Газета «Новости медицины и фармации» 10 (416) 2012

Человек сам себе не хозяин, им управляют бактерии?

Симбиотические бактерии выполняют в организме человека множество функций — от участия в пищеварении до формирования иммунной системы. Теперь, похоже, выясняется, что они влияют и на поведение человека.

То, что симбиотические бактерии выполняют в организме человека ряд очень важных функций, известно уже давно. Без них невозможно пищеварение, они вносят важный вклад в формирование иммунной системы. Однако все новые и новые исследования указывают на то, то роль бактерий явно недооценивается. Это и побудило редакцию авторитетного научного журнала Science посвятить данной проблеме специальный выпуск. Одна из публикаций свидетельствует о том, что бактерии, похоже, в значительной степени причастны и к регуляции деятельности головного мозга, а тем самым, возможно, и нашего поведения.

Подлинные хозяева человеческого организма — бактерии

Вообще, если долго слушать Свена Петтерссона, профессора Каролинского института в Стокгольме, становится как-то неуютно. Получается, что мы сами себе не хозяева. С другой стороны, это как бы вполне естественно, ведь один только желудочно-кишечный тракт человека населяют более тысячи видов бактерий, а их суммарная численность составляет около ста триллионов особей. И по генетическому разнообразию человеку далеко до симбиотических бактерий: их наследственный материал насчитывает в общей сложности в 150 раз больше генов, чем содержится в хромосомах клеток человека. Так стоит ли удивляться тому, что бактерии активно воздействуют на свою среду обитания, то есть на нас! Профессор Петтерссон говорит: «Наше тело может считаться своего рода жилищем для бактерий. И они генерируют сигналы, посредством которых регулируют температуру и поступление энергии в это жилище. В то же время постоянство температуры и надежное энерго­снабжение — это важные предпосылки для того, чтобы организм мог в процессе эволюции развить такие сложные органы, как желудочно-кишечный тракт или головной мозг. Иными словами, бактерии — один из факторов, объясняющих наличие у человека такого высокоразвитого мозга».

Стерильность препятствует нормальному развитию мозга

И в самом деле, группа исследователей во главе с профессором Петтерссоном смогла экспериментально показать, что нормальное развитие мозга возможно лишь в присутствии бактерий. Правда, опыты проводились не на людях, а на мышах. Ученые выращивали животных в особых стерильных пластиковых изоляторах, а затем анализировали их поведение.

«Мы обнаружили, что взрослые животные, не имевшие с самого рождения никакого контакта с бактериями, вели себя более беспокойно, более нервно, чем их сородичи, выросшие в нормальных условиях, — поясняет профессор Петтерссон. — Кроме того, эти стерильные мыши проявляли в ходе наших экспериментов большую готовность к риску, можно даже сказать — безрассудную смелость. Причем этот эффект сохранялся и после того, как мы подвергали безмикробных животных интенсивному контакту с бактериями».

Иными словами, взрослых особей вернуть в нормальное состояние было уже невозможно. Только если стерильные условия носили очень кратковременный характер и мышата уже в раннем детстве вступали в контакт с бактериями, их поведение во взрослом возрасте отвечало стандарту. Видимо, для полноценного развития организма контакт с микробами имеет ключевое значение.

Даже гематоэнцефалический барьер регулируется бактериями

«Это самое важное из наших наблюдений, — говорит ученый, — но мы пока понятия не имеем, какой механизм за всем этим скрывается. Правда, кое-какие взаимосвязи, пусть и косвенные, мы обнаружили. Например, нам удалось показать, что бактерии в определенных участках мозга оказывают влияние на факторы роста, играющие важную роль в процессе формирования и развития мозга. Причем это те самые факторы, которые участвуют в регуляции моторных функций и чувства страха».

Профессор Петтерссон и его коллеги обнаружили также, что бактерии вляют на формирование синапсов — специализированных зон контакта между нейронами. Кроме того, бактерии, похоже, регулируют и концентрацию нейромедиаторов, то есть сигнальных веществ, обеспечивающих информационный обмен между нервными клетками.

«Почему бактерии это делают, зачем им это вообще нужно, и почему это происходит не везде, а лишь в некоторых строго определенных отделах мозга, мы не знаем, — признается ученый. — Но особенно интересно в связи с этим то, что бактерии регулируют проницаемость гематоэнцефалического барьера. По крайней мере, на это указывает целый ряд признаков. Незадолго до появления младенца на свет бактерии посылают сигнал, извещающий организм плода о том, что пора закрывать этот барьер».

Гематоэнцефалический барьер выполняет в организме чрезвычайно важную защитную функцию: регулирует проникновение из крови в мозг биологически активных веществ, препятствуя поступлению в него чужеродных субстанций, токсинов, патогенных микроорганизмов. Если эмбрион даже в утробе лишен контакта с бактериями, гематоэнцефалический барьер, судя по всему, остается открытым и после появления такого стерильного организма на свет, так что вещества, которым обычно путь в мозг заблокирован, легко в него проникают. Возможно, в этом и заключается объяснение аномального поведения взрослых мышей, выросших в безмикробных условиях.

MIGnews.com

Ученые из США нашли фермент, который регулирует восстановление поврежденных периферических нервов

Американские ученые выявили фермент, который регулирует восстановление поврежденных периферических нервов. Исследование провела группа специалистов Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе, возглавляемая Аароном Диантонио (Aaron DiAntonio).

Статья исследователей опубликована в журнале Neuron.

Свойство восстанавливать свою целостность после повреждения присуще только периферическим нейронам, клетки центральной нервной системы (ЦНС) не способны регенерировать. При нарушении целостности длинного отростка (аксона) нервной клетки сначала в месте повреждения образуется так называемый конус роста. Когда информация о повреждении достигает тела нейрона, он запускает программу регенерации и клетка постепенно восстанавливает аксон.

Чтобы подробнее изучить эти процессы, Диантонио и его коллеги провели серию экспериментов на лабораторных мышах. Исследователи выяснили, что информация о повреждении аксона не достигает тела нервной клетки при нехватке фермента DLK (dual leucine zipper kinase) из группы митоген-активируемых протеинкиназ. Вследствие этого, несмотря на формирование конуса роста, восстановления целостности нейрона не происходит.

Диантонио выразил надежду, что это открытие позволит разработать терапевтические способы восстановления поврежденных нейронов как периферической, так и центральной нервной системы. По словам ученого, в клетках ЦНС отсутствует сигнальный каскад митоген-активируемых протеинкиназ, в результате чего в них не запускаются процессы регенерации после повреждения отростков.

В феврале 2012 года исследователи из Техасского университета в Остине сообщили, что им удалось укорить восстановление поврежденных нейронов. Для этого они использовали растворы, содержавшие полимер этиленгликоля. Активность нейронов после обработки полиэтиленгликолем восстанавливалась очень быстро и практически полностью.

Medportal.ru

В журнале Science вышла ранее отклоненная статья об экспериментах с вирусом птичьего гриппа

Долгожданная публикация, в которой группа исследователей из Медицинского центра Эразма в Нидерландах представила результаты исследования возможности придания вирусу гриппа А штамма H5N1 способности передаваться от млекопитающего к млекопитающему, появилась в виде серии статей в открытой онлайновой версии журнала Science.

В одной из публикаций указаны генетические изменения, сопровождающие такую трансформацию.

«Вирус птичьего гриппа H5N1 может приобретать способность распространения воздушно-капельным путем между млекопитающими», — приводит слова руководителя голландского исследования вирусолога Рон Фаучиер (Ron Fouchier) GenomeWeb. Ученый отмечает, что для аэрозольной передачи вируса H5N1 между хорьками достаточно, чтобы в нем появилось всего лишь пять — во всяком случае, не более десяти – мутаций.

Шансы на публикацию результатов этого исследования, которую сдерживали соображения биобезопасности, увеличились после того, как в журнале Nature в мае этого года появилась статья японских исследователей. В ней также сообщалось о возможности воздушно-капельной передачи вируса птичьего гриппа между хорьками. Авторы статьи в Nature изучали вирус, полученный в результате генетических перестановок в вирусах птичьего гриппа H5N1 и вируса свиного гриппа H1N1, вызывавшего вспышку 2009 года.

Голландские вирусологи в попытках понять природу превращения вируса птичьего гриппа в аэрозольную инфекцию вносили три определенные мутации в штамм H5N1 гриппа типа А под названием A/Indonesia/5/2005. Роль этих мутаций в повышении патогенности вируса гриппа была известна из предыдущих исследований штаммов, вызывавших эпидемии.

Генетически измененным штаммом инфицировали хорьков и изучали интенсивность передачи вируса между животными воздушно-капельным путем в зависимости от появления в вирусном геноме новых мутаций.

Анализ последовательности РНК вируса, выделенного после 10 пассажей в хорьках, показал, что изменения в способности передаваться от млекопитающего к млекопитающему обусловлены новыми мутациями в тех же генах, которые были в центре внимания исследователей с самого начала. Это гены, кодирующие поверхностный белок вируса гемагглютинин, посредством которого инфекционная частица связывается организмом хозяина, и гены РНК-полимеразы PB2.

«С учетом большого количества патогенных штаммов вируса птичьего гриппа, распространившихся по всему миру, высокой скорости мутации вирусов и очевидного отсутствия генетического механизма, который препятствовал бы возникновению мутаций, обусловливающих аэрозольную передачу, появление вируса гриппа А/H5N, передающегося от человека к человеку, является лишь вопросом времени или случая», — предупреждают авторы.

В комментариях, сопровождающих публикации о результатах исследований, Рон Фаучиер и директор Национальных институтов здоровья США (NIH) Фрэнсис Коллинз (Francis Collins) обсуждают целесообразность подобных исследований, в частности, генетической модификации природных патогенных вирусных штаммов. В этой дискуссии они касаются также официальной политики США в отношении «научных исследований, представляющих интерес двойного назначения» (Dual Use Research of Concern, DURC). С одной стороны, такие исследования должны принести пользу всемирному здравоохранению, с другой — в случае злоупотребления научными данными может возникнуть угроза безопасности как человека, так и окружающей среды.

«Общественность, которая находится в центре как угроз, так и пользы от научных исследований, заслужила осмысленного и ясного объяснения того, как принимаются решения», — считают участники обсуждения, возлагая надежду на продуктивный диалог между обществом и властями по вопросам «исследований двойного назначения». «Для успеха в этом процессе важно доверие, в основе которого социальный контракт между научным сообществом, людьми, принимающими решения, и общственностью», — заключают Коллинз и Фаучиер.