблагоприятных событий возрастал на 25%. Эффект не зависел от загрязнения воздуха, социоэкономического статуса и других факторов.

Фаги могут использовать почвенных нематод Caenorhabditis elegans или C. remanei для перемещения на большие (для фага) расстояния. Например, если поместить зараженные фагами и незараженные бактерии в контейнер с субстратом на расстоянии 2 см, заражения новых бактерий не происходит. Но если добавить в контейнер нематод, то фаги убивают все бактерии за несколько дней. Причем перемещение происходит не только когда нематода съедает остатки бактерии с фагами — фаги могут прикрепляться к поверхности нематод. Подробнее. 

Ископаемые останки тихоходок (в основном в янтаре) встречаются довольно редко, что мешает точно установить их происхождение. Ученые использовали конфокальную микроскопию, чтобы подробно исследовать тихоходок в канадском янтаре, относящемся к меловому периоду. Оказалось, что большая часть тихоходок принадлежала виду Beorn leggi, но были обнаружены и представители нового вида Aerobius dactylus с отличающейся морфологией когтей. Подробнее. 

Плацебо работает, даже если пациенты знают, что принимают плацебо. Ученые отправили плацебо-таблетки по почте группе людей, испытывающих стресс в связи с пандемией. Их проинформировали о природе таблеток. Но уже через две недели при дистанционном опросе участники реже сообщали о признаках стресса, тревожности и депрессии по сравнению с контролями, которые таблетки не получали. Подробнее.

У некоторых видов обезьян самцы обладают яркими отличительными чертами, например, у золотистой курносой обезьяны, мандрила, носача. Ученые показали, что эти черты могут не только привлекать самок. Оказалось, что если области обитания разных видов обезьян сильно пересекаются, у них чаще встречаются такие отличительные черты. Более того, в этом случае встречи двух групп обезьян разных видов реже носят агрессивный характер. Авторы предположили, что яркие различия могут позволить обезьянам понять, что перед ними находится не конкурент одного с ними вида. Подробнее. 

Китайские исследователи проанализировали более 651 000 случаев рака в стране, вошедших в национальную базу данных между 2007 и 2021 годами. Из них 48% относились к ракам, риск которых увеличивается при ожирении. Риск развития таких раков возрастал на 3,6% в год. Причем если у людей 60–65 лет различие рисков составляло 1,6%, то в группе 25–29 лет — уже 15%. У людей, родившихся между 1997 и 2001 годами, в 25 раз выше риск развития рака, связанного с ожирением, чем у людей 1962–1966 гг. рождения. Авторы призывают принять срочные меры. Подробнее. https://www.cell.com/med/fulltext/S2666-6340(24)00294-0

Альтернативой обычному стеклу могут стать нековалентные стекломатериалы на основе биомолекул. Такие стекла биоразлагаемы, биосовместимы и хорошо поддаются переработке, что дает им преимущество перед традиционными. Для изготовления нековалентных стекол несколько научных групп предлагали применять циклические пептиды, поскольку они стабильны и устойчивы к ферментативному разложению. Однако склонность к кристаллизации препятствует их использованию в производстве стекла. Авторы статьи в Nature Nanotechnology нашли решение — они повысили энтропию системы, чтобы вместо кристаллов получить стекло.

Исследователи использовали влияние температуры на конформацию циклических пептидов, чтобы перевести их в неупорядоченное состояние и, быстро охладив, сохранить в нем. Кроме того, они создали многокомпонентную систему из разных пептидов. Такой подход позволил ученым подавить кристаллизацию пептидов и получить из них аморфный материал. Нековалентное стекло оказалось прочным и демонстрировало высокую устойчивость к разрушению ферментами. Авторы считают, что такой результат подчеркивает важность энтропии в формировании и стабилизации биомолекулярных стекол.